Привод цетрифуги

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CS ИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>848070 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 30.1079 (21) 2834604/28-13 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230781 Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 2 30 781 (51) М. К„.

В 04 В 9/08

Государственный комитез

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 66.067.57 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Л. Тюрин и В. Д. Хохлов с

1

Специальное конструкторское бюро биофизической-аттйаратуры

> !

I б

l (71) Заявитель (54 ) ПРИВОД ЦЕНТРИФУГИ

Изобретение относится к технике препаративного и зонального центрифугирования органических и неорганических полимеров, суспензий и взвесей в больших объемах и относительно больших центробежных полях и может быть использовано в биологии, химии и медицине.

При разделении в центрифугах боль- 1О ших объемов органических и неорганических полимеров, белков и различных суспензий необходимо соблюдать температурный режим, т.е. ограничить приток тепла от вращающихся элементов привода к ротору. Для обеспечения темпе- ратурного режима роторов используют рефрижераторные центрифуги.

В рефрижераторных центрифугах с роторами больших объемов для обеспечения заданного температурного режима, например ограничения нагрева ротора до температуры 2 "С, требуются очень мощные холодильные агрегаты, размеры ко-. торых соизмеримы с размерами самой центрифуги. В связи с этим необходимо иметь конструкции приводов, в которых шпиндельные узлы центрифуг позволяли бы ограничить приток тепла от шариков к ротору.

Известен привод центрифуги, в котором подшипники вращающегося вала охлаждаются за счет консистентной смазки, находящейся в шарикопо мипниках, с отводом притока тепла от последних за счет циркуляции воздушного потока (11 .

Однако при непрерывной работе центрифуги данный привод обладает недостаточным ресурсом вследствие неизбежного нагрева и износа подшипников.

Известен также привод центрифуги, в котором подшипники вращающегося вала охлаждаются.за счет распыленного жидкого масла $2) .

Однако в устройстве возможно. попадание жидкого масла через пазы в.рабочую зону нижнего шарикоподшипника за счет равномерного растекания жидкого масла по поверхности прокладки,при сливе последнего из полости распьыения в бак,и накапливание сконденсированного жидкого масла под нижним шарикоподшип ником. Кроме того, наличие малого зазора между вращающимся валом и прокладкой приводит к тому, что распыленное масло не пойдет в этот зазор, так как при этсм, в месте зазора, образуется так называемый пневмозатвор. И наконец, в этой конструкции не решен воп848070 рос охлаждения верхнего шарикоподшипника по наружному и внутреннему кольцу °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-, му положительному эффекту является привод центрифуги, содержащий установлен5 ный в трубчатсви корпусе в подшипниках и имекший отверстия для подачи масла к последним полый вал, нижняя впускная часть которого размещена в масляном баке, распределительные шайбы для масла, имеющие внутреннюю конусообразную поверхность, и уплотнения по наружным торцам подшипников (3) .

Однако и в этом приводе ресурс непрерывной работы является недоста- 15 точным, так как не исключается возможность попадания жидкого масла в подшипники. Дело в том, что масло, вылетая из отверстий полого вала, попадает на гладкую, хотя и конусную Щ поверхность,не распыляется, а растекается тонким слоем жидкого масла, поднимаясь по внутренней поверхности шайбы в рабочую зону подшипников. При этом не исключена возмож25 ность прохождения жидкого масла через подшипник и накапливания его сверху последнего.

Наличие жидкого масла в подшипниках, вращающихся с большей скоростью, приводит к дополнительному перегреву, а не к охлаждению. Именно поэтому одной из основных проблем является получение масляного тумана для смазки подшипников. Кроме того, указанный привод имеет ряд других 35 конструктивных недостатков, из-за которых не обеспечивается равномерная смазка подшипников.

Цель изобретения — снижение нагрева вращающихся узлов привода, увели- Щ чение частоты вращения вала и увеличение ресурса его непрерывной работы.

Поставленная цель достигается тем, что в приводе центрифуги, содержащем установленный в трубчатом корпусе в 4$ подшипниках и.имеющий отверстия для подачи масла к последним полый вал, нижняя впускная часть которого размещена в масляиом баке, распределительные шайбы для масла, имеющие внутреннюю конусообразную поверхность, и уплотнения по наружным торцам подшипников, отверстия вала для подачи масла к подшипникам и распределительные шайбы расположены над соответствующими подшипниками, при этом боль- $$ шее основание конусообразной внутренней поверхности .каждой шайбы обращено к последним, а в ее нижней части выполнены зубцы;.для распыления масла, причем в трубчатом корпусе выполнены капьцевые канавки и вертикальные каналы для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждение наружных колец подшипников, причем нижняя часть вала снабжена конусообразной насадкой для подачи масла в полый вал, угол наружного конуса которой больше внутреннего, а внутри масляного бака вокруг последней размещена перфорированная обечайка для фильтрации масла, имеющая ребра для предотвращения образования масляной воронки.

На чертеже изображен предлагаемый привод центрифуги, продольный разрез.

В трубчатом корпусе 1 на подшипниках 2 качения установлен полый вал 3, нижняя часть которого снабжена конусообразной насадкой 4, для подачи масла в полый вал, угол наружного конуса которой большей внутреннего, а на боковой поверхности непосредственно над подшипниками 2 выполнены отверстия 5, соединяющие внутренний канал б вала 3 с полостью 7, образованной между валом 3 и трубчатым корпусом 1. Масляный бак 8 закреплен у нижнего торца вала 3 и содержит размещенную вйутри перфорированную обечайку 9,служащую для фильтрации масла и имеющую ребра

10 для предотвращения образования масляной воронки.

В трубчатом корпусе 1 выполнены кольцевые канавки 11 и вертикальные каналы 12 для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждения наружных колец подшипников,проходящие в непосредственной близости от наружных колец подшипников 2 и соединяющие пазы между зубцами распределительных шайб 13 и 14 с масляным баком 8 ° При этсм распределительные шайбы 13 и 14 закреплены неподвижно и большим основанием конусообразной поверхности обращены к подшипникам 2 и отверстиям 5. Распределительная шайба 13 дополнительно снабжена уплотнительным элементом для верхних подшипников 2, а распределительная шайба 14 имеет экран 15 и отверстия 16 для слива сконденсированного масла от йерхних подшипников 2 в масляный бак 8.

В трубчатом корпусе 1 установлены уплотнения 17 для нижнего подшипника

2 и уплотнения 18 для шкива 19 поликлиноременной передачи. В уплотнении 17 имеются отверстия 20 для слива сконденсированногр масла с нижнего подшипника 2 в масляный бак 8.

В верхней части вала 3 устанавливается гибкий вал 21, на верхний конец которого напрессована насадка 22для установки сменных роторов, размещенных в бронированной камере совместно с охладителем и нагревателем (на чертеже не показаны). B средней. части гибкого вала 21 установлен вакуумный подшипник 23, изолирующий полость бронированной камеры от атмосферы.

Для уменьшения вибраций трубчатый корпус 1 установлен на раме 24 центри848070 фуги при помоди трех аморти заторов

25, расположенных на разных уровнях.

Привод центрифуги работает следующим образом.

При вращении шкива 19 поликлиноремеренной передачи, жестко связанного с валом 3, в конусообразную насадку 4 поступает масло из бака 8, которое поднимается в виде масляной пленки по внутренному каналу 6 вала 3, причем насоснйй эффект обеспечивается конической формой насадки 4 при входном отверстии в 1 мм. Так как внутренняя поверхность насадки 4 расширяется по мере подъема, масло приобретает ускорение и в виде масляной пленки поступает вдоль канала 6 вала

3 к отверстиям 5, соединяющим канал 6 с полостью 7 между валом 3 и корпусом 1. Для конкретных условий эксплуатации и конструкции эти отверстия должны быть порядка 0,3 мм. . 20

Поступившее к отверстиям 5 масло, проходя через них и попадая на зубья распределительных шайб 13 и 14 и ее внутреннюю поверхность, распыляется и в виде масляного тумана поступает на g$ подшипники 2. Избыточное масло и более крупные частицы тумана проходят между зубьями распределительных шайб 13 и 14 попадают в кольцевые канавки 11 корпуса 1, а затем по вер- ЗО тикальным каналам 12 поступают в масляный бак 8, охлаждая тем самым наружные кольца подшипников 2. Внутренние кольца подшипников 2 еще более интенсивно охлаждаются масляной пленкой, которая поднимается из масляного бака 8 вдоль канала 6 вала 3. Большая интенсивность охлаждения объясняется тем, что по каналу 6 вала 3 подается суммарный расход масла впоследствии используемый на образование мас-10 ляного тумана и на охлаждение наружных колец подшипников 2, причем это масло поступает сразу после охлаждения в масляном баке 8.

Более мелкие частицы масляного ту- 4g мана оседают на внутренней поверхности трубчатого корпуса 1 и стекают но экрану 15 и отверстию 16 в кольцевые канавки 11, а через вертикальные каналы 12, — в масляный бак 8. Те же частицы масляного тумана с нижнего подшипника 2 поступают через отверстия 20 уплотнения 17 в вертикальные каналы 12, а затем в масляный бак 8.

Только салий мелкодисперсный туман, который благодаря выполнению внутренней поверхности распределительных шайб 13 и 14 конусообразными, имекицими зубцы и ориентированными в сторону ,подшипников 2, направляется в рабочую зону подшипников 2 и смазывает . р» их. Чтобы сохранить надежную подачу смазки в подшипники 2, во всем диапазоне частот вращения, в масляном баке 8 устанавливают перфорированную обечайку 9 с ребрами 10, которые заканчиваются в непосредственнои бли::ости от торца и боковой поверхности конусообразной насадки 4, препятствуют образованию масляной воронки, которая образуется при вращении вала 3.

Выполнение ребер 10 перфорированными и крепление их внутри перфорированной обечайки 9, которая размещена соосно валу 3 и отстоит от дна масляного бака, образуя зазор, величину которого выбирают в соответствии с конкретными условиями проектирования, приводит к тому, что масло фильтруется более интенсивно, очищаясь от продук-. тов износа. Это, в свою очередь, увеличивает ресурс непрерывной работы центрифуги. Оседая на ребрах 10 и проходя через перфорацию обечайки 9, прсдукты износа опускаются на дно масляного бака 8 и легко удаляются.

Необходимость тщательного удаления продуктов износа объясня ;ся также и малостью отверстий 5 (порядка 0,3мм частичное засорение которых может вызвать нарушение режима смазки и охлаждения подшипников 2 °

Смазка подшипников 2 центрифуги более мелкодисперсным туманом позволяет уменьшить тепловыделение на них, что снижает поток тепла через внутренние кольца и по валу 3 к ротору центрифуги. С другой стороны, интенсивное охлаждение внутренних колец подшипников 2 потоком жидкого охлажденного масла, большая часть которого затем поступает на охпаждение наружных колец подаипников 2, резко снижает поступление тепла в камеру ротора центрифуги, что существенно влияет на ее конструкцию. В результаге этого обеспечивается существенное уменьшение потребляемой мощности охладителя, нагревателя и систеьы регулирования температуры в камере ротора центрифуги. В то же время предлагаемый привод центрифуги в виде двух параллельных ветвей с устройствами для получения мелкодисперсного тумана позволяет значительно увеличить ресурс непрерывной работы центрифуги и увепичить обороты ротора, что уменьшает количество профилактических обслуживаний в процессе эксплуатации и расширяет функциональные воэможности центрифуги, которая может быть использована для исследования целого ряда веществ без усложнения ее конструкции.

Ожидаемая экономия от реализации изобретения составит по предварительным расчетам 30000 рублей.

Формула изобретения

Привод, центрифуги, содержащий установленный в трубчатом корпусе в подшипниках и имеющий отверстия для подачи масла к последним полый вал, нижняя впускная часть которого разме848070

Составитель Г.Лсиакарева

Техред С,Мигунова, Корректор О. Вилак

Редактор А, Шишкина

Заказ 5951/7 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щена в масляном баке, распределительные шайбы для масла, имеющие внутреннюю конусообразную поверхность и уплотнения по наружным торцам подшипников, отличающийся тем, что, с целью снижения нагрева вращающихся узлов привода, увеличения частоты вращения вала и увеличения ресурса его непрерывной работы, отверстия вала для подачи масла к подшипникам и распределительные шайбы расположе- 1О ны над соответствующими подшипниками, при этом большее основание койусообразной внутренней поверхности каждой шайбы обращено к последним, а в ее нижней части выполнены зубцы для распыления масла, причем в трубчатом кор->5 пусе выполнены кольцевые канавки и вертикальные каналы для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждения наружных к<шип подшипников, причем нижняя на<:ть вала снабжена конусообраэ ной насадкой для подачи масла в псхпый вал, угол наружного конуса которой больше внутреннего, а внутри масляного бака вокруг последней размещена перфорированная обечайка для фильтрации масла, имеющая ребра для предотвращения образования масляной воронки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2625590/28-13,кл.В 04 В 9/08, опублик. 1978.

2. Патент CIdA Р 3659674, кл. 154-b, опублик. 1972.

3. Патент CIIIA Р 2766081, кл. 308-168, опублик. 1956(прототип).