CN107983242A - 一种惯性混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种惯性混合装置。被混物料在大加速度加载条件下，由于自身惯性，产生剪切滑动，最后趋于均匀。利用惯性进行混合分散的原理，特别适合于粘度较高的液‑固(液体与粉体)物料混合以及超细材料的分散。本发明利用共振原理提高被混物料的加速度加载，从而降低了驱动功率；利用系统振型的合理设计，对被混物料加载的加速度进行放大，同时对驱动系统、载料平台进行隔振，保证了系统的可靠连续运行。

Description

一种惯性混合装置
技术领域
本发明属于原材料混合技术领域，涉及用于混合原材料的一种惯性混合装置。
背景技术
利用大加速度振动对物料混合的优良效果逐渐得到业内共识。为了得到较大加速度，设计合理的共振结构是取得大加速度加载的优选方式。专利201710058168.1公开了一种三自由度共振混合装置。该装置采用封闭结构，模态振型振子一与振子三相位相差180°，通过弹性悬挂一和弹性悬挂四抵消了设备结构内部大加速度产生的惯性力，同时对驱动电机进行了隔振。但由于采用了封闭结构，导致其结构复杂，结构内部受力大，对设备疲劳强度、加工精度、安装精度要求均高，极大增加了设备成本。
发明内容
为了同样获得大加速度的加载，同时能简化设备结构，本发明区别于专利201710058168.1所采用“抵消”方式，采用隔振设计，同时对物料大加速度振动、驱动电机进行隔振。具体内容为：
一种惯性混合装置，其特征在于，包括基座1、隔振弹簧2、振子一3、驱动隔离弹簧4、振子二5、放大弹簧6、振子三7、混合容器8、容器固定组件9、隔声罩10、激励组件11；所述振子一3通过隔振弹簧2连接在基座1上；所述振子二5通过驱动隔离弹簧4连接在振子一3上；所述振子三7通过放大弹簧6连接振子一3上；所述激励组件11固定在振子二5上；所述混合容器8固定在振子三7上；第三阶共振频率为50-70Hz；与所述振子一3固定连接的所有参振质量为m1，与所述振子二5固定连接的所有参振质量为m2，与所述振子三7固定连接的所有参振质量为m3，所述隔振弹簧2的刚度为k1，所述驱动隔离弹簧4的刚度为k2，所述放大弹簧6的刚度为k3，m1、m2、m3、k1、k2、k3满足以下关系：
在以上参数范围内，系统振型得到优化：可使激励组件11的振动位移最小，以与振子三7的大加速度共振进行隔离，减小系统对激励组件11的影响；使混合容器8的振动位移最大，将能量集中用于混合物料，使加速度得到放大，最高可达150g；同时使振子一3的位移最小(几乎为0)，隔振弹簧2的刚度最小，使传递给基座1的力最小化，从而实现对系统的隔振，这是本专利与201710058168.1的一个显著区别。图8给出了优化后加速度放大倍数(包含被混物料振子三7的加速度幅值与激励组件11的加速度幅值之比)随负载质量(振子三7与被混物料质量之和)变化的关系图，可看出放大倍数在30-155倍之间，具有优异的放大效果。
为了提供所需工艺条件，所述混合容器8设置有温度控制或者真空度控制，或者同时设有温度控制和真空控制。
为了产生所需的激振力，所述激励组件11由2个平行放置的振动电机驱动；为了产生较大、较小两个档位的加速度，激励组件11可由4个平行放置的振动电机构成，其中一组的激振力大，一组的激振力小，可以分时启动其中一组，产生不同加速度；或者为了连续改变激振力产生连续可调的加速度，激励组件11可由4个平行放置的伺服振动电机组成。
为了便于安装固定，所述振子一3由振子一下质量3-1、振子一连接柱3-2、振子一上质量3-3构成，振子一下质量3-1、振子一上质量3-3由振子一连接柱3-2固定连接；所述振子一3上设有隔振弹簧2、驱动隔离弹簧4、放大弹簧6的安装限位孔。
为了便于安装固定，所述振子二5由振子二下质量5-1、振子二连接柱5-2、振子二上质量5-3构成，振子二下质量5-1、振子二上质量5-3由振子二连接柱5-2固定连接；所述振子二5上设有驱动隔离弹簧4、激励组件11的安装限位孔。
为了便于安装固定，所述振子三7上设有放大弹簧6、混合容器8、容器固定组件9的安装限位孔。
为了进一步降低噪声阻抗，所述隔声罩10内表面设有吸声材料。
为了便于加工制造，在负载质量较大时，所述基座1为混凝土浇铸的隔振平台，振子一3采用混凝土浇铸制作。
为了保证混合容器8的可靠装夹，所述容器固定组件9为采用螺纹紧固的结构或者采用由铰链连杆组成具有自锁功能的结构。
与现有技术相比具有如下优点：
1、利用共振原理有效放大了被混物料的加速度，降低功耗。
2、振动系统实现有效隔离，减少对地基的作用力，设备运行稳定。
3、系统结构简单，便于制造、安装，大大降低了制作成本。
附图说明
下面对实施例中描述所需要的附图进行简要介绍。
图1为本发明实施例中所述惯性混合装置结构示意图。
图2为本发明实施例中所述振子一结构示意图。
图3为本发明实施例中所述振子二结构示意图。
图4为本发明实施例中所述振子三结构示意图。
图5为本发明实施例中所述容器固定组件示意图。
图6为本发明实施例中所述容器固定组件示意图。
图7为本发明实施例中所述惯性混合装置结构示意图。
图8为本发明实施例中所述惯性混合装置加速度放大倍数与负载质量关系图。
图中数字所表示的相应部件名称：
1.基座 2.隔振弹簧 3.振子一 4.驱动隔离弹簧 5.振子二 6.放大弹簧 7.振子三 8.混合容器 9.容器固定组件 10.隔声罩 11.激励组件 3-1.振子一下质量 3-2.振子一连接柱 3-3.振子一上质量 3a.放大弹簧6的安装限位孔 3b.驱动隔离弹簧4的安装限位孔 3c.隔振弹簧2的安装限位孔 5-1.振子二下质量 5-2.振子二连接柱 5-3.振子二上质量 5a.驱动隔离弹簧 4安装限位孔 5b.激励组件11的安装限位孔 7a.放大弹簧6安装限位孔 7b.容器固定组件9安装限位孔 7c.混合容器8安装限位孔 9-1.压紧机构9-2.压紧板9-3.安装框架
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1，一种惯性混合装置，其特征在于，包括基座1、隔振弹簧2、振子一3、驱动隔离弹簧4、振子二5、放大弹簧6、振子三7、混合容器8、容器固定组件9、隔声罩10、激励组件11；所述振子一3通过隔振弹簧2连接在基座1上；所述振子二5通过驱动隔离弹簧4连接在振子一3上；所述振子三7通过放大弹簧6连接振子一3上；所述激励组件11固定在振子二5上；所述混合容器8固定在振子三7上；设计第三阶共振频率为50Hz，设与所述振子一3固定连接的所有参振质量为m1，与所述振子二5固定连接的所有参振质量为m2，与所述振子三7固定连接的所有参振质量为m3，所述隔振弹簧2的刚度为k1，所述驱动隔离弹簧4的刚度为k2，所述放大弹簧6的刚度为k3，m1、m2、m3、k1、k2、k3满足以下关系：m1/m3＝16，m2/m3＝9.7，10-3k1/m3＝26.7，k2/k1＝16.2，k1/k3＝0.3。
在以上参数范围内，系统振型得到优化：可使激励组件11的振动位移最小，以与振子三7的大加速度共振进行隔离，减小系统对激励组件11的影响；使混合容器8的振动位移最大，将能量集中用于混合物料，使加速度得到放大，最高可达150g；同时使振子一3的位移最小，隔振弹簧2的刚度最小，使传递给基座1的力最小化，从而实现对系统的隔振。实测加速度放大倍数(包含被混物料振子三7的加速度幅值与激励组件11的加速度幅值之比)约为30。
为了提供所需工艺条件，所述混合容器8设置有温度控制，采用水浴进行加热或者冷却。
为了产生所需的激振力，所述激励组件11由2个平行放置的振动电机驱动；如采用PUTA交流系列铝合金振动电机。
为了便于安装固定，所述振子一3由振子一下质量3-1、振子一连接柱3-2、振子一上质量3-3构成，振子一下质量3-1、振子一上质量3-3由振子一连接柱3-2固定连接，如图2；所述振子一3上设有隔振弹簧2、驱动隔离弹簧4、放大弹簧6的安装限位孔。为了使振子一3质量满足要求，可采用铝合金材质制作。
为了便于安装固定，所述振子二5由振子二下质量5-1、振子二连接柱5-2、振子二上质量5-3构成，振子二下质量5-1、振子二上质量5-3由振子二连接柱5-2固定连接，如图3；所述振子二5上设有驱动隔离弹簧4、激励组件11的安装限位孔。为了使振子二5和激励组件11质量满足要求，振子二5可采用铝合金材质制作。
为了便于安装固定，所述振子三7上设有放大弹簧6、混合容器8、容器固定组件9的安装限位孔，如图4。为了保证混合容器8及被混物料的质量，振子三7采用铝合金材质制作。
为了进一步降低噪声阻抗，所述隔声罩10内表面设有吸声材料，吸声材料可选择吸声棉或者多孔板材料。
为了保证混合容器8的可靠装夹，所述容器固定组件9为采用螺纹紧固的结构，如图5.包括采用螺栓构成的压紧机构9-1、压紧板9-2、安装框架9-3，安装框架9-3安装于振子三7上。
实施例2：
如图1，一种惯性混合装置，其特征在于，包括基座1、隔振弹簧2、振子一3、驱动隔离弹簧4、振子二5、放大弹簧6、振子三7、混合容器8、容器固定组件9、隔声罩10、激励组件11；所述振子一3通过隔振弹簧2连接在基座1上；所述振子二5通过驱动隔离弹簧4连接在振子一3上；所述振子三7通过放大弹簧6连接振子一3上；所述激励组件11固定在振子二5上；所述混合容器8固定在振子三7上；设计第三阶共振频率为60Hz，设与所述振子一3固定连接的所有参振质量为m1，与所述振子二5固定连接的所有参振质量为m2，与所述振子三7固定连接的所有参振质量为m3，所述隔振弹簧2的刚度为k1，所述驱动隔离弹簧4的刚度为k2，所述放大弹簧6的刚度为k3，m1、m2、m3、k1、k2、k3满足以下关系：m1/m3＝13，m2/m3＝2，10-3k1/m3＝16，k2/k1＝2，k1/k3＝0.12。
在以上参数范围内，系统振型得到优化：可使激励组件11的振动位移最小，以与振子三7的大加速度共振进行隔离，减小系统对激励组件11的影响；使混合容器8的振动位移最大，将能量集中用于混合物料，使加速度得到放大，最高可达120g；同时使振子一3的位移最小，隔振弹簧2的刚度最小，使传递给基座1的力最小化，从而实现对系统的隔振。实测加速度放大倍数(包含被混物料振子三7的加速度幅值与激励组件11的加速度幅值之比)约为120。
为了提供所需工艺条件，所述混合容器8设置有真空度控制，采用真空泵进行真空度控制。
为了连续改变激振力产生连续可调的加速度，激励组件11可由4个平行放置的伺服振动电机组成。伺服振动电机可采用伺服电机驱动偏心块的形式。
如图2，为了便于安装固定，所述振子一3由振子一下质量3-1、振子一连接柱3-2、振子一上质量3-3构成，振子一下质量3-1、振子一上质量3-3由振子一连接柱3-2固定连接；所述振子一3上设有隔振弹簧2、驱动隔离弹簧4、放大弹簧6的安装限位孔。为了使振子一3刚度和强度满足要求，可采用45钢制作。
如图3，为了便于安装固定，所述振子二5由振子二下质量5-1、振子二连接柱5-2、振子二上质量5-3构成，振子二下质量5-1、振子二上质量5-3由振子二连接柱5-2固定连接；所述振子二5上设有驱动隔离弹簧4、激励组件11的安装限位孔。为了使振子一3刚度和强度满足要求，振子一3可采用45钢制作。
如图4，为了便于安装固定，所述振子三7上设有放大弹簧6、混合容器8、容器固定组件9的安装限位孔。为了保证结构刚度和强度，振子三7采用45钢制作。
为了进一步降低噪声阻抗，所述隔声罩10内表面设有吸声材料，吸声材料可选择多孔材料。
如图6，为了保证混合容器8的可靠装夹，所述容器固定组件9为采用由铰链连杆组成具有自锁功能的结构，由气缸驱动。包括铰链连杆组成并由气缸驱动的压紧机构9-1、压紧板9-2、安装框架9-3，安装框架9-3安装于振子三7上。
实施例3：
如图7，一种惯性混合装置，其特征在于，包括基座1、隔振弹簧2、振子一3、驱动隔离弹簧4、振子二5、放大弹簧6、振子三7、混合容器8、容器固定组件9、隔声罩10、激励组件11；所述振子一3通过隔振弹簧2连接在基座1上；所述振子二5通过驱动隔离弹簧4连接在振子一3上；所述振子三7通过放大弹簧6连接振子一3上；所述激励组件11固定在振子二5上；所述混合容器8固定在振子三7上；设计第三阶共振频率为70Hz，设与所述振子一3固定连接的所有参振质量为m1，与所述振子二5固定连接的所有参振质量为m2，与所述振子三7固定连接的所有参振质量为m3，所述隔振弹簧2的刚度为k1，所述驱动隔离弹簧4的刚度为k2，所述放大弹簧6的刚度为k3，m1、m2、m3、k1、k2、k3满足以下关系：m1/m3＝11，m2/m3＝0.4，10-3k1/m3＝12.5，k2/k1＝0.15，k1/k3＝0.07。
在以上参数范围内，系统振型得到优化：可使激励组件11的振动位移最小，以与振子三7的大加速度共振进行隔离，减小系统对激励组件11的影响；使混合容器8的振动位移最大，将能量集中用于混合物料，使加速度得到放大，最高可达100g；同时使振子一3的位移最小，隔振弹簧2的刚度最小，使传递给基座1的力最小化，从而实现对系统的隔振。实测加速度放大倍数(包含被混物料振子三7的加速度幅值与激励组件11的加速度幅值之比)约为155。
为了提供所需工艺条件，所述混合容器8设置有温度控制、真空度控制，采用水浴进行加热或者冷却，采用真空泵进行真空度控制。
为了产生较大、较小两个档位的加速度，激励组件11可由4个平行放置的振动电机构成，其中一组的激振力大，一组的激振力小，可以分时启动其中一组，产生不同加速度。
为了便于安装固定，所述振子一3由振子一下质量3-1、振子一连接柱3-2、振子一上质量3-3构成，振子一下质量3-1、振子一上质量3-3由振子一连接柱3-2固定连接；所述振子一3上设有隔振弹簧2、驱动隔离弹簧4、放大弹簧6的安装限位孔。
为了便于安装固定，所述振子二5由振子二下质量5-1、振子二连接柱5-2、振子二上质量5-3构成，振子二下质量5-1、振子二上质量5-3由振子二连接柱5-2固定连接；所述振子二5上设有驱动隔离弹簧4、激励组件11的安装限位孔。为了振子二5的强度和刚度，振子三7采用45钢制作。
为了便于安装固定，所述振子三7上设有放大弹簧6、混合容器8、容器固定组件9的安装限位孔。为了保证混合容器8及被混物料的质量，振子三7采用45钢制作。
为了进一步降低噪声阻抗，所述隔声罩10内表面设有多孔板吸声材料。
如图7，为了便于加工制造，所述基座1为混凝土浇铸的隔振平台，振子一3采用混凝土浇铸制作。
如图6，为了保证混合容器8的可靠装夹，所述容器固定组件9采用由铰链连杆组成具有自锁功能的结构，由液压缸驱动。包括铰链连杆组成并由液压缸驱动的压紧机构9-1、压紧板9-2、安装框架9-3，安装框架9-3安装于振子三7上。

Claims (9)

1.一种惯性混合装置，其特征在于，包括基座(1)、隔振弹簧(2)、振子一(3)、驱动隔离弹簧(4)、振子二(5)、放大弹簧(6)、振子三(7)、混合容器(8)、容器固定组件(9)、隔声罩(10)、激励组件(11)；所述振子一(3)通过隔振弹簧(2)连接在基座(1)上；所述振子二(5)通过驱动隔离弹簧(4)连接在振子一(3)上；所述振子三(7)通过放大弹簧(6)连接振子一(3)上；所述激励组件(11)固定在振子二(5)上；所述混合容器(8)固定在振子三(7)上；第三阶共振频率为50-70Hz；与所述振子一(3)固定连接的所有参振质量为m1，与所述振子二(5)固定连接的所有参振质量为m2，与所述振子三(7)固定连接的所有参振质量为m3，所述隔振弹簧(2)的刚度为k1，所述驱动隔离弹簧(4)的刚度为k2，所述放大弹簧(6)的刚度为k3，m1、m2、m3、k1、k2、k3满足以下关系：
2.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述混合容器(8)设置有温度控制或者真空度控制，或者同时设有温度控制和真空控制。
3.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述激励组件(11)由2个平行放置的振动电机，或者4个平行放置的振动电机或者4个平行放置的伺服振动电机组成。
4.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述振子一(3)由振子一下质量(3-1)、振子一连接柱(3-2)、振子一上质量(3-3)构成，振子一下质量(3-1)、振子一上质量(3-3)由振子一连接柱(3-2)固定连接；所述振子一(3)上设有隔振弹簧(2)、驱动隔离弹簧(4)、放大弹簧(6)的安装限位孔。
5.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述振子二(5)由振子二下质量(5-1)、振子二连接柱(5-2)、振子二上质量(5-3)构成，振子二下质量(5-1)、振子二上质量(5-3)由振子二连接柱(5-2)固定连接；所述振子二(5)上设有驱动隔离弹簧(4)、激励组件(11)的安装限位孔。
6.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述振子三(7)上设有放大弹簧(6)、混合容器(8)、容器固定组件(9)、的安装限位孔。
7.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述隔声罩(10)内表面设有吸声材料。
8.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述基座(1)为混凝土浇铸的隔振平台；振子一(3)采用混凝土浇铸制作。
9.根据权利要求1所述的惯性混合装置，其特征在于，所述容器固定组件(9)为采用螺纹紧固的结构或者采用由铰链连杆组成具有自锁功能的结构。
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