[发明专利]具有压缩机冷却装置的离心机及控制离心机的压缩机冷却装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的离心机，以及涉及根据权利要求5的离心机的压缩机冷却装置进行控制并调节的方法。

背景技术

在离心分离期间，尤其在急速转动实验室离心机时，离心机转子旋转时在离心机转鼓中通过空气摩擦以及耗费电功率的引入产生热量。因为离心机转鼓被用盖子封住以防止被离心机分离的材料脱离，所以产生的热量无法轻易地消散，最终导致正被离心机分离的材料的温度上升。

由于温度上升会导致被离心机分离的样品受到破坏或变得无用，所以温度上升是不希望的。通常，样品必须保持在规定的温度下，例如，取决于应用，样品必须保持在4℃、22℃或者37℃。因此，为了防止被离心机分离的材料的温度上升，过去已经进行了测量，其中，通常使用间接冷却。为了间接冷却，转子通常被封在离心机转鼓中离心机盖子的下方，并且不提供冷却通道或相似构造。因此，空气只在离心机转鼓中循环。冷却只通过第二媒介来提供，该第二媒介沿着转鼓的外面或者在转鼓的壁上运行(run)。因此，通常提供具有管子和热交换器的压缩机冷却装置，专门的制冷剂(不同于冷却剂，因为冷却剂(例如)在汽车的冷却水循环中流动，而制冷器在流过制冷循环时发生状态变化，通常从液体变成气态的，并且制冷器还使对材料进行控制的温度降到室温以下)通过该压缩机冷却装置流过形成制冷剂循环的导管并沿着转鼓流动以将热消散掉，导管(例如按照螺旋的方式)与离心机转鼓进行接触(这意味着转鼓的侧壁和底)。这种类型的压缩机冷却装置还促使将样品材料冷却到周围空气温度以下。

压缩机冷却装置1包括蒸发器3(通常作为导管围绕离心机转鼓5延伸)、压缩机7、冷凝器9以及膨胀元件11(参见图1)。因此，针对最高负荷的情况(离心机转子的最大速度(图未示出))，膨胀元件11被配置，其中，已知膨胀元件(是当压缩机停止时制冷剂循环的高压侧和低压侧之间的压力平衡元件)被配置为毛细管(capillary tube)或恒温注射阀(thermostat injection valve)11。

与在蒸发器3之后的压力控制温度检测器13结合，恒温注射阀(TEV)11用于作为确定的温度的函数在蒸发器入口VE对制冷器循环15流中的制冷器自动地进行增加或节流。因此，在蒸发器出口VA处需要对制冷器进行过度加热，使得产生直接作用到恒温控制注射阀11的弹簧17上的正压力，以驱动注射阀。在蒸发器出口VA处提供更加精确的特定温度。TEV 11的传感器13连接在蒸发器出口VA处，其中，在蒸发器出口处提供制冷器。基于蒸发器出口VA处的温度，制冷器具有分别的压力，该压力影响TEV 11并与弹簧的复位力抵消，使得TEV 11打开或关闭。

额外的控制元件(例如频率控制压缩机7)部分地但是不精确地促使对其它负荷情况进行控制。

因为需要对制冷器进行过加热以使恒温控制注射阀进行工作，所以无法充分使用蒸发器性能，只有大约95％的蒸发器表面可以使用。由于需要进行过度加热，在蒸发器入口VE和蒸发器出口VA之间提供大约7k的温差。

这种离心机中的已知的压缩机冷却装置1的另一个重要缺点是压缩机只可以是功率控制的，而非是不精确的并在某些界限内，使得压缩机7在各种部分负荷的情况下以及在低负荷的情况下必须完全关掉。

然而，由于压缩机7通常具有最小运行时间以确保内部油循环，故这并非始终可行。反之亦然，由于启动期间压缩机7的驱动马达的持续加热以及高压侧和低压侧之间所需要的压力平衡或压差缩小，对这种压缩机7提供了某个最小关机时间。因此，可控性通过压缩机7被严格地限制在(尤其)低功率范围内。

另一个缺点是在压缩机冷却装置1的压缩机7启动或停止时会产生振动。这种振动影响离心机的运行参数，增大离心机停止后的重混率，影响实验室设备以及靠近离心机的设备。最后一点是，频繁地将压缩机7打开并关掉减少其使用寿命。

发明内容

因此，本发明的目的是克服或减轻这些缺点。特别地，具有压缩机冷却装置的离心机应按照简单并且划算的方式进行配置，并且应具有高的控制质量以及低振动。

用根据权利要求1的离心机以及根据权利要求5的方法实现该目的。从属权利要求中提供了有利的实施例。

根据本发明的离心机特别的是实验室离心机，包括离心机转鼓和压缩机冷却装置，压缩机冷却装置具有制冷循环、蒸发器、压缩机和冷凝器，特征在于，制冷循环包括用于控制制冷剂流的至少一个可控节流装置，可控节流阀装置有利地被配置为电子注射阀。有利地，可以提供的是，当压缩机停止时，可控节流装置还可以作为制冷循环的高压侧和低压侧之间的压力平衡元件进行工作。