O centrifugă este un dispozitiv științific crucial care folosește forța centrifugă pentru a separa substanțele bazate pe densitate, esențiale în domenii precum chimia, biochimia și biologia moleculară. Acesta vine în variante scăzute, ridicate și ultra-viteză, viteza de rotație și capacitatea fiind factori cheie. Aderarea la procedurile stricte de siguranță este imperativă în timpul funcționării.
Articolul va introduce centrifuge din următoarele puncte ：
Teoria de lucru a mașinii de centrifugă
Clasificarea mașinii de centrifugă
Componente ale mașinii de centrifugă
Principii parametri tehnici și indici de performanță ai centrifugelor
Aplicații și întreținerea centrifugelor
Eșecuri comune de centrifugă și metode de depanare
Teoria de lucru a mașinii de centrifugă
Principiul general
Principiul de lucru al unei centrifuge se bazează pe aplicarea forței centrifuge.
Centrifuge se învârte la viteză mare, provocând substanțe de densități diferite sau dimensiuni de particule într -un amestec pentru a se separa. Particulele mai dense sau mai mari sunt forțate până la marginea exterioară, în timp ce cele mai ușoare sau mai mici rămân mai aproape de centru.
Acest principiu este utilizat pe scară largă în diverse domenii precum medicina, știința și industria.
Metode specifice
l Metoda de centrifugare a vitezei diferențiale
Această metodă utilizează diferențele dintre ratele de sedimentare ale diferitelor particule într -un câmp de forță centrifugă. În aceleași condiții de centrifugare, prin creșterea continuă a forței centrifuge relative, particulele de dimensiuni și forme diferite într-un amestec neuniform sunt precipitate pas cu pas. Este utilizat în principal pentru separarea probelor generale și speciale, cum ar fi organele și viruși.
izodensității metoda de centrifugare a
Eșantionul suferă precipitații centrifuge sau echilibru de sedimentare într -un anumit mediu gradient inert. Sub acțiunea unei anumite forțe centrifuge, particulele sunt distribuite în anumite poziții specifice în lichidul gradient, ceea ce duce la separarea diferitelor zone.
Clasificarea mașinii de centrifugă
Conform scopului: tip de pregătire, tip analitic și tip dublu-scop atât pentru pregătire, cât și pentru analiză
Conform vitezei: viteză mică, de mare viteză, ultracentrifuge etc.
Conform structurii: poate fi împărțit în tipul de bancă, micro-tub de tip, tip de frotiu de celule, tip de spălare a sângelui, tip frigorific de mare viteză, tip frigider cu viteză mare de viteză mare, centrifugă automată cu viteză mică, etc.
Tipuri de centrifuge
Centrifugă cu viteză mică
Acestea sunt utilizate frecvent în laboratoare pentru sortarea de particule de rutină, operată la o viteză maximă de 4000-5000 rpm. Există puține cazuri de reglare a temperaturii și deseori operate la temperatura camerei. Aceste centrifuge utilizează tipuri de găleată și rotor cu unghi fix, utilizate pentru separarea plasmei și a serului, precum și pentru componente precum lichidul cefalorahidian, lichidele pleurale și peritoneale și urina.
Centrifugă de mare viteză
Poate funcționa la viteze ceva mai rapide, cuprinse între 15.000 și 30.000 de rotații pe minut, conținând un dispozitiv pentru reglarea atât a temperaturii, cât și a vitezei funcționării pentru analiza critică a moleculelor biologice delicate. Aceste centrifuge folosesc trei rotori: unghi fix, găleată de balansare și verticală. Sunt utilizate pentru purificarea ADN și ARN, fracționarea subcelulară și izolarea componentelor celulare precum mitocondriile.
Ultracentrifugă
Este o centrifugă extrem de dezvoltată și sofisticată, care poate separa molecule minuscule pe care centrifugele convenționale nu le pot separa într -un ritm rapid. Vitezele rotorului de ultracentrifugă pot varia de la 60.000 la 150.000 rpm. Ele rulează probe în grupuri sau ca sisteme de flux continuu și sunt mai mari. Ultracentrifugele sunt indispensabile pe tărâmul biologiei moleculare și al biochimiei pentru purificarea acizilor și proteinelor nucleice.
Componente ale mașinii de centrifugă
Introducerea rotorului
Rotorul este componenta de bază a unei centrifuge utilizate pentru separarea probelor, iar viteza sa depinde de materialul și rezistența rotorului. Centrifugele cu viteză mică folosesc de obicei aliaje de aluminiu super-greu, dar ușoare, foarte ușoare, în timp ce ultracentrifugele folosesc aliaje de titan. În general, pentru centrifugele de același tip, rotorii care sunt mai ușori și au capacități mai mici se învârt la viteze mai mari, în timp ce rotorii mai grei se învârt la viteze mai mici. Centrifugele au adesea diferite forme de rotor, fiecare reflectând diferite câmpuri de forță centrifugă și distanțe de sedimentare. Selectarea corectă a rotorilor pe baza cerințelor de separare este crucială în aplicațiile practice.
Tipuri comune de rotori
Rotori cu unghi fix : aceste rotori țin tuburile într -un unghi de 14 până la 40 ° față de verticală, astfel încât particulele se deplasează la o distanță scurtă în timp ce se deplasează radial spre exterior și sunt utilizate în centrifugarea diferențială.
Rotori de găleată în mișcare : aceste rotori, împreună cu tuburile de centrifugă, se învârt într -o poziție orizontală în timpul accelerației, astfel încât particulele parcurge o distanță mai lungă, facilitând astfel o separare mai ușoară a supernatantului de peletă. Aceste tipuri de motoare sunt utilizate în centrifugarea gradientului de densitate.
Rotori verticale : acestea țin tuburile pe verticală, adică paralel cu axa motorului, iar particulele se deplasează distanțe mai scurte cu perioade mai scurte pentru separare. Este utilizat pentru separarea gradientului izopicnic și de densitate.
Principii parametri tehnici și indici de performanță ai centrifugelor
1. Viteza maximă: Cea mai mare viteză de rotație realizată de rotorul de centrifugă, măsurată în RPM.
2. Forța centrifugă maximă: Forța centrifugă relativă maximă (RCF) generată de centrifugă, măsurată în 'g '.
3. Capacitate maximă: Volumul maxim de eșantion care poate fi procesat într -un ciclu de centrifugare, reprezentat de obicei ca 'm × n '. (Aici, 'm ' indică numărul maxim de tuburi de centrifugă cazate simultan, iar 'n ' reprezintă volumul maxim de eșantion care poate fi separat în două tuburi de centrifugă, măsurată în 'ml '.)
4. Interval de viteză (interval de setare a vitezei): Gama reglabilă a vitezei rotorului pe centrifugă.
5. Interval de control al temperaturii: Gama de temperaturi de eșantion care pot fi controlate în timpul funcționării centrifugelor.
6. Tensiune de funcționare: Tensiunea necesară pentru ca centrifugă să funcționeze.
7. Consumul de energie: de obicei se referă la puterea nominală a motorului centrifugă.
Aplicații și întreținerea centrifugelor
Datorită vitezei de rotație ridicate și a forței centrifuge substanțiale generate de centrifuge, pot apărea accidente grave dacă sunt utilizate în mod necorespunzător sau nu au inspecție și întreținere periodică. Prin urmare, procedurile de funcționare și întreținerea trebuie respectate strict în timpul utilizării.
1. Mențineți echilibrul : tuburile de centrifugă și conținutul acestora trebuie să fie echilibrate în avans și plasate simetric. Un număr ciudat de tuburi nu trebuie niciodată încărcat în rotor pentru a se asigura că sarcina este distribuită uniform în jurul rotorului.
2. Încărcare Soluție adecvată : Centrifugă deschisă nu trebuie încărcată cu o soluție excesivă pentru a împiedica eliminarea acesteia în timpul centrifugării, provocând dezechilibrul rotorului, rugina sau coroziunea.
3. Mențineți observația : în timpul procesului de centrifugare, instrumentele de pe centrifugă, ar trebui să fie observate constant pentru a determina dacă funcționează corect. În cazul în care apare un anormal, mașina trebuie oprită imediat pentru inspecție, iar defecțiunile ar trebui eliminate prompt. Nu trebuie să continue să funcționeze până când nu este identificată cauza principală.
4. Inspecție înainte de fiecare utilizare : deschiderile rotorului trebuie inspectate strict pentru orice obiecte străine și murdărie pentru a menține echilibrul. Rotorul trebuie, de asemenea, verificat pentru orice semne de deteriorare sau uzură.
5. Acordați atenție tuburilor de plastic : controlați frecvența de utilizare a tuburilor de centrifugă din plastic și verificați specificațiile de potrivire. Diferite tipuri de tuburi de centrifugă au proprietăți diferite ale materialului și limite maxime de viteză.
6. Pre-răcire : Atunci când se centrifugă probe la temperaturi scăzute, este necesară pre-răcirea pentru o anumită perioadă de timp.
7. Întreținere regulată : Orizontalitatea corpului principal al centrifugei trebuie calibrată o dată la trei luni. Când nu este utilizat regulat, acesta trebuie pornit la viteză mică de 1 până la 2 ori pe lună, de fiecare dată timp de 0,5 ore.
Eșecuri comune de centrifugă și metode de depanare
Eșecuri comune
1. Motorul nu funcționează
2. Motorul nu reușește să atingă viteza nominală
3. Deteriorarea rotorului
4. Eșecul congelatorului de pornire sau performanță slabă de răcire
5. Vibrații excesive sau zgomot neobișnuit din corpul centrifuge
Metode de depanare
Pentru că motorul nu funcționează
1. Indicatorul principal de putere nu este pornit: verificați dacă siguranța este suflată și asigurați un contact bun între cablul de alimentare, mufa și priza.
2.. Indicatorul principal de putere aprins, dar motorul nu poate porni:
(1) Verificați dacă comutatorul de bandă sau rezistența variabilă din porțelan este deteriorată sau dacă sunt deconectate firele lor de conectare.
(2) Verificați dacă există conexiuni deconectate sau scurt de scurtcircuite în bobina de câmp magnetic.
3. Verificați valorile indicatorului de pompă de vid și ale indicatorului de presiune a uleiului.
Pentru că motorul nu reușește să atingă viteza nominală
1. Deteriorarea sau obstrucția arborelui de conducere. Ar trebui să fie curățat și înlocuit prompt.
2. Curățați comutatorul și periile pentru a asigura un contact bun sau înlocuiți -le.
3. Verificați dacă există scurtcircuite sau circuite deschise în înfășurarea bobinei rotorului.
Pentru deteriorarea rotorului
1. Capetele de rotor pot rupe tuburile de centrifugă din cauza unor factori precum oboseala metalică, viteza excesivă, suprasolicitarea, coroziunea chimică, selecția necorespunzătoare, utilizarea dezechilibrată în timpul funcționării și defecțiunea controlului temperaturii, ceea ce duce la scurgeri de probă și deteriorarea capului rotorului. Motorul electric are rulmenți superiori și inferiori care necesită lubrifiere periodică (la fiecare șase luni sau anual).
2. Operatorii trebuie să fie pricepuți în procedurile operaționale, să selecteze corect tuburi de centrifugă adecvate și capete de rotor și să respecte factorii de siguranță și perioadele de garanție pentru utilizarea capului rotorului.
Pentru eșecul congelatorului de a începe sau a performanței slabe de răcire
1. Defecțiune electrică, verificați separat cablul de alimentare și siguranțele.
2. Dispozitivele de siguranță de joasă tensiune declanșează pornirea congelatorului.
3. Când tensiunea de putere scade la 180V până la 190V, congelatorul nu poate începe, afectând eficiența de răcire.
4. Performanța slabă a ventilației poate afecta, de asemenea, eficiența de răcire.
Pentru vibrații excesive sau zgomot neobișnuit din corpul centrifuge
1. Greutatea tuburilor de centrifugă este dezechilibrată și sunt plasate asimetric.
2. Există obiecte străine în găurile rotorului, sarcina este dezechilibrată sau se folosesc mâneci de tub necalificate.
3.. Nuci de fixare de la capătul superior al arborelui rotorului este liber, provocând frecare sau îndoire a arborelui rotorului.
4. Rotorul motorului care nu se află în centrul câmpului magnetic va genera zgomot.
5. Șuruburile de fixare ale arcurilor de amortizare de pe bază sunt libere, sau unul dintre arcuri este rupt.
6. Rotorul în sine este deteriorat.
