CN117000445A - 一种离心机转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心机转子，包括转子体和套环，转子体包括中心管、织板和多块辐板，多块辐板沿中心管周向间隔布置，织板包括与各辐板连接的加强部以及与中心管连接的连接部，套环包覆于辐板的外周，辐板上设有挂篮连接部。全部采用复合材料，重量仅为相同尺寸传统金属转子重量的一半左右；套环包覆于辐板的外周从而构成与转子体一体成型结构，有利于转动时的应力传递，减少工作时的风阻，降低装配难度并增加转子的结构强度；转子的主要构件均为板件或者管件，便于采用复合材料纤维编制而成，降低加工难度和加工成本；织板可以强化辐板与中心管之间的连接强度，防止转子高速旋转时离心力导致辐板与中心管分离，造成破坏失效，结构更可靠。

Description

一种离心机转子

技术领域

本发明涉及离心机领域，尤其涉及一种离心机转子。

背景技术

离心机常用于医学和生物学的研究中，用来分离和纯化不同密度的材料。离心机转子是离心机的核心部件，在材料上，传统的离心机转子一般是由金属材料(例如不锈钢等)制成，相同型号、尺寸下要比复合材料转子重一倍以上，并且金属材料的抗疲劳性能与耐腐蚀性能较差，加载循环应力后容易产生塑性形变，进而失效。在结构上，传统的水平转子为分体式结构，转子体与封罩分离，转动时转子体单独受力，对转子体的强度要求较高，转动时产生的风阻较大，而且分体式结构的转子装配过程也相对复杂。近年来，复合材料凭借其比重小、抗疲劳与耐腐蚀性能好的优势开始应用于离心机转子，但是大多数仅用于金属材料封罩的环向加强，对于减轻转子的重量，提高使用寿命效果比较有限。而全复合材料编织而成的转子，加工难度非常大，并且由于超大容量的离心机转速可能高达几万转，导致离心力也较大，容易造成破坏失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种有利于减少工作时的风阻，简化装配过程，降低加工难度的离心机转子。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种离心机转子，包括复合材料构成的转子体和复合材料构成的套环，所述转子体包括中心管、织板和多块辐板，多块所述辐板沿所述中心管周向间隔布置，所述织板包括与各所述辐板连接的加强部以及与所述中心管连接的连接部，所述套环包覆于所述辐板的外周，所述辐板上设有挂篮连接部。

作为上述技术方案的进一步改进：所述辐板一端与所述中心管插接。

作为上述技术方案的进一步改进：所述中心管上设有多组T型插孔，多组所述T型插孔与多块所述辐板一一对应布置，各组所述T型插孔包括多个T型插孔并沿轴向间隔布置，所述辐板一端设有多个T型插头并一一对应的插设于所述T型插孔中，所述T型插头与所述T型插孔垂直布置，所述T型插孔的空隙部分设有楔形封堵块。

作为上述技术方案的进一步改进：所述转子体还包括填充块，所述辐板靠近所述套环的一端周向两侧设有填充区，所述填充块设于所述填充区内并与辐板固化连接为一体，所述挂篮连接部为贯穿所述辐板和所述填充块的挂销安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述织板包括设于所述中心管上端的第一织板以及设于所述中心管下端的第二织板，所述第一织板上设有第一加强部和第二加强部，所述第一加强部和所述第二加强部沿径向延伸，所述第一加强部与所述辐板的上侧面固化连接为一体，所述第二加强部与所述辐板外周面的上部固化连接为一体；所述第二织板上设有第三加强部和第四加强部，所述第三加强部和所述第四加强部沿径向延伸，所述第三加强部与所述辐板的下侧面固化连接为一体，所述第四加强部与所述辐板外周面的下部固化连接为一体，所述套环环绕于所述第二加强部和所述第四加强部外周。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一织板下侧设有第一连接部，所述第一连接部同轴套设于所述中心管内侧；所述第二织板上侧设有第二连接部，所述第二连接部同轴套设于所述中心管内侧。

作为上述技术方案的进一步改进：所述中心管为纤维缠绕成型管。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第二加强部与所述第四加强部搭接且不同层的搭接缝错开。

作为上述技术方案的进一步改进：所述辐板为三维立体编织纤维布。

作为上述技术方案的进一步改进：所述套环采用浸染树脂的纤维束进行环向缠绕或螺旋缠绕而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的离心机转子，套环包覆于辐板的外周从而构成与转子体一体成型结构，相较于分体式结构，有利于转动时的应力传递，大大减少了工作时的风阻，降低了装配难度并增加转子的结构强度；织板可以强化辐板与中心管之间的连接强度，防止转子高速旋转时离心力导致辐板与中心管分离，造成破坏失效，结构更可靠。中心管、辐板、织板和套环作为转子的主要构件，均为板件或者管件，便于采用复合材料纤维编制而成，降低加工难度和加工成本。

进一步地，转子体和套环全部采用复合材料，重量仅为相同尺寸传统金属转子重量的一半左右，并且充分利用复合材料的性能优势，克服金属材料转子易疲劳失效以及易被样品腐蚀的固有缺陷。

附图说明

图1是本发明离心机转子的立体结构示意图。

图2是本发明离心机转子的分解结构示意图。

图3是本发明中的中心管和楔形封堵块放大后的立体结构示意图。

图4是本发明中的辐板和填充块放大后的立体结构示意图。

图5是本发明中的第一内套管和第二内套管的立体结构示意图。

图6是本发明中的套环成型过程中的立体结构示意图。

图中各标号表示：

1、转子体；11、中心管；111、T型插孔；12、辐板；121、T型插头；122、填充区；123、挂篮连接部；13、第一连接部；131、第一加强部；132、第二加强部；133、第一织板；14、第二连接部；141、第三加强部；142、第四加强部；143、第二织板；15、楔形封堵块；16、填充块；2、套环。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图6示出了本发明离心机转子的一种实施例，本实施例的离心机转子，包括复合材料构成的转子体1和复合材料构成的套环2，转子体1包括中心管11、织板和多块辐板12，多块辐板12沿中心管11周向间隔布置，织板包括与各辐板12连接的加强部以及与中心管11连接的连接部，套环2包覆于辐板12的外周，辐板12上设有挂篮连接部123。优选的，复合材料为碳纤维复合材料，质轻、耐腐蚀性能好且具有良好的力学性能。当然在其他实施例中，碳纤维也可以采用其他的增强体材料，例如高强玻璃纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维等。

本实施例的离心机转子，转子体1和套环2全部采用复合材料，重量仅为相同尺寸传统金属转子重量的一半左右，并且充分利用复合材料的性能优势，克服金属材料转子易疲劳失效以及易被样品腐蚀的固有缺陷；套环2包覆于辐板12的外周从而构成与转子体1一体成型结构，相较于分体式结构，有利于转动时的应力传递，大大减少了工作时的风阻，降低了装配难度并增加转子的结构强度；中心管11、辐板12、织板和套环2作为转子的主要构件，均为板件或者管件，便于采用复合材料纤维编制而成，降低加工难度和加工成本；织板可以强化辐板12与中心管11之间的连接强度，防止转子高速旋转时离心力导致辐板12与中心管11分离，造成破坏失效，结构更可靠；相邻两块辐板12之间的空间可以放置挂篮，并通过辐板12上的挂篮连接部123实现与转子的连接。

作为优选的实施例，辐板12一端与中心管11插接，结构简单、可靠，便于实现辐板12与中心管11之间的装配，防止转子高速旋转时产生的离心力导致辐板12与中心管11分离，造成破坏失效。

进一步地，本实施例中，中心管11上设有多组T型插孔111，多组T型插孔111与多块辐板12一一对应布置，各组T型插孔111包括多个T型插孔111并沿轴向间隔布置，辐板12一端设有多个T型插头121并一一对应的插设于T型插孔111中，T型插头121与T型插孔111垂直布置，T型插孔111的空隙部分设有楔形封堵块15。具体参见图2至图4，中心管11上的T型插孔111沿周向布置，而T型插头121为沿径向布置，并通过楔形封堵块15从中心管11内侧向外侧封堵T型插孔111的空隙部分，从而可以实现辐板12与中心管11之间的紧密装配，防止转子高速旋转时产生的离心力导致辐板12与中心管11分离，造成破坏失效。其中，T型插孔111和T型插头121可以由编织成型后的中心管11、辐板12裁切而成，装配难度低。

进一步地，本实施例中，转子体1还包括填充块16，辐板12靠近套环2的一端周向两侧设有填充区122，填充块16设于填充区122内并与辐板12固化连接为一体，挂篮连接部123为贯穿辐板12和填充块16的挂销安装孔。填充块16与辐板12连接为一体，可以对辐板12周向两侧进行支撑，强化辐板12靠近套环2的一端的力学性能，提高辐板12与套环2的连接强度。

进一步地，本实施例中，织板包括设于中心管11上端的第一织板133以及设于中心管11下端的第二织板143，第一织板133上设有第一加强部131和第二加强部132，第一加强部131和第二加强部132沿径向延伸，第一加强部131与辐板12的上侧面固化连接为一体，第二加强部132与辐板12外周面的上部固化连接为一体；第二织板143上设有第三加强部141和第四加强部142，第三加强部141和第四加强部142沿径向延伸，第三加强部141与辐板12的下侧面固化连接为一体，第四加强部142与辐板12外周面的下部固化连接为一体，套环2环绕于第二加强部132和第四加强部142外周。复合材料纤维具有抗拉性能好的优势，利用沿径向延伸的第一加强部131、第二加强部132以及第三加强部141、第四加强部142可以进一步提高转子的径向强度，实现中心管11、辐板12和套环2之间的可靠连接，结构合理、有效。其中，第一加强部131、第二加强部132、第三加强部141和第四加强部142可以由编织成型后的管件裁切而成，有利于降低加工难度。

更进一步地，本实施例中，第一织板133下侧设有第一连接部13，第一连接部13同轴套设于中心管11内侧；第二织板143上侧设有第二连接部14，第二连接部14同轴套设于中心管11内侧。优选的，第一连接部13、第二连接部14均为中空管状结构，且长度与中心管11相同，可以是第一连接部13套设于第二连接部14内侧，也可以是第一连接部13套设于第二连接部14外侧，能够实现织板与中心管11的可靠连接，且可以一定程度上提高中心管11的结构强度。

作为优选的实施例，中心管11为纤维缠绕成型管。

作为优选的实施例，第二加强部132与第四加强部142搭接且不同层的搭接缝错开，能够将第一织板133与第二织板143连接成一体，进一步提升转子的结构强度，且有利于防止搭接部位失效。

作为优选的实施例，辐板12为三维立体编织纤维布。

作为优选的实施例，套环2采用浸染树脂的纤维束进行环向缠绕而成，当然在其他实施例中，也可以是采用含有树脂涂层的纤维束进行螺旋缠绕而成。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种离心机转子，其特征在于：包括转子体(1)和套环(2)，所述转子体(1)包括中心管(11)、织板和多块辐板(12)，多块所述辐板(12)沿所述中心管(11)周向间隔布置，所述织板包括与各所述辐板(12)连接的加强部以及与所述中心管(11)连接的连接部，所述套环(2)包覆于所述辐板(12)的外周，所述辐板(12)上设有挂篮连接部(123)。

2.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于：所述辐板(12)一端与所述中心管(11)插接。

3.根据权利要求2所述的离心机转子，其特征在于：所述中心管(11)上设有多组T型插孔(111)，多组所述T型插孔(111)与多块所述辐板(12)一一对应布置，各组所述T型插孔(111)包括多个T型插孔(111)并沿轴向间隔布置，所述辐板(12)一端设有多个T型插头(121)并一一对应的插设于所述T型插孔(111)中，所述T型插头(121)与所述T型插孔(111)垂直布置，所述T型插孔(111)的空隙部分设有楔形封堵块(15)。

4.根据权利要求2所述的离心机转子，其特征在于：所述转子体(1)还包括填充块(16)，所述辐板(12)靠近所述套环(2)的一端周向两侧设有填充区(122)，所述填充块(16)设于所述填充区(122)内并与辐板(12)固化连接为一体，所述挂篮连接部(123)为贯穿所述辐板(12)和所述填充块(16)的挂销安装孔。

5.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于：所述织板包括设于所述中心管(11)上端的第一织板(133)以及设于所述中心管(11)下端的第二织板(143)，所述第一织板(133)上设有第一加强部(131)和第二加强部(132)，所述第一加强部(131)和所述第二加强部(132)沿径向延伸，所述第一加强部(131)与所述辐板(12)的上侧面固化连接为一体，所述第二加强部(132)与所述辐板(12)外周面的上部固化连接为一体；所述第二织板(143)上设有第三加强部(141)和第四加强部(142)，所述第三加强部(141)和所述第四加强部(142)沿径向延伸，所述第三加强部(141)与所述辐板(12)的下侧面固化连接为一体，所述第四加强部(142)与所述辐板(12)外周面的下部固化连接为一体，所述套环(2)环绕于所述第二加强部(132)和所述第四加强部(142)外周。

6.根据权利要求5所述的离心机转子，其特征在于：所述第一织板(133)下侧设有第一连接部(13)，所述第一连接部(13)同轴套设于所述中心管(11)内侧；所述第二织板(143)上侧设有第二连接部(14)，所述第二连接部(14)同轴套设于所述中心管(11)内侧。

7.根据权利要求5所述的离心机转子，其特征在于：所述第二加强部(132)与所述第四加强部(142)搭接且不同层的搭接缝错开。

8.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于：所述中心管(11)为纤维缠绕成型管。

9.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于：所述套环(2)、织板和所述辐板(12)为复合材料编织而成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的离心机转子，其特征在于：所述套环(2)采用浸染树脂的纤维束进行环向缠绕或螺旋缠绕而成。