[实用新型]一种弯扭组合模态超声波微量粉体输送装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种弯扭组合模态超声波微量粉体输送装置，适用于工业领域少量或微量粉体物料的自动精确定量输送和称量。 

背景技术

在粉体输送领域，有些企业还在沿用以往的传统输送方式和输送装置来作业。传统的输送装置由于存在着噪音大、响应慢、结构复杂、输送精度低、可靠性差等缺点已不能完全满足现代产业的生产需求。 

超声波粉体输送装置应用压电陶瓷的逆压电效应激励输送细管产生衰减行波，应用衰减行波来输送粉体。区别于传统的输送装置，具有输送速率小、结构简单、易控制并且很容易做到低压输送等优点，配合称量与控制系统可以实现对少量或微量粉体的精确定量输送与精确控制，是粉体加工领域和现代实验室迫切需要的一种新型粉体输送装置。 

目前可见的超声波粉体输送装置是径向伸缩型的，其特点是由一种模态引起的，所适应的也仅是特殊的应用场合，并且控制精度不是很高。 

发明内容

本实用新型提供了一种弯扭组合模态超声波微量粉体输送装置，以解决目前控制精度不高的问题。 

本实用新型采取的技术方案是：盛装粉体的料杯套装在基座的中空圆柱内，细管通过开孔插入料杯中，细管的开口向上，并且中心孔位于料杯的正中心，垫片、绝缘电木板、阴极铜片、压电振子、阳极铜片依次套接在细管的一端、并通过螺栓、螺母相互压接。 

本实用新型中压电振子未分区的一侧面电极紧贴阴极铜片，将阳极铜片上的四个铜片电极a、b、c、d分别接触压电振子上的四个分区。 

本实用新型优点在于：(1)采用一片不同极化方式的压电振子，采取适当的通电方式即可得到弯扭两种振动模态，避免采用两组压电振子产生弯扭振动所带来的复杂的机械设计和电路设计；(2)通过调频、调压两种方式便可控制粉体的输送速率；(3)采用电子天平与计算机，建立闭环控制系统，真正做到粉体的精确、定量输送，丰富 了粉体输送的形式。 

附图说明

图1A是本实用新型弯扭组合模态超声波微量粉体输送装置的外部结构图； 

图1B是本实用新型弯扭组合模态超声波微量粉体输送装置的爆炸图； 

图2是粉体输送的主要途径输送细管图； 

图3夹持压电振子的绝缘电木板图； 

图4A是给压电振子通电的阳极铜片； 

图4B是给压电振子通电的阴极铜片； 

图5A是压电振子分区极化一侧； 

图5B是压电振子未分区极化一侧。 

具体实施方式

盛装粉体的料杯1套装在基座2的中空圆柱内，细管3通过开孔插入料杯1中，细管3的开口向上，并且中心孔位于料杯的正中心，垫片10、绝缘电木板9、阴极铜片6、压电振子7、阳极铜片8依次套接在细管3的一端、并通过螺栓4、螺母5相互压接。 

压电振子7未分区的一侧面电极紧贴阴极铜片6，将阳极铜片8上的四个铜片电极a、b、c、d分别接触压电振子7上的四个分区。 

阴极铜片6是一片附有导线的圆形的薄铜片，通电时接GND。压电振子7是由一片能够产生弯扭模态的压电陶瓷片构成，一侧分区极化，极化区域镀银；另一侧不分区，表面全部镀银。其中分区极化一侧二分之一区是正向极化，另二分之一是反向极化。阳极铜片8是由一片塑料薄板上均匀粘贴4片铜片电极a、b、c、d组成；压电振子7分区一侧的每个电极与阳极铜片8对应的电极相接触，另一侧与阴极铜片6完全接触。阴极铜片6、压电振子7、阳极铜片8被绝缘电木板9夹持在中间，通过螺母5、垫片10、螺栓4预紧，共同固定在细管3的一端。铜片电极a、c连接在一起，通sinωt正弦交流电。铜片电极b、d连接在一起，通cosωt余弦交流电。 

给装配好的电极通电以后分区极化的压电振子7接受来自相位相差90°的正弦和余弦交流电，产生了弯曲和扭转振动。压电振子7与细管3紧密配合，细管3表面各质点同时参与弯、扭两种振动。弯振产生了行波，沿着细管3管壁传播。由于料杯1内的粉体吸收了波的部分能量，入射波与反射波叠加形成衰减行波，波沿着细管3管壁向盛有粉体的料杯1方向传播，粉体会逆着波的传播方向运动，实现粉体的输送。 扭转振动使粉体微粒产生了周向力，由于周向力的作用粉体沿着行波运动的同时，又会沿着管壁做周向运动，实现了不同种类、不同密度粉体物料的均匀混合。 

理论上推导单个粉体微粒沿着细管管壁横向运动速度的公式为：