CN104162460A - 一种电磁搅拌超声水浴装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁搅拌超声水浴装置，包括水浴锅、超声换能器、设置在水浴锅上的矩形电磁铁以及分别控制水浴、超声和电磁搅拌的温度控制器、超声发生控制器以及电磁搅拌控制器，矩形电磁铁围绕水浴锅中的水浴槽设置，并且在矩形电磁铁上设置两组线圈，每组线圈中设有两个相对的线圈，并具有相同的电流方向。本发明通过电磁搅拌控制器内产生变化的直流电流，在矩形电磁铁所围成的水浴槽内产生规律旋转的电磁场，以驱动放置于水浴槽任意位置的多个样品中的永磁搅拌子转动，从而克服电磁搅拌只能对区域中心点处的单一样品进行搅拌的缺陷，提高电磁搅拌的效率。

Description

一种电磁搅拌超声水浴装置

技术领域

本发明属于一种超声水浴装置，具体说是一种可同时对多个样品进行电磁搅拌处理的电磁搅拌超声水浴装置。

背景技术

超声水浴装置作为一种超声装置在实验室有着广泛的用途。例如超声清器，在实验室除了用于清洗玻璃器皿等实验器具外，往往还会被用于其它需要超声处理的试验场合，来考察超声对试验材料和结果的影响。在有些试验中，试验材料往往需要在超声水浴的同时不断搅拌。搅拌器和传统磁搅拌装置只能对单一样品进行搅拌处理，这大大的限制了超声水浴装置对试验材料处理效率的提升。

磁搅拌是通过磁场方向的改变来驱动永磁搅拌子的旋转实现对试验材料进行搅拌的一种装置。磁搅拌装置可以对试验材料进行密闭条件下的搅拌，在防止挥发、无菌搅拌等方面的试验中有着巨大的优势。但是传统磁搅拌装置是通过直流电机带动永磁铁转动，形成一个以某一点为圆心的转动磁场，从而驱动处在该圆心处的永磁搅拌子随磁场旋转。因此，一个磁搅拌装置往往只能对单一的永磁搅拌子进行驱动，处理单一样品，这就影响了对试验材料搅拌处理的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时进行电磁搅拌的超声水浴装置，通过对电磁搅拌装置结构的改进，实现在超声水浴装置中对多份试验样品进行电磁搅拌处理。

本发明解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种电磁搅拌超声水浴装置，该装置包括水浴锅、产生旋转磁场的矩形电磁铁、超声发生控制器、超声换能器、电磁搅拌控制装置和温度控制器及加热装置。

所述的水浴锅包括水浴槽、水浴槽盖以及筛网，所述筛网将水浴槽水浸区域分割成两部分，筛网下部为加热和测温区，上部为水浴功能区，加热和测温区内装有温度探测器和电加热棒，温度探测器控制器通过测温探头感知温度高低，从而控制加热棒是否加热，水浴槽最低端设有出水管和水阀，水浴槽外面镶嵌矩形电磁铁，电磁铁下表面与筛网上表面处在同一水平面上。

所述超声换能器镶嵌于水浴槽内壁并和超声发生控制器相连，负责将超声发生控制器传输过来的电能转化为超声波能。

所述的矩形电磁铁由两组绕组线圈与由硅铁片组成的矩形铁芯组成，向两组绕组线圈通入规律变化的直流电，可在矩形铁芯所围成的矩形区域内产生旋转的匀强磁场。

所述搅拌控制装置设有电源开关、转速显示窗口、转速调节旋钮、整流电路、换向电路，该电源开关能独立控制搅拌功能的开与关，整流和换向电路负责向矩形电磁铁传输有规律换向的直流电源。

所述超声发生控制器和温度控制器分别控制超声和水浴温度，并且分别设置相互独立的开关。

所述矩形电磁铁中矩形铁芯的厚度在3cm到10cm不定，取决于矩形铁芯所围成区域的大小，所围区域越大，矩形铁芯就越厚。

本发明具有以下有益效果：

第一，本发明通过在超声水浴装置上设置电磁搅拌装置，可对水浴槽内多个样品进行超声水浴的同时进行密闭的磁搅拌处理。这一功能的实现不仅拓宽了超声水浴的使用范围，而且也提高了对试验材料的处理能力和效率。

第二，本发明所采用的电磁搅拌装置通过对铁芯结构的优化，并向绕组线圈通入规律变化的电流，进而在矩形铁芯所围成的空间内，也就是水浴装置内产生方向有序变化的旋转匀强磁场，继而驱动多个永磁搅拌子的转动，实现对多个样品同时进行搅拌的目的。

第三，本发明同时具有超声、水浴和电磁搅拌三项功能，并且通过其相互独立的控制其可以分开进行控制，相互独立，可根据需要随机组合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中矩形电磁铁的结构示意图。

图中标记：1、水浴锅、2、水浴槽，21、水浴功能区，22、加热区，3、水浴槽盖，4、筛网，5、超声换能器，6、矩形电磁铁，61、矩形铁芯，62、穿线槽，63、线圈，64、绕线板，7、温度探测器，8、电加热棒，9、出水管，10、阀门，11、超声发生控制器，12、电磁搅拌控制器，13、温度控制器。 

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种电磁搅拌超声水浴装置，包括水浴锅1、超声换能器5、设置在水浴锅1上的矩形电磁铁6以及分别控制水浴、超声和电磁搅拌的温度控制器13、超声发生控制器11以及电磁搅拌控制器12。

所述的水浴锅1为长方体结构，设置有水浴槽2、水浴槽盖3和筛网4，筛网4位于水浴槽1的底部，并将水浴槽1水浸区域分成两部分，筛网4上部为水浴功能区21，下部为加热区22，在加热区22设置装有温度探测器7和电加热棒8，水浴槽1的内壁设置超声换能器5，超声换能器5和超声发生控制器11相连，负责将超声发生控制器11传输过来的电能转化为超声波能，水浴槽2最低端设有出水管9和阀门10，在水浴槽2的外侧，围绕水浴槽2侧壁设置矩形电磁铁6，矩形电磁铁6的下表面与所述的水浴槽2内的筛网4上表面水平。

所述超声发生控制器11包含电源开关、超声发生线路板、频率调节按键、频率显示窗口、功率调节按键、功率显示窗口，电源开关可独立控制超声功能的开与关，超声发生线路板负责产生超频电能并传输给超声换能器5。

所述温度控制器13设有电源开关、温度显示窗口、温度设定键和温度调节按键，电源开关可独立控制温控部分电源的开与关。

所述温度探测器7与温度控制器13连接，温度控制器13通过温度探测器7的探头感知水浴槽2内的水温高低，从而控制加热棒8的加热与否。

所述电磁搅拌控制器12设有电源开关、转速显示窗口、转速调节旋钮、整流电路、换向电路，该电源开关能独立控制电磁搅拌功能的开与关，整流和换向电路负责向矩形电磁铁6传输有规律换向的直流电源。

所述水浴锅1、水浴槽2、筛网4、温度探测器7、加热棒8和超声换能器5等均选用不锈钢材质，最大限度降低它们对磁场的影响。

所述矩形电磁铁6所用的矩形铁芯61由多个回字形的硅铁片叠加而成，所述的回字形硅铁片由四个矩形硅铁片围成，所述的矩形铁芯内侧的四个角分别设有四个穿线槽62，相邻的两个穿线槽62之间设置缠绕线圈63的绕线板64，相对绕线板64上的两个线圈63为一组，因此在矩形铁芯61上形成两组线圈63，并且，每一个线圈组中两个线圈63的一端互相连接，而且这两个线圈63缠绕方向一致，具有同样的电流方向，如此，这每个线圈组和矩形铁芯61就组成了一个磁场封闭的电磁铁，整个矩形电磁铁6相当于两个磁场方向垂直的电磁铁，线圈63在缠绕矩形铁芯61时，要保持绕线方向与所在绕线板64的边平行。

在为上述其中一个线圈组中通入一定方向的直流电后，在该组线圈63上形成磁场，所形成的磁场沿着矩形铁芯61未通电的两边传递接通，并在所围成的区域内形成匀强磁场。所以，相对于开放的电磁铁，这种封闭的电磁铁可以避免漏磁。当电流通向另外一组线圈组时，磁场方向即发生90度旋转，如此循环，形成旋转磁场，以驱动永磁搅拌子的转动，所述的永磁搅拌子就是外面设置有保护层的永磁磁铁，呈棒状，使用时直接放入需要搅拌的容器内，再把该容器放入所述的水浴槽2内的筛网4上，在磁场的驱动下，搅拌子旋转，从而达到搅拌的效果。

如图2所示，为了更清楚地表述本发明中旋转的匀强磁场的产生，可以将矩形铁芯61左右两侧的线圈63设置为A组线圈，上下两侧线圈设置为B组线圈，当A组线圈的电流向下时，磁场方向向右；B组线圈电流向右时，磁场方向向上；A组线圈电流向上时，磁场方向向左；B组线圈电流向左时，磁场方向向下，完成一次循环，从而使得磁场方向进行360度的旋转，多次连续不断的循环该过程，即可形成旋转的匀强磁场，进而驱动永磁转子旋转。

上述内容中，方向依次变化的直流电的获得是通过整流得到的，直流电通过换向器和集电环与两组线圈连接。换向器和集电环的旋转动力来自带有调速器的微型直流马达。

本发明多管磁搅拌超声水浴装置的三项功能：超声，水浴，磁搅拌分开控制，相互独立，可随机组合。使用该装置时，首先检查水浴槽2内水位，然后根据需要打开温度控制器13的电源开关，通过温度设定键和温度调节键设定水浴温度，待温度达到预设温度时，将永磁搅拌子放入实验样品中，并将实验样品放入水浴槽2内，盖上水浴槽盖3；然后打开超声发生控制器11的电源开关，调节频率调节按键和功率调节按键，设定频率和功率；打开电磁搅拌控制器12的电源开关，旋转转速调节旋钮，设定搅拌速度，即可进行超声水浴以及电磁搅拌。

本发明中的电磁搅拌装置明显优于传统的电磁搅拌装置。传统电磁搅拌装置是旋转的永磁磁铁产生的单一旋转磁场，只能驱动位于磁场中心部位的单一永磁搅拌子，因此，只能搅拌一个样品，搅拌效率很低，远不能满足试验以及生产的需要；而本发明的磁场是由水浴锅外设置的矩形电磁铁产生的方向有序变化的匀强磁场，通过改变电流的方向，使得每次磁场方向变化都向单一方向变化90^o，从而形成旋转的匀强磁场，可以驱动位于电磁铁所围成的矩形区域内的任意一点的永磁搅拌子运动，因此，可以同时对多份样品进行搅拌，极大地提高了搅拌处理的效率。

Claims (5)

1.一种电磁搅拌超声水浴装置，包括水浴机构、超声机构和电磁搅拌机构，其中，水浴机构由水浴锅（1）和温度控制器（13）组成，水浴锅（1）为长方体结构，包括水浴槽（2）、水浴槽盖（3）和水浴槽（2）底部的筛网（4），筛网（4）上部为水浴功能区（21），下部为加热区（22），在水浴功能区（21）的内壁上设置超声换能器（5），并与超声发生控制器（11）连接，超声换能器（5）与超声发生控制器（11）构成所述的超声机构，其特征在于：所述的电磁搅拌机构包括套设在所述水浴槽（2）外侧的矩形电磁铁（6）以及设置于水浴锅（1）上的电磁搅拌控制器（12），所述的矩形电磁铁（6）的下表面与所述的筛网（4）上表面水平，矩形电磁铁（6）中的矩形铁芯（61）成回字形结构，并在矩形铁芯（61）内侧的四角分别设置穿线槽（62），相邻的穿线槽（62）之间形成缠绕线圈（63）的绕线板（64），矩形电磁铁（6）中的线圈（63）分为两个线圈组，每个线圈组中分别包括两个相互连接的具有相同缠绕方向的线圈（63），并且分别设置在相对的两个绕线板（64）上，电磁搅拌控制器（12）依次向两个线圈组通入方向变化的、电流强度相等的直流电流，使得所述的矩形电磁铁（6）形成旋转的匀强磁场。

2.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌超声水浴装置，其特征在于：所述的电磁搅拌控制器（12）设有电源开关、整流电路和换向电路，整流电路和换向电路向所述的矩形电磁铁（6）传输电流方向变化、电流强度相等的直流电流。

3.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌超声水浴装置，其特征在于：所述超声发生控制器（11）包含电源开关以及超声发生线路板，超声发生线路板负责产生超频电能并传输给超声换能器（5）。

4.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌超声水浴装置，其特征在于：所述的加热区（22）内设置有温度探测器（7）和电加热棒（8），所述的温度控制器（13）通过温度探测器（7）测得的水浴槽（2）内的水温，控制电加热棒（8）的加热，所述温度控制器（13）设有电源开关。

5.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌超声水浴装置，其特征在于：所述的线圈（63）与相应的绕线板（64）的边沿平行。