ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОСЕВАЯ МЕШАЛКА Российский патент 2011 года по МПК B01F13/08 

Область техники

Данное изобретение относится к устройству, которое в осевом направлении перемешивает раздельно или совместно твердые, и/или жидкие, и/или газообразные вещества.

Данное изобретение, в частности, предназначено для использования в лабораториях, в промышленности и/или в домашних условиях при необходимости такого осевого перемешивания для смешивания или гомогенизации веществ и/или выполнения экстрагирования.

Данное изобретение относится к оборудованию для перемешивания и/или смешивания, и/или гомогенизации, и/или экстрагирования веществ.

Уровень техники

В настоящее время большинство методов химического анализа требуют перемешивания образцов для получения требуемой гомогенизации, разжижения или смешивания всех веществ в образце, или для выполнения экстрагирования некоторых из компонентов данного образца. Используемые в настоящее время мешалки выполняют орбитальное, вращательное, вибрационное, колебательное, качательное, магнитное перемешивание, винтовое перемешивание и маятниковое перемешивание.

Орбитальное перемешивание (международная публикация WO 86/00995, заявка на патент США № 005558437F) заключается в перемещении образца по круговой или эллиптической орбите с требуемой частотой, то есть количеством полных оборотов вокруг орбиты в секунду.

Вращательное перемешивание (патентный документ Испании №188622) заключается во вращении образца вокруг воображаемой оси вращения, проходящей через него.

Вибрационное или вихревое перемешивание (патентный документ Испании №2160401Т30), (патенты США №№4883644 и 4305668, заявка на патент США №2005/0180258) создается с помощью перемещения, подобного перемещению орбитальной мешалки, с высокой частотой, причем указанная мешалка имеет очень маленький радиус орбиты (обычно менее 1 см), при этом возникает вибрация, передаваемая при непосредственном контакте на основание содержащего данный образец резервуара.

Колебательное перемешивание или качательное перемещение (патентный документ Испании №219812Y) заключается в создании переменного колебания платформы относительно оси, проходящей через указанную платформу. Резервуары, содержащие образец, помещают на данную платформу так, что они совершают это качательное перемещение.

Винтовое перемешивание (патентный документ Испании №2039656, US 005141327A) заключается в помещении в резервуар с образцом стержня, на конце которого установлен винт. Другой конец стержня присоединен к двигателю, который обеспечивает его вращение, перемешивая тем самым образец.

Магнитное перемешивание (патентный документ Испании №2064649, заявка на патент Германии №202004013715U1, патент Великобритании №1180278, заявка на патент США №2005088912, Европейский патентный документ ЕР 1188474) заключается в помещении в резервуар с образцом небольшого цилиндрического магнита, заключенного в капсулу (так, чтобы он не вступал в химическую реакцию при контакте с образцами). Под резервуаром создают вращающееся магнитное поле, которое вызывает вращение магнита в резервуаре с частотой, равной частоте вращения магнитного поля.

Маятниковое перемешивание (патентный документ Испании №251833Y) заключается в прикреплении образца к стержню, противоположный конец которого совершает колебательное перемещение, имитирующее перемещение маятника.

Существует несколько процессов (химический анализ, изготовление смесей, процессы экстрагирования и т.д.), в которых применение описанных выше устройств не обеспечивает достаточной гомогенизации и/или экстрагирования перемешиваемых веществ. В подобных случаях требуется использование колебательного перемещения в осевом направлении: вертикальном, горизонтальном или с любым другим углом между ними. Из многочисленных направлений оси колебаний ниже рассматривается перемещение в вертикальном направлении в качестве примера без ограничения объема данного изобретения, который определен исключительно формулой изобретения. Другими словами, при перемешивании с колебаниями в вертикальном направлении образец перемещается вверх и вниз относительно положения равновесия с некоторой частотой и амплитудой.

В настоящее время перемешивание с перемещением в вертикальном направлении выполняют вручную, что создает проблемы с воспроизводимостью и повторяемостью. Данная проблема является еще более ощутимой при необходимости одновременного перемешивания большого количества образцов.

Ни на рынке, ни в рассмотренной литературе нет системы, устройства, инструмента или способа, который обеспечивал бы автоматизированное перемешивание с колебаниями по вертикальной оси.

Таким образом, целью данного изобретения является решение указанных выше проблем, для чего оно выполнено с возможностью перемешивания нескольких образцов совместно или раздельно и выбора основных параметров вертикального перемешивания, к которым относятся амплитуда колебаний, частота колебаний, ускорение, торможение и время перемешивания, а также длительность рабочих циклов и пауз.

Описание изобретения

Данное изобретение относится к устройству, которое в осевом направлении раздельно или совместно перемешивает твердые, и/или жидкие, и/или газообразные вещества.

Целью данного изобретения является создание нового типа перемешивания, в котором перемещение выполняется линейным двигателем. Такое решение обеспечивает возможность широкого выбора параметров, которые характеризуют осевое колебательное перемещение образцов. Данное колебательное перемещение образца обеспечивается с помощью прикрепления опоры к магнитному стержню, который является частью указанного двигателя (при использовании термина «двигатель» ниже имеется в виду линейный двигатель или линейный серводвигатель).

Данный двигатель закреплен с помощью металлической конструкции, или конструкции, выполненной из любого другого материала, обеспечивающей крепление двигателя с требуемой жесткостью и прочностью, и исполнение которой не ограничивает объем данного изобретения, определенный исключительно формулой изобретения.

Конструкция, поддерживающая двигатель, имеет два отверстия, через которые проходит магнитный стержень, вокруг которого установлен цилиндрический двигатель, приводимый в действие электромагнитными силами притяжения и отталкивания, возникающими между магнитами указанного стержня и магнитными полями, создаваемыми переменными электрическими токами, протекающими в обмотках двигателя, обеспечивая тем самым требуемое колебательное перемещение.

По практическим соображениям нижняя платформа служит в качестве основания данного устройства и содержит резиновые опоры или вкладыши, обеспечивающие надежное крепление и изоляцию от возможных вибраций, создаваемых колебательным перемещением. Эти детали обеспечивают достаточно компактную и устойчивую конструкцию. Данная система также может содержать противовес, прикрепленный к магнитному стержню, или механическую систему любого другого типа, например пружину, которая обеспечивает уменьшение нагрузки на двигатель, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и увеличение срока его службы.

Кроме того, данное изобретение требует минимального технического обслуживания. Другими преимуществами данного изобретения являются удобство использования и быстродействие, а также воспроизводимость параметров, таких как амплитуда колебаний, частота, ускорение, длительность перемешивания и паузы между двумя последовательными приведениями в действие, то есть режим работы. Данное устройство может содержать программное обеспечение для использования введенных в память программ перемещения, обеспечивающих приспособление данного устройства к различным процессам, которые требуют различных режимов перемещения.

На чертеже показана перемешивающая система с осевыми колебаниями. Элемент (1) представляет собой линейный двигатель. Внутри прямоугольной части двигателя содержатся обмотки, которые создают магнитные поля при протекании по ним переменных токов. Через весь двигатель проходит цилиндрическое отверстие, в котором расположена ось или магнитный стержень (элемент 2). Центральная верхняя часть этого элемента (2) имеет резьбу, которая обеспечивает крепление любого элемента.

Элементы (3) представляют собой металлические стойки, на концах которых выполнена резьба. Эти металлические стойки обеспечивают крепление двигателя к нижней платформе (элемент 4), средней платформе (элемент 5) и верхней платформе (элемент 6), удерживая прикрепленный двигатель (1) и обеспечивая устойчивость всей конструкции.

Элемент (7) образует нижнюю часть, на которую опираются резервуары (элемент 9) для образцов. Этот элемент (7) присоединен к магнитному стержню (2) у центральной нижней части с прикреплением обоих элементов. Элемент (8) является верхней частью лотка, который удерживает прикрепленные резервуары (9) с образцами и присоединен к элементу (7) его центральной частью.

Под нижней платформой (элемент 4) расположены четыре резиновых опоры или вкладыша (10), которые воспринимают полный вес конструкции и поглощают большую часть вибраций. Элемент (11) защищает клеммную коробку и цепи (1) управления двигателем.

Элементы (12) образованы цилиндром, расположенным внутри пружины, верхним упором которой является небольшая платформа (13), выполненная с возможностью скольжение по элементам (12) под действием силы, создаваемой пружинами. Центральная область элемента (13) содержит цилиндрическую выемку для размещения материала для смягчения резких соприкосновений с элементом (2).

Предпочтительный вариант выполнения

Данное изобретение проиллюстрировано на следующем примере, который не ограничивает объем изобретения, определенного исключительно формулой изобретения.

Перемешивание в пробирке смеси внутренностей крупного рогатого скота и жидкого раствора

Для определения пригодности партии крупного рогатого скота к употреблению человеком необходимо проверить наличие следов приема данными животными незарегистрированных или нежелательных веществ, например антибиотиков, гормонов, бета-агонистов, и т.д.

Для этого необходим значительный объем образца внутренностей. После измельчения этого образца его помещают в несколько пробирок с раствором-экстрактором, который может взаимодействовать с искомыми веществами.

Для последующего анализа эти образцы должны быть разжижены, перемешаны и гомогенизированы. Для достижения этой цели необходимо сильное перемешивание в течение 1 мин с амплитудой колебаний 17,5 см и частотой 1,5 циклов в секунду. Далее необходимо выполнить перемешивание в течение 12 мин с амплитудой 10 см и ускорением 70 м/с², а также паузами длительностью 15 секунд на каждую минуту перемешивания.

После проведения этой процедуры полученные образцы могут быть подвергнуты центрифугированию в течение 5 мин при 5000 об/мин с получением трех типов четко отличающихся по цвету и плотности жидкостей. Из каждой из этих жидкостей с помощью хроматографических анализов или любым другим способом химического анализа можно получить информацию о веществах, которые принимали животные.

Краткое описание чертежа

Чертеж представляет собой схематический вид перемешивающей системы с осевыми колебаниями. Элемент (1) представляет собой линейный двигатель. Элемент (2) представляет собой стержень с расположенными внутри магнитами.

Элементы (3) представляют собой металлические стойки, на концах которых выполнена резьба. Элементы (4), (5) и (6) представляют собой металлические платформы или платформы, выполненные из любого другого высокопрочного материала. Элемент (7) представляет собой основание, а элемент (8) - крышку опоры резервуаров, в которых содержатся образцы. Элементы (9) представляют собой резервуары для образцов. Элементы (10) представляют собой опоры из резины или опоры, выполненные из любого другого материала с аналогичными характеристиками. Элемент (11) защищает клеммную коробку. Элементы (12) представляют собой цилиндры, расположенные внутри пружин, а элемент (13) представляет собой упор пружины, выполненный с возможностью скольжения по элементам (12).

Изобретение относится к мешалкам и может использоваться в лабораториях, в промышленности и/или в домашних условиях. Мешалка содержит линейный двигатель или линейный серводвигатель, выполненный с возможностью выбора амплитуды, частоты, ускорения, длительности перемешивающего перемещения и выбора циклов перемешивания и паузы. Двигатель расположен между платформами и крепится к ним с помощью стоек с резьбой на концах. На верхней платформе расположено основание для резервуаров с образцами, закрытых крышками. Через линейный двигатель проходит магнитный стержень, осуществляющий осевое перемешивающее движение основания с резервуарами для образцов. Технический результат состоит в возможности широкого выбора параметров вертикального перемешивания. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромагнитная осевая мешалка для совместного или раздельного перемешивания твердых, и/или жидких, и/или газообразных веществ, отличающаяся тем, что она содержит
линейный двигатель/серводвигатель (1), выполненный с возможностью выбора амплитуды, ускорения и длительности перемешивающего перемещения, и расположенный между промежуточной платформой (5) и верхней платформой (6),
нижнюю платформу (4), на которую опирается мешалка,
стойки (3) с резьбой на концах, расположенные между нижней платформой (4) и промежуточной платформой (5), промежуточной платформой (5) и верхней платформой (6), и предназначенные для крепления двигателя (1) к указанным нижней (4), промежуточной (5) и верхней (6) платформам,
резервуары (9) для образцов,
основание (7), на которое опираются резервуары (9) для образцов,
крышку (8), предназначенную для закрытия резервуаров для образцов,
магнитный стержень (2), содержащий магниты, проходящие через линейный двигатель (1), и расположенный между нижней платформой (4) и основанием (7), к которому он присоединен верхним концом.

2. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит демпфирующие опоры (10), на которые опирается нижнее основание (4).

3. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит защиту (11) клеммной коробки.

4. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит демпфирующие средства, содержащие
пружины (12), направляемые цилиндрическими элементами,
упор (13), расположенный на нижней платформе (4), выполненный с возможностью скольжения по демпфирующим средствам (12) и имеющий цилиндрическую выемку для размещения материала, смягчающего жесткий контакт с магнитным стержнем (2).

5. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средства выбора частоты, выполненные с возможностью выбора частоты перемешивания.

6. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она предназначена для смешивания перемешиваемых веществ.

7. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она предназначена для экстрагирования по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в перемешиваемых веществах.

8. Электромагнитная осевая мешалка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит поворотные средства, выполненные с возможностью поворота данного устройства на любой угол относительно вертикального положения и выполнения перемешивающего перемещения в направлении, отличном от вертикального.

9. Электромагнитная осевая мешалка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она предназначена для стандартизации процессов, в которых требуется перемешивание одного или нескольких веществ.