一种变速振荡设备以及控制方法与流程

1.本发明涉及流体振荡技术领域，尤其涉及一种变速振荡设备以及控制方法。


背景技术：

2.在生化实验以及生产过程中，经常需要对液体试剂进行混合振荡，但目前的振荡设备结构不紧凑、体积较大、噪音较高，并且为匀速振荡，液体流动方向和速度在运动过程中未发生变化，混匀效果不充分。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案，以至少解决其中一个问题。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种变速振荡设备以及控制方法，以克服现有技术中存在的不足。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
5.一种变速振荡设备，包括：
6.试管架，所述试管架用于固定试管，以带动所述试管与所述试管架同步振荡；
7.偏心轮，所述偏心轮用于与所述试管架连接，以带动所述试管架振荡；
8.旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述偏心轮连接，以带动所述偏心轮旋转，所述旋转驱动机构包括变速电机。
9.本发明的一个较佳实施例中，所述试管架连接有调心轴承，所述调心轴承与所述偏心轮偏心连接，所述调心轴承使得所述试管架的轴线相对所述偏心轮的轴线倾斜。
10.本发明的一个较佳实施例中，所述试管架朝向远离所述偏心轮的轴线的方向偏移。
11.本发明的一个较佳实施例中，所述试管架包括试管固定盘、第一环形架和第二环形架，所述试管固定盘设置于所述第一环形架内，且所述试管固定盘能够在所述第一环形架内以其第一直径为轴线转动，所述第一环形架设置于所述第二环形架内，且所述第一环形架能够在所述第二环形架内以所述试管固定盘的第二直径为轴线转动，所述第一直径与所述第二直径垂直。
12.本发明的一个较佳实施例中，还包括升降驱动机构，所述升降驱动机构用于带动所述旋转驱动机构升降，以使位于所述旋转驱动机构上的所述偏心轮与所述调心轴承连接或脱离。
13.本发明的一个较佳实施例中，所述试管固定盘上开设有若干试管定位孔，以供试管插入并固定。
14.本发明的一个较佳实施例中，所述试管架还包括设置于所述试管固定盘中心的连接杆，所述连接杆与所述调心轴承连接，所述偏心轮上偏心设置有用于容纳所述调心轴承的限位座。
15.本发明的一个较佳实施例中，所述限位座与所述调心轴承的接触面为柔性面。
16.本发明的一个较佳实施例中，所述试管的轴线与所述试管架的轴线平行。
17.本发明的一个较佳实施例中，还包括壳体，所述壳体顶部设置有开口，所述偏心轮和所述旋转驱动机构设置于所述壳体内，并在所述升降驱动机构的带动下通过所述开口与所述调心轴承连接。
18.本发明的一个较佳实施例中，所述旋转驱动机构还包括用于与所述偏心轮连接的旋转轴，所述变速电机的电机轴上设置有第一同步轮，所述旋转轴上设置有第二同步轮，所述第一同步轮和所述第二同步轮之间连接有同步带。
19.本发明的一个较佳实施例中，所述升降驱动机构包括电机、与所述电机的电机轴连接的丝杠传动组件、滑轨、与所述滑轨滑动连接的固定板，所述固定板与所述丝杠传动组件连接，并且所述旋转驱动机构设置于所述固定板上。
20.本发明的一个较佳实施例中，所述试管架上设置有用于密封所述试管的密封盖，所述密封盖与所述试管架转动连接或滑动连接或可拆卸连接。
21.本发明的一个较佳实施例中，所述变速电机按照加速
‑
高速均速
‑
减速
‑
低速匀速的顺序循环变速。
22.本发明的一个较佳实施例中，所述变速电机带动所述试管架的转动方向与所述试管架的倾斜方向相适配，以使得位于所述试管架上的所述试管内的液体在加速阶段朝向靠近试管低侧的方向移动。
23.另一个技术方案是：
24.一种变速振荡控制方法，采用以上所述的变速振荡设备，并包括以下步骤：
25.所述变速电机按照加速
‑
高速均速
‑
减速
‑
低速匀速的顺序循环变速。
26.本发明的一个较佳实施例中，所述变速电机带动所述试管架的移动方向与所述试管架的倾斜方向相适配，以使得位于所述试管架上的所述试管内的液体在加速阶段朝向靠近试管低侧的方向移动。
27.本发明的一个较佳实施例中，所述变速电机的高速转速为1500～2000rpm，所述变速电机的低速转速为1000～1400rpm。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.(1)本发明通过旋转驱动机构中的变速电机，实现对试管变速振荡，从而使得液体流动方向和速度在振荡过程中发生阶段性变化，提高混匀效果；进一步地，变速电机通过按照加速
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高速均速
‑
减速
‑
低速匀速的顺序循环变速缩短了混匀时间，并确保了最佳混匀效果。
30.(2)本发明通过试管架和旋转驱动机构的分离设置，使得试管架能够带动试管在整个实验操作流程中运行，无需手动操作以及分离试管和试管架，提高了整体操作效率。
31.(3)本发明通过旋转轴、同步轮以及同步带与变速电机配合，实现了试管偏心转动，并且结构紧凑，基本无噪音。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明的立体示意图；
34.图2为本发明的主视示意图；
35.图3为本发明的插孔和插杆的立体示意图；
36.图4为本发明在使用状态下的部分立体示意图；
37.图5为本发明在使用状态下的部分主视示意图。
38.具体地，100、试管架；110、试管固定盘；111、试管定位孔；120、固定盖；121、凹槽；130、连接杆；140、第一环形架；141、插孔；150、第二环形架；151、插杆；
39.200、偏心轮；210、调心轴承；
40.300、变速电机；310、旋转轴；320、第一同步轮；330、第二同步轮；340、同步带；
41.400、电机；410、丝杠传动组件；420、滑轨；430、固定板；
42.500、壳体；501、开口；
43.600、试管。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.实施例1：
48.如图1和图2所示，一种变速振荡设备包括用于固定试管600的试管架100、用于实现偏心的偏心轮200以及用于带动偏心轮200转动的旋转驱动机构。旋转驱动机构提供旋转动力，试管架100带动试管600同步振荡。
49.具体地，旋转驱动机构与偏心轮200连接，以带动偏心轮200旋转。旋转驱动机构包括变速电机300，通过变速电机300实现对试管600变速振荡，从而使得液体流动方向和速度在振荡过程中发生阶段性变化，提高混匀效果。更为具体地，变速电机300按照加速
‑
高速均
速
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减速
‑
低速匀速的顺序循环变速。
50.本实施例中，试管架100包括试管固定盘110和设置于试管固定盘110中心的连接杆130。试管固定盘110上开设有若干试管定位孔111，以供试管600插入并固定。如图5所示，本实施例中的试管600开口端带有外螺纹，以可拆卸连接试管盖，因此，该试管600可以通过其凸出的外螺纹避免由试管定位孔111掉落，当然，试管定位孔111内还可以设置诸如弹性圈等改变内径，以夹持试管600外壁。若干试管定位孔111优选沿连接杆130的周向阵列排布，以方便设置相邻试管定位孔111之间距离，避免试管600相撞。
51.试管固定盘110转动连接有固定盖120，本实施例中，试管固定盘110的边缘固定有固定盖支架，固定盖120与固定盖支架转动连接。进一步地，固定盖120朝向试管固定盘110的一侧开设有与试管定位孔111一一对应的凹槽121，凹槽121用于容纳位于试管固定盘110上的试管600开口端，通过凹槽121底面抵靠试管600开口端，从而避免试管600在振荡过程中过度向上移动，造成脱离试管架100。再进一步地，凹槽121贯通固定盖120的厚度方向，以方便试管600固定在试管架100上时添加试剂，从而提高整体操作效率。此时，凹槽121的直径随远离试管固定盘110而减小，以抵靠试管600顶端。凹槽121的直径可以是渐缩式减小，或阶梯式减小。本实施例中凹槽121直径为阶梯式减小，以方便安装缓冲垫圈，通过缓冲垫圈抵靠试管600开口端，避免其损坏，并且为试管600安放提供一定缓冲空间。
52.试管架100上还可以设置有用于密封试管600的密封盖，密封盖与试管架100转动连接或滑动连接或可拆卸连接。本实施例中，密封盖可以参考固定盖120的设置结构，即密封盖与试管固定盘110转动连接。为了使得试管600能够达到开启状态与密封状态的交替，优选地，试管固定盘110上同时设置有密封盖和固定盖120，密封盖可相对固定盖120移动，以使得试管600通过固定盖120的凹槽121与外部连通。
53.本实施例中，偏心轮200与连接杆130连接，以用于带动试管架100振荡。同时，旋转驱动机构还包括与偏心轮200连接的旋转轴310，变速电机300的电机轴上设置有第一同步轮320，旋转轴310上设置有第二同步轮330，第一同步轮320和第二同步轮330之间连接有同步带340，皮带传动使得本设备结构紧凑，同时运行中基本无噪音。
54.本设备还包括升降驱动机构，升降驱动机构用于带动旋转驱动机构，以使旋转驱动机构上的偏心轮200与连接杆130连接或脱离，即试管架100和偏心轮200以及旋转驱动机构分离设置，使得试管架100能够带动试管600在整个实验操作流程中运行，无需手动操作以及分离试管600和试管架100，提高了整体操作效率。具体地，升降驱动机构包括电机400、与电机400的电机轴连接的丝杠传动组件410、滑轨420、与滑轨420滑动连接的固定板430，固定板430与丝杠传动组件410连接，并且旋转驱动机构设置于固定板430上，通过丝杠传动精准控制旋转驱动机构的上升距离，以与连接杆130准确对接。
55.本设备还包括壳体500，为配合试管架100和偏心轮200以及旋转驱动机构的分离设置，壳体500顶部设置有开口501，偏心轮200和旋转驱动机构设置于壳体500内，并通过开口501与连接杆130连接或脱离。
56.实施例2：
57.本实施例中，如图1所示，试管架100还包括第一环形架140和第二环形架150。一般地，第一环形架140为圆环状，第二环形架150为半圆环状。试管固定盘110设置于第一环形架140内，且试管固定盘110能够在第一环形架140内以试管固定盘110的第一直径为轴线转
动。第一环形架140设置于第二环形架150内，且第一环形架140能够在第二环形架150内以试管固定盘110的第二直径为轴线转动。第一直径与第二直径垂直。通过该设置使得试管架100在固定状态下，试管固定盘110实现振荡。一般而言，试管架100通过第二环形架150与其他结构固定，例如移动机构，以实现一次安放试管600，全流程自动操作，无需更换对应设备的试管架100。当然，不限于此，试管架100还可以与连接杆130同步绕旋转轴310转动，其转动轨迹为一圆周。
58.具体地，如图3所示，试管固定盘110和第一环形架140之间，以及第一环形架140和第二环形架150之间均通过插孔141与插杆151相配合以转动连接，并且插孔141和与其接触的插杆151，即与插入其内的该部分插杆151的横截面为相适配的弓形，其余部分的插杆151的横截面为圆形，并且连接有轴承，以减小摩擦，实现试管固定盘110的稳定转动。进一步地，插杆151的弓形部分抵靠有紧固件，以提高插杆151与插孔141的相对静止程度，避免插杆151在插孔141内转动。
59.实施例3：
60.在以上实施例的基础上，本实施例中，如图1所示，试管架100连接有调心轴承210。调心轴承210与偏心轮200偏心连接，以使得试管架100的轴线相对偏心轮200的轴线倾斜，即实现倾斜偏心转动，从而进一步提高混合均匀度。具体地，连接杆130与调心轴承210连接，升降驱动机构用于带动旋转驱动机构，以使旋转驱动机构上的偏心轮200与调心轴承210连接或脱离，更为具体地，偏心轮200上偏心设置有用于容纳调心轴承210的限位座。可以理解的是调心轴承210外设有轴承座，也即限位座由其顶面向内凹设有与轴承座相匹配的容纳槽，同时，两者的接触面优选为相适配的曲面，以提高连接杆130转动流畅度。优选地，限位座与调心轴承210的接触面为柔性面。例如，容纳槽内设置有缓冲垫，以便于通过升降驱动机构驱动与调心轴承210稳定接触，并通过其带动连接杆130转动。进一步地，试管600的轴线与试管架100的轴线平行，也即试管600同步倾斜，倾斜设置的试管架100增大了试管600振荡振幅，从而提高振荡效果。再进一步地，试管架100朝向远离偏心轮200的轴线的方向偏移，如图5所示，即试管600朝向远离偏心轮200的轴线的方向偏移，此时连接杆130与调心轴承210滑动连接，即连接杆130伸出调心轴承210的长度可随其转动而自动调整，从而与第二环形架150的固定相适配，实现试管固定盘110绕试管固定盘110和连接杆130的连接点偏转，并且朝向远离偏心轮200轴线的方向偏移的试管600使得试管600振荡路径在偏心轮200轴线两侧为不对称情况，使得试管600内液体移动路径更为多变，进一步提高了混匀效果。
61.如图5所示，试管600同步倾斜，其轴线为y，即试管600具有较高的a侧，以及与其相对的较低的b侧，不转动时试管600内液体面为x，毫无疑义地，靠近b侧的液体距离试管600顶部的距离缩小了。本实施例中，试管600优选顶部密封，即可以如实施例1设置有密封盖，或试管600本身盖有试管盖，从而使得转动时，特别是靠近b侧的液体在振荡过程中易接触到试管600顶部密封盖或试管盖，进而再由密封盖或试管盖翻向另一侧，从而提高了混合效率和效果。尤其地，变速电机300带动试管架100的转动方向与试管架100的倾斜方向相适配，以使得位于试管架100上的试管600内的液体在加速阶段朝向靠近试管低侧的方向移动，即向靠近b侧的方向移动，进而实现翻卷，从而提高混合初期的混合效果，进而缩短混合时间，提高混合效率。
62.实施例4：
63.采用本设备进行振荡时，变速电机300按照加速
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高速均速
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减速
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低速匀速的顺序循环变速，具体地，变速电机300的高速转速为1500～2000rpm，变速电机300的低速转速为1000～1400rpm。更进一步地，变速电机300带动试管架100的转动方向与试管架100的倾斜方向相适配，以使得位于试管架100上的试管600内的液体在加速阶段朝向靠近试管低侧的方向移动，进而实现翻卷，从而提高混合初期的混合效果，进而缩短混合时间，提高混合效率。
64.综上所述，本发明通过旋转驱动机构中的变速电机，实现对试管变速振荡，从而使得液体流动方向和速度在振荡过程中发生阶段性变化，提高混匀效果。
65.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。