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离心机的分类,工作原理,常见故障排除,注意事项及选购

发布时间:2013-05-31   点击次数:3650次

 离心机是实验室基础设备是科研和临床医学的必备装备,但是许多实验室往往注重分析型的临床检验而忽略基础设备。离心机是zui常用的基础设备之一,在医院实验室应用非常广泛,离心机分离血清,沉淀有形细胞,浓缩细菌,PCR试验等等必不可少的工具。

离心机的分类

1、按照转速的大小可分为:低速离心机,高速离心机和超高速离心机;

2、按照对温度的要求可分为:普通离心机和冷冻离心机

3、按照转子的不同分为:水平转子离心机和角转子离心机;

4、按照离心机体积的大小还可以分为:落地式离心机、台式离心机、掌上离心机等;

5、按照离心机的档次还可以分为普通离心机和精密离心机。

离心机的工作原理

 离心机是实验室基础设备是科研和临床医学的必备装备,但是许多实验室往往注重分析型的临床检验而忽略基础设备。离心机是zui常用的基础设备之一,在医院实验室应用非常广泛,离心机分离血清,沉淀有形细胞,浓缩细菌,PCR试验等等必不可少的工具。

  离心机在高速旋转的过程中,由离心力所导致的运动使悬浮于液体中的固体物质形成沉淀,也就是悬浮体液中质量或体积较大的物体向转头半径zui大的方向移动,而质量或体积较小的部分沉积在转头半径较近的地方。上面我们提到了离心力这个概念。离心机就是一个产生离心力的机器,离心力与转子半径、转速及样品质量有关:即F=Rmω2(F:离心力:R:半径:m:样品质量:w:转速,离心力是衡量离心机zui重要的参数之一,也是离心机档次的区别标准之一,离心机在出厂的时候都会给出该离心机的zui大转速与离心力。我们都知道,转子的半径和样品质量在运转的时候是不变的,只有转速可以通过控制发生变化,因此我们往往习惯用转速来描述一个离心机。如:高速离心机,超高速离心机。

1 大容量离心机
 大容量离心机是根据颗粒在一个实用离心场合中的状态而发展起来的新技术。不同密度,大小或形状的颗粒在不同的离心场合中沉降,所以一个大体是球形非均一的混合物,可以用离心的方法加以分离,离心机是为了进一步研究生物化学,分离大量的物质。例如收集细胞,分离血浆,从这些预纯化的制剂中分离DNA和蛋白质分子,并可分离出病毒以及大规模大肠杆菌,严细胞成分,核蛋白微粒等。 本机采用无刷直流电机,微机控制,具有RCF自动计算与设定。设有多种程序保护。操作简便,具有自动平衡功能。
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卧螺离心机
卧式螺旋料卸沉降离心机是利用离心沉降原理分离悬浮液中固液相的设备,它主要用于完成固液相有密度差的悬浮液的固相脱水,液相澄清,粒度分级,浓缩等工艺过程。在重力场中,在装有轻、重两种液体以及固相颗粒的混合液的容器中,由于重力作用,静置一段时间后,会出现分层现象,比重zui大的固体颗粒会下沉到容器zui底部,zui上面为轻相液体,在二者之间是重相液体。当混合液体进入离心机转鼓并随转鼓高速旋转起来后,这个分层过程由于离心力场的作用,会比在重力场作用下的过程大几千倍的速度加快进行分离因数就是重力加速度的倍数,一般不大于3000G
高速冷冻离心机
物质在介质中沉淀时还伴有扩散现象,扩散是无条件且的,物质的颗粒越小扩散的范围就越大;而沉降的是要受到外力的作用面试有条件的,物体的质量越大沉降的速度就越快,由于有些颗粒太小很难看到其沉降的过程所以就有了高速冷冻离心机。
  高速冷冻离心机就是利用高速冷冻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。
  高速冷冻离心机主要是从液体混合物中提炼出需要的成分,根据每种物质的密度不同,经过高速旋转,密度大的液体沉在底层,密度小的液体浮在上面,这样就将液体分层,提炼出我所需要的纯净物。它应用于医药、化工等许多领域。
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低速离心机的结构和使用
 
普通非冷冻离心机

 这类低速离心机结构较简单,可分小型台式和落地式两类,配有驱动电机、调速器、定时器等装置,操作方便。低速离心机其转速一般不超过4000rpm,台式高速离心机zui大转速可达18000rpm

  平稳、缓慢地转动调速手柄约需1~2分钟至所需转速,待转速稳定后再开始计时。

  离心完毕,将手柄慢慢地调回零位。

  低速冷冻离心机

  转速一般不超过4000rpm,zui大容量为2—4L,是实验室zui常用于大量初级分离提取生物大分子、沉淀物等。

  低速冷冻离心机 这类离心机多用于收集微生物、细胞碎片、细胞、大的细胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。

  转速可达20000rpm以上,除具有低速冷冻离心机性能和结构外,高速离心机所用角式转头均用钛合金和铝合金制成。离心管为具盖聚乙烯硬塑料制品。

  此外,超速离心机还装配有抽真空系统。

  超速低速离心机

  转速可达50000rpm以上,能使亚细胞器分级分离,并用于蛋白质、核酸分子量的测定等。其转头为高强度钛合金制成,可根据需要更换不同容量和不同型号的转速转头。超速离心机驱动电机有两种,一种为调频电机直接升速,另一种为通过变速齿轮箱升速。为了防止驱动电机在高速运转中产热,装有冷却驱动电机系统风冷、水冷,限速器、记时器、转速记录器等

  关闭开关。切断电源。

  使用方法 检查低速离心机调速旋钮是否处在零位,外套管是否完整无损和垫有橡皮垫。

  其转头多用铝合金制的甩平式和角式两种,离心管有硬质玻璃、聚乙烯硬塑料和不锈钢管多种型号。离心机装配有驱动电机、定时器、调整器速度指示和制冷系统温度可调范围为-20— 40,可根据离心物质所需,更换不同容量和不同型号转速的转头。

  低速离心机的一般使用规程 待离心机自行停止转动手,才可打开机盖,取出离心样品。

  将外套管、橡胶垫冲洗干净,倒置干燥备用。

  如不平衡,可调整缓冲用水或离心物质的量。将平衡好的套管放在离心机十字转头的对称位置上。把不用的套管取出,并盖好离心机盖。

  离心前,先将离心的物质转移入合适的离心管中,其量以距离心管口1~2cm为宜,以免在离心时甩出。将离心管放入外套管中,在外套管与离心管间注入缓冲水,使离心管不易破损。

  取一对外套管内已有离心管放在台秤上平衡。

  接通电源,开启开关。 一年检查一次电动机的电刷及轴承磨损情况,必要时更换电刷或轴承。注意电刷型号必须相同。更换时要清洗刷盒及整流子表面污物。

  二硫化钼锂基脂润滑。加量一般为轴承空隙的1/2

  低速离心机要放在平坦和结实的地面或实验台上,不允许倾斜。

  注意事项 新电刷要自由落入刷盒内。要求电刷与整流子外圆吻合。轴承缺油或有污物时,应清洗加油,轴承采用 须平稳、缓慢增减转速。关闭电源后,要等候离心机自动停止。不允许用手或其他物件迫使离心机停转。

  离心机应接地线,以确保安全。

  离心机启动后,如有不正常的噪音及振动时,可能离心管破碎或相对位置上的两管重量不平衡,应立即关机处理。

离心机常见故障及排除方法

  1、主电源指示灯亮,这时应检查炭刷磨损程度,如炭刷磨损超过总量的三分之一,应及时更换新的炭刷。

  2、主电源指示灯不亮时,检查指示灯保险丝及室内配电板保险丝是否熔断,同时检查电源线是否接触良好,如保险丝断则应更换保险丝并保持电路畅通。

  3、还应检查真空泵表及油压指示值,如油压过高而主机也不能启动,必须检查各油路是否堵塞,特别是节流小孔是否畅通,如不畅通应清洗使之畅通。

  4、轴承损坏或转动受阻,轴承内缺油或轴承内有污垢较多而引起摩擦阻力增大,电机达不到额定转速,应及时清洗或更换轴承。

  5、整流子表面有一层氧化物,甚至烧成凹凸不平或电刷与整流子外缘不吻合也可使转速下降,应清理整流子及电刷,使其接触良好。

  6、如转子线圈中短路或断路,可用万用表检查,重新绕制线圈。转子在使用时可因金属疲劳、超速、过应力、化学腐蚀、选择不当、使用中转头不平衡及温度失控等原因而导致离心管破裂,样品渗漏,转子损坏。

  对于以上情况主要要求操作者熟练掌握操作程序,正确选用合适的离心管和离心转子,注意严格控制每一步操作操序,尽量减少人为的不必要的损伤,在转子的安全系数及保证期内使用。

  电源问题:

  1、电源不通是导致冷冻机启动及制冷效果差的原因之一,与电机不转的故障相同,应分别检查电源及保险丝。

  2、电压过低,安全装置故障也可使冷冻机不能启动,电压过低可能是电网电压低;配电板配线过多;电源线过长理想长度为3等。电源线容量不够,不仅使电压降低,还会造成意外事故。当电源电压降到180—190VJ时,冷冻机不能启动,影响制冷效果。

  3、通风性能不好,如仪器安装在日光直射或通风不良处,散热器效果差,或散热器盖满灰尘,也中会影响制冷效果。

  4、离心管重量不平衡,放置不对称;转子孔内有异物,使负荷不平衡;转轴上端固定螺帽松动,转轴磨擦或弯曲;电机转子不在磁场中心会产生噪音;转子本身损伤等都可导致机体震动剧烈、响声异常。

  以上原因大部分均系不正确操作所致,在找出原因后,正确操作即可消除不正常现象。在工作过程中,如出现任何异常现象均应立即停机,不得强行运转,以免产生不必要的损失。

离心机的维护及注意事项

   1、离心机的安装应根据离心机的性能选择合作的地点放置,对一般低速离心机台式可放在平稳、坚固的台面上它的底座都装有橡皮吸脚,借助于大气力压力及仪器本身的重量,紧贴于台面);

  2、大容量低速离心机和高速离心机和高速冷冻离心机要相应地安放在坚实的地面上,水平放置。选择合适的转头离心机工作前,应将负荷平衡,重量误差越小越好,否则会引起剧烈震动,损坏离心转子及转轴。

3、离心器支架离心器分离支架必需安置离心管后运作,严禁空架运转。

离心机的选购方法

用户按使用场合、物料性质等因素选择合适的离心机,以达到预期的目的。选型时有以下三个必须重视的问题:

  1 防腐性能:离心机所分离的物料一般都具有一定的腐蚀性,与物料接触部分的材质,必须能够达到耐腐蚀的要求,以保证安全使用。

  结构件材料种类(304321316L、钛板、密封圈、密封垫材质,表面处理措施衬塑、衬胶、表面涂,以及滤布的材质等等均应在选型时确定。可在选型时将物料的性质化学性质、分离时的温度等告知制造商,以便制造厂能够根据所分离介质的特性提出离心机材质选用的建议,并在订单中注明,以确保离心机的防腐要求。

  2 防爆性能:离心机所处理的物料中或环境如含有有机溶剂等易燃易爆的物质,则离心机应具有防爆性能防爆性能视工艺的防爆要求等级确定。以前涉及到的防爆场合,只是提出配置防爆电机,近两年,对于所处理的物料中含有溶媒等有机溶剂的场合,大多都提出氮气保护的要求。实际上,离心机要实现真正意义上的防爆,在机械、电控、附件配置等方面要采取多方面的措施,如:电控系统:防爆隔离栅、非接触式能耗制动系统、静电接地、防爆自动控制。

  机械系统:防爆电机、防爆照明灯、防撞措施、防静电传动带。

  防爆附件:氮气保护装置、氮气在线检测、现场防爆控制按钮。

  因此,对于有防爆要求的场合,用户在订货时应说明所分离的介质、防爆要求和等级,配置相应的装置和采取合适的措施来满足防爆要求。

  3 分离性能

  分离性能是一个zui基本的功能,包括分离的效果、洗涤效果、处理能力、自动化程度等。在订货之初,因为物料性质的差异,包括物料的粘度、粒度、密度、料浆的固液比等等因素,很难的确定zui终分离的效果,一般是用离心机的分离因数来衡量离心机的分离效果。

  分离因数与转鼓的转速和转鼓直径有关,与转鼓的角速度成平方关系。

  Ft=ωr2/g

  式中:Ft为分离因数ω为转鼓角速度r/sr为转鼓直径mmg为重力加速度

  这里所说的洗涤是指对滤饼的洗涤,对于有些物料,滤饼还需经过洗涤液进行洗涤,有的甚至要经几次洗涤才能达到要求,这就需要配置洗涤管。洗涤效果、洗涤时间与洗涤管孔径、布置位置、结构形式有很大影响。

  离心机的处理能力与物料的理化性质和分离要求有关,一般是以一小时的循环次数及单次运行的滤饼重量来估算。

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