旋振筛在粉体加工中的应用

陶少林(惠州市华阳光学技术有限公司，广东 惠州 516000)

0 引言

在粉体加工中，对粉体的性质有着较高的要求，而粉体的性质又因粉体的粒度及粒度分布的不同，而受其影响，因此在粉体加工过程中，需要按照粉体的粒度大小进行筛分操作。在粉体加工过程中，对于进行筛分操作所需要使用的设备，若按其作业方式分类，可分为干法筛和湿法筛两种；若按筛面的作业运动特性分类，则可细分为固定筛、回转筛、振动筛等。其中一种使用比较广泛的筛分设备便是超声波振动筛，超声波旋振筛便是振动筛其中一种，其是振动筛的衍生品。

1 超声波旋振筛的结构

1.1 主要组成部分

主要组成部分如图1 所示。

超声波旋振筛：振动电机、底筒、振动体、框体、网架、小束环、防尘盖、换能器、超声波发生器

1.2 各部分的主要功能

(1)振动电机：主要用来产生机械振动；

(2)底筒：固定弹簧，连接振动体；

(3)振动体：固定振动电机，放置框体，产生机械振动；

(4)框体：便于物料的分级；

(5)网架：粘接筛网；

(6)小束环：用于框体的连接；

(7)防尘盖：防尘及防止物料的外溢；

(8)换能器：将电能转换成机械能，产生超声振动；

(9)超声波发生器：超声波的发生及功率放大，用于驱动换能器，产生超声振动。

图1 超声波旋振筛结构示意图

2 基本工作原理分析

2.1 机械振动原理

机械振动主要由振动电机提供动力。振动电机由特制电机外加激振块组成。当筛分机通电后高速旋转时，带动筛分机轴两端的激振块，产生一定的惯性激振力，从而使筛分机产生机械振动。

2.2 超声波振动原理

超声波筛分系统由超声波电源、换能器、共振环组成。超声波电源将电能转化为高频电能，通过超声换能器，将其转换成高频机械振动，使共振环产生共振，然后由共振环将振动均匀传输至筛面[1]。

2.3 基本原理分析

在旋振筛设计工作中，主要工作目的是通过振动电机来带动上下两个偏心块高速旋振，以此产生惯性力，同时由于两个偏心块的重心与整个参振部分的重心并不是完全相互重合，所以就会同时产生一个高速旋转激振的运动主矢和一个高速旋转激振的主矩，如此便可以使得整个参振部分进行水平回转运动和绕水平面的摇摆运动。在这些运动相互作用下，能够有效地充分克服物料颗粒之间产生黏结力，物料就可以充分地进行翻转运动，进而迅速地实现了物料分散、分层及分离。在正常工作情况下，所投入的物料会呈中心向四周扩散的状态，合格的物料会经过筛网从下层出料口中出料，而不合格的物料则从上层出料口中筛出。

而在筛网上同时附加上超声振动波，可以大大促进超微细粉体在接受巨大的超声加速度后，从而改善低密度粉在重力沉降中的平降(例如粉末与网口之间轻接触)、滑移效应，改善带静电粉体的粘附效应，从而有利于提高筛分效率和筛分质量。

3 旋振筛在粉体生产加工中应用

3.1 普通单层旋振筛

目前在粉体加工生产中所选用的旋振筛多为普通单层旋振筛，其基本工作原理是利用电机轴上下端安装的重锤，将电机的旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元旋转运动，再将这些运动传递至筛面。其主要特点之一是方便和快速更换筛网，且能够使用各种筛网。但若简单地使用普通单层旋振筛，在实际生产中很可能就会出现一些问题，主要表现为物料在进入到旋振筛后，会导致相当一部分粒度合格的物料无法及时进入到透筛，也无法再次进入到干燥粉碎机中再次粉碎，在如此反复的情况下，就会导致大量物料粒度较小，进而对整批产品的质量和生产效率产生影响[2]。

3.2 三次元振动筛

振动筛主要用于粉体的筛选分级中，目前在实际工业生产中，主要用的振动筛为三次元振动筛，这是一种高精度细粉筛分设备，三次元振动筛不仅具有噪音低、效率高、快速换网的优势，且该系列旋振筛为全封闭结构，与普通型旋振筛大有不同。普通型旋振筛一般只能对通用粉体、小颗粒物料进行筛分，但三次元旋振筛可以筛选任何颗粒、粉末、黏液，筛分最细可至500 目或0.025 mm，过滤最小粒度可至5 μm。以铁粉加工为例，铁粉是粉末冶金加工中一种重要的金属粉末，其在实际生产中用量较大，耗用量也比较大。为了改善这一现状，在粉末冶金生产中采用了三次元振动筛，并根据筛分物料的具体需求设置筛网层数，共设置了三层，其中一层筛网主要是用于筛出杂质、比重过滤。同时每一层设有一个出料口，可以进行连续操作，筛上的物料不存在任何人工清理，而是直接通过出料口直接排出，其筛分精度细，适用于各种粉状、小颗粒状和小块状的铁粉筛分。

3.3 超声波振动筛

除了三次元振动筛以外，在粉体实际生产中还会运用到超声波振动筛，其是旋振筛的一种衍生产品，是在原振动筛的基础上，增加了超声波和变频装置。超声波振动筛在400 目、500 目、600 目精细物料的筛分已经取得了很好的效果，显著改善筛分性能，适用于20 ～300 μm 的筛网分离粉末，尤其对难筛分的物料效果显著，真正解决强吸附性、易团聚、高静电、粘性强、高密度超细粉体等特性物料的筛分难题。

不改变物料的特性，尤其适用于新材料，同时也解决了网孔堵塞问题，而筛分效率也不会降低，延长筛网的使用寿命。也可以减少筛网清洗、更换时间，无须增加其他任何筛网清理装置。在高附加值精细粉末的应用中，广泛应用于制药、冶金、化工、选矿、食品等要求精细筛分过滤的行业[3]。

4 旋振筛在粉体加工中的应用注意事项

在实际作业过程中，旋振筛机应用效果良好，但在具体使用该设备时，需注意如下问题：

(1)必须均匀地进行给料，给料的数量以满足设备处理需要为准，保证筛分的精度；

(2)应保持设备周围空间有10 cm 左右的净空，防止其与其他设施等的碰撞；

(3)定期检查筛网和弹簧有无疲劳及破损，机身各部位是否因为振动而产生损坏或螺栓松动；

(4)在筛网检修或更换后，应按照设备说明书对其紧固螺栓，并应对角的方式将全部螺帽拧紧，避免各部件受力不均而导致设备使用寿命降低；

(5)旋振筛有额定负荷，超过额定负荷容易烧坏电机；

(6)筛机每次使用结束后，需将内部清理干净。

5 结语

(1) 旋振筛是粉体加工中常用的一种筛分设备，但普通单层旋振筛难以满足筛分效率的需求，需根据实际需求，寻求使用高效和理想的旋振筛设备进行筛分；

(2)目前使用的振动筛机种类虽然多样，有普通型、振动型、超声波振动型等，但在实际生产作业中，还需根据应用领域，物料特性等情况来选择；

(3)对于高粘性、易团聚等特性粉体加工，需注意选择筛分方式，权衡干法筛、湿法筛对产品最终影响，从最终检测、应用效果来加以选择。