انتخاب روتور سانتریفیوژ: چرا زاویه ثابت در مقابل سطل چرخشی تنها اولین تصمیم است

نکته فنی · مهندسی انتخاب روتور

سوال مفید انتخاب روتور نیست 'زاویه ثابت یا سطل چرخشی؟' ، بلکه این است: این جداسازی به چه محیط گریز از مرکز نیاز دارد و کدام پیکربندی روتور واقعاً می تواند آن را ایجاد کند؟

روتور اغلب به عنوان لوازم جانبی انتخاب شده پس از سانتریفیوژ ارائه می شود. از نقطه نظر تجربی، این اغلب معکوس است.

روتور محل قرارگیری نمونه نسبت به محور چرخش، نحوه عبور ذرات از داخل نمونه، چه RCF در یک RPM معین تولید می شود، نحوه جهت گیری کانتینر، محل تشکیل گلوله و مقدار ماده ای که می تواند در یک دوره پردازش شود را تعیین می کند.

برای مثال، اگر روشی به لوله‌های 24 × 15 میلی‌لیتری نیاز دارد، نیاز واقعی صرفاً 'سانتریفیوژی که 24 لوله را نگه می‌دارد' نیست.

این ترکیبی است از: هندسه ظرف 24 × 15 میلی لیتر، RCF مورد نیاز، رفتار جداسازی مطلوب و توان عملیاتی دسته ای.

ظرفیت لوله یکسان به معنای سانتریفیوژ یکسان نیست

سانتریفیوژ چند منظوره YT5 GlanLab مقایسه ای مفید در دنیای واقعی ارائه می دهد. این پلت فرم از چندین پیکربندی روتور ثابت، نوسانی و صفحه ای پشتیبانی می کند. دو پیکربندی مختلف می‌توانند لوله‌های 24 × 15 میلی‌لیتری را در یک اجرا پردازش کنند.

GlanLab YT5 مشخصات روتور را منتشر کرد. همان تعداد و حجم اسمی لوله‌ها همچنان می‌تواند با هندسه‌های مختلف روتور و پوشش‌های عملیاتی مطابقت داشته باشد.

از دیدگاه حجم کاری، به نظر می رسد هر دو روتور مشکل مشابهی را حل می کنند: 24 لوله در هر اجرا.

از منظر جدایی، آنها این کار را نمی کنند.

در پیکربندی نوسانی، لوله‌ها به موقعیت افقی نزدیک می‌شوند و یک مسیر رسوب شعاعی طولانی و نسبتا مستقیم ایجاد می‌کنند. در پیکربندی با زاویه ثابت، لوله ها مایل باقی می مانند. ذرات ته نشین زودتر با دیواره لوله بیرونی برخورد می کنند و به سمت یک منطقه پلت متفاوت حرکت می کنند.

همان RPM و همان 4 × 50 میلی لیتر - با این حال تقریباً 1.9× تفاوت در RCF

مقایسه بعدی YT5 حتی متغیرهای بیشتری را حذف می کند.

هر دو پیکربندی ظرفیت لوله اسمی یکسان و حداکثر دور در دقیقه یکسان دارند، اما محدودیت‌های RCF منتشر شده آنها به‌طور اساسی متفاوت است.

این نسبت تقریباً 1.88× است.

با RPM یکسان، تفاوت باید در درجه اول از هندسه شعاعی موثر که توسط هر پیکربندی نشان داده شده است، باشد.

به همین دلیل:

هندسه روتور مسیر ذرات را تغییر می دهد، نه فقط زاویه لوله را

'زاویه ثابت' و 'سطل چرخشی' اغلب به عنوان دسته بندی محصولات در نظر گرفته می شوند. تمایز مهم‌تر آنها فیزیکی است: آنها مسیرهای ذرات مختلفی را ایجاد می‌کنند.

بنابراین دو روتور می توانند به RCF یکسان برسند در حالی که همچنان متفاوت تولید می کنند:

با نتیجه جداسازی شروع کنید، نه با دسته روتور

یک فرآیند مفید انتخاب روتور با تعریف اینکه نمونه پس از سانتریفیوژ چگونه باید باشد آغاز می شود.

زمانی که اولویت پلت کردن سریع است

متغیرهای مفید ممکن است عبارتند از: مسیر رسوب کوتاه تر، RCF کافی، موقعیت گلوله قابل پیش بینی و حداقل زمان اجرا.

هندسه با زاویه ثابت اغلب به خوبی با این هدف مطابقت دارد، اما 'زاویه ثابت' به تنهایی هنوز روتور مورد نیاز را مشخص نمی کند.

وقتی اولویت یک رابط یا گرادیان تعریف شده باشد

کوتاه‌ترین زمان گلوله‌سازی ممکن است اهمیت کمتری نسبت به: جهت لایه، جداسازی نوار و بازیابی داشته باشد.

هندسه های سطل چرخشی، عمودی یا دیگر شیب گرا ممکن است بسته به مکانیسم جداسازی مرتبط تر شوند.

'لوله متناسب' با 'لوله سازگار است' یکسان نیست

لوله ای که وارد سوراخ یا سطل روتور می شود فقط ثابت می کند که ابعاد تقریباً در حالت استراحت سازگار هستند.

یک پیکربندی سانتریفیوژ معتبر به چندین لایه سازگاری نیاز دارد تا همزمان درست باشد.

پاکت عملیاتی قابل استفاده توسط مولفه محدود کننده تعریف می شود

حداکثر مشخصات سرفصل یک سانتریفیوژ به طور خودکار برای هر روتور و هر ظرفی در دسترس نیست.

اگر سانتریفیوژ بتواند در 18000 دور در دقیقه کار کند اما روتور نصب شده 13000 دور در دقیقه باشد، حد روتور حاکم است.

اگر روتور بتواند RCF بیشتری نسبت به لوله انتخاب شده تولید کند، لوله به جزء محدود کننده تبدیل می شود.

بنابراین انتخاب روتور تعیین می کند که کدام قسمت از پوشش نظری عملکرد پلت فرم سانتریفیوژ واقعاً برای آزمایش در دسترس است.

حتی 'زاویه ثابت' هنوز خیلی گسترده است

دسته روتور به تنهایی نمی تواند عملکرد را توصیف کند. خانواده روتور با زاویه ثابت YT5 این را به وضوح نشان می دهد.

همان دسته روتور، همان قالب لوله 15 میلی لیتری و همان حداکثر RPM - در عین حال حداکثر RCF بیش از 50٪ متفاوت است.

بنابراین مشخصات باید به گذشته ادامه دهد: 'روتور با زاویه ثابت.'

واحد مربوطه هندسه روتور خاص است.

یک چارچوب انتخاب روتور مفیدتر

به جای شروع از نام روتور، تصمیم را می توان به عنوان دنباله ای از محدودیت ها سازماندهی کرد.

انعطاف‌پذیری آداپتور می‌تواند بیش از حداکثر RCF در یک آزمایشگاه با کار ترکیبی مهم باشد

در یک آزمایشگاه چند منظوره، ارزش یک اکوسیستم روتور ممکن است از تعداد قالب‌های کانتینری واقعی باشد که می‌تواند بدون تعویض کل روتور پشتیبانی کند.

به عنوان مثال، سیستم YT5 شامل تنظیمات و آداپتورهای چرخان برای چندین طرح ظروف از جمله بطری های بزرگتر، لوله های 50 میلی لیتری، لوله های 15 میلی لیتری و لوله های خون خلاء است.

در این زمینه سوال از این تغییر می کند:

'بالاترین RCF این روتور چقدر است؟'

به:

'این اکوسیستم روتور در محدوده RCF واقعاً چه تعداد از قالب‌های نمونه واقعی ما را می‌تواند پشتیبانی کند؟'

انتخاب روتور سه نوع مختلف کارایی را متعادل می کند

روتور 'بهترین' لزوماً هر سه را به حداکثر نمی رساند.

یک روتور کوچکتر ممکن است اجراهای فردی را سریعتر کامل کند. یک روتور بزرگتر ممکن است نمونه بیشتری را در هر دسته پردازش کند. یک سیستم سطلی بسیار انعطاف پذیر ممکن است تغییرات پیکربندی را در طول روز کاهش دهد.

روتور مفید پیکربندی است که کمترین مصالحه مهم را برای گردش کار واقعی ایجاد می کند.

مشخصات روتور حرفه ای در واقع چه چیزی باید به شما بگوید؟

اگر داده‌های روتور برای پشتیبانی از یک تصمیم سازگاری واقعی در نظر گرفته شده است، سرعت و ظرفیت تنها آغاز کار است.

فقط با سرعت و ظرفیت، کاربر می داند که روتور می تواند بچرخد و نمونه ها را نگه دارد.

آنها هنوز نمی دانند که آیا هندسه مناسب برای جداسازی است یا خیر.

حالت شکست واقعی در انتخاب روتور، بهینه سازی محلی است

بهینه سازی فقط برای حداکثر RCF می تواند ظرفیت را کاهش دهد. بهینه سازی فقط برای حداکثر ظرفیت می تواند زمان چرخه را افزایش دهد. بهینه سازی فقط برای طول مسیر کوتاه ممکن است رفتار گرادیان را تغییر دهد. بهینه سازی فقط برای تعداد لوله می تواند مشکلات سازگاری کانتینر ایجاد کند.

بنابراین انتخاب روتور به معنای یافتن قوی ترین روتور نیست.

این در مورد یافتن پیکربندی است که هیچ نقطه ضعف مهمی برای هدف جداسازی ندارد.

آنالیز سانتریفیوژ را ادامه دهید

RCF & Rotor Physics RPM به RCF: چرا برابر ×g همیشه به معنای سانتریفیوژ معادل نیست هندسه روتور با زاویه ثابت در مقابل روتور چرخشی: مقایسه هندسه عمیق تر داده‌های واقعی GlanLab YT5 ظرفیت‌های روتور، RPM و پیکربندی‌های RCF

منابع فنی استفاده شده در این مقاله

• GlanLab - پیکربندی روتور سانتریفیوژ چند منظوره YT5 و داده های RPM / RCF / ظرفیت منتشر شده است.
• بکمن کولتر - اصول هندسه روتور با زاویه ثابت، سطل نوسانی و گرادیان چگالی.
• رتبه بندی ظروف و روتور سازنده همیشه باید بر فرضیات سازگاری با حجم لوله عمومی اولویت داشته باشد.