一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置的製作方法

2023-09-18 22:35:10 2

專利名稱：一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於粉體工程粉體物料篩分設備技術領域，特別是提供了一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置，適用於各種粉體物料的工業化快速篩分工作。
背景技術：
粉體物料的篩分工作。在很多行業中佔有不可缺少的地位，二千多年來，人類用各種纖維材料，製成了各種式樣的簡單篩網，從人力搖動篩分，發展到用機械振動篩分、搖擺篩分和滾筒篩分，氣流(液流)壓濾篩分等。這些篩分設備在工業發展的過程中，起到了重要的作用。但縱觀千年來篩分設備的發展過程，在篩分設備的原理上幾乎是沒有實質性的改進，基本上都屬於篩網運動，帶動粉體物料運動，然後是小於篩孔的顆粒，靠粉體顆粒自重，從篩網孔中落下，如此反覆，即完成篩分工作。
隨著工業發展，上述篩分設備已滿足不了高效生產的需要，這主要是因為上述篩分設備，不論採用何種機械的振動、搖擺或往復運動，都存在矛盾的兩個方面，即往復或振動頻率低時篩分效率低，但頻率高時，設備振動大，噪音汙染大、設備壽命低。根據近35年的文獻檢索可知，國內外粉體工程研究者以極大的熱情，長期致力於篩分設備的研究和設計工作。1968年美國Suhm H.O開始研究利用聲波振動產生的音壓及氣流振動進行篩分試驗，1972～1984年日本也進行了同樣試驗，並在1982年日本和美國合作研製了這一種新型的音波篩分儀。其原理是將音頻電源轉換成聲波來推動篩腔內的空氣振動，從而使粉末顆粒，在篩網上部實現跳躍，較細的顆粒靠自重從篩孔中落下從而實現篩分工作。1990年北京科技大學吳成義教授詳細研究了音頻的頻率特徵對篩分效率的影響並設計了同樣類型的音頻空氣振動音波篩分儀，這種篩分儀在很多行業中至今仍在使用。
上述音波篩分儀的最大優點是用音頻電源的電磁振動，轉變成音頻的氣流振動，這種氣流振動的特點是頻率高、振幅小，噪音低(＜25dB)，也可用優美的音樂音頻電源激發氣流振動，從而實現了無噪音篩分的理想狀態，但是上述所有音波篩的設計中均存在著致命的弱點，即篩網的最下端均設有一個用來反彈共振的膠囊，這種設計造成了最細的粉末直接落入膠囊，致使細粉與膠囊不能分離，從而導致了這種篩分儀，不能被應用在連續化大規模篩分工作上去。故這種篩分儀近22年來，沒有根本性的改進，只能用來做小樣篩分析用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置，解決了反彈共振膠囊與細粉末分離的難題，同時採用廉價的工頻交流電源來產生工頻(50次/秒)的振動氣流。在粉料的進出通道配置及密封結構設計上，完成並滿足了連續化大生產的結構設計要求。
本發明由攪拌電機1、進料口2、攪拌棒3、粉料倉4、電磁控制鐘罩進料閥5、工頻電磁轉換氣流振動發生器6、粉料分散刮板7、篩網8、17、18、電磁自動出料閥9、出料口密封板10、粉末出料管11、下腔反彈共振膠囊12、粉料分散電機13、機架14、蝶閥15、下層粉料桶16、N2、Ar氣充氣閥19組成。裝置的結構如圖1所示。
待篩分的粉末由進料口2進入粉末料倉4內，為防止粉末料層架空，在料倉中軸線上安裝有攪拌電機1，以驅動粉料層內的攪拌棒3，進行粉末的攪拌工作。在料倉的下部，安裝有一個電磁控制的鐘罩式進料閥5，當5向下打開時，粉末物料將會直接落入到第一層篩網8的上部。當開動電磁轉換氣流振動發生器6時，在整個篩子的密封空腔內，特別是各層篩網，圖1中為三層篩網的篩孔內，將會交替的形成向上的粉體沸騰氣流和向下的負壓吸粉氣流，從而能夠連續不斷的將粉體中顆粒小於上層篩網孔徑的粉末顆粒，由負壓氣流的吸引作用而拉下篩網，大顆粒的粉末，又被向上的氣流吹起並在篩網上部不斷地沸騰跳躍。當各層篩網上部的粉末經過一定時間篩分後，不再含有細粉顆粒時，開動粉料分散電機13及粉料分散刮板7，將不能過篩的各層粗粉，刮向各層的電磁自動出料閥9和出料口密封板10則粗粉經粉末出料管11流出並分裝入罐。最細的粉末經最細的篩網17，落下並經蝶閥15裝入下層粉料桶16。
本發明採用工頻空氣或氮氣、氬氣振動的氣流進行篩分。在各層篩網上、下兩面，交替的形成向上的粉體沸騰氣流和向下的負壓吸粉氣流，從而能夠同時完成各層篩網對粉體物料的篩分作用。這種篩分設備適用於各種粉體物料的工業化快速篩分工作。例如飲料粉、麵粉、奶粉、藥物粉、水泥、礦砂粉、金剛石粉、染料粉、磨料粉各種微米級、納米級超細金屬粉末、陶瓷粉末以及比重很輕的各種非金屬超細粉末等。
在本發明的結構中，空氣反彈共振膠囊並不與最細的粉末接觸，而是配置在篩框密封腔下部外側的園環內。而且，膠囊的出氣孔與大氣溝通，無論膠囊在正半波或負半波振動，膠囊的內壁都不與粉末接觸，這樣就可防止粉塵在膠囊內壁粘附。從而解決了細粉與空氣反彈膠囊的分離難題。
本發明的優點在於(1)從生產裝備和技術上提供了一種能夠快速地進行連續化自動化——篩分工作的裝置和技術。其應用前景十分廣闊。
(2)採用工頻電源作為電磁氣流振動發生器的廉價電源。不僅可以降低成本，同時可大幅度的降低音頻噪音汙染。和整機的構架防振要求。
(3)採用在篩腔下部特設的外側園環內布設多個、內出氣式的反向空氣共振膠囊，這一重大改進，徹底解決了，最下層細粉與共振膠囊的粘附與分離難題。這種設計對解決食品行業和藥業行業的粉料篩分汙染問題十分有利。
(4)由於氣流振動篩是靠氣流在篩網孔內、上、下穿梭式的運動，來實現細粉的篩下動作，這種篩分的效果不受粉料密度影響，故這種工頻氣流振動篩在篩分質量很輕的超細非金屬粉末或微米級、納米級超細金屬粉末和易團聚的粉末時，篩分效率比一般機械振動篩高30-50倍。
(5)整機重量輕，同時所有零部件均不使用油類或脂類等潤滑劑故更適用於食品，藥品，生物製品等的篩分工作。
(6)粉體物料與篩網布之間沒有摩擦運動，故篩網的使用壽命高，這對於材質硬度高的粉末如人造金剛石粉末，各種碳化物，氮化物氧化物等陶瓷粉末的篩分工作最為有利。
(7)整機消耗的電工率很低，一般小於150w。
(8)可以在惰性氣體保護下，進行篩分工作，這一優點最適合用於納米級超細活潑金屬粉末的篩分工作，可使氧化、燃燒、爆炸的危險降到最低程度。


圖1是本發明的一種結構示意圖。其中，攪拌電機1、進料口2、攪拌棒3、粉料倉4、電磁控制鐘罩進料閥5、工頻電磁轉換氣流振動發生器6、粉料分散刮板7、篩網8、17、18、電磁自動出料閥9、出料口密封板10、粉末出料管11、下腔反彈共振膠囊12、粉料分散電機13、機架14、蝶閥15、下層粉料桶16、N2、Ar氣充氣閥19。
具體實施例方式
實施例1及效果見圖1製備φ600mm三層篩網的工頻氣流振動篩，應按下列設計1.篩框筒體製備a.先製備內徑為φ600mm，高500mm的不鏽鋼全封閉筒體，切成高度相等的四段，用法蘭聯結並用「O」形密封圈密封以防止各段聯結處漏氣。
b.在圖1所示的位置上焊接好各層的粗粉出料管11、上部料倉4及下部的出料管和套管。
c.焊接筒體下部的共振膠囊的外環及下部雙層漏鬥斜板、料車筒體下料管、焊接筒體支架14及N2、Ar氣進氣閥19。
2.設計電磁氣流振動發生器功率及個數按下式計算 式中W-篩網單位面積上所需的振動功率W≥0.02瓦/釐米2，∑Wi-所有氣流振動發生器的功率總和，瓦。本發明裝置中採用六個氣流振動發生器，每個功率為10瓦，總功率∑Wi為60瓦。So——單層篩網面積，釐米2。本設計中So＝π·302＝2827釐米2，按公式W計算 符合上式要求。6個工頻電磁轉換氣流振動發生器，配置在料倉下料管的周圍，均勻分布配製3.空氣反彈共振膠囊的設計按SSON]]>公式，先設計每個膠囊的尺寸，並計算出振動的表面積，今設每個膠囊支架φ80mm高120mm出氣口不振動，故每個共振膠囊的振動表面積為S＝352釐米2按公式

故選用8個共振膠囊，則在外環的上部均勻布設8個共振膠囊。
4.當上層料倉的電磁鐘罩出料閥5、工頻電磁轉換氣流振動發生器6、各層篩網、分別為63.5μm、39.6μm、25.4μm。攪拌電極1、攪拌棒3、加料管2、下部料鬥、下料管中的碟閥15、全部安裝好後，即可按預定程序操作，工頻氣流振動篩進入正常工作5.實施例1效果採用機械振動篩篩分好的三種平均粒徑分別為63.5～39.6μm、39.6～25.4μm、＜25.4μm的Al2O3粉各300克，在「V」形混料機內，混合15分鐘後，在本裝置內篩分的效果見表1表1 Al2O3粉篩分效果對比

實施例2將實施例設備中第一、第二層篩網去掉，但第三層篩網採用500目，即篩網孔徑為25.4μm的篩網布，再用平均粒徑為3.5μm的超細碳黑粉，進行篩分效率對比試驗，對比的篩分裝置為某公司產品——機械振動式篩分儀，對比條件為各稱取300克超細碳黑粉，兩個篩網的使用面積均為300釐米2，未使用的篩網面積全部用塑料膠帶封閉，篩分時間分別為10、20、30、60、120、1800分鐘各自稱取篩下粉末重量，其結果見表2表2 碳黑粉篩分效率對比

權利要求
1.一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置，其特徵在於由攪拌電機(1)、進料口(2)、攪拌棒(3)、粉料倉(4)、電磁控制鐘罩進料閥(5)、工頻電磁轉換氣流振動發生器(6)、粉料分散刮板(7)、篩網(8、17、18、)電磁自動出料閥(9)、出料口密封板(10)、粉末出料管(11)、下腔反彈共振膠囊(12)、粉料分散電機(13)、機架(14)、蝶閥(15)、下層粉料桶(16)、N2、Ar氣充氣閥(19)組成；採用工頻振動的空氣或氮、氬氣氣流進行篩分，在各層篩網上、下兩面，交替的形成向上的粉體沸騰氣流和向下的負壓吸粉氣流，完成各層篩網對粉體物料的篩分作用。
2.按照權利要求1所述的工頻氣流振動篩分裝置，其特點在於a、篩框筒體結構是用不鏽鋼板製成的全密封筒體，其截面形狀可以是圓形、方形或其它形狀，本設計為ф600mm圓形截面；為了維修及安裝方便可將筒體分成四段，每段用法蘭聯結並裝有「O」形密封圈防止漏氣；b、工頻電磁轉換氣流振動發生器的配置，電源特徵，及功率計算在篩框筒體上部沿料倉(4)下部進料管周圍均勻配置有多個電磁氣流振動發生器(6)，其使用的電源為工業上常用的交流工頻電源；氣流振動發生器功率的計算，按下式計算w=WiSO0.02]]>瓦/釐米2，式中w-篩網單位面積上所需的振動功率w≥0.02瓦/釐米2，∑Wi——所有氣流振動發生器的功率總和，瓦。本發明裝置中採用六個氣流振動發生器，每個功率為10瓦，總功率為60瓦，so——單層篩網面積，釐米2，本設計中so＝π·302＝2827釐米2，按公式W計算， 符合上式要求；c、空氣反彈共振膠囊(12)的設計與配置位置，空氣反彈共振膠囊(12)，的配置位置是在最下層篩網下部的篩框筒體外側增設的環狀空間內，均勻的配製有出氣口朝外的多個空氣反彈共振膠囊，這種配置，可以使下降的細粉不會進入膠囊的內壁，同時下降的細粉經篩框筒體側壁與下部漏鬥形斜板的多次遮擋，已使下降的細粉遠離反彈共振膠囊，故可徹底解決細粉與反彈共振膠囊粘附和難分離的問題；空氣反彈共振膠囊的設計原理是按下列公式計算SSON]]>式中N-共振膠囊的個數，SO——單層篩網面積，釐米2本設計中SO＝2827釐米2，S-單個反彈共振膠囊的表面積，釐米2本設計中，S＝352釐米2，按NSOS]]>公式計算N＝8個，故只需8個或多於8個反彈共振膠囊即可；d、上層粉體料倉的出料口結構，是採用電磁控制鐘罩式進料閥(5)的結構，這種結構的特點是當電磁鐵通電時鐘罩向下打開，粉料通過周邊的環形空縫，從料倉(4)中落下實現自動加料動作，當電磁鐵不通電時，鐘罩被彈簧向上拉起，並將料倉的出料口封閉，以保證整個篩框筒體的密封性實際工作時，由定時器自動控制，可實現定時供料；e、粉料分散電機(13)與粉料分散刮板(10)的作用；一是將堆集的粉料均勻的分散在篩網上層，二是在篩分終了時將上層的粗粉向篩網周邊的出料口(11)推趕；f、各層出料管的結構，各層出料管(11)的入口高度比各層篩網(8)的高度低2mm，而且出料管採用向下傾斜的形狀，為了使出料管口容易實現密封，採用圓弧形彈性鋼板結構，而且，通過鉸鏈與電磁閥(9)相連，這樣可以實現定時的自動控制出料，同時在不出料的時間內，又可保證各出料口，處於密封狀態；g、最下層料鬥的出料管與料車(16)對接，在出料管內，設有手動或電動的蝶閥(15)以保證在不出料時處於密封狀態；h、所有的電器控制，是通過單板機實現自動控制。
全文摘要
本發明提供了一種工業用連續式工頻氣流振動篩分裝置，由攪拌電機(1)、進料口(2)、攪拌棒(3)、粉料倉(4)、電磁控制鐘罩進料閥(5)、工頻電磁轉換氣流振動發生器(6)、粉料分散刮板(7)、篩網(8、17、18)、電磁自動出料閥(9)、出料口密封板(10)、粉末出料管(11)、下腔反彈共振膠囊(12)、粉料分散電機(13)、機架(14)、蝶閥(15)、下層粉料桶(16)、N
文檔編號B07B1/42GK1583291SQ20041004635
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者吳成義, 張麗英 申請人:北京科技大學