Привод цетрифуги

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)м, кд. В 04 В 9/08 Государственный комитез СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.Л, Тюрин и В.Д. ХохловСпециальное конструкторское бюро биофизической-аттйаратуры(54 ) ПРИВОД ЦЕНТРИФУГИ 30 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 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 объемовдля обеспечения 20 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 шарикопотюипниках, 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 шарикоподшипником, 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 воп 848070рос охлаждения верхнего шарикоподшипника по наружному и внутреннему кольцуеНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому положительному эффекту является привод центрифуги, содержащий установлен 5ный в трубчатск корпусе в подшипникахи имекщий отверстия для подачи маслак последним полый вал, нижняя впускная часть которого размещена в масляном баке, распределительные шайбыдля масла, имеющие внутреннюю конусообразную поверхность, и уплотнения по наружным торцам подшипников ГЗ .Однако и в этом приводе ресурснепрерывной работы является недостаточным, так как не исключается возможность попадания жидкого масла вподшипники. Дело в том, что масло,вылетая из отверстий полого вала, попадает на гладкую, хотя и конусную 20поверхность,не распыляется, а растекается тонким слоем жидкого масла,поднимаясь по внутренней поверхности шайбы в рабочую зону подшипников. При этом не исключена возмож 25ность прохождения жидкого масла черезподшипник и накапливания его сверхупоследнего,Наличие жидкого масла в подшипниках, вращающихся с большей скоростью, приводит к дополнительному перегреву, а не к охлаждению. Именнопоэтому одной из основных проблемявляется получение масляного туманадля смазки подшипников. Кроме того,указанный привод имеет ряд других 35конструктивных недостатков, из-закоторых не обеспечивается равномерная смазка подшипников.Цель изобретения - снижение нагрева вращающихся узлов привода, увеличение частоты вращения вала и увеличение ресурса его непрерывной работы.Поставленная цель достигается тем,что в приводе центрифуги, содержащемустановленный в трубчатом корпусе в 45подшипниках и.имеющий отверстия дляподачи масла к последним полый вал,нижняя впускная часть которого размещена в масляНам баке, распределительные шайбы для масла, имеющие внУтреннюю конусообразную поверхность, иуплотнения по наружным торцам подшипников, отверстия вала для подачимасла к подшипникам и распределительные шайбы расположены над соответствующими подшипниками, при этом боль- Ошее основание конусообразной внутренней поверхности .каждой шайбы обращено к последним, а в ее нижней частивыполнены зубцы;.для распыления масла,причем в трубчатом корпусе выполненыкольцевые канавки и вертикальные каналы для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждениенаружных колец подшипников, причемнижняя часть вала снабжена конусообразной насадкой для подачи масла вполый вал, угол наружного конуса которой больше внутреннего, а внутри масляного бака вокруг последней размещенаперфорированная 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 конусакоторой большей внутреннего, а на боковой поверхности непосредственно надподшипниками 2 выполнены отверстия 5,соединяющие внутренний канал б вала 3с полостью 7, образованной между валом 3 и трубчатым корпусом 1. Масляный бак 8 закреплен у нижнего торцавала 3 и содержит размещенную вйутриперфорированную обечайку Э,служащуюдля фильтрации масла и имеющую ребра10 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 8При 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 сконденсированного масла с нижнего подшипника 2 в масляный бак 8.В верхней части вала 3 устанавливается гибкий вал 21, на верхний конец которого напрессована насадка 22. для установки сменных роторов, размещенных в бронированной камере совместно с охладителем и нагревателЕм (на чертеже не показаны). В 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 центрифуги при помоди трех амортизаторов25, расположенных на разных уровнях.Привод центрифуги работает следующим образом,При вращении шкива 19 поликлиноремеренной передачи, жестко связанногос валом 3, в конусообразную насадку 4поступает масло из бака 8, котороеподнимается в виде масляной пленкипо внутренному каналу 6 вала 3, причем насоснйй эффект обеспечиваетсяконической 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 маслянойпленки поступает вдоль канала 6 вала 153 к отверстиям 5, соединяющим канал 6с полостью 7 между валом 3 и корпусом 1, Для конкретных условий эксплуатации и конструкции эти отверстиядолжны быть порядка 0,3 мм. 20Поступившее к отверстиям 5 масло,проходя через них и попадая на зубьяраспределительных шайб 13 и 14 и еевнутреннюю поверхность, распыляется ив виде масляного тумана поступает на 25подшипники 2. Избыточное масло иболее крупные частицы тумана проходят между зубьями распределительныхшайб 13 и 14 попадают в кольцевыеканавки 11 корпуса 1, а затем по вер- ЗОтикальным каналам 12 поступают в масляный бак 8, охлаждая тем самым наружные кольца подшипников 2, Внутренние кольца подшипников 2 еще болееинтенсивно 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 ляного тумана и на охлаждение наружных колец подшипников 2, причем этомасло поступает сразу после охлаждения в масляном баке 8.Более мелкие частицы масляного тумана оседают на внутренней поверхности трубчатого корпуса 1 и стекают ноэкрану 15 и отверстию 16 в кольцевыеканавки 11, а через вертикальныеканалы 12, - в масляный бак 8, Те жечастицы масляного тумана с нижнегоподшипника 2 поступают через отверстия 20 уплотнения 17 в вертикальныеканалы 12, а затем в масляный бак 8,Только салий мелкодисперсный туман,который благодаря выполнению внутренней поверхности распределительныхшайб 13 и 14 конусообразными, имеющими зубцы и ориентированными в сторону,подшипников 2, направляется в рабочую зону подшипников 2 и смазывает рих. Чтобы сохранить надежную подачусмазки в подшипники 2, вО всем диапазоне частот вращения, в масляном баке 8 устанавливают перфорированнуюобечайку 9 с ребрами 10, которые заканчиваются в непосредственной ьлности 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 0,3 мм 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 изобретенияПривод, центрифуги, содержащийустановленный в трубчатом корпусев подшипниках и имеющий отверстия дляподачи масла к последним полый вал,нижняя впускная часть которого разме848070 Составитель Г.Лекареваехред С,Мигунова, Корректор О,Билак н актор А.Ши Тираж 645осударственноам изобретениМосква, ЖЗаказ 595 Подпис оекомитета СССРи открытийушская наб д, 4 ИИПИ по д 130 3 а 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения нагрева вращающихся узлов привода, увеличения частоты вращения вала и увеличения ресурса его непрерывной работы, отверстиявала для подачи масла к подшипниками распределительные шайбы расположены над соответствующими подшипниками,при этом большее основание койусообразной внутренней поверхности кажцойшайбы обращено к последним, а в еенижней части выполнены зубцы для распыления масла, причем в трубчатом кор пусе выполнены кольцевые канавки ивертикальные каналы для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждения наружных кшип подшипников, причем нижняя часть валаснабжена конусообраэ ной насадкой дляподачи масла в полый вал, угол наружного конуса которой больше внутреннего, а внутри масляного бака вокругпоследней размещена перфорированнаяобечайка для фильтрации масла, имеющая ребра для предотвращения образования масляной воронки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1,Авторское свидетельство СССР позаявке 9 2625590/28-13,кл.В 04 В 9/08,опублик. 1978.2. Патент США Р 3659674, кл. 184-Ь,опублик. 1972.3. Патент США Р 2766081,кл. 308-168, опублик. 1956(прототип).