[发明专利]用于平衡离心机转子的系统和方法

说明书

本发明公开了一种供离心机中使用的转子以及一种用于平衡所述转子的方法。所述转子包含多个孔口，所述多个孔口绕所述转子的旋转轴线周向布置，每个孔口被配置成选择性地收纳重体。确定所述转子的临界速度，并且确定在低于所述临界速度的测试速度下所述转子的不平衡。将试验重体安装在参考孔口中，并且确定所述测试速度下的另一个不平衡。将所述试验重体重复地移动到从前一个孔口角向位移的另一个孔口，并且测量所述测试速度下的所述不平衡，直到获得了预定数量的不平衡测量结果。根据所述不平衡测量结果确定用于平衡所述转子的目标质量和目标位置，并且基于所述目标质量和所述目标位置将平衡重体安装在孔口中。对于多个临界频率可以重复平衡过程。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月4日提交的共同未决美国临时申请序列号62/969,932和于2020年11月10日提交的共同未决美国临时申请序列号63/112,018的申请权益，所述美国临时申请的公开内容通过引用在此以其整体并入。

技术领域

本发明总体上涉及离心机转子，并且更具体地涉及平衡用于与离心机一起使用的转子。

背景技术

通常在实验室离心机中使用转子以在离心期间固持样品。虽然转子在构造和大小上可以显著变化，但是一种常见的转子结构是具有实心转子主体的固定角转子，所述实心转子主体具有在转子主体内径向分布并且关于旋转轴线对称布置的多个腔体。在此类型的转子中，将样品放置在腔体中，从而使多个样品经受离心。

常规固定角转子可以由金属或各种其它材料制成。然而，也可以使用压缩模制和细丝缠绕工艺来构造转子，其中由如复合碳纤维等合适的材料制造转子。例如，可以由树脂涂覆的碳纤维层压材料层对固定角转子进行压缩模制。复合转子的实例在美国专利第8,147,392号、第8,273,202号、第8,323,169号和第10,086,387号中描述。

离心机的特征可以在于赋予安装在离心机内的主轴上的转子旋转扭矩的刚性转子轴或主轴。然而，对于高速离心机，如可以以50,000转每分钟(RPM)或更高的旋转速度旋转转子的超速离心机，通常使用柔性轴代替刚性轴。柔性轴限制了由于转子的任何不平衡或离心机内样品负载的不良分布而产生的振动传递到离心机的框架。

必须小心平衡高速应用中，例如在超过每分钟数万转的速度下，使用的转子以便减少转子在高速旋转期间引起振动的趋势。当转子以高速操作时，转子负载的质量的变化可能会导致不期望的力不平衡。这种力不平衡会拉紧主轴，并且可能导致离心机损坏、效率低下、过度磨损和不希望的噪声。用于使用刚性主轴操作的转子的常规平衡技术使用全部都具有同一重体的样品和平衡管的组合或没有添加平衡管的其它各种平衡模式。

诊断装置或平衡机器，如由弗吉尼亚州林奇堡美国霍夫曼公司(AmericanHofmann Corporation of Lynchburg,Virginia)或由纽约迪尔派克申克公司(SchenckCorporation of Deer Park,New York)商业销售的诊断装置或平衡机器，可以用于检测通常安装在刚性主轴上的转子中的转子不平衡并且还可以用于标识转子主体上需要额外重体来平衡转子的具体位置。然后，在所标识的位置处在转子主体中手动钻出孔，并且根据由诊断装置提供的信息将重体压配到孔中。重体可以是例如各自具有特定质量以补偿由诊断装置检测到的不平衡的圆柱形金属主体。

可能需要在转子的整个寿命中多次重新平衡转子。例如，随着转子老化和磨损，转子的质量分布可能改变，使得需要重新平衡转子。当这种情况发生时，通常必须从先前钻出的孔中移除先前安装的重体。然后在转子主体上钻出新孔，并将重体压配到新孔中。因此，先前钻出的孔被弃用。出于结构和/或美观目的，通常期望塞住先前钻出的孔，这需要修复转子主体。每次重新平衡转子时，重复在转子主体中钻出新孔并修复转子主体以塞住先前钻出的孔的循环。