一种用于加热微量离心管的低压锅的制作方法

本发明属于分子生物学微量操作实验仪器领域，具体涉及一种用于加热微量离心管的低压锅。

背景技术：

微量离心管(eppendorf管)广泛用于分子生物学、临床化学和生物化学研究，eppendorf管多用水浴加热，目前的加热过程中会因为eppendorf管内部的温度过高使水蒸汽产生过多，气体受热膨胀，最后eppendorf管盖被冲开，直接造成管中的液体被空气中的细菌污染，导致无菌操作实验的失败。

传统的低压锅是直接把锅体中的气体排出以实现一种低压环境，需要不断的在加热过程中加水，分子生物学、临床化学和生物化学的实验室严格要求湿度和温度控制稳定的范围内，不断加水和排除水蒸气不适合分子生物学、临床化学和生物化学试验过程对环境的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于加热微量离心管的低压锅，具有结构简单、使用方便和可靠性高的优点，避免了实验过程中对eppendorf管加热其内部的液体和气体由于温度过高使管盖被冲开，导致试剂被污染。低压锅为全密闭结构，水蒸气不流失并且不用加水，尤其适合临床化学和生物学实验室中使用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于加热微量离心管的低压锅，包括冷凝管1、循环机构和锅体3，所述的冷凝管1的外侧捆绑有冰袋19，所述的循环机构包括外管2、位于外管2内部的第一风扇7和外管2外部的电源和第一风扇7之间的电线上设置的滑动变阻器11；所述的外管2的一端与冷凝管1相连，冷凝管1的另一端为长方形的带有冷凝水的水蒸汽入口19，外管2的另一端为带有冷凝水的水蒸汽出口18，出口18和入口19的纵向截面均为长方形，所述的锅体3的内部中空形成水管6，锅体3上开设有用于固定连接外管2的第二锥形管17的外壁的锥形孔，锅体3上还开设有用于固定连接冷凝管1有入口19一端的外壁的圆柱形孔，锥形孔和圆柱形孔和水管6连通，锅体3内部的水管6与入口19和出口18联通，入口19和出口18位于水管6中的水面的上方，水管6的上管壁有凹陷进入水面下的用于放置eppendorf管的垂直管4。

作为本发明更优的技术方案，所述的外管2包括依次连接的第一锥形管13、第一圆弧管14、圆柱管15、第二圆弧管16和第二锥形管17，所述的冷凝管1和第一锥形管13的顶点端连通，第二锥形管17的顶点端为出口18，冷凝管1的另一端为长方形的入口19，

作为本发明更优的技术方案，所述的第一风扇7安装在第三锥形管13内，第一风扇7平行或垂直于水管6底面。

作为本发明更优的技术方案，所述的垂直管4壁上设置有温度传感器。

作为本发明更优的技术方案，所述的第一风扇7通过风扇支撑杆安装在圆柱管15内。

作为本发明更优的技术方案，所述的外管2内还安装有第二风扇叶片8，第二风扇叶片8和第一风扇7的安装在同一个转轴，第二风扇叶片8位于第一圆弧管14内，用于将外管内部的积存的冷凝水吹出。

作为本发明更优的技术方案，所述的第一风扇7的叶片位于外管2内部，第一风扇的电机位于外管2外部并且转动轴穿过外管2的管壁与叶片连接。

作为本发明更优的技术方案，所述的锅体3的底部连接有加热装置。

有益效果如下：

本发明提供的低压锅针对临床化学和生物学实验室制造，具有使用方便和可靠性高，避免了实验过程中对eppendorf管加热其内部的液体和气体由于温度过高使管盖被冲开，导致试剂被污染，低压锅为全密闭结构，避免了水蒸气对实验室环境的改变。

附图说明

图1是本发明用于加热微量离心管的低压锅的结构示意图；

图2是图1的aa剖视图(没有显示冰袋)；

图3是本发明用于加热微量离心管的低压锅的锅体的b-b剖视图；

图4是本发明用于加热微量离心管的低压锅的冷凝管和外管的连接的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。所述的上、下、左、右、横向和纵向均是按照附图的上、下、左、右、横向和纵向。

如图1、3和4所示，一种用于加热微量离心管的低压锅，包括冷凝管1、循环机构和锅体3，所述的冷凝管1的外侧捆绑有冰袋19，所述的循环机构包括外管2、位于外管2内部的第一风扇7和外管2外部的电源和电机9之间的电线上设置的滑动变阻器11；所述的电机9和滑动变阻器11位于保护箱5内。所述的外管2的一端与冷凝管1相连，冷凝管1的另一端为长方形的入口19，外管2的另一端为出口18，出口18和入口19的纵向截面均为长方形，所述的锅体3的内部中空形成水管6，锅体3上开设有用于固定连接外管2的第二锥形管17的锥形孔，锅体3上还开设有用于固定连接冷凝管1的有入口19一端的圆柱形孔，锥形孔和圆柱形孔和水管6连通锅体3内部的水管6与入口19和出口18联通，入口19和出口18位于水管6中的水面的上方，水管6的上管壁有凹陷进入水面下的用于放置eppendorf管的垂直管4。气体液化是一个动态的过程，在整个循环系统中的每个位置都存在蒸汽和冷凝水，出口18冷凝水居多，入口19蒸汽居多。所述的外管2包括依次连接的第一锥形管13、第一圆弧管14、圆柱管15、第二圆弧管16和第二锥形管17，所述的冷凝管1和第一锥形管13的顶点端连通，第二锥形管17的顶点端为出口18，冷凝管1的另一端为长方形的入口19，所述的第一风扇7安装在第三锥形管13内，第一风扇7平行或垂直于水管6底面。所述的垂直管4壁上设置有温度传感器。所述的第一风扇7通过风扇支撑杆安装在圆柱管15内。所述的外管2内还安装有第二风扇叶片8，第二风扇叶片8和第一风扇7的安装在同一个转轴，第二风扇叶片8位于第一圆弧管14内，用于将外管内部的积存的冷凝水吹出。所述的第一风扇7的叶片位于外管2内部，第一风扇的电机位于外管2外部并且转动轴穿过外管2的管壁与叶片连接。所述的第一风扇7可以通过杆状的结构固定连接在外管2的内壁上。

实施例1

如图2所示，本发明提供的低压锅可自带加热装置或是使用电磁炉和其他家用或是实验室用加热装置作为热源。

实验室中使用的0.5ml连盖eppendorf管外直径为8mm，假设不考虑气体动能损失风扇的叶片长度为0.04m，旋转后产生的面积约为0.005m²，流速为3m/s，水管6中的水面上方的空气看作是宽为0.01m，高为0.005m的管道，大气压为101325pa，空气密度1.293g/l，利用伯努利原理p+1/2ρv2+ρgh＝c，可以算出气压约为43140pa，此时液体沸点约为78℃。正常情况绝缘的温度等级中耐热温度最低的a级电动机耐热温度为105℃，由于电机9在高速气流中，故电机产生的热量足以被78℃的气流带走，电动机的温度约为78℃，78℃在耐热温度以下，故电动机不会因过热而受损。在圆柱管一个小型的第二风扇叶片8，把第一圆弧管14内部的少量水蒸气和液化的水珠吹到管外，如果液化的水珠附着在管壁内侧，量少的话会气化或被吹出，量多的话由于重力原因滞留在管壁内侧下部，被弧形内管壁的阻挡住，从而避免水分进入电器内部。根据热量传递的原理，在电器周围加一层-16℃冰袋，通过冰袋把水蒸气的热量吸收掉，水蒸气的温度降低从而液化，实现冷凝。常温下铁的导热系数为40×1.163w/m×℃，假设电风扇风速为3m/s,旋转后产生的面积约为0.005m²，铁的厚度为2mm，水蒸汽的比热容为2.1kj/kg×℃，水蒸气温度为78℃，两侧螺旋形冷凝器的管道的横截面的横截面积都约为0.0002m²，螺旋形冷凝器的螺旋横截面外径约为0.02m，两侧螺旋形冷凝器的管道长度之和约为6m。因为低压锅锅体中的水管6上方的空气可以看作是长为0.01m，高为0.005m的管道，低压锅水管6的长度为0.2m，经计算得气体在低压锅的锅体中的水管6上方的流速是螺旋形冷凝器中的流速的4倍，气体在低压锅的锅体3中的水管6上方的停留时间是螺旋形冷凝器中停留时间的1/120，低压锅的锅体中的水管6上方的气压约为43140pa，此时液体沸点约为78℃，螺旋形冷凝器中气压约为97688pa，此时液体沸点约为99℃。因此可认为水蒸气停留在冷凝器中迅速液化，气体总量基本不变。

实施例2

实验室中使用的0.5ml连盖eppendorf管外直径为8mm，假设不考虑气体动能损失电风扇的叶片长度为0.04m，旋转后产生的面积约为0.005m2，流速为3.85m/s，低压锅的锅体3中的水管6上方的空气看作是宽为0.01m，高为0.005m的管道，大气压为101325pa，空气密度1.293g/l，利用伯努利原理p+1/2ρv2+ρgh＝c，可以算出气压约为5275.5pa，此时液体沸点约为37℃。

本发明提供的用于加热微量离心管的低压锅利用伯努利原理p+1/2ρv2+ρgh＝c，当其他条件一样时，气体流速越快，气压越低。风扇打开以后，密闭低压锅中的气体流通起来，低压锅中气体气压降低，液体沸点降低，实现了给eppendorf管中液体在较低温度下进行水浴加热的目的。通过滑动变阻器11调控电风扇的功率，从而调控流速，控制气压，实现了对液体沸点的定量调控。