ES2235012T3 - Centrifugadora con ajuste de equilibrado automatico. - Google Patents
Centrifugadora con ajuste de equilibrado automatico.Info
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Abstract
Una centrifugadora de tipo equilibrado automático, que comprende: - por lo menos un brazo del rotor (230, 240), a ambos extremos del cual hay enganchada una muestra; - un rotor (200) para soportar el brazo del rotor, de forma que se mueva horizontalmente; - un motor centrífugo (120) para hacer rotar al mencionado rotor; - un medio para mover el brazo (250, 260, 270, 280), montado dentro del rotor, al efecto de mover horizontalmente el brazo del rotor, en una línea central de rotación del rotor; caracterizada por - un medio de detección de carga (236, 246) instalado en el brazo del rotor, para detectar cargas soportadas en ambos extremos del brazo del rotor; - un medio de conexión eléctrica para conectar, o desconectar, el medio de detección de carga y el medio para mover el brazo, con, y respecto de, un circuito eléctrico externo del rotor; y - un medio de control, para controlar el medio de conexión eléctrico, de forma que conecte eléctricamente el circuito eléctrico externo, al medio de detección de carga y al medio para mover el brazo, para calcular cargas soportadas en ambos extremo del brazo del rotor, por medio de una señal detectada, proporcionada desde el medio de detección de carga, y al efecto de controlar el medio para mover el brazo, de tal forma que las fuerzas centrífugas ejercidas en ambos extremos del brazo del rotor, alcancen un equilibrio.
Description
Centrifugadora con ajuste de equilibrado
automático.
La presente invención se refiere a una
centrifugadora de tipo equilibrado automático y, en particular, a
una centrifugadora de tipo equilibrado automático para detectar una
descompensación de carga entre muestras montadas en un brazo del
rotor, y para mover horizontalmente el propio brazo del rotor, o
una pieza de contrapeso, de acuerde con los resultados detectados,
manteniendo de ese modo un equilibrado automático antes de toda
mecanización centrífuga.
En general, una centrifugadora es un aparato para
hacer girar a alta velocidad a un rotor que contiene una muestra,
que proporciona a la muestra una elevada aceleración centrífuga, de
modo que queda posicionada una muestra de alta densidad en una capa
externa en una dirección radial, mientras que se posiciona un
muestra de baja densidad en un capa interna en una dirección radial,
separándose de este modo un ingrediente de aquella.
La figura 1 es una vista en sección transversal,
que representa esquemáticamente una centrifugadora relacionada, de
tipo equilibrado automático. Como se muestra en la figura 1, una
centrifugadora relacionada de tipo equilibrado automático consta de:
una base 2 instalada dentro de una caja externa 1; un resorte 5
instalado entre un pedestal 4 y la base 2 en la que está montado un
motor accionador 3, para soportar una parte rotatoria que consiste
en el motor 3 y un rotor, etc. Además, el resorte 5 tiene un tubo
de caucho dentado 6 en su periferia externa, de forma que la función
de resorte y la función de atenuación son proporcionadas por medio
de tal resorte 5 y del tubo de caucho 6.
Así mismo, hay un rotor 8 montado en una parte
superior de un eje rotacional 7, que está soportado por un cojinete
del eje en el pedestal 4, para rotación libre. Como el fondo del eje
rotacional 7 está conectado a un eje del motor, el momento de
torsión del motor accionador 3 se transfiere al rotor 8. Hay una
cubeta 9 para acomodar la muestra, montada sobre el rotor 8, de
forma que rota libremente por medio de una clavija 10. Un cuerpo de
compensación 20 de forma cilíndrica, está unido a un tornillo macho
11, que se extiende desde el eje rotacional 7, en la parte superior
del rotor 8, y hay una bola 21 contenida dentro de tal cuerpo de
compensación 20. En el dibujo, los números de referencia 12, 13, 15
representan una cámara, una puerta de la cámara, y un compartimento
de descompensación, respectivamente.
La centrifugadora de tipo equilibrado automático
que nos ocupa, que tiene una constitución como la mencionada
arriba, ajusta una relación entre el radio de la bola 21 y el radio
del cilindro que constituye el cuerpo de compensación 20, la
distancia entre un centro del cilindro y un centro de rotación, y
una relación entre una ranura cóncava dentro del cilindro y un
centro de rotación, corrigiendo, así, la descompensación debida a
la diferencia de carga entre muestras contendidas en la cubeta 9. Se
da más detalles en la Aplicación de Patente Japonesa Publicada No
Examinada No. 11-262 683 (fecha de publicación: 28
de septiembre de 1999). Por consiguiente, se omite su
descripción.
De acuerdo con la anterior centrifugadora de tipo
compensación automática, una descompensación generada por una
diferencia de carga entre muestras, que está dentro de un rango
predeterminado, puede ser corregida de forma automática, pero en el
caso de mecanizar de forma centrífuga una muestra que está más allá
de tal rango, existe el problema de que no hay ningún dispositivo de
seguridad para proteger la muestra, y la centrifugadora. En otras
palabras, siempre que se use la centrifugadora, el usuario debe
determinar si hay algún problema para poner en funcionamiento la
máquina antes de usarla. Si el usuario no pone la atención adecuada
en este punto, se puede generar una vibración excesiva en el eje
rotacional, y la muestra ser destruida y, en el peor de los casos,
el cojinete y la parte impulsora que incluye el motor pueden
romperse, de forma que se reduce la vida útil de la
centrifugadora.
Las publicaciones
JP-A-06 106 094 y
JP-A-01 296 134, revelan máquinas
centrífugas que constituyen la base de las reivindicaciones 1 y 8,
respectivamente.
La presente invención se ha realizado para
solucionar los problemas mencionados anteriormente y, por lo tanto,
es un objetivo de la presente invención proporcionar una
centrifugadora de tipo equilibrado automático, para detectar una
descompensación en una muestra montada en un brazo del rotor antes
de cada mecanización centrífuga, y para mover horizontalmente el
propio brazo del rotor, o una pieza de contrapeso acorde, de
acuerdo con los resultados detectados, manteniendo un equilibrado
automático, e impidiendo de ese modo la destrucción de una muestra
debido a una descompensación del rotor, y extendiendo la vida útil
de la máquina.
Es otro objetivo de la presente invención,
proporcionar una centrifugadora de tipo equilibrado automático, que
muestre el estado de imposibilidad de que la condición de
equilibrado automático se mantenga, debido a una descompensación
severa de carga, de forma que el usuario tenga conocimiento de tal
estado, e impida así la destrucción de la muestra y alargue la vida
útil de la máquina.
De acuerdo con un aspecto de la invención, para
conseguir los objetivos anteriores de la presente invención, se
proporciona una centrifugadora de tipo equilibrado automático, que
comprende: más de un brazo del rotor, a ambos extremos de los cuales
se engancha una muestra; un rotor para soportar el brazo del rotor,
de forma que se mueva horizontalmente; un medio para mover el brazo
montado dentro del rotor, para mover horizontalmente el brazo del
rotor en la línea central de rotación del rotor; un medio detector
de carga, para detectar cargas soportadas en ambos extremos del
brazo del rotor; un motor centrífugo para hacer rotar al motor; un
medio de conexión eléctrica para conectar, o desconectar, el medio
detector de carga y el medio para mover el brazo, con, y respecto
de, un circuito eléctrico externo del rotor; y un medio de control,
para controlar el medio de conexión eléctrica al efecto de conectar
así eléctricamente el circuito eléctrico externo, al medio de
detección de carga y al medio para mover el brazo, para calcular
cargas soportadas en ambos extremos del brazo del rotor, por medio
de una señal detectada que se proporciona desde el medio detector
de carga, y para controlar el medio para mover el brazo, de forma
que las fuerzas centrífugas ejercidas en ambos extremos del brazo
del rotor, alcancen un equilibrio.
En la construcción precedente, el medio detector
de carga puede componerse de un medidor de tensión, o un sensor de
presión. Además, el medio para mover el brazo puede estar compuesto
de un motor para mover el brazo; un tornillo sin fin, conectado al
motor para mover el brazo, de una forma combinada axial; una rueda
sin fin engranada con el tornillo sin fin; un piñón conectado a la
rueda sin fin, de una forma combinada coaxial; y una cremallera
formada longitudinalmente en el brazo del rotor, acoplada con el
piñón.
Así mismo, en el caso en que se tenga dos brazos
del rotor, hay una ranura de intersección cóncava, de una anchura
mayor que la anchura del brazo del rotor, moldeada en una parte de
intersección, de forma que el plano rotacional de cada brazo del
rotor, cae en el mismo plano, y el medio para mover el brazo puede
ser instalado en un alojamiento superior y un alojamiento inferior
del rotor, respectivamente.
El medio de conexión eléctrica puede componerse
de una capa de conexión eléctrica, expuesta al eje rotacional del
rotor, conectada eléctricamente al medio de detección de carga y al
medio para mover el brazo; una placa de contacto con la conexión
eléctrica, para entrar en contacto con la capa de conexión
eléctrica, solo cuando se aplica una fuerza externa; y un solenoide
para aplicar, o retirar, una fuerza externa a la placa de contacto
con la conexión eléctrica.
Además, el medio de conexión eléctrica consta
también de un medio de visualización, para proporcionar una alarma,
en el caso de que una diferencia de carga entre ambos extremos del
brazo del rotor, exceda un valor predeterminado. En el caso en el
que la diferencia de carga exceda el valor predeterminado como
resultado del cálculo de carga, el medio de control controla el
accionamiento del medio de visualización, impidiendo de ese modo la
mecanización centrífuga bajo unas condiciones inadecuadas, o un
exceso de diferencia de carga.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona una centrifugadora de tipo equilibrado automático, que
comprende: más de un brazo del rotor, en ambos extremos de los
cuales hay montada una muestra; un rotor al que está unido el brazo
del rotor; una pieza de contrapeso instalada en una parte central
del brazo del rotor, para poder moverse horizontalmente; un medio
para mover la pieza de peso, montado dentro del rotor, para mover
horizontalmente la pieza de contrapeso, sobre una línea central de
la rotación del rotor; un medio detector de carga instalado en el
brazo del rotor, para detectar cargas soportadas en ambos extremos
del brazo del rotor; un motor centrífugo, para hacer girar al rotor;
un medio de conexión eléctrica, para conectar, o desconectar, el
medio de detección de carga y el medio de movimiento de la pieza de
peso con, y respecto de, un circuito eléctrico del rotor; y un medio
de control, para controlar el medio de conexión eléctrica al efecto
de, así, conectar eléctricamente el circuito eléctrico al medio de
detección de carga y al medio de movimiento de la pieza de peso,
para calcular cargas soportadas en ambos extremos del brazo del
rotor, por medio de una señal detectada, proporcionada desde el
medio de detección de carga, y para controlar el medio de
movimiento de la pieza de peso, de forma que las fuerzas centrífugas
ejercidas en ambos extremos del brazo del rotor, alcancen un
equilibrio.
La figura 1 es una vista en sección transversal,
que muestra esquemáticamente una centrifugadora relacionada de tipo
equilibrado automático;
la figura 2 es una vista en perspectiva, que
muestra esquemáticamente el aspecto de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático acorde con una realización de la presente
invención;
la figura 3 es una vista en sección transversal,
de un rotor, tomada a lo largo de la línea A-A de
la figura 2;
la figura 4 es una vista en sección transversal,
de un rotor, tomada a lo largo de la línea B-B de
la figura 2;
la figura 5 es una vista en planta superior, de
un brazo del rotor mostrado en la figura 3;
la figura 6 es una es un diagrama de bloques, que
ilustra la constitución eléctrica de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático acorde con la presente invención;
la figura 7 es una es una vista en perspectiva,
que muestra esquemáticamente el aspecto de una centrifugadora de
tipo equilibrado automático acorde con otra realización de la
presente invención;
la figura 8 es una vista en perspectiva,
detallada, de un rotor visto desde el lado superior, con algunas
partes retiradas de la figura 7;
la figura 9 es una vista detallada, en
perspectiva de un rotor visto desde el lado inferior, con algunas
partes retiradas en la figura 7;
la figura 10 es una es una vista en sección
transversal, de un rotor, tomada a lo largo de la línea
C-C de la figura 8; y
la figura 11 es una vista detallada, en
perspectiva, de un rotor visto desde el lado superior, con algunas
partes de una centrifugadora de tipo equilibrado automático acorde
con la presente invención, extraídas.
Ahora se describirá una realización preferida, de
una centrifugadora de tipo equilibrado automático acorde con la
presente invención, con referencia a los dibujos anexos. Los
contenidos definidos en la descripción, tales como la construcción
y los elementos de un circuito, que se detallan, no están incluidos
sino para ayudar a la comprensión exhaustiva de la invención. Así,
es evidente que la presente invención se puede llevar a cabo no
limitándose a tales contenidos definidos. Además, las funciones o
construcciones bien conocidas, no se describen en detalle, puesto
que se oscurecería la invención con innecesarios detalles.
La figura 2 es una vista en perspectiva, que
muestra esquemáticamente el aspecto de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático, acorde con la realización de la presente
invención, mediante un ejemplo en el que se adopta dos brazos de
rotor. Como se muestra en la figura 2, una centrifugadora de tipo
equilibrado automático acorde con una realización de la presente
invención, está, en líneas generales, compuesta de una base 100; un
motor centrífugo 120 soportado por la base 100; un rotor 200
conectado con el motor centrífugo de un modo combinado axial, y
equipado con brazos de rotor 230, 240; una placa de contacto con la
conexión eléctrica 130, para conectar con una parte de circuito
eléctrico en un interior del rotor 200; y un solenoide 140 para
unirlo a, o separarlo de, la placa de contacto con la conexión
eléctrica 130.
En la constitución anterior, hay una pluralidad
de piezas absorbentes de vibración 110, instaladas entre una placa
superior 124 del motor centrífugo 120 y la base 100, de forma que el
motor centrífugo 120 pende de elementos absorbentes de vibración
110 y está correspondientemente sujeto. La vibración generada por
el mecanizado centrífugo, es absorbida y atenuada por tales
elementos absorbentes de vibración 110. El elemento absorbente de
vibración 110 puede, por ejemplo, estar compuesto de un resorte y
un tubo de caucho insertado en una periferia externa del resorte,
tal como se ilustra en una centrifugadora de la figura 1.
Así mismo, un eje de motor 122 del motor
centrífugo motor centrífugo 120, y un eje rotacional (no mostrado)
del rotor 200, por ejemplo, están combinados por medio de un
acoplamiento flexible 150, tal como una junta cardán (no mostrada).
Además, en una posición apropiada en el eje rotacional del rotor,
por ejemplo sobre una periferia externa del acoplamiento flexible
150, hay instalado un anillo deslizante 160, en el que se dispone,
descubierta, una capa de conexión eléctrica (no mostrada),
conectada a la parte de circuito eléctrico en el interior del rotor
200. Mediante tal estructura del anillo deslizante 160, una
conexión eléctrica dentro y fuera del rotor 200 puede ser tocada y
separada sin ser retorcida. Para la capa base del anillo deslizante
160, se puede usar material aislante duradero, tal como Tetron,
cloruro de vinilo, cerámica o silicona. Se dispone, arriba y abajo,
tantas capas metálicas de conexión eléctrica como sea necesario,
formando círculos concéntricos en tal capa base (véase la figura
3).
Así mismo, el rotor 200 está configurado de forma
que dos brazos de rotor 230 y 240 yacen en ángulo recto uno
respecto de otro, en el interior de un alojamiento superior 210 y un
alojamiento inferior 220. Para tal configuración, por ejemplo, hay
moldeados cuatro agujeros guía 222 y 224, que se cruzan
perpendicularmente entre sí, en una periferia externa del
alojamiento inferior 220, y los brazos de rotor 230 y 240 se mueven
horizontalmente, para mantener el equilibrio, pasando a través de,
y siendo insertados en, los agujeros guía del brazo 222 y 224.
Los números de referencia 232 y 242 en el dibujo,
representan una parte de enganche, respectivamente, formada en
ambos extremos de los brazos del rotor 230 y 240, a los que hay
enganchada una cubeta (no mostrada) que contiene una muestra, y los
números de referencia 236, 246 representan un medidor de tensión
pegado al punto de máximo esfuerzo de flexión, en ambos extremos del
brazo del rotor respectivo 230 y 240, para detectar desequilibrios
en las cargas soportadas en ambos extremos del brazo del rotor 230
y 240. Una pluralidad de medidores de tensión 236 y 246, pueden ser
instalados en un extremo del brazo del rotor respectivo 230 y
240.
En tal estructura, cuando se genera tensión en
ambos extremos del respectivo brazo del rotor 230 y 240, debido al
montaje de la cubeta (no mostrada) que contiene una muestra, empieza
a cambiar el valor de resistencia de un hilo de resistencia
metálico, en los medidores de tensión 236 y 246 pegados en el brazo
del rotor respectivo. Por lo tanto, cuando se aplica voltaje al
medidor de tensión 236 y 246, el cambio de voltaje se obtiene en
grado proporcional al cambio de resistencia del medidor de tensión
236 y 246, que corresponde a la tensión generada en el brazo del
rotor 230 y 240, y la diferencia de carga de una muestra soportada
en ambos extremos del rotor 230 y 240, podría ser detectada
amplificando el mencionado cambio de voltaje.
Así mismo, la placa de contacto con la conexión
eléctrica 130 está configurada de forma que entra en contacto con
la capa de conexión eléctrica, formada en el anillo deslizante 160.
Cuando no se aplica una fuerza externa, mediante una varilla
impulsora 142, en un extremo del solenoide 140, la placa de
contacto 130 permanece aislada, respecto de la capa de conexión
eléctrica, por un resorte (no mostrado) de menor fuerza elástica
que la fuerza externa de la varilla impulsora 142. Pero cuando se
aplica la fuerza externa mediante la varilla impulsora 142, sobre la
placa de contacto con la conexión eléctrica 130, la placa de
contacto 130 del cable entra en contacto con la capa de conexión
eléctrica, se transmite una señal de detección, desde la parte del
circuito eléctrico en el interior del rotor 200, a un parte de
control descrita más abajo, y se transmite una orden desde la parte
de control a la parte del circuito eléctrico en el interior del
rotor 200.
La figura 3 es una vista en sección transversal,
de un rotor, tomada a lo largo de la línea A-A de
la figura 2, y la figura 4 es una vista en sección transversal, de
un rotor, tomada a lo largo de la línea B-B de la
figura 2, y la figura 5 es una vista en planta, superior, de un
brazo del rotor mostrado en la figura 3. Como se muestra en las
figuras, desde la figura 3 hasta la figura 5, dos brazos de rotor
230 y 240 yacen mútuamente en ángulos rectos, a través de los
agujeros de guía de brazo 222 y 224 del alojamiento inferior 220 y,
para ahorrar espacio, ranuras cóncavas que se entrecruzan 234 y 244,
orientadas una a la otra, están formadas respectivamente en una
parte de intersección de los dos brazos rotores 230 y 240, tras la
instalación. En concreto, un brazo del rotor 230 (llamado brazo del
rotor superior, para distinguirlo fácilmente en lo que sigue) tiene
la ranura cóncava 234 en su lado inferior, y el otro brazo del
rotor 240 (llamado brazo del rotor inferior en lo que sigue) tiene
la ranura cóncava 244 en su lado superior. Además, una anchura de
la respectiva ranura de intersección 234 y 244, debería ser
apropiadamente más ancha que la del brazo del rotor respectivo 230
y 240, para permitir movimiento horizontal del brazo del rotor
superior 230 y el brazo del rotor inferior 240. El brazo del rotor
superior 230 tiene una cremallera 238 en su lado superior, tal como
se muestra en la figura 5.
Una disposición de motor 250 y una caja de
velocidades 260, para mover horizontalmente el brazo del rotor
superior 230, podrían ser instaladas en el interior del alojamiento
superior 210. En primer lugar, la disposición de motor 250 podría
estar compuesta de un motor para mover el brazo 252, y un pedestal
de soporte 254. Más concretamente, la disposición de motor 250 se
fija, en el alojamiento superior, mediante el pedestal de soporte
254, de forma que un eje del motor 252a puede estar posicionado
hacia abajo, respecto de la línea central de rotación del rotor
200.
La caja de velocidades 260 consta de un tornillo
sin fin 262, conectado al eje del motor 252a, y una rueda sin fin
264, engranada con el tornillo sin fin 262 mediante una relación de
engranajes apropiada, y el piñón 266 está instalado en el mismo eje
que la rueda sin fin 264, dejando un intervalo predeterminado. Tal
piñón 266, está engranado con la cremallera 238 en el brazo del
rotor superior 230. Como la construcción precedente, adoptando el
tornillo sin fin 262 y la rueda sin fin 264, la rueda sin fin 264
no puede hacer rotar al tornillo sin fin 262, mediante lo que se
podría impedir el movimiento no deseado del brazo del rotor 230 por
la fuerza centrífuga debida a la alta velocidad de rotación del
rotor 200.
Así mismo, una disposición de motor 270 y caja de
velocidades 280 para mover horizontalmente el brazo del rotor
inferior 240, podría instalarse en el interior del alojamiento
inferior 220. En primer lugar, la disposición de motor 270 podría
constar de un motor para el mover el brazo 272, y un pedestal de
soporte 274. Más concretamente, la disposición de motor 270 está
fija, en el alojamiento inferior, mediante el pedestal de soporte
274, de forma que puede posicionarse un eje de motor 272a hacia
arriba, desde la línea central de rotación del rotor 200.
La caja de velocidades 280 consta de un tornillo
sin fin 282, conectado al eje de motor 272a, y una rueda sin fin
284 engranada con el tornillo sin fin 282, mediante una relación de
engranajes apropiada, y hay un piñón 286 instalado en el mismo eje
de la rueda sin fin 284, dejando un intervalo predeterminado. Tal
piñón 286 está engranado con la cremallera (no mostrada) formada en
un lado inferior del brazo del rotor inferior 240.
Los números de referencia 252b y 272b, en las
figuras desde la figura 3 hasta la figura 5, representan un
terminal de suministro eléctrico del motor para mover el brazo 252 y
272, los números de referencia 261 y 281 representan un pedestal de
soporte para la caja de velocidades 280, y los números de
referencia 268 y 288 representan una clavija del eje, instalada en
el respectivo pedestal de soporte 261 y 281, para rotar con la
respectiva rueda sin fin 264 y 284 y el respectivo piñón 266 y 286
montado en el eje. Los números de referencia 170 representan una
clavija de combinación 170, para combinar el eje rotacional
conectado mediante el motor centrífugo 120, más específicamente el
motor centrífugo motor centrífugo 120 y el acoplamiento flexible
150, con el rotor 200, y el número de referencia 162 representa una
capa de conexión eléctrica formada en el anillo deslizante 160.
La figura 6 es un diagrama de bloques, que
ilustra la constitución eléctrica de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático, acorde con la presente invención. Como se
muestra en la figura 6, la constitución eléctrica de una
centrifugadora de tipo equilibrado automático acorde con la
presente invención, consta de una parte de entrada mediante teclas
310, para seleccionar y recibir diversas funciones provistas en la
máquina, una parte de detección de equilibrio 312, que tiene los
medidores de tensión 236 y 246 y los elementos de circuito del
entorno, para detectar el estado de equilibrio de las cargas de
muestras soportadas en ambos extremos de los brazos de rotor 230 y
240; una parte impulsora para separación centrífuga 318, para
impulsar el motor centrífugo 120 rotando el rotor 200; partes
móviles del brazo 320 y 322, para impulsar los motores para mover
el brazo 252 y 272, moviendo horizontalmente los brazos del rotor
230 y 240; una parte de sujetar, liberar un punto de contacto 324,
para hacer que el sistema eléctrico active el solenoide 140, de
forma que la placa de contacto 130 entre en contacto con la capa de
conexión eléctrica 162, recibiendo de ese modo una señal detectada
desde la parte de detección de equilibrio 312, distribuyendo una
orden de control a la parte móvil del brazo 320 y 322; y una parte
de control 300 para controlar el funcionamiento global de la
máquina.
En la construcción anterior, para los motores
móviles del brazo 252 y 272, se puede usar un motor paso a paso, en
el que sea posible un control preciso del ángulo de rotación, y
también se podría usar un servomotor. Además, la parte de control
300 (véase la fórmula matemática 1, descrita más abajo) contiene
una fórmula para computar una distancia móvil del brazo del rotor
230, 240, en función de el ángulo de rotación de los motores de
movimiento de brazo 252 y 272, y una distancia móvil en función de
la diferencia de carga para un equilibrio de fuerza centrífuga. El
número de referencia 314, en el dibujo, representa una parte de
visualización con el objeto de proporcionar al usuario una señal de
alarma, en el caso de que una descompensación de carga sea lo
demasiado significativa como para ser solucionada por esta
invención.
El funcionamiento de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático, acorde con la presente invención, se
describirá detalladamente a continuación.
En primer lugar, cuando un usuario introduce una
función de detección por medio de la parte de entrada por teclado
310, mientras que se está montando una cubeta que contiene una
muestra en las parte de enganche 232 y 242 de los brazos del rotor
230 y 240, la parte de control 300 recibe este entrada, después da
una orden a la parte de sujeción y liberación del punto de contacto
324, impulsando el solenoide 140, poniendo de ese modo en contacto,
a la placa de contacto con la conexión eléctrica 130, con la capa
de conexión eléctrica 162. Después, la parte de detección de
equilibrio 312 transmite los resultados detectados de los medidores
de tensión 236 y 246, a la parte de control 300, por vía de la capa
de conexión eléctrica 162 y la placa de contacto con la conexión
eléctrica 130, y la parte de control 300 recibe estos resultados,
computando una cantidad descompensada entre ambos extremos del brazo
del rotor respectivo 230 y 240, y una cantidad de movimiento
horizontal del brazo del rotor 230 y 240, en función de la cantidad
descompensada, empleado las fórmulas que se da a continuación, y
dando después una orden de moverse, a la parte para mover el brazo
320 y 322, para conseguir un equilibrio en las fuerzas
centrífugas.
Fórmula
1
f_{1}=m_{1}r_{1}\omega^{2}
Fórmula
2
f_{2}=m_{2}r_{2}\omega^{2}
Aquí, f_{1} y m_{1} representan fuerza
centrífuga, y la carga total de muestras soportadas en un extremo
de cualquier brazo del rotor 230, respectivamente, mientras que
f_{2} y m_{2} representan la fuerza centrífuga, y la carga
total de muestras soportadas en el otro extremo de el mismo brazo
del rotor 230. Además, r_{1} y r_{2} representan una distancia
entre un centro de rotación y una muestra, respectivamente, y
\omega representa la velocidad angular. Lo precedente también se
cumple para el otro brazo del rotor 240.
A partir de las dos fórmulas matemáticas dadas
arriba, se deriva una fórmula 3 para mover horizontalmente el rotor
3, como sigue.
Fórmula
3
m_{1}r_{1} =
m_{2}r_{2}
Así mismo, tras completarse el movimiento del
brazo del rotor 230 y 240, concretamente, cuando se mantiene el
equilibrio, la parte de control 300 da una orden a la parte de
sujeción y liberación del punto de contacto 324, para que repliegue
la varilla impulsora 142 del solenoide 140, aislando de ese modo la
placa de contacto con la conexión eléctrica 130, respecto de la capa
de conexión eléctrica 162. En esta situación, la parte de control
300 impulsa el motor centrífugo 120, llevando a cabo de ese modo la
separación centrífuga mientras se mantiene el equilibrio.
La figura 7 es una vista en perspectiva, que
muestra esquemáticamente el aspecto de una centrifugadora de tipo
equilibrado automático, acorde con otra realización de la presente
invención, en la que se muestra un ejemplo que adopta un brazo del
rotor. La figura 8 es una vista detallada, en perspectiva, de un
rotor visto desde el lado superior, con algunas partes retiradas en
la figura 7, y la figura 9 es una vista detallada, en perspectiva,
de un rotor visto desde el lado inferior con algunas partes
retiradas en la figura 7, y la figura 10 es una vista en sección
transversal de un rotor, tomada a lo largo de la línea
C-C de la figura 8.
Como se ilustra en la figuras, desde la figura 7
hasta la figura 10, una centrifugadora de tipo equilibrado
automático acorde con otra realización de la presente invención está
compuesta, en términos generales, de una base 500; un motor
centrífugo 520 soportado por la base 500; un rotor 600 que tiene un
brazo del rotor 630, conectado al motor centrífugo 520 de una forma
axial combinada; una placa de contacto con la conexión eléctrica
530, para conectar con una parte de circuito eléctrico en el
interior del rotor 600; y un solenoide 540, para sujetar y separar
la placa de contacto con la conexión eléctrica 630.
En la construcción precedente, hay una pluralidad
de piezas absorbentes de radiación 510, instaladas entre una placa
superior 524 del motor centrífugo 520 y la base 500, de forma que el
motor centrífugo 520 está colgado de las piezas absorbentes de
vibración 510, y está correspondientemente soportado. La vibración
generada tras la mecanización centrífuga, es absorbida y atenuada
por tales piezas absorbentes de vibración 510.
En una periferia superior de un eje de motor 522,
hay instalado un anillo deslizante 560, en el que está dispuesta, y
expuesta, la capa de conexión eléctrica (no mostrada), conectada a
la parte de circuito eléctrico en el interior del rotor 600.
Mediante tal estructura del anillo deslizante 560, se puede tocar,
y separar, una conexión eléctrica eléctrico dentro y fuera del rotor
600, sin retorcerla.
En lo fundamental, el rotor 600 está configurado
de forma que un brazo del rotor 630, está instalado en los
interiores de un alojamiento superior 610 y un alojamiento inferior
620. Pero cuando la presente realización adopta un sensor de
presión de tipo aplicación directa 690 (figura 8), para ser usado
como medio de detección de carga, el brazo del rotor 630 se compone
de conjuntos separados, y no de una sola pieza como en la
realización mostrada en la figura 2. En concreto, el brazo del rotor
630 se compone de un cuerpo central del brazo 636, posicionado en
una parte central, y dos brazos rotacionales 632, conectados a
ambos extremos de tal cuerpo central del brazo 636, por medio de una
articulación 638, para rotar hacia arriba y hacia abajo. Los
brazos rotacionales 632, en ambos extremos del cuerpo central del
brazo 636, tienen el sensor de presión 690 en su parte inferior,
para detectar una presión del brazo rotacional 632 mediante
aplicación directa, y cada brazo rotacional 632 mantiene el estado
horizontal equilibrado, mediante el soporte de tal sensor de
presión 690. El número de referencia 692 (figura 10), representa
una bola de aplicación de presión, para distribuir uniformemente una
presión desde el brazo rotacional 632, hasta una parte receptora de
presión del sensor de presión 690.
En las partes orientadas de forma opuesta, de un
alojamiento superior 610 y un alojamiento inferior 620, hay dos
cavidades guía 622 moldeadas. El brazo del rotor 630 es movido
horizontalmente, para mantener el equilibro, pasando a través de, y
siendo insertado en, las cavidades guía del brazo 622. El número de
referencia 634 (figura 8) representa una protuberancia de enganche,
formada en ambos extremos del brazo del rotor 630, para su
combinación con una cubeta 700, que contiene una muestra 710 de
forma que la cubeta 700 podría rotar.
Con una constitución semejante, cuando se genera
una diferencia entre los valores de medida del sensor de presión
690, en ambos lados, con una muestra montada en una cubeta 700, esa
diferencia es detectada por la parte de detección de equilibrio 312,
que está provista en la parte de control 300 mostrada en la figura
6, donde se calcula una diferencia de carga entre las muestras
soportadas en ambos extremos del brazo del rotor 630, y se mueve
horizontalmente al brazo del rotor 630 en consonancia con los
resultados calculados, mediante lo que se mantiene el
equilibrio.
Una disposición de motor 650 (figura 9), para
mover horizontalmente el brazo del rotor 630, podría instalarse en
un interior del alojamiento superior 610. En primer lugar, la
disposición de motor 650 podría estar compuesta de un motor para el
mover el brazo 652, y un pedestal de soporte 654. Más en concreto,
la disposición de motor 650 está fija en el alojamiento superior,
mediante el pedestal de soporte 654, de forma que un eje de motor
652a puede ser posicionado hacia abajo, desde la línea central de
rotación del rotor 600.
Un tornillo sin fin 662 se conecta el eje del
motor 652a de un modo combinado axial, después una rueda sin fin
664 es engranada con el tornillo sin fin 662, mediante una relación
de engranajes apropiada, y el piñón 666 es instalado en el mismo
eje que la rueda sin fin 664, dejando un intervalo predeterminado,
después es engranado el piñón 666 con la cremallera 636a, formada en
el lado superior del cuerpo central del brazo 636. Como antes, al
adoptar el tornillo sin fin 662 y la rueda sin fin 664, la rueda
sin fin 664 no puede hacer girar al tornillo sin fin 662, mediante
lo que se puede impedir el movimiento no deseado del brazo del
rotor 630 por fuerzas centrífugas debidas a la alta velocidad de
rotación del rotor 600.
El número de referencia 652b representa una
terminal de suministro de eléctrico del motor para mover el brazo
652, y 668 representa una clavija del eje, instalada en el pedestal
de soporte 661, para rotar con la rueda sin fin 664 y el piñón 666
montado en el eje.
La figura 11 es una vista detallada, en
perspectiva, de un rotor visto desde el lado superior, con algunas
partes de una centrifugadora de tipo equilibrado automático acorde
con la presente invención, retiradas, y para los mismos números de
referencia dados a los mismos componentes mostrados en la figura 8,
se omite descripción detallada. Como se muestra en la figura 11, la
presente realización mantiene un equilibrado automático, moviendo
para ello, horizontalmente, una pieza de contrapeso 680, que
constituye un cuerpo aparte respecto del brazo del rotor 630', en
lugar de mover al propio brazo del rotor 630'. Aunque no se muestra
en el dibujo, la presente realización puede tener la misma
constitución en cuanto al resto de las partes, que la constitución
de la realización mostrada en la figuras que van desde la figura 7
hasta la figura 10, con la única diferencia en cuanto a la
constitución relacionada con la pieza separada anterior del
contrapeso 680.
Así mismo, para tal configuración, la presente
invención consta de un brazo del rotor 630', que está fijo en el
rotor (no mostrado); una ranura guía móvil 636'b que está moldeada,
en paralelo, con ambos brazos rotacionales 632 en el cuerpo central
de brazo 636'; una pieza de contrapeso 680, por ejemplo con forma
de varilla rectangular, e insertada en tal ranura guía móvil 636b'.
Además, hay una cremallera 682 moldeada en el lado superior de la
pieza de contrapeso 680, para mover horizontalmente la pieza de
contrapeso 680 dentro de la ranura guía móvil 636'b, y un piñón 666
está engranado con tal cremallera
682.
682.
El número de referencia 636'c representa un
agujero de cierre por pasador, al que se asegura un pasador para
fijar el brazo del rotor 630' en el rotor. Preferentemente, el
agujero de cierre por pasador 636'c está moldeado en previsión de
que el pasador asegurado se proyecte desde un lado inferior de la
ranura guía móvil 636'b.
Con semejante constitución, cuando se genera una
diferencia entre los valores de medida del sensor de presión 690,
con muestras montadas en la cubeta 700 en ambos lados, tal
diferencia es detectada por la parte de detección de equilibrio 312,
y después es proporcionada a la parte de control 300 como se
muestra en la figura 6. Después, la parte de control 300 calcula una
diferencia de carga, entre las muestras soportadas en ambos
extremos del brazo del rotor 630', empleando una señal detectada
proporcionada desde la parte de detección de equilibrio 312,
calculando después la distancia de movimiento necesaria, de acuerdo
con los resultados del cálculo anterior, moviendo horizontalmente la
pieza de contrapeso 680, en un sentido predeterminado, la cantidad
que sea necesario, manteniendo de ese modo un equilibrio
automá-
tico.
tico.
Fórmula
4
m_{1}r+dm\Delta
r=m_{2}r-dm\Delta
r
En la fórmula matemática anterior 4, m_{1} y
m_{2} representan cargas soportadas en ambos brazos rotacionales
632 del brazo del rotor 630', respectivamente, r representa un
radio de rotación de cada brazo rotacional 632, dm representa un
compartimento de la pieza de contrapeso 680, y \Deltar
representa una distancia de movimiento de la pieza de
contrapeso
680.
680.
Para conseguir lo anterior, la parte de control
300 podría determinar una distancia de movimiento (\Deltar) con
referencia a la tabla almacenada en la memoria contenida en la
propia parte, en relación con un sentido, y una distancia, del
movimiento de la pieza de contrapeso 680, de acuerdo con una
diferencia en los valores medidos de los sensores de presión, en
ambos lados, o podría determinar un distancia de movimiento
(\Deltar), calculando para ello directamente el sentido del
movimiento y la distancia del movimiento, usando la fórmula 4.
Así mismo, de acuerdo con la presente
realización, la parte móvil del brazo 320 cambia su nombre por una
parte móvil de la pieza de peso.
Aunque la invención se ha mostrado, y descrito,
con referencia a una realización concreta preferida, se comprenderá
por parte de aquellas personas cualificadas en el arte, que puede
hacerse diversos cambios, en la forma y los detalles, sin apartarse
del espíritu ni del alcance de la invención, según queda definido
mediante las reivindicaciones anexas.
Por ejemplo, frente a la realización mencionada
anteriormente, se podría instalar tres, o más, brazos de rotor.
Además, la diferencia de carga podría ser detectada mediante una
célula de varilla, pegada en la parte adecuada de ambos extremos de
un brazo del rotor, y la capa de conexión eléctrica podría estar
instalada en otra parte, no en el anillo deslizante, por ejemplo en
la periferia del alojamiento superior o del alojamiento inferior, o
en una superficie de un lado superior del alojamiento superior.
Además, en lugar del tornillo sin fin y la rueda sin fin, para mover
el brazo del rotor, se podría adoptar un engranaje cónico u otro
tipo de engranaje.
Según se ha descrito en lo previo, una
centrifugadora de tipo equilibrado automático acorde con la
presente invención, corrige una descompensación en la fuerza
centrífuga, generada por una diferencia de carga en las muestras,
moviendo para ello horizontalmente el propio brazo del rotor o la
pieza de contrapeso, impidiendo de ese modo la vibración durante la
mecanización centrífuga, extendiendo correspondientemente la vida
de la centrifugadora. Además, la presente invención no solo lleva a
cabo la separación centrífuga de una muestra, de forma precisa y
rápida, si no que protege también la muestra impidiendo su
destrucción. Es más, como la centrifugadora informa al usuario de si
la centrifugadora puede funcionar dentro de un rango, de diferencia
de carga, limitado, el usuario no necesita medir la carga de la
muestra, o ajustar el número de muestras, mediante lo que se reduce
el tiempo requerido para la operación.
Si bien la realización se ha mostrado y descrito
con referencia a ciertas realizaciones preferidas de esta, se
comprenderá por parte de aquellas personas cualificadas en el arte,
que puede hacerse diversos cambios en forma y detalles, sin
apartarse del alcance de la invención tal como está definido
mediante las reivindicaciones anexas.
Claims (10)
1. Una centrifugadora de tipo equilibrado
automático, que comprende:
por lo menos un brazo del rotor (230, 240), a
ambos extremos del cual hay enganchada una muestra;
un rotor (200) para soportar el brazo del rotor,
de forma que se mueva horizontalmente;
un motor centrífugo (120) para hacer rotar al
mencionado rotor;
un medio para mover el brazo (250, 260, 270,
280), montado dentro del rotor, al efecto de mover horizontalmente
el brazo del rotor, en una línea central de rotación del rotor;
caracterizada por
un medio de detección de carga (236, 246)
instalado en el brazo del rotor, para detectar cargas soportadas en
ambos extremos del brazo del rotor;
un medio de conexión eléctrica para conectar, o
desconectar, el medio de detección de carga y el medio para mover
el brazo, con, y respecto de, un circuito eléctrico externo del
rotor; y
un medio de control, para controlar el medio de
conexión eléctrico, de forma que conecte eléctricamente el circuito
eléctrico externo, al medio de detección de carga y al medio para
mover el brazo, para calcular cargas soportadas en ambos extremo del
brazo del rotor, por medio de una señal detectada, proporcionada
desde el medio de detección de carga, y al efecto de controlar el
medio para mover el brazo, de tal forma que las fuerzas centrífugas
ejercidas en ambos extremos del brazo del rotor, alcancen un
equilibrio.
2. La centrifugadora acorde con la reivindicación
1, en la que el medio de detección de carga se compone de un
medidor de tensión.
3. La centrifugadora acorde con la reivindicación
1, en la que el medio de detección de carga se compone de un sensor
de presión.
4. La centrifugadora acorde con la reivindicación
1, en la que el medio para mover el brazo se compone de un motor
para mover el brazo; un tornillo sin fin conectado al motor para
mover el brazo, de una forma axial combinada; una rueda sin fin
engranada con el tornillo sin fin; un piñón conectado a la rueda
sin fin, de una forma coaxial combinada; y una cremallera formada
longitudinalmente en el brazo del rotor, engranada con el
piñón.
5. La centrifugadora acorde con la reivindicación
4, donde, en el caso de que haya dos brazos del rotor, una ranura
cóncava de intersección, de una anchura mayor que la anchura de el
brazo del rotor, está formada en una parte de intersección, de modo
que el plano rotacional de cada brazo del rotor cae en el mismo
plano, y el medio de movimiento del rotor está instalado en un
alojamiento superior y en un alojamiento inferior del rotor,
respectivamente.
6. La centrifugadora acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el medio de conexión eléctrica
se compone de una capa de conexión eléctrica, expuesta al eje
rotacional del rotor, conectada eléctricamente al medio de detección
de carga y el medio de movimiento del rotor; una placa de contacto
con la conexión eléctrica, para entrar en contacto con la capa de
conexión eléctrica solo cuando se aplica una fuerza externa; y un
solenoide para aplicar, o retirar, una fuerza externa a la placa de
contacto con la conexión eléctrica.
7. La centrifugadora acorde con la reivindicación
6, que comprende, además:
un medio de visualización, para proporcionar una
señal de alarma en el caso de que la diferencia de carga entre
ambos extremos del brazo del rotor, exceda un valor predeterminado,
donde el medio de control activa el medio de visualización, en el
caso de que la diferencia de carga exceda el valor predeterminado,
como resultado del cálculo de la carga.
8. Una centrifugadora de tipo equilibrado
automático, que comprende:
por lo menos un brazo del rotor (630), en ambos
extremos del cual hay montada una muestra;
un rotor (600), al que está unido el brazo del
rotor;
un motor centrifugo, para hacer rotar al
rotor;
una pieza de contrapeso (680) instalada en una
parte central del brazo del rotor, de modo que pueda moverse
horizontalmente;
un medio de movimiento de la pieza de peso (650),
montado dentro del rotor, para mover horizontalmente la pieza de
contrapeso en una línea central de rotación del rotor;
caracterizada por un medio de detección de
carga (690) instalado en el brazo del rotor, para detectar cargas
soportadas en ambos extremos del brazo del rotor;
un medio desconexión eléctrica para conectar, o
desconectar, el medio de detección de carga y el medio de
movimiento de la pieza de peso con, y respecto de, un circuito
eléctrico externo del rotor; y
un medio de control para controlar el medio de
conexión eléctrica, al objeto de conectar eléctricamente el
circuito eléctrico externo al medio de detección de carga y al medio
para mover la pieza de peso, para calcular las cargas soportadas en
ambos extremos del brazo del rotor, por medio de un señal
detectada, proporcionada por el medio de detección de carga, y para
controlar el medio para mover la pieza de peso, de forma que las
fuerzas centrífugas ejercidas sobre ambos extremos del brazo del
rotor, alcancen un equilibrio.
9. La centrifugadora acorde con la reivindicación
8, en la que el medio para mover la pieza de peso está compuesto de
un motor para mover la pieza de peso; un tornillo sin fin conectado
al motor para mover la pieza de peso, de una forma axial combinada;
una rueda sin fin engranada con el tornillo sin fin; un piñón
conectado con la rueda sin fin de una forma coaxial combinada; y una
cremallera formada longitudinalmente en la pieza de contrapeso,
engranada con el piñón.
10. La centrifugadora acorde con la
reivindicación 8, o con la reivindicación 9, que comprende,
además,
un medio de visualización para proporcionar una
señal de alarma, en el caso de que la diferencia de carga entre
ambos extremos del brazo del rotor, exceda un valor predeterminado,
donde el medio de control activa al medio de visualización, en el
caso de que la diferencia de carga exceda el valor predeterminado
como resultado del cálculo de la carga.
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