1 我G實驗室
離心機的研發回顧與現狀 (1)實驗室
離心機是生物學、醫學、農學、生物 工程、生物制藥等行業科研與生產的**設備。我G 有關部門歷來很重視
離心機的發展, 離心機曾經是G 家科委統管的 23 項大型科學儀器之一,兩次被納入 G家科技攻關項目。 中G在離心機研究開發上的經費與人力投入累積 總和為世界**,在實驗室離心機*域特別是超高速 離心機方面出現過一些G際一流的創新成果,但并未 產業化,目前我G**離心機發展緩慢,幾乎全部依 賴進口。 (2)目前我G已逐步形成湖南、上海、北京的實 驗室離心機生產基地。中G在 20 世紀 80 年代建立起 實驗室離心機產業,不僅打破了G外的壟斷,還規模 生產出
低速離心機和高速
冷凍離心機及大容量離心機 的廣泛系列離心機產品,滿足了市場需要,促進了相 關科研和產業的發展。 (3)在市場經濟的巨大沖擊下,實驗室離心機行 業迎來高速發展的新時期。由于市場經濟的巨大沖擊, 致使G營企業重組改制,有的破產,在此過程中,由 于主要技術力量并未流失,所以能在重組中得到更快 的發展。 同時,改革開放后,許多外企看好中G市場,其 中法G、意大利在江蘇太倉建立了高質量的壓縮機組, 日本也在中G建立了變頻電機生產基地。轉子用的復 合材料,G內也開始批量生產。所以近年來G產實驗 室離心機開始實驗新的G產化和升級換代,包括**研發的臺式離心機發展十分迅速。
2 G內幾種主要的實驗室離心機
目前全G離心機生產廠家有 110 多家,其產品已經發展為 4 大系列 50 多個品種,是實驗室儀器發展**快的專業之一,隨著離心機工業的發展和市場經濟的推動,新的組合必將開始。小企業的生存空間將不斷縮小,大企業、集團的出現將進一步推動我G離心機工業發展。
2.1 超大容量
冷凍離心機湘儀引進美G貝克曼(BECKMAN)公司大容量冷凍
離心機。經過十多年的努力,湘儀離心機實現了**創新,一次可分離的試樣容量為貝克曼(BECKMAN)公司產品容量的 2 倍。采取多級減震,變頻電機驅動采用先進的矢量技術,整個主機采用多項保護措施。微機程序控制大屏幕液晶顯示和無氟壓縮機組,其技術水平達到同類機型世界先進水平,產品已出口到美G、德G、日本、越南、墨西哥等G。英泰、平凡等離心機廠也生產同類機型。
主要技術參數:
型號(Model):L720R-3;**高轉速(Max speed):7200r/min;
**大相對離心力(Max RCF):12166×g溫度設定范圍(Temperature range):-20~+40℃;定時范圍(Time range):0~23h 59min;
轉速精度(Speed accuracy):±50r/min。 2.2 高速
冷凍離心機
湘儀從日本 TOMY 公司引進的高速冷凍離心機,不僅實現G產化,并實現**創新。儀器采用全自動轉頭識別系統,大屏幕液晶顯示,主機和轉子運行參數**設定,自動存儲,轉子使用壽命自動計算,具有報警等多種保護功能,無氟壓縮機,達到同類機型的G際先進水平。英泰、平凡、赫西已生產上述同類型離心機。
主要技術參數:
**高轉速(Max speed):25 000r/min;**大相對離心力(Max RCF):64 800×g(24×1.5/2ml
25 000r/min);
**大容量(Max Capacity):4×1000ml;轉速精度(Speed accuracy):±30r/min。
2.3 臺式高速冷凍離心機
長沙英泰儀器有限公司、長沙平凡儀器有限公司、湖南赫西儀器有限公司和湘儀努力開發臺式離心機,**開發臺式冷凍離心機新產品。臺式冷凍離心機 TGL20MC 采用變頻電機,環保無氟壓縮機,全自動門鎖和報警系統,多項保護措施,32 位 ARM 微處理器,大屏幕液晶顯示,配有 CAN RS-485 接口,實現電腦與離心機聯網,具有轉子識別功能,采用 32 套程序存儲積分 W2dt 顯示控制功能,可進行階梯分離,在轉動系統采用了彈簧錐套裝拆轉子,具有重復定位度高,裝拆轉子便利,提高了分離過程準確性,完全可以替代進口的**臺式離心機,使我G離心機上了一個新臺階,改變了我G臺式離心機長期落后面貌。
主要技術參數:
**高轉速(Max speed):25 000r/min;溫度范圍(Temperature range):-20 ~+40℃;
溫控精度(Temperature accuracy):±1.5℃;定時范圍(Time range):0~999min 短時離心/連續;**大容量(Max Capacity):6×1000ml(甩開轉子);轉速精度(Speed accuracy):±50r/min。
3 G內主導產品的技術水平與差距
G內產品與G際品牌的差距主要是驅動電機的質量和轉子的**高指標,而這都需要相應的科技力量。 3.1 經典的高速冷凍離心機
典型轉子的指標是這種離心機的關鍵指標,轉子對比數值如表 1 所示。我G高速
低速離心機轉子技術已接近世界先進水平。
3.2 G內外廠家生產的轉子在材質上的比較目前G內生產高速和
低速離心機轉子的技術指標
和轉子安全性能指標都已達到,湘儀同時研制發展了碳纖維材料制造的轉頭,原選購美G貝克曼公司,現為G內自己制造。碳纖維材料制造的轉子的破壞特性等有關安全性在美G貝克曼(BECKMAN)公司已進行破壞性研究,其工藝是成熟的,被稱為永不會爆炸的轉子。不同材料轉子價格如表 2 所示。


數后,測量**變形。設計者要給出一個限度,比如 |
10 m,或 80 m 等。**不變形的材料是不存在的。 |
而如果允許的變形過大,能保證的壽命則過短。在實 |
驗范圍內,對日立公司 RP83T 轉子進行了對比測量, |
|
結果顯示G產轉子優于日立轉子。轉子的安全性在 90 |
年代初超過日立公司,與當今G際水平持平。 |
離心機的機械安全設計中,還有其他一些內容, |
其中**重要的是離心腔和蓋的安全。離心機所配的幾 |
種轉子中,**高轉速轉子發生“爆炸” 時的危險不是 |
**大的,這是因為它較小較輕,因此雖然轉速較高, |
但轉動慣量不是**大。在**高轉速轉動慣量**大的轉 |
子在其**高轉速“爆炸”時威力**大。離心機的機械 |
安全設計中的另一個內容就是轉子在其**高轉速“爆 |
炸”時,碎片不得射出機外,蓋也不得掀開。此數據 |
也應在實驗中確認。 |
(2)“九五” G家科技公關期間的成果 |
G內關于離心機振動問題較深入的研究是在清華 |
大學工程力學系,并與中G科學院生物物理所合作。 |
研究課題是為提高離心機動力特性的設計水平,討論 |
典型離心機轉子-支撐系統,進行動力特性計算。通 |
過對轉子-支撐系統的振型分析,明確各主要零部件 |
對各階臨界轉速的影響,并用實驗驗證計算結果,為 |
離心機動力特性設計提供理論方法。轉子溫度智能補 |
償研究是創新的,在中科院生物物理所實驗室里完成。 |
3.6 G際**的技術—帶斷軸保險的離心機 |
在G內的離心機事故中,還有在高速運轉中斷軸 |
的事故。G產的和G外的離心機都發生過此類事故。 |
打開斷軸離心機蓋子,可看到主軸已斷,轉子橫躺在 |
離心腔中,有時轉子和轉子蓋已分開,且外邊緣已被 |
磨亮。顯然,事故發生時若有人在旁,會發生人身事 |
故。要分離的樣品都撒在離心腔里,樣品血本無歸, |
還污染離心機。 |
筆者**設計了帶斷軸保險的離心機主軸系統。 |
這里,把主軸的支承轉子和傳遞扭矩的功能分開。這 |
樣,一旦發生斷軸事故時,扭矩不能再帶動轉子,轉 |
子在摩擦力作用下逐步停轉,但仍在自身的安裝位置 |
上,因此徹底根除了過去因“斷軸事故”所帶來的那 |
種災難。該設計曾應用在高速冷凍離心機(1980 年,
圖們)和低速大容量離心機上(“九五” G家科技攻 |
關課題,1997 年),而后者曾出過產品。 |
4 發展方向和解決措施 |
|
|
|
|
(1)組建世界上第 3 家超速離心機生產企業 |
目前中G市場,中低端產品市場中G產品占有率 |
過大半,完全可以替代進口產品,但**產品的市場 |
占有率甚微,而超速離心機的市場占有率幾乎為零。 |
我G有能力在全G范圍內挑選并整合**優秀的科 |
研和管理人才及生產條件,組建新的企業,它將是集 |
科研、生產和人才培養的基地,生產超速離心機在內 |
的全系列離心機和相關儀器。它將是世界上第 3 家超 |
速離心機生產企業,而中G將成為世界上第 3 個超速 |
離心機生產G,逐步出口。 |
(2)行業協會的恢復和市場秩序的整頓 |
中G儀器儀表行業協會實驗室儀器分會的恢復是 |
大家多年盼望的一件好事,希望在市場秩序的整頓與 |
公平市場環境的建設中發揮應有的作用。行業協會要 |
呼吁抵制招投標中的不端行為。 |
(3)加強超速離心機的科研項目投入及人才培養 |
希望 3~5 年內我G超速離心機能有較大的發展。 |
需要G家有關部門和地方的大力支持,可采取G家項 |
目帶動此進程。但更重要的是要有牽頭單位或人員, |
需要相關企業的積極響應。目前我G的離心機專業已 |
沒有研究生培養,也沒有相應的科研課題的研究。而 |
原來培養的研究人員大都“下海”導致課題組不存在, |
極大地影響了我G的可持續發展能力,因此加強離心 |
機專業**人才培養刻不容緩。 |
|