CN115400658A - 一种无磁子磁力搅拌系统 - Google Patents

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韦天香
李师
张磊
李非凡
周书宇
陈点
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张颖昊
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种无磁子磁力搅拌系统,包括:容器放置平台,所述容器放置平台上设置有一个圆筒状支架,所述圆筒状支架里面用于放置待搅拌液容器,所述圆筒状支架内部设置有阵列排布的若干电磁铁放置空腔,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有固定扣用于固定电磁铁,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有与所述电磁铁电接触的接电触点,所述接电触点通过电路并联设置在所述容器放置平台内部的电控模块,所述电控模块通过电路连接设置在容器放置平台前部的控制显示面板。本发明避免常规磁力搅拌中磁子产生的磁性材料损耗,同时解决了辅助搅拌装置清洗困难的问题,赋予了搅拌器搅拌轨迹的可改造性。

Description

一种无磁子磁力搅拌系统
技术领域
本发明涉及电磁铁技术领域、磁力搅拌技术领域,具体涉及一种无磁子磁力搅拌系统。
背景技术
磁力搅拌是科学实验中物质混合用到的搅拌方式,多用于多种液体及固液间的搅拌和混合。磁力搅拌利用法拉第电磁感应定律和安培定理:放置在磁场内的感应线圈在磁场变化同时,感应线圈内产生感应电流;同时通电导线在磁场受到安培力作用,使得感应线圈在磁场内旋转,即利用磁场来驱动容器物质内的磁性转子运转,达到均匀搅拌内容物的目的。当前,最常见的磁力搅拌装置是将容器放置于磁力装置之上,通过旋转等方法不断变换磁力装置产生的磁场极性的方向推动放置在容器液体内的磁性搅拌转子(磁子)转动,达到均匀搅拌内容物作用。
传统的磁力搅拌装置,必须使用磁性搅拌转子(磁子)。将磁子投入容器内容物中,通过改变装置底部施加磁场极性方向使得磁子随着磁场极性方向变化而旋转,旋转方向与速度均由磁场极性变化控制。磁力搅拌方式相对于搅拌棒搅拌方式是巨大的进步,减小了能耗,材料损失,一定程度上降低了清洗难度。面对不同容器,不同液体固体的混合需求也有不同类型的磁子选择,如十字型、橄榄型,长棍型。但是在面对搅拌物含磁性物质时,传统磁力搅拌装置有极大的缺陷。
搅拌物含磁性物质时,传统磁力搅拌投入的磁子会将磁性物质吸引,同时底部的搅拌装置同样会将磁力物质吸附在容器底部。两种情况不仅难以达到物质混合均匀的目的,在搅拌结束取出磁子时磁子对磁性物质的吸引会带来较大的损失,亟需一种磁力搅拌装置来解决上述问题,面对搅拌磁性物质的情况。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种无磁子磁力搅拌系统,避免常规磁力搅拌中磁子产生的磁性材料损耗,同时解决了辅助搅拌装置清洗困难的问题,赋予了搅拌器搅拌轨迹的可改造性。
上述的目的通过以下技术方案实现:
一种无磁子磁力搅拌系统,包括:容器放置平台,所述容器放置平台上设置有一个圆筒状支架,所述圆筒状支架里面用于放置待搅拌液容器,所述圆筒状支架内部设置有阵列排布的若干电磁铁放置空腔,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有固定扣用于固定电磁铁,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有与所述电磁铁电接触的接电触点,所述接电触点通过电路并联设置在所述容器放置平台内部的电控模块,所述电控模块通过电路连接设置在容器放置平台前部的控制显示面板。
进一步地,所述圆筒状支架外设置有保护外壳,所述保护外壳采用高分子聚合物如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)等材料。
进一步地,所述控制显示面板上设置有一个数字型显示表,一个船型开关,两个旋钮型开关;所述控制显示面板与所述容器放置平台内电控模块相连。
进一步地,所述阵列排布的若干电磁铁放置空腔,设置了2-100层,每层4-100个电磁铁放置空腔均匀分布。
进一步地,所述圆筒状支架采用绝缘工程塑料如聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等材料。
进一步地,所述待搅拌液容器采用高硼硅玻璃和塑料如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(Teflon)等材料。
有益效果:本发明具有以下优点:
本发明装有磁性物质和溶液的容器放置在搅拌器容器放置平台上;支架环绕容器使得电磁铁在容器侧面呈环形阵列排布,而非常规的底部排布;通过不同位置电磁铁在不同时间的工作状态驱动搅拌容器中的磁性物质移动,而非常规的机械磁体转动驱动;容器内的磁性物质在经过设计的若干电磁铁工作状态改变而引起的磁力方向改变下按设计好的轨迹移动避免在搅拌磁性物质中常规磁力搅拌中磁子产生的磁性材料损耗,解决了磁性材料搅拌引起的磁子等搅拌辅助装置的清洗困难问题,更重要的是,操作者可通过软件与搅拌器协作,使得磁性物质能按照设计好的轨迹运动,大大提高了搅拌效率。
附图说明
图1是本发明的主结构立体示意图;
图2是一实施例的内嵌电路,含电磁铁放置空间支架主结构的立体示意图;
图3是一实施例的详细电磁铁放置空间的立体示意图;
图4是一实施例的控制显示面板的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本实新型的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
如图1~4所示,本实施例的一种无磁子磁力搅拌系统,应用于磁性物质的搅拌,包括:一套圆筒状支架31,若干电磁铁,一个支架保护外壳,一个容器放置平台32,容器放置平台32里面设置有电控模块,容器放置平台32外侧设置有控制显示面板33;圆筒状支架里面具有电磁铁放置空腔;电磁铁放置空腔内设计了接电触点和固定扣,固定扣用来固定电磁铁。
圆筒状支架31环绕着待搅拌液容器,若干固定在电磁放置空腔里面的电磁铁组成电磁铁组。电磁铁组在容器侧面阵列排布,以控制若干特定电磁铁工作与否控制磁力位置改变,这样的磁铁排布方式既为搅拌轨迹提供了多种模式,做到在三维尺度上控制搅拌,大大提高搅拌效率,而且更为安全。
圆筒状支架31内嵌电路,电路连通各个电磁铁放置空间,在各个电磁铁放置空间内均设有接电触点和固定扣;在电磁铁放置空腔内,当电磁铁固定在电磁铁放置空腔内时,电磁铁本身的接电触点与电路上接电触点相连,电磁铁接入控制电路;固定扣用于将电磁铁固定在电磁铁放置空间内。优选地,圆筒状支架31为网格状,每一个格即电磁铁放置空腔,圆筒状支架31固定在容器放置平台上。在本实例中,电磁铁采用不具有或具有极小的剩磁效应的电磁铁。支架材质采为不可磁化的物质,例如绝缘工程塑料如聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等。所述圆筒状支架外设置有保护外壳,本实施例中所述保护外壳采用高分子聚合物如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)等材料,所述待搅拌液容器采用高硼硅玻璃和塑料如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(Teflon)等材料。
控制显示面板采用一个船型总开关41、两个旋钮型多触开关43、44以及一个数字型显示表42组合而成;船型开关41为单刀单掷型,控制整个搅拌器总电源,两个旋钮型开关分别控制搅拌转速和搅拌轨迹模式,控制搅拌转速旋钮开关43为无极无档型,理论上可以在搅拌器转速范围内调到任意一个转速,控制搅拌轨迹模式旋钮开关44为有级五档型,五个档位分别为“关闭”,“模式一”,“模式二”,“模式三”,“模式四”,四个模式通过外接软件设计轨迹,可调整可改变。数字型显示表42实时显示容器内磁性物质转速。面板三个开关及数字显示表均连接容器放置平台内的电控模块。
电控模块位于容器放置平台内,与其上方的支架内嵌电路连接,与其前部的控制显示面板相连,同时还可通过USB接口与电脑相连。
外接轨迹设计软件由Python编程语言写就,可在市场上主流计算机操作系统中运行,应用于磁性物质在容器中液体运动轨迹的设计。计算机与搅拌器通过USB-USB连接,软件可通过设定特定位置电磁铁按顺序工作而设计出诸如螺旋上升等磁性物质运动轨迹。并将其组合为一个模式赋予控制显示面板上控制搅拌轨迹模式旋钮开关上其中一个模块档位,搅拌时调整至该档位,容器内磁性物质将以我们设计好的轨迹移动。
在本实施例中,以磁性物质移动轨迹为螺旋上升为例说明工作原理。
在本实施例中,优选地,支架设置了6层电磁铁放置空腔21~26,每层6个电磁铁放置空间,共计36个电磁铁放置空腔111~166。
在本实施例中,优选地,使用36个磁性强,剩磁效应小的电磁铁。
在本实施例中,优选地,以常规500mL烧杯为容器,四氧化三铁粉为磁性物质为例说明工作原理。
在本实施例中,优选地,支架高20厘米,内半径5厘米。
在本实施例中,优选地,每个电磁铁横切面为六分之一圆环,安装于电磁铁放置空腔111~166内。
在本实施例中,36个电磁铁在容器侧面排布,包括第一层第一个111,第一层第二个112,第一层第三个113,第一层第四个114,第一层第五个115,第一层第六个116,第二层第二个122,第三层第三个133,第四层第四个144,第五层第五个155,第六层第六个166等,以此类推进行编号。
本发明的工作原理为:
装有待搅拌溶液和磁性物质的容器放置在环绕型支架内,打开电源,设定螺旋上升模式;首先是第一层第一个电磁铁通电,产生磁性,此时其它电磁铁不通电,支架中第一层第一个电磁铁111为磁力源,容器内磁性物质四氧化三铁粉向磁力源移动;再为第一层第二个电磁铁112通电,同时将第一层第一个电磁铁111断电,此时第一层第二个电磁铁112为唯一磁力源,容器内四氧化三铁粉转而向第一层第二个电磁铁移动;以此类推,按顺序通电电磁铁113,114,115,116,同时将上一个电磁铁断电,此时容器内四氧化三铁粉绕第一层电磁铁高度内移动一个圆周;然后,将第一层电磁铁全部断电,将第二层第一个电磁铁121通电,再按顺序通电磁铁122,123,124,125,126,同时将上一个通电电磁铁断电,使容器内四氧化三铁粉在第二层电磁铁高度移动一个圆周。以此类推,容器内四氧化三铁粉依次在各层电磁铁绕圆周移动,做预设好的螺旋上升轨迹。
在本实施例中,在同一时刻内,只有一个电磁铁通电,以此保证搅拌主体中有且仅有唯一磁力源、根据实际情况中磁性物质磁性的不同,可以通过调整电路电流和相邻两个电磁铁同时工作来增加磁力,加快容器中磁性物质的移动速率。
在本实施例中,对容器内磁性物质四氧化三铁粉的搅拌使用无需搅拌棒或磁子等搅拌辅助装置的磁力搅拌系统,根据需要和实际情况设计了螺旋上升路径使磁性材料按预定路径移动,保证了搅拌均匀,避免了无效搅拌,提高了搅拌装置的效率。
在本实施例中提前在软件上通过设计电磁铁通电情况以设计唯一磁力源以螺旋上升轨迹移动。
现有技术中,磁力搅拌器发展多年,目前均是依靠在容器内投放磁子,依靠容器下搅拌器内永磁体机械转动吸引磁子转动,,通过磁子转动带动容器内液体混匀,在对无磁性物质的搅拌中效率高于常规搅拌棒搅拌,然而,在对有磁性物质的搅拌中,常规磁力搅拌器有诸多缺陷:第一,磁子本身会吸引磁性物质,一方面降低了搅拌效率,不得不提高转速增加功耗,另一方面,搅拌后的磁子吸附大量磁性物质,大大增加磁性物质的损耗,同时给磁子的清洗带来很大的困难。第二,常规磁力搅拌器的磁铁排布在容器下方,随着搅拌进行,磁性物质会逐渐在下方磁铁吸引下吸在容器底部,造成搅拌不均匀。第三,常规磁力搅拌依靠两个磁铁机械转动使磁子转动,在转速上有一定的限制。
而电磁铁环绕型侧面排布方式则不存在以上问题:第一,电磁铁环绕型侧面排布方式专门针对磁性物质的搅拌,无需磁子或搅拌棒的参与,不存在磁子损耗,无清洗问题。第二,采用的电磁铁环绕型侧面排布保证磁性物质在容器内空间所有位置移动,保证搅拌均匀。第三,使用电磁铁,不再使用永磁铁机械转动,而是采用同时控制多个电磁铁通电状态而控制唯一磁力源位置变化吸引磁性物质,通过控制单个电磁铁通电时间控制转速,转速上限大大提高。
以上各实施例仅用以说明本发明,而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的相关技术人员及相关生产厂家应当理解:其依然可以对上述各实施的具体技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,在不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种无磁子磁力搅拌系统,包括:容器放置平台,所述容器放置平台上设置有一个圆筒状支架,所述圆筒状支架里面用于放置待搅拌液容器,其特征在于,所述圆筒状支架内部设置有阵列排布的若干电磁铁放置空腔,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有固定扣用于固定电磁铁,每个所述的电磁铁放置空腔里面设置有与所述电磁铁电接触的接电触点,所述接电触点通过电路并联设置在所述容器放置平台内部的电控模块,所述电控模块通过电路连接设置在容器放置平台前部的控制显示面板。
2.根据权利要求1所述的无磁子磁力搅拌系统,其特征在于,所述圆筒状支架外设置有保护外壳,所述保护外壳采用高分子聚合物如聚苯乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯或者聚酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的无磁子磁力搅拌系统,其特征在于,所述控制显示面板上设置有一个数字型显示表,一个船型开关,两个旋钮型开关;所述控制显示面板与所述容器放置平台内电控模块相连。
4.根据权利要求1所述的无磁子磁力搅拌系统,其特征在于,所述阵列排布的若干电磁铁放置空腔,设置了2-100层,每层4-100个电磁铁放置空腔均匀分布。
5.根据权利要求1所述的无磁子磁力搅拌系统,其特征在于,所述圆筒状支架采用绝缘工程塑料。
6.根据权利要求1所述的无磁子磁力搅拌系统,其特征在于,所述待搅拌液容器采用高硼硅玻璃或者塑料。
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