CN110756105A - 一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机 - Google Patents

Abstract

一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，包括箱体，安装在箱体内并能对放置在其内部的容器进行定位夹持、加热及超声振动的传输的旋转支撑机构，通过高度调节机构安装在箱体上的电主轴驱动单元，端部设有搅拌器且另一端部与电主轴驱动单元连接以带动搅拌器转动对容器内的物料进行偏置搅拌的超声波振动单元。本发明提出的搅拌机综合了增力搅拌、超声分散、电主轴高速旋转、恒温控制、旋转支撑的功能，应用范围广，可适用多种场合，多种材料下使用，分散能力强。

Description

一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机

技术领域

本发明涉及一种多功能搅拌机，具体为一种同时具有超声波功能、电主轴驱动、加热功能的增力搅拌机。

背景技术

超声波搅拌机是一种实现高分散精密度和均匀性的设备，现有技术中，实验室用超声波搅拌机，大都是超声波与搅拌器分离，搅拌器由电机带动旋转。该类型的超声波搅拌机结构复杂、占用较多体积，并且电机工作时噪音大、旋转精度不高，同时超声波的振动不能直接传输至混合物，在对粘稠度过高的多种混合物搅拌时，不能达到高精度纳米级材料的分散效果。

在具体搅拌生产中，部分物料的混合分散需要在特定的温度下进行，这就需要在搅拌时对混合物进行温度的精准控制，并且在实际搅拌生产时，混合物的体积可能会因为实验的需求而变化，这就要求搅拌器在容器中置于适当的位置。现有设备中，大多数搅拌器位于容器的中间且固定，这会使得对于体积较大的混合物，不能达到充分的接触效果，从而降低分散精度和搅拌效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机以解决现有技术中搅拌机功能单一、分散精度低、结构复杂、体积过大、搅拌效率低的问题。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，包括箱体，安装在箱体内并能对放置在其内部的容器进行定位夹持、加热及超声振动的传输的旋转支撑机构，通过高度调节机构安装在箱体上的电主轴驱动单元，端部设有搅拌器且另一端部与电主轴驱动单元连接以带动搅拌器转动对容器内的物料进行偏置搅拌的超声波振动单元。

进一步的，箱体的侧面设有便于将容器放置在位于箱体内的旋转支撑机构上的开口。

进一步的，旋转支撑机构包括用于放置容器并与旋转轴连接以带动容器转动的支撑台、安装在箱体上且其输出轴与旋转轴连接以驱动旋转轴转动的第一电机、安装在支撑台底部且输出端与支撑台相接触以使容器内的混合物料加速分散的多个超声波振子；支撑台的内壁沿周向设有用于对放置在支撑台内部的容器进行定位夹持、加热的夹持机构，底部设有温度传感器；旋转轴通过第一前轴承和第一后轴承安装在第一壳体内且其上通过第一轴承安装有第一中心滑环、其内部设有供与夹持机构和温度传感器连接的线路穿过后和第一中心滑环连接的第一穿线孔，第一壳体的两端分别设有前盖和后盖进行密封。

进一步的，夹持机构包括安装在支撑台内壁上的套筒、与套筒为螺纹连接且弧度与容器外壁的弧度相一致以对容器进行定位夹持的弧形加热片、安装于套筒内且端部抵接弧形加热片以实现弧形加热片的夹紧和放松的弹簧。

进一步的，超声波振子包括安装在支撑台底部的第二壳体、安装在第二壳体内并相互配合的第一换能器及第一变幅杆，第一换能器与位于箱体外部的超声波发生器连接，第一变幅杆的输出端与支撑台相接触。

进一步的，电主轴驱动单元包括内壁设有定子的第三壳体、通过第二前轴承及第二后轴承安装在第三壳体内的主轴、通过前平衡环及后平衡环安装在主轴上并与定子进行配合以带动主轴转动的转子；第三壳体的两端分别固接有前盖、轴承室进行密封；主轴的内部沿轴向设有第一通孔，位于壳体后端的轴承室上设有接线口，接线管穿过接线口后通过前后分布的两个第二轴承安装在第一通孔内。

进一步的，第三壳体上设有在主轴转动时用以带走热量的冷却水套。

进一步的，高度调节机构包括安装在箱体的顶板上并位于箱体内部的第二电机、安装在箱体的顶板上并沿竖直方向延伸同时与第二电机的输出轴连接的丝杠滑台、滑动安装在丝杠滑台上并与第三壳体连接的螺母。

进一步的，超声波振动单元包括第四壳体、通过第三前轴承及第三后轴承安装在第四壳体内的转子轴，转子轴的前端部、后端部均凹设有内藏装配室，前内藏装配室内固定有相互配合的第二换能器及第二变幅杆，第二变幅杆的端部装设有轴线与容器的轴线不在一条直线上以对容器内的物料进行偏置搅拌的搅拌器；后内藏装配室内通过第三轴承安装有用于和接线管内穿设的电线相连接的第二中心滑环；转子轴的内部沿轴向开设有与两个内藏装配室均连通以供第二中心滑环与第二换能器进行电性连接的导线穿过的第二通孔，其后端与主轴的前端连接。

进一步的，转子轴的后端设为锥度轴，主轴的前端设有供锥度轴插入以将转子轴与主轴连接实现同步转动的锥度孔。

借由上述技术方案，本发明提出的搅拌机具有如下优越性：

1、搅拌机综合了增力搅拌、超声分散、电主轴高速旋转、恒温控制、旋转支撑的功能，应用范围广，可适用多种场合，多种材料下使用，分散能力强；

2、电主轴单元与超声波振动单元可分离、更换，增强了搅拌效率和搅拌效果，满足了不同条件下的分散搅拌需要；

3、搅拌机采用电主轴驱动单元、超声波振动单元和搅拌器的一体连接，使得系统结构紧凑，振动与搅拌同步进行，且振动与混合物从分接触，极大地提高了搅拌效率与分散精度；

4、搅拌机采用电机带动的旋转支撑，搅拌器偏离容器中心，使得混合物与搅拌器大面积充分接触，自动化程度高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机实施例的整体示意图。

图2是图1所示实施例中超声波振动单元的剖视图。

图3是图1所示实施例中电主轴驱动单元的剖视图。

图4是图1所示实施例中旋转支撑机构的剖视图。

图5是图1所示实施例中箱体的结构示意图。

【附图标记】

1-控制面板；2-超声波振动单元，201-第二中心滑环，202-转子轴，203-第三后轴承，204-第四壳体，205-前盖，206-第二变幅杆，207-第二换能器，208-第一内隔垫，209-第一外隔垫，211-第三轴承，212-第二外隔垫，213-第二内隔垫；3-电主轴，301-接线管，302-第二轴承，303-轴承室，304-后锁紧螺母，305-第二后轴承，306-第二隔垫，307-第三壳体，308-定子，309-第二前轴承，310-第一隔垫，311-前锁紧螺母，312-锥度孔，313-主轴，314-前盖，315-前平衡环，316-转子，317-冷却水套，318-后平衡环，319-挡圈；4-丝杠滑台；5-容器；6-旋转支撑机构，601-支撑台，602-套筒，603-弧形加热片，604-温度传感器，605-前盖，606-第一前轴承，607-前隔垫，608-第一壳体，609-第一中心滑环，610-第一后轴承，611-后隔垫，612-锥套，613-旋转轴，614-后盖，615-内隔垫，616-第一轴承，617-第二壳体，618-第一换能器，619-第一变幅杆；7-箱体；8-接线盒。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

本发明一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，包括箱体7，安装在箱体7内并能对放置在其内部的容器5进行定位夹持、加热及超声振动的传输的旋转支撑机构6，通过高度调节机构安装在箱体7上的电主轴驱动单元3，端部设有搅拌器且另一端部与电主轴驱动单元3连接以带动搅拌器转动对容器5内的物料进行偏置搅拌的超声波振动单元2。

请参阅图1至图5，为本发明一种超声波电主轴加热搅拌机的一个实施例。请参阅图5，本实施例中箱体7的侧面设有开口701，通过该开口701一方面便于将旋转支撑机构6和超声波振动单元2安装在箱体6内、另一方面便于将容器5放置在位于箱体7内的旋转支撑机构6上，使得容器的拿放更加平稳方便，液体不宜溢出；箱体7的底部设有四个缓冲柱702，能使搅拌机运转时更加平稳可靠；箱体7内部的上下左右均设有用以支撑箱体的板筋702，使箱体结构更加稳定。

请参阅图4，旋转支撑机构6包括用于放置容器5并与旋转轴613连接以带动容器5转动的支撑台601、安装在箱体7的底部且其输出轴通过锥套612与旋转轴613连接以驱动旋转轴613转动的第一电机、安装在支撑台601的底部且输出端与支撑台相接触以使容器内的物料加速分散的多个超声波振子。支撑台601的内壁沿周向均设有用于对放置在支撑台内部的容器5进行定位夹持、加热的多个夹持机构，本实施例中夹持机构包括安装在支撑台601内壁上并沿水平方向延伸的套筒602、与套筒为螺纹连接且弧度与容器外壁的弧度相一致以对容器5进行定位夹持的弧形加热片603、安装于套筒602内且端部抵接弧形加热片603以实现弧形加热片的夹紧和放松的弹簧。支撑台601的底部设有用于检测容器温度的温度传感器604。旋转轴613通过第一前轴承606和第一后轴承610安装在第一壳体608内且其上通过第一轴承616安装有第一中心滑环609、其内部设有供与弧形加热片和温度传感器连接的线路穿过的第一穿线孔，第一前轴承606与第一中心滑环609之间夹设有前隔垫607，第一轴承616通过旋转轴的轴肩及前隔垫进行限位并采用一对角接触球轴承及与其配套的内隔垫615，第一后轴承610通过第一壳体608内部的台阶及后隔垫611进行限位；第一壳体608的两端分别设有前盖605和后盖604进行密封，第一壳体608的外壁设有接线口，通过第一穿线孔、第一中心滑环和接线口的配合实现加热线路的连通；支撑台601的底部设有凸块，旋转轴613的前端设有与前述凸块进行过盈配合以将支撑台与旋转轴进行连接的凹槽、其后端通过锥套612与安装在箱体底部的第一电机的输出轴连接。本实施例采用呈120°夹角安装在支撑台底部的三个超声波振子，每个超声波振子包括安装在支撑台底部的第二壳体617、安装在第二壳体内并相互配合的第一换能器618及第一变幅杆619，第一换能器618与位于箱体外部的超声波发生器连接，第一变幅杆619的输出端与支撑台601相接触，打开超声波发生器，第一换能器与第一变幅杆配合动作实现对支撑台及位于其内部的容器超声振动的全面传输，加速容器内物料的分散。

请参阅图3，电主轴驱动单元包括内壁设有定子308的第三壳体307、通过第二前轴承309及第二后轴承305安装在第三壳体307内的主轴313、通过前平衡环315及后平衡环318安装在主轴313上并与定子308进行配合以带动主轴转动的转子316。第三壳体307的前端固接有前盖314、后端固接有轴承室303进行密封；第三壳体307上设有在主轴转动时用以带走热量的冷却水套317。第二前轴承309及第二后轴承305均采用一对角接触球轴承，并配套相应的第一隔垫306、第二隔垫310；第二前轴承309通过壳体307内部的台阶及后锁紧螺母311限位在壳体内，第二后轴承305通过挡圈319及前锁紧螺母304限位在轴承室303内。主轴313的内部沿轴向设有一定直径的第一通孔、前端设有BT50的锥度孔312，位于壳体后端的轴承室303上设有接线口，接线口的轴线与第一通孔的轴线最佳在一条直线上，接线管301穿过接线口后通过前后分布的两个第二轴承302安装在第一通孔内。

高度调节机构包括安装在箱体7的顶板上并位于箱体内部的第二电机、安装在箱体7的顶板上并沿竖直方向延伸同时与第二电机的输出轴连接的丝杠滑台4、滑动安装在丝杠滑台4上并与第三壳体307连接的螺母，启动第二电机使丝杠转动，螺母即可带动电主轴驱动单元及超声波振动单元向上移动远离容器、向下移动靠近容器。

请参阅图2，超声波振动单元包括第四壳体204、通过第三前轴承及第三后轴承203安装在第四壳体204内的转子轴202。第三前轴承通过第四壳体内部的台阶及固接在第四壳体前端的前盖205进行限位，第四后轴承通过第四壳体内部的另一台阶及转子轴后端的轴肩进行限位。转子轴202的前端部、后端部均凹设有内藏装配室，前内藏装配室内采用过盈配合的方式固定有相互配合的第二换能器207及第二变幅杆206，第二变幅杆206的端部装设有轴线与容器的轴线不在一条直线上以对容器内的物料进行偏置搅拌的搅拌器；后内藏装配室内通过第三轴承211安装有用于和接线管304内穿设的电线相连接的第二中心滑环201；转子轴202的内部沿轴向开设有与两个内藏装配室均连通以供第二中心滑环与第二换能器进行电性连接的导线穿过的第二通孔；转子轴的后端设为BT50的锥度轴，通过锥度轴与锥度孔312的配合将主轴与转子轴进行连接，当电主轴驱动单元动作时驱动主轴313转动，带动转子轴202同步转动使搅拌器对容器5内的物料进行偏置搅拌。本实施例中第三前轴承、第三后轴承及第三轴承均采用一对角接触球轴承，用于支承转子轴的两对角接触球轴承分别配套相应的第一内隔垫208、第一外隔垫209，用于支承第二中心滑环的第二内隔垫213、第二外隔垫212。

此外，为便于控制，本实施例还包括安装在箱体7外侧的控制面板1，与前述控制面板连接并安装在箱体1内部的接线盒8，接线盒8分别与旋转支撑机构6、电主轴驱动单元3、超声波振动单元2电性连接，通过控制面板上的按键即可驱动相应的执行机构动作。

请参阅图1，本发明提出的搅拌机在工作时，先在容器5内放入适量的物料，再将容器5通过开口701放置在位于箱体7内部的旋转支撑台6上并通过多个弧形加热片603进行定位夹持；通过控制面板1的按键，驱动丝杆滑台4动作升降到合适位置；再盖上搅拌盖，通过控制面板调节旋转支撑机构6和电主轴驱动单元3的转速，同时调节超声波振动单元2的振荡频率，同时通电使弧形加热片发热，实现加热条件下高速旋转的超声波搅拌。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于包括箱体，安装在箱体内并能对放置在其内部的容器进行定位夹持、加热及超声振动的传输的旋转支撑机构，通过高度调节机构安装在箱体上的电主轴驱动单元，端部设有搅拌器且另一端部与电主轴驱动单元连接以带动搅拌器转动对容器内的物料进行偏置搅拌的超声波振动单元。

2.根据权利要求1所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于箱体的侧面设有便于将容器放置在位于箱体内的旋转支撑机构上的开口。

3.根据权利要求1所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于旋转支撑机构包括用于放置容器并与旋转轴连接以带动容器转动的支撑台、安装在箱体上且其输出轴与旋转轴连接以驱动旋转轴转动的第一电机、安装在支撑台底部且输出端与支撑台相接触以使容器内的混合物料加速分散的多个超声波振子；支撑台的内壁沿周向设有用于对放置在支撑台内部的容器进行定位夹持、加热的夹持机构，底部设有温度传感器；旋转轴通过第一前轴承和第一后轴承安装在第一壳体内且其上通过第一轴承安装有第一中心滑环、其内部设有供与夹持机构和温度传感器连接的线路穿过后和第一中心滑环连接的第一穿线孔，第一壳体的两端分别设有前盖和后盖进行密封。

4.根据权利要求3所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于夹持机构包括安装在支撑台内壁上的套筒、与套筒为螺纹连接且弧度与容器外壁的弧度相一致以对容器进行定位夹持的弧形加热片、安装于套筒内且端部抵接弧形加热片以实现弧形加热片的夹紧和放松的弹簧。

5.根据权利要求3所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于超声波振子包括安装在支撑台底部的第二壳体、安装在第二壳体内并相互配合的第一换能器及第一变幅杆，第一换能器与位于箱体外部的超声波发生器连接，第一变幅杆的输出端与支撑台相接触。

6.根据权利要求1所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于电主轴驱动单元包括内壁设有定子的第三壳体、通过第二前轴承及第二后轴承安装在第三壳体内的主轴、通过前平衡环及后平衡环安装在主轴上并与定子进行配合以带动主轴转动的转子；第三壳体的两端分别固接有前盖、轴承室进行密封；主轴的内部沿轴向设有第一通孔，位于壳体后端的轴承室上设有接线口，接线管穿过接线口后通过前后分布的两个第二轴承安装在第一通孔内。

7.根据权利要求6所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于第三壳体上设有在主轴转动时用以带走热量的冷却水套。

8.根据权利要求6所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于高度调节机构包括安装在箱体的顶板上并位于箱体内部的第二电机、安装在箱体的顶板上并沿竖直方向延伸同时与第二电机的输出轴连接的丝杠滑台、滑动安装在丝杠滑台上并与第三壳体连接的螺母。

9.根据权利要求6所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于超声波振动单元包括第四壳体、通过第三前轴承及第三后轴承安装在第四壳体内的转子轴，转子轴的前端部、后端部均凹设有内藏装配室，前内藏装配室内固定有相互配合的第二换能器及第二变幅杆，第二变幅杆的端部装设有轴线与容器的轴线不在一条直线上以对容器内的物料进行偏置搅拌的搅拌器；后内藏装配室内通过第三轴承安装有用于和接线管内穿设的电线相连接的第二中心滑环；转子轴的内部沿轴向开设有与两个内藏装配室均连通以供第二中心滑环与第二换能器进行电性连接的导线穿过的第二通孔，其后端与主轴的前端连接。

10.根据权利要求9所述的超声波电主轴偏置旋转加热搅拌机，其特征在于转子轴的后端设为锥度轴，主轴的前端设有供锥度轴插入以将转子轴与主轴连接实现同步转动的锥度孔。

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