Центрифуга

Центрифуга — пристрій, (машина або прилад), що служить для поділу сипких тіл або рідин різної питомої ваги та відділення рідин від твердих тіл шляхом використання відцентрової сили. При обертанні в центрифузі частинки з найбільшою питомою вагою розташовуються на периферії, а частинки з меншою питомою вагою ближче до осі обертання.

Центрифуги застосовуються в лабораторній практиці, в сільському господарстві для очищення зерна, видавлювання меду з стільників, виділення жиру з молока (1). промисловості для збагачення руд, в крохмало-паточному виробництві, в текстильному виробництві, в пральних для віджиму води з білизни і т.п. Високошвидкісні газові центрифуги застосовуються для поділу ізотопів, в першу чергу ізотопів урану в газоподібному з’єднанні (гексафториді урану UF₆).

Ефект самобалансування

Ефект самобалансування можна спостерігати у центрифуг, призначених для віджимання білизни. При наборі оборотів центрифугу спочатку починає трясти, потім проходить пік трясіння, тряска зменшується, і центрифуга виходить робочі обороти.

Якщо білизна розташована надто нерівномірно, ефект самобалансування може не настати. У цьому випадку вихід на робочі обороти стає неможливим – центрифуга йде в «рознесення» (починає зачіпати барабаном за корпус, видаючи стукіт).

Ефект самобалансування заснований на тому, що тіло, що не має жорстко заданої осі обертання, обертається щодо свого центру мас (наприклад, якщо розкрутити кулькову ручку, що лежить на столі, або мобільний телефон).

Технічно це реалізується еластичним підвісом барабана центрифуги (часто разом із приводним електродвигуном) до основного корпусу пристрою. Еластичний підвіс (як правило гумові демпфери) дає можливість барабану центрифуги зміщуватися в радіальному напрямку (у будь-який бік) до декількох сантиметрів. Нахил та осьові усунення при цьому фіксуються відносно жорстко.

При обертанні барабан прагне обертатися щодо свого центру мас, зміщуючи вісь приводу деякий радіус (рівний відстані від осі до центру мас). Якщо ця відстань укладається в хід еластичного підвісу, барабан центрифуги обертається щодо свого центру мас, а вісь приводу (і підвіс) рухається по колу, яке описує при цьому центр барабана. (Зважаючи на малий діаметр кола і велику частоту обертання візуально цей рух сприймається як вібрація). При зміні положення центру мас (нерівномірний віджим води) барабан починає обертатися щодо цього нового центру, а вісь приводу і підвіс — «супроводжувати» змінені кругові рухи центру барабана.

Самобалансування, як правило, застосовують у центрифугах з вертикальним барабаном (простіше пристрій підвісу і можливе попереднє рівномірне розташування матеріалу), проте цей ефект (деякою мірою) також застосовується в пральних машинах-автоматах – в них еластично підвішується не барабан і його привід, а весь бак, що можливо завдяки меншій кількості обертів барабана. При віджиманні бак разом з віссю барабана здійснює кругові рухи (видні як вібрування), а еластична підвіска відокремлює (і допускає) ці переміщення від основного корпусу.

Також в центрифугах (зокрема, на деяких пральних машинах-автоматах) іноді застосовується автоматичне балансування (в процесі роботи) – зміщення попередньо закріплених противаг (під керуванням електроніки), для приведення центру мас барабана на геометричну вісь обертання.