CN106185333B - 一种转盘式石墨粉末送粉器及送粉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转盘式石墨粉末送粉器及送粉方法，它包括供粉机构，所述供粉机构的底端连接有落粉机构，所述落粉机构安装在支撑框架上，所述落粉机构的底部设置有输粉机构。该装置在送给细鳞片石墨或纳米石墨片等流动性差的粉末不会出现堵塞现象，且送粉过程稳定送给量均匀且连续可调。
Description
技术领域
本发明涉及一种转盘式石墨粉末送粉器及送粉方法，尤其结合了单片微控制原理，机械结构学以及气体动力学等原理，可以将纳米石墨片或者细鳞片石墨等定量准确送到指定区域，用于机械设备制造领域。
背景技术
送粉器是一种储存粉末和定量送粉的装置，目前应用的类型主要包括自重式、雾化式、刮吸式、螺旋式和微细粉等。由于石墨粉末细小容易发生粘附作用表现为粒子间的凝聚现象，且受气固流体动力学双重因素的影响，粉末向下流动非常困难，甚至在出粉口附近粉末固结，出现架桥、结拱等现象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。目前国内外常见送粉器主要是：刮板式送粉器、螺旋式送粉器、鼓轮式送粉器、和电磁振动送粉器等；以上各送粉器在一定程度上克服了粉末输送的难题。
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。
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象，堵塞出口。
总之，现有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。一方面，现有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、或易堵塞出口造成驱动电机抱死现象；另一方面，其控制系统和机械结构复杂，需要实验人员大量调试，出现如粉末堵塞等问题，修理困难，目前尚未见相关装置报道。
与以上几类送粉器相比较，一方面，本发明机械结构相对简单，便于拆卸和组装，清理堵塞粉末相对简单；同时，另一方面，本发明采用单片微控制器完成电机、电磁阀等电控原件的控制，具有控制效果精确稳定，成本低的优点。
发明内容
为了解决现有送粉器难以解决均匀送给细鳞片石墨或者纳米石墨片以及粉末堵塞驱动电机抱死的问题，本发明公开了一种转盘式石墨送粉器及送粉方法，该装置在送给细鳞片石墨或纳米石墨片等流动性差的粉末不会出现堵塞现象，且送粉过程稳定送给量均匀且连续可调。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种转盘式石墨粉末送粉器，它包括供粉机构，所述供粉机构的底端连接有落粉机构，所述落粉机构安装在支撑框架上，所述落粉机构的底部设置有输粉机构。
所述供粉机构包括储粉仓，所述储粉仓采用漏斗状，储粉仓的出口端固定于落粉机构的驱动转盘顶部，储粉仓的顶部外壁加工有外螺纹与储粉仓盖的内螺纹构成螺纹固定连接，所述储粉仓盖的顶部中心位置固定安装有搅拌电机，所述搅拌电机的输出轴连接搅拌杆，所述搅拌杆的末端安装有搅拌叶片。
所述落粉机构包括驱动转盘，所述驱动转盘的中心位置加工有螺纹孔，所述驱动转盘下底面通过螺栓固定安装有舵机盘，所述舵机盘固定于驱动电机传动轴上，所述驱动电机通过螺栓安装于紧固转盘的下底面，所述驱动转盘和紧固转盘之间安装有密封石墨纸，所述紧固转盘的底部固定连接有落粉管；所述驱动转盘周向分布有两个落粉孔和两个实体圆柱形凸起，垂直布置，相隔90度；所述紧固转盘上加工有一个落粉孔，并与落粉管相连接；所述紧固转盘固定安装在支撑框架上。
所述驱动转盘的顶部安装有单片微控制器，所述单片微控制器通过信号线与驱动电机以及供粉机构的搅拌电机连接，控制两电机转动。
所述输粉机构包括阀体、电磁阀、电磁铁和出粉软管；所述阀体的顶部加工有阀体顶部通孔，所述阀体顶部通孔和落粉机构的落粉管相连通；所述阀体的侧面加工有阀体侧面通孔，所述阀体内部安装有送粉块，所述送粉块内部加工有T型孔，所述T型孔的顶部小孔和阀体顶部通孔相配合，所述T型孔的第一侧部小孔和阀体侧面通孔相配合，所述T型孔的第二侧部小孔和阀体侧面的电磁阀出气口相配合，所述第一侧部小孔和第二侧部小孔对称分布并相互连通，所述顶部小孔同时与第一侧部小孔和第二侧部小孔相连通；
所述阀体侧面通孔上安装有出粉软管；
所述阀体上与出粉软管和电磁阀相邻的两侧面上对称安装有第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁能够带动送粉块在阀体内部移动。
所述供粉机构的搅拌杆轴向均匀分布三个搅拌叶片，送粉机构有气密性要求。
采用任意一项转盘式石墨粉末送粉器的送粉方法，它包括以下步骤：
第一步，向储粉仓内部添加石墨粉末，并盖好储粉仓盖保证气密封，启动搅拌电机，带动搅拌杆按照设定的速度ω2将粉末打散；
第二步，启动驱动电机，带动驱动转盘转动，被打散的石墨粉末落到驱动转盘的粉槽内，驱动转盘随驱动电机传动轴按照设定的速度ω1转动，使得粉槽内的粉末转动到紧固转盘的出粉口并依靠自身重力落入输粉机构的阀体顶部通孔；
第三步，粉末最终输出，输送过程中粉末经过落粉机构的落粉管进入到阀体内部，落在送粉块上，当第一电磁铁通电动作时，送粉块向左移动，T型孔的顶部小孔对准阀体顶部通孔，粉体落入T型孔的第一侧部小孔和第二侧部小孔中间部位，然后第二电磁铁通电动作，送粉块向右移动，送粉块的顶部小孔被阀体堵上，此时电磁阀通电接通，高压气体通过电磁阀进入送粉块的第二侧部小孔，通过高压气体将粉末送到第一侧部小孔，第一侧部小孔与阀体侧面通孔相连通，阀体侧面通孔与出粉软管相连，最终通过出粉软管将粉末送出，然后电磁阀关闭，第一电磁铁通电动作，重复以上步骤完成送粉过程。
所述搅拌杆的转速ω2与驱动电机的转速ω1速度之比的确定方法为：设送入储粉仓内的粉末体积为V1, 驱动转盘粉槽转动每周的送粉末体积为V2，则搅拌杆与驱动电机传动轴的转速之比Ψ为：Ψ=ω2/ω1=μV1/V2 ，其中μ为粉末的压实率，其取值范围1.15-1.35。
一种转盘式石墨粉末送粉器，用于输送流动性差的纳米石墨片和细鳞片石墨粉末。
本发明有如下有益效果：
1、工作时，送入储粉仓的粉末被搅拌杆按照设定的速度打散，避免粉末在储粉仓中形成拱结构被打散后的粉末通过落粉管进入驱动转盘的粉槽内，驱动转盘驱动盘随驱动电机传动轴按照设定的速度转动，使得粉槽内的粉末转动到紧固盘的出粉口并依靠自身重力落入输粉机构完成送粉过程。
2、通过供粉机构的搅拌电机能够带动搅拌杆转动，进而对石墨粉末进行搅拌，进而方便了石墨粉末的下料作业。
3、通过落粉机构能够将落粉机构所输送的粉末送入到输粉机构。
4、一种转盘式石墨粉末送粉器，用于输送一种石墨粉末定量输送装置，在输送纳米石墨片或细鳞片石墨上的应用等流动性差的粉末。
5、与以上几类送粉器相比较，一方面，本发明机械结构相对简单，便于拆卸和组装，清理堵塞粉末相对简单；同时，另一方面，本发明采用单片微控制器完成电机、电磁阀等电控原件的控制，具有控制效果精确稳定，成本低的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的送粉器整体结构示意图。
图2为本发明的供粉机构结构示意图。
图3为本发明的落粉机构结构示意图。
图4为本发明的落粉机构顶部结构示意图。
图5为本发明的输粉机构整体结构示意图。
图6为本发明的阀体结构内部结构示意图。
图7为本发明的阀体结构示意图。
图8为本发明的送粉块结构示意图。
图中：供粉机构1、落粉机构2、输粉机构3、支撑框架4、单片微控制器5、储粉仓盖1-1、搅拌电机1-2、搅拌杆1-3、搅拌叶片1-4、储粉仓1-5、驱动转盘2-1、舵机盘2-2、密封石墨纸2-3、紧固转盘2-4、落粉管2-5、驱动电机2-6、阀体3-1、电磁阀3-2、电磁铁3-3、出粉软管3-4、阀体顶部通孔3-1-1、阀体侧面通孔3-1-2、送粉块3-1-3、第一侧部小孔3-1-4、顶部小孔3-1-5、第二侧部小孔3-1-6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-7，一种转盘式石墨粉末送粉器，它包括供粉机构1，所述供粉机构1的底端连接有落粉机构2，所述落粉机构2安装在支撑框架4上，所述落粉机构2的底部设置有输粉机构3。工作时，送入供粉机构1储粉仓1-5的粉末被搅拌杆1-3按照设定的速度ω2打散，避免粉末在储粉仓1-5中形成拱桥效应，被打散后的粉末通过落粉管2-5进入落粉机构2的驱动转盘2-1的粉槽内，驱动转盘2-1随驱动电机2-6传动轴按照设定的速度ω1转动，使得粉槽内的粉末转动到紧固转盘2-4的出粉口并依靠自身重力落入输粉机构3完成落粉过程进入输粉机构3的阀体3-1，在电磁铁3-2和电磁阀3-3的驱动下通过出粉软管3-4完成送粉过程。
进一步的，所述供粉机构1包括储粉仓1-5，所述储粉仓1-5采用漏斗状，储粉仓1-5的出口端固定于落粉机构2的驱动转盘2-1顶部，储粉仓1-5的顶部外壁加工有外螺纹与储粉仓盖1-1的内螺纹构成螺纹固定连接，所述储粉仓盖1-1的顶部中心位置固定安装有搅拌电机1-2，所述搅拌电机1-2的输出轴连接搅拌杆1-3，所述搅拌杆1-3的末端安装有搅拌叶片1-4。工作中搅拌杆1-3固定于搅拌电机1-2的输出轴上，随电机转动，搅拌储粉仓1-5内粉末。
进一步的，所述落粉机构2包括驱动转盘2-1，所述驱动转盘2-1的中心位置加工有螺纹孔，所述驱动转盘2-1下底面通过螺栓固定安装有舵机盘2-2，所述舵机盘2-2固定于驱动电机2-6传动轴上，所述驱动电机2-6通过螺栓安装于紧固转盘2-4的下底面，所述驱动转盘2-1和紧固转盘2-4之间安装有密封石墨纸2-3，所述紧固转盘2-4的底部固定连接有落粉管2-5；所述驱动转盘2-1周向分布有两个落粉孔和两个实体圆柱形凸起，垂直布置，相隔90度；所述紧固转盘2-4上加工有一个落粉孔，并与落粉管2-5相连接；所述紧固转盘2-4固定安装在支撑框架4上。
进一步的，所述驱动转盘2-1的顶部安装有单片微控制器5，所述单片微控制器5通过信号线与驱动电机2-6以及供粉机构1的搅拌电机1-2连接，控制两电机转动。其单片微控制器5包括单片机、电机驱动器以及开关电源等。
进一步的，所述输粉机构3包括阀体3-1、电磁阀3-2、电磁铁3-3和出粉软管3-4；所述阀体3-1的顶部加工有阀体顶部通孔3-1-1，所述阀体顶部通孔3-1-1和落粉机构2的落粉管2-5相连通；所述阀体3-1的侧面加工有阀体侧面通孔3-1-2，所述阀体3-1内部安装有送粉块3-1-3，所述送粉块3-1-3内部加工有T型孔，所述T型孔的顶部小孔3-1-5和阀体顶部通孔3-1-1相配合，所述T型孔的第一侧部小孔3-1-4和阀体侧面通孔3-1-2相配合，所述T型孔的第二侧部小孔3-1-6和阀体侧面的电磁阀3-2出气口相配合，所述第一侧部小孔3-1-4和第二侧部小孔3-1-6对称分布并相互连通，所述顶部小孔3-1-5同时与第一侧部小孔3-1-4和第二侧部小孔3-1-6相连通；
进一步的，所述阀体侧面通孔3-1-2上安装有出粉软管3-4；
进一步的，所述阀体3-1上与出粉软管3-4和电磁阀3-2相邻的两侧面上对称安装有第一电磁铁3-3-1和第二电磁铁3-3-2，所述第一电磁铁3-3-1和第二电磁铁3-3-2能够带动送粉块3-1-3在阀体3-1内部移动。
进一步的，所述供粉机构1的搅拌杆1-3轴向均匀分布三个搅拌叶片1-4，送粉机构1有气密性要求。
实施例2：
采用任意一项转盘式石墨粉末送粉器的送粉方法，它包括以下步骤：
第一步，向储粉仓1-5内部添加石墨粉末，并盖好储粉仓盖1-1保证气密封，启动搅拌电机1-2，带动搅拌杆1-3按照设定的速度ω2将粉末打散；
第二步，启动驱动电机2-6，带动驱动转盘2-1转动，被打散的石墨粉末落到驱动转盘2-1的粉槽内，驱动转盘2-1随驱动电机2-6传动轴按照设定的速度ω1转动，使得粉槽内的粉末转动到紧固转盘2-4的出粉口并依靠自身重力落入输粉机构3的阀体顶部通孔3-1-1；
第三步，粉末最终输出，输送过程中粉末经过落粉机构2的落粉管2-5进入到阀体3-1内部，落在送粉块3-1-3上，当第一电磁铁3-3-1通电动作时，送粉块3-1-3向左移动，T型孔的顶部小孔3-1-5对准阀体顶部通孔3-1-1，粉体落入T型孔的第一侧部小孔3-1-4和第二侧部小孔3-1-6中间部位，然后第二电磁铁3-3-2通电动作，送粉块3-1-3向右移动，送粉块3-1-3的顶部小孔3-1-5被阀体堵上，此时电磁阀3-2通电接通，高压气体通过电磁阀3-2进入送粉块3-1-3的第二侧部小孔3-1-6，通过高压气体将粉末送到第一侧部小孔3-1-4，第一侧部小孔3-1-4与阀体侧面通孔3-1-2相连通，阀体侧面通孔3-1-2与出粉软管3-4相连，最终通过出粉软管3-4将粉末送出，然后电磁阀3-2关闭，第一电磁铁3-3-1通电动作，重复以上步骤完成送粉过程。
所述搅拌杆1-3的转速ω2与驱动电机2-6的转速ω1速度之比的确定方法为：设送入储粉仓1-5内的粉末体积为V1, 驱动转盘2-1粉槽转动每周的送粉末体积为V2，则搅拌杆1-3与驱动电机2-6传动轴的转速之比Ψ为：Ψ=ω2/ω1=μV1/V2 ，其中μ为粉末的压实率，其取值范围1.15-1.35。
实施例3：
一种转盘式石墨粉末送粉器，用于输送流动性差的纳米石墨片和细鳞片石墨粉末。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种转盘式石墨粉末送粉器，其特征在于：它包括供粉机构（1），所述供粉机构（1）的底端连接有落粉机构（2），所述落粉机构（2）安装在支撑框架（4）上，所述落粉机构（2）的底部设置有输粉机构（3）；
所述供粉机构（1）包括储粉仓（1-5），所述储粉仓（1-5）采用漏斗状，储粉仓（1-5）的出口端固定于落粉机构（2）的驱动转盘（2-1）顶部，储粉仓（1-5）的顶部外壁加工有外螺纹与储粉仓盖（1-1）的内螺纹构成螺纹固定连接，所述储粉仓盖（1-1）的顶部中心位置固定安装有搅拌电机（1-2），所述搅拌电机（1-2）的输出轴连接搅拌杆（1-3），所述搅拌杆（1-3）的末端安装有搅拌叶片（1-4）；
所述落粉机构（2）包括驱动转盘（2-1），所述驱动转盘（2-1）的中心位置加工有螺纹孔，所述驱动转盘（2-1）下底面通过螺栓固定安装有舵机盘（2-2），所述舵机盘（2-2）固定于驱动电机（2-6）传动轴上，所述驱动电机（2-6）通过螺栓安装于紧固转盘（2-4）的下底面，所述驱动转盘（2-1）和紧固转盘（2-4）之间安装有密封石墨纸（2-3），所述紧固转盘（2-4）的底部固定连接有落粉管（2-5）；所述驱动转盘（2-1）周向分布有两个落粉孔和两个实体圆柱形凸起，垂直布置，相隔90度；所述紧固转盘（2-4）上加工有一个落粉孔，并与落粉管（2-5）相连接；所述紧固转盘（2-4）固定安装在支撑框架（4）上；
所述驱动转盘（2-1）的顶部安装有单片微控制器（5），所述单片微控制器（5）通过信号线与驱动电机（2-6）以及供粉机构（1）的搅拌电机（1-2）连接，控制两电机转动。
2.根据权利要求1所述的一种转盘式石墨粉末送粉器，其特征在于：所述输粉机构（3）包括阀体（3-1）、电磁阀（3-2）、电磁铁（3-3）和出粉软管（3-4）；所述阀体（3-1）的顶部加工有阀体顶部通孔（3-1-1），所述阀体顶部通孔（3-1-1）和落粉机构（2）的落粉管（2-5）相连通；所述阀体（3-1）的侧面加工有阀体侧面通孔（3-1-2），所述阀体（3-1）内部安装有送粉块（3-1-3），所述送粉块（3-1-3）内部加工有T型孔，所述T型孔的顶部小孔（3-1-5）和阀体顶部通孔（3-1-1）相配合，所述T型孔的第一侧部小孔（3-1-4）和阀体侧面通孔（3-1-2）相配合，所述T型孔的第二侧部小孔（3-1-6）和阀体侧面的电磁阀（3-2）出气口相配合，所述第一侧部小孔（3-1-4）和第二侧部小孔（3-1-6）对称分布并相互连通，所述顶部小孔（3-1-5）同时与第一侧部小孔（3-1-4）和第二侧部小孔（3-1-6）相连通；
所述阀体侧面通孔（3-1-2）上安装有出粉软管（3-4）；
所述阀体（3-1）上与出粉软管（3-4）和电磁阀（3-2）相邻的两侧面上对称安装有第一电磁铁（3-3-1）和第二电磁铁（3-3-2），所述第一电磁铁（3-3-1）和第二电磁铁（3-3-2）能够带动送粉块（3-1-3）在阀体（3-1）内部移动。
3.根据权利要求1所述的一种转盘式石墨粉末送粉器，其特征在于：所述供粉机构（1）的搅拌杆（1-3）轴向均匀分布三个搅拌叶片（1-4），送粉机构（1）有气密性要求。
4.采用权利要求1-3任意一项转盘式石墨粉末送粉器的送粉方法，其特征在于，它包括以下步骤：
第一步，向储粉仓（1-5）内部添加石墨粉末，并盖好储粉仓盖（1-1）保证气密封，启动搅拌电机（1-2），带动搅拌杆（1-3）按照设定的速度ω2将粉末打散；
第二步，启动驱动电机（2-6），带动驱动转盘（2-1）转动，被打散的石墨粉末落到驱动转盘（2-1）的粉槽内，驱动转盘（2-1）随驱动电机（2-6）传动轴按照设定的速度ω1转动，使得粉槽内的粉末转动到紧固转盘（2-4）的出粉口并依靠自身重力落入输粉机构（3）的阀体顶部通孔（3-1-1）；
第三步，粉末最终输出，输送过程中粉末经过落粉机构（2）的落粉管（2-5）进入到阀体（3-1）内部，落在送粉块（3-1-3）上，当第一电磁铁（3-3-1）通电动作时，送粉块（3-1-3）向左移动，T型孔的顶部小孔（3-1-5）对准阀体顶部通孔（3-1-1），粉体落入T型孔的第一侧部小孔（3-1-4）和第二侧部小孔（3-1-6）中间部位，然后第二电磁铁（3-3-2）通电动作，送粉块（3-1-3）向右移动，送粉块（3-1-3）的顶部小孔（3-1-5）被阀体堵上，此时电磁阀（3-2）通电接通，高压气体通过电磁阀（3-2）进入送粉块（3-1-3）的第二侧部小孔（3-1-6），通过高压气体将粉末送到第一侧部小孔（3-1-4），第一侧部小孔（3-1-4）与阀体侧面通孔（3-1-2）相连通，阀体侧面通孔（3-1-2）与出粉软管（3-4）相连，最终通过出粉软管（3-4）将粉末送出，然后电磁阀（3-2）关闭，第一电磁铁（3-3-1）通电动作，重复以上步骤完成送粉过程。
5.根据权利要求4所述的送粉方法，其特征在于：所述搅拌杆（1-3）的转速ω2与驱动电机（2-6）的转速ω1速度之比的确定方法为：设送入储粉仓（1-5）内的粉末体积为V1, 驱动转盘（2-1）粉槽转动每周的送粉末体积为V2，则搅拌杆（1-3）与驱动电机（2-6）传动轴的转速之比Ψ为：Ψ=ω2/ω1=μV1/V2 ，其中μ为粉末的压实率，其取值范围1.15-1.35。
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