[發明專利]振幅、頻率精確可控的3D振動設備及其制造方法

有效

• 申請號: 201110108049.5
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102626689A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 安希忠;馮百鳴;李長興;李超;黃飛;邢志濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B06B3/00
• 分類號: B06B3/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 崔紅梅

技術領域

本發明涉及物理實驗設備，一種振幅和頻率都精確可控的3D振動設備，用于冶金、材料及化工領域的散體粒子在振動條件下的堆積致密化、流態化、混料和分離及抑制偏析等方面的研究。?

背景技術

實現冶金、材料及化工領域的散體粒子的堆積致密化、流態化、混料及分離現象的一種有效方式是使用振動，尤其是對粒子堆積的致密化，通過振動可以使粒子堆積實現從疏松向致密的轉變，目前國內外已有的振動設備主要實現的是一維(1D)豎直方向的振動，而這種振動設備通常對粒子堆積密度提高的幅度有限。例如，以同一尺寸球形粒子在1D振動條件下的堆積致密化為例，其國際上公認的最大堆積密度約為0.64，這是隨機堆積的范疇，也就是說，現有的1D振動設備只能實現粒子堆積的無定形態或非晶態的結構。而用1D振動設備振動，則很難實現堆積密度比較高的晶態結構。?

為了實現粒子的更密堆積，雖然也有人設計了3D的振動設備，其結構如圖5所示。該設備盡管可以在一定程度上突破1D振動獲得高密度的瓶頸，但獲得的高密度仍然有限，而且可以看出無論是對振動頻率的控制還是振幅的控制都是定性的，即實驗結果的可重復性差。現有的其它3D振動設備也是如此，而且部分還是采用電磁振動，設備復雜，實驗參數的可選擇范圍窄，價格昂貴。實際上，需要準確的操作參數實現粒子的致密堆積。?

發明內容

本發明的目的是提供一種振幅、頻率精確可控的3D振動設備及其制造方法，實現振動臺上容器的三維振動，單獨或同時振動且每個方向上振動的振幅和頻率都能通過程序精確可控。?

振幅、頻率精確可控的3D振動設備，包括位于機架上的振動臺、電機、容器和工控機，其特征在于振動臺上面疊落著導向板和容器固定板并在其上安置容器，容器固定板和導向板之間均安裝滑塊和X、Y、Z三個方向的導軌，配置變頻調速器的三個電動機分布在機架的不同位置，電動機的輸出軸通過不同偏心度的偏心輪組中的軸承與中、下層的X、Y方向的兩個水平撞桿、上層Z向的下頂桿連接，兩個水平撞桿各自配置復位器，復位器分別與X和Y向導板的一端連接，實現各自的水平復位。制造方法：本程序使用VC.2003實現上位機界面的振動控制，設計五個控制模塊，分別為：玻璃球1D振動、玻璃球2D振動、玻璃球3D振動、二元鋼球1D振動、二元鋼球3D振動控制功能程序，與電源、電機、變頻調速器和通訊總線聯通的PLC中為每個模塊設置一個電機開關，并在界面上顯現獨立控制數值設置，各模塊內的程序可通過界面修改，設定作業數據后，控制程序賦予該設備自動執行功能。?

本發明設備可以在工控機控制程序的界面上選擇三個方向的任意一個或同時振動作業。水平方向復位器的使用保證了振動的連續性，在豎直方向振動臺、容器及容器內散體粒子的自身重量外加與導套接觸的彈簧起到了復位器的作用。另外，方便更換且尺寸精度很高的偏心輪及可在很寬范圍內變化的變頻調速器的使用，使本發明的設備足夠精確的控制每一振動方向的振幅及頻率。本發明的設備提供了一種實際顆粒材料制備過程中提高松裝密度的有效方法，這對未來改善顆粒材料產品的性能十分關鍵。?

附圖說明

圖1是根據本發明的振幅、頻率精確可控的3D振動設備的示意圖；?

圖2是圖1中3D振動設備的振動臺結構示意圖；?

圖3是偏心輪組示意圖；?

圖4是復位器示意圖；?

圖5是現有技術3D振動設備的原理示意圖；?

圖6是程序控制本發明3D振動設備的工控界面圖；?

圖7是工控界面的單一尺寸玻璃球1D振動參數設置對話框；?

圖8工控界面的單一尺寸玻璃球2D振動參數設置對話框；?

圖9工控界面的單一尺寸玻璃球3D振動參數設置對話框；?

圖10工控界面的二元鋼球1D振動參數設置對話框；?

圖11工控界面的二元鋼球3D振動參數設置對話框；?

圖12(a)為粒子在1D連續振動和整體加料條件下的最大堆積密度為0.636；?

圖12(b)為無限大容器中粒子的最大堆積密度為0.6632；?

圖13為D振動條件下不同加料批量所對應的無限大容器中粒子的堆積密度。?

具體實施方式

參照附圖詳細描述實施例的振幅、頻率精確可控的3D振動設備和制造所述振動設備的方法。?