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离心机的相关知识介绍

2020.3.21

离心机的相关知识介绍离心技术主要用于各种生物样品的分离和制备,生物样品悬浮液在高速旋转下,由于巨大的离心力作用,使悬浮的微小颗粒(细胞器、生物大分子的沉淀等)以一定的速度沉降,从而与溶液得以分离,而沉降速度取决于颗粒的质量、大小和密度。

●     相对离心力(RCF)

 

又称为(g)力是在离心过程中实际施加在样品上的作用力。

RCF=1.18x离心半径(mm)x(转速/1000)2

   在离心过程中能够直接设定离心力离心,可以使结果更加准确、可靠,更具有科学性。

●     转速(rpm)

通常以每分钟多少转来表示。相对离心力与转子转速的平方成正比。因此,转速是决定离心力的主要因素。

●     离心半径

指转子中轴到样品管中心的距离,离心半径与离心力成正比。不同的转子具有不同的离心半径。不同厂家相同容量的离心机转子半径不同,相同的转速所得到的离心力也不同,

对RCF会产生很大影响。

 

综上所述:转速、离心半径均对离心力产生较大影响,在实际使用过程中,能够直接设定离心力,就可以把影响降到zui小。

 

离心机的相关知识介绍II 离心效果                                                                    

●     离心积分

相对离心力和离心时间是决定离心效果的关键因素。但无法仅用这两个参数来准确衡量离心效果。国际上公认使用离心积分(HRF)来衡量离心效果。

      离心积分是指离心过程中离心力对离心时间的积分。离心积分考虑了离心过程中各种影响因素对离心加速的影响,保证施加于样品的离心力总量一致,从而保证一致的离心效果。离心积分还表明:短时间的高速离心和长时间的低速离心可以获得相同的离心效果。

● 差速离心(differential centrifugation )

      差速离心法是利用样品中各种组分的沉降系数不同而进行分离的方法,又称差分离心或差级离心。通常两个组分的沉降系数差在10倍以上时可以用此法分离。在差速离心中细胞器沉降的顺序依次为:核、线粒体、溶酶体与过氧化物酶体、内质网与高基体、zui后为核蛋白体。沉降系数差别在一个或几个数量级的颗粒,可以用此法分离

   差速离心首先要选择好颗粒沉降所需的离心力和离心时间,应用方式与学科:

   1:分步改变离心速度,用不同强度的离心力使具有不同密度的物质分批分离的方法。

应用学科:生物化学与分子生物学(一级学科);方法与技术(二级学科)

2:利用不同物质沉降速率的差异,在不同离心速度下分离和收集不同颗粒的离心技术。常用于分离细胞匀浆中的各种细胞器。

应用学科:细胞生物学(一级学科);细胞生物学技术(二级学科)

差速离心法的优点是样品的处理量较大,用于大量样品的初分离,可使用容量较大的转子

 

III  安全离心                                                            

  操作者的安全防护

      样品与转子在高速离心状态下会产生巨大的离心力,因此对使用者的安全保护是离心机设计的首要因素。

●     需用高强度材料

【1】       环氧涂层钢制材料:抵抗各种溶剂和碎片的侵蚀。

【2】       钢制结构,不锈钢腔:高强度,抗腐蚀

【3】       盔甲电镀:当转子或吊桶碎裂是,能够起到保护腔体作用

●     不平衡保护,不平衡时自动停机,自动失衡识别。

●     转子自动识别【高速离心机】,超速保护。防止使用者误操作导致危险的发生

●     自动平衡,无需配平

●     保证转子高速运转时突然发生轴断裂时:

【1】       转子不会飞出

【2】       离心力外表看不成变形

【3】       断电后能正常开盖

【4】       内腔体变形不超过:3mm

【5】       离心机在试验台上不发生水平位移

●     使用者需与离心机保持至少30cm的安全距离

●     温度控制,保证生物样品活性

离心常见的温度设定为:4℃,20,  37℃ ,其中以4℃(生物零度)zui为重要,这就要求离心机具备预制冷功能、定温启动功能,保证样品一放入就处于安全温度下离心。

离心机的相关知识介绍目前,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,直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,及时排除故障。

  (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。

摘要:通过对离心机进料管线的改进,采用套管式进料管线,浆料泵直接进料的方式,稳定了离心机的电流,防止PVC树脂堵塞管线,达到增强离心机脱水能力的目的。
    关键词:离心机;进料管;套管式;改进
    离心机是PVC树脂浆料离心干燥过程中的重要设备:新疆天业中发化工公司自投产5万t/aPVC树脂以来,在使用D5MC卧式螺旋卸料沉降式离心机的过程中出现了一些异常情况,因此对离心机的进料管线进行了改进。
1 离心机工作原理
    在离心机高速旋转的卧式圆锥形的转鼓中有与其旋转方向相同的螺旋输送器,它依靠齿轮机构旋转速度低于(或稍高于)转鼓的转速,而浆料由旋转轴内的进料管送至转鼓内,由于强大的离心作用,密度大的固体物料沉于转鼓内壁,在螺旋输送器的推动下,出转鼓直径小的一端开口部分卸出,而液体则从另一端可调节的液体堰孑L板中流出、
2 离心机进料管线的改进
2 1 缓冲罐进料方式
    zui初采用的是缓冲罐进料方式(见图1)j由浆料槽出来的浆料经浆料泵打入势位较高的缓冲罐中,然后再靠势位产生的压差,通过离心机脱水在实际生产中,发现离心机的电流十分稳定,但较小,离心机开不起来。在管线安装过程中,还要考虑到缓冲罐与离心机要保证足够大的位差,以便进料。为了将缓冲罐中的液位控制在一定的高度,在缓冲罐前的管线上加了1个调节阀,使得缓冲罐中的
浆料不溢、不空。但是在生产中仍然受到种种限制:

2 2 浆料泵直接进料方式
    通过对PVC树脂浆料和设备的分析,发现浆料贮槽的位置与离心机处于不同的高度,而且树脂颗粒的粒度大小均匀,浓度变化也不大,易于采用浆料泵直接进料的方式(见图2)。
    用浆料泵将浆料直接打人离心机,增大了离心机的电流和进料量,提高了离心机的脱水能力 为了防止浆料在进料管中堵塞,在离心机之前的进料管线中加入高压冲洗水,对进料管的内壁进行冲洗,这样仍有不足之处。进料管的外壁上
    (2)从前往后依次断开振荡回路中各部分的联结,同时测量断开点处的电压值,发现断开后部负载以后,高压板输出端电压可以升至4 500~5 000 V。依次进行同样操作,发现l 000 PF电容后端电压值有所回落。回路中容量为l 000 PF的电容出现故障,无法正常起作用。
    (3)因没有合适的配件进行更换,购买了7个板式电容,将它们串联起来,使其整体容量与原电容器相近,暂时替代该电容,成功地使电容后端高压输出为4 500~5 000 V。此时,仪器仍然无法正常点火,但出现了电流振荡的特殊声响,于是把1"6】题的焦点集中在大功率管及108主板上
    (4)对仪器启动过程中电路中的电流强度,曼电压进行测量,以进一步确定问题所在 zui初在高压滤波板的电路中串联了万用表测电流,并联万用表测量电压。启动仪器后,两块万用表都没有显示,同时计算机屏幕出现乱闪跳动现象,于是紧急断电。判断可能是由于万用表内部线圈或其他元件在高压环境中产生了很强回路效应,影响了系统整体平衡所致 因此在常压区进行电流测量,发现启动过程中电压及电流都迅速上升,点火瞬间电压值稳定在浆料槽 浆料泵 离心机
图2 直接进料方式示意图常黏有从离心机的布料器中反积过来的PVC树脂,时间长了结块,磨损进料管,离心机内也易产生塑化片,聚集在进料管和螺旋输送器之问,使进料管断裂。由于物料浓度大,进料不均匀,压力波动,导致进料管发生振动,直至疲劳折断 为此,对进料管进行了改进。
2.3 套管式泵直接进料
    在浆料泵直接进料的基础上,我们又给进料管加了夹套,在套管上打上小孔,将母液槽中的母液水打人夹套,从小孑L中喷出至转鼓内(见图31 考虑到离心机进料管在螺旋输送器内处于悬壁状态,易产生振动,根据所承受的压力不同,将进料管套管的厚4 500~5 000 V范围内、电流值在0.5 A左右,属于正常值,108主板应该没有问题。但仪器仍然无法形成正常的等离子体矩焰,振荡回路仍然有不稳定因素。
    (5)在冷态下,对大功率管进行检测,正常:但在热态下测量,发现灯丝与外壳为通路:根据电子管的常识,判定大功率管老化损伤为仪器无法正常点火的主要原因。
    (6)安装上新的l 000 PF电容后.启动仪器可以形成稳定的等离子体矩焰
4 应注意的问题
    (1)大功率管确有老化损伤.并非报废.只是给仪器启动带来一定困难,根本的故障是电容 自制的替代电容虽然容量大致与之匹配.但实际功效相差甚远,要重视大功率管的特殊性
    (2)测量时要注意安全,如果没有相应的器械,直尽量避免在高压区操作,同时还要考虑到高压区的电感现象。

 


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