Центрифуги

Архив рубрики «Интересные статьи»

Для определения содержания жира в молоке (по ГОСТу 5867 — 69) в лаборатории устанавливают центрифугу ЦЛМП-24; для постановки редуктазной пробы (по ГОСТу 9225-68) — редуктазник Р-1, О АР или термостат и водяную баню; для определения степени чистоты молока (механической загрязненности) — аппарат «Рекорд» с таблицей определения группы чистоты; для измерения плотности — ареометр, цилиндр вместимостью 250 мл и таблицу пересчета. Для определения кислотности по ГОСТу 3624 — 67 устанавливают аппарат Тернера; для измерения температуры молока, воды в лаборатории должны быть термометры. О реактивах, необходимых для определения санитарного качества молока, изложено в разделе «Контроль санитарного состояния доильного оборудования и качества молока». Все оборудование лаборатории должно поддерживаться в чистоте; показатели качества молока нужно заносить в специальный пронумерованный и прошнурованный журнал, в котором указывают также дату исследования, номер танка или автомолокоцистерны. Перед отправкой молока на молокоперерабатывающее предприятие заполняют накладную, где проставляют показатели качества молока, количество жира и его температуру. При оценке работы каждого дояра некоторые исследования проводят по группам коров. При этом проще и быстрее удается выяснить причины получения молока пониженного качества. Техник-лаборант должен вместе с бригадиром фермы систематически контролировать чистоту молочного оборудования и помещений фермы, соблюдение личной гигиены доярок, а также выяснять и ежедневно докладывать о причинах снижения качества молока.

Тысячи разнообразных центрифуг работают на предприятиях химической, металлургической, пищевой, оборонной и других отраслей промышленности. Центрифуги сегодня – это сложные агрегаты, состоящие из многих механизмов, которые нуждаются в точной наладке и квалифицированном обслуживании.
В книге приведена классификация центрифуг, даны характеристики суспензий и эмульсий, определяющих процесс центрифугирования. Изложены общие принципы действия и основы устройства механизмов и агрегатов отечественных центрифуг. Описаны конструкции современных наиболее распространенных автоматических и непрерывнодействующих центрифуг, а также конструкции некоторых основных моделей, снятых с производства, но находящих большое применение в промышленности. Рассмотрены вопросы ремонта, монтажа, наладки, пуска и эксплуатации центрифуг.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников предприятий, исследовательских и проектных организаций различных отраслей народного хозяйства, а также на студентов механических факультетов технологических вузов и техникумов.

Еще в 1934 году братья Бернд и Хейнц Дирингсхофены создали большую центрифугу, с помощью которой можно было исследовать влияние ускорения на организм человека. Диаметр центрифуги составлял пять с половиной метров. Молодой врач, по имени Бюрлен, занимавшийся проблемами авиационной медицины (он погиб во время войны), уселся в это сооружение, и центрифуга начала вращаться. Этим опытом врач доказал, что в течение двух минут человек способен переносить ускорения, вызывающие четырнадцатикратную перегрузку (14 «g», как говорят специалисты). Сколь-либо вредных последствий для организма не возникает при одном условии: давление должно быть приложено в направлении грудь — спина. В своем опыте Бюрлен пошел еще дальше и развил семнадцатикратную перегрузку — воистину героический эксперимент на себе, который он выдержал, не потеряв зрения и сознания. Представляет интерес и тот факт, что, как показали опыты в камере пониженного давления, самки мышей значительно лучше переносят влияние большой высоты, чем самцы. Однако каких-либо аналогий с человеком здесь проводить было нельзя. С помощью камеры пониженного давления можно также исследовать воздействие алкоголя на летчика. Во всяком случае, такие исследования проще и доступнее тех, что проводятся в обычной обстановке. Было установлено: если врач, прежде чем его поместят в камеру, примет алкоголь, то уже на небольших высотах снижаются физические и умственные способности. С другой стороны, на больших высотах даже малые дозы алкоголя приводили летчика в состояние опьянения. На высоте 3500 метров достаточно было стакана пива, то есть очень небольшого количества алкоголя. С помощью камеры пониженного давления выяснили также, что усиленное курение непосредственно перед полетом или в ночь накануне снижает умственные способности пилота. В то время эти выводы имели большое значение, поскольку летчики зачастую проводили ночь перед полетом в веселой компании, много пили и курили и мало спали, то есть совершали поступки, которые на другой день могли привести к роковым последствиям. Наконец, опыты в камере пониженного давления позволили установить, на какой высоте летчик вынужден прибегать к кислородному питанию. Эта высота начинается примерно с 4 тысяч метров. Здесь, правда, еще нет опасности для жизни, однако некоторые расстройства жизнедеятельности организма могут наступить уже на этой высоте. Высота же 7 тысяч метров является абсолютно критической. При применении кислородного питания граница высоты, вредно влияющей на организм, составляет 11 тысяч метров. Опасна именно эта высота. Несколькими сотнями метров выше, и критическая граница, за которой летчика поджидают потеря сознания и смерть, будет перейдена. Таким образом, большая высота (превышающая 11 тысяч метров) оставалась недоступной, несмотря на применение кислородных приборов. Здесь нужна была кабина повышенного давления. Однако во времена второй мировой войны этим мало кто интересовался: кислородные приборы и данные, полученные при испытаниях в камерах пониженного давления, вполне удовлетворяли летчиков-практиков. В то же время центробежная сила человеческого тела за 30 секунд возросла в 15 раз и тем самым более чем на 1000 килограммов увеличила вес тела. Это вызывало тем большее удивление, что и вес крови соответственно увеличился: она текла по сосудам буквально как ртуть. Дыхание значительно затруднялось, когда перегрузка возрастала в десять раз. Это происходило потому, что утяжеленная в десять раз грудная клетка с трудом могла следовать за движениями вдоха и выдоха. Однако диафрагмальное дыхание было возможным и при четырнадцатикратной перегрузке; движением диафрагмы кислород подавался в легкие, освобождая их от переработанного воздуха. Видимо, это было возможным лишь потому, что как Бюрлен, так и другие врачи, производившие аналогичные опыты, были очень сухощавыми. Последующие за дирингсхофенской центрифуги имели значительно большие размеры, так как возросли требования, предъявляемые к человеческому организму. Одной из крупнейших центрифуг, известной в научных кругах, была построенная в Соединенных Штатах, а именно в Джонсвилле. Ее диаметр составлял 30 метров, мощность вращающего мотора — 4 тысячи лошадиных сил. С помощью этой центрифуги можно было достигать фантастического ускорения, вызывающего в течение одной секунды двадцатикратную перегрузку. Эту центрифугу можно

Еще в 1934 году братья Бернд и Хейнц Дирингсхофены создали большую центрифугу, с помощью которой можно было исследовать влияние ускорения на организм человека. Диаметр центрифуги составлял пять с половиной метров. Молодой врач, по имени Бюрлен, занимавшийся проблемами авиационной медицины (он погиб во время войны), уселся в это сооружение, и центрифуга начала вращаться. Этим опытом врач доказал, что в течение двух минут человек способен переносить ускорения, вызывающие четырнадцатикратную перегрузку (14 «g», как говорят специалисты). Сколь-либо вредных последствий для организма не возникает при одном условии: давление должно быть приложено в направлении грудь — спина. В своем опыте Бюрлен пошел еще дальше и развил семнадцатикратную перегрузку — воистину героический эксперимент на себе, который он выдержал, не потеряв зрения и сознания. Представляет интерес и тот факт, что, как показали опыты в камере пониженного давления, самки мышей значительно лучше переносят влияние большой высоты, чем самцы. Однако каких-либо аналогий с человеком здесь проводить было нельзя. С помощью камеры пониженного давления можно также исследовать воздействие алкоголя на летчика. Во всяком случае, такие исследования проще и доступнее тех, что проводятся в обычной обстановке. Было установлено: если врач, прежде чем его поместят в камеру, примет алкоголь, то уже на небольших высотах снижаются физические и умственные способности. С другой стороны, на больших высотах даже малые дозы алкоголя приводили летчика в состояние опьянения. На высоте 3500 метров достаточно было стакана пива, то есть очень небольшого количества алкоголя. С помощью камеры пониженного давления выяснили также, что усиленное курение непосредственно перед полетом или в ночь накануне снижает умственные способности пилота. В то время эти выводы имели большое значение, поскольку летчики зачастую проводили ночь перед полетом в веселой компании, много пили и курили и мало спали, то есть совершали поступки, которые на другой день могли привести к роковым последствиям. Наконец, опыты в камере пониженного давления позволили установить, на какой высоте летчик вынужден прибегать к кислородному питанию. Эта высота начинается примерно с 4 тысяч метров. Здесь, правда, еще нет опасности для жизни, однако некоторые расстройства жизнедеятельности организма могут наступить уже на этой высоте. Высота же 7 тысяч метров является абсолютно критической. При применении кислородного питания граница высоты, вредно влияющей на организм, составляет 11 тысяч метров. Опасна именно эта высота. Несколькими сотнями метров выше, и критическая граница, за которой летчика поджидают потеря сознания и смерть, будет перейдена. Таким образом, большая высота (превышающая 11 тысяч метров) оставалась недоступной, несмотря на применение кислородных приборов. Здесь нужна была кабина повышенного давления. Однако во времена второй мировой войны этим мало кто интересовался: кислородные приборы и данные, полученные при испытаниях в камерах пониженного давления, вполне удовлетворяли летчиков-практиков. В то же время центробежная сила человеческого тела за 30 секунд возросла в 15 раз и тем самым более чем на 1000 килограммов увеличила вес тела. Это вызывало тем большее удивление, что и вес крови соответственно увеличился: она текла по сосудам буквально как ртуть. Дыхание значительно затруднялось, когда перегрузка возрастала в десять раз. Это происходило потому, что утяжеленная в десять раз грудная клетка с трудом могла следовать за движениями вдоха и выдоха. Однако диафрагмальное дыхание было возможным и при четырнадцатикратной перегрузке; движением диафрагмы кислород подавался в легкие, освобождая их от переработанного воздуха. Видимо, это было возможным лишь потому, что как Бюрлен, так и другие врачи, производившие аналогичные опыты, были очень сухощавыми. Последующие за дирингсхофенской центрифуги имели значительно большие размеры, так как возросли требования, предъявляемые к человеческому организму. Одной из крупнейших центрифуг, известной в научных кругах, была построенная в Соединенных Штатах, а именно в Джонсвилле. Ее диаметр составлял 30 метров, мощность вращающего мотора — 4 тысячи лошадиных сил. С помощью этой центрифуги можно было достигать фантастического ускорения, вызывающего в течение одной секунды двадцатикратную перегрузку. Эту центрифугу можно было комб

Техника центрифугирования зашла в тупик. Произошло это потому, что, следуя древней идее колеса с фиксированными цапфами (хотя бы одной!), конструкторы не только «принуждали» ротор вращаться вокруг оси, не совпадающей с его осью инерции, но и не учитывали принципиальную неустойчивость вращения роторов вокруг их продольной оси.
Задачи технического прогресса в создании центрифуг были сформулированы совершенно четко: 1) необходимо исключить вибрацию и 2) добиться устойчивости вращения роторов вокруг продольной оси.
Ротор нужно освободить от ограничений подшипников. Тогда он сам собою станет вращаться вокруг своей оси инерции подобно, скажем, небесным телам. В этом и состоит простой и ясный секрет планеты, объясняющий, почему она не вибрирует и не переворачивается.
Наша планета, как и все другие небесные тела, вращается точно вокруг своей оси инерции и не получает никакой дополнительной энергии, которая могла бы повернуть в мировом пространстве ее ось вращения.

Скручивания канатика можно избежать, обмотав его прочной проволокой виток к витку Всегда остающиеся между витками люфты позволяют канатику немного изгибаться. При небольших изгибах вал остается гибким, обеспечивая этим вращение ротора вокруг оси инерции . При более значительном изгибе вала люфты между витками в направлении изгиба выбираются, и вал становится жестким. Поэтому хотя при толчке ротор и отклоняется и начинает описывать конус, но в пращу не превращается.
Вот и надо делать центрифуги, как планеты. При этом, естественно, исчезнет какой бы то ни было дисбаланс. Неточности изготовления и неравномерное распределение масс поведут только к тому, что ось вращения будет расположена не совсем так, как ожидалось при расчете.
Но разница будет практически не существенна.
Чтобы освободить ротор, недостаточно избавить его от подшипников. Его следует также освободить и от жестких связей с приводом. Вал, по которому подводится энергия, должен быть гибким. Может быть, для этой цели пригоден канатик или шнурок? Но они скручиваются. Скручивания канатика, однако, можно избежать, обмотав его одним или несколькими слоями прочной проволоки.

Подвешиванием ротора на канатике, обмотанном проволокой, с демпфировкой одного или обоих концов достигается устойчивое вращение в неустойчивом положении. В качестве демпфера применено распружиненное следящее кольцо.
В этой намотке между витками всегда остаются небольшие, микронные люфты, которые только и нужны для самобалансировки ротора. При более же значительном изгибе люфты между витками в направлении изгиба выбираются, и вал становится жестким. Таким образом, ротор может вращаться вокруг своей оси инерции и не вибрировать. Но этого недостаточно. Если этим способом подвесить и вращать удлиненный ротор, он все равно при первом же «комарином» толчке выйдет из неустойчивого положения и начнет описывать в пространстве конус.
А что, если преградить доступ дополнительной энергии, выводящей удлиненный ротор из неустойчивого равновесия? Не получая дополнительной энергии, ротор не сможет описывать в пространстве конус. Мы знаем, что дополнительную — вредную — энергию ротор накапливает, изменяя свое положение в пространстве. Значит, надо тщательно и непрерывно следить за положением ротора и при малейшем его отклонении отнимать ту часть дополнительной энергии, которая выводит его из равновесия.
Если своевременно позаботиться о том, чтобы ротор не получал излишней энергии, то отнимать придется ничтожную мощность — порядка нескольких эрг в секунду. Осуществить такой контроль можно с помощью демпфера. На жесткий конец вала ротора надевали распружиненное кольцо с внутренними выступами. Эти выступы касаются вала, так что при малейшем его отклонении вместе с ним перемещается кольцо. Выступы кольца являются как бы датчиками автоматического регулятора. При перемещении кольца пружины совершают работу, поглощая избыточную энергию, и вал возвращается в прежнее положение. Пружины служат исполнительным органом и выполняют роль сервомотора автоматического регулятора. Вибрацию такой центрифуги не удавалось обнаружить никакими средствами. Вращение было совершенно устойчивым.
Демпфировать концы ротора можно различными методами: механическими, гидравлическими, электрическими, магнитными, пневматическими и т. д. Применение в качестве демпфера центробежного вакуум-затвора дает возможность не только избавиться от подшипников, но и вращать ротор в вакууме, т. е. избавиться также от трения ротора о воздух.
Убеждает опыт, который легко может проделать каждый, пользуясь подручными