Този невзрачен сив цилиндър е ключовото звено в руската ядрена индустрия.
Разбира се, не изглежда много представително, но си струва да разберете целта му и да го разгледате спецификации, като започнеш да осъзнаваш защо държавата пази като зеницата на окото си тайната на своето създаване и устройство.
Да, забравих да ви представя: пред вас е газова центрофуга за разделяне на изотопи на уран VT-3F (n-то поколение). Принципът на работа е елементарен, като този на млекоотделителя, тежкият, под въздействието на центробежна сила, се отделя от леките. И така, каква е значимостта и уникалността? Като за начало нека да отговорим на още един въпрос - но въобще защо се отделя уранът? Естественият уран, който лежи точно в земята, е коктейл от два изотопа: уран-238 и уран-235 (и 0,0054% U-234). Уран-238 е просто тежък, сив метал. Можете да направите артилерийски снаряд от него, добре, или ... ключодържател.
Но какво може да се направи от уран-235? Е, първо, атомна бомба, и второ, гориво за атомни електроцентрали. И тук стигаме до ключовия въпрос – как да разделим тези два, почти еднакви атома, един от друг? Не, наистина, КАК?! Между другото: Радиусът на ядрото на атома на урана е -1,5 10-8 см. За да бъдат задвижвани атомите на урана в технологичната верига, той (уранът) трябва да бъде преведен в газообразно състояние. Няма смисъл от кипене, достатъчно е да комбинирате уран с флуор и да получите HFC уранов хексафлуорид.
Технологията за производството му не е много сложна и скъпа и затова HFC се получават точно там, където се добива този уран. UF6 е единственото силно летливо съединение на уран (при нагряване до 53°C, хексафлуоридът (на снимката) преминава директно от твърдо в газообразно състояние). След това се изпомпва в специални контейнери и се изпраща за обогатяване.
Малко история В самото начало на ядрената надпревара най-големите научни умове, както в СССР, така и в САЩ, усвоиха идеята за дифузионно разделяне - преминаване на уран през сито. Малкият 235-ти изотоп ще се промъкне, докато "дебелият" 238-ми ще заседне. И да се направи сито с нанодупки за съветската индустрия през 1946 г. не беше най-трудната задача.
От доклада на Исак Константинович Кикоин в Научно-техническия съвет към Съвета на народните комисари (даден в сборника с разсекретени материали за атомния проект на СССР (ред. Рябев)): В момента се научихме да правим решетки с отвори от около 5/1000 mm, т.е. 50 пъти средния свободен път на молекулите при атмосферно налягане. Следователно налягането на газа, при което ще настъпи разделяне на изотопи в такива решетки, трябва да бъде по-малко от 1/50 от атмосферното налягане. На практика очакваме да работим при налягане около 0,01 атмосфери, т.е. при добри условия на вакуум. Изчислението показва, че за получаване на продукт, обогатен до концентрация от 90% на лек изотоп (такава концентрация е достатъчна, за да се получи експлозивен), трябва да свържете в каскада около 2000 от тези стъпки.
В конструираната и частично произведена от нас машина се очаква да произвежда 75-100 г уран-235 на ден. Инсталацията ще се състои от приблизително 80-100 "колони", всяка от които ще съдържа 20-25 стъпки." По-долу има документ - доклад на Берия до Сталин за подготовката на първия ядрен взрив. По-долу е дадена малка справка за натрупаните ядрени материали до началото на лятото на 1949 г.
А сега си представете сами - 2000 яки инсталации, в името на едни 100 грама! Е, къде да отидем, трябват бомби. И започнаха да строят фабрики, и не само фабрики, а цели градове. И добре, само градовете, тези дифузионни централи изискваха толкова много електричество, че трябваше да построят отделни електроцентрали наблизо. На снимката: първият в света завод за газодифузионно обогатяване на уран K-25 в Оук Ридж (САЩ). Строителството струва $500 млн. Дължината на U-образната сграда е около половин миля.
В СССР първият етап Д-1 на завод № 813 е проектиран за обща производителност 140 грама 92-93% уран-235 на ден в 2 каскади от 3100 степени на разделяне, еднакви по мощност. За производство е разпределен недовършен авиационен завод в село Верх-Нейвинск, което е на 60 км от Свердловск. По-късно се превръща в Свердловск-44, а 813-ти завод (на снимката) в Уралски електрохимичен завод - най-голямото сепариращо производство в света.
И въпреки че технологията за дифузионно разделяне, макар и с големи технологични трудности, беше отстранена, идеята за овладяване на по-икономичен центробежен процес не напусна дневния ред. В крайна сметка, ако успеете да създадете центрофуга, тогава потреблението на енергия ще бъде намалено от 20 до 50 пъти! Как се настройва центрофуга? Подреден е повече от елементарно и прилича на стария. пералняработещи в режим "центрофуга / сушене". В запечатан корпус има въртящ се ротор. Този ротор се захранва с газ (UF6).
Благодарение на центробежната сила, стотици хиляди пъти по-голяма от гравитационното поле на Земята, газът започва да се разделя на "тежки" и "леки" фракции. Леките и тежките молекули започват да се групират в различни зони на ротора, но не в центъра и по периметъра, а отгоре и отдолу. Това се дължи на конвекционни токове - капакът на ротора се нагрява и възниква обратен поток на газ. В горната и долната част на цилиндъра има две малки тръби - всмукателният.
В долната тръба влиза обеднена смес, а в горната – смес с по-висока концентрация на 235U атоми. Тази смес постъпва в следващата центрофуга и така нататък, докато концентрацията на уран 235 достигне необходимата стойност. Верига от центрофуги се нарича каскада.
Технически характеристики. Е, първо, скоростта на въртене - в съвременното поколение центрофуги достига 2000 об / мин (дори не знам с какво да сравнявам ... 10 пъти по-бързо от турбина в двигател на самолет)! И работи без прекъсване вече ТРИ ДЕСЕТИЛЕТИЯ години! Тези. сега пуснатите при Брежнев центрофуги се въртят на каскади! СССР вече го няма, но те все се въртят и въртят. Не е трудно да се изчисли, че по време на работния си цикъл роторът прави 2 000 000 000 000 (два трилиона) оборота. И какъв лагер може да се справи?
Да, никакви! Няма лагери. Самият ротор е обикновен връх, отдолу има здрава игла, опряна на корундов аксиален лагер, а горният край виси във вакуум, задържан от електромагнитно поле. Иглата също не е проста, направена от обикновена тел за струни за пиано, закалена е по много хитър начин (какво - GT). Не е трудно да си представим, че при такава бясна скорост на въртене самата центрофуга трябва да бъде не просто издръжлива, но и суперздрава.
Академик Йосиф Фриляндър си спомня: „Три пъти можеха да бъдат разстреляни. Веднъж, когато вече бяхме получили Ленинската награда, имаше голяма авария, капакът на центрофугата излетя. Разпръснати парчета, унищожени други центрофуги. Издигнал се е радиоактивен облак. Трябваше да спра цялата линия - километър инсталации! Центрофугите в Средмаш бяха командвани от генерал Зверев, преди атомния проект той работеше в отдела на Берия.
Генералът на срещата каза:„Ситуацията е критична. Защитата на страната е под заплаха. Ако не поправим ситуацията бързо, 37-ата година ще се повтори за вас. И веднага събранието беше закрито. След това измислихме напълно нова технологияс напълно изотропна еднаква структура на капака, но бяха необходими много сложни настройки. Оттогава се произвеждат тези корици. Нямаше повече проблеми. В Русия има 3 обогатителни завода, много стотици хиляди центрофуги.
На снимката: тестове на първо поколение центрофуги
Корпусите на ротора също бяха метални в началото, докато не бяха заменени от ... въглеродни влакна. Лек и изключително устойчив на разкъсване, той е идеален материал за въртящ се цилиндър.
Генералният директор на UEIP (2009-2012) Александър Куркин припомня:„Стана нелепо. При тестване и тестване на ново, по-"оборотно" поколение центрофуги, един от служителите не изчака роторът да спре напълно, разкачи го от каскадата и реши да го прехвърли на стойката в ръцете си. Но вместо да продължи напред, колкото и да се съпротивляваше, той прегърна този цилиндър и започна да се движи назад. Така че видяхме със собствените си очи, че земята се върти, а жироскопът е голяма сила.
Кой е изобретил?
О, това е мистерия, потопена в мистерия и забулена в неизвестност. Тук имате немски пленени физици, ЦРУ, офицери от SMERSH и дори сваления пилот шпионин Пауърс. Като цяло принципът на газовата центрофуга е описан в края на 19 век. Още в зората на атомния проект Виктор Сергеев, инженер от Специалното конструкторско бюро на Кировския завод, предложи метод за центробежно разделяне, но първоначално колегите му не одобриха идеята му. Успоредно с това учени от победена Германия се бориха за създаването на центрофуга за разделяне в специален NII-5 в Сухуми: д-р Макс Стийнбек, който работи при Хитлер като главен инженер на Сименс, и бивш механик"Луфтвафе", възпитаник на Виенския университет Гернот Зипе. Общо групата включваше около 300 "изнесени" физици.
Припомня изпълнителен директорЗАО "Центротех-СПб" Държавна корпорация "Росатом" Алексей Калитеевски:„Нашите специалисти стигнаха до извода, че немската центрофуга е абсолютно неподходяща за промишлено производство. Апаратът на Steenbeck нямаше система за прехвърляне на частично обогатения продукт към следващия етап. Беше предложено да се охладят краищата на капака и да се замрази газът, след което да се размрази, да се събере и да се постави в следващата центрофуга. Тоест схемата не работи. Проектът обаче имаше много интересни и необичайни технически решения. Тези „интересни и необичайни решения“ бяха комбинирани с резултатите, получени от съветски учени, по-специално с предложенията на Виктор Сергеев. Относително казано, нашата компактна центрофуга е една трета плод на немската мисъл и две трети на съветската мисъл. Между другото, когато Сергеев дойде в Абхазия и изрази на същия Стийнбек и Зипе мислите си относно избора на уран, Стийнбек и Зипе ги отхвърлиха като неосъществими. И така, какво измисли Сергеев.
И предложението на Сергеев беше да се създадат устройства за вземане на газови проби под формата на тръби на Пито. Но д-р Стийнбек, който, както вярваше, изяде зъбите си по тази тема, беше категоричен: „Те ще забавят потока, ще предизвикат турбуленция и няма да има разделяне!“
Години по-късно, работейки върху мемоарите си, той ще съжалява:„Идея, която си заслужава да дойде от нас! Но не ми е минавало през ума…” По-късно, когато е извън СССР, Стийнбек вече не се занимава с центрофуги. Но Геронт Ципе, преди да замине за Германия, имаше възможността да се запознае с прототипа на центрофугата на Сергеев и гениално простия принцип на нейното действие. Веднъж на Запад „хитрият Зипе“, както често го наричат, патентова дизайна на центрофугата под свое име (патент № 1071597 от 1957 г., висящ в 13 страни). През 1957 г., след като се премества в САЩ, Zippe изгражда там работеща инсталация, възпроизвеждайки прототипа на Сергеев по памет. И я нарече, да отдадем дължимото, „руска центрофуга“ (на снимката).
Между другото, руското инженерство се е показало и в много други случаи. Пример е елементарният авариен спирателен вентил. Няма сензори, детектори и електронни схеми. Има само кран за самовар, който с венчелистчето си докосва рамката на каскадата. Ако нещо се обърка и центрофугата промени позицията си в пространството, тя просто се обръща и затваря входната линия. Това е като във виц за американска химикалка и руски молив в космоса.
Нашите дни Тази седмица авторът на тези редове присъства на важно събитие - закриването на руския офис на наблюдателите на Министерството на енергетиката на САЩ по договора HEU-LEU. Тази сделка (високо обогатен уран-ниско обогатен уран) беше и все още е най-голямото споразумение за ядрена енергия между Русия и Америка. Според условията на договора руските ядрени учени преработиха 500 тона наш оръжеен уран (90%) в гориво (4%) HFC за американски атомни електроцентрали. Приходите за 1993-2009 г. възлизат на 8,8 милиарда щатски долара. Това беше логичният резултат от технологичния пробив на нашите ядрени учени в областта на разделянето на изотопи, направен в следвоенните години. На снимката: каскади от газови центрофуги в един от цеховете на UEIP. Тук има около 100 000 от тях.
Благодарение на центрофугите получихме хиляди тонове сравнително евтин, както военен, така и търговски продукт. Ядрената индустрия, една от малкото останали (военна авиация, космос), където Русия има безспорно превъзходство. Само с чуждестранни поръчки за десет години напред (от 2013 г. до 2022 г.) портфолиото на Росатом, с изключение на договора HEU-LEU, е 69,3 милиарда долара. През 2011 г. надхвърли 50 милиарда... На снимката склад за контейнери с HFC в UEIP.
Според стойността на фактора на разделяне центрофугите могат да бъдат разделени на две групи: нормални центрофуги(К р< 3500) и суперцентрофуги(K p > 3500).
Нормалните центрофуги се използват главно за разделяне на различни суспензии, с изключение на суспензии с много ниска концентрация на твърди вещества, както и за отстраняване на влагата от насипни материали. Супер центрофугите се използват за разделяне на емулсии и фини суспензии.
Нормалните центрофуги могат да бъдат утаителни и филтриращи. Суперцентрофугите са устройства от утаителен тип и се делят на тръбни ултрацентрофугиизползвани за разделяне на фини суспензии и сепаратори за течностиизползвани за разделяне на емулсии.
Съществена особеност на типа центрофуги е методът на разтоварване на утайката от тях. Разтоварването се извършва ръчно, с помощта на ножове или скрепери, шнекове и бутала, движещи се напред-назад (пулсиращи), както и под действието на гравитация и центробежна сила.
Според разположението на оста на въртене се разграничават вертикални, наклонени и хоризонтални центрофуги. Роторният вал на вертикална центрофуга се поддържа отдолу или е окачен отгоре.
В зависимост от организацията на процеса центрофугите се разделят на периодични и непрекъснато работещи.
Триколонни центрофуги.Апаратите от този тип принадлежат към нормални утаителни или филтриращи центрофуги с периодично действие с ръчно разтоварване на утайката.
В триколонна филтърна центрофуга с горно изпускане на утайка (фиг. V-14), суспензията, която трябва да се отдели, се зарежда в перфориран ротор 1, чиято вътрешна повърхност е покрита с филтърна тъкан или метална мрежа. Роторът с помощта на конус 2 е монтиран на вал 3, който се задвижва от електродвигател чрез предаване с клиновиден ремък. Течната фаза на суспензията преминава през тъканта (или мрежата) и отворите в стената на ротора и се събира в дъното на леглото 4, покрито с неподвижен корпус 5, откъдето се изхвърля за по-нататъшна обработка. Утайката, образувана по стените на ротора, се отстранява, например, с шпатула, след отваряне на капака на корпуса 6.
За да се смекчи въздействието на вибрациите върху основата, рамката 7 с монтирания върху нея ротор, задвижването и корпусът са окачени с помощта на вертикални пръти 8 със сферични глави на три колони 9, разположени под ъгъл от 120 °.Това осигурява известна свобода за вибрациите на ротора. Центрофугата е оборудвана със спирачка, която може да се активира само след спиране на двигателя.
Триколонните центрофуги също се правят с дънно изхвърляне на утайка, което е по-удобно в производствените условия.
Разглежданите центрофуги се характеризират с малка височина и добра стабилност и се използват широко за продължително центрофугиране.
Горни центрофуги. Тези центрофуги също са сред нормалните утаителни или филтриращи центрофуги с вертикален ротор и ръчно изхвърляне на утайката.
На фиг. V-15 показва центрофуга за суспендирана утайка с долно изпускане. Захранващата суспензия се подава през тръбопровод 1 към ротор с плътна стена 2, монтиран на долния край на вал 3. Горният край на вала има коничен или сачмен лагер (често снабден с гумено уплътнение) и се задвижва директно от електрически мотор, свързан към него. Твърдата фаза на суспензията, тъй като нейната плътност е по-голяма от плътността на течната фаза, се изхвърля под действието на центробежна сила към машините на ротора и се отлага върху тях. Течната фаза е разположена под формата на пръстеновиден слой по-близо до оста на ротора и при отделянето на новопостъпилите части от суспензията прелива през горния ръб на ротора в пространството между него и неподвижния корпус. 4. Течността се отстранява от центрофугата през фитинга 5. За да се разтовари утайката, коничният капак 6 се повдига върху веригите и се натиска ръчно между ребрата 7, които служат за свързване на ротора към вала.
Суспензионните центрофуги за утаяване са предназначени за разделяне на фини суспензии с ниска концентрация, което позволява суспензията да се подава непрекъснато във въртящ се ротор, докато се получи седиментен слой с достатъчна дебелина.
Висящите филтърни центрофуги улесняват отстраняването на утайката от ротора и затова се използват за кратки цикли на центрофугиране.
Съвременните горни центрофуги са напълно автоматизирани и имат софтуерно управление. Предимството на тези центрофуги е допускането на известна вибрация на ротора. В допълнение, те предотвратяват навлизането на агресивни течности в опората и задвижването. Понастоящем горните центрофуги с ръчно изхвърляне на утайката постепенно се заменят с по-модерни центрофуги.
При обесване саморазтоварващ сецентрофуги, долната част на ротора има конична форма, а ъгълът на наклона на стените му е по-голям от ъгъла на покой на получената утайка. При това разположение на ротора утайката се плъзга от стените му, когато центрофугата спре.
За предотвратяване на вибрации в резултат на неравномерно натоварване на ротора в горните центрофуги се използва пръстеновиден клапан, през който входящата суспензия се разпределя равномерно по целия периметър на ротора. За да се улесни разтоварването на утайката от горните центрофуги, понякога се използват скрепери за отрязване на утайката от стените на ротора при намалена скорост на въртене.
Хоризонтални центрофуги с лопатки за отстраняване на утайки. Центрофугите от този дизайн са центрофуги с нормално утаяване или филтриране на партиди с автоматизирано управление.
В центрофугата с хоризонтални лопатки (фиг. V-16) операциите по зареждане на суспензията, центрофугиране, промиване, механично изсушаване на утайката и нейното изхвърляне се извършват автоматично. Центрофугата се управлява от електрохидравличен автомат, който позволява да се контролира степента на запълване на ротора от дебелината на слоя утайка.
Суспензията влиза в перфорирания ротор 1 през тръбата 2 и се разпределя равномерно в него. На вътрешната повърхност на ротора има облицовъчни сита, филтърна тъкан и решетка, която осигурява плътно прилягане на ситата към ротора, за да се избегне издуването им, което е неприемливо при отстраняване на утайката с нож. Роторът е в лят корпус 3, състоящ се от долна неподвижна част и подвижен капак. Центрофугата се отстранява от центрофугата през дюза 4. Утайката се отрязва от нож 5 (който, когато роторът се върти, се издига с помощта на хидравличен цилиндър 6), попада в направляващия наклонен улей 7 и се отстранява от центрофугата през канала 8. Описаната центрофуга е предназначена за разделяне на средни и груби суспензии.
° С 
пулсиращи бутални центрофуги за изхвърляне на утайки.Тези устройства са непрекъснати филтриращи центрофуги с хоризонтален ротор (фиг. V-17).се движи по вътрешната повърхност на фунията и постепенно придобива скорост, почти равна на скоростта на въртене на ротора. След това суспензията се изхвърля през отворите на фунията върху вътрешната повърхност на ситото в зоната пред буталото 5. Под действието на центробежната сила течната фаза преминава през прорезите на ситото и се отстранява от корпуса на центрофугата. през дюзата 6. Твърдата фаза се задържа върху ситото под формата на утайка, която периодично се придвижва към ръба на ротора, когато буталото се движи надясно с около 1/10 от дължината на ротора. По този начин, за всеки ход на буталото, количеството утайка, съответстващо на дължината на хода на буталото, се отстранява от ротора; докато буталото прави 10-16 удара за 1 мин. Утайката се отстранява от корпуса през канал 7.
Буталото е монтирано на прът 8, разположен вътре в кухия вал 9, който е свързан към електродвигателя и придава въртеливо движение на ротора. Кух вал с ротор и прът с бутало и конична фуния се въртят с еднаква скорост. Посоката на възвратно-постъпателното движение на буталото се променя автоматично. В другия край на пръта е монтиран перпендикулярно на оста му диск 10, върху чиито противоположни повърхности в специално устройство се редува налягането на маслото, създадено от зъбната помпа.
При центрофуги с устройство за измиване на утайки, корпусът е разделен на две секции, през едната от които се изпуска промивната течност.
Описаната центрофуга се използва за обработка на груби, лесно отделими суспензии, особено в случаите, когато увреждането на частиците на утайката при нейното разтоварване е нежелателно.
Центрофуги с инерционно изхвърляне на утайки.Тези центрофуги са нормални непрекъснати филтърни центрофуги с вертикален коничен ротор.
ОТ 
суспензия, съдържаща едрозърнест материал, като въглища, руда, пясък, влиза в центрофугата отгоре през фуния 1 (фиг. V-19). Под действието на центробежна сила суспензията се изхвърля към коничния ротор 2 с перфорирани стени. В този случай течната фаза на суспензията преминава през отворите на ротора и се отстранява от центрофугата през канал 3, докато твърдите частици, чийто размер трябва да бъде по-голям от размера на отворите, се задържат вътре в ротора . Така образуваният слой от твърди частици, чийто ъгъл на триене е по-малък от ъгъла на наклона на стените на ротора, се придвижва към долния му ръб и се отвежда от центрофугата през канал 4. За да се увеличи продължителността от периода, през който течността се отделя от твърдите частици, тяхното движение се възпрепятства от винта 5, въртящ се по-бавно от ротора. Необходимата разлика между скоростите на въртене на ротора и винта се постига с помощта на редуктор.
Центрофуги с инерционно изхвърляне на утайки се използват за разделяне на суспензии, едрозърнести материали.
Центрофуги с вибрационно изхвърляне на утайки.Центрофугите от този дизайн са нормални филтърни центрофуги с непрекъснато действие с вертикален или хоризонтален коничен ротор.
Недостатъкът на гореописаната центрофуга с инерционно изхвърляне на утайката е невъзможността да се контролира скоростта на утайката по стените на ротора. Този недостатък се елиминира в центрофуги с вибрационно изхвърляне на утайки, чийто принцип на работа е както следва.
Центрофугата има коничен ротор с ъгъл на наклон на стената, по-малък от ъгъла на триене на утайката по стената. Следователно движението на утайката по стените от тесния към широкия край на ротора под действието на центробежната сила е невъзможно. В този случай се използват аксиални вибрации за преместване на утайката в ротора, които се създават от механично, хидравлично или електромагнитно устройство. В този случай интензитетът на вибрациите определя скоростта на движение на утайката в ротора, което позволява по-специално да се осигури необходимата степен на дехидратация на утайката.
Сепаратори за течности. Тези агрегати представляват непрекъснати суперцентрофуги с вертикален ротор.
Такива суперцентрофуги включват течни сепаратори с ротор с диаметър 150-300 мм, въртящи се със скорост 5000-10000 об/мин. Предназначени са за разделяне на емулсии, както и за избистряне на течности.
В тарелковия сепаратор за течности (фиг. V-20) сместа, която трябва да се обработва в зоната на утаяване, се разделя на няколко слоя, както се прави в резервоарите за утаяване, за да се намали пътя, изминат от частиците по време на утаяването. Емулсията се подава през централната тръба 1 към долната част на ротора, откъдето се разпределя през отворите в плочите 2 на тънки слоеве между тях. По-тежката течност, движеща се по повърхността на плочите, се изхвърля от центробежна сила към периферията на ротора и се изпуска през отвора 3. По-леката течност се придвижва към центъра на ротора и се отстранява през пръстеновидния канал 4.
Дупките в тавите са разположени приблизително по границата между по-тежките и по-леките течности. За да не изостава течността от въртящия се ротор, той е оборудван с ребра 5. За същата цел плочите имат издатини, които едновременно фиксират разстоянието между тях.
Пример за пластинчати сепаратори са широко разпространените сепаратори за мляко.
За ползотворната работа на една съвременна лаборатория е необходимо наличието на лабораторна центрофуга. Такъв медицински инструмент разделя вещества с различна консистенция и плътност, благодарение на него веществата с максимално специфично тегло се поставят по периферията, а с минимално специфично тегло се приближават до оста на въртене.
Много често при лабораторни изследвания е необходимо смес или течност да се разделят на хомогенни частици, които като правило имат различна плътност. Около централната ос, контейнер с течност в лабораторна центрофуга започва да се върти с голяма скорост. Съставните му частици, които се различават по плътност, са отделени една от друга, тъй като са подложени на действието на различни центробежни сили.
В научните лаборатории се използват както специализирани центрофуги, които изпълняват тесни задачи, така и универсални.
Тези лабораторни устройства могат да бъдат разделени на няколко вида:
- работен плот;
- клинични;
- ъгъл малък;
- преносим;
- стационарен;
- хладилник;
- вакуум с хладилник;
- суперцентрофуга;
- хематокрит;
- препаративна.
Най-критичните стъпки в клиничните изпитвания са центрофугиране на кръв за получаване на плазма, серум и кръвни клетки. Работата с тези устройства изглежда проста, но всъщност на практика се допускат много грешки, когато резултатите от анализите са неточни, кръвната проба се губи.
Ако параметрите на този процес са избрани неправилно, резултатите ще бъдат както следва:
- повишена хемолиза;
- неефективно разделяне на кръвните компоненти;
- цепене на стъклени съдове;
- отваряне на капаците на епруветките;
- деформация на пластмасови епруветки.
Ако не се спазва температурен режим, тогава концентрацията или активността на термочувствителните аналити се намалява и ако се използват епруветки с гел, ще настъпи неуспешно разделяне на кръвните съставки.
Следните фактори трябва да повлияят на избора на лабораторна центрофуга:
- видове извършени анализи (биохимия, имунохимия, хематология, генна диагностика, цитология и др.);
- обхват на изследванията в KDL;
- тип система за вземане на кръв;
- видове проби (плазма, серум, кръвни клетки);
- изисквания за сигурност.
Когато става въпрос за малък мобилен изследователски център или лаборатория, където е невъзможно да се монтира стационарен модел, тогава закупуването на настолна лабораторна центрофуга е спестяващо решение. Такъв модел е много компактен и има много възможности за цялостно проучване. Захранването им се осъществява основно от електрическата мрежа.
Ефект на самобалансиране
Ефектът на самобалансиране може да се наблюдава в центрофуги, предназначени за изстискване на дрехи. С увеличаване на скоростта центрофугата първо започва да се разклаща, след това пикът на разклащане преминава, разклащането намалява и центрофугата достига работна скорост.
Ако прането е твърде неравномерно, ефектът на самобалансиране може да не се получи. В този случай става невъзможно да се достигне работната скорост - центрофугата преминава в „разпръскване“ (започва да докосва тялото с барабана, създавайки удари).
Ефектът на самобалансиране се основава на факта, че тяло, което няма строго определена ос на въртене, се върти около своя център на масата (например, ако завъртите Химикалка, или мобилен телефон).
Технически това се осъществява чрез еластично окачване на барабана на центрофугата (често заедно със задвижващ мотор) към основното тяло на устройството. Еластично окачване (обикновено гумени амортисьори) позволява на центрофужния барабан да се движи в радиална посока (във всяка посока) до няколко сантиметра. В този случай наклонът и аксиалните премествания са фиксирани относително твърдо.
По време на въртене барабанът се стреми да се върти спрямо своя център на масата, измествайки задвижващата ос с определен радиус (равен на разстоянието от оста до центъра на масата). Ако това разстояние се побере в хода на еластичното окачване, барабанът на центрофугата се върти около центъра на масата си и задвижващата ос (и окачването) се движи по окръжност, която се описва от центъра на барабана. (Поради малкия диаметър на кръга и високата честота на въртене, това движение се възприема визуално като вибрация). Когато позицията на центъра на масата се промени (неравномерно извличане на вода), барабанът започва да се върти спрямо този нов център, а задвижващата ос и окачването „придружават“ променените кръгови движения на центъра на барабана.
Самобалансирането, като правило, се използва в центрофуги с вертикален барабан (устройството за окачване е по-просто и е възможно предварително равномерно подреждане на материала), но този ефект (до известна степен) се използва и в автоматични перални машини - в тях еластично е окачен не барабанът и неговото задвижване, а целият резервоар, което е възможно благодарение на по-малкия брой обороти на барабана. При свиване резервоарът заедно с оста на барабана извършват кръгови движения (видими като вибрации), а еластичното окачване отделя (и позволява) тези движения от основното тяло.
Понякога се използва и в центрофуги (по-специално при някои автоматични перални машини). автоматично балансиране(по време на работа) - изместване на предварително фиксирани противотежести (под контрола на електрониката), за привеждане на центъра на масата на барабана към геометричната ос на въртене.
Центрофуги за лабораторни цели
Центрофугите за лабораторна употреба се класифицират по скоростта на въртене на ротора или по общия обем на заредените проби.
По обем:
- Микроцентрофуги(третиране на епендорфови епруветки, 1,5-2,0 ml всяка),
- общи лабораторни центрофуги(общ обем на пробата около 0,5 l),
- специализирани центрофуги с голям обем(обикновено до 6 литра). Пример за специализирани центрофуги са центрофугите за преработка на кръв. Устройството на такава центрофуга е тясно специализирано за една задача - въртенето на полиетиленови контейнери с кръв. Такава центрофуга има двигател с висока мощност, но скоростта на ротора е много по-ниска от тази на подобна центрофуга по отношение на консумацията на енергия.
Имайте предвид, че обемът на пробата за центрофугата се изчислява при допускането, че нейната плътност е 1 g/cm², ако плътността на пробата е по-висока от 1,2 g/cm², обемът на материала, който ще се обработва, трябва да бъде намален, в противен случай центрофугата може прекъсвам.
По скорост:
- Микроцентрофуги(обработката на епендорфови тръби обикновено не изисква високи скорости) - скорост до 13 400 об / мин,
- общи лабораторни центрофуги- имат значителна гъвкавост и могат да работят с епендорфови епруветки и други контейнери; скорост на ротора от 200 rpm до 15 000 rpm,
- центрофуги с висока производителностте са висока скорост- решаване на всички възможни лабораторни задачи (с изключение на ултрацентрофугиране); скорост на ротора от 1000 rpm до 30 000 rpm. Само две компании усвоиха производството на такива центрофуги: Beckman Coulter и Hitachi
- Последна скоростна категория - ултрацентрофугискорост на ротора от 2000 rpm до 150 000 rpm. Такива центрофуги също се произвеждат само от Beckman Coulter и Hitachi.
По вид храна (отнася се за Beckman Coulter):
- монофазни
- Двуфазен (захранващият кабел съдържа проводници: L1, L2, L3, N, PE, но линията L2 е прекъсната, следователно центрофугите са двуфазни, а не трифазни).
Ако можете да инсталирате вашата центрофуга на маса, тогава такава центрофуга ще бъде настолна, ако центрофугата е голяма, има крака (ролки), такава центрофуга най-вероятно е подова. Подовите центрофуги изискват специално внимание по време на монтаж поради значителната им консумация на енергия до 30A при 220V. Те могат да бъдат свързани към захранваща система TT или TN-C-S. Свързването към TN-C система има потенциал от токов удар. Неправилното свързване на проводници L и N в системата TN-C неизбежно ще доведе до късо съединение към корпуса и повреда на центрофугата.
Най-известните марки производители на центрофуги: Beckman Coulter, Hitachi, Eppendorf, Sigma, OrtoAlresa, Centurion Scientific.
Връзки
Бележки
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Синоними:Вижте какво е "центрофуга" в други речници:
Инсталация за центрофугиране; основната част на центрофугата е барабан (ротор), който се върти бързо около оста си. газова центрофуга центрофуга, използвана за разделяне на изотопи на уран в газообразното съединение UF6 с помощта на силен ... ... Термини за ядрена енергия
- (от лат. centrum фокус, център и fuga полет, работещ * a. центрофуга, центробежна машина; n. Schleuder, Zentrifuge; f. centrifugeuse; и. центрофуга) машина за разделяне на каши (суспензии) на твърди и течни фази под действие …… Геологическа енциклопедия
центрофуга- Инсталация за механично разделяне на хетерогенни системи, състоящи се от две или повече фази (суспензии, емулсии, аерозоли) на компоненти чрез действие на центробежна сила [Терминологичен речник за строителството на 12 езика (VNIIIS Gosstroy ... Наръчник за технически преводач
Сепаратор, центрофуга, еркенсатор Речник на руските синоними. центрофуга n., брой синоними: 11 виброцентрофуга (1) ... Речник на синонимите
ЦЕНТРИФУГА Въртящо се устройство, използвано за разделяне на вещества. В лабораториите центрофугите отделят частици от суспензии, например отделяйки еритроцити (червени кръвни клетки) от кръвна плазма. AT Хранително-вкусовата промишленостцентрофуги…… Научно-технически енциклопедичен речник
ЦЕНТРОФУГА, центрофуги, за жени (от лат. centrum център и fuga полет) (техн.). Апарат за разделяне на смес (насипни твърди вещества или течност) на нейните съставни части чрез действието на центробежна сила. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков
ЦЕНТРОФУГА, и, женска. 1. Устройство за механично разделяне на смес на съставните й части под действието на центробежна сила. 2. Устройство, което създава претоварвания под действието на центробежна сила (за тестване на оборудване, обучение на пилоти, астронавти) ... Обяснителен речник на Ожегов
Устройство за механично разделяне на смес на съставни части под действието на центробежна сила. Вижте също ултрацентрофуга. (
Всички изследвания медицински центровеа добрите болници са оборудвани с лаборатории. Тук служителите разглеждат анализите на пациентите, измислят нещо ново в областта на фармакологията и изучават определени заболявания. Без лабораторни изследвания би било невъзможно да се изучават нови заболявания и да се бори с тях.
Всяка лаборатория разполага с различно оборудване. А лабораторната центрофуга е устройство, без което е невъзможно.
Какво е лабораторна медицинска центрофуга?
Всяка лаборатория може да работи пълноценно само когато разполага с оптимален набор от инструменти и инструменти, готови за редовна употреба. Лабораторната центрофуга е устройство, което се използва ежедневно в медицинската и научна практика. Основната задача на това устройство е да разделя веществата по плътност и консистенция с помощта на центробежна сила. Така веществата с максимално специфично тегло се поставят в периферията, а фракциите с минимално специфично тегло се приближават до оста на въртене.
В научната и медицинската практика е доста обичайно да се разделят различни течности на фракции с помощта на лабораторни медицински центрофуги. Течността се поставя в специален контейнер и след включване на устройството центрофугата започва много бързо да се върти около оста си. В резултат на това се образуват хомогенни елементи - компоненти на първоначалната течност.
Какво е центрофугиране?
Центрофугирането е работа на центрофуга. Той се основава на закона на физиката за центробежната сила и ви позволява да разлагате течности на компоненти възможно най-бързо, което е невъзможно, например, при утаяване, филтриране или изстискване. Колкото по-висока е скоростта на ротора и колкото по-висока е интензивността на неговите обороти, толкова по-ефективно работи устройството.
Лабораторните центрофуги със или без охлаждане се класифицират:
- За устройства с ниска скорост, при които честотата на ротора е 25 000 об / мин.
- Високоскоростни агрегати със скорост на въртене 40 000 об/мин.
- Свръхвисокоскоростни центрофуги, при които скоростта на ротора надвишава 40 000 об./мин.
Какви вещества могат да бъдат разделени на частици с помощта на центрофуга?
Това устройство е предназначено за отделяне на такива биологични течности като кръв, урина, лимфа, майчино мляко. Тези вещества са разнородни и при изследване на анализите на болен човек не може да се избегне лесното им разделяне с помощта на лабораторна центрофуга.
Най-често изследваната, разбира се, е човешката кръв. С помощта на специални центрофуги можете да подготвите кръвни продукти, да получите кръвен серум, подходящ за трансфузия, и много други.
В допълнение, това устройство е предназначено не само за разделяне на течни вещества на компоненти, но и за разделяне на твърди фракции от течности. Течностите, които включват частици с различна тежест, лесно се разпределят на компоненти с помощта на лабораторна центрофуга. Това може да бъде не само кръв или лимфа, но и различни суспензии.
Конструктивни характеристики на оборудването
Горното оборудване е барабан, оборудван с отвори с различни диаметри. Именно в тях епруветките с тестови материали са монтирани под различни ъгли. Доста мощен центрофужен двигател и запечатан капак осигуряват висококачествена и пълноценна работа на устройството.
Основната разлика между центрофугите е дизайнът. Тя може да бъде различна и зависи от целта, за която това оборудване ще се използва в бъдеще.
Основни елементи на устройството
Съвременните центрофуги, използвани в лабораторната и медицинската практика, са оборудвани с много полезни функции, като таймер, сменяеми дюзи, регулатор на скоростта на въртене на устройството и други. Но основните елементи остават непроменени, а това са:
- Тяло на устройството и запечатан капак.
- Специална работна камера, в която се поставят епруветки.
- Ротор.
- Двигател.
- Дистанционно.
- Захранване.
По-скъпите модели могат да бъдат оборудвани с дисплей, сензори, детекторно устройство, охладителна система, автоматично заключване на капака и др.
Традиционно производителите използват неръждаема стомана, полипропилен, алуминий и различни метални сплави при производството на корпуса и херметичния капак. Това гарантира издръжливостта на оборудването. Много от материалите, използвани при производството на това оборудване, са устойчиви на агресивни среди.
Съвкупна класификация
Лабораторни и медицински центрофуги имат своя собствена класификация. Ето защо е необходимо да се запознаете с него, преди да закупите това устройство.
Според вида на блока те се разделят на общолабораторни, хематоцидни и апарати, оборудвани с охладителна система. Първият тип центрофуга е най-популярен и широко разпространен. Вторият е предназначен за провеждане на кръвни изследвания. Трети позволяват изпитваното вещество да се охлади по време на анализа.
Устройствата също се класифицират според вида и обема на работните прибори. Това могат да бъдат: микроцентрофуги (настолни), единици с малък обем, центрофуги с голям обем, подови варианти, универсални центрофуги.
Не забравяйте за функциите на лабораторната центрофуга. Има машини с ниска скорост на въртене, високоскоростни агрегати, центрофуги, които осигуряват няколко функции, както и ултрацентрофуги.
Как да изберем центрофуга?
Когато избирате центрофуга за лабораторни и медицински изследвания, трябва да вземете предвид няколко фактора.
На първо място е необходимо да се реши какви видове анализи ще се извършват с помощта на това оборудване. В областта на биохимията, хематологията, имунохимията, цитологията се използват различни апарати с различни технически характеристики и режими на работа.
След това трябва да определите обхвата на бъдещите изследвания и какви видове изходни материали планирате да използвате. Ще бъде полезно да се вземат предвид изискванията за безопасност. Ако планирате да изследвате малки обеми вещества, тогава микроцентрофуга ще бъде достатъчна за тези цели.
За малка или мобилна лаборатория не е необходимо да купувате обемисто оборудване, тъй като в този случай обемът на изследването ще бъде малък. По правило големите центрофуги са оборудвани с множество допълнителни функции, които е най-вероятно да не се използват. Няма нужда да надплащате. Компактната настолна лабораторна центрофуга е идеалното решение за тази ситуация.
Тъй като размерът му е малък, той няма да пречи на други изследователски дейности. Тя е много проста и лесна за захранване (свързва се към обикновен контакт).
На какви технически параметри да обърнете внимание при избора на устройство?
Ако решите да закупите центрофуга за качествена лаборатория и научно изследване, тогава преди всичко обърнете внимание не на скоростта на въртене на ротора. Обикновено скоростта на ротора в повечето устройства от лабораторен тип, например в лабораторната центрофуга TsLMN R-10-02 и други, не надвишава 3000 об / мин (ако говорим за настолни модели). Практиката показва, че центрофугите със скорост от 4000 оборота са най-търсени днес, тъй като тази стойност е достатъчна за лабораторни условия.
Типът на ротора може да бъде хоризонтален или ъглов.
Разберете колко епруветки са поставени на раздел в уреда. Посочете допустимия обем на епруветките.
Обръщайки внимание на горните спецификации, можете да изберете най-доброто устройство на добра цена. Цената на единиците обикновено варира от 18 до 270 000 рубли.
Къде другаде се използват тези единици?
Производителите на лабораторни центрофуги са се опитали да ги направят многофункционални и всяка година пускат все по-модерни модели. Това устройство е незаменим помощник в медицински, химически, експериментални и дори промишлени лаборатории. Тя ви позволява точно да изследвате различните състави на веществата.
AT нефтена индустриятакива устройства се използват при изследване на въглеводороди, както и при наблюдение на качеството на пътната настилка. Центрофугите се използват и за обогатяване на руда и в производството на перални машини.
В селскостопанския сектор центрофугите се използват за ефективно почистване на зърно, извличане на мед от пчелни пити и отделяне на мазнини от мляко.
Без центрофуга е просто невъзможно да се направи без изотопно делене във физиката.