旋振篩在粉體加工中的應(yīng)用

陶少林(惠州市華陽光學(xué)技術(shù)有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

在粉體加工中，對(duì)粉體的性質(zhì)有著較高的要求，而粉體的性質(zhì)又因粉體的粒度及粒度分布的不同，而受其影響，因此在粉體加工過程中，需要按照粉體的粒度大小進(jìn)行篩分操作。在粉體加工過程中，對(duì)于進(jìn)行篩分操作所需要使用的設(shè)備，若按其作業(yè)方式分類，可分為干法篩和濕法篩兩種；若按篩面的作業(yè)運(yùn)動(dòng)特性分類，則可細(xì)分為固定篩、回轉(zhuǎn)篩、振動(dòng)篩等。其中一種使用比較廣泛的篩分設(shè)備便是超聲波振動(dòng)篩，超聲波旋振篩便是振動(dòng)篩其中一種，其是振動(dòng)篩的衍生品。

1 超聲波旋振篩的結(jié)構(gòu)

1.1 主要組成部分

主要組成部分如圖1 所示。

超聲波旋振篩：振動(dòng)電機(jī)、底筒、振動(dòng)體、框體、網(wǎng)架、小束環(huán)、防塵蓋、換能器、超聲波發(fā)生器

1.2 各部分的主要功能

(1)振動(dòng)電機(jī)：主要用來產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)；

(2)底筒：固定彈簧，連接振動(dòng)體；

(3)振動(dòng)體：固定振動(dòng)電機(jī)，放置框體，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)；

(4)框體：便于物料的分級(jí)；

(5)網(wǎng)架：粘接篩網(wǎng)；

(6)小束環(huán)：用于框體的連接；

(7)防塵蓋：防塵及防止物料的外溢；

(8)換能器：將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生超聲振動(dòng)；

(9)超聲波發(fā)生器：超聲波的發(fā)生及功率放大，用于驅(qū)動(dòng)換能器，產(chǎn)生超聲振動(dòng)。

圖1 超聲波旋振篩結(jié)構(gòu)示意圖

2 基本工作原理分析

2.1 機(jī)械振動(dòng)原理

機(jī)械振動(dòng)主要由振動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力。振動(dòng)電機(jī)由特制電機(jī)外加激振塊組成。當(dāng)篩分機(jī)通電后高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)篩分機(jī)軸兩端的激振塊，產(chǎn)生一定的慣性激振力，從而使篩分機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。

2.2 超聲波振動(dòng)原理

超聲波篩分系統(tǒng)由超聲波電源、換能器、共振環(huán)組成。超聲波電源將電能轉(zhuǎn)化為高頻電能，通過超聲換能器，將其轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，使共振環(huán)產(chǎn)生共振，然后由共振環(huán)將振動(dòng)均勻傳輸至篩面[1]。

2.3 基本原理分析

在旋振篩設(shè)計(jì)工作中，主要工作目的是通過振動(dòng)電機(jī)來帶動(dòng)上下兩個(gè)偏心塊高速旋振，以此產(chǎn)生慣性力，同時(shí)由于兩個(gè)偏心塊的重心與整個(gè)參振部分的重心并不是完全相互重合，所以就會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)激振的運(yùn)動(dòng)主矢和一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)激振的主矩，如此便可以使得整個(gè)參振部分進(jìn)行水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和繞水平面的搖擺運(yùn)動(dòng)。在這些運(yùn)動(dòng)相互作用下，能夠有效地充分克服物料顆粒之間產(chǎn)生黏結(jié)力，物料就可以充分地進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而迅速地實(shí)現(xiàn)了物料分散、分層及分離。在正常工作情況下，所投入的物料會(huì)呈中心向四周擴(kuò)散的狀態(tài)，合格的物料會(huì)經(jīng)過篩網(wǎng)從下層出料口中出料，而不合格的物料則從上層出料口中篩出。

而在篩網(wǎng)上同時(shí)附加上超聲振動(dòng)波，可以大大促進(jìn)超微細(xì)粉體在接受巨大的超聲加速度后，從而改善低密度粉在重力沉降中的平降(例如粉末與網(wǎng)口之間輕接觸)、滑移效應(yīng)，改善帶靜電粉體的粘附效應(yīng)，從而有利于提高篩分效率和篩分質(zhì)量。

3 旋振篩在粉體生產(chǎn)加工中應(yīng)用

3.1 普通單層旋振篩

目前在粉體加工生產(chǎn)中所選用的旋振篩多為普通單層旋振篩，其基本工作原理是利用電機(jī)軸上下端安裝的重錘，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗健⒋怪薄A斜的三次元旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再將這些運(yùn)動(dòng)傳遞至篩面。其主要特點(diǎn)之一是方便和快速更換篩網(wǎng)，且能夠使用各種篩網(wǎng)。但若簡(jiǎn)單地使用普通單層旋振篩，在實(shí)際生產(chǎn)中很可能就會(huì)出現(xiàn)一些問題，主要表現(xiàn)為物料在進(jìn)入到旋振篩后，會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)一部分粒度合格的物料無法及時(shí)進(jìn)入到透篩，也無法再次進(jìn)入到干燥粉碎機(jī)中再次粉碎，在如此反復(fù)的情況下，就會(huì)導(dǎo)致大量物料粒度較小，進(jìn)而對(duì)整批產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響[2]。

3.2 三次元振動(dòng)篩

振動(dòng)篩主要用于粉體的篩選分級(jí)中，目前在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，主要用的振動(dòng)篩為三次元振動(dòng)篩，這是一種高精度細(xì)粉篩分設(shè)備，三次元振動(dòng)篩不僅具有噪音低、效率高、快速換網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，且該系列旋振篩為全封閉結(jié)構(gòu)，與普通型旋振篩大有不同。普通型旋振篩一般只能對(duì)通用粉體、小顆粒物料進(jìn)行篩分，但三次元旋振篩可以篩選任何顆粒、粉末、黏液，篩分最細(xì)可至500 目或0.025 mm，過濾最小粒度可至5 μm。以鐵粉加工為例，鐵粉是粉末冶金加工中一種重要的金屬粉末，其在實(shí)際生產(chǎn)中用量較大，耗用量也比較大。為了改善這一現(xiàn)狀，在粉末冶金生產(chǎn)中采用了三次元振動(dòng)篩，并根據(jù)篩分物料的具體需求設(shè)置篩網(wǎng)層數(shù)，共設(shè)置了三層，其中一層篩網(wǎng)主要是用于篩出雜質(zhì)、比重過濾。同時(shí)每一層設(shè)有一個(gè)出料口，可以進(jìn)行連續(xù)操作，篩上的物料不存在任何人工清理，而是直接通過出料口直接排出，其篩分精度細(xì)，適用于各種粉狀、小顆粒狀和小塊狀的鐵粉篩分。

3.3 超聲波振動(dòng)篩

除了三次元振動(dòng)篩以外，在粉體實(shí)際生產(chǎn)中還會(huì)運(yùn)用到超聲波振動(dòng)篩，其是旋振篩的一種衍生產(chǎn)品，是在原振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上，增加了超聲波和變頻裝置。超聲波振動(dòng)篩在400 目、500 目、600 目精細(xì)物料的篩分已經(jīng)取得了很好的效果，顯著改善篩分性能，適用于20 ～300 μm 的篩網(wǎng)分離粉末，尤其對(duì)難篩分的物料效果顯著，真正解決強(qiáng)吸附性、易團(tuán)聚、高靜電、粘性強(qiáng)、高密度超細(xì)粉體等特性物料的篩分難題。

不改變物料的特性，尤其適用于新材料，同時(shí)也解決了網(wǎng)孔堵塞問題，而篩分效率也不會(huì)降低，延長(zhǎng)篩網(wǎng)的使用壽命。也可以減少篩網(wǎng)清洗、更換時(shí)間，無須增加其他任何篩網(wǎng)清理裝置。在高附加值精細(xì)粉末的應(yīng)用中，廣泛應(yīng)用于制藥、冶金、化工、選礦、食品等要求精細(xì)篩分過濾的行業(yè)[3]。

4 旋振篩在粉體加工中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

在實(shí)際作業(yè)過程中，旋振篩機(jī)應(yīng)用效果良好，但在具體使用該設(shè)備時(shí)，需注意如下問題：

(1)必須均勻地進(jìn)行給料，給料的數(shù)量以滿足設(shè)備處理需要為準(zhǔn)，保證篩分的精度；

(2)應(yīng)保持設(shè)備周圍空間有10 cm 左右的凈空，防止其與其他設(shè)施等的碰撞；

(3)定期檢查篩網(wǎng)和彈簧有無疲勞及破損，機(jī)身各部位是否因?yàn)檎駝?dòng)而產(chǎn)生損壞或螺栓松動(dòng)；

(4)在篩網(wǎng)檢修或更換后，應(yīng)按照設(shè)備說明書對(duì)其緊固螺栓，并應(yīng)對(duì)角的方式將全部螺帽擰緊，避免各部件受力不均而導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低；

(5)旋振篩有額定負(fù)荷，超過額定負(fù)荷容易燒壞電機(jī)；

(6)篩機(jī)每次使用結(jié)束后，需將內(nèi)部清理干凈。

5 結(jié)語

(1) 旋振篩是粉體加工中常用的一種篩分設(shè)備，但普通單層旋振篩難以滿足篩分效率的需求，需根據(jù)實(shí)際需求，尋求使用高效和理想的旋振篩設(shè)備進(jìn)行篩分；

(2)目前使用的振動(dòng)篩機(jī)種類雖然多樣，有普通型、振動(dòng)型、超聲波振動(dòng)型等，但在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，還需根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，物料特性等情況來選擇；

(3)對(duì)于高粘性、易團(tuán)聚等特性粉體加工，需注意選擇篩分方式，權(quán)衡干法篩、濕法篩對(duì)產(chǎn)品最終影響，從最終檢測(cè)、應(yīng)用效果來加以選擇。