CN106345355A - 控温型可变振幅水平振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控温型可变振幅水平振荡器，属于化学检测设备，其结构包括底面板、驱动电机、支承转轴、水平轴、直线轴承和样品托盘等，并以单片机控制系统进行精确控制的步进电机代替驱动电机，以驱动同步带带动样品托盘沿水平轴作轴向往复滑动，则样品托盘上的样品容器形成水平振荡运动，它能随意调整振幅大小和增加振荡幅度范围，满足石化产品制备时所需的各种振荡幅度；同时，样品容器一侧增设由单片机控制的加热装置，以方便水平振荡中的智能、控温加热，从而模拟石化产品在实际工作或运输过程中的存在环境，满足石化产品在特殊要求环境温度下的振荡分离情况；改进后的水平振荡器还可将某些部件采用亚克力或ABS工程塑料制成，减轻重量、降低生产成本。

Description

控温型可变振幅水平振荡器

技术领域

本发明涉及一种用于石化产品制备的水平振荡器，具体是指控温型可变振幅水平振荡器。

背景技术

目前，市场上出售和使用的诸多水平振荡器虽然型号不一，但其制备石化产品的工作原理都是采用机械式水平反复振荡结构，它与公开的中国专利号为201521063979.3的“水平振荡器”相似，主要也是通过驱动电机带动偏心轮连杆机构或凸轮机构进行转动，进而控制安装有样品容器的样品托盘形成水平往复振荡运动，这种机械水平振荡结构属于定振幅振荡结构，实际使用时存在如下缺陷：一、无法随意调整振荡的振幅大小，即无法根据设备使用者的需要而自行调整振荡幅度；二、振荡幅度较小，受结构设计限制，其振荡幅度只有20mm左右，最长距离也只有40mm左右，远远无法满足某些石化产品制备时所需的120mm~250mm的振荡幅度。

同时，现有的水平振荡器都是不具备加热功能的，某些能够实现振荡加热的振荡器也仅仅用于恒温加热而无法进行控温加热，如公开的中国专利号为201410830748.4的“便携式微生物振荡器”，它虽然能够满足微生物的振荡加热需要，但很多石化产品为了能够模拟实际工作或运输过程中的存在环境，往往需要在常温至80℃区间中的环境下进行曲线变温加热振荡和特定环境下的恒温加热振荡，显然微生物振荡器的振荡加热是无法满足石化产品使用的。

另外，作为精密的化学检测设备，大都采用刚性金属材料制作，其重量大多在20kg以上，重量大、造价高，导致运输和携带不便，也增加了采购成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种能够在水平振荡中同时实现控温加热、且还能随意调整振荡的振幅大小、增加振荡幅度范围的控温型可变振幅水平振荡器，该水平振荡器具有重量轻、成本低的优点。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种控温型可变振幅水平振荡器，包括底面板、及按序分布设置在底面板上的电源开关、设备电源、主控制芯片及电路板、驱动电机、样品托盘、控制面板；所述的驱动电机控制所述样品托盘作水平振荡运动，在样品托盘上安装有样品容器；所述的控制面板上设有显示屏和操作键盘，所述的驱动电机为步进电机，该步进电机依靠单片机控制系统作行进步数的精确控制；所述的底面板上设有支撑架，该支撑架上设有支承转轴；所述的步进电机与支承转轴之间设有带传动连接的同步带；所述的同步带两侧分别设有平行于同步带的水平轴，两根水平轴固定安装在轴架上，每根水平轴上均设有滑动安装的直线轴承；所述的样品托盘固定安装在两根水平轴的直线轴承上，并同时与所述同步带进行固定；所述的步进电机驱动同步带而带动所述样品托盘沿着水平轴作轴向往复滑动，并形成水平振荡运动。

所述的样品容器一侧设有加热装置，该加热装置是由单片机控制作智能、控温加热。

所述的每根水平轴两端分别设有碰触开关、光电门，该碰触开关和光电门固定安装在轴架上。

所述的轴架是由每根水平轴两端竖直固定安装在底面板上的支撑杆、及连接在两根水平轴的相邻支撑杆之间的横杆共同构成的矩形框架结构，所述的电机支架与轴架之间设有固定连接的定距离支撑板；所述的碰触开关和光电门共同固定安装在所述横杆上。

所述的样品托盘底面两侧分别设有同步带夹，两个同步带夹共同固定夹持在所述同步带上。

所述的样品托盘上设有容器固定架，所述的样品容器和加热装置共同安装在该容器固定架内。

所述的底面板上设有供所述步进电机作固定安装的电机支架，该电机支架是由顶面矩形框、底面矩形框和四根立柱互相连接而成的矩形框架结构。

所述的支撑架包括固定安装在底面板上的固定板、两个竖直平行安装在固定板上的侧板和连接在两个侧板之间的横板；所述的支承转轴横置转动安装在支撑架上，并与所述步进电机处于同一水平面上。

所述的主控制芯片及电路板上设有散热风扇。

所述的底面板、电机支架、支撑架、轴架和样品托盘均由亚克力或ABS工程塑料制成。

与现有技术相比，本发明主要采用了以单片机控制系统进行精确控制的步进电机作为驱动电机，并通过步进电机驱动同步带而带动样品托盘沿着同步带两侧增设的水平轴作轴向往复滑动，进而使得样品托盘上的样品容器形成水平振荡运动，这种通过步进电机结合同步带的水平振荡结构能够完美达到随意调整振荡的振幅大小和增加振荡幅度范围的目的，从而更好满足石化产品制备时所需的各种振荡幅度；同时，样品容器一侧还设置了由单片机控制作智能、控温加热的加热装置，以方便石化产品在水平振荡中同时进行控温加热，从而模拟石化产品在实际工作或运输过程中的存在环境，满足石化产品在特殊要求的环境温度下的振荡分离情况；改进后的水平振荡器还可将某些部件采用亚克力或ABS工程塑料制成，在满足使用需求和支撑强度的同时，还能有效减轻产品重量和降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图1的立体图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图4所示，1.底面板、2.直线轴承、3.电机支架、31.顶面矩形框、32.立柱、33.底面矩形框、4.支撑架、41.固定板、42.侧板、43.横板、5.轴架、51.支撑杆、52.横杆、6.控制面板、61.显示屏、62.操作键盘、7.加热装置、8.样品容器、9.水平轴、10.碰触开关、11.同步带、12.步进电机、13.光电门、14.电源开关、15.散热风扇、16.主控制芯片及电路板、17.容器固定架、18.设备电源、19.定距离支撑板、20.样品托盘、21.支承转轴。

控温型可变振幅水平振荡器，它是一种通过机械动力对石化产品进行定时定距水平振荡，并兼顾智能控温加热，从而获得实验室所需检测样品的化学检测设备，其结构主要是由底面板1、驱动电机、电机支架3、支承转轴21、支撑架4、水平轴9、直线轴承2、轴架5和样品托盘20等构成。

其中，底面板1是一块长方形板，主要作为承载体，其上表面按序分布设置水平振荡器的其他部件，以图2所示为例，在底面板1的左上角设置电源开关14，可用于控制水平振荡器的启闭；相邻电源开关14右侧设有主控制芯片及电路板16，在主控制芯片及电路板的左侧上方通过铜柱和螺钉固定安装有散热风扇15，可起到散热的作用；在相邻散热风扇15右侧设有设备电源18，可作为水平振荡器的工作能源。

所述的驱动电机和支承转轴21分别设置在底面板1的右侧和左侧，且驱动电机安装在与底面板1固定的电机支架3上，支承转轴21横置转动安装在与底面板1固定的支撑架4上，安装后的驱动电机和支承转轴21将处于同一水平面上；同时，驱动电机的电机轴上设有电机皮带轮，相应在支承转轴21上设有转轴皮带轮，并在电机皮带轮和转轴皮带轮之间设有同步带11作带传动连接。

所述的驱动电机采用步进电机12，而通过步进电机结合同步带11作为水平振荡器的水平振荡结构，它能依靠单片机控制系统精确控制步进电机12的行进步数，使得水平振荡器能够根据使用者需要，任意调整水平振荡的振荡幅度。如本实例所述水平振荡器可调整10mm~220mm之间的任意振荡幅度，且精确度达到±10mm，从而既能满足某些使用者的小幅度振荡，也能满足长距离大振幅振荡。

所述的电机支架3是由顶面矩形框31、底面矩形框33和四根立柱32互相连接而成的矩形框架结构；所述的支撑架4包括固定安装在底面板1上的固定板41、两个竖直平行安装在固定板41上的侧板42和三个连接在两个侧板42之间的横板43构成；两个侧板42顶面预留安装孔以供轴承嵌装，从而方便支承转轴21的两端作转动支承。而设置电机支架3和支撑架4主要为了抬高步进电机12和支承转轴21的安装高度，并使两者更好的保持在同一水平面上。

所述的电机支架3和支撑架4之间设有固定安装在底面板1上的轴架5，在轴架顶部设有两根分别位于同步带11两侧并平行的水平轴9，每根水平轴上均设有滑动安装的直线轴承2，故直线轴承可沿水平轴9作轴向往复滑动。

所述的样品托盘20横跨在两根水平轴9上，且同时与两根水平轴上的直线轴承2固定安装而形成搭载结构，样品托盘20的底面两侧通过螺钉、螺母设有固定安装的同步带夹，则通过两个同步带夹而将样品托盘20一并固定夹持在同步带11上，从而使得样品托盘20能够随同同步带11形成轴向往复移动。

所述的样品托盘20上设有容器固定架17，该容器固定架内共同设有样品容器8和加热装置7；所述的样品容器8用于石化产品的装入；所述的加热装置7采用单片机控制作智能、控温加热，使得本实施例所述水平振荡器能够对石化产品进行变温和恒温加热。如在使用者需求下，能够令石化产品在常温至80℃区间的环境下进行曲线变温加热振荡和特定环境下的恒温加热振荡，从而模拟石化产品在实际工作或运输过程中的存在环境，满足石化产品在特殊要求环境温度下的振荡分离情况。

所述的轴架5是由每根水平轴9两端竖直固定安装在底面板1上的支撑杆51、及连接在两根水平轴9的相邻支撑杆51之间的横杆52共同构成的矩形框架结构，所述的电机支架3与轴架5之间设有固定连接的定距离支撑板19，具体是：定距离支撑板19采用三角形板，该三角形板的底边固定安装在电机支架3的顶面矩形框31上，三角形板的顶角固定安装在轴架5的相邻横杆52、即右侧横杆上，通过设置定距离支撑板19能够有效防止步进电机12与支撑杆51之间的距离在工作受力时产生突发性形变。

所述的左侧横杆52上设有碰触开关10和光电门13，右侧横杆52上也设有碰触开关10和光电门13，其作用是：通过左、右两侧的碰触开关10来防止水平振荡时的样品托盘20轴向往复移动超过振荡极限，避免造成设备损坏；通过左、右两侧的光电门13用于探测及反馈样品托盘20是否经过。

所述的控制面板6安装在设备前侧，在控制面板6上设有液晶显示屏61和操作键盘62，用于系统控制、参数设定和状态显示，如本实施例所述水平振荡器中的用电器件，包括电源开关14、散热风扇15、主控制芯片及电路板16、设备电源18、加热装置7、步进电机12、碰触开关10、显示屏61、操作键盘62、光电门13之间均有相应的电线相连，且具有自主研发的基于C8051f020单片机控制系统，可用于协调步进电机12、光电门13、碰触开关10、温度传感器、加热装置7、操作键盘62、显示屏61、蜂鸣器和散热风扇15等各设备部件之间的通信，实现数字模拟信号采集，控制信号输出，设备工作状态控制及状态显示，完成提示音鸣响等功能，达到较好的可视化互动操作效果，并最终实现了智能化的操作和控制。另外，容器固定架17、定距离支撑板19、电机支架3、支撑架4、控制面板6、底面板1、轴架5和样品托盘20等均可采用亚克力或ABS工程塑料进行制作，在满足使用需求和支撑强度的同时，还能有效保证水平振荡器的重量轻盈，结构可靠，组装方便，也降低了生产成本。

本发明的工作过程如下：步进电机12驱动同步带11而带动样品托盘20沿着水平轴9作轴向往复滑动，则样品托盘20上的样品容器8就能形成水平振荡运动，在加热装置7的帮助下，使得石化产品在水平振荡的过程中能够完美实现曲线变温加热振荡和特定环境下的恒温加热振荡，满足石化产品在特殊要求的环境温度下的振荡分离情况，而步进电机12结合同步带11的设计结构还能够随意调整振荡的振幅大小和增加振荡幅度范围，故能满足石化产品制备时所需的各种振荡幅度。

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例等同的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控温型可变振幅水平振荡器，包括底面板（1）、及按序分布设置在底面板（1）上的电源开关（14）、设备电源（18）、主控制芯片及电路板（16）、驱动电机、样品托盘（20）、控制面板（6）；所述的驱动电机控制所述样品托盘（20）作水平振荡运动，在样品托盘（20）上安装有样品容器（8）；所述的控制面板（6）上设有显示屏（61）和操作键盘（62），其特征在于：

a、所述的驱动电机为步进电机（12），该步进电机依靠单片机控制系统作行进步数的精确控制；所述的底面板（1）上设有支撑架（4），该支撑架上设有支承转轴（21）；所述的步进电机（12）与支承转轴（21）之间设有带传动连接的同步带（11）；

b、所述的同步带（11）两侧分别设有平行于同步带的水平轴（9），两根水平轴固定安装在轴架（5）上，每根水平轴（9）上均设有滑动安装的直线轴承（2）；

c、所述的样品托盘（20）固定安装在两根水平轴（9）的直线轴承（2）上，并同时与所述同步带（11）进行固定；所述的步进电机（12）驱动同步带（11）而带动所述样品托盘（20）沿着水平轴（9）作轴向往复滑动，并形成水平振荡运动。

2.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的样品容器（8）一侧设有加热装置（7），该加热装置是由单片机控制作智能、控温加热。

3.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的每根水平轴（9）两端分别设有碰触开关（10）、光电门（13），该碰触开关和光电门固定安装在轴架（5）上。

4.根据权利要求3所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的轴架（5）是由每根水平轴（9）两端竖直固定安装在底面板（1）上的支撑杆（51）、及连接在两根水平轴（9）的相邻支撑杆（51）之间的横杆（52）共同构成的矩形框架结构，所述的电机支架（3）与轴架（5）之间设有固定连接的定距离支撑板（19）；所述的碰触开关（10）和光电门（13）共同固定安装在所述横杆（52）上。

5.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的样品托盘（20）底面两侧分别设有同步带夹，两个同步带夹共同固定夹持在所述同步带（11）上。

6.根据权利要求2所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的样品托盘（20）上设有容器固定架（17），所述的样品容器（8）和加热装置（7）共同安装在该容器固定架（17）内。

7.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的底面板（1）上设有供所述步进电机（12）作固定安装的电机支架（3），该电机支架是由顶面矩形框（31）、底面矩形框（33）和四根立柱（32）互相连接而成的矩形框架结构。

8.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的支撑架（4）包括固定安装在底面板（1）上的固定板（41）、两个竖直平行安装在固定板（41）上的侧板（42）和连接在两个侧板（42）之间的横板（43）；所述的支承转轴（21）横置转动安装在支撑架（4）上，并与所述步进电机（12）处于同一水平面上。

9.根据权利要求1所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的主控制芯片及电路板（16）上设有散热风扇（15）。

10.根据权利要求7所述的控温型可变振幅水平振荡器，其特征在于所述的底面板（1）、电机支架（3）、支撑架（4）、轴架（5）和样品托盘（20）均由亚克力或ABS工程塑料制成。