CN103623734B - 一种超声波温控增力搅拌机 - Google Patents

Abstract

一种具有超声波分散和温度控制的增力搅拌机。主要由行星齿轮搅拌机构、丝杠滑台、箱体机构、内胆、加热圈、超声波振头、烧杯、温度传感器、单片机、控制面板组成。行星齿轮搅拌机构的内啮合大齿轮通过过盈配合与套筒连为一体，回转固定机构控制行星轮的稳定旋转，驱动电机驱动行星轮系的运转实现搅拌功能，固定轴端部的螺纹连接平衡行星轮系的转矩，并与对顶螺母共同承受行星轮系和搅拌机构的重量。套筒侧面设有固定杆连接在丝杠滑台的滑块上，由步进电机控制丝杠转动完成搅拌机构的升降，内胆嵌入箱体上表面，内胆下端面粘附有超声波振头，下端部固定加热圈，完成加热、超声波分散和机械增力搅拌功能。

Description

一种超声波温控增力搅拌机

技术领域

本发明涉及一种多功能搅拌机，是一种超声波温控增力搅拌机。

背景技术

增力搅拌机是一种将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或具有适宜粘稠度的设备。一些有特殊要求的物料，对分散的精密度和均匀性要求很高，仅仅使用增力搅拌机难以满足要求，如高速纳米润滑脂和其它纳米级材料的制备，超声波分散技术目前比较成熟，分散的粒子直径达1um以下，远远小于增力搅拌机分散的最小粒子直径，具有优异的分散性能，超声波分散技术借助于“空化效应”基本机理。通过超声波发生器将高于20KHz频率的电信号，进行电功率放大后，经过超声波的逆变电效应转变为高频机械振动，能量通过介质的声幅射，使介质中的分子振荡产生无数微小气泡，这些气泡叫空化泡，空化泡沿着超声传播方向在负压区形成、生长，并在正压区迅速闭合而产生上千个大气压的瞬间高压，而闭合形成无数微观高压冲击波，引发物理、化学变化，这种现象被称为“空化效应”。空化泡崩溃时，极短的时间在其泡的周围的极小空间内产5000K以上的高温，5×107Pa的高压，温度的变化率高达109K/s，并伴随产生强烈的冲击波(产生高气体密度)和时速高达400Km/s的射流。气泡内形成的高温、高压强、高气体密度起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相容的液体发生乳化，加速溶质的分散溶解。现有的增力搅拌机设备不具备超声分散功能，适用范围窄，难以满足高精度纳米级材料的分散要求。

在实际搅拌生产中，为了将不同性质的物料搅拌均匀，要求搅拌装置同时具备乳化、分散、均质、混合和粉碎的功能，可能需要同时使用多种不同类型的搅拌头进行搅拌，以提高搅拌效率，增强搅拌效果，使物流中的粒子进一步分散，传统的增力搅拌机仅有一个搅拌头，效率低下，更换繁琐，难以实现上述功能。

部分物料的混合分散因其物理化学性质的要求需要在特定温度下进行，要求搅拌设备对搅拌作业温度进行准确控制，传统的增力搅拌机因结构的限制很少具备温度控制***。

搅拌生产时，需要搅拌混合物料的体积可能会有所调整变化，要求搅拌机构具备升降功能以调整搅拌头在料筒中的相对高度，传统的增力搅拌机结构简单，大多用手动调节方式进行，操作繁琐，定位精度差，难以实现自动升降控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波温控增力搅拌机，解决目前增力搅拌机功能单一，分散精度差，自动化控制程度低，温控功能差，分散效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的超声波温控增力搅拌机主要由行星齿轮搅拌机构、滑台丝杠机构、箱体、单片机控制装置、操作面板、环形加热圈、超声波振头、热电偶组成。

所述超声波温控增力搅拌机的行星齿轮搅拌机构由套筒、顶盖、固定螺钉、对顶螺母、行星轮系、驱动电机、回转固定机构、可拆卸式搅拌头组成。其特征在于套筒上端面空出，下端面开有一定直径的通孔，内啮合大齿采用热加热法下入筒底与下端面接触，与筒壁内径过盈配合，使其与筒壁紧密结合，在行星轮系工作时不发生转动。两个相同的行星轮与中心轮外啮合，与大齿轮内啮合，中心齿轮与驱动电机输出轴通过平键连接，中心齿轮的转动由驱动电机驱动，通过电机的转动驱动行星轮系转动实现搅拌头的自转和公转。回转固定机构由三对正装的角接触轴承、固定端盖、螺钉、壳体组成。驱动电机的上端与固定轴连接为一体，固定轴端部攻特定距离的螺纹，固定轴中部为双向阶梯轴以便于跟正装角接触轴承过盈配合而不上下窜动，驱动电机两侧连杆的下端与行星轮平键连接，固定轴为双向阶梯轴结构与回转机构中的正装角接触轴承过盈配合。连杆和驱动电机输出轴靠近齿轮的端部设有夹紧机构，便于多种类型搅拌头的拆卸安装。顶盖外圈开4个光孔，筒壁在等直径部位开对应的4个螺纹孔，依靠固定螺栓实现顶盖和套筒的紧密连接，顶盖中心攻内螺纹，与固定轴端部构成螺纹连接，安装时顶盖内螺纹拧到固定轴外螺纹的尽头，依靠行星轮系的扭转力矩实现此螺纹连接的旋紧和防松，对顶螺母通过垫片在顶盖外部与固定轴构成螺纹连接，实现固定和预紧作用。

所述超声波温控增力搅拌机行星齿轮搅拌机构的升降是通过滑台丝杠机构完成的。滑台丝杠机构由步进电机、螺纹轴、滑块、底座、立柱组成。螺纹轴作为步进电机的输出轴，滑块内部攻内螺纹，侧面与立柱组成移动副，底座固定在箱体上，行星齿轮搅拌机构通过螺纹连接固定在滑块上，通过步进电机的正转反转使滑块上下移动，行星齿轮搅拌机构固定在滑块上，由滑块带动实现升降功能。

所述的超声波温控增力搅拌机的箱体由箱体、内胆、烧杯、超声波振头、热电偶、单片机、操作面板组成，内胆通过内孔嵌入箱体，烧杯放置于内胆中间位置，内胆下端面粘附有两个超声波振头，环形加热圈套在内胆下端部与内胆紧密结合，内胆外表面设有温度传感器实时测量桶内水的温度，由操作面板温度旋钮设定要加热到的温度，由单片机对加热圈进行调节，温度传感器将信号传入单片机，温度值在操作面板上显示。

由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明搅拌机采用了行星齿轮搅拌机构和可拆卸式搅拌头，能同时具备乳化、分散、均质、混合和粉碎的功能，可根据需要随时更换不同种类的搅拌头，增大了搅拌范围和搅拌效率。

2、本发明搅拌机采用了滑台丝杠机构，相比传统的手动升降装置，可控制搅拌装置停留在任意高度，自动化程度高，操作方便

3、本发明搅拌机综合了增力搅拌、超声分散、恒温控制三大功能，应用范围广，通用化程度高，分散能力强。

4、本发明搅拌机由于其各项功能独立且互不影响增力搅拌，超声分散，恒温控制分别由各自的控制模块控制，各种功能可单独使用也可同步使用。

附图说明

图1是本发明整体轴测图

图2是箱体内部结构图

图3是本发明行星齿轮搅拌机构内部结构图

图4是行星齿轮搅拌机构整体剖视图

图5是滑台丝杠机构左视图

图6是滑台丝杠机构示意图

图7是回转固定机构剖视图

上述图中：1.行星齿轮搅拌机构；101.左搅拌头；102.中心搅拌头；103.右搅拌头；104.内啮合大齿轮；105.左行星齿轮；106.右行星齿轮；107.中心齿轮；108.右连杆；109.左连杆；110.驱动电机；111.固定轴；112.下固定端盖；113.壳体；114.下角接触轴承；115.上角接触轴承；116.上固定端盖；117.固定螺钉；118.对顶螺母；119.套筒；120.顶盖；121.螺栓；2.固定杆；3.滑台丝杠机构；301.步进电机；302.滑块；303.丝杠；304.立柱；305.底座；4.箱体；5.把手；6.操作面板；7.内胆；8.烧杯；9.温度传感器；10.环形加热圈；11.超声波振头；12.单片机。

具体实施方式：

如图1、2、3、4、5所示，超声波温控增力搅拌机主要由行星齿轮搅拌机构1、滑台丝杠机构3、箱体4、内胆7、烧杯8、环形加热圈10、超声波振头11等构成。

如图3、4所示内啮合大齿轮104、左行星齿轮105、右行星齿轮106、中心齿轮107组成行星轮系，内啮合大齿轮104通过加热法下入套筒109，与套筒119内径过盈配合，使内啮合大齿轮104保持固定在工作中不发生转动。中心齿轮107与驱动电机输出轴通过平键连接，驱动电机的上端与固定轴111连接为一体，固定轴111中部为双向阶梯轴结构与正装角接触轴承114、115内圈过盈配合，固定轴端部攻特定距离的外螺纹118，顶盖120中心攻内螺纹，与固定轴端部构成螺纹连接，安装时顶盖内螺纹拧到固定轴外螺纹的尽头，依靠行星轮系的扭转力矩实现此螺纹连接的旋紧和防松。驱动电机两侧连杆108、109的下端与行星轮平键连接，固定轴为双向阶梯轴结构与回转机构中的正装角接触轴承114、115内圈过盈配合。两连杆和驱动电机输出轴靠近齿轮的端部设有夹紧机构，便于多种类型搅拌头的拆卸安装。顶盖120外圈开4个光孔，筒壁在等直径部位攻对应的4个螺纹孔，依靠固定螺栓121实现顶盖和套筒119的紧密连接，，对顶螺母118通过垫片在顶盖外部与固定轴构成螺纹连接，实现固定和预紧。可拆卸式搅拌头101、102、103可根据需要随时拆卸或更换其他种类的搅拌头。通过控制面板6控制驱动电机110通电工作，中心搅拌头102在输出轴转动下转动，搅拌头101、103在行星轮系作用下自转和公转，实现搅拌功能。

如图1、5、6所示，滑台丝杠机构由步进电机301、滑块302、丝杠303、立柱304、底座305组成。通过控制面板6控制步进电机丝杠303的转速，实现滑块302的上下运动，固定杆2与滑块和套筒相连，通过滑块上下运动带动行星齿轮搅拌机构1的升降。

如图1、2所示，内胆7嵌在箱体4上表面，内胆7中放入适量水，烧杯8中放入适量物料，通过控制面板6控制超声波振头11的开关和工作频率，以水为介质对烧杯内的物料进行超声分散。加热圈11套在内胆下端部，通过控制面板6设定加热温度和保温时间，驱动电机110的转速控制、步进电机301的转速控制、超声波振头11的频率控制、具体的温控调节由单片机12完成。

本发明行星齿轮搅拌机构和可拆卸式搅拌头增强了搅拌效率和搅拌效果，具备超声分散、温控加热、增力搅拌多种功能，满足了不同条件下的分散搅拌需要，增强了搅拌机的通用性。

Claims (3)

1.一种超声波温控增力搅拌机，主要由行星齿轮搅拌机构、滑台丝杠机构、箱体、嵌入式内胆、单片机控制装置、操作面板、环形加热圈、超声波振头、热电偶组成，其特征是由行星轮系带动三个搅拌头进行搅拌，三个搅拌头可拆卸更换，由步进电机驱动滑台丝杠机构带动行星齿轮搅拌机构上下运动，箱体采用嵌入式内胆结构；行星齿轮搅拌机构由套筒、顶盖、固定螺钉、对顶螺母、行星轮系、驱动电机、回转固定机构、可拆卸式搅拌头组成，套筒上端面空出，下端面开有一定直径的通孔，内啮合大齿轮与筒壁内径过盈配合，两个相同的行星轮与中心轮外啮合，与大齿轮内啮合，中心齿轮与驱动电机输出轴通过平键连接，回转固定机构由三对正装的角接触轴承、固定端盖、螺钉、壳体组成，驱动电机的上端与固定轴连接为一体，固定轴端部攻特定距离的螺纹，固定轴中部为双向阶梯轴与正装角接触轴承内圈过盈配合，驱动电机两侧连杆的下端与行星轮平键连接，固定轴为双向阶梯轴结构与回转机构中的正装角接触轴承过盈配合，连杆和驱动电机输出轴靠近齿轮的端部为夹具机构，多种类型搅拌头随时可拆卸安装，顶盖外圈开4个光孔，筒壁在等直径部位开对应的4个螺纹孔，依靠固定螺栓实现顶盖和套筒固定，顶盖中心攻内螺纹，与固定轴端部构成螺纹连接，安装时顶盖内螺纹拧到固定轴外螺纹的尽头，对顶螺母通过垫片在顶盖外部与固定轴构成螺纹连接。

2.根据权利要求书1所述的一种超声波温控增力搅拌机，其特征是行星齿轮搅拌机构的升降是通过滑台丝杠机构完成的，滑台丝杠机构由步进电机、螺纹轴、滑块、底座、立柱组成，螺纹轴作为步进电机的输出轴，滑块内部攻内螺纹，侧面与立柱组成移动副，底座固定在箱体上，行星齿轮搅拌机构通过螺纹连接固定在滑块上，步进电机的正转反转使滑块上下移动，行星齿轮搅拌机构固定在滑块上。

3.根据权利要求书1所述的一种超声波温控增力搅拌机，特征是搅拌机的箱体由箱体、内胆、烧杯、超声波振头、热电偶、单片机、操作面板组成，内胆通过内孔嵌入箱体，烧杯放置于内胆中间位置，内胆下端面粘附有两个超声波振头，环形加热圈套在内胆下端部与内胆紧密结合，内胆外表面设有温度传感器测量桶内水的温度。