一种具有多自由度调心转轴结构的液氮生物容器的制作方法

1.本发明属于生物容器技术领域，具体涉及一种具有多自由度调心转轴结构的液氮生物容器。


背景技术：

2.液氮，是氮气在低温下形成的液体形态。液氮用途广泛，可以迅速冷冻食品、制作冰品、可保存活体组织、进行低温物理学研究等。液氮生物容器，是指利用液氮的低温性质进行生物样本保存的生物容器。
3.现有液氮生物容器其结构主要分为外壳、内容器(包括颈口)及冻存托盘三大部分，其中内容器中填充有液氮以提供低温保存的温度场，冻存托盘则布置在内容器底部为生物样本提供冻存空间，外壳的作用是套在内容器之外并与内容器之间形成真空夹层用于屏蔽内容器与外壳的对流换热，以使内容器中的冷量尽可能不外泄，从而使液氮生物容器具有优良的绝热性能。但现有液氮生物容器仍存在以下问题：托盘转轴与内容器、外壳不同心导致托盘卡顿。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有多自由度调心转轴结构的液氮生物容器，解决现有技术中托盘转轴与内容器、外壳不同心导致托盘卡顿等技术问题。
5.本发明公开了一种具有多自由度调心转轴结构的液氮生物容器，包括内容器，所述内容器外套设有外壳，所述内容器内设置有托盘，所述托盘固定连接有转轴，所述转轴上设置有与所述内容器内顶壁连接的内调心结构，所述转轴外套设有托盘轴套，所述托盘轴套与所述托盘固定连接，并且所述托盘轴套上设置有与所述内容器内底壁连接的底部调心结构，所述外壳外的所述转轴上设置有与所述外壳连接的外调心结构。
6.进一步的，所述内容器与所述外壳之间设置有多个绝热支撑。
7.通过设置绝热支撑，确保罐体上部内容器与外壳同心。
8.进一步的，所述托盘底部及侧面为封闭式结构。
9.工况下托盘内部全为低温气相空间，储存生物样本时可获得接近液氮的低温；使用气相存储可实现生物样本与冻存介质完全隔离，通过将托盘底部及侧面设置为封闭式结构，如果存储生物样本的盒子出现破损，生物样本也不会被冻存介质污染。
10.由于托盘底部及侧面为封闭式结构，工况下经严密核算当加注液氮后托盘所承受的浮力基本接近托盘及冻存生物样本的重力，实现托盘及样本悬浮，此时托盘转轴内的拉力基本等于零，托盘上部的推力滚珠及浮动承载球基本不承受载荷，当提取生物样本转动托盘时，推力滚珠或浮动承载球摩擦力较小，可提高浮动承载球及推力滚珠的使用寿命；与此同时托盘转轴承受拉力极小，转动托盘时托盘转轴仅承受扭矩作用。
11.进一步的，所述内调心结构上连接有承载调心结构。
12.进一步的，所述承载调心结构包括浮动承载球，所述浮动承载球套设于所述转轴
上，所述浮动承载球外套设有浮动球套，所述浮动承载球与所述浮动球套之间设置有间隙。
13.通过设置间隙，浮动承载球可以在间隙内活动，并且可以通过浮力的大小改变浮动承载球的位置，减小浮动承载球与浮动球套之间的摩擦，提高使用寿命。
14.进一步的，所述浮动球套上部连接有浮动沟套，所述浮动球套下部连接有浮动坐，所述浮动沟套和所述浮动坐上分别设置有推力球，所述浮动沟套上方设置有限位板，所述浮动坐处的推力球下方连接有沟板，所述沟板与所述内调心结构连接。
15.使用时，浮动承载球在浮力作用下向下或向上移动，当浮动承载球与浮动球套之间的摩擦力小于推力球与限位板或沟板之间的摩擦力推力球就不会转动，当浮动承载球与浮动球套之间的摩擦力大于推力球与限位板或沟板之间的摩擦力推力球开始转动，减小推力球的磨损。
16.如果罐内出现结冰或者推力滚珠破损，推力滚珠将卡顿不能够再转动，但浮动承载球位置处不会卡顿，如果浮动承载球结冰，仅需要很小的力就可以将球面与冰面分离，避免卡顿，手动转动托盘或者电机带动转动，对球面位置处都有杠杠效应，只需要很小的力就可以转动。
17.进一步的，所述内调心结构包括调心腔，所述调心腔内设置有与所述转轴固定连接的内球套，所述内球套外固定连接有球体，所述球体外连接有外球套，所述外球套上套设有调心套，所述调心套上设置有多个倾斜面，每个所述倾斜面连接有碶形调心块，所述碶形调心块螺纹连接有调心轮。
18.使用时，转动不同的调心轮，调心轮带动碶形调心块上下移动，改变调心套在调心腔内的位置，从而改变转轴在内容器内的位置。
19.进一步的，所述倾斜面数量为3个。
20.进一步的，所述底部调心结构为底部球面副。
21.进一步的，所述底部球面副、所述球体和/或所述浮动承载球分别与非金属材料接触，并且所述非金属材料为耐低温的柔性材料。
22.通过设置非金属材料，当转动托盘时可有效降低噪声，避免金属与金属接触转动时产生尖叫。
23.进一步的，所述外部调心结构为法兰调心结构，且所述法兰调心结构位于外上封头上。
24.通过调节密封法兰，避免转轴与外上封头上焊接的零件配合时不同心出现卡顿或转动时产生噪音。
25.进一步的，所述法兰调心结构包括与转轴连接的锥形密封件，所述锥形密封件上方设置有用于压紧锥形密封件的压紧密封螺母，所述锥形密封件连接有调心密封法兰，所述调心密封法兰上设置有与所述锥形密封件相配合的锥形面。
26.使用时，拧紧压紧密封螺母，锥形密封面与转轴及调心密封法兰锥面形成密封，防止低温氮气溢处，形成局部低温导致结冰结水。
27.进一步的，所述内调心结构下方的转轴上设置有快速限位结构。
28.进一步的，所述快速限位结构包括快速限位坐和与其配合的快速限位轮,所述快速限位轮与所述转轴固定连接，所述快速限位坐与所述托盘固定连接。
29.通过快速限位结构可将托盘在转动时转轴受扭转的部分限制在快速限位轮位置
以上的部位，托盘转轴套内部的轴直接承受拉力不承受扭矩，可有效降低转轴扭转时产生的扭转角，提高托盘转动时的定位精度。快速限位坐和快速限位轮安装后便于后续部件的安装，焊接点位少，安装方便。通过设置快速限位轮可以减小托盘与转轴之间的间隙，便于转轴与内容器、外壳同心。
30.进一步的，所述外壳顶部一侧设置有颈口盖，所述颈口盖下方密封连接有颈口。
31.进一步的，所述颈口外壁为波纹结构。
32.通过设置颈口外壁为波纹结构可有效降低结构造成的漏热，同时避免在提取生物样本过程中在颈口位置出现卡顿情况。
33.进一步的，所述颈口盖盖体内设置有排气管，所述排气管为非金属材料制成。
34.容器在使用过程由结构传热导致的液氮气化的氮气由该排气管集中排放。
35.进一步的，所述外壳与内容器之间设置有防转销。
36.通过设置防转销可以防止外壳与内容器之间发生相对转动。
37.本发明的有益效果为：
38.1.通过设置内调心结构、底部调心结构和外调心结构，可大大降低产品焊接制作过程中的同轴度要求，通过调整转轴位置实现同轴度要求；
39.2.通过调整转轴轴心位置实现同轴，避免托盘转轴与罐体因同轴度较差出现卡顿；
40.3.球面副与推力滚珠组合的横向浮动转轴结构，球面副、推力滚珠可同时转动或根据摩擦力的大小优先选择摩擦力小的球面副或推力滚珠转动，该种结构可永远避免因滚珠破损或结冰造成托盘卡顿，当转轴球面副及推力滚珠位置结冰时，推力滚珠出现卡顿，但当手动转动托盘或电机带动托盘转动时，球面副部分的球面与冰面会立即分离，该种结构不卡顿。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
42.图1为本发明生物容器结构示意图；
43.图2为本发明生物容器ⅰ部示意图；
44.图3为本发明生物容器ⅱ部示意图；
45.图4为本发明生物容器ⅲ部示意图；
46.图5为本发明生物容器iv部示意图；
47.图6为本发明颈口结构示意图。
48.上述附图中，各个标记所表示的含义为：1
‑
内容器，2
‑
外壳，3
‑
托盘，4
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转轴，5
‑
托盘轴套，6
‑
绝热支撑，7
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调心腔，8
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内球套，9
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球体，10
‑
外球套，111
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调心套，11
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倾斜面，13
‑
碶形调心块，14
‑
调心轮，15
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浮动承载球，16
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浮动球套，17
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浮动沟套，18
‑
浮动坐，19
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推力球，20
‑
限位板，21
‑
沟板，22
‑
底部球面副，23
‑
法兰调心结构，24
‑
外上封头，25
‑
锥形密封件，26
‑
压紧密封螺母，27
‑
锥形面，28
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调心密封法兰，29
‑
快速限位坐，30
‑
快速限位轮，31
‑
颈口
盖，32
‑
颈口，33
‑
排气管，34
‑
防转销。
具体实施方式
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
50.实施例1
51.一种具有多自由度调心转轴结构的液氮生物容器，其具体结构如图1
‑
6所示，包括内容器1，内容器1外套设有外壳2，内容器1内设置有托盘3，托盘3固定连接有转轴4，转轴4上设置有与内容器1内顶壁连接的内调心结构，转轴4外套设有托盘轴套5，托盘轴套5与托盘3固定连接，并且托盘轴套5上设置有与内容器1内底壁连接的底部调心结构，外壳2外的转轴4上设置有与外壳2连接的外调心结构。
52.通过设置内调心结构、底部调心结构和外调心结构，可大大降低产品焊接制作过程中的同轴度要求，通过调整转轴位置实现同轴度要求。
53.实施例2
54.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，内容器1与外壳2之间设置有多个绝热支撑6。
55.通过设置绝热支撑6，确保罐体上部内容器1与外壳2同心。
56.实施例3
57.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，托盘3底部及侧面为封闭式结构，内调心结构上连接有承载调心结构，承载调心结构包括浮动承载球15，浮动承载球15套设于转轴4上，浮动承载球15外套设有浮动球套16，浮动承载球15与浮动球套16之间设置有间隙，浮动球套16上部连接有浮动沟套17，浮动球套16下部连接有浮动坐18，浮动沟套17和浮动坐18上分别设置有推力球19，浮动沟套17上方设置有限位板20，浮动坐18处的推力球19下方连接有沟板21，沟板21与内调心结构连接。
58.通过设置间隙，浮动承载球15可以在间隙内活动，并且可以通过浮力的大小改变浮动承载球15的位置，减小浮动承载球15与浮动球套16之间的摩擦，提高使用寿命。
59.使用时，浮动承载球15在浮力作用下向下或向上移动，当浮动承载球15与浮动球套16之间的摩擦力小于推力球19与限位板20或沟板21之间的摩擦力推力球19就不会转动，当浮动承载球15与浮动球套16之间的摩擦力大于推力球19与限位板20或沟板21之间的摩擦力推力球19开始转动，减小推力球19的磨损。
60.如果罐内出现结冰或者推力滚珠破损，推力滚珠将卡顿不能够再转动，但浮动承载球15位置处不会卡顿，如果浮动承载球15结冰，仅需要很小的力就可以将球面与冰面分离，避免卡顿，手动转动托盘3或者电机带动转动，对球面位置处都有杠杠效应，只需要很小的力就可以转动。
61.实施例4
62.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式3的基础上公开了如下改进，内调心结构包括调心腔7，调心腔7内设置有与转轴4固定连接的内球套8，内球套8外固定连接有球体9，球体9外连接有外球套10，外球套10上套设有调心
套11，调心套11上设置有3个倾斜面12，每个倾斜面12接有碶形调心块13，碶形调心块13螺纹连接有调心轮14。
63.使用时，转动不同的调心轮14，调心轮14带动碶形调心块13上下移动，改变调心套11在调心腔7内的位置，从而改变转轴4在内容器1内的位置。
64.实施例5
65.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式4的基础上公开了如下改进，底部调心结构为底部球面副22，底部球面副22、球体9和浮动承载球15均与非金属材料接触，并且非金属材料为耐低温的柔性材料。
66.通过设置非金属材料，当转动托盘3时可有效降低噪声，避免金属与金属接触转动时产生尖叫。
67.实施例6
68.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，外部调心结构为法兰调心结构23，且法兰调心结构23位于外上封头24上，法兰调心结构23包括与转轴4连接的锥形密封件25，锥形密封件25上方设置有用于压紧锥形密封件25的压紧密封螺母26，锥形密封件25连接有调心密封法兰28，调心密封法兰28上设置有与锥形密封件25相配合的锥形面27。
69.通过调节密封法兰，避免转轴4与外上封头24上焊接的零件配合时不同心出现卡顿或转动时产生噪音。
70.使用时，拧紧压紧密封螺母26，锥形密封面与转轴4及调心密封法兰28锥面形成密封，防止低温氮气溢处，形成局部低温导致结冰结水。
71.实施例7
72.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
‑
6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，托盘3底部及侧面为封闭式结构。
73.工况下托盘3内部全为低温气相空间，储存生物样本时可获得接近液氮的低温；使用气相存储可实现生物样本与冻存介质完全隔离，通过将托盘3底部及侧面设置为封闭式结构，如果存储生物样本的盒子出现破损，生物样本也不会被冻存介质污染。
74.由于托盘3底部及侧面为封闭式结构，工况下经严密核算当加注液氮后托盘3所承受的浮力基本接近托盘3及冻存生物样本的重力，实现托盘3及样本悬浮，此时托盘3转轴4内的拉力基本等于零，托盘3上部的推力滚珠及浮动承载球15基本不承受载荷，当提取生物样本转动托盘3时，推力滚珠或浮动承载球15摩擦力较小，可提高浮动承载球15及推力滚珠的使用寿命；与此同时托盘3转轴4承受拉力极小，转动托盘3时托盘3转轴4仅承受扭矩作用。
75.实施例8
76.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
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6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，内调心结构下方的转轴4上设置有快速限位结构，快速限位结构包括快速限位坐29和与其配合的快速限位轮30,快速限位轮30与转轴4固定连接，快速限位坐29与托盘3固定连接。
77.通过快速限位结构可将托盘3在转动时转轴4受扭转的部分限制在快速限位轮30位置以上的部位，托盘3转轴4套内部的轴直接承受拉力不承受扭矩，可有效降低转轴4扭转
时产生的扭转角，提高托盘3转动时的定位精度。快速限位坐29和快速限位轮30安装后便于后续部件的安装，焊接点位少，安装方便。通过设置快速限位轮30可以减小托盘3与转轴4之间的间隙，便于转轴4与内容器1、外壳2同心。
78.实施例9
79.在本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1
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6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，颈口32外壁为波纹结构，颈口盖31盖体内设置有排气管33，排气管33为非金属材料制成，外壳2与内容器1之间设置有防转销34。
80.通过设置颈口32外壁为波纹结构可有效降低结构造成的漏热，同时避免在提取生物样本过程中在颈口32位置出现卡顿情况。
81.容器在使用过程由结构传热导致的液氮气化的氮气由该排气管33集中排放。
82.通过设置防转销34可以防止外壳2与内容器1之间发生相对转动。
83.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。