专利名称：旋转振荡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对实验样品进行前处理的旋转振荡装置。所谓旋转振荡是指将装有实验样品的容器固定在该装置上，以旋转轴为中心翻转。当实验要求采用某种提取溶液对固体样品中的特定组分(重金属、挥发性或半挥发性有机物)进行提取时，使用该装置对这种多相体系进行旋转振荡，可以使固体样品与提取溶液充分混合。实验样品可以是固体废物、土壤、植物、和对固体废物进行综合利用所得到的产品或原料。该装置最典型的应用是在对危险废物进行鉴别时所做的浸出毒性实验。
背景技术：
1997年，我国颁布了两种固体废物浸出标准实验方法，即《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1-1997)和《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(GB5086.2-1997)，规定两种方法可以等效使用，但是没有任何技术文件可以支持等效使用的规定。由于国内市场上难以购置相关的旋转振荡设备，国内以往所做的实验大多是采用水平振荡法。
2003-2005年，本专利申请者承担了国家科技攻关项目“危险废物鉴别与处置工程技术规范研究”(2003BA614A-11)，在项目开展过程中，申请者设计并制造了本实用新型装置，对浸出毒性实验中包括振荡方式在内的各种实验参数进行了研究，研究结果表明，翻转振荡法比水平振荡法要剧烈得多，采用翻转振荡可以避免提取容器中出现死角，使固体颗粒与提取溶剂充分接触，有助于打破局部的平衡状态，使组分充分浸出。
在美国环保局(US EPA)的标准方法1311(毒性特性浸出程序)和1312(合成沉降浸出程序)中，都要求采用旋转振荡设备对废物或土壤样品进行提取，对振荡设备的技术要求是“振荡设备必须能够以30±2rpm使提取瓶进行首尾翻转。”在这两个EPA的标准方法中还给出了旋转振荡设备的示意图，见
图1。
在欧洲专利EP 0 568 131 A2(Universal zero-headspace extractor vessel rotator)中，申请者设计了“旋转摇动设备”，它可以以首尾翻转的方式旋转提取容器，见图2。本申请者对该装置的特点给予以下的评述(1)该装置的电机与摇动部件采用同轴设计，即两者在同一轴线上，占用了装置的纵向空间，布置不够紧凑；(2)该装置的瓶架仅有2个，如果需要同时做多个样品，根据该申请者的设想，可以采用串接辅助结构框架(包括瓶架)的方式，这样在使用上够不方便；而且(3)该装置的设计目标是按照USEPA的Federal Register的要求确定的，即“可以在30±2rpm以首尾翻转的方式旋转提取容器”，但在装置的设计中没有装配变速器和减速机，而仅是采用“适当功率”的电机控制转动速率，这样当提取样品混合物的重量改变，或由于样品数量多而需加装辅助结构框架时(2)，难以保证旋转速率稳定在30±2rpm。
(4)瓶夹采用纵向布置，这样可能更适合不同形状的瓶子，但从专利中的描述来看，这一部件的加工较为复杂。
发明内容
本实用新型是为了提供一种旋转振荡装置，这种装置可以满足GB5086.1-1997、USEPA方法1311、1312、以及我国即将颁布的新的浸出毒性实验标准方法的技术要求。即，该装置可以带动盛有多相体系的样品混合物的容器(如玻璃瓶、塑料瓶、不锈钢瓶、及其它结构更为复杂的容器)进行旋转，旋转方式为以旋转轴为机械中心进行首尾式翻转，可以在30±2rpm的低转速下运行，且转速可调。对该装置的其它要求是结构紧凑，一次实验可做多个样品，部件加工简单实用，成本较低。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是采用双层金属框架结构，节省设备占用的空间。下层安装动力系统，动力系统的配置有2套方案，方案一采用交流电机，依次连接无级变速器、减速机和皮带轮；方案二采用直流电机，依次连接减速机和皮带轮。交流电机转速不可调，应配变速器；直流电机转速可调，无需配变速器。皮带轮起着动力传输的作用，由皮带轮带动框架上层的容器架转动，(也可采用齿轮进行动力传递，但这样噪声较大，而且采用皮带传送也有安全方面的考虑)。除顶层外整个框架可以用塑料或金属板封闭，皮带及皮带轮有护板保护，从而起到安全降噪的作用。在结构框架的前侧护板有电源开关和变速器的转速调节旋柄。
结构框架的上层是容器架，容器架为长方形结构，前后左右用金属板焊牢，中间焊接若干个金属隔板，形成各自独立的正方形单元。在容器架的两端的中心连接转动轴，左右为固定在结构外架上的轴承，其中一个连接皮带轮，由皮带轮带动容器架绕轴心旋转。由于容器架在工作时起到转动轴的作用，而且需要承重，因此容器架所用的材料应为钢性较强的合金材料，并且焊接要牢固。在容器架的下面有一个凹弧形的塑料或金属衬板，板的一端(与皮带轮相对的一端)略为向下倾斜，其目的是为了防止容器中的液体洒漏。
在每个正方形单元中有一对弧形的瓶夹，按中心轴对称布置，瓶夹由金属片制成，内侧粘贴带凹凸线的橡胶片，外侧焊接一个带孔的凸起的金属片，一个带有凸缘的螺纹金属棒穿过此孔，其凸缘留在金属片内防止脱落，螺纹金属棒的另一端是旋转手柄，这样当转动旋转手柄时，就可以调整瓶夹的松紧，而瓶夹不会随之旋转。正方形单元的大小和瓶夹的弧度可按需要确定，通常以能放入2升的瓶子为宜。正方形单元的数目即设备一次可做的样品的数量，可根据需要确定，在本设计中一次可做8个样品。
当容器被固定后，容器应垂直于旋转轴的中心线并与之相交。
本实用新型有益效果是结构紧凑，空间利用率高；装置重心低，运行稳定；旋转可以无级变速；一次实验可做多个样品，通过翻转式振荡使样品可以和提取液充分接触；主要部件及材料均可由市场采购，无需专门定做，外结构和容器架的加工简单实用；生产成本低。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是USEPA的标准方法1311和1312中给出的旋转振荡设备的示意图图2是欧洲专利EP 0 568 131 A2“旋转摇动设备”的正平面图图3是旋转振荡装置实施例的水平面图图4是旋转振荡装置实施例的正平面图(省略了前侧护板19及电源开关17)图5是旋转振荡装置实施例的侧平面图(省略了侧护板及皮带轮护板20)
图6是旋转振荡装置实施例中容器架的单元示意图。
在图中1、电机，2、样品容器，3、容器架，4、支撑架，5、结构框架，6、电机，7、卡盘，8、轴承，9、容器架，10、十字组件，11、滑块，12、夹盘，13、螺纹轴，14、手轮，15、指旋螺丝，16、结构框架，17、电源开关，18、转速调节旋柄，19、前侧护板，20、皮带轮护板，21、左右轴承，22、旋转轴，23、容器架，24、瓶夹、25、带凹凸线的橡胶片，26、金属隔板，27、凸起的金属片，28、带有凸缘的螺纹金属棒，29、旋转手柄，30、金属托片，31、弧形衬板，32、电机座，33、交流电机，34、变速器，35、减速机，36、减速机座，37、底座，38、上部皮带轮，39、皮带，40、下部皮带轮。
具体实施方式
结构框架的水平面图(图3)和正平面图(图4)为矩形，侧平面图(图5)为直角梯形，即框架的上层比下层窄，这种布置便于动力系统的安放，在下层框架放置电机和减速机的位置加横梁，横梁上的螺孔为长形，以便于水平移动动力系统的位置，调整皮带的松紧程度。
动力系统的配置有2套方案，方案1见图4，从左至右为交流电机(33)、无级变速器(34)、减速机(36)、皮带轮(40)，依次连接；方案2从左至右为直流电机、减速机、皮带轮，依次连接。交流电机转速不可调，应配变速器；直流电机转速可调，无需配变速器，但直流电机的价格较高。电机的输出功率应为100W以上。控制电机的电源开关(17)为空气开关，当发生故障时可自动跳扣。
容器架(23)安装在结构框架(16)的上层，为长方形结构，中间焊接7块金属隔板，形成8个独立的正方形单元。在容器架的两端的中心连接转动轴(22)，左右为固定在结构外架上的轴承(21)，右端连接皮带轮(38)，由皮带轮带动容器架绕轴心旋转。在容器架的下面有一个凹弧形的塑料衬板，板的一端(与皮带轮相对的一端)略为向下倾斜，其目的是为了防止容器中的液体洒漏。
在每个正方形单元中有一对弧形的瓶夹(24)，按中心轴对称布置，瓶夹由金属片制成，内侧粘贴带凹凸线的橡胶片(25)，外侧焊接一个带孔的凸起的金属片(27)，一个带有凸缘的螺纹金属棒(28)穿过此孔，其凸缘留在金属片内防止脱落，螺纹金属棒的另一端是旋转手柄(29)，这样当转动旋转手柄时，就可以调整瓶夹的松紧，而瓶夹不会随之旋转，见图6a。对于瓶夹(24)也可采用另一种简化的方案，即一对瓶夹中的一个按上述方案制作，另一个固定在容器架上，见图6b，这种设计方案可在只对大小形状固定的容器进行实验时采用。在固体废物的浸出毒性实验中，通常采用2升的容器。正方形单元的数目即设备一次可做的样品的数量，可根据需要确定，在本设计中一次可做8个样品。当容器被固定后，容器应垂直于旋转轴的中心线并与之相交。
权利要求1.一种旋转振荡装置，其特征是由交流电机、无级变速器、减速机和皮带轮依次连接，并与结构框架和容器架装配组成，通过无级变速器和减速机控制转速。
2.如权利要求1所述的旋转振荡装置，其特征是在空间结构上将动力系统，即权利要求1中的交流电机、无级变速器和减速机安装在结构框架的下层，容器架安装在结构框架的上层。
3.如权利要求1所述的旋转振荡装置，其特征是以容器架为中心轴转动，当容器被固定后，容器应垂直于旋转轴的中心线并与之相交。
4.一种旋转振荡装置，其特征是由直流电机、减速机和皮带轮依次连接，并与结构框架和容器架装配组成，通过直流电机和减速机控制转速。
5.如权利要求4所述的旋转振荡装置，其特征是在空间结构上将动力系统，即权利要求4中的直流电机和减速机安装在结构框架的下层，容器架安装在结构框架的上层。
6.如权利要求4所述的旋转振荡装置，其特征是以容器架为中心轴转动，当容器被固定后，容器应垂直于旋转轴的中心线并与之相交。
专利摘要一种旋转振荡装置，由交流电机、无级变速器、减速机、皮带轮依次连接，并与结构框架和容器架装配组成；或直流电机、减速机、皮带轮依次连接，并与结构框架和容器架装配组成。本实用新型最典型的应用是在浸出毒性实验中，通过翻转振荡方式提取固体样品中的毒性组分。通过无级变速器和减速机或直流电机和减速机控制转速，使装置能够在30±2rpm的低转速下运行，且转速可调，通过旋转装置可以解决固体样品与提取溶液充分混合的问题。在空间结构上将动力系统安装在结构框架的下层，容器架安装在结构框架的上层，使得整体结构紧凑，空间利用率高；并降低了装置的重心，运行稳定。
文档编号B01L99/00GK2856973SQ20052011426
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月25日 优先权日2005年7月25日
发明者刘锋, 王琪, 沈忱, 代天有, 王鲁昕 申请人:中国环境科学研究院