專利名稱：旋轉振蕩裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對實驗樣品進行前處理的旋轉振蕩裝置。所謂旋轉振蕩是指將裝有實驗樣品的容器固定在該裝置上，以旋轉軸為中心翻轉。當實驗要求采用某種提取溶液對固體樣品中的特定組分(重金屬、揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機物)進行提取時，使用該裝置對這種多相體系進行旋轉振蕩，可以使固體樣品與提取溶液充分混合。實驗樣品可以是固體廢物、土壤、植物、和對固體廢物進行綜合利用所得到的產品或原料。該裝置最典型的應用是在對危險廢物進行鑒別時所做的浸出毒性實驗。
背景技術：
1997年，我國頒布了兩種固體廢物浸出標準實驗方法，即《固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉法》(GB5086.1-1997)和《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》(GB5086.2-1997)，規(guī)定兩種方法可以等效使用，但是沒有任何技術文件可以支持等效使用的規(guī)定。由于國內市場上難以購置相關的旋轉振蕩設備，國內以往所做的實驗大多是采用水平振蕩法。
2003-2005年，本專利申請者承擔了國家科技攻關項目“危險廢物鑒別與處置工程技術規(guī)范研究”(2003BA614A-11)，在項目開展過程中，申請者設計并制造了本實用新型裝置，對浸出毒性實驗中包括振蕩方式在內的各種實驗參數進行了研究，研究結果表明，翻轉振蕩法比水平振蕩法要劇烈得多，采用翻轉振蕩可以避免提取容器中出現死角，使固體顆粒與提取溶劑充分接觸，有助于打破局部的平衡狀態(tài)，使組分充分浸出。
在美國環(huán)保局(US EPA)的標準方法1311(毒性特性浸出程序)和1312(合成沉降浸出程序)中，都要求采用旋轉振蕩設備對廢物或土壤樣品進行提取，對振蕩設備的技術要求是“振蕩設備必須能夠以30±2rpm使提取瓶進行首尾翻轉?！痹谶@兩個EPA的標準方法中還給出了旋轉振蕩設備的示意圖，見


圖1。
在歐洲專利EP 0 568 131 A2(Universal zero-headspace extractor vessel rotator)中，申請者設計了“旋轉搖動設備”，它可以以首尾翻轉的方式旋轉提取容器，見圖2。本申請者對該裝置的特點給予以下的評述(1)該裝置的電機與搖動部件采用同軸設計，即兩者在同一軸線上，占用了裝置的縱向空間，布置不夠緊湊；(2)該裝置的瓶架僅有2個，如果需要同時做多個樣品，根據該申請者的設想，可以采用串接輔助結構框架(包括瓶架)的方式，這樣在使用上夠不方便；而且(3)該裝置的設計目標是按照USEPA的Federal Register的要求確定的，即“可以在30±2rpm以首尾翻轉的方式旋轉提取容器”，但在裝置的設計中沒有裝配變速器和減速機，而僅是采用“適當功率”的電機控制轉動速率，這樣當提取樣品混合物的重量改變，或由于樣品數量多而需加裝輔助結構框架時(2)，難以保證旋轉速率穩(wěn)定在30±2rpm。
(4)瓶夾采用縱向布置，這樣可能更適合不同形狀的瓶子，但從專利中的描述來看，這一部件的加工較為復雜。

發(fā)明內容
本實用新型是為了提供一種旋轉振蕩裝置，這種裝置可以滿足GB5086.1-1997、USEPA方法1311、1312、以及我國即將頒布的新的浸出毒性實驗標準方法的技術要求。即，該裝置可以帶動盛有多相體系的樣品混合物的容器(如玻璃瓶、塑料瓶、不銹鋼瓶、及其它結構更為復雜的容器)進行旋轉，旋轉方式為以旋轉軸為機械中心進行首尾式翻轉，可以在30±2rpm的低轉速下運行，且轉速可調。對該裝置的其它要求是結構緊湊，一次實驗可做多個樣品，部件加工簡單實用，成本較低。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是采用雙層金屬框架結構，節(jié)省設備占用的空間。下層安裝動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)的配置有2套方案，方案一采用交流電機，依次連接無級變速器、減速機和皮帶輪；方案二采用直流電機，依次連接減速機和皮帶輪。交流電機轉速不可調，應配變速器；直流電機轉速可調，無需配變速器。皮帶輪起著動力傳輸的作用，由皮帶輪帶動框架上層的容器架轉動，(也可采用齒輪進行動力傳遞，但這樣噪聲較大，而且采用皮帶傳送也有安全方面的考慮)。除頂層外整個框架可以用塑料或金屬板封閉，皮帶及皮帶輪有護板保護，從而起到安全降噪的作用。在結構框架的前側護板有電源開關和變速器的轉速調節(jié)旋柄。
結構框架的上層是容器架，容器架為長方形結構，前后左右用金屬板焊牢，中間焊接若干個金屬隔板，形成各自獨立的正方形單元。在容器架的兩端的中心連接轉動軸，左右為固定在結構外架上的軸承，其中一個連接皮帶輪，由皮帶輪帶動容器架繞軸心旋轉。由于容器架在工作時起到轉動軸的作用，而且需要承重，因此容器架所用的材料應為鋼性較強的合金材料，并且焊接要牢固。在容器架的下面有一個凹弧形的塑料或金屬襯板，板的一端(與皮帶輪相對的一端)略為向下傾斜，其目的是為了防止容器中的液體灑漏。
在每個正方形單元中有一對弧形的瓶夾，按中心軸對稱布置，瓶夾由金屬片制成，內側粘貼帶凹凸線的橡膠片，外側焊接一個帶孔的凸起的金屬片，一個帶有凸緣的螺紋金屬棒穿過此孔，其凸緣留在金屬片內防止脫落，螺紋金屬棒的另一端是旋轉手柄，這樣當轉動旋轉手柄時，就可以調整瓶夾的松緊，而瓶夾不會隨之旋轉。正方形單元的大小和瓶夾的弧度可按需要確定，通常以能放入2升的瓶子為宜。正方形單元的數目即設備一次可做的樣品的數量，可根據需要確定，在本設計中一次可做8個樣品。
當容器被固定后，容器應垂直于旋轉軸的中心線并與之相交。
本實用新型有益效果是結構緊湊，空間利用率高；裝置重心低，運行穩(wěn)定；旋轉可以無級變速；一次實驗可做多個樣品，通過翻轉式振蕩使樣品可以和提取液充分接觸；主要部件及材料均可由市場采購，無需專門定做，外結構和容器架的加工簡單實用；生產成本低。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明
圖1是USEPA的標準方法1311和1312中給出的旋轉振蕩設備的示意圖圖2是歐洲專利EP 0 568 131 A2“旋轉搖動設備”的正平面圖圖3是旋轉振蕩裝置實施例的水平面圖圖4是旋轉振蕩裝置實施例的正平面圖(省略了前側護板19及電源開關17)圖5是旋轉振蕩裝置實施例的側平面圖(省略了側護板及皮帶輪護板20)
圖6是旋轉振蕩裝置實施例中容器架的單元示意圖。
在圖中1、電機，2、樣品容器，3、容器架，4、支撐架，5、結構框架，6、電機，7、卡盤，8、軸承，9、容器架，10、十字組件，11、滑塊，12、夾盤，13、螺紋軸，14、手輪，15、指旋螺絲，16、結構框架，17、電源開關，18、轉速調節(jié)旋柄，19、前側護板，20、皮帶輪護板，21、左右軸承，22、旋轉軸，23、容器架，24、瓶夾、25、帶凹凸線的橡膠片，26、金屬隔板，27、凸起的金屬片，28、帶有凸緣的螺紋金屬棒，29、旋轉手柄，30、金屬托片，31、弧形襯板，32、電機座，33、交流電機，34、變速器，35、減速機，36、減速機座，37、底座，38、上部皮帶輪，39、皮帶，40、下部皮帶輪。
具體實施方式
結構框架的水平面圖(圖3)和正平面圖(圖4)為矩形，側平面圖(圖5)為直角梯形，即框架的上層比下層窄，這種布置便于動力系統(tǒng)的安放，在下層框架放置電機和減速機的位置加橫梁，橫梁上的螺孔為長形，以便于水平移動動力系統(tǒng)的位置，調整皮帶的松緊程度。
動力系統(tǒng)的配置有2套方案，方案1見圖4，從左至右為交流電機(33)、無級變速器(34)、減速機(36)、皮帶輪(40)，依次連接；方案2從左至右為直流電機、減速機、皮帶輪，依次連接。交流電機轉速不可調，應配變速器；直流電機轉速可調，無需配變速器，但直流電機的價格較高。電機的輸出功率應為100W以上。控制電機的電源開關(17)為空氣開關，當發(fā)生故障時可自動跳扣。
容器架(23)安裝在結構框架(16)的上層，為長方形結構，中間焊接7塊金屬隔板，形成8個獨立的正方形單元。在容器架的兩端的中心連接轉動軸(22)，左右為固定在結構外架上的軸承(21)，右端連接皮帶輪(38)，由皮帶輪帶動容器架繞軸心旋轉。在容器架的下面有一個凹弧形的塑料襯板，板的一端(與皮帶輪相對的一端)略為向下傾斜，其目的是為了防止容器中的液體灑漏。
在每個正方形單元中有一對弧形的瓶夾(24)，按中心軸對稱布置，瓶夾由金屬片制成，內側粘貼帶凹凸線的橡膠片(25)，外側焊接一個帶孔的凸起的金屬片(27)，一個帶有凸緣的螺紋金屬棒(28)穿過此孔，其凸緣留在金屬片內防止脫落，螺紋金屬棒的另一端是旋轉手柄(29)，這樣當轉動旋轉手柄時，就可以調整瓶夾的松緊，而瓶夾不會隨之旋轉，見圖6a。對于瓶夾(24)也可采用另一種簡化的方案，即一對瓶夾中的一個按上述方案制作，另一個固定在容器架上，見圖6b，這種設計方案可在只對大小形狀固定的容器進行實驗時采用。在固體廢物的浸出毒性實驗中，通常采用2升的容器。正方形單元的數目即設備一次可做的樣品的數量，可根據需要確定，在本設計中一次可做8個樣品。當容器被固定后，容器應垂直于旋轉軸的中心線并與之相交。
權利要求1.一種旋轉振蕩裝置，其特征是由交流電機、無級變速器、減速機和皮帶輪依次連接，并與結構框架和容器架裝配組成，通過無級變速器和減速機控制轉速。
2.如權利要求1所述的旋轉振蕩裝置，其特征是在空間結構上將動力系統(tǒng)，即權利要求1中的交流電機、無級變速器和減速機安裝在結構框架的下層，容器架安裝在結構框架的上層。
3.如權利要求1所述的旋轉振蕩裝置，其特征是以容器架為中心軸轉動，當容器被固定后，容器應垂直于旋轉軸的中心線并與之相交。
4.一種旋轉振蕩裝置，其特征是由直流電機、減速機和皮帶輪依次連接，并與結構框架和容器架裝配組成，通過直流電機和減速機控制轉速。
5.如權利要求4所述的旋轉振蕩裝置，其特征是在空間結構上將動力系統(tǒng)，即權利要求4中的直流電機和減速機安裝在結構框架的下層，容器架安裝在結構框架的上層。
6.如權利要求4所述的旋轉振蕩裝置，其特征是以容器架為中心軸轉動，當容器被固定后，容器應垂直于旋轉軸的中心線并與之相交。
專利摘要一種旋轉振蕩裝置，由交流電機、無級變速器、減速機、皮帶輪依次連接，并與結構框架和容器架裝配組成；或直流電機、減速機、皮帶輪依次連接，并與結構框架和容器架裝配組成。本實用新型最典型的應用是在浸出毒性實驗中，通過翻轉振蕩方式提取固體樣品中的毒性組分。通過無級變速器和減速機或直流電機和減速機控制轉速，使裝置能夠在30±2rpm的低轉速下運行，且轉速可調，通過旋轉裝置可以解決固體樣品與提取溶液充分混合的問題。在空間結構上將動力系統(tǒng)安裝在結構框架的下層，容器架安裝在結構框架的上層，使得整體結構緊湊，空間利用率高；并降低了裝置的重心，運行穩(wěn)定。
文檔編號B01L99/00GK2856973SQ20052011426
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月25日 優(yōu)先權日2005年7月25日
發(fā)明者劉鋒, 王琪, 沈忱, 代天有, 王魯昕 申請人:中國環(huán)境科學研究院