一种温变速率可控的水浴系统的制作方法

本发明公开了一种温变速率可控的水浴系统，涉及试验仪器技术领域。

背景技术：

水浴锅可运用于实验室中蒸馏、干燥、浓缩、及温渍化学药品或生物制品，也可用于恒温加热和其它温度试验。是科研实验乃至生物医药生产中必不可少的工具之一。而目前普遍使用的水浴锅使用简单的加热器进行加热，并通过温度传感器检测温度，从而达到恒温的水浴环境。但是由于加热区不锈钢管状加热器是水平放置于水浴锅底部，而温度传感器所搜集的温度数据也是检测处部分水体，由于电热器加热功率较小，热量的传递时需以及实验材料位置的不确定因素，实验的整体效果和结果的可重复性通常会受到影响。此外，由于部分实验的特定要求，如温度冲击状况下的材料耐久性研究，需要控制实验材料在水浴锅中的受热速率，且有伴随时间的升温、降温循环过程，目前普遍使用的恒温加热器显然无法满足要求。

技术实现要素：

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种温变速率可控的水浴系统，通过调节水泵的开闭和输水速率，可以实现水浴系统内水体的恒温、梯级升降温、温变循环，从而满足各类实验的要求，且实验过程智能高效。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种温变速率可控的水浴系统，包括：水浴锅，调控输水系统和输水管道，所述输水管道设置于水浴锅底部，所述输水管道为螺旋式双管道，为处于同一平面的双管道螺旋形结构，所述螺旋式双管道上部设有泄水孔，所述调控输水系统包括分开设置的冷水箱和热水箱，所述螺旋式双管道的两个管道进水口分别通过输水泵连接冷水箱和热水箱，所述螺旋式双管道的两个管道出水口水浴锅底部中心，冷水箱和热水箱内的水体分别进入螺旋式双管道其中的一根管道，最终于主容器底部中心的出水口开始混合向四周扩散，其中螺旋式双管道上部设有泄水孔也用于部分水体溢出螺旋式双管道后的混合，水体在水浴锅内冷热混合形成养护水。

进一步的，所述水浴锅内部还安装有温度传感器，用于检测养护水的温度。

进一步的，所述水浴锅呈圆台状，所述水浴锅开口直径大于底部直径，所述水浴锅外壳采用优质钢板冲压成型，内胆用经化学处理的紫铜板成型制成，中层填充矿渣棉或其他隔热保温材料，容器壁预留三个圆孔供进水和排水，其中两个圆孔用于分别连接调控输水系统的冷、热水箱用于进水，另一个圆孔用于排水；所述水浴锅内部还包括2个从下至上依次摆放的支撑盘，所述支撑盘上设有若干圆孔，下部支撑盘的圆孔位置与上部支撑盘的圆孔位置相对应，且下部支撑盘的圆孔直径小于上部支撑盘的圆孔直径，支撑盘采用耐热性能较好的透明塑料板制成,表面粗糙,便于稳定试样的位置，其上设置的圆孔的直径与常用试管规格相适配，由于支撑盘的尺寸与锅体形状的协调关系，不同尺寸的支撑盘将分别固定在水浴锅上部和中部，同时由于下部支架盘圆孔的孔径小于上部，试管样品通过两支撑盘的固定可以将待测试液体稳定置于养护水内.对于不规则的试样，将上部支撑盘取出，样品直接放置在下部支架盘即可达到浸泡水浴养护的要求。

进一步的，所述冷水箱和热水箱为恒温水箱，所述冷水箱和热水箱的输水软管分别和螺旋式双管道的两个管道相连接，所述输水软管上设有输水泵，热水箱放水后通过其内部的电气箱加热并保持其水温恒定，电气箱内有电热管和传感器，电热管负责水体加热；冷水箱则包括制冷剂、压缩机、冷凝器，使得冷水箱内的水体降温并通过温控元件保持温度恒定，输水软管与容器内的螺旋式双管道的尺寸，材料相同，材料采用氟橡胶，螺旋式双管道的进水口在水浴锅上的圆孔处利用橡胶套筒与调控输水系统的输水软管相连接，同时在连接处，通过密封胶将套筒与水浴锅壁的接触处密封以保证容器的密封性，防止漏水。热水箱采用常州市金坛友联仪器研究所的hh-420电热恒温水箱，可以控制水体温度在室温到100摄氏度之间，误差范围在正负0.5摄氏度之间；冷水箱可广东高品压缩机有限公司生产的冷水机，可以控制及其内的水温在5到25摄氏度。

进一步的，所述输水泵与电路盒相连接，共同安置在调控箱上，所述电路盒是调节冷水箱和热水箱的输水泵的开关，其还与调控箱内的直流电源连接，所述微型水泵均安装有pwm直流电机调速器与其内置电机相连接，通过直流电机调速器调节电机的转速以控制微型水泵泵送功率，调控箱由不锈钢制成，其中设置有金属支架以安放输水泵。

进一步的，所述的水浴锅上部采用多层环形盖封闭，多层环形盖包括套接在一起形成封闭盖的若干个从下到上直径逐渐减小的圆环以及设置在最顶端圆环上的顶把；每层圆环包括用于组成圆环盖的外层和支撑相邻圆环上侧的圆环内层；多层环形盖材料均使用耐热性能较好的透明塑料，便于及时观察锅内的情况，同时密封严实，保温效果较佳。

进一步的，还包括排水口，所述排水口设置在水浴锅底部侧壁，所述排水口通过输水软管和水箱连接，所述输水软管上设置输水泵和出水阀门。

进一步的，所述水浴锅水平放置于磁力搅拌机上，且水浴锅内放置磁力搅拌仔，通过不断变换基座的两端的极性来推动放入液体中的磁力搅拌子转动，再依靠磁力搅拌子的转动带动容器内水体旋转，从而使容器内水体均匀混合，本发明中使用磁力搅拌机将大大提高掺混液体的热量交换效率，使得容器内水体的水温均匀分布。

有益效果：

1.本发明专利实现了温变速率可调控的智能化水浴养护。本发明可以产生特定温度，特定变温过程的养护水，可满足于有不同环境要求的各类试样，适用于有水浴养护要求的诸多科学实验和工业生产。

2.本发明是一种智能化的水浴养护系统，输水管道上的微型水泵均可通过选择电路由中央控制程序进行控制，通过调整恒温水箱的输水速率，水浴锅内可实现恒温水浴养护、升温水浴养护以及降温水浴养护等多种养护过程。对于有循环养护要求的实验项目，则通过计算机将各种养护过程进行组合，便可以达到预期的实验效果

3.本发明所设置的磁力搅拌机、带泄水孔的螺旋形输水管道等均可以加快不同温度水体在锅体内的掺混，使得锅体内的水体温度较为均匀，从而避免了传统电热丝加热过程中局部温度不均问题的影响。保证了实验结果的准确性和可信度。

4.本发明包括有带制冷剂的低温恒温水箱，与常规恒温水浴锅不同，可以产生低于常温的恒温水，以满足有低温水浴养护要求的实验项目

5.本发明所利用的养护水均会通过废液回收箱进行回收再利用，不会造成水资源的浪费，且整个装置操作简单，易于搬运，适用于不同的试验场所和环境。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的支撑盘结构示意图；

图3本发明的输水管道结构示意图；

图4本发明调控箱内的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～4所示的一种实施例；一种温变速率可控的水浴系统，包括：水浴锅1，调控输水系统和输水管道，所述输水管道设置于水浴锅1底部，所述输水管道为螺旋式双管道6，为处于同一平面的双管道螺旋形结构，通过钢丝绑扎固定成设计的直径为180mm的螺旋形状，所述螺旋式双管道6上部设有泄水孔，所述调控输水系统包括分开设置的冷水箱32和热水箱31，所述螺旋式双管道6的两个管道进水口12分别通过输水泵4连接冷水箱32和热水箱31，所述螺旋式双管道6的两个管道出水口14设置在水浴锅1底部中心，冷水箱32和热水箱31内的水体分别进入螺旋式双管道6其中的一根管道，最终于主容器底部中心的出水口11开始混合向四周扩散，其中螺旋式双管道6上部设有泄水孔也用于部分水体溢出螺旋式双管道6后的混合，水体在水浴锅1内冷热混合形成养护水。

所述水浴锅1内部还安装有温度传感器5，用于检测养护水的温度。

所述水浴锅1呈圆台状，所述水浴锅1开口直径大于底部直径，所述水浴锅1外壳采用优质钢板冲压成型，内胆用经化学处理的紫铜板成型制成，中层填充矿渣棉或其他隔热保温材料，钢板及紫铜板的厚度均为5mm，内胆的上直径为250mm，下直径为200mm，高250mm，容器壁预留三个圆孔供进水和排水，圆孔的直径为20mm，其中两个圆孔用于分别连接调控输水系统的冷、热水箱31用于进水，另一个圆孔用于排水；所述水浴锅1内部还包括2个从下至上依次摆放的支撑盘8，所述支撑盘8上设有若干圆孔，下部支撑盘的圆孔位置与上部支撑盘的圆孔位置相对应，且下部支撑盘的圆孔直径大于上部支撑盘的圆孔直径，支撑盘8采用厚度为2mm耐热性能较好的透明塑料板制成,表面粗糙,便于稳定试样的位置，上部支撑盘直径为230mm，其上设计有直径为20mm的圆孔1个，18mm、15mm、10mm的圆孔各四个，下部支撑盘直径为210mm，其上圆孔的布置形式与上部相同，但相对应的孔径要比上部小2mm，由于下部支架盘圆孔的孔径小于上部，试管样品通过两支撑盘的固定可以将待测试液体稳定置于养护水内.对于不规则的试样，将上部支撑盘取出，样品直接放置在下部支架盘即可达到浸泡水浴养护的要求。

所述冷水箱32和热水箱31为恒温水箱，恒温水箱的外壳材料与主功能容器相同，箱体密闭绝热，形状为边长300mm的立方体，所述冷水箱32和热水箱31的输水软管分别和螺旋式双管道6的两个管道相连接，所述输水软管上设有输水泵4，热水箱31放水后通过其内部的电气箱加热并保持其水温恒定，电气箱内有电热管14和传感器，电热管14负责水体加热；冷水箱32则包括制冷剂、压缩机、冷凝器，使得冷水箱32内的水体降温并通过温控元件保持温度恒定，两水箱内水体通过设定可分别保持在某一数值，输水软管与容器内的螺旋式双管道6的尺寸，材料相同，材料采用氟橡胶，螺旋式双管道6的进水口12在水浴锅1上的圆孔处利用橡胶套筒与调控输水系统的输水软管相连接，同时在连接处，通过密封胶将套筒与水浴锅1壁的接触处密封以保证容器的密封性，防止漏水。

所述输水泵4与电路盒相11连接，输水泵采用dc40系列的12v微型水泵，共同安置在调控箱上，所述电路盒是调节冷水箱输水泵m1的开关s1和热水箱输水泵m2的开关s2，其还通过总开关s与调控箱内的直流电源连接，所述微型水泵均安装有pwm直流电机调速器与其内置电机相连接，通过直流电机调速器调节电机的转速以控制微型水泵泵送功率，调控箱由不锈钢制成，其中设置有金属支架以安放输水泵，当实验要求进行高于常温的恒温养护时，则选择电路开启热水箱31的输水泵4，关闭冷水箱32的输水泵4。当实验要求进行低于常温的恒温养护时，则选择电路开启冷水箱32的输水泵4，关闭热水箱31的输水泵4。若实验要求有诸多变温过程，则同时开启两个水泵，通过控制其泵送功率以达到要求，通过程序判定选择工作线路可以较大程度节约实验过程中的电力和水资源消耗。

所述的水浴锅1上部采用多层环形盖7封闭，多层环形盖7包括套接在一起形成封闭盖的若干个从下到上直径逐渐减小的圆环以及设置在最顶端圆环上的顶把；每层圆环包括用于组成圆环盖的外层和支撑相邻圆环上侧的圆环内层；多层环形盖7材料均使用耐热性能较好的透明塑料，便于及时观察锅内的情况，同时密封严实，保温效果较佳。

还包括排水口13，所述排水口13设置在水浴锅1底部侧壁，所述排水口13通过输水软管和水箱10连接，所述输水软管上设置输水泵4和出水阀门，同时，各箱体底部设置可滑动滚轮装置便于搬运。

所述水浴锅1水平放置于磁力搅拌机2上，且水浴锅1内放置磁力搅拌仔，通过不断变换基座的两端的极性来推动放入液体中的磁力搅拌子转动，再依靠磁力搅拌子的转动带动容器内水体旋转，从而使容器内水体均匀混合，本发明中使用磁力搅拌机2将大大提高掺混液体的热量交换效率，使得容器内水体的水温均匀分布。

主功能容器内的加热速率由热水箱的水体温度t1，其上输水泵的泵送功率j1,冷水箱的水体温度t2，其上输水泵的泵送功率j2,泵送时间t，水的比热容c等决定，设掺混后的水体温度为t3，其中t1<t3<t2，由物理学的热量恒定公式可知，即cj1t1tcj2t2t＝c(j1+j2)t3t，推导之后可得到锅体内水体的温度由上述公式可知，若要使水浴温度恒定为t0，即t3为t0，则通过推导可知j1/j2＝(t2-t0)/(t0-t1),由于t1、t2、t3均为定值，则通过控制程序设置输水泵的泵送功率比j1/j2为特定值即可满足要求。

若要求水浴温度的变化为线性变化过程，设t3＝kt+t0，则通过推导可知由于t1、t2、t3、k均为定值，只有时间是变化值，则通过控制程序设置输水泵的泵送功率比j1/j2满足上式条件即可。

类似的，对于满足其他函数关系的温变要求，都可以通过函数推导，利用程序控制输水泵的泵送功率以满足要求。

本发明专利实现了温变速率可调控的智能化水浴养护,本发明可以产生特定温度，特定变温过程的养护水，可满足于有不同环境要求的各类试样，适用于有水浴养护要求的诸多科学实验和工业生产。

本发明是一种智能化的水浴养护系统，输水管道上的输水泵均可通过选择电路由中央控制程序进行控制，通过调整恒温水箱的输水速率，水浴锅内可实现恒温水浴养护、升温水浴养护以及降温水浴养护等多种养护过程。对于有循环养护要求的实验项目，则通过计算机将各种养护过程进行组合，便可以达到预期的实验效果

本发明所设置的磁力搅拌机、带泄水孔的螺旋形输水管道等均可以加快不同温度水体在锅体内的掺混，使得锅体内的水体温度较为均匀，从而避免了传统电热丝加热过程中局部温度不均问题的影响。保证了实验结果的准确性和可信度。

本发明包括有带制冷剂的低温恒温水箱，与常规恒温水浴锅不同，可以产生低于常温的恒温水，以满足有低温水浴养护要求的实验项目

本发明所利用的养护水均会通过废液回收箱进行回收再利用，不会造成水资源的浪费，且整个装置操作简单，易于搬运，适用于不同的试验场所和环境。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。