CN103920548A - 定量移液器 - Google Patents

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本发明公开了一种具有能够达到高精度定量取液要求的定量移液器。该定量移液器，包括中空的筒体，所述筒体的两端通过盖板密封，所述盖板上设置有与筒体内部连通的吸液管连接头，所述筒体内设置有活塞以及螺杆，所述螺杆一端固定在活塞上，另一端沿筒体的轴向方向延伸至筒体外部，所述螺杆上设置有螺杆行程控制装置。该定量移液器利用螺杆行程控制装置精确控制螺杆的行程，螺杆移动时会带动活塞移动，活塞移动时吸取液体，其吸取液体的体积为螺杆移动的距离与活塞横截面面积的乘积，通过螺杆行程控制装置精确可以控制螺杆的行程，从而精确控制吸液管吸取液体的体积，能够达到高精度定量取液的要求。适合在化学实验教学设备领域推广运用。

Description

定量移液器
技术领域
本发明涉及化学实验教学设备领域，尤其是一种定量移液器。
背景技术
目前，在化学实验教学过程中，对于定量取液通常都是采用以下三种方式实现，第一种是采用量筒的方式，即将需要量取的液体倒入量筒中，然后采用胶头滴管逐渐进行定量，这种方式在量取液体时，即要倾倒液体又要用胶头滴管定量，在如此繁琐的操作后得到的液体体积精确度还比较低，工作效率低；第二种方式是采用移液管与洗耳球的方式，利用移液管和洗耳球量取液体时，由于吸入液体后右手食指难于控制移液管中液面高低，定量取液的精度较低，而且还只能量取固定体积液体，第三种方式是采用吸量管的方式，用吸量管量取液体时，洗耳球不能精确控制吸入液体的体积，很难达到高精度的定量要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够达到高精度定量取液要求的定量移液器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该定量移液器，包括中空的筒体，所述筒体的上下两端分别通过上盖板与下盖板密封，所述上盖板设置有与筒体内部连通的吸液管连接头，所述筒体内设置有活塞以及螺杆，所述螺杆一端固定在活塞上，另一端沿筒体的轴向方向延伸至筒体外部，所述螺杆上设置有螺杆行程控制装置。
进一步的是，所述螺杆行程控制装置包括第一锥形齿轮、第二锥形齿轮以及套设在螺杆上的螺母，所述螺母与下盖板之间设置有限位筒，所述限位筒的下端与螺母固定在一起，所述限位筒上部外表面固定有限位块，还包括固定在下盖板上的L型圆弧板，所述限位块卡在L型圆弧板与下盖板围成的凹槽内并且限位块的高度与凹槽的高度一致，所述第一锥形齿轮与螺母固定连接并且第一锥形齿轮的中心轴线与螺母的中心轴线重合，所述第二锥形齿轮的中心轴线与第一锥形齿轮的中心轴线互相垂直且第二锥形齿轮与第一锥形齿轮相互啮合，所述第二锥形齿轮上连接有旋转手柄，所述旋转手柄上套设有固定套筒，所述固定套筒通过支架与筒体固定连接，所述支架上固定有角度盘，所述角度盘的中心轴线与旋转手柄的中心轴线重合，所述旋转手柄上固定有指针，当旋转手柄旋转时，指针随着旋转手柄的转动指向角度盘的不同刻度线。
进一步的是，所述第一锥形齿轮的齿数为N1，第二锥形齿轮的齿数为N2，所述第一锥形齿轮的齿数N1与第二锥形齿轮的齿数N2的比例为i＝2～5。
进一步的是，所述第二锥形齿轮与旋转手柄之间设置有减速装置，所述减速装置包括第一柱齿轮、第二柱齿轮、连接轴，所述连接轴通过轴承固定在支架上，所述第一柱齿轮的齿数为N3，第二柱齿轮的齿数为N4，所述第一柱齿轮的齿数N3与第二柱齿轮的齿数N4的比例为j＝2～5，所述第一柱齿轮与第二锥形齿轮分别固定在连接轴的两端，第二柱齿轮固定在旋转手柄的端头，并且所述第一柱齿轮与第二主齿轮相互啮合。
进一步的是，所述旋转手柄上连接有用于驱动旋转手柄转动的自动控制装置。
进一步的是，所述螺杆行程控制装置包括套设在螺杆上的螺母以及用于驱动螺母转动的自动控制装置。
进一步的是，所述自动控制装置包括步进电机以及用于控制步进电机转动的单片机，所述单片机上连接有数码显示管。
进一步的是，所述步进电机上设置有散热风扇。
进一步的是，所述吸液管连接头与盖板之间设置有安全气瓶，所述安全气瓶上设置有出气孔，所述出气孔通过气塞密封。
进一步的是，所述筒体上设置有托架，所述托架上设置有多个吸液管卡槽。
本发明的有益效果是：该定量移液器利用螺杆行程控制装置精确控制螺杆的行程，螺杆移动时会带动活塞移动，活塞移动时吸取液体，其吸取液体的体积为螺杆移动的距离与活塞横截面面积的乘积，通过螺杆行程控制装置精确可以控制螺杆的行程，从而精确控制吸液管吸取液体的体积，能够达到高精度定量取液的要求。
附图说明
图1是本发明定量移液器的其中一种结构示意图；
图2是本发明定量移液器的另外一种结构示意图；
图中标记说明：吸液管1、筒体2、上盖板301、下盖板302、吸液管连接头4、活塞5、螺杆6、螺杆行程控制装置7、螺母70、第一锥形齿轮701、第二锥形齿轮702、旋转手柄703、固定套筒704、支架705、角度盘706、指针707、第一柱齿轮708、第二柱齿轮709、连接轴710、步进电机711、连接管712、单片机717、数码显示管718、散热风扇719、限位筒720、限位块721、L型圆弧板722、安全气瓶8、出气孔801、气塞802、托架9、吸液管卡槽901。具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，该定量移液器，包括中空的筒体2，所述筒体2的上下两端分别通过上盖板301与下盖板302密封，所述上盖板301设置有与筒体2内部连通的吸液管连接头4，所述筒体2内设置有活塞5以及螺杆6，所述螺杆6一端固定在活塞5上，另一端沿筒体2的轴向方向延伸至筒体2外部，所述螺杆6上设置有螺杆行程控制装置7。该定量移液器利用螺杆行程控制装置7精确控制螺杆6的行程，螺杆6移动时会带动活塞5移动，活塞5移动时吸取液体，其吸取液体的体积为螺杆6移动的距离与活塞5横截面面积的乘积，通过螺杆6行程控制装置精确可以控制螺杆6的行程，从而精确控制吸液管1吸取液体的体积，能够达到高精度定量取液的要求，在吸取液体时，可以在吸液管连接头4上连接吸液管1也可以不连接，通常为了保证吸取的的液体不受污染，通常在操作时都会连接吸液管1，而且所述吸液管1通过吸液管1连接头连接，可以根据不同需求从而方便的更换不同规格的吸液管1。
在上述实施方式中，所述螺杆行程控制装置7可以采用多种方式实现，可以采用纯机械结构实现，也以采用电动控制的方式实现，作为其中一种优选的方式是：所述螺杆行程控制装置7包括第一锥形齿轮701、第二锥形齿轮702以及套设在螺杆6上的螺母70，所述螺母70与下盖板302之间设置有限位筒720，所述限位筒720的下端与螺母70固定在一起，所述限位筒720上部外表面固定有限位块721，还包括固定在下盖板302上的L型圆弧板722，所述限位块721卡在L型圆弧板722与下盖板302围成的凹槽内并且限位块721的高度与凹槽的高度一致，所述第一锥形齿轮701与螺母70固定连接并且第一锥形齿轮701的中心轴线与螺母70的中心轴线重合，所述第二锥形齿轮702的中心轴线与第一锥形齿轮701的中心轴线互相垂直且第二锥形齿轮702与第一锥形齿轮701相互啮合，所述第二锥形齿轮702上连接有旋转手柄703，所述旋转手柄703上套设有固定套筒704，所述固定套筒704通过支架705与筒体2固定连接，所述支架705上固定有角度盘706，所述角度盘706的中心轴线与旋转手柄703的中心轴线重合，所述旋转手柄703上固定有指针707，当旋转手柄703旋转时，指针707随着旋转手柄703的转动指向角度盘706的不同刻度线。该螺杆行程控制装置7的工作过程如下所述：当需要吸取一定量的液体时，只需转动旋转手柄703，旋转手柄703带动第二锥形齿轮702转动，由于第二锥形齿轮702与第一锥形齿轮701相互啮合，因此，第二锥形齿轮702会带动第一锥形齿轮701转动，由于第一锥形齿轮701与螺母70固定连接，第一锥形齿轮701在转动的过程中会带动螺母70转动，进而使螺杆6发生移动，螺杆6移动的距离L由螺杆6的螺距d、第一锥形齿轮701的齿数N1、第二锥形齿轮702的齿数N2以及旋转手柄703转过的角度θ决定，具体计算方式如下所示：螺杆6移动的距离L＝N2*d*θ/N1*360°，吸取的液体体积V＝LS，其中S为活塞5的横截面积，当需要放出吸液管1内的液体时，只需反方向旋转手柄703即可，放出液体的体积同样根据上述公式计算。
为了进一步提高定量取液的精度，所述第一锥形齿轮701的齿数N1与第二锥形齿轮702的齿数N2的比例为i＝2～5，这样当旋转手柄703转动2～5圈，螺杆6才移动一个螺距的距离，这样可以对螺杆6的行程进行微调。
为了更进一步的提高定量取液的精度，所述第二锥形齿轮702与旋转手柄703之间设置有减速装置，所述减速装置包括第一柱齿轮708、第二柱齿轮709、连接轴710，所述连接轴710通过轴承固定在支架705上，所述第一柱齿轮708的齿数为N3，第二柱齿轮709的齿数为N4，所述第一柱齿轮708的齿数N3与第二柱齿轮709的齿数N4的比例为j＝2～5，所述第一柱齿轮708与第二锥形齿轮702分别固定在连接轴710的两端，第二柱齿轮709固定在旋转手柄703的端头，并且所述第一柱齿轮708与第二柱齿轮709相互啮合，此时，旋转手柄703吸取的液体体积V＝S*N2*N4*d*θ/N1*N3*360°，通过设置减速装置，当螺杆6移动一个螺距的距离时，旋转手柄703需要转动4～25圈才能实现，这样就可以更加精确的控制螺杆6的行程，提高定量取液的精度。例如，当螺杆6的螺距d＝0.1cm时，活塞5的横截面半径为3cm，第一锥形齿轮701的齿数N1与第二锥形齿轮702的齿数N2的比例为i＝2，第一柱齿轮708的齿数N3与第二柱齿轮709的齿数N4的比例为j＝2，旋转手柄703转过180°时，螺杆6移动的距离L＝0.0125cm，活塞5的横截面积为S＝π*3cm*3cm＝28.26cm2，吸取的液体体积为V＝LS＝28.26*0.0125＝0.35325ml，可以精确到小数点后五位。
为了使整个取液过程自动完成，所述旋转手柄703上连接有用于驱动旋转手柄703转动的自动控制装置。
所述螺杆行程控制装置7还可以采用另外一种优选的方式：所述螺杆行程控制装置7包括套设在螺杆6上的螺母70以及用于驱动螺母70转动的自动控制装置，这种方式采用自动控制的方式实现，螺杆6的移动距离由自动控制装置实现。
所述自动控制装置可以采用现有的各种控制系统实现，作为一种优选的方式是：所述自动控制装置包括步进电机711以及用于控制步进电机711转动的单片机717。将预先设定的参数输入单片机717，利用单片机717计算出步进电机711需要转动的圈数，进而控制步进电机711转动，当转动圈数达到规定圈数时，单片机717发出信号使步进电机711停止工作，为了使操作人员及时的知晓吸取的进度，所述单片机717上连接有定数报警器。当需要放出吸液管1内的液体时，采用同样的方式，使步进电机711反转即可。为了使操作人员实时的了解吸液管1吸取液体的状态，所述单片机717上连接有数码显示管718，这样可以将吸液管1吸取的液体量实时的反应出来便于操作人员观察了解。
为了避免步进电机711在长时间工作后过热，所述步进电机711上设置有散热风扇719。
为防止产生过吸现象，所述吸液管1连接头与盖板3之间设置有安全气瓶8，所述安全气瓶8上设置有出气孔801，所述出气孔801通过气塞802密封，安全气瓶8尺寸较小，可以单手操作，即能防止过吸又能防止使用者产生疲劳感。
在化学实验教学过程中，需要用到各种规格量程的吸液管1来吸取液体，为了方便使用者选取吸液管1，所述筒体2上设置有托架9，所述托架9上设置有多个吸液管卡槽901，这样可以将各种规格量程的吸液管1卡在吸液管卡槽901中，便于取用。

Claims (10)

1.定量移液器，其特征在于：包括中空的筒体(2)，所述筒体(2)的上下两端分别通过上盖板(301)与下盖板(302)密封，所述上盖板(301)设置有与筒体(2)内部连通的吸液管连接头(4)，所述筒体(2)内设置有活塞(5)以及螺杆(6)，所述螺杆(6)一端固定在活塞(5)上，另一端沿筒体(2)的轴向方向延伸至筒体(2)外部，所述螺杆(6)上设置有螺杆行程控制装置(7)。
2.如权利要求1所述的定量移液器，其特征在于：所述螺杆行程控制装置(7)包括第一锥形齿轮(701)、第二锥形齿轮(702)以及套设在螺杆(6)上的螺母(70)，所述螺母(70)与下盖板(302)之间设置有限位筒(720)，所述限位筒(720)的下端与螺母(70)固定在一起，所述限位筒(720)上部外表面固定有限位块(721)，还包括固定在下盖板(302)上的L型圆弧板(722)，所述限位块(721)卡在L型圆弧板(722)与下盖板(302)围成的凹槽内并且限位块(721)的高度与凹槽的高度一致，所述第一锥形齿轮(701)与螺母(70)固定连接并且第一锥形齿轮(701)的中心轴线与螺母(70)的中心轴线重合，所述第二锥形齿轮(702)的中心轴线与第一锥形齿轮(701)的中心轴线互相垂直且第二锥形齿轮(702)与第一锥形齿轮(701)相互啮合，所述第二锥形齿轮(702)上连接有旋转手柄(703)，所述旋转手柄(703)上套设有固定套筒(704)，所述固定套筒(704)通过支架(705)与筒体(2)固定连接，所述支架(705)上固定有角度盘(706)，所述角度盘(706)的中心轴线与旋转手柄(703)的中心轴线重合，所述旋转手柄(703)上固定有指针(707)，当旋转手柄(703)旋转时，指针(707)随着旋转手柄(703)的转动指向角度盘(706)的不同刻度线。
3.如权利要求2所述的定量移液器，其特征在于：所述第一锥形齿轮(701)的齿数为N1，第二锥形齿轮(702)的齿数为N2，所述第一锥形齿轮(701)的齿数N1与第二锥形齿轮(702)的齿数N2的比例为i＝2～5。
4.如权利要求3所述的定量移液器，其特征在于：所述第二锥形齿轮(702)与旋转手柄(703)之间设置有减速装置，所述减速装置包括第一柱齿轮(708)、第二柱齿轮(709)、连接轴(710)，所述连接轴(710)通过轴承固定在支架(705)上，所述第一柱齿轮(708)的齿数为N3，第二柱齿轮(709)的齿数为N4，所述第一柱齿轮(708)的齿数N3与第二柱齿轮(709)的齿数N4的比例为j＝2～5，所述第一柱齿轮(708)与第二锥形齿轮(702)分别固定在连接轴(710)的两端，第二柱齿轮(709)固定在旋转手柄(703)的端头，并且所述第一柱齿轮(708)与第二柱齿轮(709)相互啮合。
5.如权利要求4所述的定量移液器，其特征在于：所述旋转手柄(703)上连接有用于驱动旋转手柄(703)转动的自动控制装置。
6.如权利要求1所述的定量移液器，其特征在于：所述螺杆行程控制装置(7)包括套设在螺杆(6)上的螺母(70)以及用于驱动螺母(70)转动的自动控制装置，所述螺母(70)通过连接管(712)与自动控制装置相连。
7.如权利要求5或6所述的定量移液器，其特征在于：所述自动控制装置包括步进电机(711)以及用于控制步进电机(711)转动的单片机(717)，所述单片机(717)上连接有数码显示管(718)。
8.如权利要求7所述的定量移液器，其特征在于：所述步进电机(711)上设置有散热风扇(719)。
9.如权利要求1所述的定量移液器，其特征在于：所述吸液管连接头(4)与盖板(3)之间设置有安全气瓶(8)，所述安全气瓶(8)上设置有出气孔(801)，所述出气孔(801)通过气塞(802)密封。
10.如权利要求9所述的定量移液器，其特征在于：所述筒体(2)上设置有托架(9)，所述托架(9)上设置有多个吸液管卡槽(901)。
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