CN108940452A - 一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，是一种在叶绿体色素的提取和分离实验中对绿色植物叶片进行自动研磨的专用设备。此设备采用电机驱动研磨机构中的研磨球与研磨皿相互作用，实现对待研磨材料的充分研磨。此发明的优点在于：①实验过程中，学生只需要将待研磨的实验材料放入研磨皿中，调整研磨皿的高度位置恰当后，即可开启电机，自动快速完成实验材料的充分研磨。②研磨皿的安装和取出非常方便快捷，对于实验材料的添加，提取以及研磨皿的清洗都非常方便。③实验人员只需要完成简单的操作即可完成对实验材料的充分研磨，节省了手动研磨所需的大量体力消耗。
Description
技术领域
本发明涉及生物教学实验仪器领域，特别是一种在叶绿体色素的提取和分离实验中对绿色植物叶片进行自动研磨的专用设备。
背景技术
生物是一门以实验为基础的自然科学。在中学的生物教学过程中，生物实验教学具有十分重要的地位和作用，它不仅能为学生提供感性知识，而且能够激发学生的学习兴趣和求知欲，提高学生的综合素质和能力。
高中生物学的重难点内容之一是光合作用章节的学习，光合作用主要发生在植物叶片中的叶绿体中，叶绿素就是叶绿体中进行光合作用的主要场所。
由于叶绿体中的色素主要有两类四种，其中叶绿素可分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素可分为叶黄素和胡萝卜素，将这四种色素分离显示出来是叶绿体色素的提取和分离实验的主要目的。
叶绿体色素的提取和分离实验过程中，最关键的实验步骤就是在绿色植物叶片样本（常用菠菜叶片）加入碳酸钙和石英砂粉末，并滴入适量无水乙醇然后进行充分研磨，使各类色素溶解在溶剂中。此过程通常由学生采用研磨棒在研钵中手工研磨完成，需要花费较多的实验时间和精力，亟需一种能够自动完成绿色植物叶片样本研磨的实验设备，辅助学生开展叶绿体色素的提取和分离实验，提高实验效率。
发明内容
一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，是一种在叶绿体色素的提取和分离实验中对绿色植物叶片进行自动研磨的专用设备,它包括机架，所述的机架上端中部固定安装有减速电机，减速电机前端下部有输出转矩的减速电机轴，减速电机轴下端插入安装有竖直主轴，减速电机轴和竖直主轴由径向紧固螺钉紧固连接，竖直主轴下端插入安装在研磨转盘的中心轴孔内，竖直主轴底端由轴端挡圈对研磨转盘进行轴向定位并由轴向紧固螺钉进行紧固，竖直主轴下端的键槽与研磨转盘中心轴孔的键槽对齐，并通过平键形成传动联接。
所述的研磨转盘竖向开有八个研磨元件安装孔，研磨元件安装孔底部为锥形通孔形式，每个研磨元件安装孔底部各安装一颗研磨球，所述的研磨元件安装孔中研磨球的上方安装有研磨球定位销轴，研磨球与研磨球定位销轴形成半球面接触，所述的研磨元件安装孔中研磨球定位销轴上依次安装有压紧弹簧和弹簧压紧螺丝，研磨元件安装孔与弹簧压紧螺丝形成螺纹联接。
所述机架下部中间位置固定安装有固定铰链座，固定铰链座上左右对称安装有摇杆a和摇杆b，固定铰链座与摇杆a、摇杆b分别通过一根固定铰链长销形成铰链联接，每根固定铰链长销端部通孔内分别插入一根开口销a进行轴向定位，摇杆a与连杆a通过销轴a形成铰链联接，销轴a端部通孔内插入一根开口销b进行轴向定位，摇杆b与连杆b通过销轴b形成铰链联接，销轴b端部通孔内插入一根开口销b进行轴向定位，连杆a和连杆b另一端分别通过一根活动铰链长销与活动铰链座形成铰链联接，每根活动铰链长销端部通孔内分别插入一根开口销c进行轴向定位，活动铰链座上方中间位置焊接安装有研磨皿托盘，研磨皿托盘内可以放置研磨皿。
所述的销轴b中段位置开有轴孔，销轴a中段位置开有螺纹孔，长螺杆插入销轴b的轴孔中，与销轴b形成铰链联接，长螺杆与销轴a的螺纹孔形成螺纹传动联接，长螺杆的右端则焊接安装有手柄。
作为本方案的进一步优化，所述的研磨转盘上开有八个研磨元件安装孔，研磨元件安装孔下端贯通处为锥形孔，锥形孔底部直径略小于研磨球的直径，当研磨球装入研磨元件安装孔中时，研磨球不会从孔下端漏出，研磨球则由研磨球定位销轴在压紧弹簧的作用下压紧安装于研磨元件安装孔底部，压紧力的调节可通过旋转弹簧压紧螺丝来调节压紧弹簧的压缩量来实现。
作为本方案的进一步优化，所述的研磨转盘上所开的八个研磨元件安装孔到研磨转盘的回转轴线的距离是均匀递增的，当研磨转盘回转的时候，分布在研磨转盘底部的研磨球能够将研磨皿中的待研磨材料进行充分研磨。
作为本方案的进一步优化，所述的固定铰链座、摇杆a、摇杆b、固定铰链长销、连杆a、连杆b、销轴a、销轴b、活动铰链长销、活动铰链座、长螺杆和手柄共同组成菱形升降机构，通过手动旋转手柄即可调节活动铰链座上的研磨皿托盘的高度。
本发明一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置的优点在于：①实验过程中，学生只需要将待研磨的实验材料放入研磨皿中，调整研磨皿的高度位置恰当后，即可开启电机，自动快速完成实验材料的充分研磨。②研磨皿的安装和取出非常方便快捷，对于实验材料的添加，提取以及研磨皿的清洗都非常方便。③学生只需要完成简单的操作即可完成对实验材料的充分研磨，节省了手动研磨所需的大量体力消耗。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明的右前轴测视图（摘要附图）；
图2是本发明的右后轴测视图；
图3是本发明的右侧视图；
图4是本发明的右前轴测视图；
图5是本发明的正面全剖视图；
图6是本发明的菱形升降机构轴测视图；
图7是本发明的研磨转盘部件装配爆炸视图；
图8是本发明的研磨转盘零件仰视图；
图9是本发明的研磨皿托盘与研磨皿形状示意图。
图中主要零部件标号：101机架，102减速电机，103减速电机轴，104竖直主轴，105径向紧固螺钉，106轴端挡圈，107轴向紧固螺钉，201研磨转盘，201-1研磨元件安装孔,202研磨球，203研磨球定位销轴，204压紧弹簧，205弹簧压紧螺丝，206平键，301固定铰链座，302a摇杆a，302b摇杆b，303固定铰链长销，304a连杆a，304b连杆b，305a销轴a，305b销轴b，306活动铰链长销，307活动铰链座，308长螺杆，309手柄，310研磨皿托盘，311研磨皿，312开口销a，313开口销b，314开口销c。
具体实施方式
一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，是一种在叶绿体色素的提取和分离实验中对绿色植物叶片进行自动研磨的专用设备。此设备包括机架101，机架101上端中部固定安装有减速电机102，减速电机102前端下部有输出转矩的减速电机轴103，减速电机轴103下端插入安装有竖直主轴104，减速电机轴103和竖直主轴104由径向紧固螺钉105紧固连接，竖直主轴104下端插入安装在研磨转盘201的中心轴孔中，竖直主轴104底端由轴端挡圈106对研磨转盘201进行轴向定位并由轴向紧固螺钉107进行紧固，竖直主轴104下端的键槽与研磨转盘201中心轴孔的键槽对齐，并通过平键206形成传动联接，如图5所示。
本发明的研磨转盘201竖向开有八个研磨元件安装孔201-1，研磨元件安装孔201-1底部为锥形通孔形式，每个研磨元件安装孔201-1底部各安装一颗研磨球202，所述的研磨元件安装孔201-1中研磨球202的上方安装有研磨球定位销轴203，研磨球202与研磨球定位销轴203形成半球面接触，所述的研磨元件安装孔201-1中研磨球定位销轴203上依次安装有压紧弹簧204和弹簧压紧螺丝205，研磨元件安装孔201-1与弹簧压紧螺丝205形成螺纹联接，如图5、图7、图8所示。
本发明的机架101下部中间位置固定安装有固定铰链座301，固定铰链座301上左右对称安装有摇杆a302a和摇杆b302b，固定铰链座301与摇杆a302a、摇杆b302b分别通过一根固定铰链长销303形成铰链联接，每根固定铰链长销303端部通孔内分别插入一根开口销a312进行轴向定位，摇杆a302a与连杆a304a通过销轴a305a形成铰链联接，销轴a305a端部通孔内插入一根开口销b313进行轴向定位，摇杆b302b与连杆b304b通过销轴b305b形成铰链联接，销轴b305b端部通孔内插入一根开口销b313进行轴向定位，连杆a304a和连杆b304b另一端分别通过一根活动铰链长销306与活动铰链座307形成铰链联接，每根活动铰链长销306端部通孔内分别插入一根开口销c314进行轴向定位，活动铰链座307上方中间位置焊接安装有研磨皿托盘310，研磨皿托盘310内可以放置研磨皿311，如图2、图4、图5、图6所示。
本发明中的销轴b305b中段位置开有轴孔，销轴a305a中段位置开有螺纹孔，长螺杆308插入销轴b305b的轴孔中，与销轴b305b形成铰链联接，长螺杆308与销轴a305a的螺纹孔形成螺纹传动联接，长螺杆308的右端则焊接安装有手柄309，如图6所示。
本发明中的研磨转盘201上开有八个研磨元件安装孔201-1，研磨元件安装孔201-1下端贯通处为锥形孔，锥形孔底部直径略小于研磨球202的直径，当研磨球202装入研磨元件安装孔201-1中时，研磨球202不会从孔下端漏出，研磨球202则由研磨球定位销轴203在压紧弹簧204的作用下压紧安装于研磨元件安装孔201-1底部，压紧力的调节可通过旋转弹簧压紧螺丝205来调节压紧弹簧204的压缩量来实现。
本发明中的研磨转盘201上所开的八个研磨元件安装孔201-1到研磨转盘201的回转轴线的距离是均匀递增的，如图8所示，当研磨转盘201回转的时候，分布在研磨转盘201底部的研磨球202能够将研磨皿311中的待研磨材料进行充分研磨。
本发明中的固定铰链座301、摇杆a302a、摇杆b302b、固定铰链长销303、连杆a304a、连杆b304b、销轴a305a、销轴b305b、活动铰链长销306、活动铰链座307、长螺杆308和手柄309共同组成菱形升降机构，通过手动旋转手柄309即可调节活动铰链座307上的研磨皿托盘310的高度，如图6所示。
本发明一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置的工作过程如下：研磨装置如图2、图3、图4所示，首先用手反向转动手柄309，长螺杆308随手柄309一起转动，长螺杆308上的螺纹与销轴a305a螺纹孔形成螺纹传动，驱动如图6所示的菱形升降机构压扁，固定在活动铰链座307上的研磨皿托盘310下降，研磨皿托盘310上的研磨皿311随之下降。
将研磨皿311从研磨皿托盘310上取出，在研磨皿311中加入适量待研磨材料（菠菜叶片、石英砂粉末、碳酸钙粉末和无水乙醇），将研磨皿311放回到研磨皿托盘310上，用手正向转动手柄309使菱形升降机构向上升高，研磨皿托盘310及研磨皿311一起随之上升，当研磨皿311上升至研磨转盘201底部的研磨球202将研磨皿311中的待研磨材料压紧时，停止转动手柄309，研磨皿311位置调整完毕。
减速电机102通电启动，由减速电机102中的减速电机轴103输出转动，减速电机轴103将转动由竖直主轴104传递给研磨转盘201，研磨转盘201底部的8个研磨球202开始绕研磨转盘201的旋转轴线周转，研磨球202同时与研磨皿311底部摩擦，研磨球202绕自身球心自转，此过程中，研磨球202与研磨皿311共同作用对待研磨材料进行研磨，待研磨充分后，关闭减速电机102使其停转。
反向转动手柄309，使菱形升降机构向下压扁，研磨皿托盘310和研磨皿311一起随之下降，当研磨皿311降至研磨转盘201以下适当位置时，将研磨皿311从研磨皿托盘310上取出，将完成研磨的材料从研磨皿311中倒出，并将研磨皿311清洗干净在放置到研磨皿托盘310上以便下次研磨实验。
Claims (4)
1.一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，是一种在叶绿体色素的提取和分离实验中对绿色植物叶片进行自动研磨的专用设备,它包括机架（101），所述的机架（101）上端中部固定安装有减速电机（102），减速电机（102）前端下部有输出转矩的减速电机轴（103），减速电机轴（103）下端插入安装有竖直主轴（104），减速电机轴（103）和竖直主轴（104）由径向紧固螺钉（105）紧固连接，竖直主轴（104）下端插入安装在研磨转盘（201）的中心轴孔内，竖直主轴（104）底端由轴端挡圈（106）对研磨转盘（201）进行轴向定位并由轴向紧固螺钉（107）进行紧固，竖直主轴（104）下端的键槽与研磨转盘（201）中心轴孔的键槽对齐，并通过平键（206）形成传动联接；
所述的研磨转盘（201）竖向开有八个研磨元件安装孔（201-1），研磨元件安装孔（201-1）底部为锥形通孔形式，每个研磨元件安装孔（201-1）底部各安装一颗研磨球（202），所述的研磨元件安装孔（201-1）中研磨球（202）的上方安装有研磨球定位销轴（203），研磨球（202）与研磨球定位销轴（203）形成半球面接触，所述的研磨元件安装孔（201-1）中研磨球定位销轴（203）上依次安装有压紧弹簧（204）和弹簧压紧螺丝（205），研磨元件安装孔（201-1）与弹簧压紧螺丝（205）形成螺纹联接；
所述机架（101）下部中间位置固定安装有固定铰链座（301），固定铰链座（301）上左右对称安装有摇杆a（302a）和摇杆b（302b），固定铰链座（301）与摇杆a（302a）、摇杆b（302b）分别通过一根固定铰链长销（303）形成铰链联接，每根固定铰链长销（303）端部通孔内分别插入一根开口销a（312）进行轴向定位，摇杆a（302a）与连杆a（304a）通过销轴a（305a）形成铰链联接，销轴a（305a）端部通孔内插入一根开口销b（313）进行轴向定位，摇杆b（302b）与连杆b（304b）通过销轴b（305b）形成铰链联接，销轴b（305b）端部通孔内插入一根开口销b（313）进行轴向定位，连杆a（304a）和连杆b（304b）另一端分别通过一根活动铰链长销（306）与活动铰链座（307）形成铰链联接，每根活动铰链长销（306）端部通孔内分别插入一根开口销c（314）进行轴向定位，活动铰链座（307）上方中间位置焊接安装有研磨皿托盘（310），研磨皿托盘（310）内可以放置研磨皿（311）；
所述的销轴b（305b）中段位置开有轴孔，销轴a（305a）中段位置开有螺纹孔，长螺杆（308）插入销轴b（305b）的轴孔中并与销轴b（305b）形成铰链联接，长螺杆（308）与销轴a（305a）的螺纹孔形成螺纹传动联接，长螺杆（308）的右端则焊接安装有手柄（309）。
2.如权利要求1所述的一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，其特征在于所述的研磨转盘（201）上开有八个研磨元件安装孔（201-1），研磨元件安装孔（201-1）下端贯通处为锥形孔，锥形孔底部直径略小于研磨球（202）的直径，当研磨球（202）装入研磨元件安装孔（201-1）中时，研磨球（202）不会从孔下端漏出，研磨球（202）则由研磨球定位销轴（203）在压紧弹簧（204）的作用下压紧安装于研磨元件安装孔（201-1）底部，压紧力的调节可通过旋转弹簧压紧螺丝（205）来调节压紧弹簧（204）的压缩量来实现。
3.如权利要求1所述的一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，其特征在于所述的研磨转盘（201）上所开的八个研磨元件安装孔（201-1）到研磨转盘（201）的回转轴线的距离是均匀递增的，当研磨转盘（201）回转的时候，分布在研磨转盘（201）底部的研磨球（202）能够将分布在研磨皿（311）中的待研磨材料进行充分研磨。
4.如权利要求1所述的一种用于叶绿体色素的提取和分离实验的研磨装置，其特征在于所述的固定铰链座（301）、摇杆a（302a）、摇杆b（302b）、固定铰链长销（303）、连杆a（304a）、连杆b（304b）、销轴a（305a）、销轴b（305b）、活动铰链长销（306）、活动铰链座（307）、长螺杆（308）和手柄（309）共同组成菱形升降机构，通过手动旋转手柄（309）即可调节活动铰链座（307）上的研磨皿托盘（310）的高度。
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