一种高通量高效混粉机的制作方法

本发明涉及玻璃、水泥、矿山、粉末冶金、陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种混合金属、非金属、有机物等粉体的装置。

背景技术

继美国在2011年提出材料基因工程计划以来，欧盟、日本、俄罗斯、中国等世界上主要国家都相继提出了自己的材料基因计划工程，北京上海深圳等地纷纷成立材料基因工程研究院和研究中心。缩短材料从研发到应用的周期，加速材料研发速度，降低材料研发成本是材料基因工程的初期目标，材料基因工程的终极目标是实现材料研发的智能化和数字化。

作为材料基因工程技术中最重要的一环，高通量试验可以成千上万倍的加速材料研发，实验为弥补理论计算，模型的不足和构架不同尺度计算间的联系；补充基础的材料物理，化学和材料学的数据，涉及材料的电子，力学，光学等性能数据，构建材料性能相关的成分，组织和工艺间内在联系，为计算模拟提供基础数据参数，加速材料筛选和优化。同时作为“材料基因组技术”三大要素之一，它需要与“材料计算模拟”和“材料信息学/数据库”有机融合、协同发展、互相补充，方可更充分发挥其加速材料研发与应用的效能，最终使材料科学走向“按需设计”的终极目标。

在传统的材料研究中，是以试错的顺序迭代为研究方法，而在“材料基因工程”领域中，“材料高通量实验”是一种将大量实验并行处理，以量变引起材料研究效率的质变的方法。混粉机广泛应用矿山、玻璃、陶瓷、磁性材料、荧光粉末、纳米材料、粉末冶金等领域的实验研究。在“材料基因工程”背景下，传统混粉机由于其单次只能混合一种粉末，面对“材料基因工程”需要单次制备上百种材料，明显无法满足“材料基因工程”的要求。本发明高通量高效混粉机可一次性混合几十上百种粉体，符合“材料基因工程高通量实验”的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高通量高效混粉机，以单次制备上百种不同的粉体，满足“材料基因工程”的“高通量实验”要求。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

高通量高效混粉机包括由驱动电机驱动的转轴，所述转轴上设有若干混粉单元，混粉单元包括可封闭的混粉腔，多个混粉单元形成一个单元组，组成每个单元组的混粉单元沿转轴的周向均匀分布，沿转轴的轴向依次分布有多个单元组。

本方案高通量高效混粉机的原理在于：

通过将混粉单元设置在转轴的周向，并且使得混粉单元与转轴固定，从而高通量高效混粉机可以装备几十个甚至上百个混粉单元同时进行实验；且由于混粉单元以转轴为转动中心转动，相比传统混粉机的混粉单元沿其自身的转动中心自转，其旋转半径增大，从而可以大幅度提高混粉效率，大量节约时间。能够满足“材料基因工程”的“材料高通量实验”要求。

本方案产生的有益效果是：

(一)通过同一转轴带动若干混粉单元转动，从而可以实现几十个甚至上百个混粉单元同时转动，因此可实现单次制备上百种材料，以满足“材料高通量实验”所需的大量实验的并行处理。

(二)若干混粉单元分成若干的单元组，且组成单元组的混粉单元沿转轴的周向均匀分布，从而使得转轴转动时，转轴周向各处的离心力相同，以减小转轴的震动，增强转轴的可靠性。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述混粉单元通过转盘与转轴固定，一个所述单元组固定连接在同一所述转盘上；由于同一单元组的混粉单元沿转轴的周向均匀分布，因此通过设置转盘有利于安装混粉单元。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，同一所述单元组的混粉单元对称分布在转盘的两侧；从而可以充分利用转轴周围的空间，以在转轴上安装更多的混粉单元，同时制备更多的材料。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述混粉单元与转盘可拆卸连接；从而便于更换混粉单元。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述混粉单元为呈“v”型的筒体；粉末在混粉单元内流动时，由于混粉单元弯折成“v”形，因此在粉末反复经过混粉单元的弯折处时，将加强粉末的震动，从而有利于粉末混合。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述混粉单元的两端均设有可封闭的开口；从而有利于排出在混粉单元内的混制的粉末。

优选方案六：作为对优选方案五的进一步优化，所述混粉单元的两个开口远离转轴中心；从而使得混粉单元的开口朝向外侧，从而有利于排出粉末。

优选方案七：作为对优选方案六的进一步优化，所述转轴上设有单元组3-6个；从而可以控制转轴长度，避免转轴转动时承受的转矩过大。

优选方案八：作为对优选方案六的进一步优化，所述单元组包括6-24个混粉单元；混粉单元的多少将决定，混粉单元沿转轴转动的半径的大小；混粉单元沿转轴转动的半径不宜过大，否则将不便于投料和排料，且沿转轴转动的半径过大，粉末受到的离心力也较大，从而将导致粉末向外周集中，不利于粉末混合；而沿转轴转动的半径太小将缩小转轴周围用于安装混粉单元的空间。

优选方案九：作为对优选方案六的进一步优化，所述转盘为辐条式结构，转轴水平设置；辐条结构可以减轻转盘的材料使用，同时可以减轻转盘的质量，减少转盘转动时的能量损耗。而转轴水平设置，将使混粉单元沿转轴从下至上往复转动，当混粉单元从下向上转动时，粉末从混粉单元的两端向混粉单元中部的弯折处流动；当混粉单元从下至上转动时，粉末从混粉单元的中部的弯折处向混粉单元的两端流动，从而有利于混粉。

附图说明

图1是高通量高效混粉机实施例一的整体示意图；

图2是高通量高效混粉机实施例一主要结构件的主视图；

图3是高通量高效混粉机实施例一中混粉单元与转盘连接示意图；

图4是高通量高效混粉机实施例二的整体示意图；

图5是高通量高效混粉机实施例二主要结构件的示意图；

图6是高通量高效混粉机实施例二中v型混粉腔与转盘连接主视图；

图7是高通量高效混粉机实施例三中转盘与混粉腔连接的局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座10、转轴20、转盘30、混粉单元40、腔盖41、螺栓42、辐条51、空腔52、活塞53、拉簧55、进气单向阀56、出气单向阀57。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例的高通量高效混粉机包括底座10，底座10上转动连接有转轴20，底座10共设有两个，两个底座10分别对转轴20的两端进行支撑，以使转轴20沿水平方向设置，并设有驱动电机以驱动转轴20转动。转轴20上通过转盘30连接有若干混粉单元40，转盘30为辐条式结构，其形状类似于车轮，从而可以减轻转盘30的质量，且转盘30采用高强度的碳钢制成。

如图3所示，混粉单元40内部设有混粉腔，从而使得混粉单元40形成一个类似于“v”形的管状，即混粉单元40的两端都设有开口，开口处设有腔盖41用以封闭混粉腔，打开腔盖41便可以装粉和取粉。混粉单元40通过螺栓紧固在转盘30的边缘，使得混粉单元40可从转盘30上拆卸。混粉单元40的两个开口均朝向远离转轴20的方向，而混粉单元40的弯折处指向转轴20。

本实施例中，转盘30共设有五个，且转盘30沿转轴20的轴向等间距设置。固定在同一转盘30上的混粉单元40为一个单元组，一个单元组共包括12个混粉单元40。同一单元组的混粉单元40沿转盘30的周向均匀分布，且均位于转盘30的同一侧；从而可一次性进行5×12＝60组实验操作。

工作时，驱动电机驱动转轴20转动，转轴20则通过转盘30带动混粉单元40转动，使得混粉单元40同时以转轴20为中心公转。转轴20转动过程中，当混粉单元40从下向上转动时，粉末从混粉单元40的两端向混粉单元40中部的弯折处流动，从而位于混粉单元40两端的粉末向中部聚集；当混粉单元40从下至上转动时，粉末从混粉单元40的中部的弯折处向混粉单元40的两端流动，使得粉末再次分散，从而在反复的聚集与分散过程中，可将粉末均匀混合。

实施例二：

如图4、图5和图6所示，实施例二与实施例一的区别在于，在实施例二中一个单元组共设有16个混粉单元40，转盘30的两侧分别设置8个混粉单元40，从而使得组成同一单元组的混粉单元40对称分布在转盘30的两侧，并沿转盘30的周向均匀分布。

实施例三：

如图7所示，实施例三是实施例一的进一步改进，转盘30的辐条51内设有空腔52，空腔内活塞53，活塞53可以沿空腔52的轴向滑动；活塞53靠近转轴20的一侧设有拉簧55，拉簧55的两端分别与活塞53和空腔52的侧壁固定；辐条51上设有进气单向阀56和出气单向阀57，使得辐条51、活塞53、进气单向阀56和出气单向阀57组成类似打气筒的结构。进气单向阀56将空气与外部连接，而出气单向阀57将空腔与混粉单元40的混粉腔连接。当转轴20带动转盘30转动时，活塞53将受到离心力的作用，从而空腔52中的空气将并活塞53通过出气单向阀57压入混粉腔内。在本实施例中，驱动电机采用正反转电机，从而驱动电机将带动转轴20周期性的正转和反转，则活塞53将在空腔52内往复滑动，使得混粉腔内的压强增大；因此，在打开混粉单元40以排出粉末时，混粉腔内部的空气将迅速喷出，从而带动粉末排除，使得粉末排除更方便和彻底。另外，辐条51内部设置空腔52，可以进一步减轻转盘30质量。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。