專利名稱：垂直轉(zhuǎn)子的平衡器以及使用該平衡器的離心機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡器以及使用該平衡器的離心機(jī)，更具體地，涉及一種平衡器，該平衡器具有位于平衡空間的彎曲部分，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速(resonant speed)時(shí)，球的運(yùn)動(dòng)得以加速，從而不管所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于或高于共振轉(zhuǎn)速，使所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，而沒有震動(dòng)，還涉及一種使用上述平衡器的離心機(jī)，用于確保所述轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中一般存在不平衡，而且，該不平衡對(duì)于轉(zhuǎn)速有不利的影響，并且產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲。為了穩(wěn)定由于不平衡而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子上安裝有平衡器。
特別地，例如，離心機(jī)中使用的高速轉(zhuǎn)子具有相對(duì)較嚴(yán)重的不平衡。在這種高速轉(zhuǎn)子中，使用球平衡器，用以防止轉(zhuǎn)速的降低以及由于不平衡而產(chǎn)生的震動(dòng)和噪聲。
圖18和圖19圖示了傳統(tǒng)球平衡器的實(shí)施例。
圖18所示的球平衡器包括機(jī)殼10，該機(jī)殼10具有環(huán)形的平衡空間30，以及位于該平衡空間30內(nèi)的多個(gè)球20。機(jī)殼10形成有位于機(jī)殼10中心部分的軸孔40，轉(zhuǎn)軸穿過該孔固定連接。
在上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)球平衡器中，球20的數(shù)量使得球20占據(jù)平衡空間30的一部分。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球20移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向上，從而使轉(zhuǎn)子平衡，并使旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定。然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球20移動(dòng)到不平衡位置，從而又使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。
為了解決上述問題，開發(fā)了圖19所示結(jié)構(gòu)的另一傳統(tǒng)球平衡器。
圖19所示的傳統(tǒng)球平衡器包括中空的機(jī)殼10a，以及位于平衡空間30a內(nèi)的多個(gè)球20a，所述平衡空間30a由機(jī)殼10a的內(nèi)表面限定，因而，機(jī)殼10a的內(nèi)底面從中間部分至圓周向下傾斜。球20a的數(shù)量使球20a充滿沿機(jī)殼10a內(nèi)圓周形成的平衡空間30a的槽。未描述的參考數(shù)字40a為形成在機(jī)殼10a中心部分的軸孔，轉(zhuǎn)軸穿過該軸孔固定連接。
在如上結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)球平衡器中，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球20a距離旋轉(zhuǎn)中心等距離設(shè)置。因而避免了低轉(zhuǎn)速時(shí)圖18中球平衡器引起的不穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
而且，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，球20a離開并移動(dòng)至與不平衡位置相對(duì)的方向上，從而穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，降低了震動(dòng)和噪聲。
然而，圖19中的傳統(tǒng)球平衡器的缺點(diǎn)在于，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，此刻震動(dòng)產(chǎn)生，球20a需要大量的時(shí)間移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向。因而，傳統(tǒng)的球平衡器不具有足夠的震動(dòng)阻尼作用。
上述平衡器用于類似于離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)。離心機(jī)是快速旋轉(zhuǎn)各種物質(zhì)的混合物，從而利用離心力使該混合物分離的機(jī)器。如圖20所示，離心機(jī)包括外殼700；阻尼器200，該阻尼器200安裝于形成在所述外殼700的內(nèi)表面的支撐板701；電動(dòng)機(jī)300，該電動(dòng)機(jī)300安裝于由所述阻尼器200彈性支撐的支架302；以及轉(zhuǎn)子400，該轉(zhuǎn)子400安裝于所述電動(dòng)機(jī)300的轉(zhuǎn)軸301。轉(zhuǎn)子400形成有多個(gè)室，在多個(gè)室中放置有容納待分離的樣品的瓶子或試管。
在上述結(jié)構(gòu)的離心機(jī)中，通過將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)至高速，而在放置于所述室內(nèi)的瓶子或試管中的樣品上施加離心力，因而，樣品中含有的物質(zhì)由于密度不同而通過離心力分離出來。
為了向樣品施加強(qiáng)大的離心力，電動(dòng)機(jī)300和轉(zhuǎn)子400必須高速旋轉(zhuǎn)。而且，為了使離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，不能產(chǎn)生震動(dòng)。
然而，轉(zhuǎn)子一般具有不平衡，該不平衡對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有不利影響并且引起震動(dòng)。轉(zhuǎn)子的不平衡旋轉(zhuǎn)降低了離心作用。當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，樣品中含有的物質(zhì)通過密度的不同而分離出來。然后，通過逐漸降低轉(zhuǎn)速，可以防止分離的物質(zhì)再次混合。然而，如果在上述離心過程中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生震動(dòng)，分離的物質(zhì)就會(huì)重新混合。
因而，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增高或降低時(shí)，不間斷地防止震動(dòng)的產(chǎn)生是非常重要的。但是，傳統(tǒng)的離心機(jī)的缺點(diǎn)在于，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降低至共振轉(zhuǎn)速以下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，而且分離的物質(zhì)又重新混合。盡管傳統(tǒng)的離心機(jī)包括用于解決震動(dòng)問題的阻尼器，但是該阻尼器不能充分吸收震動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，考慮到上述問題而提出本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種平衡器，不管轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為共振轉(zhuǎn)速，或低于共振轉(zhuǎn)速，或高于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，該平衡器都能通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而降低震動(dòng)，還提供一種使用上述平衡器的離心機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種平衡器，該平衡器具有位于平衡空間的彎曲部分，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球能迅速移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向上，從而無論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速如何，都能穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，還提供一種使用上述平衡器的離心機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種平衡器，該平衡器將平衡空間分割為多層，并通過容納在平衡空間的各個(gè)層內(nèi)的球?qū)崿F(xiàn)平衡功能，從而提高了轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，還提供一種使用上述平衡器的離心機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種平衡器，該平衡器在平衡空間內(nèi)容納有金屬顆粒，從而將瞬時(shí)反應(yīng)時(shí)間即穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間減到最少，還提供一種使用上述平衡器的離心機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述和其它目的通過向垂直轉(zhuǎn)子提供平衡器來實(shí)現(xiàn)，該平衡器在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)保持轉(zhuǎn)子的平衡，該平衡器包括殼體，該殼體內(nèi)形成有平衡空間，該平衡空間具有圓形的外圍，該平衡空間由底面部分、傾斜部分、彎曲部分和上部大直徑部分限定，傾斜部分從所述底面部分向上延伸，彎曲部分形成于所述傾斜部分的末端，上部大直徑部分從所述彎曲部分延伸；以及多個(gè)球，所述多個(gè)球容納于所述平衡空間內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述和其他目的通過提供離心機(jī)而實(shí)現(xiàn)，該離心機(jī)包括外殼；安裝于支撐板的阻尼器，該支撐板形成于所述外殼的內(nèi)表面；電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)安裝于由所述阻尼器支撐的支架；以及轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子安裝于所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)子具有鉸接于所述轉(zhuǎn)子的桶(buckets)或多個(gè)室，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子具有平衡器，該平衡器包括殼體，該殼體內(nèi)形成有平衡空間，該平衡空間具有圓形的外圍，該平衡空間由底面部分、傾斜部分、彎曲部分和上部大直徑部分限定，傾斜部分從所述底面部分向上延伸，彎曲部分形成于所述傾斜部分的末端，上部大直徑部分從所述彎曲部分延伸；以及多個(gè)球，所述多個(gè)球容納于所述平衡空間內(nèi)。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將更加清晰地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及其它優(yōu)勢(shì)，其中圖1為表示根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施方式的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的透視圖；圖2為圖1所示垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的截面圖；圖3a為表示當(dāng)轉(zhuǎn)子以低于共振轉(zhuǎn)速的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖1所示的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的截面圖；圖3b為表示當(dāng)轉(zhuǎn)子以共振轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖1所示的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的截面圖；
圖3c為表示當(dāng)轉(zhuǎn)子以高于共振轉(zhuǎn)速的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖1所示的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的截面圖；圖4至圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的變體的截面圖；圖8為表示根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施方式的垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的透視圖；圖9為表示圖8所示垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的截面圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明垂直轉(zhuǎn)子的平衡器的變體的截面圖；圖11為表示與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的球的運(yùn)動(dòng)與作用于球的力的方向之間的關(guān)系示意圖；圖12至圖17為表示根據(jù)本發(fā)明的離心機(jī)的各種實(shí)施方式的截面圖；圖18為表示垂直轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)平衡器的一種實(shí)施方式的透視圖；圖19為表示垂直轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)平衡器的另一種實(shí)施方式的透視圖；以及圖20為表示傳統(tǒng)離心機(jī)的實(shí)施方式的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1至圖11分別表示根據(jù)本發(fā)明的球平衡器的不同結(jié)構(gòu)與運(yùn)轉(zhuǎn)。
如圖1至圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的球平衡器包括形成有平衡空間12的殼體1，以及儲(chǔ)存于所述平衡空間12內(nèi)的多個(gè)球2。
如圖1和圖2所示，殼體1形成為中空的圓柱形，并形成有軸連接部分111，該軸連接部分111具有軸孔111a，轉(zhuǎn)子連接于該軸孔111a。
平衡空間12形成于殼體1，以具有圓形的外圍，因而，橫截面面積從底部到上部逐漸變大。更具體地說，平衡空間12由底面部分121、傾斜部分122、彎曲部分123以及上部大直徑部分124限定，傾斜部分122從底面部分121向上廣泛延伸，彎曲部分123朝向殼體1的中心中凸地形成于傾斜部分122的末端，上部大直徑部分124從彎曲部分123的末端延伸。
因此，平衡空間12形成為整體的喇叭形。特別地，在彎曲部分123與上部大直徑部分124之間，直徑突然變大。
殼體1包括下主體11，以及可分離地連接于主體11上部的上蓋13，從而可以容易地將球2放入/取出主體11。
換句話說，蓋13連接于主體11的頂面，以遮蓋平衡空間12，主體11的頂面環(huán)繞平衡空間12的上部大直徑部分124形成。
優(yōu)選地，蓋13可以通過固定件如螺釘固定于主體11的頂面。
平衡空間12的底面部分121可以形成為半球形。
如果傾斜部分122從半球形的底面部分121延伸，從底面部分121到彎曲部分123的上坡逐漸形成，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)加速時(shí)，球2的移動(dòng)也更加平穩(wěn)。
如圖5所示，主體11與蓋13在各自外表面的中心分別形成有軸連接部分111和111’，因而，無論轉(zhuǎn)子的位置如何，都可以安裝球平衡器。
換句話說，當(dāng)該平衡器安裝于轉(zhuǎn)子之上時(shí)，轉(zhuǎn)子連接于形成在主體11上的軸連接部分111。另一方面，當(dāng)該平衡器安裝于轉(zhuǎn)子之下時(shí)，轉(zhuǎn)子連接于形成在蓋13上的軸連接部分111’。
而且，如圖6所示，軸孔112可以穿過主體11的底面部分121形成，轉(zhuǎn)軸連接于該軸孔內(nèi)。擋塊113可以插入軸孔112的上部，這樣，擋塊113置于與底面部分121的表面相同的平面上。
如上所述，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸連接于穿過底面部分121形成的軸孔112內(nèi)，且擋塊113插入軸孔112內(nèi)，以防止轉(zhuǎn)軸從底面部分121暴露。此時(shí)，擋塊113應(yīng)置于與底面部分121的表面相同的平面上，從而球2能平滑地移動(dòng)。
同樣，當(dāng)?shù)酌娌糠?21形成為半球形時(shí)，擋塊113的表面形成為與底面部分121的形狀相應(yīng)的弧形，從而球2能平滑地移動(dòng)。
上述軸連接結(jié)構(gòu)111、111’以及112可以進(jìn)行各種不同的修改。
圖7至圖10表示根據(jù)本發(fā)明平衡器的各種變體。
圖7所示的平衡器包括一個(gè)多層的平衡空間12。平衡空間12形成于殼體1內(nèi)，以具有圓形的外圍，并分割為多層。而且，多個(gè)球2儲(chǔ)存于平衡空間12的各個(gè)層中。
平衡空間12的每個(gè)層按如下方式形成橫截面面積從下部到上部逐漸變大，更具體地，每個(gè)層由底面部分121、傾斜部分122、彎曲部分123以及上部大直徑部分124限定，傾斜部分122從底面部分121向上廣泛延伸，彎曲部分123朝向殼體1的中心中凸地形成于傾斜部分122的末端，上部大直徑部分124從彎曲部分123的末端延伸。
儲(chǔ)存于平衡空間12的一層中的球2可以與儲(chǔ)存于平衡空間12的另一層中的球2相同或不相同。例如，從最下層到最上層平衡空間12的層高逐漸變低，而且，因而容納在平衡空間12的各個(gè)層中的球2的尺寸也變小。如上所述，通過將不同尺寸的球2設(shè)置在平衡空間12的層中，容納在平衡空間12的靠上設(shè)置的層中相對(duì)小的球2能提高容納在平衡空間12的靠下設(shè)置的層中相對(duì)大的球2的平衡性能，從而獲得更快的平衡效果。
而且，如圖8至圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的平衡器可以設(shè)置為在平衡空間12內(nèi)容納有很小直徑的多個(gè)金屬顆粒2’。
優(yōu)選地，金屬顆粒2’的直徑為0.2-2.0毫米，這樣，即便金屬顆粒2’碰撞時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生沖擊。因此，與平衡空間內(nèi)容納有大球時(shí)(見圖1-圖7)相比，瞬時(shí)反應(yīng)時(shí)間即穩(wěn)定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間減到到最少，從而實(shí)現(xiàn)了更快的平衡作用。
如果金屬顆粒2’的直徑小于0.2毫米，則存在金屬顆粒2’被旋轉(zhuǎn)力分散的問題。另一方面，如果金屬顆粒2’的直徑大于2.0毫米，則存在由于顆粒2’之間的碰撞而使瞬時(shí)反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)的問題。因而，優(yōu)選地，金屬顆粒2’的直徑為0.2-2.0毫米。
由于形成于上述結(jié)構(gòu)的平衡器的殼體1上的平衡空間12包括彎曲部分123，該彎曲部分123與先前實(shí)施方式中的相同，因而省略了詳細(xì)描述。
而且，平衡空間12可以分割為多層，如圖10所示，在平衡空間12的各個(gè)層中可容納多個(gè)金屬顆粒2’。由于這種平衡空間12的多層結(jié)構(gòu)與上述先前的實(shí)施方式相同，因而省略了詳細(xì)的描述。為了避免由于小金屬顆粒2’粘附在平衡空間12的底面部分121的表面上而使平衡作用降低的問題，優(yōu)選地，底面部分121的表面盡可能地光滑。為此目的，平衡空間12的底面部分121的表面涂覆有高潤(rùn)滑作用的類金剛石碳(DLC)或聚四氟乙烯，從而將與金屬顆粒2’的摩擦降到最小，并且確保金屬顆粒2’的平滑運(yùn)動(dòng)。
圖12至圖17表示具有上述結(jié)構(gòu)平衡器的離心機(jī)的各種實(shí)施方式。
圖12、圖13和圖16為表示搖擺式離心機(jī)的實(shí)施方式的截面圖。圖14、圖15和圖17為表示角式離心機(jī)(angle type centrifuge)的實(shí)施方式的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明的搖擺式離心機(jī)包括平衡器100，以降低由于旋轉(zhuǎn)而引起的震動(dòng)。該平衡器100安裝于從電動(dòng)機(jī)300延伸的轉(zhuǎn)軸301的末端。
在本發(fā)明的搖擺式離心機(jī)中，如圖中所示，支撐板701形成于外殼700的內(nèi)表面，電動(dòng)機(jī)300由支撐板701支撐。轉(zhuǎn)子400安裝于從電動(dòng)機(jī)300延伸的轉(zhuǎn)軸301。
阻尼器200用于吸收電動(dòng)機(jī)300的震動(dòng)，桶410鉸接于轉(zhuǎn)子400的末端。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)300驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子400的旋轉(zhuǎn)力增大時(shí)，桶410由于離心力而圍繞鉸接部分伸展開。
平衡器100安裝于轉(zhuǎn)子400的頂部或安裝于用以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子400的轉(zhuǎn)軸301的中間部分。
平衡器100為從平衡器的上述實(shí)施方式中選擇的一個(gè)。
如上所述，平衡器100具有形成于平衡空間12中部的彎曲部分123，以及容納于平衡空間12內(nèi)的多個(gè)球2或多個(gè)金屬顆粒2’。如圖16和圖17所示，平衡空間12可分割為多層。
參考圖14、圖15和圖17，將對(duì)角式離心機(jī)加以描述。
角式離心機(jī)包括電動(dòng)機(jī)300；安裝于由電動(dòng)機(jī)300驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸301上的轉(zhuǎn)子400’；以及形成于轉(zhuǎn)子400’的多個(gè)室410’。室410’的形狀為隨著向下伸展而膨脹。
平衡器100安裝于轉(zhuǎn)軸301或轉(zhuǎn)子400’。更具體地，平衡器100可以安裝于轉(zhuǎn)軸301的頂部，或者安裝在由平衡器100分開的上軸301a與下軸301b之間。
為了將平衡器100固定于轉(zhuǎn)軸301的頂部，在平衡器100的下表面形成有軸連接孔。另一方面，為了將平衡器100固定于轉(zhuǎn)軸301的上軸301a與下軸301b之間，在平衡器100的上表面和下表面形成有軸連接孔。
由于安裝于離心機(jī)各個(gè)實(shí)施方式的平衡器100的具體構(gòu)造已經(jīng)在上面進(jìn)行了描述，因而省略了對(duì)平衡器100的詳細(xì)描述。而且，由于離心機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和操作與傳統(tǒng)的離心機(jī)相同，因而也省略了詳細(xì)的描述。
在下文中，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的球平衡器以及離心機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行描述。
圖3a至圖3c表示根據(jù)本發(fā)明的球平衡器的運(yùn)行狀態(tài)。圖11為表示與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的球的運(yùn)動(dòng)與作用于球的力的方向之間的關(guān)系。
如果轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，而且轉(zhuǎn)速低于共振轉(zhuǎn)速，如圖3a所示，球2均勻地分布于平衡空間12的中心部分。而且，如圖11(a)所示，作用于球2的力定向于重力Fg與離心力Fr的合力方向。更具體地，與離心力Fr的方向相比，該合力的作用方向更靠近于重力Fg的方向。
因此，由于球平衡地分布，平衡器能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)加速，則平衡器的轉(zhuǎn)速也增大，球2在離心力的作用下向外移動(dòng)。此時(shí)，由于球2沿形成于平衡空間12的傾斜部分122移動(dòng)，重力Fg與離心力Fr的合力在垂直于傾斜部分122的表面的方向上作用于球2，如圖11(b)所示。這種合力的作用使平衡器穩(wěn)定，因而，該平衡器能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)繼續(xù)加速，如圖3c所示，則球2沿傾斜部分122移動(dòng)至彎曲部分123。此時(shí)，重力Fg與離心力Fr的合力在接近于離心力Fr的方向上作用于球2，如圖11(c)所示。因此，球2迅速經(jīng)過彎曲部分123，并到達(dá)上部大直徑部分124。
在上述過程中，作用于球2的力的作用為穩(wěn)定平衡器，這樣，平衡器能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。而且，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球2立刻移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向上。因此，旋轉(zhuǎn)得以穩(wěn)定，并且能減小震動(dòng)和噪聲。
接下來，描述具有根據(jù)本發(fā)明的平衡器的離心機(jī)的運(yùn)行。
如果電動(dòng)機(jī)300驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸301開始旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速低于共振轉(zhuǎn)速，則球2均勻地分布在平衡空間12的中心部分。而且，作用于球2的力定向于重力和離心力的合力方向。更具體地，該合力的作用方向靠近于重力方向。
因此，由于球平衡分布，該平衡器能穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
如果轉(zhuǎn)軸301加速，則平衡器100的轉(zhuǎn)速也增大，球2在離心力的作用下向外移動(dòng)。此時(shí)，由于球2沿形成于平衡空間12的傾斜部分122移動(dòng)，重力和離心力的合力在垂直于傾斜部分122的表面的方向上作用于球2。該合力的作用為使平衡器100穩(wěn)定，這樣，平衡器100能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
如果轉(zhuǎn)軸301繼續(xù)加速，則球2沿傾斜部分122移動(dòng)至彎曲部分123。此時(shí)，重力和離心力的合力在接近于離心力的方向上作用于球2。因此，球2迅速經(jīng)過彎曲部分123，并到達(dá)上部大直徑部分124。
在上述過程中，作用于球2的力的作用為使平衡器穩(wěn)定，這樣，平衡器能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。而且，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球2立刻移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向上。因此，旋轉(zhuǎn)得以穩(wěn)定，而且減小了震動(dòng)和噪聲。
換句話說，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的減速過程以及加速過程中，不會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，從而防止在離心機(jī)中分離的物質(zhì)再混合。
通過上述描述顯而易見，無論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為共振轉(zhuǎn)速、或低于共振轉(zhuǎn)速、或高于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的平衡器都能通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而降低震動(dòng)。
而且，由于彎曲部分形成于平衡空間，因而當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球能迅速移動(dòng)到與不平衡位置相對(duì)的方向上。無論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速如何，都能穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
而且，通過提供平衡空間內(nèi)的金屬顆粒，瞬時(shí)反應(yīng)時(shí)間即穩(wěn)定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間可以降到最少。
此外，通過將球布置于多層的平衡空間的各個(gè)層中，容納于平衡空間靠上設(shè)置的層中的球能提高容納于平衡空間靠下設(shè)置的層中的球的平衡性能，從而獲得更迅速的平衡效果。
而且，通過將具有上述作用的平衡器安裝于離心機(jī)，無論離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為共振轉(zhuǎn)速、或低于共振轉(zhuǎn)速、或高于共振轉(zhuǎn)速時(shí)，通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，可以降低轉(zhuǎn)子的震動(dòng)。此外，通過防止轉(zhuǎn)子的震動(dòng)，可以防止離心機(jī)內(nèi)的分離的物質(zhì)再次混合。
盡管為了說明的目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離附屬權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍及精神的前提下，各種修改、增加和替換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種垂直轉(zhuǎn)子的平衡器，該平衡器保持轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的平衡，包括殼體，該殼體內(nèi)形成有平衡空間，該平衡空間具有圓形的外圍，該平衡空間由底面部分、傾斜部分、彎曲部分和上部大直徑部分限定，所述傾斜部分從所述底面部分向上延伸，所述彎曲部分形成于所述傾斜部分的末端，所述上部大直徑部分從所述彎曲部分延伸；以及多個(gè)球，所述多個(gè)球容納于所述平衡空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡器，其中，所述平衡空間分割為多層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡器，其中，容納于所述平衡空間一層內(nèi)的球的直徑與容納于所述平衡空間另一層內(nèi)的球的直徑不同，因而，球的直徑從最上層至最下層變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡器，其中，所述球包括金屬顆粒，該金屬顆粒的直徑為0.2-2.0毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平衡器，其中，所述殼體包括主體和蓋，所述主體具有打開部分且該主體內(nèi)形成有所述平衡空間，所述蓋連接于所述主體，以遮蓋所述打開部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平衡器，其中，所述平衡空間的底面部分形成為半球形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平衡器，其中，所述殼體具有軸連接部分，該軸連接部分具有軸孔，所述轉(zhuǎn)子連接于該軸孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平衡器，其中，軸孔穿過所述殼體的底面部分形成，轉(zhuǎn)軸連接于該軸孔，擋塊插入所述軸孔的上部，從而將所述擋塊置于與所述底面部分相同的平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平衡器，其中，所述平衡空間的底面部分涂覆有高潤(rùn)滑作用的類金剛石碳或聚四氟乙烯。
10.一種離心機(jī)，該離心機(jī)包括外殼；安裝于支撐板的阻尼器，該支撐板形成于所述外殼的內(nèi)表面；電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)安裝于由所述阻尼器支撐的支架；以及轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子安裝于所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)子具有鉸接于所述轉(zhuǎn)子的桶或多個(gè)室，其特征在于所述轉(zhuǎn)子具有平衡器，其中，所述平衡器包括殼體，該殼體內(nèi)形成有平衡空間，該平衡空間具有圓形的外圍，該平衡空間由底面部分、傾斜部分、彎曲部分和上部大直徑部分限定，傾斜部分從所述底面部分向上延伸，彎曲部分形成于所述傾斜部分的末端，上部大直徑部分從所述彎曲部分延伸；以及多個(gè)球，所述多個(gè)球容納于所述平衡空間內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心機(jī)，其中，所述平衡空間分割為多層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離心機(jī)，其中，容納于所述平衡空間一層內(nèi)的球的直徑與容納于所述平衡空間另一層內(nèi)的球的直徑不同，因而，球的直徑從最上層至最下層變大。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離心機(jī)，其中，所述球包括金屬顆粒，該金屬顆粒的直徑為0.2-2.0毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離心機(jī)，其中，所述殼體包括主體和蓋，所述主體具有打開部分且該主體內(nèi)形成有所述平衡空間，所述蓋連接于所述主體，以遮蓋所述打開部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的離心機(jī)，其中，所述平衡空間的底面部分形成為半球形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的離心機(jī)，其中，所述殼體具有軸連接部分，該軸連接部分具有軸孔，所述轉(zhuǎn)軸連接于該軸孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的離心機(jī)，其中，軸孔穿過所述殼體的底面部分形成，轉(zhuǎn)軸連接于該軸孔，擋塊插入于所述軸孔的上部，從而將所述擋塊置于與所述底面部分相同的平面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的離心機(jī)，其中，所述平衡空間的底面部分涂覆有高潤(rùn)滑作用的類金剛石碳或聚四氟乙烯。
全文摘要
這里公開了一種平衡器，該平衡器具有位于平衡空間的彎曲部分，因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過共振轉(zhuǎn)速時(shí)，球的運(yùn)動(dòng)得以加速，從而不管所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于或高于共振轉(zhuǎn)速，使所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，而沒有震動(dòng)，還公開了一種使用上述平衡器的離心機(jī)。所述平衡器包括殼體，該殼體內(nèi)形成有平衡空間。所述平衡空間具有圓形的外圍，且由底面部分、傾斜部分、彎曲部分和上部大直徑部分限定，傾斜部分從所述底面部分向上延伸，彎曲部分形成于所述傾斜部分的末端，上部大直徑部分從所述彎曲部分延伸。所述平衡器還包括多個(gè)球，所述多個(gè)球容納于所述平衡空間內(nèi)。
文檔編號(hào)B04B5/00GK101042172SQ20061017262
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者金榮哲, 李安珹, 金炳玉 申請(qǐng)人:韓國(guó)機(jī)械研究院