CN108031385A - 一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，属于加热搅拌装置技术领域，其技术要点包括外壳、微晶面板、加热装置、磁力搅拌装置、散热风扇、控制显示面板、主控制电路板、电源板、测温探头，微晶面板设于外壳顶部，加热装置和磁力搅拌装置设于外壳中部，散热风扇设于外壳后侧，控制显示面板设于外壳前侧，主控制电路板和电源板设于外壳内部左右两侧，测温探头外置于外壳外部；本发明的主要特点在于将远红外碳纤维辐射加热装置和磁力搅拌装置集成在外壳内部，实现一体式的结构，具有体积小，结构简单，安全，高效节能，密封性和防水性能好等特点，适用于教学实验领域。

Description

一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪

技术领域

本发明涉及一种恒温磁力搅拌装置，更具体地说，尤其涉及一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪。

背景技术

恒温磁力搅拌器是一种可对低粘度液体同时进行加热和磁力搅拌处理的仪器设备，属于教学实验中常用的仪器设备。传统的以常规金属发热体覆盖耐温材料作为发热源的平板式和电热套式恒温磁力搅拌器，如电热套、封闭电炉、加热平板等，只对特定形状的容器才能起较好的加热效果，使用不太方便，且存在加热不均匀，热效率低下的特点。以金属红外发热片作为发热源的恒温磁力搅拌器，虽然不挑容器，但热效率较低，且为了减少工作时高温炉盘对机身内部元器件的影响，高温炉盘只能高高凸出在机体壳体表面，这种结构不仅容易伤人，易进水，不太美观，而且磁铁距离搅拌子较远，容易在工作时出现搅拌子“跳子”现象。因此，如何克服上述缺点，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种一体式外观，使用安全简单，不挑容器，具有高热效率，节能健康特点的远红外碳纤维恒温磁力搅拌器。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，包括外壳，所述的外壳呈方形结构；微晶面板，所述的微晶面板设于外壳顶部；加热装置，所述的加热装置设于外壳上部与所述微晶面板底面贴合；磁力搅拌装置，所述的磁力搅拌装置设于所述加热装置底部中心处；散热风扇，所述的散热风扇设于外壳后侧的内部；控制显示面板，所述的控制显示面板设于外壳前侧；主控制电路板，所述的主控制电路板设于外壳内部的左侧，主控制电路板上设有蜂鸣器、温度保温探头和功率调节模块，所述的功率调节模块包括双向可控硅和光电耦合器；电源板，所述的电源板设于外壳内部的右侧；测温探头，所述的测温探头外置于外壳外部。

进一步的，所述的加热装置包括盘壳、隔热盘、发热管和固定支架，所述的隔热盘设于盘壳内部，所述的隔热盘表面内凹形成凹槽，所述的发热管设于所述凹槽内，所述的发热管包括发热丝和玻璃管，所述的发热丝封装于玻璃管内部，所述的盘壳底部边缘设有三个脚片，所述的固定支架设于所述脚片底部与外壳底板固定，所述的固定支架包括定位柱和弹簧，所述的弹簧套在定位柱上。

进一步的，所述的隔热盘表面设有三个固定夹片，所述的固定夹片夹持发热管在其内部，所述的盘壳和隔热盘一侧内部均设有两通孔，所述的发热管两端部向下弯折贯穿通孔至盘壳底部，所述的盘壳和隔热盘底部中心处均向上凸出，分别形成第一凸面和第二凸面。

进一步的，所述的磁力搅拌装置包括电机、电机支架、电机联轴器、磁铁和磁铁支架，所述的电机支架与外壳底板固定，所述的电机安装在电机支架上，所述的电机联轴器与磁铁支架连接，所述的磁铁设于磁铁支架上，所述的磁铁设于第一凸面内。

进一步的，所述的控制显示面板左侧设有显示屏，右侧设有调节旋钮和功能切换旋钮，右侧上部还设有电源指示灯。

进一步的，所述的外壳为方形结构，其左右两侧设有把手，底部设有四个橡胶脚垫，右侧底部还设有加热开关和搅拌开关，后侧还设有电源插座和测温探头接口，左侧还设有测温探头固定座。

进一步的，所述的主控制电路板输入端连接调节旋钮、功能切换旋钮、测温探头、加热开关、搅拌开关、电机和电源，输出端连接电机、散热风扇、显示屏、蜂鸣器和功率调节模块。

进一步的，所述的电源板输入端连接外部电源，输出端分别连接主控制电路板和功率调节模块，所述的功率调节模块输入端连接主控制电路板，输出端连接发热管。

进一步的，所述的外壳两侧面和底面分别设有若干散热条。

进一步的，所述的主控制电路板和电源板底面四个角底部设有支撑柱。

本发明的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、将加热装置和搅拌装置紧凑集成并内置于壳体内部，实现了一体式外观设计，使用更安全，外形美观，体积小，结构简单；

2、采用远红外碳纤维辐射加热方式加热，无明火，更安全，红外辐射转换率高，电热能转换率高，高效节能；

3、微晶面板与外壳密封黏贴，前面板覆盖防油PVC贴膜，具备较好的防水效果；

4、外壳两侧设置的把手方便移动仪器，避免人体接触高温微晶面板；

5、外壳内部设有过热保护系统，自动检测、声光报警以及风机延时运行设置，散热效果好，避免高温损坏内部元器件；

6、采用多重用电安全保护系统，消除实验过程中的安全隐患。

附图说明

图1为本发明搅拌器整体结构分解示意图；

图2为本发明加热装置的整体装配图；

图3为本发明加热装置和磁力搅拌装置的结构示意图；

图4为本发明外壳部分结构的分解示意图；

图5为本发明使用时外壳前面板的操作示意图；

图6为本发明液晶数显控制流程图；

图7为本发明磁力搅拌控制流程图；

图8为本发明安全保护系统的控制流程图；

图9为本发明散热保护控制流程图；

图10为本发明记忆功能控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

如图1-4所示的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪包括外壳1，外壳1呈方形结构，采用铝合金一体成型，美观、防水、耐腐蚀、耐高温、易清洁；设于外壳1顶部的微晶面板2；加热装置3，设于外壳1上部与微晶面板2底面贴合的加热装置3；设于加热装置底部中心处的磁力搅拌装置4；设于外壳1后侧内部的散热风扇5；设于外壳1前侧的控制显示面板6；设于外壳1内部左侧的主控制电路板7，主控制电路板7上设有蜂鸣器71、温度保温探头72和功率调节模块，功率调节模块包括双向可控硅和光电耦合器；设于外壳1内部右侧的电源板8；外置于外壳1外部的测温探头；主控制电路板7和电源板8底底面四个角底部设有支撑柱70，具有防水的作用，其高度范围为5-8mm。

加热装置3包括盘壳31、隔热盘32、发热管33和固定支架34，隔热盘32设于盘壳31内部，隔热盘32表面内凹形成凹槽321，发热管33设于凹槽321内，发热管33包括发热丝331和玻璃管332，发热丝331封装于玻璃管332内部，盘壳31底部边缘设有三个脚片310，脚片310靠近外侧设有与定位柱341直径等同的安装孔，固定支架34设于脚片310底部与外壳1底板固定，固定支架34包括定位柱341和弹簧342，弹簧342套在定位柱341上，脚片310通过安装孔套在定位柱341上并压在弹簧342上端，定位柱341下部与外壳1底板固定，上部锁螺丝使脚片310无法从安装孔内脱离，弹簧342起到了减震缓冲和支撑的作用，安装时隔热盘32承受微晶面板2压力，盘壳31会对弹簧342施加压力使弹簧342被压缩，弹簧342将隔热盘32顶住，使其顶部紧贴微晶面板2底部，这样的结构不仅减少热量从缝隙中溢出，保护内部元器件，提高了热量利用率，而且极大地降低了对定位柱341长度、盘壳31和脚片310的加工装配精度要求，起到降低生产成本的作用；隔热盘32表面设有三个固定夹片322，固定夹片322夹持发热管33在其内部，固定夹片322采用GH4145高温合金材料制作，其厚0.3mm，耐高温，盘壳31和隔热盘32一侧内部均设有两通孔310，发热管33两端部向下弯折贯穿通孔至盘壳31底部，发热管33电连接电源板8，盘壳31和隔热盘32底部中心处均向上凸出，分别形成第一凸面311和第二凸面312。

盘壳31采用铝合金，主要起固定作用；隔热盘32采用硅酸铝陶瓷纤维材料，隔热效果好，使发热管33发射的能量集中向上传输，提高热能利用率，同时也减少热能向下逸散，避免高温损坏炉盘下方的电子元器件；发热管33呈“Ω”型或“U”型或球板型，在发热管13外壁面镀一层反射层，半镀白或半镀金，反射层角度范围为60°-180°，主要起到定向辐射的作用，反射层使发热管33能量集中，提高了红外辐射的效率，发热管33为远红外碳纤维发热管，其中发热丝331采用长丝碳纤维材料，此种材料红外辐射转换率高达74％，电热能转换率高达98％以上，与普通材料相比，可节省至少30％的电能，与一般金属发热体红外电热管相比，红外辐射效率高出20％，达到了高效节能的技术效果，同时还具有升温速度快，热滞后小，热辐射距离远，启动无冲击电流等特点；玻璃管132采用高纯度脱羟基石英材料，热膨胀系数小，防爆，能承受剧烈温度变化和-2℃冰水喷淋测试，耐酸碱(HF除外)，耐腐蚀性强，相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于不锈钢的150倍。

磁力搅拌装置4包括电机41、电机支架42、电机联轴器43、磁铁44和磁铁支架45，电机支架42与外壳1底板固定，电机41安装在电机支架42上，电机41采用大扭力无刷直流电机，可无极调速，电机联轴器43与磁铁支架45连接，磁铁44设于磁铁支架45上，磁铁44设于第一凸面311内，磁铁44表面到微晶面板的距离为15mm-18mm，搅拌子与磁铁24的距离大大缩短，减少了磁场约束力过弱导致的搅拌子跳子现象。

控制显示面板6左侧设有显示屏61，显示屏采用3.5英寸LCD液晶数显屏，右侧设有调节旋钮62和功能切换旋钮63，功能切换包括温度、转速和热功率的切换，右侧上部还设有电源指示灯64，采用简单可靠的旋钮式控制方式进行操作，加热功率设有八个档位，可适应不同的加热速率要求。

外壳1为方形结构，其左右两侧设有把手11，便于移动仪器和避免接触高温微晶面板2，防止烫伤实验人员，底部设有四个高度为22mm的橡胶脚垫12，便于在仪器底部插入铁架台底座以配合使用，右侧底部还设有加热开关13和搅拌开关14，后侧还设有电源插座15和测温探头接口16，电源插座15上连接带有漏电保护的插头，左侧还设有测温探头固定座17，探头固定座17设有上中下三个插口，使用后，测温探头直接插入到插口内部固定，方便实用，测温探头固定座17主要便于实验人员在实验结束后将测温探头放置在外壳上，使实验台面更整洁，加热开关13和搅拌开关14使用时仅与直流5V信号线路相连，避免使用220V交流电。

主控制电路板7输入端连接调节旋钮62、功能切换旋钮63、测温探头、加热开关13、搅拌开关14、电机41和电源，输出端连接电机41、散热风扇5、显示屏61、蜂鸣器71和功率调节模块。

电源板8输入端连接外部电源，输出端分别连接主控制电路板7和功率调节模块，功率调节模块输入端连接主控制电路板7，输出端连接发热管33。

外壳1两侧面和底面分别设有若干散热条18，侧面各设有七条，底面设有十七条，散热条18与散热风扇5形成散热风道，保证仪器内部的散热效果，散热条18还具有排水的功能，当渗水入仪器内部时，水可以从底面的散热条18排出。

本发明的磁力搅拌仪主要应用于实验教学，采用单片机控制，集成远红外辐射加热、智能温控、磁力搅拌及液晶数显4大功能。具有无明火、节能高效、操作简便、温控精准、不挑容器、一机多用、安全保护措施全面等特点，还具有漏电保护、过载保护、强制散热保护、超温声光报警和超温断热保护、温度偏差保护等主动安全保护功能特点。

其性能参数如下表：

搅拌转速(r/min)	100-650
		搅拌容量(ml)	800
温控范围(℃)	室温-250℃
		温控精度(℃)	±1
加热功率(W)	750(8档可调)
		工作电压	230V50Hz

图5为外壳1前面板的操作界面，图6为显示屏控制流程图，具体说明如下：外壳前面板左侧为显示屏61，显示屏61从上至下显示有：液晶屏警示标语、测量温度、设定温度、转速和热功率；液晶屏警示标语有两个用途，当液晶屏出现“注意：面板高温！”该闪烁标语时，用于提醒使用者在使用过程中注意防止微晶面板2高温余热伤手；当液晶屏出现“超温报警！”警示标语时，则表示仪器内部温度过高，出现温度异常；测量温度上显示的数值表示的是测温探头探测到的探头头端附近区域的当前温度；设定温度上显示的数值表示的是使用者设定的目标控温温度；转速上显示的数值表示当前电机41的转速；热功率用于显示当前功率级别，总共分为八级，级数越大，加热功率越大，加热速率越高。

外壳1前面板的右侧为调节旋钮62和功能切换旋钮63，调节旋钮62用于对功能切换旋钮63指针所指的功能档的参数进行增减调节；功能切换旋钮63分为温度、转速和热功率三个功能档，使用时温度会显示在左侧液晶显示屏61的设定温度上，旋转功能切换旋钮63可以进行功能档切换，旋钮指针所指档位为当前可进行设定调节的功能；外壳1前面板的右侧上方设有电源指示灯64，用于指示当前设备是否通电。

本发明的磁力搅拌仪在具体使用时，首先插好电源线和温度感应探头，将漏电保护插头插入实验台面插座，如漏电保护插头上的红色指示灯和仪器控制面板上的电源指示灯64同时亮起，则说明设备已正常通电，可进行下一步操作，如果漏电保护插头上的红色指示灯不亮，此时用力按下插头上的白色“复位”按钮，漏电保护插头和仪器控制面板上的红色指示灯同时亮起，说明设备已恢复正常通电，仪器正常通电后，仪器内的散热风扇5会立刻工作，散热风扇5会运行6分钟后自动停止运行；需注意的是“复位”按钮不需要每次插拔插头后都按，只有在每次进行漏电保护测试后才需按“复位”按钮；

再打开加热开关13和搅拌开关14，相应开关上红色指示灯亮起，即说明可进行加热或磁力搅拌操作，使用时，加热开关和搅拌开关可同时打开，也可根据需要单独打开；

进行恒温加热时，将温度感应探头金属头端插入被加热介质中，操作时，首先使功能切换旋钮63指针指向“温度”档，这时屏幕“设定温度”字样闪烁，然后旋转设定调节旋钮62，直至“设定温度”一栏显示的数值达到实验所需温度，在旋转设定调节旋钮62时，旋转得快数值变化大，旋转得慢数值变化小；进行“非恒温加热”时，温度感应探头不插入被加热介质中，操作时，须注意液晶显示屏61上“测量温度”数值小于“设定温度”数值方可进行下一步操作；因为当“测量温度”数值大于“设定温度”数值时，加热管断电且热功率控制失效；

将功能切换旋钮63指针旋至热功率功能档，这时热功率字样闪烁，然后顺时针旋转设定调节旋钮62，最高可将“热功率”调节至八档，最高档时液晶屏热功率一栏有八格方块，最低档时液晶屏热功率一栏无方格，此时等同不加热，即完成仪器加热实验所需的操作设定。

如图7磁力搅拌控制流程图所示，当需要进行磁力搅拌时，只需打开磁力搅拌开关14，磁力搅拌电机41即会自动以最低100r/min转动，首先将功能切换旋钮63指针指至转速功能档，然后旋转设定调节旋钮62设定所需搅拌转速，旋转设定调节旋钮62时，旋转得快数值变化大，旋转得慢数值变化小；因电机41特性所限，电机转速在200r/min以上转动时，液晶屏上“转速”一栏显示的转速计数数值可达到最高精度，因此建议在使用时将转速设定至200r/min以上，以获得高精度转速计数。

本发明的磁力搅拌仪在使用时其安全保护系统包括如下几种方式，如图8所示：

漏电保护：仪器采用接地保护，且同时配有10A漏电保护插头,一旦发生漏电故障，可在0.1s内切断设备电源，保护人身安全，且不影响实验室其他设备的正常工作。建议每隔一周进行一次漏电保护测试，目的在于测试漏电保护插头的漏电保护能否正常动作，具体测试方法：确定电源插座已通电情况下，插头插好在电源插座上，插头上的红色指示灯亮起后，按下插头上“黄色”的“测试”按钮，“吧嗒”一声响起，同时红色指示灯熄灭，接着按下“白色”的“复位”按钮，红色指示灯重新亮起，则说明该漏电保护插头的漏电保护功能正常，如果红色指示灯不亮，则说明漏电保护功能失常，需即刻更换漏电保护插头。

过载保护：本功能由仪器自带的保险丝实现。

超温声光报警和超温断热保护：是指安全控制系统通过设于机身内部的温度保护探头侦测到探头附近温度超过55℃时，发出控制指令，使蜂鸣器71“滴滴”鸣响，显示屏61闪现“超温报警！”警示，同时切断发热管33电源，热功率调节功能失效，当机身内部温度低于55℃时，警报自动解除，发热管33恢复加热。

温度偏差保护：是指安全控制系统通过温度感应探头侦测到探头头端附近温度(即“测量温度”)大于“设定温度”10℃时，显示屏61出现“超温报警！”警报。

如图9所示的强制散热保护：本功能由控制机身内部的散热风扇5实现。设备接通电源后，无论是否进行加热操作，当加热开关处于“打下”状态时，散热风扇会在工作6分钟后停止；当加热开关处于“打开”状态时，散热风扇5会一直工作，在关闭加热开关后，散热风扇会继续运行6分钟，避免余热损害壳体内部元器件。

本发明的磁力搅拌仪还具有记忆功能，其控制流程如图10所示，仪器主机电源接通后，显示屏61即显现上次操作时“温度设定”的参数，热功率和转速的参数设置好后，保持主机通电状态下，关闭加热开关13和搅拌开关14，再次打开加热开关或搅拌开关，显示屏上显示的设置参数不变。

本发明采用远红外辐射加热方式，不挑容器，无明火，更安全，远红外线穿透力强，加热均匀，内外一致，本装置发出的电磁波96％以上集中在10-15微米的“生命光线”波段，能被人体组织和细胞共振吸收，促进新陈代谢，健康环保；采用长丝碳纤维材料作为发热丝，红外辐射转换率高，具有高效节能的特点；采用钐钴磁铁、硅酸铝陶瓷纤维隔热材料以及散热系统，提高了磁铁对高温的耐受性，降低了磁铁工作环境的温度，消除了磁铁在高温下因失去磁性而出现的搅拌子跳子或无法运转现象；将远红外碳纤维辐射发热装置和磁力搅拌装置紧凑集成并内置于壳体内部，实现了一体式设计，体积更小，外形更美观，还具有良好的密封性和防水性；采用了内部过热保护系统，自动监测、声光报警以及风机延时运行设置，用电安全保护系统多重防护，防止漏电，大大减少实验过程的安全隐患。

综上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：包括

外壳，所述的外壳呈方形结构；

微晶面板，所述的微晶面板设于外壳顶部；

加热装置，所述的加热装置设于外壳上部与所述微晶面板底面贴合；

磁力搅拌装置，所述的磁力搅拌装置设于所述加热装置底部中心处；

散热风扇，所述的散热风扇设于外壳后侧的内部；

控制显示面板，所述的控制显示面板设于外壳前侧；

主控制电路板，所述的主控制电路板设于外壳内部的左侧，主控制电路板上设有蜂鸣器、温度保温探头和功率调节模块，所述的功率调节模块包括双向可控硅和光电耦合器；

电源板，所述的电源板设于外壳内部的右侧；

测温探头，所述的测温探头外置于外壳外部。

2.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的加热装置包括盘壳、隔热盘、发热管和固定支架，所述的隔热盘设于盘壳内部，所述的隔热盘表面内凹形成凹槽，所述的发热管设于所述凹槽内，所述的发热管包括发热丝和玻璃管，所述的发热丝封装于玻璃管内部，所述的盘壳底部边缘设有三个脚片，所述的固定支架设于所述脚片底部与外壳底板固定，所述的固定支架包括定位柱和弹簧，所述的弹簧套在定位柱上。

3.根据权利要求2所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的隔热盘表面设有三个固定夹片，所述的固定夹片夹持发热管在其内部，所述的盘壳和隔热盘一侧内部均设有两通孔，所述的发热管两端部向下弯折贯穿通孔至盘壳底部，所述的盘壳和隔热盘底部中心处均向上凸出，分别形成第一凸面和第二凸面。

4.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的磁力搅拌装置包括电机、电机支架、电机联轴器、磁铁和磁铁支架，所述的电机支架与外壳底板固定，所述的电机安装在电机支架上，所述的电机联轴器与磁铁支架连接，所述的磁铁设于磁铁支架上，所述的磁铁设于第一凸面内。

5.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的控制显示面板左侧设有显示屏，右侧设有调节旋钮和功能切换旋钮，右侧上部还设有电源指示灯。

6.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的外壳为方形结构，其左右两侧设有把手，底部设有四个橡胶脚垫，右侧底部还设有加热开关和搅拌开关，后侧还设有电源插座和测温探头接口，左侧还设有测温探头固定座。

7.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的主控制电路板输入端连接调节旋钮、功能切换旋钮、测温探头、加热开关、搅拌开关、电机和电源，输出端连接电机、散热风扇、显示屏、蜂鸣器和功率调节模块。

8.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的电源板输入端连接外部电源，输出端分别连接主控制电路板和功率调节模块，所述的功率调节模块输入端连接主控制电路板，输出端连接发热管。

9.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的外壳两侧面和底面分别设有若干散热条。

10.根据权利要求1所述的一体式远红外碳纤维数显恒温磁力搅拌仪，其特征在于：所述的主控制电路板和电源板底面四个角底部设有支撑柱。