[发明专利]一种利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器及其使用方法

权利要求书

1.一种利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器，其特征在于，包括固定支架、单轨滑筒、两对拉力弹簧、固定杆、弹性悬臂梁、弧形垫块、偏心电机、三个球壳容纳器、三球体滑动引导装置，所述单轨滑筒通过两对拉力弹簧与所述固定支架连接，所述固定杆与所述固定支架连接在一起，所述弹性悬臂梁的夹持端固定安装在所述固定杆上，所述弧形垫块设置在所述弹性悬臂梁的活动端上，所述弧形垫块位于所述单轨滑筒下方；所述偏心电机固定在所述弹性悬臂梁上并靠近所述弹性悬臂梁的活动端；三个球壳容纳器放置在所述三球体滑动引导装置中并一起放入所述单轨滑筒内；所述单轨滑筒采用形状记忆合金制成，其初始状态为水平薄壁圆筒状，其工作形态为微弯弧形滑道状；将单轨滑筒加热升温，使之恢复初始状态，将用三球体滑动引导装置连接的球体容纳器装入单轨滑筒中，停止加热，单轨滑筒降温后弯曲成工作状态；将工作状态下的单轨滑筒悬挂至固定支架上。

2.根据权利要求1所述的利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器，其特征在于，所述固定支架包括底座、四个平行的支架竖梁、一对平行的支架悬梁、两个平行的支架侧梁和四个配重块，所述支架竖梁设置在所述底座上，所述支架悬梁和支架侧梁设置在所述支架竖梁上，所述配重块设置在所述底座的四角。

3.根据权利要求2所述的利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器，其特征在于，所述拉力弹簧的一端固定于所述支架侧梁上，另一端连接在所述单轨滑筒上。

4.根据权利要求1所述的利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器，其特征在于，所述球壳容纳器包括左球壳、右球壳、一对轴承、两个搅拌扇叶、旋塞和一对密封垫圈，左球壳与右球壳通过螺纹扣合为一体，左球壳与右球壳内分别设有端轴，所述轴承安装在所述端轴上，所述搅拌扇叶安装在所述轴承上，所述轴承与所述端轴之间安装所述密封垫圈；所述球壳容纳器上设有进出料口，所述旋塞用于旋紧进出料口。

5.根据权利要求1所述的利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器，其特征在于，所述三球体滑动引导装置为连接在一起的三个圆环，所述圆环的内型面为与所述球壳容纳器外形配合的圆弧型面。

6.如权利要求1-5之一所述的利用间歇共振的单轨滑筒三球体搅拌器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将待搅拌混合物装入三个球体容纳器内，待搅拌混合物不超过各球体容纳器体积的80％，将三个球体容纳器放置在所述三球体滑动引导装置内；

步骤2、将单轨滑筒加热升温，使之恢复初始状态，将用三球体滑动引导装置连接的三个球体容纳器装入单轨滑筒中，停止加热，单轨滑筒降温后弯曲成工作状态；

步骤3、将工作状态下的单轨滑筒悬挂至固定支架上；

步骤4、根据拉力弹簧刚度K、三个球体容纳器总质量三个球体容纳器内的待搅拌混合物总质量和单轨滑筒总质量M，其中包括三球体滑动引导装置质量和三个球壳容纳器的质量，代入公式得到球体容纳器以及待搅拌混合物的总固有频率F；

步骤5、确定弹性悬臂梁的长度L；

步骤5-1、测得偏心电机和弧形垫块的总质量为m；

步骤5-2、弹性悬臂梁固有频率需要和球体容纳器以及待搅拌混合物的总固有频率F相等，根据公式E为弹性悬臂梁的弹性模量，J为截面惯性矩，确定弹性悬臂梁的长度L；

步骤6、启动偏心电机，使其达到设定的转速n，弹性悬臂梁达到固有频率F的共振状态，弧形垫块往复击打单轨滑筒右下方，在拉力弹簧作用下，单轨滑筒获得一定的振动频率，带动其内的球体容纳器滚动；

步骤7、关闭偏心电机，通过实际测试，确定最佳控制系数，进而控制偏心电机的间歇通电时间τ；

步骤7-1、关闭偏心电机后，弹性悬臂梁将做自由衰减振动，此时开始测量从偏心电机关闭到弹性悬臂梁衰减到振幅为0所需的时间t；

步骤7-2、设定偏心电机的间歇通电时间τ；根据经验τ≠t，τ＝at，其中a为控制系数取值为0.8-1.2，需通过实际测试，确定控制系数a的最佳值a_fit，进而确定偏心电机的间歇通电时间τ；

步骤8、再次启动偏心电机，使其以转速n开始工作，通过弹性悬臂梁击打单轨滑筒，球体容纳器在单轨滑筒的带动下滚动并自转，其内的搅拌扇叶随之转动，将置于其内的混合物进行打碎搅拌，并控制通电间歇时间，完成混合物的搅拌。