中國實(shí)驗室離心機(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。我國有關(guān)部門歷來很重視離心機(jī)的發(fā)展,超速離心機(jī)曾經(jīng)是國家科委統(tǒng)管的23項大型科學(xué)儀器之一,曾2次納入國家科技攻關(guān)。而前幾年盧嘉錫等20位院士給國務(wù)院的“關(guān)于振興我國儀器儀表工業(yè)的建議”中所列60項中第30項為超速離心機(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)”項目。
我國在離心機(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)過一些*的創(chuàng)新成果。
1.1958~1966年期間
中國超速離心機(jī)的研制始于1958年。有三個研究小組,其一是施履吉院士,他剛從美國回來在剛籌建的中國科學(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)時的離心機(jī)動力是壓縮空氣。1963年他在籌建中的中國科學(xué)院北京生物實(shí)驗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)施從美國帶回的一張照片,在天津醫(yī)療器械修理廠設(shè)計、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*臺實(shí)用高速離心機(jī),后無償推廣到北京醫(yī)用離心機(jī)廠生產(chǎn),并作為重要軍用物資支援過“抗美援越”戰(zhàn)場。
第二是北京的中國科技大學(xué)機(jī)械系主任鄭平教授的研究成果,其動力也是壓縮空氣,但與施院士方案不同的是驅(qū)動部采用機(jī)械行業(yè)的高速風(fēng)動磨頭的改形,做過一些初步的實(shí)驗。
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)的黃金時期——1974年~20世紀(jì)80年代初
1974年底在中國*次研制成功全部用國產(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)動部分是高速電機(jī)一齒輪箱,該機(jī)由驅(qū)動部分、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,我國先后有7家生產(chǎn)廠家從事過此類超速離心機(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,但對這些企業(yè)后來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,因為當(dāng)時我們所用的一切材料是國產(chǎn)的,簡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*個超速離心轉(zhuǎn)子破壞實(shí)驗成功,8*10ml鋁合金轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在每分鐘80000多轉(zhuǎn)時“爆炸”,通過轉(zhuǎn)子破壞時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*的具有實(shí)驗安全數(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)生過轉(zhuǎn)子安全事故。
1980年經(jīng)中國科學(xué)院的介紹與原六機(jī)部萬縣455廠合作推廣60000r/min超速離心機(jī),生產(chǎn)出10多臺。因當(dāng)時的國產(chǎn)元器件質(zhì)量不過關(guān),沒能在生物學(xué)實(shí)驗室真正使用,后由廠方改裝成過速實(shí)驗裝置,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。
中國科學(xué)院上海冶金研究所曾進(jìn)行國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。上海醫(yī)用分析儀器廠在20世紀(jì)70年代曾進(jìn)行過40000r/min超速離心機(jī)的試制,沒成功。中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所進(jìn)行過高速冷凍離心機(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Beckman公司合作對高速冷凍離心機(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)營模式比正規(guī)國有企業(yè)靈活,10多年曾經(jīng)銷一直很好。
在這期間,國家科委、中國科學(xué)院、原一機(jī)部儀表總局、船舶工業(yè)部、北京市、上海市、吉林省等各級政府無償撥款投入約1500萬元資金和約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.市場經(jīng)濟(jì)的巨大影響和推動改革開發(fā)以來,隨著資金撥款逐漸減少,圖們、武漢、長沙和北京廠先后破產(chǎn),轉(zhuǎn)賣或倒閉。長沙廠倒閉后,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家都是一個原廠分出來的,因此,產(chǎn)品的品種與設(shè)計都類似,他們之間的競爭極其激烈,而這種競爭又促進(jìn)了離心機(jī)行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過近10年的發(fā)展,一些新的品種開發(fā)出來,原有的機(jī)器品質(zhì)和性能也更加完善。
在完成“國家‘九五’科技攻關(guān)計劃”的“高速離心機(jī)的研制與開發(fā)”專題當(dāng)中,國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了變頻電機(jī)直接驅(qū)動并智能化的離心機(jī),大道當(dāng)時先進(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。