離心機(jī)

離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開(kāi)，或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(kāi)（例如從牛奶中分離出奶油）；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。

離心原理

當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。

此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無(wú)條件的的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。

離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。

離心力（g)和轉(zhuǎn)速（rpm)之間的換算

離心力G和轉(zhuǎn)速RPM之間的換算其換算公式如下：

G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2

其中，G為離心力，一般以g（重力加速度）的倍數(shù)來(lái)表示。

10^(-5) 即10的負(fù)五次方，(rpm)^2轉(zhuǎn)速的平方，R為半徑，單位為厘米。

例如，離心半徑為10厘米，轉(zhuǎn)速為8000RPM，其離心力為：

G=1.11*10（－5）*10*（8000）2=7104

即離心力為7104g.

而當(dāng)離心力為8000g 時(shí)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)為：8489即約為8500rpm。

使用注意

實(shí)驗(yàn)室常用的是電動(dòng)離心機(jī)電動(dòng)離心機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，要注意安全，特別要防止在離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，因不平衡或試管墊老化，而使離心機(jī)邊工作邊移動(dòng)，以致從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上掉下來(lái)，或因蓋子未蓋，離心管因振動(dòng)而破裂后，玻璃碎片旋轉(zhuǎn)飛出，造成事故。因此使用離心機(jī)時(shí)，必須注意以下操作。

（1）離心機(jī)套管底部要墊棉花或試管墊。

（2）電動(dòng)離心機(jī)如有噪音或機(jī)身振動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，即時(shí)排除故障。

（3）離心管必須對(duì)稱放入套管中，防止機(jī)身振動(dòng)，若只有一支樣品管另外一支要用等質(zhì)量的水代替。

（4）啟動(dòng)離心機(jī)時(shí)，應(yīng)蓋上離心機(jī)頂蓋后，方可慢慢啟動(dòng)。

（5）分離結(jié)束后，先關(guān)閉離心機(jī)，在離心機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，方可打開(kāi)離心機(jī)蓋，取出樣品，不可用外力強(qiáng)制其停止運(yùn)動(dòng)。

（6）離心時(shí)間一般1～2分鐘，在此期間，實(shí)驗(yàn)者不得離開(kāi)去做別的事。

在企業(yè)或院校研究機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)左右的低速實(shí)驗(yàn)離心機(jī)已經(jīng)比較常用，如315型過(guò)濾+沉降一體式實(shí)驗(yàn)離心機(jī)，100型實(shí)驗(yàn)離心機(jī)，200型實(shí)驗(yàn)離心機(jī)等。這些離心機(jī)設(shè)計(jì)合理，重心低，安全穩(wěn)定，在化工、食品、醫(yī)療等領(lǐng)域的前期試樣分析中得到了更大的應(yīng)用。

操作方法

1、使用各種離心機(jī)時(shí)，必須事先在天平上精密地平衡離心管和其內(nèi)容物，平衡時(shí)重量之差不得超過(guò)各個(gè)離心機(jī)說(shuō)明書(shū)上所規(guī)定的范圍，每個(gè)離心機(jī)不同的轉(zhuǎn)頭有各自的允許差值，轉(zhuǎn)頭中不能裝載單數(shù)的管子，當(dāng)轉(zhuǎn)頭只是部分裝載時(shí)，管子必須互相對(duì)稱地放在轉(zhuǎn)頭中，以便使負(fù)載均勻地分布在轉(zhuǎn)頭的周圍。

2、若要在低于室溫的溫度下離心時(shí)。轉(zhuǎn)頭在使用前應(yīng)放置在冰箱或置于離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭室內(nèi)預(yù)冷。

3、離心過(guò)程中不得隨意離開(kāi)，應(yīng)隨時(shí)觀察離心機(jī)上的儀表是否正常工作，如有異常的聲音應(yīng)立即停機(jī)檢查，及時(shí)排除故障。

4、每個(gè)轉(zhuǎn)頭各有其高允許轉(zhuǎn)速和使用累積*，使用轉(zhuǎn)頭時(shí)要查閱說(shuō)明書(shū)，不得過(guò)速使用。每一轉(zhuǎn)頭都要有一份使用檔案，記錄累積的使用時(shí)間，若超過(guò)了該轉(zhuǎn)頭的高使用*，則須按規(guī)定降速使用。

5、裝載溶液時(shí)，要根據(jù)各種離心機(jī)的具體操作說(shuō)明進(jìn)行，根據(jù)待離心液體的性質(zhì)及體積選用適合的離心管，有的離心管無(wú)蓋，液體不得裝得過(guò)多，以防離心時(shí)甩出，造成轉(zhuǎn)頭不平衡、生銹或被腐蝕，而制備性超速離心機(jī)的離心管，則常常要求必須將液體裝滿，以免離心時(shí)塑料離心管的上部凹陷變形。每次使用后，必須仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)頭，及時(shí)清洗、擦干，轉(zhuǎn)頭是離心機(jī)中須重點(diǎn)保護(hù)的部件，搬動(dòng)時(shí)要小心，不能碰撞，避免造成傷痕，轉(zhuǎn)頭長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，要涂上一層上光臘保護(hù)，嚴(yán)禁使用顯著變形、損傷或老化的離心管。

安全方法

正確安裝

(1)電源電壓:電壓波動(dòng)要符合+10%以內(nèi)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),否則一些廠家的離心機(jī)是不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果電壓波動(dòng)在此以上,建議用穩(wěn)壓器,以供符合此電網(wǎng)。

(2)地線要牢:房間的電源的布線要符合要求。我國(guó)是三相四線制。三相是工業(yè)電中的三相,使用三相電時(shí)零線與地線分開(kāi),更重要的是不管是三相工業(yè)電也好,一般的單相電也好,地線應(yīng)可靠,以免漏電,地線不能接在暖氣管、自來(lái)水管上。

(3)地面要平整、牢固:對(duì)大型離心機(jī)而言,在安裝地點(diǎn)搬動(dòng)地板要牢固,保證離心機(jī)的轉(zhuǎn)子正常工作,不陷凹進(jìn)去,安裝固定處地面應(yīng)平整且牢固。

(4)找好水平:找較準(zhǔn)確的小型水平尺,離心機(jī)蓋子打開(kāi),在主軸上找水平,通過(guò)調(diào)整4個(gè)腳輪旁邊的調(diào)整螺栓的擰動(dòng)來(lái)找好水平,注意其中1腳不能落空。

裝樣找平衡

離心機(jī)在設(shè)計(jì)與制造時(shí),對(duì)轉(zhuǎn)子的加工誤差帶來(lái)的不平衡,已作了動(dòng)平衡試驗(yàn)的補(bǔ)救,但凡是離心機(jī),都有其允許的裝樣不平衡量。離心機(jī)廠商為了在離心機(jī)允許的大不平衡*這一指標(biāo)上與其他廠家競(jìng)爭(zhēng),盡量給出較大值。在這較大值上,離心機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn),但這時(shí)產(chǎn)生的不平衡力以每分鐘n次頻率猛然沖擊軸承及支架,離心機(jī)是受損傷的。因此,用戶對(duì)那些昂貴的離心機(jī),盡量找好平衡后離心,對(duì)離心機(jī)的壽命有好處。

清理積水

離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用制冷,由于空氣的水分,在離心腔內(nèi)結(jié)霜,停機(jī)后霜化為水。大部分國(guó)外的低速大容量離心機(jī),沒(méi)有排水孔,離心腔中水愈積愈多。此時(shí),用戶應(yīng)自行拆下轉(zhuǎn)子,清理積水。在重新安裝轉(zhuǎn)子時(shí),一定要裝好,避免出事故。

不受腐蝕

離心機(jī)轉(zhuǎn)子一般是用鋁合金制造,當(dāng)受腐蝕后強(qiáng)度降低,容易出事故。鋁合金易受液體腐蝕,清洗后應(yīng)用吹風(fēng)機(jī)吹干,或倒置一段時(shí)間,確認(rèn)干了才能使用。有的血站進(jìn)口離心機(jī),6個(gè)鋁杯里應(yīng)有的6個(gè)塑料托沒(méi)有。塑料托中應(yīng)放血袋,避免直接放在鋁杯里。注意試管有無(wú)裂紋。若試管(尤其是反復(fù)使用的試管)有裂紋,萬(wàn)萬(wàn)不可使用,否則在使用中試管破裂會(huì)引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中失去平衡,可引發(fā)斷軸等惡性事故。

斷軸事故

轉(zhuǎn)子沒(méi)安放好,或裝樣品不平衡超過(guò)量太大,離心機(jī)開(kāi)動(dòng)?，F(xiàn)代的進(jìn)口離心機(jī)雖都有不平衡保護(hù),即當(dāng)不平衡量超過(guò)某一極*,應(yīng)自動(dòng)斷電,令離心機(jī)停轉(zhuǎn)。但在上述情況下,已經(jīng)晚了,會(huì)出現(xiàn)惡性事故。惡性事故之一是斷軸,由于高速旋轉(zhuǎn)中突然斷軸,離心轉(zhuǎn)子沒(méi)有了支撐,在離心腔中亂轉(zhuǎn)亂撞,可使離心機(jī)整機(jī)轉(zhuǎn)270°角度。此時(shí),若旁邊有人員或設(shè)備,會(huì)造成人員傷亡與毀壞設(shè)備的事故。