CN108838177A - 一种试管清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试管清洗装置，其包括供气装置、通气管、通水管、供水装置、分水器、稳定架、洗涤槽、步进电机Ⅰ、轴承座、固定件、光杆、丝杆、滑块、试管夹持套、平台、小齿轮Ⅰ、大齿轮Ⅰ、步进电机Ⅱ、支撑架、分水软管、清洗柱、大齿轮Ⅱ、小齿轮Ⅱ；本发明采用连通器原理保证水与试管能够充分接触，利用超声波发出的高频震荡信号使得试管表面的污渍脱落，然后利用清洗柱的机械旋转清洗试管内壁，同时喷水进行二次清洗；当清洁度满足需求时，采用热气和热风机烘干试管壁；该装置清洗时间可调，转速可调，适用于不同规格的试管，而且操作简单、快捷、实用，具有较好的市场竞争力，可应用于高校，医院，企业等。
Description
技术领域
本发明属于化学实验技术领域，尤其是涉及一种试管清洗装置。
背景技术
目前对试管的清洗装置主要分为两类，一类是手工操作的试管刷，该方法简单便捷，但清洁度不高，会耗时耗力，尤其是清洗大量试管的时候效率很低、劳动强度大；试管是一种常见的化学器皿，主要分为普通试管、具支试管、离心试管等，普通试管可以用来加热固体或试剂，是进行酸性、碱性、有毒物质的反应发生场所。如果直接人工清洗可能会对人造成伤害，即使有防护手套，也难免有意外发生。因此，这种人工试管刷存在着以上种种缺陷。另一类是通过超声波清洗的仪器，首先价格昂贵，费用投资大，耗能高。由于试管内壁可能附有酸性、碱性、有毒以及挥发性物质，在清洗后这些物质很可能仍附着在试管内壁，缺少机械式的洗刷，并且水资源浪费严重。清洗完的试管表面可能有残留物，还需要用大量清水进行清洗，而且清洗完的试管仍是湿的，需要干燥后才能使用。当试管放入超声波清洗机水槽时，由于试管的结构是一端封闭一端开放的圆柱薄壁，可造成试管内部存有气泡，不能保证内壁与水完全接触，所以超声波清洗的效果大打折扣。因此，利用超声波清洗机的整个清洗过程自动化程度还是较低，清洗不彻底，浪费水，不能现洗现用，价格昂贵难以推广。
近年来，围绕试管清洗装置开发了一些设备，如一种化学试验用试管清洗装置（201710653436.4）、一种试管清洗装置（201621193631.0）、一种试管清洗器（201020589933.6）等。其中一种化学试验用试管清洗装置采用超声波清洗和喷射清洗相结合，实现对不同长度的试管进行固定清洗，但缺乏机械摩擦清洗过程，不能保证清洗质量，同时自动化程度低，不能实现试管清洗、烘干一体化；一种试管清洗装置结构简单，但倾倒残留液体时可能造成液体飞溅，安全系数低；一种试管清洗器采用分级清洗，但喷洒清洗效果差。
目前使用这两种试管清洗装置的多为医院、企业、高校及科研院所的研究人员，这部分人的时间相对珍贵，但这两种方法都有一定程度的缺陷，总体来说，智能式试管清洗机的市场前景是很好的，相关高校、医院、企业和科研院所亟待需要可靠度高、自动化程度高、可操作性强的试管自动清洗装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种从清洗到烘干的试管清洗装置，能够清洗完全彻底，节约水资源，同时也会节省科研人员的时间；该装置有利于提高了科研人员的工作效率，避免人工清洗过程中带来的人身伤害，而且操作简单，稳定性高，使用范围较广，易普及。
本发明装置包括供气装置、通气管、通水管、供水装置、分水器、稳定架、洗涤槽、步进电机Ⅰ、轴承座、固定件、光杆、丝杆、滑块、试管夹持套、平台、小齿轮Ⅰ、大齿轮Ⅰ、步进电机Ⅱ、支撑架、分水软管、清洗柱、大齿轮Ⅱ、小齿轮Ⅱ；其中供气装置通过通气管与分水器下端的正孔连通，供水装置通过通水管与分水器下端的侧孔连通，分水器上端的孔与分水软管一端连通，分水软管另一端连通至洗涤槽底部，且与洗涤槽内设置的3个以上的清洗柱连通，2个光杆一端通过固定件固定在洗涤槽外侧，且对称设置；2个丝杆一端分别穿过带有轴承的轴承座设置在洗涤槽外侧，且对称设置，2个步进电机Ⅰ固定在洗涤槽外侧并位于丝杆下方，且其输出端通过联轴器与丝杆一端连接；平台通过其上的4个滑块设置在2个丝杆、2个光杆的上端，与丝杆配合的滑块带有内螺纹；步进电机Ⅱ通过支撑架设置在平台上，大齿轮Ⅰ、大齿轮Ⅱ套装固定在步进电机Ⅱ的输出轴上且位于平台上方，且大齿轮Ⅱ设置在大齿轮Ⅰ下方，3个以上的轴承镶嵌在平台上，旋转轴穿过轴承设置在平台上，小齿轮Ⅰ固定在旋转轴上端且位于平台上方，试管夹持套固定在旋转轴下端且位于平台下方，小齿轮Ⅰ与大齿轮Ⅰ相啮合，小齿轮Ⅱ通过旋转轴设置在平台上且位于小齿轮Ⅰ内侧，旋转轴另一端固定有试管夹持套，大齿轮Ⅱ和小齿轮Ⅱ相啮合，平台下方中心处设置有热风机，步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别与电源连接。
所述清洗柱包括带有通孔的柱、尼龙丝，尼龙丝均匀设置在柱上，分水软管与柱连通。
所述洗涤槽内中心处设置有换能器。
所述试管夹持套包括壳体、3个以上的夹片，壳体固定在旋转轴下端，夹片设置在壳体内，用于夹持试管。
所述洗涤槽外均匀设置有3个稳定架。
所述洗涤槽底部设置有排水管，排水管上设置有阀门。
本试管清洗装置还包括单片机，步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别通过单片机与电源连接，用于控制开关，采用常规市售控制单片机，采用常规方法控制。
本发明的工作原理是：
使用时，首先将存在污渍或化学药品残留的若干试管倒扣在清洗柱上，打开供水装置的，关闭供气装置，水或清洗液经过通水管进入分水器；分水软管一端与分水器相连接，另一端与清洗柱连接，分水器将水或清洗液分配到分水软管中，在压强作用下从清洗柱的通孔喷出，直到灌满洗涤槽为止（即液面没过试管）；然后打开换能器，来自换能器的高频震荡信号传播到液体介质中，超声波在水或清洗液中疏密相间地辐射，使液体流动产生数以万计的气泡，气泡发生膨胀，然后又突然闭合，产生的高压与高温使不溶性物质分散、乳化、剥离，从而达到清洗表面的目的，超声波清洗进行2~3分钟后，打开阀门，通过排水管排空洗涤槽中的污水；接着控制2个步进电机Ⅰ带动丝杆旋转，平台的滑块沿着丝杆移动而下降，直到试管夹持套落入试管上部，并配合好为止，紧接着启动步进电机Ⅱ，同轴的大齿轮Ⅰ和大齿轮Ⅱ转动，并带动小齿轮Ⅰ和小齿轮Ⅱ转动，由于试管夹持套与小齿轮Ⅰ、小齿轮Ⅱ同轴连接，故试管夹持套也进行旋转，此时试管与试管夹持套同速转动，分布在清洗柱上的尼龙丝与试管发生摩擦，从而达到清洗试管内壁的作用，此时控制清洗柱的通孔喷出水或清洗液，试管内壁残留的污渍在摩擦下脱落随液体落入洗涤槽后排出；最后打开供气装置，将热气体通入清洗柱，将试管内壁烘干，另一方面可以启动热风机，利用热风烘干试管外壁，当试管烘干后，启动步进电机Ⅰ反转，将平台回复到原来的位置，整个过程完成。
本发明的有益效果是：
1、利用单片机系统控制，操作简单，方便，节省工时和人力，可以自动化地清洗试管；
2、清洗柱上部口出水注入洗涤槽，根据连通器原理可以保证洗涤槽注满的同时，也保证试管中充满水，故能保证试管内不存在气泡，保证清洗质量；
3、本发明采用一个换能器，节省了成本，同时为保证清洗质量，把超声波清洗与机械式清洗结合起来，可根据实际需求选择适合的清洗方式；
4、机械传动部分采用齿轮传动，稳定可靠；
5、可适用于一次性清洗大量试管，且每次清洗需为同种规格的试管；
6、设有热风机，可实现试管的内外壁烘干，节省时间，现洗现用；
7、装置结构简单易操作，运行安全稳定，造价低廉，便于大众使用与推广。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明上部结构示意图；
图3是本发明部分结构示意图；
图4是清洗柱结构示意图；
图5是试管夹持套结构示意图；
图中：1-供气装置；2-通气管；3-通水管；4-供水装置；5-分水器；6-稳定架；7-洗涤槽；8-步进电机Ⅰ；9-轴承座；10-固定件；11-光杆；12-丝杆；13-滑块；14-试管夹持套；15-平台；16-小齿轮Ⅰ；17-大齿轮Ⅰ；18-步进电机Ⅱ；19-支撑架；20-柱；21-尼龙丝；22-通孔；23-分水软管；24-清洗柱；25-旋转轴；26-夹片；27-热风机；28-大齿轮Ⅱ；29-小齿轮Ⅱ；30-换能器；31-轴承；32-壳体；33-排水管；34-阀门。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1-5所示，本试管清洗装置包括供气装置1、通气管2、通水管3、供水装置4、分水器5、稳定架6、洗涤槽7、步进电机Ⅰ8、轴承座9、固定件10、光杆11、丝杆12、滑块13、试管夹持套14、平台15、小齿轮Ⅰ16、大齿轮Ⅰ17、步进电机Ⅱ18、支撑架19、分水软管23、清洗柱24、大齿轮Ⅱ28、小齿轮Ⅱ29；其中供气装置1通过通气管2与分水器5下端的正孔连通，供水装置4通过通水管3与分水器5下端的侧孔连通，分水器5上端的孔与分水软管23一端连通，分水软管23另一端连通至洗涤槽7底部，且与洗涤槽7内设置的28个清洗柱24连通，清洗柱24包括带有通孔22的柱20、尼龙丝21，尼龙丝均匀设置在柱20上，分水软管23与柱连通；2个光杆11一端通过固定件10固定在洗涤槽7外侧，且对称设置；2个丝杆12一端分别穿过带有轴承的轴承座9设置在洗涤槽7外侧，且对称设置，2个步进电机Ⅰ8固定在洗涤槽7外侧并位于丝杆12下方，且其输出端通过联轴器与丝杆12一端连接；平台15通过其上的4个滑块设置在2个丝杆、2个光杆的上端，与丝杆配合的滑块13带有内螺纹；步进电机Ⅱ18通过支撑架19设置在平台15上，大齿轮Ⅰ17、大齿轮Ⅱ28套装固定在步进电机Ⅱ18的输出轴上且位于平台15上方，且大齿轮Ⅱ28设置在大齿轮Ⅰ17下方，28个轴承31镶嵌在平台15上，旋转轴25穿过轴承31设置在平台上，小齿轮Ⅰ16固定在旋转轴25上端且位于平台上方，试管夹持套14固定在旋转轴25下端且位于平台下方，试管夹持套14包括壳体32、3个以上的夹片26，壳体固定在旋转轴下端，夹片26设置在壳体内，用于夹持试管，小齿轮Ⅰ16与大齿轮Ⅰ17相啮合，小齿轮Ⅱ29通过旋转轴设置在平台15上且位于小齿轮Ⅰ16内侧，旋转轴另一端固定有试管夹持套，大齿轮Ⅱ28和小齿轮Ⅱ29相啮合，平台15下方中心处设置有热风机27，洗涤槽7底部设置有排水管33，排水管33上设置有阀门34，步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别与电源连接；小齿轮Ⅰ16和大齿轮Ⅰ17的齿数分别为30个、210个，个数分别14个、1个，中心孔径分别5mm、10mm，模数均为1，齿宽均为10mm；小齿轮Ⅱ29和大齿轮Ⅱ28的齿数分别为20个、140个，个数分别14、1；中心孔径分别为5mm，10mm，模数均为1，齿宽均为10mm；
实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同在于洗涤槽7内中心处设置有换能器30，洗涤槽7外均匀设置有3个稳定架6；试管清洗装置还包括单片机，步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别通过单片机（89C51系列）与电源连接，用于控制开关。
使用时，首先将存在污渍或化学药品残留的若干试管倒扣在清洗柱24上，打开供水装置4，关闭供气装置1，水经过通水管3进入分水器5；分水软管23一端与分水器5相连接，另一端与清洗柱24连接，分水器将水分配到分水软管中，在压强作用下从清洗柱的通孔22喷出，直到灌满洗涤槽为止（即液面没过试管）；然后打开换能器，来自换能器的高频震荡信号传播到液体介质中，超声波在水中疏密相间地辐射，使液体流动产生数以万计的气泡，气泡发生膨胀，然后又突然闭合，产生的高压与高温使不溶性物质分散、乳化、剥离，从而达到清洗表面的目的（若达到相当好的清洗效果，可在清水介质中加入清洗剂），超声波清进行2~3分钟后，通过排水管排空洗涤槽7中的水；接着控制2个步进电机Ⅰ8带动丝杆12旋转，平台的滑块13沿着丝杆移动而下降，直到试管夹持套14落入试管上部，并配合好为止，紧接着启动步进电机Ⅱ18，同轴的大齿轮Ⅰ17和大齿轮Ⅱ28转动，并带动14个小齿轮Ⅰ16和14个小齿轮Ⅱ29转动，由于试管夹持套14与小齿轮Ⅰ16、小齿轮Ⅱ29同轴连接，故试管夹持套14也进行旋转，此时试管与试管夹持套14同速转动，清洗柱上的尼龙丝与试管发生摩擦，从而达到清洗试管内壁的作用，此时控制清洗柱的通孔喷出水，试管内壁残留的污渍在摩擦下脱落随清水落入洗涤槽7后排出；最后打开供气装置，一方面将加热气体通入清洗柱，将试管内壁烘干，另一方面启动热风机27，利用热风烘干试管外壁，当试管烘干后，启动步进电机Ⅰ8反转，将平台15回复到原来的位置，整个过程完成。
Claims (7)
1.一种试管清洗装置，其特征在于：供气装置（1）、通气管（2）、通水管（3）、供水装置（4）、分水器（5）、稳定架（6）、洗涤槽（7）、步进电机Ⅰ（8）、轴承座（9）、固定件（10）、光杆（11）、丝杆（12）、滑块（13）、试管夹持套（14）、平台（15）、小齿轮Ⅰ（16）、大齿轮Ⅰ（17）、步进电机Ⅱ（18）、支撑架（19）、分水软管（23）、清洗柱（24）、大齿轮Ⅱ（28）、小齿轮Ⅱ（29）；
其中供气装置（1）通过通气管（2）与分水器（5）下端的正孔连通，供水装置（4）通过通水管（3）与分水器（5）下端的侧孔连通，分水器（5）上端的孔与分水软管（23）一端连通，分水软管（23）另一端连通至洗涤槽（7）底部，且与洗涤槽（7）内设置的3个以上的清洗柱（24）连通，2个光杆（11）一端通过固定件（10）固定在洗涤槽（7）外侧，且对称设置；2个丝杆（12）一端分别穿过带有轴承的轴承座（9）设置在洗涤槽（7）外侧，且对称设置，2个步进电机Ⅰ（8）固定在洗涤槽（7）外侧并位于丝杆（12）下方，且其输出端通过联轴器与丝杆（12）一端连接；平台（15）通过其上的4个滑块设置在2个丝杆、2个光杆的上端，与丝杆配合的滑块（13）带有内螺纹；步进电机Ⅱ（18）通过支撑架（19）设置在平台（15）上，大齿轮Ⅰ（17）、大齿轮Ⅱ（28）套装固定在步进电机Ⅱ（18）的输出轴上且位于平台（15）上方，且大齿轮Ⅱ（28）设置在大齿轮Ⅰ（17）下方，3个以上的轴承（31）镶嵌在平台（15）上，旋转轴（25）穿过轴承（31）设置在平台上，小齿轮Ⅰ（16）固定在旋转轴（25）上端且位于平台上方，试管夹持套（14）固定在旋转轴（25）下端且位于平台下方，小齿轮Ⅰ（16）与大齿轮Ⅰ（17）相啮合，小齿轮Ⅱ（29）通过旋转轴设置在平台（15）上且位于小齿轮Ⅰ（16）内侧，旋转轴另一端固定有试管夹持套，大齿轮Ⅱ（28）和小齿轮Ⅱ（29）相啮合，平台（15）下方中心处设置有热风机（27），步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别与电源连接。
2.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：清洗柱（24）包括带有通孔（22）的柱（20）、尼龙丝（21），尼龙丝均匀设置在柱（20）上，分水软管（23）与柱连通。
3.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：洗涤槽（7）内中心处设置有换能器（30）。
4.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：试管夹持套（14）包括壳体（32）、3个以上的夹片（26），壳体固定在旋转轴下端，夹片（26）设置在壳体内，用于夹持试管。
5.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：洗涤槽（7）外均匀设置有3个稳定架（6）。
6.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：洗涤槽（7）底部设置有排水管（33），排水管（33）上设置有阀门（34）。
7.根据权利要求1所述的试管清洗装置，其特征在于：试管清洗装置还包括单片机，步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、供气装置、供水装置分别通过单片机与电源连接，用于控制开关。
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