用于光生物培养的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种装置，尤其涉及用于光生物培养的装置。其包括容器（5）、包括位于容器（5）中的搅拌桨（10）的搅拌机构（45）、驱动部件（17），其中搅拌机构（45）包括与驱动部件（17）连接的、可相对所述容器（5）往复运动支承的导杆（3），搅拌桨（10）支承在导杆（3）上。利用导杆带动其上的搅拌桨在容器中做往复运动，且搅拌桨（10）利用自身受到的重力而保持竖直，从而在工作过程中各零部件相互之间无干涉，使其不易撞击容器壁，从而防止容器的破碎和损坏。并且由一个驱动部件就可实现对容器（5）中整个区域的搅拌，装置简单，易装卸。
【专利说明】用于光生物培养的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种装置，尤其涉及用于光生物培养的装置。
【背景技术】
[0002]在光生物(例如，微藻)的培养过程中，平板反应器通常使用曝气鼓泡的方法维持液体的流动，但由于水压问题，平板反应器建造高度十分有限，气体还未消耗完动力就已溢出液面，不能得到充分利用，造成大量能量白白损失。若想加宽平板反应器以提高光生物总产量，则光程增加，需要曝气量倍增。因此液体的充分混旋运动可使微藻获得较高的细胞密度和生产率，而前提是建立在更高能耗的基础上。若降低曝气量，不仅藻液的混旋程度差，藻细胞还会发生贴壁现象，只能通过减小反应器宽度的方式来提高流动性，最终将导致微藻产率下降。
[0003]实用新型CN2651257公开了一种机械搅拌式反应器，其由二块平板或边框上装有进气口、出液口、排气口和接种口，平板中间装有轴承座，轴承座上装有轴，轴上装有搅拌桨，轴通过减速器与电机联接，电机固定在底座上。专利所述装置为桨轮结构，需要将轴承嵌在平板中间，其缺点是若轴稍有偏向，以玻璃为主体的平板就极容易被机械力打碎；在平板中间开孔，当水压较大时，即使有密封垫也无法防止液体泄漏；若把平板反应器加长放大，则需要多台电机同时运转。因此此反应器易损害、密封难度大、且结构复杂、成本高。
[0004]实用新型CN2473207公开了一种压差换气摇式生物反应器，其由U型双颈口瓶、转轮、拉杆、水槽、水浮式支架组成，转轮作圆周运动拉动拉杆作往复运动，拉杆往复运动拉动固定在水浮支架上的U型双颈口瓶作长轴方向往复摇摆。U型双颈口瓶内的培养液沿瓶的长轴方向往复流动，当流集至U型双颈口瓶一端，该端颈腔空气被加压，与瓶外产生压差、该腔内气体被压出，U型双颈口瓶的另端由于液体移位空间迅速变大而形成负压吸入瓶外空气。此反应器极不稳定，易侧翻，反应器也很难放大设计，仅适用于实验室的小规模测试。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于光生物培养的、在工作过程中各零部件相互之间无干涉的装置。
[0006]为实现上述目的，根据本实用新型的装置，包括:容器、位于容器中的搅拌桨、驱动部件、由驱动部件驱动的、可相对容器往复运动支承的导杆，其中搅拌桨支承在导杆上。由此结构，搅拌桨跟随导杆相对于容器做往复运动，并且搅拌桨支承在导杆上，由于其自身的重力，使其始终保持在竖直方向上，从而不会在运动过程中碰撞容器壁，导致容器的破碎或损坏。另外，对于体积较大的容器，可以在一个导杆上悬挂多个搅拌桨，从而只需一个驱动部件就可以完成在容器整个区域内的搅拌。
[0007]根据本实用新型，驱动部件包括曲柄和连杆。此结构简单，容易操作，且成本低、安装简单。[0008]根据本实用新型，容器包括一底板、两个互相平行的侧壁、两个互相平行的端壁，两个侧壁和两个端壁分别垂直于底板，侧壁平行于底板的长度方向，端壁垂直于底板的长度方向。此结构的容器为长方体结构，形状规则，容易设置搅拌桨的位置，减小了加工和安装的难度。
[0009]根据本实用新型，在容器的侧壁的外表面固定有框架，在容器的侧壁的内表面固定有隔板，所述框架与所述隔板共平面且同时平行于所述容器的端壁。当容器的长度是宽度的多倍时，此结构可以加固容器，使其在搅拌过程中不易因容器中液体的冲击而破损或不稳定。
[0010]根据本实用新型，容器包括有多于两个等距设置的框架。在搅拌过程，等距设置框架使容器各处承担液体压强的能力相同，使容器不易破碎或损坏，平且提高了容器的稳定性。
[0011]根据本实用新型，框架设置有轴和滑轮，轴与框架共平面且平行于框架的横梁，滑轮固定于所述轴上，所述导杆支承在滑轮的凹槽上。通过滑轮的支承，导杆可沿容器往复运动，实现搅拌容器中的液体的目的。并且此种结构简单且可以保证导杆滑动的流畅性，减少在搅拌过程中的故障。
[0012]根据本实用新型，搅拌桨一端具有孔，导杆穿过孔。由此结构，搅拌桨可拆卸地悬挂在导杆上，结构简单、可更替、易于装卸、易清洗。且此结构使搅拌桨可以利用自身重力调节其在容器中的位置，保证其始终保持沿竖直方向悬挂，避免在搅拌过程中碰撞容器的器壁，导致容器破碎或损坏。
[0013]根据本实用新型，搅拌桨包括第一支架和第二支架、与第一支架和所述第二支架连接的夹持件和与夹持件连接的桨叶，第一支架和第二支架相间地固定于所述夹持件上，第一支架和第二支架分别设置有第一孔和第二孔，螺栓穿过第一孔和第二孔形成孔。由此结构，桨叶和固定桨叶的部件可以依据优选的材料进行分别制造。并且，此结构安装简单，且当支架、夹持件与桨叶其中一个损坏时，可只单独更换，降低了成本。
[0014]根据本实用新型，搅拌桨具有至少一个开口。在搅拌桨上设置开口，可使搅拌桨受容器中液体的阻力减小，且同时能使液体产生更复杂的涡流和湍流运动，从而更好的均匀容器中的液体。
[0015]根据本实用新型，开口为贯穿搅拌桨的通孔，和/或向着所述搅拌桨的一侧敞开的开口。由于不同光生物培养时可能需要的搅拌程度不同，所以上述两种形式的开口，可以根据不同的搅拌需求选用，从而使容器里的液体获得适当的搅拌。
[0016]根据本实用新型，搅拌桨设置有辅助搅拌件。此结构可以在搅拌桨搅拌容器中液体的基础上，引起更复杂的流体运动，使搅拌更加充分。
[0017]根据本实用新型，导杆上对应搅拌桨设置一对彼此间隔的第一限位件和第二限位件，搅拌桨位于所述第一限位件和第二限位件的间隔中。由于搅拌桨在导杆上可采用可拆卸地制成，上述结构可限制搅拌桨相对于导杆的滑动，从而防止搅拌桨在容器中分布不均匀而引起的搅拌程度不同，以及搅拌桨撞击容器壁。
[0018]根据本实用新型，还包括电机，所述电机同时与至少两个所述驱动部件连接并且每个驱动部件与一个导杆连接，每个导杆位于一个容器中。这样，在大规模的光生物培养中，可同时利用一个电机驱动多个装置，结构简单且节约成本。[0019]采用这样的结构后，本实用新型的有益效果为:
[0020](I)利用导杆带动其上的搅拌桨在容器中做往复运动，且搅拌桨利用自身受到的重力而保持竖直，使其不易撞击容器壁，从而防止容器的破碎和损坏。
[0021](2)导杆可位于容器中液面的上方且搅拌桨的一端与导杆连接，所以避免了由固定导杆而产生的密封问题，即，由于搅拌桨是沿垂直于导杆的一个朝向延伸，所以即使导杆穿过容器器壁上的孔支承，该支承位置也可以位于液面上方，从而不会产生此孔处由于液体压强大而导致密封难度大的问题。
[0022](3)本实用新型结构简单，且由一个驱动部件就可实现对容器中整个区域的搅拌，并可以用于大规模的光生物培养中，降低了成本及装卸的工作量。
[0023](4)由于具有附加的加固装置，在搅拌过程中，容器更加稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是装置的第一个【具体实施方式】的装配图；
[0025]图2是图1示出的【具体实施方式】的局部视图，其中包括搅拌桨中的第一支架、第二支架、夹持件和桨叶；
[0026]图3是图1示出的【具体实施方式】的局部视图，其中包括搅拌桨中的第一支架、第二支架、夹持件、桨叶和螺栓；
[0027]图4是图1示出的【具体实施方式】的局部视图，其中包括搅拌桨中的第一支架、第二支架、夹持件、桨叶以及导杆、第一限位件和第二限位件；
[0028]图5是第二个【具体实施方式】中的搅拌桨的主侧视图；
[0029]图6是第三个【具体实施方式】中的搅拌桨的主侧视图；
[0030]图7是第四个【具体实施方式】中的搅拌桨的主侧视图；
[0031]图8是第五个【具体实施方式】中电机、驱动部件和导杆的装配图；
[0032]图9是第六个【具体实施方式】中电机、驱动部件和导杆的装配图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0034]图1所示的是第一个【具体实施方式】的装配图，本实用新型的装置包括容器5、搅拌桨10、驱动部件17、导杆3。
[0035]其中，容器5包括一个底板25、两个互相平行的侧壁22、两个互相平行的端壁23，两个侧壁22和两个端壁23分别垂直于所述底板25，并且两个侧壁22平行于底板25的长度方向，端壁23垂直于底板25的长度方向。换言之,容器5的形状为长方体。在用于光生物培养中，上述容器5即为反应器。从而可将容器5构造成一侧敞开的长方体，容器壁由透明材料(如，玻璃)制成，且容器5内部含有光生物及培养液。当然，也可以将容器5构造为封闭装置。
[0036]优选地，在容器5的侧壁22的外表面固定有框架7，在容器5的侧壁22的内表面固定有隔板6，框架7与隔板6共平面且同时平行于容器5的端壁23。其中，框架7包括横梁26和垂直地连接于横梁26两端的两个支柱32。在本【具体实施方式】中，容器5的两个侧壁22上分别固定有一个底部支架31，所述底部支架31同时支承底板25。换言之，底部支架31把容器5的底板25与地面或桌面间隔开。框架7的两个支柱32分别固定(如，焊接)于所述两个底部支架31上，即，框架7以沿容器的长度方向形成的“门”型支承在容器5上。隔板6粘接于两个侧壁22的内表面。
[0037]进一步参照图1，在本【具体实施方式】中，容器5的长度是宽度的多倍，需要设置多个框架7和隔板6以增加容器的强度。其中，有两个框架7与容器的两个端壁23共面的设置，而另外两个框架7设置在两端壁23之间，相邻的两个框架7之间的距离相等。对应位于两端壁23之间的框架7，分别与其共面地设置隔板6。如上叙述，当用于光生物培养时，为了光照充足，容器5的器壁均由透明材料(如，玻璃)制成，并且在进行搅拌时，容器中液体对于容器器壁的撞击使得容器容易发生晃动、侧翻，所以，利用上述结构，可以提高容器5的器壁承受液体冲击的能力，从而加固容器5。优选地，框架7由刚性材料(如，金属)制成，隔板6由透明材料(如，玻璃)制成。
[0038]参照图1，在本实用新型中，框架7设置有轴8和滑轮9，轴8与框架7共平面且平行于框架7的横梁26，滑轮9固定于轴8上，导杆3支承在滑轮9的凹槽上。由此，导杆3可在滑轮9的凹槽中往复移动。并且在本实用新型的此【具体实施方式】中，框架7上的滑轮9为导杆3提供支承。当然，用以支承导杆3的结构不限于此，导杆3也可以支承在容器5的器壁上，或者另外设置其他用于支承导杆3的部件。并且，可使导杆3位于其上滑动的结构也不只限于上述结构。导杆3由刚性材料制成。通过滑轮的支承，导杆可沿容器往复运动，实现搅拌容器中的液体的目的。并且此种结构简单且可以保证导杆滑动的流畅性，减少在搅拌过程中的故障。
[0039]在本【具体实施方式】中，驱动部件17包括曲柄I和连杆2。所述连杆2的一端铰接于所述导杆3的一端。所述连杆2由刚性材料制成。参照图1，曲柄I转动，带动连杆2做平面运动，而导杆3做沿容器5长度方向的往复移动。导杆3的往复移动距离等于两倍的曲柄I的长度。在本【具体实施方式】中，曲柄I为转轮，所以导杆3往复移动的距离等于两倍转轴到连杆2与转轮固定点的长度。
[0040]参照图2，在本【具体实施方式】中，搅拌桨10包括第一支架12、第二支架19、夹持件13和桨叶11。搅拌桨10—端具有孔18 (如图3)，导杆3穿过孔18。具体而言，所述第一支架12与所述第二支架19相间地固定于夹持件13上，并且它们均具有两个竖直的边和两个水平边，此处第一支架12的竖直边为第一支承边33，第二支架19的竖直边为第二支承边34，并且第一支承边33和第二支承边34分别具有第一孔20和第二孔21，两个孔在竖直面上的投影重合。在第一孔20与第二孔21中穿入螺栓27，便形成孔18(如图3)。第一支架12的水平边为第一连接边35，第二支架19的水平边为第二连接边36，第一连接边35和第二连接边36分别与夹持件13焊接固定。夹持件13具有两个夹持边38和固定边39，两个夹持边38分别垂直于固定边39并形成向下敞开的凹槽37。第一连接边35和第二连接边36固定于夹持件13的固定边39上。两夹持边38分别设置有第一固定孔14和第二固定孔15。桨叶11的短边放入凹槽37中，并且桨叶11上具有与第一固定孔14和第二固定孔15对应的通孔，可分别用螺栓穿入第一固定孔14和第二固定孔15固定桨叶11与夹持件13。在本【具体实施方式】中，桨叶11由透明材料(如，有机玻璃)制成，第一支架12和第二支架19为角钢，夹持件13为槽钢。当然，两支架(第一支架12和第二支架19)与夹持件13的固定方式不局限于焊接，可以为螺栓连接或者二者为一体成型件。而夹持件13与桨叶11的固定方式也不局限与螺栓连接，可以在夹持件13上设置凸块，在桨叶11上设置与凸块形状配合的凹槽进行连接，或者在材料强度允许的情况下，夹持件13与桨叶11为一体成型件。另夕卜，形成孔18的方法也不局限于上述方法，可以将第一支架12和第二支架19连接形成一体件，其具有向下敞开的凹槽，该凹槽与夹持件13构成孔18等。根据上述结构，搅拌桨10可拆卸地悬挂在导杆3上，结构简单，可更替、易于装卸、易清洗。且此结构使搅拌桨可以利用自身重力调节其在容器中的位置，保证其始终保持沿竖直方向悬挂，避免在搅拌过程中碰撞容器的器壁，导致容器破碎或损坏。另外，对于体积较大的容器，可以在一个导杆上悬挂多个搅拌桨，从而只需一个驱动部件就可以完成在容器整个区域内的搅拌。特别地，桨叶和固定桨叶的部件可以依据优选的材料进行分别制造。并且，此结构安装简单，且当支架、夹持件与桨叶其中一个损坏时，可只单独更换，降低了成本。
[0041]进一步参照图4，导杆3上对应每个搅拌桨10设置一对彼此间隔的第一限位件29和第二限位件30，搅拌桨10位于第一限位件29和第二限位件30的间隔中。在本【具体实施方式】中，导杆3上等距设置多个孔16，此处孔16可为螺栓孔，将螺栓插入孔16，在搅拌桨11沿导杆3前后形成第一限位件29和第二限位件30。由于搅拌桨10在导杆3上可采用可拆卸地制成，上述结构可限制搅拌桨10相对于导杆3的滑动，从而防止搅拌桨10在容器5中分布不均匀而引起的搅拌程度不同，以及搅拌桨10撞击容器壁。
[0042]下面参照图1至图4描述本实用新型的一个【具体实施方式】的运动过程。曲柄I转动，带动连杆2做平面运动，连杆2带动导杆3在滑轮9的支承下沿容器5的长轴方向往复运动。导杆3上悬挂的搅拌桨10跟随导杆3往复运动。与此同时，搅拌桨10相对导杆3有微小的相对运动，此相对运动的距离由导杆3上的第一限位件29和第二限位件30共同限制。
[0043]另外，搅拌桨10具有至少一个开口 24。在本【具体实施方式】中，参照图2，由于搅拌桨10具有桨叶11，所以将开口 24可设置在桨叶11上。开口 24为贯穿搅拌桨10的通孔。设置3个开口 24，且开口 24为横截面为椭圆形的通孔。在搅拌桨10上设置开口，可使搅拌桨10受容器5中液体的阻力减小，并且可使液体产生更复杂的涡流和湍流运动，从而更好的均匀容器5中的液体。
[0044]优选的，在本【具体实施方式】用于光生物培养时，容器5由玻璃制成,长300cm,宽30cm,高90cm，内部每隔Im粘接有玻璃隔板6，隔板外部有框架7，并与底部支架31焊接。曲柄I为直径为50cm转轮，连杆2长度为60cm，导杆3长度为370cm，为不锈钢材料。桨叶11为有机玻璃制成，长80cm，宽20cm，厚1cm，中间等距分布3个为长径是IOcm的椭圆形通孔的开口 24。这样的结构既可以对容器5内部的培养液进行充分的搅动，又不会导致桨叶11的设置过密而产生互相干扰以及降低液体的流动性。
[0045]当然，开口 24的形状不仅限于上述结构。例如，开口 24向着搅拌桨10的一侧敞开。参照图5，具体而言，搅拌桨10同时具有两种形式的开口。一种为椭圆形通孔39，并且该椭圆形的长轴与搅拌桨10的长轴重合。另一种开口为向搅拌桨10 —侧敞开的截面为梯形的左开口 41和右开口 42，左开口 41与右开口 42沿搅拌桨10的长轴对称。
[0046]搅拌桨11还可设置有辅助搅拌件28。参照图6，搅拌桨10具有第一方形开口 42和第二方形开口 43，第一方形开口 42和第二方形开口 43均为通孔，且第一方形开口 42和第二方形开口 43之间形成梁44，在梁44上安装辅助搅拌件28，此处辅助搅拌件28为螺旋桨。当搅拌桨10往复运动时，螺旋桨随之转动，带动水流充分混旋。
[0047]当然，辅助搅拌件28不局限于上述螺旋桨形式。参照图7，开口 24为长方形向下侧敞开的开口，并且同时具有3个上述长方形下侧敞开的开口以形成栅栏形状。而在搅拌桨10下方挂有2个辅助搅拌件28，此处辅助搅拌件28为重物块。两个重物块关于搅拌桨10的长轴对称。栅栏形状的搅拌桨10可带动容器5中的液体充分混旋，而重物可保证搅拌桨10的稳定，防止搅拌桨10在竖直平面内过分摇摆以及减少搅拌桨10沿容器5的长轴方向移动。
[0048]参照图8，所述装置还包括电机31，电机31同时与至少两个所述驱动部件17连接并且每个驱动部件17与一个导杆3连接，每个导杆3位于一个容器5中。在本【具体实施方式】中，电机31驱动两个曲柄(第一曲柄101和第二曲柄102)转动，第一曲柄301与第一连杆201的一端相连接,并且第一连杆201的另一端与第一导杆301相连接。同时,第二曲柄302与第二连杆202的一端相连接，并且第二连杆202的另一端与第二导杆302相连接。当然，此处仅为示例，电机31可同时驱动多个曲柄，并非限定将曲柄的个数限定为2个。由此结构，在大规模的光生物培养中，一个电机I可同时驱动多个驱动部件17以简化结构、节约成本。
[0049]当然，参照图9，当驱动部件17由曲柄I和连杆2组成时，两个驱动部件17可共用一个曲柄I。也可实现上述目的，即简化结构，节约成本。
[0050]在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可以对本实用新型的锁紧装置进行各种修改和变型。通过考虑这里披露的本实用新型的说明和实施，本实用新型的其他实施方式对于本领域的技术人员将是显而易见的。说明和实例应被认为仅是示例性的，本实用新型的真实范围和精神由随后的权利要求指明。
【权利要求】
1.一种用于光生物培养的装置，包括: 容器(5)； 搅拌机构(45)，所述搅拌机构(45)包括位于所述容器(5)中的搅拌桨(10)； 驱动部件(17);其特征在于，还包括: 所述搅拌机构(45 )包括与所述驱动部件(17 )连接的、可相对所述容器(5 )往复运动支承的导杆(3)； 所述搅拌桨(10 )支承在所述导杆(3 )上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述驱动部件(17)包括曲柄(I)和连杆(2)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述容器(5)包括一底板(25)、两个互相平行的侧壁(22)、两个互相平行的端壁(23)，所述两个侧壁(22)和两个端壁(23)分别垂直于所述底板(25 )，所述侧壁平行于所述底板(25 )的长度方向，所述端壁(23 )垂直于底板(25)的长度方向。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于:在所述容器(5)的侧壁(22)的外表面固定有框架(7)，在所述容器(5)的侧壁(22)的内表面固定有隔板(6)，所述框架(7)与所述隔板(6 )共平面且同时平行于所述容器(5 )的端壁(23 )。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述容器(5)包括有多于两个等距设置的所述框架(7)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述框架(7)设置有轴(8)和滑轮(9)，所述轴(8 )与所述框架(7 )共平面且平行于框架(7 )的横梁(26 )，所述滑轮(9 )固定于所述轴(8)上，所述导杆(3)支承在所述滑轮(9)上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述搅拌桨(10)—端具有孔(18)，所述导杆(3)穿过所述孔(18)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于:所述搅拌桨(10)包括第一支架(12)和第二支架(19)、与第一支架(12)和所述第二支架(19)连接的夹持件(13)和与所述夹持件(13)连接的桨叶(11)，所述第一支架(12)和所述第二支架(19)相间地固定于所述夹持件(13)上，所述第一支架(12)和所述第二支架(19)分别设置有第一孔(20)和第二孔(21)，螺栓(27 )穿过所述第一孔(20 )和所述第二孔(21)形成孔(18 )。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述搅拌桨(10)具有多个开口(24)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于:所述开口(24)为贯穿所述搅拌桨(10)的通孔，或向着所述搅拌桨(10)的一侧敞开的开口。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述搅拌桨(10)设置有辅助搅拌件(28)。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述导杆(3)上对应每个所述搅拌桨(10)设置一对彼此间隔的第一限位件(29)和第二限位件(30)，所述搅拌桨(10)位于所述第一限位件(29 )和第二限位件(30 )的间隔中。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:还包括电机(31)，所述电机(31)同时与至少两个所述驱动部件(17)连接并且每个驱动部件(17)与一个导杆(3)连接，每个导杆(3)位于一个容器(5)中。
【文档编号】C12M1/02GK203487138SQ201320519457
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】马欣欣, 刘敏胜, 吴洪, 张凯, 耿金峰, 陈彦平, 杨建强, 石蕾, 张晋阳 申请人:新奥科技发展有限公司