CN109092115A - 一种实验室溶液自动搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种实验室溶液自动搅拌装置，包括：壳体、旋转搅拌机构、驱动电机、采样管、电泵、分光光度计和控制模块；控制模块包括光谱曲线绘制单元、处理单元和执行控制单元；光谱曲线绘制单元与分光光度计连接，处理单元与光谱曲线绘制单元连接，执行控制单元分连接处理单元和驱动电机，执行控制单元用于根据处理单元的判断结果控制驱动电机工作。本发明中，将壳体内不同时刻输出的溶液的透光率进行线性分析，有利于更加直观的获得壳体内不同时刻的溶液的透光率变化，从而对溶液混合过程中的均匀程度进行判断。本发明中，根据溶液均匀程度自动控制溶液搅拌工作，有利于提高溶液搅拌效率和效果。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，尤其涉及一种实验室溶液自动搅拌装置。
背景技术
目前，随着工业的发展，大多数材料的制备过程都需要将各种原料进行加工处理，搅拌装置因其具有较大的搅拌功率，常常用来将原料进行混匀处理，在搅拌过程中往往无法判断原料是否混合均匀，由于搅拌装置在搅拌过程中搅拌速度较大，常常是将搅拌装置的电源停掉去观察混料情况，这样大大的浪费了加工时间，需要一种在不关闭电源同时可以安全的观察搅拌状态的搅拌装置；另一方面，目前的搅拌装置中的搅拌棒往往只具有一种搅拌功能，对于那些搅拌原料较粘稠的液体往往需要附加一些大功率的搅拌装置，对于那些粘附在搅拌装置内壁上的原料这些搅拌棒往往起不到搅拌的作用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种实验室溶液自动搅拌装置。
本发明提出的一种实验室溶液自动搅拌装置，包括：壳体、旋转搅拌机构、驱动电机、采样管、电泵、分光光度计和控制模块；
旋转搅拌机构转动安装在壳体内，驱动电机安装在壳体外部，驱动电机与旋转搅拌机构连接用于驱动旋转搅拌机构旋转；
壳体上位于旋转搅拌机构的旋转平面相对的两侧分别设有采样口和回流口；采样管第一端与采样口连通，其第二端穿过分光光度计的样品室与回流口连通，电泵安装在采样管上；
控制模块包括光谱曲线绘制单元、处理单元和执行控制单元；
光谱曲线绘制单元与分光光度计连接，用于实时获取分光光度计对样品室内样品的透光率检测值并绘制成光谱曲线；
处理单元与光谱曲线绘制单元连接，用于获取最近的预设时间段上的光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin的平均值Nave，并用于根据最近的预设时间段上的光谱曲线与平均值的对比结果判断溶液均匀程度；
执行控制单元分连接处理单元和驱动电机，执行控制单元用于根据处理单元的判断结果控制驱动电机工作。
优选的，处理单元的工作方式为：处理单元根据平均值Nave和预设浮差值fx绘制参照区间，参照区间为最近的预设时间段上的上限值为Nave+fx且下限值为Nave-fx的矩形区域；处理单元用于计算最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，并根据计算结果判断溶液均匀程度。
优选的，处理单元用于根据以下公式将溶液均匀程度量值：
r＝A×S1/S0，其中，A为计算常数，10≦A≦100，S1为最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，S0为参照区间的面积值。
优选的，处理单元还用于将光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin在后的一个对应的时间作为参照时间，处理单元用于在参照时间延后预设时间段后进行下一次溶液均匀程度判断。
优选的，处理单元周期性进行溶液均匀程度判断。
优选的，执行控制单元中预设有多级工作模式，多级工作模式下的驱动电机的工作功率依次增加；每一级工作模式均关联有对应的均匀程度区间范围，执行控制单元用于根据处理单元获取的均匀程度调整驱动电机的工作模式。
优选的，壳体为水平设置的圆管结构，旋转搅拌机构由转轴和安装在转轴上的刮板组成，转轴轴线位于或平行于任一刮板所在平面；各刮板在转轴轴线上的投影连接成直线，且任意相邻的两个刮板之间有间隙；转轴平行于壳体轴线地安装在壳体内部，采样口和回流口位于转轴相对的两端。
优选的，转轴向下偏离于壳体轴线，壳体底部位于刮板的转动轨迹上。
优选的，采样口和回流口均位于转轴上方。
优选的，转轴上设有两组刮板，两组刮板分别平均分布在平行于转轴的第一直线和第二直线上，沿着转轴延伸方向，第一直线和第二直线上的刮板交错布置。
本发明提出的一种实验室溶液自动搅拌装置，电泵工作状态下，壳体内的溶液通过采样管从分光光度计的样品室流过，且壳体内的溶液从采样口进入采样管再从回流口回流到壳体内，从而实现了分光光度计对壳体内溶液的透光率的实时测量，以便根据分光光度计输出的透光率的变化趋势判断溶液混合均匀程度。同时，通过采样管对壳体内的溶液在沿着旋转搅拌机构旋转轴的方向上进行循环流动，有利于旋转搅拌机构的旋转平面相对的两侧的溶液的混合，从而避免壳体内部的溶液分层。
本发明中，将壳体内不同时刻输出的溶液的透光率进行线性分析，有利于更加直观的获得壳体内不同时刻的溶液的透光率变化，从而对溶液混合过程中的均匀程度进行判断。本发明中，根据溶液均匀程度自动控制溶液搅拌工作，有利于提高溶液搅拌效率和效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种实验室溶液自动搅拌装置结构图；
图2为图1的控制模块图。
图示：壳体1、采样口11、回流口12、旋转搅拌机构2、转轴21、刮板22、驱动电机3、采样管4、电泵5、分光光度计6。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种实验室溶液自动搅拌装置，包括：壳体1、旋转搅拌机构2、驱动电机3、采样管4、电泵5、分光光度计6和控制模块。
旋转搅拌机构2转动安装在壳体1内，驱动电机3安装在壳体1外部，驱动电机3与旋转搅拌机构2连接用于驱动旋转搅拌机构2旋转以对壳体1内的溶液进行搅拌。
壳体1上位于旋转搅拌机构2的旋转平面相对的两侧分别设有采样口11和回流口12。采样管4第一端与采样口11连通，其第二端穿过分光光度计6的样品室与回流口12连通，电泵5安装在采样管4上。如此，电泵5工作状态下，壳体1内的溶液通过采样管4从分光光度计6的样品室流过，且壳体1内的溶液从采样口11进入采样管4再从回流口12回流到壳体1内，从而实现了分光光度计6对壳体1内溶液的透光率的实时测量，以便根据分光光度计6输出的透光率的变化趋势判断溶液混合均匀程度。
同时，本实施方式中，通过采样管4对壳体1内的溶液在沿着旋转搅拌机构2旋转轴的方向上进行循环流动，有利于旋转搅拌机构2的旋转平面相对的两侧的溶液的混合，从而避免壳体1内部的溶液分层。
控制模块包括光谱曲线绘制单元、处理单元和执行控制单元。
光谱曲线绘制单元与分光光度计6连接，用于实时获取分光光度计6对样品室内样品的透光率检测值并绘制成光谱曲线。如此，本实施方式中，将壳体1内不同时刻输出的溶液的透光率进行线性分析，有利于更加直观的获得壳体1内不同时刻的溶液的透光率变化，从而对溶液混合过程中的均匀程度进行判断。
处理单元与光谱曲线绘制单元连接，用于获取最近的预设时间段上的光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin的平均值Nave，并用于根据最近的预设时间段上的光谱曲线与平均值的对比结果判断溶液均匀程度。
具体实施时，可通过最大值Nmax与平均值的差值或者最小值Nmin与平均值Nave的差值判断溶液均匀程度。
本实施方式中，处理单元的工作方式为：处理单元根据平均值Nave和预设浮差值fx绘制参照区间，参照区间为最近的预设时间段上的上限值为Nave+fx且下限值为Nave-fx的矩形区域。处理单元用于计算最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，并根据计算结果判断溶液均匀程度。即最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值越大，则溶液均匀程度越低。
执行控制单元分连接处理单元和驱动电机3，执行控制单元用于根据处理单元的判断结果控制驱动电机3工作。例如，如果溶液均匀程度达标，则执行控制单元控制驱动电机3停止工作，以停止溶液搅拌；如果溶液均匀程度较低，则执行控制单元控制驱动电机3继续工作，以进一步进行溶液搅拌提高溶液均匀程度。
具体的，本实施方式中，执行控制单元中预设有多级工作模式，多级工作模式下的驱动电机3的工作功率依次增加。每一级工作模式均关联有对应的均匀程度区间范围，执行控制单元用于根据处理单元获取的均匀程度调整驱动电机3的工作模式。
如此，当处理单元判断溶液均匀程度越低，则执行控制单元控制驱动电机3以更高功率的工作模式进行工作，以驱动旋转搅拌机构2以更高的转速进行搅拌，从而有利于提高溶液搅拌效率。而随着溶液均匀程度的提高，旋转搅拌机构2转速逐渐下降，有利于避免过度搅拌，并避免多余的能耗。
具体的，本实施方式中，处理单元用于根据以下公式将溶液均匀程度量值：
r＝A×S1/S0，其中，A为计算常数，10≦A≦100，S1为最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，S0为参照区间的面积值。
如此，通过计算量值r，将溶液均匀程度度量化，有利于溶液均匀程度的具象化判断，并且方便驱动电机3的精准控制。
本实施方式中，处理单元还用于将光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin在后的一个对应的时间作为参照时间，处理单元用于在参照时间延后预设时间段后进行下一次溶液均匀程度判断。如此，精确控制处理单元的每一次光谱曲线判断时间，即实现了对溶液均匀程度的实时检测，又减少了冗余工作，有利于降低处理单元的工作负荷，提高工作效率。具体实施时，处理单元也可周期性进行溶液均匀程度判断。
本实施方式中，壳体1为水平设置的圆管结构，旋转搅拌机构2由转轴21和安装在转轴21上的刮板22组成，转轴21轴线位于或平行于任一刮板22所在平面，如此，在转轴21旋转过程中，可保证刮板22的最大拨动面积，提高搅拌效果。各刮板22在转轴21轴线上的投影连接成直线，且任意相邻的两个刮板22之间有间隙。如此，即实现了应用环境内的全面搅拌，又通过相邻的两个刮板22之间的间隙实现了溶液对流，从而有利于提高搅拌效果。本实施方式中，转轴21上设有两组刮板22，两组刮板22分别平均分布在平行于转轴21的第一直线和第二直线上，沿着转轴21延伸方向，第一直线和第二直线上的刮板22交错布置。
本实施方式中，转轴21平行于壳体1轴线地安装在壳体1内部，采样口11和回流口12位于转轴21相对的两端。
具体的，本实施方式中，转轴21向下偏离于壳体1轴线，壳体1底部位于刮板22的转动轨迹上。如此，可表面壳体1底部出现沉淀。本实施方式中，采样口11和回流口12均位于转轴21上方。
以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，包括：壳体(1)、旋转搅拌机构(2)、驱动电机(3)、采样管(4)、电泵(5)、分光光度计(6)和控制模块；
旋转搅拌机构(2)转动安装在壳体(1)内，驱动电机(3)安装在壳体(1)外部，驱动电机(3)与旋转搅拌机构(2)连接用于驱动旋转搅拌机构(2)旋转；
壳体(1)上位于旋转搅拌机构(2)的旋转平面相对的两侧分别设有采样口(11)和回流口(12)；采样管(4)第一端与采样口(11)连通，其第二端穿过分光光度计(6)的样品室与回流口(12)连通，电泵(5)安装在采样管(4)上；
控制模块包括光谱曲线绘制单元、处理单元和执行控制单元；
光谱曲线绘制单元与分光光度计(6)连接，用于实时获取分光光度计(6)对样品室内样品的透光率检测值并绘制成光谱曲线；
处理单元与光谱曲线绘制单元连接，用于获取最近的预设时间段上的光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin的平均值Nave，并用于根据最近的预设时间段上的光谱曲线与平均值的对比结果判断溶液均匀程度；
执行控制单元分连接处理单元和驱动电机(3)，执行控制单元用于根据处理单元的判断结果控制驱动电机(3)工作。
2.如权利要求1所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，处理单元的工作方式为：处理单元根据平均值Nave和预设浮差值fx绘制参照区间，参照区间为最近的预设时间段上的上限值为Nave+fx且下限值为Nave-fx的矩形区域；处理单元用于计算最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，并根据计算结果判断溶液均匀程度。
3.如权利要求2所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，处理单元用于根据以下公式将溶液均匀程度量值：
r＝A×S1/S0，其中，A为计算常数，10≦A≦100，S1为最近的预设时间段上的光谱曲线位于参照区间外部的面积值，S0为参照区间的面积值。
4.如权利要求2所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，处理单元还用于将光谱曲线的最大值Nmax和最小值Nmin在后的一个对应的时间作为参照时间，处理单元用于在参照时间延后预设时间段后进行下一次溶液均匀程度判断。
5.如权利要求2所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，处理单元周期性进行溶液均匀程度判断。
6.如权利要求2至5任一项所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，执行控制单元中预设有多级工作模式，多级工作模式下的驱动电机(3)的工作功率依次增加；每一级工作模式均关联有对应的均匀程度区间范围，执行控制单元用于根据处理单元获取的均匀程度调整驱动电机(3)的工作模式。
7.如权利要求1所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，壳体(1)为水平设置的圆管结构，旋转搅拌机构(2)由转轴(21)和安装在转轴(21)上的刮板(22)组成，转轴(21)轴线位于或平行于任一刮板(22)所在平面；各刮板(22)在转轴(21)轴线上的投影连接成直线，且任意相邻的两个刮板(22)之间有间隙；转轴(21)平行于壳体(1)轴线地安装在壳体(1)内部，采样口(11)和回流口(12)位于转轴(21)相对的两端。
8.如权利要求7所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，转轴(21)向下偏离于壳体(1)轴线，壳体(1)底部位于刮板(22)的转动轨迹上。
9.如权利要求8所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，采样口(11)和回流口(12)均位于转轴(21)上方。
10.如权利要求7所述的实验室溶液自动搅拌装置，其特征在于，转轴(21)上设有两组刮板(22)，两组刮板(22)分别平均分布在平行于转轴(21)的第一直线和第二直线上，沿着转轴(21)延伸方向，第一直线和第二直线上的刮板(22)交错布置。
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