CN110681299A - 非接触式溶液搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验器材，具体公开了一种非接触式溶液搅拌器，其包括用于覆盖烧杯上端口的盖体和一机体；机体下端固定有导风罩，导风罩四周均布有出气孔，导风罩的下端口经一进风道与进气口相通，出气孔经一出风道与出气口相通，进气口与出气口位于机体的上部；机体下部设有用于在液面上方产生气流以驱使溶液旋转的斜流风轮装置；机体内安设有电源组件以及控制器。本非接触式溶液搅拌器使用时无部件与溶液进行接触，实验更加精准并降低了清洁处理的难度；其可更好的实现防止物料挥发、减少热量流失、加速蒸发以及加快散热等不同的效果；其小巧紧凑，使用操作便捷，与烧杯配合使用，可对粘度较低的溶液实现良好的搅拌效果，具有广阔的应用前景。

Description

非接触式溶液搅拌器

技术领域

本发明涉及一种实验器材，尤其涉及一种在实验中适合对溶液进行搅拌的搅拌器。

背景技术

溶液搅拌器是实验中最为常用的实验器材之一,其用于对溶液进行搅拌,以满足使物料混合均匀、防止沉淀、均匀加热、快速散热以及加速蒸发等多种不同的实验需求。目前，实验室常用的溶液搅拌装置根据工作方式的不同分为多类，最为常用的为玻璃棒、磁力搅拌器以及旋桨式搅拌器。上述常用的搅拌装置存在的共同缺陷是都采用了接触式搅拌，即工作过程中需有部件与溶液接触，一方面，搅拌器使用完毕后局部粘附有物料，需进行严格彻底的清洁处理，操作较为麻烦，如清除不彻底，残留的物料会对其后的实验产生影响；另一方面，在移出搅拌器时会携出少量的物料，影响实验的精确性。此外，实验中在对溶液搅拌时，往往根据实际情况而具有特定要求，比如实验中有易于挥发的物料参与，则在搅拌过程中应使容器趋于密闭，以减少物料挥发，再比如，实验中对溶液进行搅拌以加速蒸发或加快降温时，应使容器内部与外界进行空气交换，以便蒸汽可快速的散失至外界；现有常用的溶液搅拌器的功能较为单一，无法满足实验过程中对搅拌时的前述特定要求。

发明内容

本发明的技术目的旨在提供了一种采用非接触式搅拌，使用便捷，且能够调节容器与外界连通状态以满足实验实际需要的溶液搅拌器。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种非接触式溶液搅拌器，其包括一呈圆形而用于覆盖烧杯上端口的盖体和一呈长筒状的机体，机体沿竖直方向从盖体中心贯穿并可上下调节位置，机体与盖体之间设有可将两者锁定的锁紧机构；机体下端固定有呈扣碗状的导风罩，导风罩四周的外缘侧壁上均布有若干出气孔；机体与导风罩内设有一进风道和一出风道，导风罩的下端口经进风道与一进气口相通，所有的出气孔共同经出风道与一出气口相通，进气口与出气口位于机体的上部，机体上设有可对进气口和出气口进行开启与关闭的气路开关；机体下部设有一用于在液面上方产生气流以驱使溶液旋转的斜流风轮装置，斜流风轮装置包括由机体支撑而沿竖直方向延伸的主轴、安设在机体内部用于驱动主轴旋转的电机、若干由主轴支撑而呈辐射状分布于导风罩下方的叶片；斜流风轮装置旋转过程中将驱使空气做离心运动，同时驱使空气轴向向下运动使导风罩的下端口处形成负压；机体内安设有为电机提供工作电压的电源组件以及控制电机工作状态的控制器，与控制器相连的操控面板设置在机体的上端面上。

本非接触式溶液搅拌器的使用方法及工作原理为：

根据烧杯内的溶液量，对机体与盖体的相对位置进行预调，以保证将盖体覆盖在烧杯上端后，叶片位于液面上方且两者保持适宜的间距(溶液旋转后不会与叶片接触)，对盖体与机体调节完成后借助锁紧机构将两者锁定；将盖体覆盖在烧杯上端，此时机体由盖体提供支撑而位于烧杯的中心轴上，且叶片则位于烧杯内并位于液面的上方；通过操控面板使电机驱动斜流风轮装置旋转，一方面，高速旋转的叶片驱使空气做离心运动，在烧杯内壁的限制下，液面上侧的空气在叶片的搅动下而进行旋转，另一方面，高速旋转的叶片驱使空气向液面方向轴向运动，增加气流对液面的作用力，溶液在液面上侧气流的作用下将逐渐的产生旋转，继而实现溶液搅拌的目的；如在搅拌过程中需避免物料挥发或减少热量流失，则调节气路开关使进气口和出气口处于关闭状态，此时烧杯内腔处于密闭状态，斜流风轮装置旋转过程中液面上方的空气在烧杯内进行微循环，而不会流向外界；如搅拌目的是为了促使溶液加速蒸发或快速降温，则调节气路开关使进气口和出气口处于开启状态，斜流风轮装置旋转过程中导风罩的下端口呈负压状态，外界空气依次经进气口、进风道、导风罩下端口进入烧杯内部，而烧杯内的空气受压力驱使依次经出气孔、出风道、出气口排至外界，由此使烧杯内部与外界强制进行空气交换，更为高效的实现加速蒸发或快速降温的目的；如搅拌是为了使物料混合均匀或防止沉淀而对于烧杯与外界的连通状态无特殊要求时，无需对气路开关进行调节；在实验过程中，可以根据实际情况利用操控面板对电机的启、停以及转速进行人为调节或设定，以实现较佳的搅拌效果。

本非接触式溶液搅拌器相比以往技术，其具有如下技术效果：

本非接触式溶液搅拌器在对溶液搅拌过程中，无部件与溶液进行直接接触，进而不会粘附物料，一方面可保证实验更加精准，另一方面提高了工作稳定性并降低了搅拌器清洁处理操作的难度；在实施过程中可使机体基于防水性设计，可直接对非接触式溶液搅拌器的外部以及内设的气路进行冲洗，进一步提高清洁操作的便捷性；本非接触式溶液搅拌器在使用时，可以设置烧杯与外界的空气流通情况，以此更好的实现防止物料挥发、减少热量流失、加速蒸发以及加快散热等不同的效果，以满足实验中的实际需要。本非接触式溶液搅拌器结构设计合理，小巧紧凑，使用操作便捷，工作稳定，且其实施容易，成本低廉，与烧杯配合使用，可对粘度较低的溶液实现良好的搅拌效果，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为非接触式溶液搅拌器的整体结构示意图之一。

图2为非接触式溶液搅拌器的整体结构示意图之二。

图3为非接触式溶液搅拌器的分解示意图之一。

图4为非接触式溶液搅拌器的分解示意图之二。

图5为机体外壳部分剖开后的结构示意图之一。

图6为机体外壳部分剖开后的结构示意图之二。

图7为非接触式溶液搅拌器与烧杯配合工作的示意图。

图8为进气口和出气口处于开启状态时非接触式溶液搅拌器的工作示意图。

图9为进气口和出气口处于关闭状态时非接触式溶液搅拌器的工作示意图。

图10为非接触式溶液搅拌器闲置时的状态示意图。

图11为斜流风轮装置的一种改进结构示意图。

图12为斜流风轮装置的另一种改进结构示意图。

图中，1、导风罩，2、叶片，3、出气孔，4、裙部，5、把手，6、盖体，7、进气口，8、通气孔，9、操控面板，10、手持部，11、工位标识，12、滑环，13、刻度尺，14、机体，15、主轴，16、进风道，17、环形槽，18、出风道，19、电机，20、出气口，21、控制器，22、电源组件，23、滑销，24、烧杯，25、外螺纹，26、内螺纹，27、角度限位机构，28、辐条轴。

具体实施方式

参看图1-7所示，本发明公开了一种非接触式溶液搅拌器，其主要由盖体6、机体14构成；所述的盖体6呈圆形，其圆心处沿轴向开有通孔，其用于覆盖在烧杯24的上端口以将烧杯24上端封堵；所述的机体14呈长筒状，其沿竖直方向经通孔从盖体6的中心贯穿并可上下调节位置，机体14与盖体6之间设有可将两者锁定的锁紧机构；由于机体14与盖体6垂直且从盖体6中心贯穿，当盖体6覆盖在烧杯24上端后，机体14可由盖体6提供稳定支撑而位于烧杯24的中心轴上，且机体14下端位于烧杯24内部；机体14的下端固定有一导风罩1，所述的导风罩1呈扣碗状即上端具有顶部而下端则具有一个开阔的下端口，导风罩1四周的外缘侧壁上均布有若干等角度分布的出气孔3；机体14与导风罩1的顶部内开设有一进风道16和一出风道18，导风罩1的下端口经进风道16与一进气口7相通，所有的出气孔3共同经出风道18与一出气口20相通，所述的进气口7与出气口20位于机体14的上部，机体14上设有可对进气口7和出气口20进行开启与关闭的气路开关，进气口7与出气口20为开启状态时进风道16与出风道18均与外界相通，反之则进风道16与出风道18均与外界不相通；所述的机体14下部设有一斜流风轮装置，斜流风轮装置用于在液面上方产生气流，以驱使烧杯24内的溶液旋转，其包括主轴15、电机19以及若干叶片2，所述的主轴15由机体14支撑而沿竖直方向延伸，所述的电机19安设在机体14内部而用于驱动主轴15旋转，所述的叶片2由主轴15支撑而呈辐射状分布于导风罩1的下方；斜流风轮装置在旋转过程中，将驱使空气做离心运动，同时驱使空气轴向向下运动使导风罩1的下端口处形成负压；机体14内安设有为电机19提供工作电压的电源组件22以及控制电机19工作状态的控制器21，与控制器21相连的操控面板9设置在机体14的上端面上，通过操控面板9可经控制器21对电机19的启停、转速进行人为调节以及预设，由于操控面板9位于机体14的上端面，可有效避免抓持机体14时触碰操控面板9而产生误操作。

本非接触式溶液搅拌器的使用方法及工作原理为：

参看图7所示，根据烧杯24内的溶液量，对机体14与盖体6的相对位置进行预调，以保证将盖体6覆盖在烧杯24上端后，叶片2位于液面上方且两者保持适宜的间距，以避免溶液旋转后与叶片2接触，对盖体6与机体14调节完成后借助锁紧机构将两者锁紧；将盖体6覆盖在烧杯24上端，此时机体14由盖体6提供支撑而位于烧杯24的中心轴上，且叶片2则位于烧杯24内并位于液面的上方；通过操控面板9将电机19调节至运转状态，即斜流风轮装置开始运转，一方面，高速旋转的叶片2驱使空气做离心运动，在烧杯24内壁的限制下，液面上侧的空气在叶片2的搅动下而进行旋转，另一方面，高速旋转的叶片2驱使空气向液面方向轴向运动，增加气流对液面产生的驱动力，溶液在液面上侧气流的作用下将逐渐的产生旋转，继而实现溶液搅拌的目的；

参看图8所示，如在搅拌过程中需避免物料挥发或减少热量流失，则调节气路开关使进气口7和出气口20处于关闭状态，此时烧杯24内腔处于密闭状态，斜流风轮装置旋转过程中液面上方的空气在烧杯24内进行微循环，而不会流向外界，即实现了避免物料挥发以及减少热量流失的目的；

参看图9所示，如搅拌目的是为了促使溶液加速蒸发或快速降温，则调节气路开关使进气口7和出气口20处于开启状态，斜流风轮装置旋转过程中导风罩1的下端口呈负压状态，外界空气依次经进气口7、进风道16、导风罩1下端口进入烧杯24内部，而烧杯24内的空气受压力驱使依次经出气孔3、出风道18、出气口20排至外界，由此使烧杯24内部与外界强制进行空气交换，更为高效的实现加速蒸发或快速降温的目的；

如搅拌是为了使物料混合均匀或防止沉淀而对于烧杯24与外界的连通状态无特殊要求时，无需对气路开关进行调节；在实验过程中，可以根据实际情况利用操控面板9对电机19的启、停以及转速进行人为调节或设定，以实现较佳的搅拌效果。

参看图7所示，本非接触式溶液搅拌器在对溶液搅拌过程中，无部件与溶液进行直接接触，进而不会粘附物料，一方面可保证实验更加精准，另一方面提高了工作稳定性并降低了搅拌器清洁处理操作的难度；在实施过程中可使机体14基于防水性设计，可直接对非接触式溶液搅拌器的外部以及内设的气路进行冲洗，进一步提高清洁操作的便捷性。

本非接触式溶液搅拌器结构设计合理，小巧紧凑，使用操作便捷，工作稳定，且其实施容易，成本低廉，与烧杯24配合使用，可对粘度较低的溶液实现良好的搅拌效果，具有广阔的应用前景。

参看图1、7所示，在本非接触式溶液搅拌器中，所述的盖体6上侧安设有一个把手5，以便于使用者抓持盖体6，所述的把手5可基于柄状、指环等现有设计进行实施。

参看图2、7所示，在本非接触式溶液搅拌器中，所述的机体14上部外侧壁具有手持部10，以便使用者抓持机体14，所述的手持部10可为开设在机体14外侧壁的防滑纹或套置在机体14外部的防滑套。

参看图1、2、7所示，在本非接触式溶液搅拌器中，所述的机体14外侧壁上设有一刻度尺13，刻度尺13标注有体积值，当盖体6所处位置对应刻度尺13上的体积值为V时，此时盖体6与机体14的相对位置适于对烧杯24内体积为V的溶液进行搅拌；由此一来，可以参照烧杯24内液体的已知体积，快速的对盖体6与机体14的相对位置进行调节，使得本非接触式溶液搅拌器使用前的预调更加方便快捷。

在本非接触式溶液搅拌器中，进气口7与出气口20位于机体14的上部，气路开关可调节进气口7和出气口20的启闭状态，气路开关可采用风阀、流体开关等现有常规结构进行实施；同时，为了使进气口7、出气口20以及气路开关的结构更加简单，气路开关的调节操作更加便捷，本发明对上述部件提供了一种不同于现有技术的实施方式，具体结构为：

参看图1、5、6、8、9所示，所述的机体14上部侧壁开设有一圈内凹的环形槽17，所述的进气口7与出气口20开设在环形槽17内；所述的环形槽17外套置有一仅可与其相对旋转的滑环12，滑环12的环壁上开设有通气孔8；将滑环12旋转至通气孔8位于进气口7和出气口20的外侧时，进气口7与出气口20与外界连通，即进气口7与出气口20处于开启状态；将滑环12旋转至环壁将进气口7和出气口20封堵时，即进气口7与出气口20处于关闭状态；为了更加便于操作，所述的滑环12外侧壁设有防滑纹，所述的滑环12与机体14上标注有工位标识11。

参看图2、7、10所示，在本非接触式溶液搅拌器中，所述的盖体6下侧设有一呈环形向下延伸的裙部4，当盖体6覆盖在烧杯24上端口时裙部4与烧杯24内壁接触，且调节盖体6与机体14的位置可使导风罩1与叶片2收纳于裙部4内腔中；裙部4的设置用意有三，其一为，非接触式溶液搅拌器与烧杯24配合工作时，盖体6与裙部4配合可对烧杯24上端口实现更佳的封堵效果，其二为，裙部4可防止非接触式溶液搅拌器工作过程中与烧杯24产生位移，提高非接触式溶液搅拌器工作的稳定性，其三为，当非接触式溶液搅拌器不使用时，可将导风罩1、叶片2等部件收纳在裙部4内腔中，更加利于放置，同时也对叶片2起到一定的防护作用。

参看图3、7所示，在本非接触式溶液搅拌器中，锁紧机构用于将机体14与盖体6的相对位置进行锁定，以保证在工作过程中盖体6能够为机体14提供稳定支撑；就现有技术而言，锁紧机构具有多种实施方式，比如可基于弹簧与滑销23的结构进行实施，亦可采用锁紧螺栓进行实施；本发明提供一种结构更加简单，更有利于调节机体14与盖体6相对位置的优选实施方式，所采用的具体结构为：

参看图10所示，所述的机体14外轮廓呈圆柱形，所述的锁紧机构包括设置在机体14外侧壁的外螺纹25、设置在盖体6上与外螺纹25配合的内螺纹26；使得机体14与盖体6构成一丝杆机构而具有轴向自锁特性，非接触式溶液搅拌器工作过程中轴向受力无法驱使机体14与盖体6相对移动，而斜流风轮装置对机体14施加的扭力也较小，一般不足以驱动机体14与盖体6产生相对旋转；同时在实施过程中，对盖体6与机体14的相对旋转时的阻力合理调试，即可避免非接触式溶液搅拌器工作过程机体14与盖体6发生相对旋转；在对非接触式溶液搅拌器进行预调时，旋转盖体6与机体14即可调节两者的轴向相对位置。

参看图7、8所示，在本非接触式溶液搅拌器中，斜流风轮装置在旋转过程中，将驱使空气做离心运动，同时驱使空气轴向向下运动使导风罩1的下端口处形成负压，由此可见斜流风轮装置的工作方式与现有的斜流风机内的风轮工作方式、原理一致，因此斜流风轮装置可以参照现有技术中斜流风机内部的风轮结构进行实施。

进一步而言，在本非接触式溶液搅拌器中，斜流风轮装置如采用现有技术进行实施，一般而言，斜流风轮装置仅向一个预定方向旋转时，才能实现驱使空气轴向向下运动的效果，而斜流风轮装置向另一个方向旋转，反而会驱使空气轴向向上运动，使得本非接触式溶液搅拌器的工作过程中对斜流风轮装置的旋转方向具有特定要求，对溶液的搅拌方式具有较大的限制；为此，本发明还提供了两种对斜流风轮装置的改进结构：

其一为，参看图2、11所示，所述的主轴15上固定有若干与其垂直且呈辐射状分布于导风罩1的下方辐条轴28；所述的叶片2呈长条板状，叶片2上端与辐条轴28转动连接且两者之间具有角度限位机构27，使得叶片2由竖直状态可绕辐条轴28向两侧均能够进行等角度的小幅摆动；由此使得，主轴15向任一方向旋转时，叶片2受空气反作用力而绕辐条轴28进行相应的小幅摆动，使叶片2的迎风面产生倾斜以驱使空气轴向向下运动；

其二为，参看图12所示，所述的叶片2横截面为倒三角形，由此使得，主轴15向任一方向旋转时，叶片2倾斜的迎风面均能驱使空气轴向向下运动；

当斜流风轮装置采用上述两者改进结构后，无论斜流风轮装置向任何一个方向旋转，均能够驱使空气做离心运动，同时驱使空气轴向向下运动，基于此特性，非接触式溶液搅拌器工作过程中可采用如下方式：利用操控面板9使电机19运行后，控制器21自动使电机19交替的进行正向旋转与反向旋转，烧杯24内的溶液在斜流风轮装置的作用下将交替的向不同方向旋转，以实现更佳的搅拌效果。

Claims (10)

1.一种非接触式溶液搅拌器，其特征在于：包括一呈圆形而用于覆盖烧杯上端口的盖体和一呈长筒状的机体，机体沿竖直方向从盖体中心贯穿并可上下调节位置，机体与盖体之间设有可将两者锁定的锁紧机构；机体下端固定有呈扣碗状的导风罩，导风罩四周的外缘侧壁上均布有若干出气孔；机体与导风罩内设有一进风道和一出风道，导风罩的下端口经进风道与一进气口相通，所有的出气孔共同经出风道与一出气口相通，进气口与出气口位于机体的上部，机体上设有可对进气口和出气口进行开启与关闭的气路开关；机体下部设有一用于在液面上方产生气流以驱使溶液旋转的斜流风轮装置，斜流风轮装置包括由机体支撑而沿竖直方向延伸的主轴、安设在机体内部用于驱动主轴旋转的电机、若干由主轴支撑而呈辐射状分布于导风罩下方的叶片；斜流风轮装置旋转过程中将驱使空气做离心运动，同时驱使空气轴向向下运动使导风罩的下端口处形成负压；机体内安设有为电机提供工作电压的电源组件以及控制电机工作状态的控制器，与控制器相连的操控面板设置在机体的上端面上。

2.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的盖体上侧安设有一个把手。

3.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的机体上部外侧壁具有手持部。

4.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的机体外侧壁上设有一刻度尺，刻度尺标注有体积值，当盖体所处位置对应刻度尺上的体积值为V时，此时盖体与机体的相对位置适于对烧杯内体积为V的溶液进行搅拌。

5.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的机体上部侧壁开设有一圈内凹的环形槽，所述的进气口与出气口开设在环形槽内；所述的环形槽外套置有一仅可与其相对旋转的滑环，滑环的环壁上开设有通气孔；将滑环旋转至通气孔位于进气口和出气口的外侧时，进气口与出气口与外界连通；将滑环旋转至环壁将进气口和出气口封堵时，即进气口与出气口处于关闭状态；所述的滑环外侧壁设有防滑纹，所述的滑环与机体上标注有工位标识。

6.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的盖体下侧设有一呈环形向下延伸的裙部，当盖体覆盖在烧杯上端口时裙部与烧杯内壁接触，且调节盖体与机体的位置可使导风罩与叶片收纳于裙部内腔中。

7.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的机体外轮廓呈圆柱形，所述的锁紧机构包括设置在机体外侧壁的外螺纹、设置在盖体上与外螺纹配合的内螺纹。

8.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的主轴上固定有若干与其垂直且呈辐射状分布于导风罩的下方辐条轴；所述的叶片呈长条板状，叶片上端与辐条轴转动连接且两者之间具有角度限位机构，使得叶片由竖直状态可绕辐条轴向两侧均能够进行等角度的小幅摆动；主轴向任一方向旋转时，叶片受空气反作用力而绕辐条轴进行相应的小幅摆动，使叶片的迎风面产生倾斜以驱使空气轴向向下运动。

9.根据权利要求1所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：所述的叶片横截面为倒三角形，主轴向任一方向旋转时，叶片倾斜的迎风面均能驱使空气轴向向下运动。

10.根据权利要求8或9所述的非接触式溶液搅拌器，其特征在于：利用操控面板使电机运行后，控制器自动使电机交替的进行正向旋转与反向旋转，以使斜流风轮装置驱使烧杯内的溶液交替的向不同方向旋转。

Images