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    离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开,或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

注意事项

    1、为了确保安全和离心效果,仪器必须放置在坚固水平的台面上,工程塑料盖门上不得放置任何物品;样品必须对称放置,并在开机前确保已拧紧螺母。
    2、使用前应检查转子是否有伤痕、腐蚀等现象,同时应对离心杯做裂纹、老化等方面的检查,发现有疑问立即停止使用,并与厂方联系;开机运转前请务必拧紧转头的压紧螺帽,以免高速旋转的转头飞出造成事故。
    3、转速设定不得超过最高转速,以确保机器安全运转。
    4、使用中如果出现0.00或其他数字,机器不运转,应关机断电,10秒后重新开机,待所设转速显示后,再按运转键,机器将照常运转。
    5、如需分离样品的比重超过1.2克/立方厘米,最高转速N必须按下式修正:N=NMAX*(1.2/样品比重)1/2,NMAX=转子极限转速。
    6、不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门,以免发生事故。
    7、离心杯必须等量灌注样品,切不要使转头在不平衡的状况下运行。
    8、离心机一次运行最好不要超过60分钟。
    9、离心机必须可靠接地;机器不使用,请拔掉电源插头。

安全方法

    正确安装
    (1)电源电压:电压波动要符合+10%以内的国家标准,否则一些厂家的离心机是不能正常运转。如果电压波动在此以上,建议用稳压器,以供符合此电网。
    (2)地线要牢:房间的电源的布线要符合要求。我国是三相四线制。三相是工业电中的三相,使用三相电时零线与地线分开,更重要的是不管是三相工业电也好,一般的单相电也好,地线应可靠,以免漏电,地线不能接在暖气管、自来水管上。
    (3)地面要平整、牢固:对大型离心机而言,在安装地点搬动地板要牢固,保证离心机的转子正常工作,不陷凹进去,安装固定处地面应平整且牢固。
    (4)找好水平:找较准确的小型水平尺,离心机盖子打开,在主轴上找水平,通过调整4个脚轮旁边的调整螺栓的拧动来找好水平,注意其中1脚不能落空。
    装样找平衡
    离心机在设计与制造时,对转子的加工误差带来的不平衡,已作了动平衡试验的补救,但凡是离心机,都有其允许的装样不平衡量。离心机厂商为了在离心机允许的最大不平衡限量这一指标上与其他厂家竞争,尽量给出较大值。在这较大值上,离心机可以运转,但这时产生的不平衡力以每分钟n次频率猛然冲击轴承及支架,离心机是受损伤的。因此,用户对那些昂贵的离心机,尽量找好平衡后离心,对离心机的寿命有好处。
    清理积水
    离心机运转时使用制冷,由于空气的水分,在离心腔内结霜,停机后霜化为水。大部分国外的低速大容量离心机,没有排水孔,离心腔中水愈积愈多。此时,用户应自行拆下转子,清理积水。在重新安装转子时,一定要装好,避免出事故。
    不受腐蚀
    离心机转子一般是用铝合金制造,当受腐蚀后强度降低,容易出事故。铝合金易受液体腐蚀,清洗后应用吹风机吹干,或倒置一段时间,确认干了才能使用。有的血站进口离心机,6个铝杯里应有的6个塑料托没有。塑料托中应放血袋,避免直接放在铝杯里。注意试管有无裂纹。若试管(尤其是反复使用的试管)有裂纹,万万不可使用,否则在使用中试管破裂会引起转子旋转中失去平衡,可引发断轴等恶性事故。
    断轴事故
    转子没安放好,或装样品不平衡超过量太大,离心机开动。现代的进口离心机虽都有不平衡保护,即当不平衡量超过某一极限时,应自动断电,令离心机停转。但在上述情况下,已经晚了,会出现恶性事故。恶性事故之一是断轴,由于高速旋转中突然断轴,离心转子没有了支撑,在离心腔中乱转乱撞,可使离心机整机转270°角度。此时,若旁边有人员或设备,会造成人员伤亡与毁坏设备的事故。

选购管理

    离心机的型号、种类繁多,价格比较贵,选购时应根据工作多方衡量。通常应从下边几个因素考虑:
    (1) 离心的目的,分析离心还是制备离心;
    (2) 样品的种类和数量,是细胞、病毒,还是蛋白,样品量的大小。根据这些因素决定购买分析离心机还是制备离心机;是低速、高速还是超速;是大容量、常量的还是微量的离心机。
    (3) 经济能力:当机型确定后就应考虑生产厂家及价格,价格和产品的性能是同步的。
    (4) 其他细节:如离心操作是否简便,维修是否方便,设计是否已过时,易损件供应是否方便等问题。
    (5) 配套问题:一台离心机不可能同时在低速,高速和超速条件下运行。一般讲超速离心机只限于超速离心,不宜于做高速离心更不宜于做低速离心,同样高速离心机也不宜于低速离心。因此买超速离心机要考虑配备高速离心机,否则发挥不了优势。一般说低速、高速的使用频率较高,而超速离心机的利用率较低,超速离心机仅经常使用的实验室购置或考虑地区性的公用设置。
    离心机的型号确定后,就是选购什么样的离心转头。考虑的最主要的根据就是样品的容量及离心的条件。通常有水平转头和角转头各一个,或大容量(相对较低速)的转头和小容量高转速的转头各一个即可满足工作中的不同需要,不可追求越全越好,因为离心转头种类很多,许多是相似的,而超速机的转头价格相当昂贵,如果全部配齐其价格要比离心机主机高出好几倍,也没有必要。由于转头转速的不同价格相差很大。从转速上讲不宜追求越高越好,但应有离心机允许的最高转速的转头,否则对离心机而言是个浪费。有两台离心机的单位可考虑转头型号互补以节省经费。
    离心机的管理,从国内多年离心机的使用情况看,各类型离心机应由专人负责管理和维护。高、超速离心机要求定期检查维修,使用者应详细记录实验状态及维修情况,以保证离心机的安全使用。高、低速离心机由于操作简单,通过阅读说明书,训练离心机操作规程后可以自己使用。而超速离心机结构复杂,工作程序也较繁琐,使用不当易发生事故,特别对离心转头更应谨慎保养、使用。从国内多年使用、管理情况来看,专人保管、操作是仪器处于良好状态的保证。对管理、操作人员应进行培训,使他们不但熟悉操作,而且对仪器也应有所了解。

操作方法

    1、使用各种离心机时,必须事先在天平上精密地平衡离心管和其内容物,平衡时重量之差不得超过各个离心机说明书上所规定的范围,每个离心机不同的转头有各自的允许差值,转头中绝对不能装载单数的管子,当转头只是部分装载时,管子必须互相对称地放在转头中,以便使负载均匀地分布在转头的周围。
    2、若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。
    3、离心过程中不得随意离开,应随时观察离心机上的仪表是否正常工作,如有异常的声音应立即停机检查,及时排除故障。
    4、每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时,使用转头时要查阅说明书,不得过速使用。每一转头都要有一份使用档案,记录累积的使用时间,若超过了该转头的最高使用限时,则须按规定降速使用。
    5、装载溶液时,要根据各种离心机的具体操作说明进行,根据待离心液体的性质及体积选用适合的离心管,有的离心管无盖,液体不得装得过多,以防离心时甩出,造成转头不平衡、生锈或被腐蚀,而制备性超速离心机的离心管,则常常要求必须将液体装满,以免离心时塑料离心管的上部凹陷变形。每次使用后,必须仔细检查转头,及时清洗、擦干,转头是离心机中须重点保护的部件,搬动时要小心,不能碰撞,避免造成伤痕,转头长时间不用时,要涂上一层上光腊保护,严禁使用显着变形、损伤或老化的离心管。

使用守则

    守则
    一. 离心机在预冷状态时,离心机盖必须关闭,离心结束后取出的转头要倒置于实验台上,擦干腔内余水,此时离心机盖处于打开状态。
    二. 转头在预冷时转头盖可摆放在离心机的平台上,或摆放在实验台上,千万不可不拧紧浮放在转头上,因为一旦误启动,转头盖就会飞出,造成事故!
    三. 转头盖在拧紧后一定要用手指触摸转头与转盖之间有无缝隙,如有缝隙要拧开重新拧紧,直至确认无缝隙方可启动离心机。
    四. 在离心过程中,操作人员不得离开离心机室,一旦发生异常情况操作人员不能关电源(POWER),要按STOP。在预冷前要填写好离心机使用记录。
    五. 不得使用伪劣的离心使管,不得用老化、变形、有裂
    纹的离心管。
    六. 在节假日和晚间最后一个使用离心机须例行安全检查后方能离去。
    七. 在仪器使用过程中发生机器故障,部件损坏情况时要及时与生产厂家联系
    使用注意
    实验室常用的是电动离心机电动离心机转动速度快,要注意安全,特别要防止在离心机运转期间,因不平衡或试管垫老化,而使离心机边工作边移动,以致从实验台上掉下来,或因盖子未盖,离心管因振动而破裂后,玻璃碎片旋转飞出,造成事故。因此使用离心机时,必须注意以下操作。
    (1)离心机套管底部要垫棉花或试管垫。
    (2)电动离心机如有噪音或机身振动时,应立即切断电源,即时排除故障。
    (3)离心管必须对称放入套管中,防止机身振动,若只有一支样品管另外一支要用等质量的水代替。
    (4)启动离心机时,应盖上离心机顶盖后,方可慢慢启动。
    (5)分离结束后,先关闭离心机,在离心机停止转动后,方可打开离心机盖,取出样品,不可用外力强制其停止运动。
    (6)离心时间一般1~2分钟,在此期间,实验者不得离开去做别的事。
    在企业或院校研究机构中,转速在3000转左右的低速实验离心机已经比较常用,如315型过滤+沉降一体式实验离心机,100型实验离心机,200型实验离心机等。这些离心机设计合理,重心低,安全稳定,在化工、食品、医疗等领域的前期试样分析中得到了更大的应用。

日常保养

    转鼓
    离心机运转前应先切断电源并先松开离心机刹车,可以手试转动转鼓,看有无咬煞情况。
    检查其他部位有无松动及不正常情况。
    接通电源依顺时针方向开车启动(通常从静止状态到正常运转约需40-60秒左右)。
    通常每台设备到厂后均须空车运转3小时左右,无异常情况即可工作。
    物料尽可能要放置均匀。
    必须专人操作,容量不得超过额定量。
    严禁机器超速运转,以免影响机器使用寿命。
    机器开动后,若有异常情况必须停车检查,必要时需予以拆洗修理。
    离心机工作时是高速运转,因此切不可用身体触及其转鼓,以防意外。
    滤布的目数应根据所分离物料的固相颗粒的大小而定,否则影响分离效果。另外滤布安装时应将滤布
    密封圈嵌入转鼓密封槽内,以防物料跑入。
    为确保离心机正常运转,转动部件请每隔6个月后加油保养一次。同时查看轴承处运转润滑情况,有无磨损现象;制动装置中的部件是否有磨损情况,严重的予以更换;轴承盖有无漏油情况。
    机器使用完毕,应作好清洁工作,保持机器整洁。
    不要将非防腐型离心机与于高腐蚀性物料的分离;另外严格按照设备要求、规定操作,非防爆型离心机切不可用于易燃、易爆场合。
    “喘振”
    制冷离心式机组的离心机常发生“喘振”现象。
    制冷离心压缩机原理是将大分子量的制冷剂通过高速运动将其积压到小的空间进行压缩,然后通过降温进行冷凝。
    离心式冷水机组能量调节方式是靠调节高速转动的导片角度来调节压缩比
    当供冷量下降的时候,导片做的功降低,压缩出去的气体压力和吸入压缩机的气体压力相近,导致气体回流产生机械的强迫震动。(也称“喘振”)喘振会造成机械部件的损坏。
    离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器,广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域,它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异,实现样品的分析分离。离心机自问世以来,历经低速、调整、超速的变迁,其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面,二者相辅相成。从转速看,台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴,因此具有低速和高速离心机的技术特点,其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成,与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线,众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围,成为科研实验室首选机型,如美国的Sorvall的ST2l,德国Heraeus新机型 Biofuge Stratos等。

分类标准

    按分离因素Fr值分
    可将离心机分为以下几种型式:
    1、常速离心机
    Fr≤3500(一般为600~1200),这种离心机的转速较低,直径较大。
    2、高速离心机
    Fr=3500~50000,这种离心机的转速较高,一般转鼓直径较小,而长度较长。
    3、超高速离心机
    Fr>50000,由于转速很高(50000r/min以上),所以转鼓做成细长管式。
    分离因素Fr是指物料在离心力场中所受的离心力,与物料在重力场中所受到的重力之比值。
    按操作方式分
    可将离心机分为以下型式:
    1、间隙式离心机
    其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作,并采用人工、重力或机械方法卸渣,如三足式和上悬式离心机。
    2、连续式离心机
    其进料、分离、洗涤和卸渣等过程,有间隙自动进行和连续自动进行两种。
    按卸渣方式分
    可将离心机分为以下型式:
    1、刮刀卸料离心机
    工序间接,操作自动。
    2、活塞推料离心机
    工序半连续,操作自动。
    3、螺旋卸料离心机
    工序连续,操作自动。
    4、离心力卸料离心机
    工序连续,操作自动。
    5、振动卸料离心机
    工序连续,操作自动。
    6、颠动卸料离心机
    工序连续,操作自动。
    按工艺用途
    可将离心机分为:过滤式离心机、沉降式离心机。
    按安装的方式分
    还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。
    按国家标准与市场使用份额分为以下四种
    1、三足式离心机
    2、卧式螺旋离心机
    3、碟片式分离机
    4、管式分离机
    按分离方式分
    1、沉降式离心机
    2、过滤式离心机

离心原理

    当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。
    此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。
    离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。
    离心力(g)和转速(rpm)之间的换算
    离心力G和转速RPM之间的换算其换算公式如下:
    G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2
    其中,G为离心力,一般以g(重力加速度)的倍数来表示。
    10^(-5) 即10的负五次方,(rpm)^2转速的平方,R为半径,单位为厘米。
    例如,离心半径为10厘米,转速为8000RPM,其离心力为:
    G=1.11*10(-5)*10*(8000)2=7104
    即离心力为7104g.
    而当离心力为8000g 时,其转速应为:8489即约为8500rpm。

分类

    离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
    过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力(配合适当的滤材),将固液混合液中的液相加速甩出转鼓,而将固相留在转鼓内,达到分离固体和液体的效果,或者俗称脱水的效果。
    沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力,加快混合液中不同比重成分(固相或液相)的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。
    离心机大量应用于选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
    选择离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性。可参考《离心机的选型及安全使用【选型指南】》。

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