CN117465899A - 一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法，属于微纳米颗粒给进装置领域。包括微控制器、功率调节器、物料储存及谐振发生器、物料给进器、高度调节器和振动器，所述微控制器调节输出功率及波形经功率调节器后，输出给物料储存及谐振发生器和振动器，高度调节器设置于物料储存及谐振发生器下方，物料给进器设置于物料储存及谐振发生器的出料口下方，振动器与物料给进器连接中下部相贴合，适用于微纳米固体颗粒的微量给粉，解决了现在给粉粒径下限低、颗粒团聚、给料不均匀的问题。

Description

一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法，属于微纳米颗粒给进装置领域。

背景技术

在实验研究和食品、化工等相关行业中，常需要使用微纳米级的粉体物质，在粉体使用过程中需要使用合适的给料装置进行连续、均匀、稳定的物料供给，当涉及到微纳米物料单颗粒给进时需要能够以单颗粒分散形式给进。

当前常用的螺旋式给粉装置、转盘刮板式给粉装置、电磁振动式给粉装置适用于粗粉的给进，给料量较大，给料稳定性较差、给料精度低，不能够满足微纳米粉体的给进需求。在小型化精确给料方面，借助气力输送的流化态、鼓泡态给粉装置，实现了微量物料的连续、稳定给进，但两种给粉装置都对物料粒径提出了要求，所能给进的物料粒径嘴小也需要几十微米。以引射式为代表的微量给粉装置可以实现物料的微量给进，克服了粒径限制，但无法避免微纳米颗粒之间的团聚问题。

因此，亟需一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法，以满足微纳米颗粒的给进。

发明内容

本发明研发目的是为了解决现有的给粉装置给粉粒径下限低、颗粒团聚、给料不均匀的问题，本发明提供一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统及方法，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

方案一、一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，包括微控制器、功率调节器、物料储存及谐振发生器、物料给进器、高度调节器和振动器，所述微控制器调节输出功率及波形经功率调节器后，输出给物料储存及谐振发生器和振动器，高度调节器设置于物料储存及谐振发生器下方，物料给进器设置于物料储存及谐振发生器的出料口下方，振动器与物料给进器连接中下部相贴合。

优选的：所述物料储存及谐振发生器的内部设有折流板，底面置有压电陶瓷驱动片。

优选的：所述折流板为往复式折流板，折流板的尽头收于中心处，中心处开有出料口。

优选的：所述高度调节器设置于物料储存及谐振发生器底部的一侧，所述高度调节器包括支座、弹簧和螺纹柱，支座上螺纹配合安装有螺纹柱，螺纹柱位于支座上方一侧外部套装有弹簧，弹簧一端与支座顶部贴合，弹簧另一端与物料储存及谐振发生器的底部贴合。

优选的：所述压电陶瓷驱动片由多块陶瓷片通过并联组成。

优选的：所述振动器由压电陶瓷片驱动。

优选的：所述功率调节器为压电陶瓷驱动片和压电陶瓷片的驱动电源，其由微控制器产生的波形进行驱动，所述微控制器产生任意波形。

优选的：所述微控制器产生方波波形和正弦波的波形，所述的方波通过功率调节器驱动物料储存及谐振发生器，正弦波通过功率调节器驱动振动器。

优选的：所述方波的频率与给进物料的谐振频率相同。

方案二、一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进方法，是依托于方案一所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统实现的，包括以下步骤：

步骤1.将微控制和功率调节器进行初始化；

步骤2.根据物料特性和给料要求，使用微控制器分别设定物料储存及谐振发生器和振动器的工作参数；

步骤3.装载物料，物料置于料储存及谐振发生器尾端的第一块折流板以内；

步骤4.启动物料储存及谐振发生器，使物料产生振动，与此同时，启动振动器；

步骤5.调节高度调节器，使物料朝向出料口移动，经物料给进器完成微纳米颗粒物料的给进，同时在使用之前进行给粉量的标定。

本发明具有以下有益效果：

本发明的微控制器调节输出功率及波形经功率调节器后方波电压输出给物料储存及谐振发生器，正弦波电压输出给振动器，不同波形的输出满足谐振和振动的双重需求，高度调节器调节物料储存及谐振发生器储料部分的高度，其弹簧能有效固定高度调节器的高度，避免对物料储存及谐振发生器振荡的影响，振动器用于物料给进器的振动，振动器的工作能确保物料的单颗粒状态给出，物料从物料储存及谐振发生器经过物料给进器给出，折流板能有效增强物料的均匀性，适用于微纳米固体颗粒的微量给粉，解决了现在给粉粒径下限低、颗粒团聚、给料不均匀的问题。

附图说明

图1是本发明的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是本发明的折流板的结构示意图。

图中：1-微控制器，2-功率调节器，3-物料储存及谐振发生器，4-高度调节器，5-振动器，6-出料口，7-折流板，8-支座，9-弹簧，10-螺纹柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，包括微控制器1、功率调节器2、物料储存及谐振发生器3、物料给进器、高度调节器4和振动器5；

所述微控制器1调节输出功率及波形经功率调节器2后，由功率调节器对波形处理后以电压的形式输出给物料储存及谐振发生器3和振动器5，所述微控制器1产生任意波形，并调节波形的频率、幅宽、偏移、相位、占空比参数，用于根据物料特性调整物料储存及谐振发生器3的谐振频率、振动器5的振动幅度、频率，如本实施方式的所述微控制器1产生方波波形和正弦波的波形，所述的方波通过功率调节器2驱动物料储存及谐振发生器3，正弦波通过功率调节器2驱动振动器5，所述方波的频率与给进物料的谐振频率相同，即所述的输出到物料储存及谐振发生器3的频率与物料的谐振频率相同。

所述高度调节器4设置于物料储存及谐振发生器3下方，并通过螺纹旋转改变物料储存及谐振发生器的倾斜角度，物料给进器设置于物料储存及谐振发生器3的出料口6下方，收集从储存及谐振发生器给出的物料，用于给料，振动器5与物料给进器连接中下部相贴合，通过振动器5的振动，确保物料稳定的以单颗粒的形态下落。

所述物料储存及谐振发生器3包括储料仓，主体采用铝材，铝材内部是光滑的表面主体采用铝材，铝材内部是光滑的表面，储料仓的内部设有折流板7，储料仓底面设S置有谐振用压电陶瓷驱动片，用于完成初始物料的储存、谐振态物料的输送，所述的储料仓所端部与高度调节器4相连。所述折流板7为往复式折流板，折流板7的尽头收于中心处，微纳米颗粒在铝材内部置于末端，在顶端处开有圆孔，即中心处开有出料口6，用于微纳米颗粒的给出，工作过程中微纳米颗粒会经折流板向出口处移动。如此设计，能够增加微纳米颗粒移动距离，避免前期物料堆放不均匀引起的给料不均匀，提升了微纳米颗粒给料的均匀性。

所述压电陶瓷驱动片由多块陶瓷片通过并联组成如此设计，能够避免压电陶瓷大范围，高参数振荡引起的压电陶瓷损坏，提升了压电陶瓷的控制参数，能够有效提升陶瓷的寿命。所述振动器5由压电陶瓷片驱动。

所述功率调节器2为压电陶瓷驱动片和压电陶瓷片的驱动电源，其由微控制器1产生的波形进行驱动

所述高度调节器4设置于物料储存及谐振发生器3底部的一侧，所述高度调节器4包括支座8、弹簧9和螺纹柱10，支座8上螺纹配合安装有螺纹柱10，螺纹柱10位于支座8上方一侧外部套装有弹簧9，螺纹柱10的最低端设置由旋拧把手，如图2所示，弹簧9一端与支座8顶部贴合，弹簧9另一端与物料储存及谐振发生器3的底部贴合。通过螺纹旋转改变螺纹柱10外侧弹簧9的伸缩长度，从而提升或者降低物料储存及谐振发生器3尾端的高度。如此设计，物料储存及谐振发生器3尾端没有固定刚性连接，保证了物料储存及谐振发生器的振荡特性，同时弹簧9的存在还对高度的调节起到锁定的作用。

在物料给进器的中下部设置有振动器5，振动器5采用压电陶瓷片产生振动，工作过程中，振动器5的振动频率和振动幅度由微控制器1调节，随着振动器5的振动，物料给进器内部的微纳米颗粒在下落过程中会与管壁发生碰撞，之后给出样品。如此设计，能够保证物料给进的连续性，避免微纳米颗粒之间团聚行为的发生。

微控制器1根据物料特性，确定与物料产生谐振的波形特性，根据给粉要求，结合物料的特性调节驱动振动器5用正弦波的频率、幅度，功率调节器2根据微控制器1发出的信号分别进行两路压电陶瓷片的驱动，两路压电陶瓷片即压电陶瓷驱动片和压电陶瓷片，，两路电源可根据微控制器1产生的不同波形进行独立输出。不同的波形产生的效果不同，在本装置中所应用的作用也有所不同，不同波形的输出满足谐振和振动的双重需求。

方波用于产生振荡，达到物料的谐振频率，使得物料能在储存及谐振发生器3内发生振荡，使其具有移动力，正弦波为了驱动压电陶瓷振动器5，使压电陶瓷产生周期性偏移，完成振动。如此设计，既满足了物料的谐振要求，同时满足了振动器2的振动特性可调节的需求。

具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进方法，是依托于具体实施方式一所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统实现的，包括以下步骤：

步骤1.将微控制1和功率调节器2进行初始化；

步骤2.根据物料特性和给料要求，使用微控制器1分别设定物料储存及谐振发生器3和振动器5的工作参数；

步骤3.装载物料，物料置于料储存及谐振发生器3尾端的第一块折流板7以内；

步骤4.启动物料储存及谐振发生器3，使物料产生振动，与此同时，启动振动器5；

步骤5.调节高度调节器4，使物料朝向出料口6移动，经物料给进器完成微纳米颗粒物料的给进，同时压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进装置，在使用之前进行给粉量的标定。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：包括微控制器(1)、功率调节器(2)、物料储存及谐振发生器(3)、物料给进器、高度调节器(4)和振动器(5)，所述微控制器(1)调节输出功率及波形经功率调节器(2)后，输出给物料储存及谐振发生器(3)和振动器(5)，高度调节器(4)设置于物料储存及谐振发生器(3)下方，物料给进器设置于物料储存及谐振发生器(3)的出料口(6)下方，振动器(5)与物料给进器连接中下部相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述物料储存及谐振发生器(3)的内部设有折流板(7)，底面设置有压电陶瓷驱动片。

3.根据权利要求2所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述折流板(7)为往复式折流板，折流板(7)的尽头收于中心处，中心处开有出料口(6)。

4.根据权利要求3所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述高度调节器(4)设置于物料储存及谐振发生器(3)底部的一侧，所述高度调节器(4)包括支座(8)、弹簧(9)和螺纹柱(10)，支座(8)上螺纹配合安装有螺纹柱(10)，螺纹柱(10)位于支座(8)上方一侧外部套装有弹簧(9)，弹簧(9)一端与支座(8)顶部贴合，弹簧(9)另一端与物料储存及谐振发生器(3)的底部贴合。

5.根据权利要求2所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述压电陶瓷驱动片由多块陶瓷片通过并联组成。

6.根据权利要求4所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述振动器(5)由压电陶瓷片驱动。

7.根据权利要求6所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述功率调节器(2)为压电陶瓷驱动片和压电陶瓷片的驱动电源，其由微控制器(1)产生的波形进行驱动，所述微控制器(1)产生任意波形。

8.根据权利要求7所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述微控制器(1)产生方波波形和正弦波的波形，所述的方波通过功率调节器(2)驱动物料储存及谐振发生器(3)，正弦波通过功率调节器(2)驱动振动器(5)。

9.根据权利要求8所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统，其特征在于：所述方波的频率与给进物料的谐振频率相同。

10.一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进方法，是依托于权利要求9所述的一种压电陶瓷驱动谐振微纳米颗粒给进系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将微控制(1)和功率调节器(2)进行初始化；

步骤2.根据物料特性和给料要求，使用微控制器(1)分别设定物料储存及谐振发生器(3)和振动器(5)的工作参数；

步骤3.装载物料，物料置于料储存及谐振发生器(3)尾端的第一块折流板(7)以内；

步骤4.启动物料储存及谐振发生器(3)，使物料产生振动，与此同时，启动振动器(5)；

步骤5.调节高度调节器(4)，使物料朝向出料口(6)移动，经物料给进器完成微纳米颗粒物料的给进，同时在使用之前进行给粉量的标定。