الطرد المركزي هو جهاز علمي حاسم يستخدم قوة الطرد المركزي لفصل المواد القائمة على الكثافة ، والضرورية في المجالات مثل الكيمياء والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. إنه يأتي في المتغيرات المنخفضة والارتفاع والسرعة الفائقة ، مع سرعة الدوران والقدرة كونها عوامل رئيسية. الالتزام بإجراءات السلامة الصارمة أمر ضروري أثناء التشغيل.
ستقدم المقالة الطرد المركزي من النقاط التالية ：
نظرية عمل آلة الطرد المركزي
تصنيف آلة الطرد المركزي
مكونات آلة الطرد المركزي
المعلمات الفنية الرئيسية ومؤشرات الأداء من أجهزة الطرد المركزي
تطبيقات وصيانة الطرد المركزي
إخفاقات الطرد المركزي الشائع وأساليب استكشاف الأخطاء وإصلاحها
نظرية عمل آلة الطرد المركزي
المبدأ العام
يعتمد مبدأ العمل لطرد الطرد المركزي على تطبيق قوة الطرد المركزي.
يدور الطرد المركزي بسرعة عالية ، مما يسبب مواد ذات كثافات مختلفة أو أحجام الجسيمات في الخليط لفصلها. يتم إجبار الجزيئات الكثيفة أو الأكبر على الحافة الخارجية ، في حين أن الجزيئات الأخف أو الأصغر تظل أقرب إلى المركز.
يستخدم هذا المبدأ على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل الطب والعلوم والصناعة.
طرق محددة
L طريقة الطرد المركزي للسرعة التفاضلية
تستخدم هذه الطريقة الاختلافات في معدلات الترسيب للجزيئات المختلفة في مجال قوة الطرد المركزي. في ظل نفس ظروف الطرد المركزي ، من خلال زيادة قوة الطرد المركزي النسبي باستمرار ، فإن جزيئات الأحجام والأشكال المختلفة في الخليط غير المنتظم تتسع خطوة بخطوة. يستخدم بشكل أساسي لفصل العينات العامة والخاصة ، مثل العضيات والفيروسات.
isode طريقة الطرد المركزي لكثافة
تخضع العينة لترسيخ الطرد المركزي أو توازن الترسيب في وسط التدرج الخامل. تحت عمل قوة الطرد المركزي معين ، يتم توزيع الجزيئات على مواقع معينة محددة في السائل التدرج ، مما يؤدي إلى فصل المناطق المختلفة.
تصنيف آلة الطرد المركزي
وفقًا للغرض: نوع التحضير ، والنوع التحليلي ، ونوع الأغراض المزدوجة لكل من التحضير والتحليل
وفقا للسرعة: منخفضة السرعة ، عالية السرعة ، فائقة المركزية ، إلخ.
وفقًا للهيكل: يمكن تقسيمه إلى نوع المقعد ، ونوع صغير متعدد الأنبوب ، ونوع تشويه الخلايا ، ونوع غسل الدم ، ونوع التبريد عالي السرعة ، ونوع التبريد منخفض السرعة ، والتوازن التلقائي منخفض السرعة ، وما إلى ذلك ، إلخ.
أنواع الطرد المركزي
الطرد المركزي منخفض السرعة
وتستخدم هذه في كثير من الأحيان في المختبرات لفرز الجسيمات الروتينية التي يتم تشغيلها بسرعة قصوى تتراوح بين 4000 و 5000 دورة في الدقيقة. هناك حالات قليلة لتنظيم درجة الحرارة وغالبًا ما تعمل في درجة حرارة الغرفة. تستخدم هذه الطرد المركزي أنواعًا متأرجحة وأنواع دوارة الزاوية الثابتة ، وتستخدم لفصل البلازما والمصل ، وكذلك مكونات مثل السائل النخاعي ، والسوائل الجنبية والبريتوني ، والبول.
الطرد المركزي عالي السرعة
يمكن أن تعمل بمعدلات أسرع إلى حد ما تتراوح بين 15000 و 30،000 ثورة في الدقيقة ، والتي تحتوي على جهاز لتنظيم كل من درجة حرارة وسرعة التشغيل للتحليل النقدي للجزيئات البيولوجية الحساسة. تستخدم هذه الطرد المركزي ثلاثة دوارات: زاوية ثابتة ، دلو تأرجح ، ورأسي. يتم استخدامها لتنقية الحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي ، تجزئة الخلايا تحت الخلوية ، وعزل المكونات الخلوية مثل الميتوكوندريا.
UltracentRifuge
إنه طرد مركزي متطور للغاية ومتطور يمكنه فصل جزيئات صغيرة لا يمكن للطرد المركزي التقليدي فصلها بمعدل سريع. يمكن أن تتراوح سرعات دوار UltracentRifuge من 60،000 إلى 150،000 دورة في الدقيقة. يقومون بتشغيل عينات في مجموعات أو كأنظمة تدفق مستمرة وأكبر. لا غنى عن الفائق المركزية في عالم البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية لتنقية الأحماض النووية والبروتينات.
مكونات آلة الطرد المركزي
إدخال الدوار
الدوار هو المكون الأساسي لطرد مركزي يستخدم لفصل العينات ، وسرعته تعتمد على مادة وقوة الدوار. تستخدم الطرد المركزي منخفض السرعة عادةً سبائك ألومنيوم قوية وخفيفة الوزن ، في حين تستخدم سبائك التيتانيوم. بشكل عام ، بالنسبة للطرد المركزي من نفس النوع ، تدور دوارات أخف وزنا ولديها قدرات أصغر بسرعات أعلى ، في حين تدور الدوارات الأثقل بسرعات أقل. غالبًا ما يكون للطرد المركزي أشكال دوارة مختلفة ، تعكس كل منها حقول قوة الطرد المركزي المختلفة ومسافات الترسيب. يعد الاختيار السليم للدوارات القائمة على متطلبات الفصل أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات العملية.
أنواع شائعة من الدوارات
دوارات الزاوية الثابتة : تحمل هذه الدوارات الأنابيب بزاوية من 14 إلى 40 درجة إلى العمودي بحيث تنتقل الجزيئات على مسافة قصيرة أثناء التحرك شعاعيًا للخارج وتستخدم في الطرد المركزي التفاضلي.
دوارات الجرافة المتأرجحة : تتأرجح هذه الدوارات ، إلى جانب أنابيب الطرد المركزي ، إلى وضع أفقي خلال وقت التسارع بحيث تنتقل الجسيمات مسافة أطول ، وبالتالي تسهيل الفصل بشكل أسهل من طاف من الحبيب. يتم استخدام هذه الأنواع من المحركات في الطرد المركزي التدرج الكثافة.
الدوارات الرأسية : هذه تحمل الأنابيب رأسياً ، أي موازية للمحور المحرك ، وتتحرك الجسيمات مسافات أقصر مع فترات أقصر للفصل. يتم استخدامه لفصل التدرج الكثافة والكثافة.
المعلمات الفنية الرئيسية ومؤشرات الأداء من أجهزة الطرد المركزي
1. السرعة القصوى: أعلى سرعة دورانية يمكن تحقيقها بواسطة دوار الطرد المركزي ، تقاس في دورة في الدقيقة.
2. أقصى قوة الطرد المركزي: أقصى قوة الطرد المركزي النسبي (RCF) الناتجة عن الطرد المركزي ، تقاس في 'g '.
3. السعة القصوى: الحد الأقصى لحجم العينة الذي يمكن معالجته في دورة الطرد المركزي واحد ، ويمثل عادةً على أنه 'M × N '. (هنا ، يشير 'M ' إلى الحد الأقصى لعدد أنابيب الطرد المركزي المستفيدة في وقت واحد ، و 'n ' يمثل الحد الأقصى لحجم العينة الذي يمكن فصله في أنابيب الطرد المركزي ، تقاس في 'ml '.)
4. نطاق السرعة (نطاق إعداد السرعة): النطاق القابل للتعديل من سرعات الدوار على الطرد المركزي.
5. نطاق التحكم في درجة الحرارة: نطاق درجات حرارة العينة التي يمكن التحكم فيها أثناء تشغيل الطرد المركزي.
6. جهد التشغيل: الجهد المطلوب لركوب الطرد المركزي للعمل.
7. استهلاك الطاقة: يشير عادة إلى القوة المقدرة لمحرك الطرد المركزي.
تطبيقات وصيانة الطرد المركزي
نظرًا لارتفاع سرعة الدوران والقوة الكبيرة للطرد المركزي الناتجة عن الطرد المركزي ، قد تحدث حوادث خطيرة إذا تم استخدامها بشكل غير صحيح أو تفتقر إلى الفحص والصيانة المنتظمة. لذلك ، يجب الالتزام بإجراءات التشغيل والصيانة بشكل صارم أثناء الاستخدام.
1. الحفاظ على التوازن : أنابيب الطرد المركزي ويجب موازنة محتوياتها مسبقًا ووضعها بشكل متماثل. يجب ألا يتم تحميل عدد فردي من الأنابيب في الدوار لضمان توزيع الحمل بالتساوي حول الدوار.
2. التحميل الحل الصحيح : لا ينبغي تحميل الطرد المركزي المفتوح بمحلول مفرط لمنعه من الإطفاء أثناء الطرد المركزي ، مما يسبب اختلال التوازن الدوار أو الصدأ أو التآكل.
3. الحفاظ على الملاحظة : أثناء عملية الطرد المركزي ، ينبغي ملاحظة الأدوات الموجودة على الطرد المركزي ، باستمرار لتحديد ما إذا كانت تعمل بشكل صحيح. في حالة حدوث أي شيء غير طبيعي ، يجب إيقاف الجهاز فورًا للتفتيش ويجب القضاء على الخلل على الفور. يجب ألا تستمر في العمل حتى يتم تحديد السبب الجذري.
4. التفتيش قبل كل استخدام : يجب فحص فتحات الدوار بدقة لأي أشياء غريبة والأوساخ للحفاظ على التوازن. يجب أيضًا فحص الدوار لأي علامات للتلف أو التآكل.
5. انتبه إلى الأنابيب البلاستيكية : تحكم في تواتر استخدام أنابيب الطرد المركزي البلاستيكي والتحقق من مواصفات المطابقة. أنواع مختلفة من أنابيب الطرد المركزي لها خصائص مواد مختلفة وحدود السرعة القصوى.
6. ما قبل التبريد : عندما تكون عينات الطرد المركزي في درجات حرارة منخفضة ، والتمويل المسبق لفترة معينة من الزمن ضروري.
7. الصيانة المنتظمة : يجب معايرة أفقية الجسم الرئيسي للطرد المركزي مرة واحدة كل ثلاثة أشهر. عندما لا تكون في الاستخدام المنتظم ، يجب أن تبدأ بسرعة منخفضة لمدة 1 إلى 2 مرات في الشهر ، في كل مرة لمدة 0.5 ساعة.
إخفاقات الطرد المركزي الشائع وأساليب استكشاف الأخطاء وإصلاحها
إخفاقات مشتركة
1. المحرك لا يعمل
2. فشل المحرك في الوصول إلى السرعة المقدرة
3. أضرار الدوار
4. فشل الفريزر في البدء أو ضعف أداء التبريد
5. الاهتزاز المفرط أو الضوضاء غير العادية من جسم الطرد المركزي
أساليب استكشاف الأخطاء وإصلاحها
لمحرك لا يعمل
1. ضوء مؤشر الطاقة الرئيسي لا يعمل: تحقق مما إذا كان الفتيل في مهب ، وضمان اتصال جيد بين سلك الطاقة ، والتوصيل ، والمقبس.
2. ضوء مؤشر الطاقة الرئيسي ولكن لا يمكن أن يبدأ المحرك:
(1) تحقق مما إذا كان مفتاح النطاق أو المقاوم المتغير الخزفي قد تضررت ، أو إذا تم فصل أسلاك التوصيل الخاصة بهم.
(2) تحقق من وجود اتصالات غير متصلة أو قصيرة داخليًا في ملف المجال المغناطيسي.
3. تحقق من مقياس مضخة الفراغ وقيم مؤشر ضغط الزيت.
لفشل المحرك في الوصول إلى السرعة المقدرة
1. دفع أضرار عمود أو انسداد. يجب تنظيفه واستبداله على الفور.
2. قم بتنظيف المتسابق والفرش لضمان اتصال جيد ، أو استبدالها.
3. تحقق من أي دوائر قصيرة أو دوائر مفتوحة في لفائف دوار.
للتلف الدوار
1. يمكن لرؤوس الدوار أن تمزق أنابيب الطرد المركزي بسبب عوامل مثل التعب المعدني ، والعلاج الزائد ، والتآكل الكيميائي ، والاختيار غير المناسب ، والاستخدام غير المتوازنة أثناء التشغيل ، وفشل التحكم في درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى تسرب العينة وتلف رأس الدوار. يحتوي المحرك الكهربائي على محامل أعلى وأسفل تتطلب تزييتًا دوريًا (كل ستة أشهر أو سنويًا).
2. يجب أن يكون المشغلون ماهرون في الإجراءات التشغيلية ، واختيار أنابيب الطرد المركزي المناسبة ورؤوس الدوار بشكل صحيح ، والالتزام بعوامل السلامة وفترات الضمان لاستخدام رأس الدوار.
لفشل الفريزر في البدء أو ضعف أداء التبريد
1. انقطاع التيار الكهربائي ، تحقق من سلك الطاقة والصمامات بشكل منفصل.
2. جهد الجهد المنخفض يؤدي إلى منع أجهزة السلامة من الفريزر من البدء.
3. عندما ينخفض جهد الطاقة إلى 180 فولت إلى 190 فولت ، لا يمكن أن تبدأ الثلاجة ، مما يؤثر على كفاءة التبريد.
4. يمكن أن يؤثر أداء التهوية الضعيف أيضًا على كفاءة التبريد.
للاهتزاز المفرط أو الضوضاء غير العادية من جسم الطرد المركزي
1. وزن أنابيب الطرد المركزي غير متوازن ، ويتم وضعها بشكل غير متماثل.
2. هناك أشياء غريبة في ثقوب الدوار ، يتم استخدام الحمل غير متوازن ، أو يتم استخدام الأكمام الأنبوبية غير المؤهلة.
3. إن الجوز التثبيت في الطرف العلوي من عمود الدوار فضفاض ، مما يسبب الاحتكاك أو الانحناء من عمود الدوار.
4. دوار المحرك الذي لا يجري في وسط المجال المغناطيسي سيولد الضوضاء.
5. براغي التثبيت لينابيع التخميد على القاعدة فضفاضة ، أو يتم كسر أحد الينابيع.
6. الدوار نفسه تالف.
