CN104192504B - 一种石墨粉末定量输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨粉末定量输送装置，该装置包括带凸起的支架，往复式驱动机构，柱塞式送粉机构及螺旋供粉机构，支架的凸起部分上设置有柱塞式送粉机构，柱塞式送粉机构外设置有支撑垫，支撑垫通过支架板与螺旋供粉机构固定，柱塞式送粉机构两端均设置有柱塞杆，一端柱塞杆经凸轮滚子与往复式驱动机构连接。本装置结构简单、制造成本低，适用于鳞片石墨、纳米石墨片等质轻、流动性不佳、易脆的粉末的精确称量和准确输送。

Description

一种石墨粉末定量输送装置

技术领域

本发明涉及一种石墨粉末定量输送装置，可以将微细粉末定量、精确地输送到指定区域，属于机械设备制造领域。

背景技术

在粉末输送和成型过程中，如何将微细粉末按需定量、定点精确输送到指定区域是一个技术难题。作为该工艺的一个重要部分，粉末输送装置对整个工艺质量具有重大影响。目前国内外己有的送粉器种类很多，主要包括刮板式送粉器、螺旋式送粉器、鼓轮式送粉器、转盘式送粉器、超声振动送粉器和电磁振动送粉器等。近年来，多料仓混合的送粉器以及高度集成的可反馈式送粉器也有报导。

现有的刮板式送粉器的工作过程如下：首先粉末在自身重力或气体压力作用下在从料仓中落下，送粉盘上自然堆积成堆积角为α的圆台，然后，借助刮板将粉末送到出粉口，最后，利用气压将粉末送出。可以通过调节转盘的转速和刮板的位移量来实现送粉率的控制。刮板式送粉器应用广泛，简单易形，但要求粉末颗粒均匀，流动性较好，不适合微细粉末。

螺旋式送粉器工作原理是基于机械力学作用。螺杆在电机带动下旋转，使粉末沿着桶壁输送至混合器，然后，混合器中的载流气体将粉末以流体的方式输送至加工区域。这种送粉器稳定可靠、送粉均匀，但是其结构过于复杂。

鼓轮式送粉器工作时粉末从料仓内落入下面的粉槽，利用大气压强和粉糟内的气压维持粉末堆积量在一定范围内的动态平衡。鼓轮匀速转动，其上均匀分布的粉勺不断从粉槽舀取粉末，又从右侧倒出粉末，粉末由于重力从出粉口送出。通过调节鼓轮的转速和更换不同大小的粉勺来实现送粉率的控制。鼓轮式送粉器可用于混合送粉，但送粉均匀性不好，同样要求粉末具有较好的流动性。

转盘式送粉器是基于气体动力学原理工作的，粉盘上带有凹槽，整个装置处于密闭环境中，粉末由料仓通过自身重力落入转盘凹槽，并且电机带动粉盘转动，将粉末运至吸粉嘴，密闭装置中由进气管充入保护性气体，通过气体压力将粉末从吸粉嘴处送出。转盘式送粉器结构简单，但粉末利用率不高。

电磁振动送粉器其工作过程是：在电磁振动器的推动下，阻分器振动，贮藏在贮粉仓内的粉末沿着螺旋槽逐渐上升到出粉口，由气流送出。阻分器还有阻止粉末分离的作用。电磁振动器实质上是一块电磁铁，通过调节电磁铁线圈电压的频率和大小就可实现送粉率的控制。具有送粉精度高的特点，但是结构复杂，对于微细粉末会产生搭桥现像，堵塞出口。

总之，现有的送粉器大多要求被输送粉末具有较好的流动性，或难以保证粉末输送精度、或易堵塞出口。鳞片石墨、纳米石墨片等具有质轻、密度小、流动性差和易破碎特点，定量输送困难，目前尚未见相关装置报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有送粉器不能输送质轻、流动性差、片状粉末的不足，提供一种石墨粉末定量输送装置。该装置结构简单、成本低，易于实现送粉量和送粉位置的精确控制。

一种石墨粉末定量输送装置，该装置包括带凸起的支架，往复式驱动机构，柱塞式送粉机构及螺旋供粉机构，支架的凸起部分上设置有柱塞式送粉机构，柱塞式送粉机构外设置有支撑垫，支撑垫通过支架板与螺旋供粉机构固定，柱塞式送粉机构两端均设置有第一柱塞杆，及第二柱塞杆，第一柱塞杆经凸轮滚子与往复式驱动机构连接。

往复式驱动机构还包括设置在支架上的固定架，固定架内设置有凸轮，凸轮经支撑垫固定在固定架内侧的上壁上，固定架上壁外侧设置有步进电机。

柱塞式送粉机构为可拆卸式双柱塞结构，包括缸体、第一柱塞及第二柱塞、第一柱塞杆及第二柱塞杆、压缩弹簧，所述的第一柱塞及第二柱塞，两端分别经柱塞连接杆分别与第一柱塞杆，及第二柱塞杆连接，第一柱塞及第二柱塞之间为装粉区间，第一柱塞杆经凸轮滚子与往复式驱动机构连接，第二柱塞杆上设置有压缩弹簧，压缩弹簧及第一柱塞及第二柱塞设置于缸体内，缸体两侧设置有端盖，第一柱塞杆及第二柱塞杆穿过端盖和滑动轴承座连接。

第一柱塞及第二柱塞的缸径为25-40mm，第一柱塞及第二柱塞结构间的可移动间隙为10-50mm。

第一柱塞及第二柱塞上设置有O型密封圈。

第一柱塞杆，及第二柱塞杆均为双柱塞结构，第一柱塞杆，及第二柱塞杆中间通过柱塞连接杆连接，第一柱塞及第二柱塞间距离可调、间隙开口呈漏斗形，上大下小，通过换装不同规格的柱塞连接杆。缸体上下对称设置有支撑垫。所述的螺旋供粉机构还包括料仓、搅拌器和步进电机，料仓通过缸体上支撑垫安装在支架上，并用螺母锁紧，料仓上安装有步进电机。所述的搅拌机为倒锥形螺旋式。

所述的石墨粉末定量输送装置在输送纳米石墨和/或鳞片石墨上的应用。

本发明能充分满足石墨微细粉末输送和成型过程中对送粉器的特定要求，填补了送粉器在这一领域的空白，具体而言，本发明具有以下的优点与积极效果：本发明能充分满足石墨微细粉末输送和成型过程中对送粉器的特定要求，具有单次送粉量精确可控、粉末落点和形状精确可调的优点。

（1）本发明在送粉过程中通过电磁阀的通断来控制送粉气源的通断，从而实现送粉过程可控的效果。

（2）本发明利用左、右两柱塞间的间隙来装粉，间隙为漏斗型，上大下小，易于粉末的装填和送出，左、右两柱塞通过柱塞连接杆连接，换装不同的活寒连接杆就可调节单次送粉量，方便快捷且送粉量精确可控，送粉量范围为3.0-30g。

（3）本发明左、右两柱塞为对称式安装，柱塞上安装有O型密封圈，具有很好的密封作用，防止接通送粉气源后导致石墨粉的飞散，污染环境。

（4）本发明中料仓为竖直安装并与柱塞缸垂直，同时在料仓上安装有步进电机驱动的搅拌器，转速可调；搅拌器为倒锥形，上面具有螺旋结构，通过调整步进电机转速会对石墨粉料产生一个扰动和轴向推力，加速粉料的下落，很好的解决了石墨粉料流动性差的问题。

（5）本发明利用凸轮滚子机构为送粉装置的动力源，合理的设计凸轮形状，使其在近休止角和远休止角分别为送粉装置的装粉和送粉位，为石墨粉料的装置和送出预留足够的时间；同时，通过调整驱动凸轮转动的步进电机转速可调节整个送粉装置的送粉频率，提高整个装置的性能。

附图说明

图1为石墨粉末定量输送装置的结构图，1. 支架，2. 凸轮，3-1,2.步进电机，4-1,2,3,4.支撑垫，5.料仓，6.搅拌器，7. 固定架，8.锁紧螺母，9. 往复式驱动机构，10.支架板，11.滑动轴承座，12.柱塞式送粉机构，13.螺旋供粉机构，16.缸体，19.端盖-1,2，21凸轮滚子。

图2为石墨粉末定量输送装置内部双柱塞结构图，14-1,2.柱塞杆，15-1,2.柱塞，17. O型密封圈，18.压缩弹簧，20.中间连接杆。

图3为石墨粉末定量输送装置的装粉结构示意图。

图4为石墨粉末定量输送装置的送粉结构示意图。

图5为石墨粉末定量输送装置的搅拌器外形图。

图6为石墨粉末定量输送装置的支撑垫外形图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示本发明提供的石墨粉定量输送装置包括 ：1. 支架，2. 凸轮，3-1,2.步进电机，4-1,2,3,4.支撑垫，5.料仓，6.搅拌器，7. 固定架，8.锁紧螺母，9. 往复式驱动机构，10.支架板，11.滑动轴承座，12.柱塞式送粉机构，13.螺旋供粉机构，16.缸体，19.端盖，21凸轮滚子，14-1,2.柱塞杆，15-1,2.柱塞，17. O型密封圈，18.压缩弹簧，20.中间连接杆。

一种石墨粉末定量输送装置，该装置包括带凸起的支架1，往复式驱动机构9，柱塞式送粉机构12及螺旋供粉机构13，支架1的凸起部分上设置有柱塞式送粉机构12，柱塞式送粉机构12外设置有支撑垫4-1，支撑垫4-1通过支架板10与螺旋供粉机构13固定，柱塞式送粉机构12两端均设置有第一柱塞杆14-1，及第二柱塞杆14-2，第一柱塞杆14-1经凸轮滚子与往复式驱动机构9连接。

往复式驱动机构9还包括设置在支架1上的固定架7，固定架内设置有凸轮2，凸轮2经支撑垫4-4固定在固定架7内侧的上壁上，固定架7上壁外侧设置有步进电机3-1。

柱塞式送粉机构12为可拆卸式双柱塞结构，包括缸体16、第一柱塞15-1及第二柱塞15-2、第一柱塞杆14-1及第二柱塞杆14-2、压缩弹簧18，所述的第一柱塞15-1及第二柱塞15-2，两端分别经柱塞连接杆20分别与第一柱塞杆14-1，及第二柱塞杆14-2连接，第一柱塞15-1及第二柱塞15-2之间为装粉区间，第一柱塞杆14-1经凸轮滚子与往复式驱动机构9连接，第二柱塞杆14-2上设置有压缩弹簧18，压缩弹簧18及第一柱塞15-1及第二柱塞15-2设置于缸体16内，缸体16两侧设置有端盖19-1,2，第一柱塞杆14-1及第二柱塞杆14-2穿过端盖19和滑动轴承座11-1,2连接。

第一柱塞15-1及第二柱塞15-2的缸径为25-40mm，第一柱塞15-1及第二柱塞15-2结构间的可移动间隙为10-50mm。

第一柱塞15-1及第二柱塞15-2上设置有O型密封圈17。

第一柱塞杆14-1，及第二柱塞杆14-2均为双柱塞结构，第一柱塞杆14-1，及第二柱塞杆14-2中间通过柱塞连接杆20连接，第一柱塞15-1及第二柱塞15-2间距离可调、间隙开口呈漏斗形，上大下小，通过换装不同规格的柱塞连接杆。

缸体上下对称设置有支撑垫4-2,3。

所述的螺旋供粉机构13还包括料仓5、搅拌器6和步进电机3-2，料仓5通过缸体16上支撑垫4-1安装在支架1上，并用螺母8锁紧，料仓5上安装有步进电机2-3。

所述的搅拌机6为倒锥形螺旋式。

送粉装置工作前，双柱塞结构处于右端初始位置，凸轮2 即将转入近休止角部分，送粉气源为关闭状态。料仓5内部装有石墨粉并垂直安装于支架1上，通过步进电机3-2驱动搅拌器6促进粉末的下落完成装粉过程，同时凸轮2 通过步进电机3-1驱动作用于安装在柱塞杆14-1上的凸轮滚子，凸轮滚子为整个送粉装置提供推力，将双柱塞结构推至送粉位。此时，柱塞15-1刚好堵住粉料落口，阻止粉末继续下落，与此同时，柱塞15-1，柱塞15-2，及其各自上安装的O型密封圈17在送粉口处形成一封闭的腔体。然后，电磁阀接通送粉气源将石墨粉送出，最后压缩弹簧18将双柱塞结构推至初始位置，完成整个送粉过程。

由于单次送粉量与双柱塞结构间间隙和柱塞缸径有关。单独改变双柱塞结构间间隙即换装不同长度的柱塞连接杆或改变柱塞缸径，或者同时改变双柱塞结构间间隙及柱塞缸径，都能精确控制单次送粉量的大小。当增大双柱塞结构间的间隙和柱塞缸径时，单次送粉量增大，反之则减小。

本发明可将不同粒径的石墨粉末定量送出，而且送粉稳定性良好。当柱塞缸径为32mm，双柱塞结构间间隙为10-50mm时，送粉量范围为10-60g，送粉精度在±1g之内。

本发明的具体实施方式并不局限于上述举例的一种。本发明的关键是利用电磁阀的通断和凸轮滚子机构的近休止、远休止特性，实现间歇式送粉，并结合双柱塞结构间间隙和柱塞缸径来实现对单次送粉量的精确控制。至于柱塞、弹簧、支架、料仓、送粉气管等可以采用多种方式加以具体实现，上面只是列举出了其中一种实现方式。

Claims (6)

1.一种石墨粉末定量输送装置，该装置包括带凸起的支架（1），往复式驱动机构（9），柱塞式送粉机构（12）及螺旋供粉机构（13），其特征在于：支架（1）的凸起部分上设置有柱塞式送粉机构（12），柱塞式送粉机构（12）外设置有支撑垫（4-1），支撑垫（4-1）通过支架板（10）与螺旋供粉机构（13）固定，柱塞式送粉机构（12）两端均设置有第一柱塞杆（14-1），及第二柱塞杆（14-2），第一柱塞杆（14-1）经凸轮滚子与往复式驱动机构（9）连接；

所述的柱塞式送粉机构（12）为可拆卸式双柱塞结构，包括缸体（16）、第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）、第一柱塞杆（14-1）及第二柱塞杆（14-2）、压缩弹簧（18），所述的第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2），两端分别经柱塞连接杆（20）分别与第一柱塞杆（14-1），及第二柱塞杆（14-2）连接，第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）之间为装粉区间，第一柱塞杆（14-1）经凸轮滚子与往复式驱动机构（9）连接，第二柱塞杆（14-2）上设置有压缩弹簧（18），压缩弹簧（18）及第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）设置于缸体（16）内，缸体（16）两侧设置有端盖，第一柱塞杆（14-1）及第二柱塞杆（14-2）穿过端盖和滑动轴承座（11-1,2）连接；

所述的第一柱塞杆（14-1），及第二柱塞杆（14-2）均为双柱塞结构，第一柱塞杆（14-1），及第二柱塞杆（14-2）中间通过柱塞连接杆（20）连接，第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）间距离可调、间隙开口呈漏斗形，上大下小，通过换装不同规格的柱塞连接杆；

往复式驱动机构（9）还包括设置在支架（1）上的固定架（7），固定架内设置有凸轮（2），凸轮（2）经支撑垫（4-4）固定在固定架（7）内侧的上壁上，固定架（7）上壁外侧设置有步进电机（3-1）。

2.根据权利要求1所述的石墨粉末定量输送装置，其特征在于：第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）的缸径为25-40mm，第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）结构间的可移动间隙为10-50mm。

3.根据权利要求1所述的石墨粉末定量输送装置，其特征在于：第一柱塞（15-1）及第二柱塞（15-2）上设置有O型密封圈（17）。

4.根据权利要求1所述的石墨粉末定量输送装置，其特征在于：缸体上下对称设置有支撑垫（4-2,3）。

5.根据权利要求1所述的石墨粉末定量输送装置，其特征在于：所述的螺旋供粉机构（13）还包括料仓（5）、搅拌器（6）和步进电机（3-2），料仓（5）通过缸体（16）上支撑垫（4-1）安装在支架（1）上，并用螺母（8）锁紧，料仓（5）上安装有步进电机（2-3）。

6.根据权利要求5所述的石墨粉末定量输送装置，其特征在于：所述的搅拌器（6）为倒锥形螺旋式。