旋振篩在粉體加工中的應用

陶少林(惠州市華陽光學技術有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

在粉體加工中，對粉體的性質有著較高的要求，而粉體的性質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行篩分操作。在粉體加工過程中，對于進行篩分操作所需要使用的設備，若按其作業方式分類，可分為干法篩和濕法篩兩種；若按篩面的作業運動特性分類，則可細分為固定篩、回轉篩、振動篩等。其中一種使用比較廣泛的篩分設備便是超聲波振動篩，超聲波旋振篩便是振動篩其中一種，其是振動篩的衍生品。

1 超聲波旋振篩的結構

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：振動電機、底筒、振動體、框體、網架、小束環、防塵蓋、換能器、超聲波發生器

1.2 各部分的主要功能

(1)振動電機：主要用來產生機械振動；

(2)底筒：固定彈簧，連接振動體；

(3)振動體：固定振動電機，放置框體，產生機械振動；

(4)框體：便于物料的分級；

(5)網架：粘接篩網；

(6)小束環：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：將電能轉換成機械能，產生超聲振動；

(9)超聲波發生器：超聲波的發生及功率放大，用于驅動換能器，產生超聲振動。

圖1 超聲波旋振篩結構示意圖

2 基本工作原理分析

2.1 機械振動原理

機械振動主要由振動電機提供動力。振動電機由特制電機外加激振塊組成。當篩分機通電后高速旋轉時，帶動篩分機軸兩端的激振塊，產生一定的慣性激振力，從而使篩分機產生機械振動。

2.2 超聲波振動原理

超聲波篩分系統由超聲波電源、換能器、共振環組成。超聲波電源將電能轉化為高頻電能，通過超聲換能器，將其轉換成高頻機械振動，使共振環產生共振，然后由共振環將振動均勻傳輸至篩面[1]。

2.3 基本原理分析

在旋振篩設計工作中，主要工作目的是通過振動電機來帶動上下兩個偏心塊高速旋振，以此產生慣性力，同時由于兩個偏心塊的重心與整個參振部分的重心并不是完全相互重合，所以就會同時產生一個高速旋轉激振的運動主矢和一個高速旋轉激振的主矩，如此便可以使得整個參振部分進行水平回轉運動和繞水平面的搖擺運動。在這些運動相互作用下，能夠有效地充分克服物料顆粒之間產生黏結力，物料就可以充分地進行翻轉運動，進而迅速地實現了物料分散、分層及分離。在正常工作情況下，所投入的物料會呈中心向四周擴散的狀態，合格的物料會經過篩網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。

而在篩網上同時附加上超聲振動波，可以大大促進超微細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(例如粉末與網口之間輕接觸)、滑移效應，改善帶靜電粉體的粘附效應，從而有利于提高篩分效率和篩分質量。

3 旋振篩在粉體生產加工中應用

3.1 普通單層旋振篩

目前在粉體加工生產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軸上下端安裝的重錘，將電機的旋轉運動轉變為水平、垂直、傾斜的三次元旋轉運動，再將這些運動傳遞至篩面。其主要特點之一是方便和快速更換篩網，且能夠使用各種篩網。但若簡單地使用普通單層旋振篩，在實際生產中很可能就會出現一些問題，主要表現為物料在進入到旋振篩后，會導致相當一部分粒度合格的物料無法及時進入到透篩，也無法再次進入到干燥粉碎機中再次粉碎，在如此反復的情況下，就會導致大量物料粒度較小，進而對整批產品的質量和生產效率產生影響[2]。

3.2 三次元振動篩

振動篩主要用于粉體的篩選分級中，目前在實際工業生產中，主要用的振動篩為三次元振動篩，這是一種高精度細粉篩分設備，三次元振動篩不僅具有噪音低、效率高、快速換網的優勢，且該系列旋振篩為全封閉結構，與普通型旋振篩大有不同。普通型旋振篩一般只能對通用粉體、小顆粒物料進行篩分，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，其在實際生產中用量較大，耗用量也比較大。為了改善這一現狀，在粉末冶金生產中采用了三次元振動篩，并根據篩分物料的具體需求設置篩網層數，共設置了三層，其中一層篩網主要是用于篩出雜質、比重過濾。同時每一層設有一個出料口，可以進行連續操作，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，適用于各種粉狀、小顆粒狀和小塊狀的鐵粉篩分。

3.3 超聲波振動篩

除了三次元振動篩以外，在粉體實際生產中還會運用到超聲波振動篩，其是旋振篩的一種衍生產品，是在原振動篩的基礎上，增加了超聲波和變頻裝置。超聲波振動篩在400 目、500 目、600 目精細物料的篩分已經取得了很好的效果，顯著改善篩分性能，適用于20 ～300 μm 的篩網分離粉末，尤其對難篩分的物料效果顯著，真正解決強吸附性、易團聚、高靜電、粘性強、高密度超細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，同時也解決了網孔堵塞問題，而篩分效率也不會降低，延長篩網的使用壽命。也可以減少篩網清洗、更換時間，無須增加其他任何篩網清理裝置。在高附加值精細粉末的應用中，廣泛應用于制藥、冶金、化工、選礦、食品等要求精細篩分過濾的行業[3]。

4 旋振篩在粉體加工中的應用注意事項

在實際作業過程中，旋振篩機應用效果良好，但在具體使用該設備時，需注意如下問題：

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

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

(3)定期檢查篩網和彈簧有無疲勞及破損，機身各部位是否因為振動而產生損壞或螺栓松動；

(4)在篩網檢修或更換后，應按照設備說明書對其緊固螺栓，并應對角的方式將全部螺帽擰緊，避免各部件受力不均而導致設備使用壽命降低；

(5)旋振篩有額定負荷，超過額定負荷容易燒壞電機；

(6)篩機每次使用結束后，需將內部清理干凈。

5 結語

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

(2)目前使用的振動篩機種類雖然多樣，有普通型、振動型、超聲波振動型等，但在實際生產作業中，還需根據應用領域，物料特性等情況來選擇；

(3)對于高粘性、易團聚等特性粉體加工，需注意選擇篩分方式，權衡干法篩、濕法篩對產品最終影響，從最終檢測、應用效果來加以選擇。