中國(guó)實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)的發(fā)展
*,超速離心機(jī)是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、生物工程、生物制藥等行業(yè)的科研與生產(chǎn)中的*設(shè)備。我國(guó)有關(guān)部門歷來(lái)很重視離心機(jī)的發(fā)展,超速離心機(jī)曾經(jīng)是國(guó)家科委統(tǒng)管的23項(xiàng)大型科學(xué)儀器之一,曾2次納入國(guó)家科技攻關(guān)。而前幾年盧嘉錫等20位院士給國(guó)務(wù)院的“關(guān)于振興我國(guó)儀器儀表工業(yè)的建議”中所列60項(xiàng)中第30項(xiàng)為超速離心機(jī)。2004年7月由科技部與商務(wù)部聯(lián)合編制的“鼓勵(lì)外商投資高新技術(shù)產(chǎn)品目錄”中專門列出“超速高速離心機(jī)(10000r/min以上)”項(xiàng)目。
我國(guó)在離心機(jī)研究開發(fā)上的經(jīng)費(fèi)與人力累積總和為世界*,出現(xiàn)過(guò)一些*的創(chuàng)新成果。
1.1958~1966年期間
中國(guó)超速離心機(jī)的研制始于1958年。有三個(gè)研究小組,其一是施履吉院士,他剛從美國(guó)回來(lái)在剛籌建的中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所開始了微型超速離心機(jī)的研制工作,當(dāng)時(shí)的離心機(jī)動(dòng)力是壓縮空氣。1963年他在籌建中的中國(guó)科學(xué)院北京生物實(shí)驗(yàn)中心帶著筆者等剛畢業(yè)的大學(xué)生首先進(jìn)行高速離心機(jī)的研究。根據(jù)施從美國(guó)帶回的一張照片,在天津醫(yī)療器械修理廠設(shè)計(jì)、加工,一次試車成功。該機(jī)帶6*40ml鋁合金轉(zhuǎn)子,zui高轉(zhuǎn)速10000r/min,是我國(guó)*臺(tái)實(shí)用高速離心機(jī),后無(wú)償推廣到北京醫(yī)用離心機(jī)廠生產(chǎn),并作為重要軍用物資支援過(guò)“抗美援越”戰(zhàn)場(chǎng)。
第二是北京的中國(guó)科技大學(xué)機(jī)械系主任鄭平教授的研究成果,其動(dòng)力也是壓縮空氣,但與施院士方案不同的是驅(qū)動(dòng)部采用機(jī)械行業(yè)的高速風(fēng)動(dòng)磨頭的改形,做過(guò)一些初步的實(shí)驗(yàn)。
第三家是北京市機(jī)械研究所,由劉爾鷹負(fù)責(zé)。他們的方案與施的方案類似,制造了樣機(jī)并安裝在地下實(shí)驗(yàn)室里。
以上3家,不久因非技術(shù)原因超速離心機(jī)的研究工作就中斷了。
2.離心機(jī)研發(fā)的黃金時(shí)期——1974年~20世紀(jì)80年代初
1974年底在中國(guó)*次研制成功全部用國(guó)產(chǎn)元件材料的zui高轉(zhuǎn)速60000r/min(zui大離心加速度300000g)的超速離心機(jī)初樣。它的驅(qū)動(dòng)部分是高速電機(jī)一齒輪箱,該機(jī)由驅(qū)動(dòng)部分、離心腔、真空系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)組成。20世紀(jì)70年代后期至80年代初期,我國(guó)先后有7家生產(chǎn)廠家從事過(guò)此類超速離心機(jī)的試制,但因技術(shù)上與非技術(shù)上的原因沒有形成生產(chǎn)能力,但對(duì)這些企業(yè)后來(lái)制造高速與低速離心機(jī)打下了較扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
緊接著生物物理研究所接受中國(guó)科學(xué)院與原一機(jī)部聯(lián)合下達(dá)的60000r/min超速離心機(jī)的研制任務(wù)。由上級(jí)安排與北京醫(yī)療儀器修理廠(后改名為北京醫(yī)用離心機(jī)廠)合作進(jìn)行試制,目的在產(chǎn)業(yè)化。
超速離心機(jī)主機(jī)研制成功了,但其配套的轉(zhuǎn)子安全性尚不能確定,因?yàn)楫?dāng)時(shí)我們所用的一切材料是國(guó)產(chǎn)的,簡(jiǎn)單的仿制保證不了其安全性。為了解決這一問題,1979年11月7日中國(guó)*個(gè)超速離心轉(zhuǎn)子破壞實(shí)驗(yàn)成功,8*10ml鋁合金轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在每分鐘80000多轉(zhuǎn)時(shí)“爆炸”,通過(guò)轉(zhuǎn)子破壞時(shí)的變形行為和極限轉(zhuǎn)速,確定其安全系數(shù)。第二年獲得了6種高速冷凍離心機(jī)轉(zhuǎn)子和2種超速離心機(jī)轉(zhuǎn)子的安全數(shù)據(jù),開發(fā)出高速冷凍離心機(jī)。該機(jī)是我國(guó)*的具有實(shí)驗(yàn)安全數(shù)據(jù)的高速冷凍離心機(jī)。地方政府還專門成立了圖們市離心機(jī)廠。用這些數(shù)據(jù)的高速冷凍離心機(jī)轉(zhuǎn)子從未發(fā)生過(guò)轉(zhuǎn)子安全事故。
1980年經(jīng)中國(guó)科學(xué)院的介紹與原六機(jī)部萬(wàn)縣455廠合作推廣60000r/min超速離心機(jī),生產(chǎn)出10多臺(tái)。因當(dāng)時(shí)的國(guó)產(chǎn)元器件質(zhì)量不過(guò)關(guān),沒能在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室真正使用,后由廠方改裝成過(guò)速實(shí)驗(yàn)裝置,很受用戶歡迎。
20世紀(jì)80年代初,湖南湘儀離心機(jī)從日本TOMY公司引進(jìn)高速冷凍離心機(jī)制造技術(shù)。引進(jìn)初期,除轉(zhuǎn)子是按照日方圖紙加工生產(chǎn)之外,基本上屬于散裝件組裝。由于是外資合作的離心機(jī)牌子,銷路相當(dāng)好。
中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所曾進(jìn)行國(guó)30000r/min超速離心機(jī)的試制,用于半導(dǎo)體器械的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)。上海醫(yī)用分析儀器廠在20世紀(jì)70年代曾進(jìn)行過(guò)40000r/min超速離心機(jī)的試制,沒成功。中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所進(jìn)行過(guò)高速冷凍離心機(jī)等幾種離心機(jī)的研制,成果大部分轉(zhuǎn)讓到附近的小廠。
上海市離心機(jī)械研究所制造過(guò)50000r/min超速離心機(jī),但沒能在用戶中實(shí)際使用。該所曾與美國(guó)Beckman公司合作對(duì)高速冷凍離心機(jī)與低速大容量冷凍離心機(jī)進(jìn)行散裝件組裝,成果大部分裝讓到附近的小廠。
上海市安亭鎮(zhèn)的安亭科學(xué)儀器廠是離心機(jī)行業(yè)zui早的民營(yíng)企業(yè),始于20世紀(jì)80年代初。該廠技術(shù)力量比驕傲薄弱,其產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)也比其他廠的產(chǎn)品稍低,但由于經(jīng)營(yíng)模式比正規(guī)國(guó)有企業(yè)靈活,10多年曾經(jīng)銷一直很好。
在這期間,國(guó)家科委、中國(guó)科學(xué)院、原一機(jī)部?jī)x表總局、船舶工業(yè)部、北京市、上海市、吉林省等各級(jí)政府無(wú)償撥款投入約1500萬(wàn)元資金和約60名工程師從事離心機(jī)的研究與開發(fā),在上研發(fā)投入規(guī)模zui大。
3.市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的巨大影響和推動(dòng)改革開發(fā)以來(lái),隨著資金撥款逐漸減少,圖們、武漢、長(zhǎng)沙和北京廠先后破產(chǎn),轉(zhuǎn)賣或倒閉。長(zhǎng)沙廠倒閉后,由原廠的一些職工合伙辦起離心機(jī)公司,約10家小公司,北京則有3家都是一個(gè)原廠分出來(lái)的,因此,產(chǎn)品的品種與設(shè)計(jì)都類似,他們之間的競(jìng)爭(zhēng)極其激烈,而這種競(jìng)爭(zhēng)又促進(jìn)了離心機(jī)行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展,一些新的品種開發(fā)出來(lái),原有的機(jī)器品質(zhì)和性能也更加完善。
在完成“國(guó)家‘九五’科技攻關(guān)計(jì)劃”的“高速離心機(jī)的研制與開發(fā)”專題當(dāng)中,國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了變頻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)并智能化的離心機(jī),大道當(dāng)時(shí)先進(jìn)水平,但由于種種原因沒能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前,離心機(jī)仍然靠進(jìn)口。