一种带有超声波电源系统的振动筛的制作方法

本实用新型涉及轻质物料的筛分生产设备，特别是一种带有超声波电源系统的振动筛。

背景技术：

振动筛广泛应用与当前的工业及民用生产生活中，其主要原理是利用散粒物料与筛面的相对运动，使部分颗粒透过筛孔，将物料按颗粒大小分成不同级别的振动筛分的机械设备，目前所采用的振动筛比如弧形筛、直线筛、圆筛等结构，这些设备都是依靠物料本身的重力作为透筛的力量，这种筛分设备存在一个很大的问题，就是对于重量较小或者颗粒较细的物料很难筛分，由于较小或者颗粒较细的物料由于自重比较轻，在筛分的过程中，由于振动筛设备在旋转过程中，设备本身的震动及旋转，导致被筛分物体飘起等状态，很难达到筛分效果，针对这种重量较小或者颗粒较细的物料筛分，目前市场上还没有提出一种有效的解决办法。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种可以筛分中药材粉末、树脂、塑料粉末等颗粒尺寸100微米以细的各种金属或非金属粉末的带有超声波电源系统的振动筛。

一种带有超声波电源系统的振动筛，包括有依次首尾单向相连接的单片机系统，超声波发生器，功率放大器，电抗元件，换能器以及振动筛；单片机系统还单向连接于功率放大器，单片机系统还双向连接于电抗元件；单片机系统控制功率放大器的功率调整参数；单片机系统控制电抗元件的自适应调整参数；电抗元件将频率检测信息反馈发送于单片机系统；换能器将电压检测信息和温度检测信息反馈发送于单片机系统；振动筛将幅度检测信息反馈发送于单片机系统；换能器和单片机系统之间设有直流可控电抗器，直流可控电抗器通过控制电抗器激磁绕组的直流激磁电流，改变磁芯单位截面的磁通量调节电抗元件的电感。

振动筛的筛框构件为圆弧形钢管焊接结构，圆弧形钢管与多组横不锈钢条焊接而成形成一个圆柱形的立体结构，筛框构件用于放置被筛物体；带座轴承通过螺栓锁紧固定在机架构件上的横梁方管上，机架构件为槽钢焊接结构，带座轴承用于安装传动轴，传动轴通过轴承连接安装在筛框构件的中心轴位置上，并通过电机通过传动件带动筛框构件绕轴线做一定弧度的往复旋转运动，电机为该装置提供动力，电机安装在摆臂振动筛的框架横梁上，扫摆组件与传动轴相通过平键连接，扫摆组件通过传动轴驱动在筛框构件内旋转，扫摆组件上设置安装有多组刷子，扫摆组件安装在筛框构件的中轴线位置并通过传动轴驱动运动。

摇杆为两端安装有链接轴承的中间为螺杆的装置，通过旋转两端的轴承调整摇杆的使用长度，摇杆与传动轴通过平键连接并使用轴端螺母锁紧，摇杆用于驱动传动轴的旋转，摇杆由丝杆和电机控制，组成连杆机构实现180°的摆动，摇杆驱动传动轴成180°运转；摇杆的另一端与杆端关节轴承连接；摇杆与杆端关节轴承连接的一端开有通孔，杆端关节轴承与摇杆之间通过关节轴承连接，摇杆与杆端关节轴承360°旋转；

收集箱安装固定在扫摆组件的正下方并通过螺栓锁紧固定在扫摆组件的中间横梁上，收集箱用于收集被筛选物体，收集箱盖设置在扫摆组件的正上方，并通过螺栓锁紧固定安装在筛框构件上。

本实用新型的有益效果是：

（1）应用于超声波振动筛的电源系统，采用了频率扫描振幅自动跟踪技术；驱动回路参数自适应和开关电源功率自调整技术，解决了因超声波换能器因频率飘逸二道所导致的超声波振幅下降、换能器发热以及关键部件损毁问题；

（2）研究换能器谐振频率检测方法，当超声波换能器频率飘逸时，超声波电源频率自动跟踪；研究串联匹配网络自适应控制方法，当超声波换能器频率飘逸时，超声波驱动回路自动匹配，是换能器效率最佳；研究功率调整控制方法，当超声波换能器频率飘逸时，保证换能器功率稳定；

（3）振动筛中筛网与两端挡板组成一个容积空间，待筛物料放置在该空间中，传动机构方面，设计电机通过一组连杆机构带动摆臂作往复摆动，安装在摆臂上的刷子对物料施加一个向筛网外侧的力从而迫使物料透过筛网从而达到筛分的目的，该振动筛相较于已有的弧形筛、直线筛、圆筛等依靠物料本身的重力作为透筛力量筛分设备，该振动筛是依靠筛分毛刷对物料的按压给物料提供透筛力量，它解决了实际生产中对于比重较小或者颗粒较细的物料很难筛分的问题，该装置具有非常重要的应用价值，解决了目前振动筛行业中的一个重要的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的超声波电源系统结构示意图；

图2为本实用新型的换能器谐振频率检测示意图；

图3为本实用新型的驱动回路参数自适应原理示意图；

图4是本实用新型的振动筛的整体结构示意图；

图5是本实用新型的振动筛的结构示意图；

图6是本实用新型振动筛的结构示意图；

图中：11单片机系统，12超声波发生器，13功率放大器，14电抗元件，15换能器，16振动筛；1筛框构件；2扫摆组件；3传动轴；4带座轴承；5摇杆；6曲柄；7机架构件；8减速电机；9电机；10丝杆；11收集箱；12杆端关节轴承；13螺栓；14螺母；15弹性垫；16平垫；17筛分毛刷；18收集箱盖。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

一种带有超声波电源系统的振动筛，如图1所示，包括有依次首尾单向相连接的单片机系统11，超声波发生器12，功率放大器13，电抗元件14，换能器15，振动筛16，单片机系统11还单向连接于功率放大器13，单片机系统11还双向连接于电抗元件14。

超声波电源系统的单片机系统11控制功率放大器13的功率调整参数；单片机系统11控制电抗元件14的自适应调整参数，电抗元件14将频率检测信息反馈发送于单片机系统11；换能器15将电压检测信息和温度检测信息反馈发送于单片机系统11；振动筛16将幅度检测信息反馈发送于单片机系统11。

换能器15选用谐振频率在20-40kHz之间的压电陶瓷换能器15。换能器15和单片机系统11之间设有直流可控电抗器，直流可控电抗器通过控制电抗器激磁绕组的直流激磁电流，改变磁芯单位截面的磁通量调节电抗元件14的电感。

当换能器15加上一个低功率的频率扫描信号，不管换能器15谐振频率如何变化，当电源输出的频率扫描模块与换能模块的有效频率重合时，换器模块此时谐振幅度最大。因此系统需要采用频率和幅度综合检测手段，并通过调整电抗元件14和开关电路模块功率的方法是电源对负载自适应调整，从而达到在换能模块频率飘逸时功率稳定。

换能模块谐振频率检测采用低功率扫描技术，在超声波振动筛16应用中，一般选用谐振频率在20-40kHz之间的压电陶瓷换能器15，由于换能模块存在4个谐振频点，因此需要利用幅度检测测量换能模块的有效谐振频率。换能器15谐振频率检测采用图2a步骤，通过频率—幅度波形分析，系统得出换能器15振幅最大的频点，见图2b所示。通过频率—幅度波形分析，系统得出换能模块振幅最大的频点。

换能模块和匹配网络构成的系统实际上是一个耦合系统，因此利用耦合振荡的基本原理分析匹配电感和耦合谐振频率的关系。当换能模块的工作频率发生改变时，在传统逆变器频率跟踪的基础上，同时动态地改变匹配电感，使系统获得更高的效率。

超声波振动筛16的换能模块可以看成一个二端网络，通过直流可控电抗器进行功率耦合匹配，则换能模块等效阻抗为，形成超声波换能模块的等效电路，则有；当换能模块在谐振频点工作室时，换能模块的等效电抗为零，既，其中为串联匹配谐振角频率，则当换能模块谐振时，功率匹配电路所需的电感为。

实际应用中，若使换能模块获得最大功率，由于温度、振动筛16网架、换能模块驱动频率的影响，驱动回路参数是一个可变值。直流可控电抗器7，通过控制电抗器激磁绕组的直流激磁电流，改变磁芯单位截面的磁通量来调节电抗元件14的电感。

超声波电源系统采用串联匹配参数自适应的方法，其原理见图3所示。在谐振频率检测完成的基础上，采用电流扫描对数控电流源进行控制。在系统进行电流扫描过程中，最佳匹配点可以通过对换能模块两端获得的电压幅度最大值进行系统分析，以确定直流可控电抗器的大小，达到参数自适应目的。

换能模块的驱动功率必须根据驱动回路自适应调整的改变而改变，才能保证换能模块工作稳定。由于换能模块电源大都采用开关驱动，因此可以通过开关管导通角自调节的方法调整超声波的电源功率。超声波换能模块的端电压在功率设定后是一个定值，如果驱动回路参数变化一定引起换能模块的端电压变化，可通过单片机系统11实时监视比较，再控制开关管的导通脚，从而使换能模块端电压不变，达到功率自调整目的。

在图4至图6示出的实施方式中，振动筛16包括筛框构件1、扫摆组件2、传动轴3、带座轴承4、摇杆5、曲柄6、机架构件7、减速电机8、电机9、丝杆10、收集箱11、杆端关节轴承12、螺栓13、螺母14、弹性垫15、平垫16、筛分毛刷17、收集箱盖18。筛框构件1为圆弧形钢管焊接结构，圆弧形钢管与多组横不锈钢条焊接而成形成一个圆柱形的立体结构，筛框构件1用于放置被筛物体，带座轴承4通过螺栓锁紧固定在机架构件7上的横梁方管上，机架构件7为槽钢焊接结构，带座轴承4用于安装传动轴3，传动轴3通过轴承连接安装在筛框构件1的中心轴位置上，并通过电机9通过传动件带动筛框构件1绕轴线做一定弧度的往复旋转运动，电机9为该装置提供动力，电机9安装在摆臂振动筛的框架横梁上，扫摆组件2与传动轴3相通过平键连接，扫摆组件2通过传动轴3驱动在筛框构件1内旋转，扫摆组件2上设置安装有多组刷子，在运转过程中，该装置创造性的设计了依靠刷子对物料的按压给物料提供透筛力量的方法，扫摆组件2安装在筛框构件1的中轴线位置并通过传动轴3驱动运动，摇杆5为两端安装有链接轴承的中间为螺杆的装置，可以通过旋转两端的轴承调整摇杆5的使用长度，摇杆5与传动轴3通过平键连接，摇杆5用于驱动传动轴3的旋转，由于摇杆5由丝杆10和电机9控制，组成连杆机构实现180°的摆动，所以摇杆5驱动传动轴3成180°运转，摇杆5的另一端与杆端关节轴承12连接，杆端关节轴承12为一种可以多角度自由旋转的关节轴承结构，杆端关节轴承12内设置有螺纹调节的内孔，丝杆10外圆断面上设置有与杆端关节轴承12相配合的连接螺纹结构，丝杆10与杆端关节轴承12通过螺栓连接，通过旋转丝杆10能调整丝杆10与杆端关节轴承12的径向距离，丝杆10的另一端连接有另一个杆端关节轴承12装置，该杆端关节轴承12与曲柄6连接，曲柄6为一凸轮椭圆形结构，曲柄6与电机9相连接的一段设置有轴头装置并通过平键连接将曲柄6与电机9连接在一起，电机9将转矩通过曲柄6、丝杆10、杆端关节轴承12和摇杆5传动到扫摆组件2上，电机9通过螺栓13、螺母14、弹性垫15和平垫16的锁紧在机架构件7的框架横担上，筛分毛刷17安装在扫摆组件2的中心轴上，筛分毛刷17套在传动轴3上并通过螺栓锁紧固定，通过传动轴3驱动筛分毛刷17沿扫摆组件2的轴线成180°旋转，收集箱11安装固定在扫摆组件2的正下方并通过螺栓锁紧固定在扫摆组件2的中间横梁上，收集箱11用于收集被筛选物体，收集箱盖18设置在扫摆组件2的正上方，并通过螺栓锁紧固定安装在筛框构件1上；

其中，电机9的输出轴连接减速电机8，减速电机8安装固定在机架构件7上，电机9通过丝杆10将转矩传送至筛分毛刷17，该装置中的电机9通过一组连杆机构带动摇杆5作往复摆动，安装在摇杆5上的筛分毛刷17对物料施加一个向扫摆组件2内筛网外侧的力从而迫使物料透过筛网从而达到筛分的目的；扫摆组件2由弧形筛框、筛框端板、沿筛框安装的筛网组成。

具体的，曲柄6通过螺栓锁紧固定在电机9输出轴上连接的减速电机8上。曲柄6与杆端关节轴承12连接的一段设置有通孔，杆端关节轴承12与曲柄6连接，曲柄6可以与杆端关节轴承12通过关节轴承360°旋转。丝杆10为棒状结构，丝杆10两端设置有螺纹结构，丝杆10可以通过旋转两端的螺纹调整丝杆10两端的杆端关节轴承12之间的距离，进而调整摇杆5的摆动角度。

摇杆5与杆端关节轴承12连接的一端开有通孔，杆端关节轴承12与摇杆5之间通过关节轴承连接，摇杆5与杆端关节轴承12可以360°旋转。摇杆5与传动轴3通过平键连接并使用轴端螺母锁紧。筛分毛刷17为一端圆弧状结构，筛分毛刷17套在传动轴3上并使用锁紧螺栓固定。收集箱11与收集箱盖18为钣金结构，分别设置在扫摆组件2的下方与上方，并通过螺栓锁紧固定安装在筛框构件1上。

该振动筛中筛网与两端挡板组成一个容积空间，待筛物料放置在该空间中，传动机构方面，设计电机9通过一组连杆机构带动摇杆5作往复摆动，安装在摇杆5的筛分毛刷17对物料施加一个向筛网外侧的力从而迫使物料透过筛网从而达到筛分的目的，依靠筛分毛刷17对物料的按压给物料提供透筛力量，它解决了实际生产中对于比重较小或者颗粒较细的物料很难筛分的问题，该装置具有非常重要的应用价值，解决了目前振动筛行业中的一个重要的难题。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。