一种摇摆回旋分散器装置和方法与流程

本发明涉及一种摇摆回旋分散器装置和方法，更特别地说，是指一种用于控制滚珠或者粉体颗粒物运动、翻滚和回旋流动的装置，属于机械制造领域和表面工程领域。

背景技术：

滚珠和粉体颗粒物在机械、化学领域有广泛的应用，如粉体表面积较大，使其性质显著不同于块体的材料，特别是纳米尺度的粉体材料的光电性能非常特殊，可能存在的量子效应，在特定的应用领域中能够发挥重要作用。

对于滚珠和粉体颗粒物通常需要表面处理，这类材料因为数量众多，总体表面积较大，对于表面的处理需要达到均匀化处理，但是对于大量的滚珠和粉体颗粒，不容易控制其运动和固定，因此怎样达到处理效果的均匀化是一个工程难题，涉及的表面工程的应用领域，比如在滚珠和粉体颗粒物表面实现真空离子镀，又比如为了控制化学反应或者实现符合需要的功能，需要在滚珠和粉体颗粒表面进行涂覆、包覆等处理，同样需要实现均匀化分散处理，很多真空镀膜的方法能够在滚珠和粉体颗粒物表面镀膜，如真空蒸发、阴极电弧、化学镀、化学气相沉积和溶胶-凝胶法等。

阴极电弧沉积技术的沉积速率高、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便，应用越来越广泛。如专利CN 103436848 A球形粉体材料真空雾化悬浮均匀溅射镀膜方法，实现了一种粉体溅射镀膜的方法，采用真空雾化的方法，对于空间分布不能控制，同时限制了粉体的颗粒度必须非常小；专利CN 101805893 A滚筒式样品台以及用其进行粉体颗粒的磁控溅射镀膜方法，实现了滚筒式的镀膜方法，滚筒的形式具有封闭性，限制的离子源不能够发挥最大的效果，基于同样的理由，滚筒难以实现非常好的分散均匀化空间分布。本发明能够克服上述技术的缺陷，实现滚珠和粉体颗粒均匀的分散和翻滚，方便各种表面改性处理。特别适合于需要颗粒粉体均匀分布翻滚的领域，比如在滚珠和颗粒粉体上真空离子镀均匀涂层，或者进行颗粒粉体表面喷涂处理，和在筛选和分离粒径差异的粉体等应用和领域。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种摇摆回旋分散器装置和方法，实现滚珠和粉体颗粒均匀的分散和翻滚，方便各种表面改性处理。

本发明的技术方案为：

一种摇摆回旋分散器装置，包括样品容器1、柔性平台2、一组减震弹簧或气缸3、固定基础4、电动机5、电动机转轴6、激振器7、紧固螺丝8和限位螺栓9。

所述的样品容器1固定在柔性平台2上方，柔性平台2下方通过减震弹簧或气缸3紧固在固定基础4上，电动机5通过紧固螺丝8紧固在柔性平台2的一侧，电动机转轴6连接激振器7的偏心锤，激振器7铰接于柔性平台2和样品容器1，偏心锤旋转产生激振力。所述的样品容器1的直径根据需要调整；所述的一组减震弹簧或气缸3的数量至少为二个，减震弹簧或气缸3紧固在固定基础4上形成稳定支撑。电动机(5)和激振器(7)偏心绞接于柔性平台的侧面、上部或下部。

所述的减震弹簧或气缸在整个装置中的位置关系为多边形分布；激振器7安装在前述减震弹簧位置多边形的一个边上，激振器偏离柔性平台的重心，所述的一组减震弹簧或气缸3与激振器7构成偏心结构；在此种偏心结构的约束条件下，激振器可以置于系统的侧面，上面或下部，满足前述条件的这些激振器7的位置安排具有同样的效果；同时在功能控制上，调整激振器7的频率、幅值、转轴6的方位角10和倾角11和限位螺栓9，控制摇摆回旋分散器摇摆幅值和分散状态。。

使用上述摇摆回旋分散器装置的方法，包括以下步骤：

第一步，组装摇摆回旋分散器装置，样品盛放在样品容器1中，所述的样品为滚珠或颗粒粉体；

第二步，通电后，电动机5旋转，带动激振器7的偏心锤旋转形成激振力，连接柔性平台2和固定基础4的减震弹簧或气缸3在激振力的作用下产生摇摆振荡，样品容器1中的滚珠或颗粒粉体呈现有组织的回旋运动，通过调整偏心锤的频率和幅值，控制样品运动的速度。

所述的样品容器1、柔性平台2与偏心锤之间形成摇摆耦合，摇摆耦合发生于三维空间，是三维空间振动分量的加和，即样品容器、柔性平台与激振器的偏心锤之间形成三维的振动、摇摆耦合；所述的激振器输出的频率范围为1Hz～10kHz，输出功率为5W以上；所述的摇摆耦合的耦合频率与弹簧的刚度和整个装置的质量有关。

本发明的有益效果为：本发明样品容器中的滚珠或颗粒粉体呈现有组织的流体状的回旋运动，通过调整偏心锤的方位角、频率和幅值，控制柔性平台连接样品容器中的滚珠或颗粒粉体流动状态，同时能够避免了滚珠或颗粒粉体的剧烈振动，特别适合于需要颗粒粉体均匀分布翻滚的领域。样品容器内的滚珠或颗粒粉体在回旋流动床激振器的作用下，通过回旋翻滚的方式实现滚珠或颗粒粉体在平面上分散和循环。

附图说明

图1是本发明摇摆回旋分散器装置结构示意图。

图2是本发明摇摆回旋分散器装置结构俯视图。

图3是本发明电动机转轴7方向的三维方位图。

图中：1样品容器；2柔性平台；3弹簧或气缸；4固定基础；5电动机；6电动机转轴；7激振器；8紧固螺丝；9限位螺栓；10X-Y方位角S；11倾角T；12电动机转轴6的三维矢量；13整个装置的三维坐标系。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例详细说明本发明结构和功能。

参见图1所示的一种摇摆回旋分散器装置和方法，包括有样品容器1、柔性平台2、弹簧或气缸3、固定基础4、电动机5、电动机转轴6、激振器7、紧固螺丝8、限位螺栓9。

一种摇摆回旋分散器装置和方法工作时，样品盛放在样品容器1中，样品容器1紧固在柔性平台2之上，柔性平台2通过弹簧或气缸3紧固在固定基础4上，电动机5通过紧固螺丝8紧固在柔性平台2上，电动机转轴6连接激振器7的偏心锤，偏心锤旋转产生激振力。

样品放置在样品容器1中，样品容器1直径根据需要调整。连接柔性平台2和固定基础4的弹簧或气缸3在激振力的作用下产生摇摆振荡，参见图2所示的一种摇摆耦合滚珠和颗粒粉体回旋流动床装置结构俯视图中，一组弹簧或气缸3的数量至少为二个构成一组，弹簧或气缸3紧固在固定基础4上形成稳定支撑。

电动机5通过紧固螺丝8紧固在柔性平台2上，参见图3所示的一种摇摆回旋分散器装置和方法的电动机转轴7方向的三维方位图，电动机转轴6与水平面之间的夹角为转轴与平面之间的夹角为X-Y方位角S10，根据功能的要求X-Y方位角S10H和倾角T11可以在0-90°之间调整，由此调整回旋流动床装置的摇摆幅值，也可以由此间接控制滚珠和颗粒粉体的流动模式。

通电后电动机5旋转，带动偏心锤旋转形成激振力，调整电动机5的电流和电压能够控制摇摆频率在1Hz～10kHz之间的数值，这时输出功率可为5W以上。偏心锤带动样品容器1和柔性平台2在谐振状态下摇摆运动，这时样品容器1中的滚珠和颗粒粉体发生回旋流动，通过调整摇摆的幅值就控制流动的速度。

实施例

a、将本发明中所述的一种摇摆回旋分散器装置和方法置于真空离子镀膜机的处理仓中，将滚珠和颗粒粉体置于样品容器1中，抽真空至2×10^-3Pa，用2KV离子源产生等离子体轰击滚珠和颗粒粉体，对其进行等离子体清洗处理20分钟；

b、真空离子镀阴极靶材为纯钛，调节真空离子镀膜机的参数，磁控放电电压为320V；直流电流为12A，样品的偏压为-300V，工作时间为30分钟，高纯氩气流量为150毫升/分钟，样品加热温度为温度400℃；启动分散器，控制电动机6功率为10W，摆动的频率为100Hz,使滚珠和颗粒粉体处于流动和翻滚的状态。这时样品质量为1kg，工作结束后滚珠和颗粒粉体表面形成致密均匀的钛金属薄膜。