Встряхиватель для пробирок Российский патент 2024 года по МПК G01N1/36 B01L9/00 

Изобретение относится к устройствам для подготовки лабораторных образцов и может быть использовано в химических, биологических, пищевых и других испытательных лабораториях для встряхивания и перемешивания образцов в пробирках при проведении исследований.

Известно биомедицинское гомогенизирующее устройство (Патент №US 8596566 В2, кл. В02С 17/08), содержащее стойку, включающую в себя первое ведущее колесо, при этом стойка выполнена в виде корпуса, образующего приемный отсек, имеющий съемную крышку; вращающийся модуль, установленный с возможностью вращения на стойке внутри приемного отсека и имеющий ведущий вал и первый и второй вращающиеся диски, при этом ведущий вал проходит через первое ведущее колесо, при этом первый и второй вращающиеся диски соответственно жестко соединены с двумя концами ведущего вала, и первое ведомое колесо установлено с возможностью вращения на первом вращающемся диске, приводимом в движение первым ведущим колесом; первый модуль, расположенный между первым и вторым вращающимися дисками и соединенный с первым ведомым колесом; а также кондиционер в приемном отсеке.

Недостатком данного устройства является равномерное вращательное движение держателей с пробирками, которое не позволяет обеспечить высокую интенсивность гомогенизации образцов.

Известен встряхиватель образцов (Патент №US 8016218 В1, кл. В02С 17/24), содержащий основание, имеющее первое шарнирное соединение и второе шарнирное соединение; первый поворотный рычаг, соединенный с возможностью поворота с указанным основанием в указанном первом шарнирном соединении, причем указанный первый поворотный рычаг имеет первый конец, расположенный рядом с указанным первым шарнирным соединением, и второй конец, противоположный первому концу; второй поворотный рычаг, соединенный с возможностью поворота с указанным основанием в указанном втором шарнирном соединении, причем указанный второй поворотный рычаг имеет первый конец, расположенный рядом со вторым шарнирным соединением, и второй конец, противоположный первому концу; первый держатель образца, прикрепленный к первому поворотному рычагу на втором его конце и выполненный с возможностью встряхивания содержащегося в нем образца в направлении, перпендикулярном первому поворотному рычагу; второй держатель образца, прикрепленный к второму поворотному рычагу на его втором конце и выполненный с возможностью встряхивания содержащегося в нем образца в направлении, перпендикулярном второму поворотному рычагу; привод, прикрепленный к основанию и имеющий кривошипный вал; первый соединительный рычаг, проходящий между коленчатым валом и первым поворотным рычагом; а также второй соединительный рычаг, проходящий между коленчатым валом и вторым поворотным рычагом; при этом вращение кривошипного вала заставляет первое шарнирное плечо поворачиваться вокруг первого шарнирного соединения и второе шарнирное плечо поворачиваться вокруг второго шарнирного соединения, соответственно.

Рассматриваемая конструкция представляет собой два шарнирных четырехзвенника с закреплением образцов на коромыслах. Недостатками шарнирного четырехзвенника являются большие габариты и неуравновешенность, при этом исполнение механизма без корпуса может приводить к травмам при работе устройства и снижает его надежность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство возвратно-поступательного движения для измельчения или гомогенизации образцов (Патент №US 10502667 В2, кл. В02С 17/00), содержащее двигатель, соединительное звено (шатун), имеющее ближний и дальний конец, причем соединительное звено проходит вдоль продольной оси между ближним и дальним концом; держатель для крепления пробирок с образцом, прикрепленный к шатуну между ближним и дальним концом вдоль его продольной оси, при этом держатель образует полость с возможностью закрепления флакона с образцом; кривошип, подвижно соединенный с ближним концом шатуна, причем кривошип выполнен с возможностью придания вращательного движения ближнему концу шатуна, при этом кривошип имеет диаметр, который больше или равен осевой длине полости; скользящую каретку, функционально соединенную с дальним концом соединительного звена, при этом скользящая каретка сконфигурирована так, чтобы ограничивать дистальный конец соединительного звена линейным путем; а также двигатель, соединенный с кривошипом для его вращения таким образом, что держатель образцов при использовании перемещается с комбинацией вращательного и поступательного движения.

Рассматриваемая конструкция представляет собой шарнирный четырехзвенник с закреплением образцов на шатуне, недостатками которого являются большие габариты и неуравновешенность, при этом исполнение механизма без корпуса может приводить к травмам при работе устройства и снижает его надежность.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание встряхивателя для пробирок, характеризующегося более высокими эксплуатационными характеристиками.

Техническим результатом является повышение компактности и уравновешенности исполнительного механизма встряхивателя для пробирок, а также снижение его травмоопасности и высокая надежность.

Технический результат достигается тем, что встряхиватель для пробирок включает двигатель и держатель для крепления пробирок с образцом, при этом он содержит корпус, в котором установлены входной вал, жестко соединенный с валом двигателя, соосные промежуточный и выходной валы. На корпусе соосно промежуточному валу жестко закреплено неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, на выходном валу установлено другое эллиптическое зубчатое колесо. На входном валу установлено цилиндрическое зубчатое колесо и соединено с водилом зубчатой передачей, при этом водило выполнено в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом. Эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁ от центра делительного эллипса для одной пары колес, равном

,

где с₁ - фокальное расстояние первой пары колес,

b₁ - малая полуось первой пары колес,

- большая полуось всех эллиптических колес,

и расстоянии c₂ для другой пары, равном ,

где c₂ - фокальное расстояние второй пары колес,

b₂ - малая полуось второй пары колес,

и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу жестко закреплено цилиндрическое зубчатое колесо. Выходное звено в виде зубчатой рейки соединено через зубчатую передачу с цилиндрическим зубчатым колесом на выходном валу и через поступательную кинематическую пару с корпусом. На выходном звене закреплен держатель для крепления пробирок.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 приведена схема встряхивателя для пробирок, на фиг. 2, 3 изображены виды слева и справа, на фиг. 4 представлен разрез А-А (корпус не показан), на фиг. 5 представлен разрез Б-Б (корпус не показан).

Встряхиватель для пробирок содержит двигатель 1, корпус исполнительного механизма 2, входной вал 3, жестко соединенный с валом двигателя 1, соосные промежуточный вал 4 и выходной вал 5. Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 6 жестко закреплено на корпусе соосно промежуточному валу 4. Эллиптическое зубчатое колесо 7 установлено на выходном валу 5. Цилиндрическое зубчатое колесо 8, установлено на входном валу и соединено с водилом 9 зубчатой передачей. Водило 9 выполнено в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу 4 и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита 10. Сателлит состоит из эллиптического зубчатого колеса 11 и эллиптической шестерни 12, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом 10 (фиг. 4, 5). Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 6 и эллиптическое зубчатое колесо 11 состоят в зацеплении и имеют одинаковые размеры, эллиптическая шестерня 12 и эллиптическое зубчатое колесо 7 также состоят в зацеплении и имеют одинаковые размеры, при этом большие полуоси всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁ от центра делительного эллипса для пары колес 6 и 11, равном ,

где c₁ - фокальное расстояние первой пары колес,

b₁ - малая полуось первой пары колес,

- большая полуось всех эллиптических колес,

и расстоянии с₂ для пары 7 и 12, равном ,

где с₂ - фокальное расстояние второй пары колес,

b₂ - малая полуось второй пары колес,

и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле 9 противоположно валу сателлита 10 на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала 4 и вала сателлита 10, установлен противовес 13, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу 5 закреплено цилиндрическое зубчатое колесо 14 (фиг. 3), а выходное звено 15 в виде зубчатой рейки соединено через зубчатую передачу с цилиндрическим зубчатым колесом 14 на выходном валу и через поступательную кинематическую пару 16 с корпусом 2. На выходном звене 15 закреплен держатель 17 для крепления пробирок 18.

Встряхиватель для пробирок работает следующим образом.

Двигатель 1 сообщает входному валу 3 вращательное движение, которое с помощью цилиндрического зубчатого колеса 8 передается водилу 9, благодаря этому эллиптическое зубчатое колесо 11 обкатывается по неподвижному эллиптическому зубчатому колесу 6, вращательное движение эллиптического колеса 11 через вал 10 и эллиптическую шестерню 12 передается эллиптическому зубчатому колесу 7 и выходному валу 5, при указанном соотношении размеров эллиптических колес выходной вал 5 через полный оборот промежуточного вала 4 и водила 9 оказывается в том же положении, однако благодаря переменным передаточным отношениям пар эллиптических колес 11 и 6, 12 и 7 совершает возвратно-вращательное движение. Данное движение передается закрепленному на выходном валу 5 цилиндрическому зубчатому колесу 14 (фиг. 3) и с помощью передачи «зубчатое колесо 14 - зубчатая рейка 15» преобразуется в возвратно-поступательное движение выходного звена 15 и держателя 17 с пробирками 18, которое будет приводить к гомогенизации лабораторных образцов. При работе встряхивателя центр масс системы звеньев, включающей водило 9, вал сателлита 10, эллиптическое зубчатое колесо 11, эллиптическую шестерню 12, а также противовес 13, находится на оси вращения промежуточного вала, что обеспечивает высокую уравновешенность механизма встряхивателя.

Таким образом, заявляемое изобретение является компактным, уравновешенным и надежным устройством, выполненном в закрытом корпусе и позволяющим встряхивать лабораторные образцы, что обеспечивает достижение технического результата.

Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» КубГТУ (CKP_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение №075-15-2021-679).

Изобретение относится к устройствам для подготовки лабораторных образцов. Встряхиватель для пробирок включает двигатель и держатель для крепления пробирок с образцом, при этом он содержит корпус, в котором установлены входной вал, жестко соединенный с валом двигателя, соосные промежуточный и выходной валы. На корпусе соосно промежуточному валу жестко закреплено неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, на выходном валу установлено другое эллиптическое зубчатое колесо. На входном валу установлено цилиндрическое зубчатое колесо и соединено с водилом зубчатой передачей, при этом водило выполнено в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом. Эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси а всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁ от центра делительного эллипса для одной пары колес, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу жестко закреплено цилиндрическое зубчатое колесо. Выходное звено в виде зубчатой рейки соединено через зубчатую передачу с цилиндрическим зубчатым колесом на выходном валу и через поступательную кинематическую пару с корпусом. На выходном звене закреплен держатель для крепления пробирок. Технический результат - повышение компактности и уравновешенности исполнительного механизма встряхивателя для пробирок, а также снижение его травмоопасности и высокая надежность. 5 ил.

Встряхиватель для пробирок, включающий двигатель и держатель для крепления пробирок с образцом, отличающийся тем, что содержит корпус, в котором установлены входной вал, жестко соединенный с валом двигателя, соосные промежуточный и выходной валы, неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно промежуточному валу, эллиптическое зубчатое колесо, установленное на выходном валу, цилиндрическое зубчатое колесо, установленное на входном валу и соединенное с водилом зубчатой передачей, водило, выполненное в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленное на промежуточном валу и соединенное через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси всех эллиптических колес одинаковы, кроме того, все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁ от центра делительного эллипса для одной пары колес, равном ,

где c₁ - фокальное расстояние первой пары колес,

b₁ - малая полуось первой пары колес,

- большая полуось всех эллиптических колес,

и расстоянии с₂ для другой пары, равном ,

где с₂ - фокальное расстояние второй пары колес,

b₂ - малая полуось второй пары колес,

и таким образом достигается непрерывность их зацепления, противовес, установленный на водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, и имеющий массу, равную массе сателлита, жестко закрепленное на выходном валу цилиндрическое зубчатое колесо, выходное звено в виде зубчатой рейки, соединенное через зубчатую передачу с цилиндрическим зубчатым колесом на выходном валу и через поступательную кинематическую пару с корпусом, при этом держатель для крепления пробирок располагается на выходном звене.