专利名称：一种工业用连续式工频气流振动筛分装置的制作方法
技术领域：
本发明属于粉体工程粉体物料筛分设备技术领域，特别是提供了一种工业用连续式工频气流振动筛分装置，适用于各种粉体物料的工业化快速筛分工作。
背景技术：
粉体物料的筛分工作。在很多行业中占有不可缺少的地位，二千多年来，人类用各种纤维材料，制成了各种式样的简单筛网，从人力摇动筛分，发展到用机械振动筛分、摇摆筛分和滚筒筛分，气流(液流)压滤筛分等。这些筛分设备在工业发展的过程中，起到了重要的作用。但纵观千年来筛分设备的发展过程，在筛分设备的原理上几乎是没有实质性的改进，基本上都属于筛网运动，带动粉体物料运动，然后是小于筛孔的颗粒，靠粉体颗粒自重，从筛网孔中落下，如此反复，即完成筛分工作。
随着工业发展，上述筛分设备已满足不了高效生产的需要，这主要是因为上述筛分设备，不论采用何种机械的振动、摇摆或往复运动，都存在矛盾的两个方面，即往复或振动频率低时筛分效率低，但频率高时，设备振动大，噪音污染大、设备寿命低。根据近35年的文献检索可知，国内外粉体工程研究者以极大的热情，长期致力于筛分设备的研究和设计工作。1968年美国Suhm H.O开始研究利用声波振动产生的音压及气流振动进行筛分试验，1972～1984年日本也进行了同样试验，并在1982年日本和美国合作研制了这一种新型的音波筛分仪。其原理是将音频电源转换成声波来推动筛腔内的空气振动，从而使粉末颗粒，在筛网上部实现跳跃，较细的颗粒靠自重从筛孔中落下从而实现筛分工作。1990年北京科技大学吴成义教授详细研究了音频的频率特征对筛分效率的影响并设计了同样类型的音频空气振动音波筛分仪，这种筛分仪在很多行业中至今仍在使用。
上述音波筛分仪的最大优点是用音频电源的电磁振动，转变成音频的气流振动，这种气流振动的特点是频率高、振幅小，噪音低(＜25dB)，也可用优美的音乐音频电源激发气流振动，从而实现了无噪音筛分的理想状态，但是上述所有音波筛的设计中均存在着致命的弱点，即筛网的最下端均设有一个用来反弹共振的胶囊，这种设计造成了最细的粉末直接落入胶囊，致使细粉与胶囊不能分离，从而导致了这种筛分仪，不能被应用在连续化大规模筛分工作上去。故这种筛分仪近22年来，没有根本性的改进，只能用来做小样筛分析用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业用连续式工频气流振动筛分装置，解决了反弹共振胶囊与细粉末分离的难题，同时采用廉价的工频交流电源来产生工频(50次/秒)的振动气流。在粉料的进出通道配置及密封结构设计上，完成并满足了连续化大生产的结构设计要求。
本发明由搅拌电机1、进料口2、搅拌棒3、粉料仓4、电磁控制钟罩进料阀5、工频电磁转换气流振动发生器6、粉料分散刮板7、筛网8、17、18、电磁自动出料阀9、出料口密封板10、粉末出料管11、下腔反弹共振胶囊12、粉料分散电机13、机架14、蝶阀15、下层粉料桶16、N2、Ar气充气阀19组成。装置的结构如图1所示。
待筛分的粉末由进料口2进入粉末料仓4内，为防止粉末料层架空，在料仓中轴线上安装有搅拌电机1，以驱动粉料层内的搅拌棒3，进行粉末的搅拌工作。在料仓的下部，安装有一个电磁控制的钟罩式进料阀5，当5向下打开时，粉末物料将会直接落入到第一层筛网8的上部。当开动电磁转换气流振动发生器6时，在整个筛子的密封空腔内，特别是各层筛网，图1中为三层筛网的筛孔内，将会交替的形成向上的粉体沸腾气流和向下的负压吸粉气流，从而能够连续不断的将粉体中颗粒小于上层筛网孔径的粉末颗粒，由负压气流的吸引作用而拉下筛网，大颗粒的粉末，又被向上的气流吹起并在筛网上部不断地沸腾跳跃。当各层筛网上部的粉末经过一定时间筛分后，不再含有细粉颗粒时，开动粉料分散电机13及粉料分散刮板7，将不能过筛的各层粗粉，刮向各层的电磁自动出料阀9和出料口密封板10则粗粉经粉末出料管11流出并分装入罐。最细的粉末经最细的筛网17，落下并经蝶阀15装入下层粉料桶16。
本发明采用工频空气或氮气、氩气振动的气流进行筛分。在各层筛网上、下两面，交替的形成向上的粉体沸腾气流和向下的负压吸粉气流，从而能够同时完成各层筛网对粉体物料的筛分作用。这种筛分设备适用于各种粉体物料的工业化快速筛分工作。例如饮料粉、面粉、奶粉、药物粉、水泥、矿砂粉、金刚石粉、染料粉、磨料粉各种微米级、纳米级超细金属粉末、陶瓷粉末以及比重很轻的各种非金属超细粉末等。
在本发明的结构中，空气反弹共振胶囊并不与最细的粉末接触，而是配置在筛框密封腔下部外侧的园环内。而且，胶囊的出气孔与大气沟通，无论胶囊在正半波或负半波振动，胶囊的内壁都不与粉末接触，这样就可防止粉尘在胶囊内壁粘附。从而解决了细粉与空气反弹胶囊的分离难题。
本发明的优点在于(1)从生产装备和技术上提供了一种能够快速地进行连续化自动化——筛分工作的装置和技术。其应用前景十分广阔。
(2)采用工频电源作为电磁气流振动发生器的廉价电源。不仅可以降低成本，同时可大幅度的降低音频噪音污染。和整机的构架防振要求。
(3)采用在筛腔下部特设的外侧园环内布设多个、内出气式的反向空气共振胶囊，这一重大改进，彻底解决了，最下层细粉与共振胶囊的粘附与分离难题。这种设计对解决食品行业和药业行业的粉料筛分污染问题十分有利。
(4)由于气流振动筛是靠气流在筛网孔内、上、下穿梭式的运动，来实现细粉的筛下动作，这种筛分的效果不受粉料密度影响，故这种工频气流振动筛在筛分质量很轻的超细非金属粉末或微米级、纳米级超细金属粉末和易团聚的粉末时，筛分效率比一般机械振动筛高30-50倍。
(5)整机重量轻，同时所有零部件均不使用油类或脂类等润滑剂故更适用于食品，药品，生物制品等的筛分工作。
(6)粉体物料与筛网布之间没有摩擦运动，故筛网的使用寿命高，这对于材质硬度高的粉末如人造金刚石粉末，各种碳化物，氮化物氧化物等陶瓷粉末的筛分工作最为有利。
(7)整机消耗的电工率很低，一般小于150w。
(8)可以在惰性气体保护下，进行筛分工作，这一优点最适合用于纳米级超细活泼金属粉末的筛分工作，可使氧化、燃烧、爆炸的危险降到最低程度。
图1是本发明的一种结构示意图。其中，搅拌电机1、进料口2、搅拌棒3、粉料仓4、电磁控制钟罩进料阀5、工频电磁转换气流振动发生器6、粉料分散刮板7、筛网8、17、18、电磁自动出料阀9、出料口密封板10、粉末出料管11、下腔反弹共振胶囊12、粉料分散电机13、机架14、蝶阀15、下层粉料桶16、N2、Ar气充气阀19。
具体实施例方式
实施例1及效果见图1制备φ600mm三层筛网的工频气流振动筛，应按下列设计1.筛框筒体制备a.先制备内径为φ600mm，高500mm的不锈钢全封闭筒体，切成高度相等的四段，用法兰联结并用“O”形密封圈密封以防止各段联结处漏气。
b.在图1所示的位置上焊接好各层的粗粉出料管11、上部料仓4及下部的出料管和套管。
c.焊接筒体下部的共振胶囊的外环及下部双层漏斗斜板、料车筒体下料管、焊接筒体支架14及N2、Ar气进气阀19。
2.设计电磁气流振动发生器功率及个数按下式计算 式中W-筛网单位面积上所需的振动功率W≥0.02瓦/厘米2，∑Wi-所有气流振动发生器的功率总和，瓦。本发明装置中采用六个气流振动发生器，每个功率为10瓦，总功率∑Wi为60瓦。So——单层筛网面积，厘米2。本设计中So＝π·302＝2827厘米2，按公式W计算 符合上式要求。6个工频电磁转换气流振动发生器，配置在料仓下料管的周围，均匀分布配制3.空气反弹共振胶囊的设计按S≥SON]]>公式，先设计每个胶囊的尺寸，并计算出振动的表面积，今设每个胶囊支架φ80mm高120mm出气口不振动，故每个共振胶囊的振动表面积为S＝352厘米2按公式
故选用8个共振胶囊，则在外环的上部均匀布设8个共振胶囊。
4.当上层料仓的电磁钟罩出料阀5、工频电磁转换气流振动发生器6、各层筛网、分别为63.5μm、39.6μm、25.4μm。搅拌电极1、搅拌棒3、加料管2、下部料斗、下料管中的碟阀15、全部安装好后，即可按预定程序操作，工频气流振动筛进入正常工作5.实施例1效果采用机械振动筛筛分好的三种平均粒径分别为63.5～39.6μm、39.6～25.4μm、＜25.4μm的Al2O3粉各300克，在“V”形混料机内，混合15分钟后，在本装置内筛分的效果见表1表1 Al2O3粉筛分效果对比
实施例2将实施例设备中第一、第二层筛网去掉，但第三层筛网采用500目，即筛网孔径为25.4μm的筛网布，再用平均粒径为3.5μm的超细碳黑粉，进行筛分效率对比试验，对比的筛分装置为某公司产品——机械振动式筛分仪，对比条件为各称取300克超细碳黑粉，两个筛网的使用面积均为300厘米2，未使用的筛网面积全部用塑料胶带封闭，筛分时间分别为10、20、30、60、120、1800分钟各自称取筛下粉末重量，其结果见表2表2 碳黑粉筛分效率对比
权利要求
1.一种工业用连续式工频气流振动筛分装置，其特征在于由搅拌电机(1)、进料口(2)、搅拌棒(3)、粉料仓(4)、电磁控制钟罩进料阀(5)、工频电磁转换气流振动发生器(6)、粉料分散刮板(7)、筛网(8、17、18、)电磁自动出料阀(9)、出料口密封板(10)、粉末出料管(11)、下腔反弹共振胶囊(12)、粉料分散电机(13)、机架(14)、蝶阀(15)、下层粉料桶(16)、N2、Ar气充气阀(19)组成；采用工频振动的空气或氮、氩气气流进行筛分，在各层筛网上、下两面，交替的形成向上的粉体沸腾气流和向下的负压吸粉气流，完成各层筛网对粉体物料的筛分作用。
2.按照权利要求1所述的工频气流振动筛分装置，其特点在于a、筛框筒体结构是用不锈钢板制成的全密封筒体，其截面形状可以是圆形、方形或其它形状，本设计为ф600mm圆形截面；为了维修及安装方便可将筒体分成四段，每段用法兰联结并装有“O”形密封圈防止漏气；b、工频电磁转换气流振动发生器的配置，电源特征，及功率计算在筛框筒体上部沿料仓(4)下部进料管周围均匀配置有多个电磁气流振动发生器(6)，其使用的电源为工业上常用的交流工频电源；气流振动发生器功率的计算，按下式计算w=ΣWiSO≥0.02]]>瓦/厘米2，式中w-筛网单位面积上所需的振动功率w≥0.02瓦/厘米2，∑Wi——所有气流振动发生器的功率总和，瓦。本发明装置中采用六个气流振动发生器，每个功率为10瓦，总功率为60瓦，so——单层筛网面积，厘米2，本设计中so＝π·302＝2827厘米2，按公式W计算， 符合上式要求；c、空气反弹共振胶囊(12)的设计与配置位置，空气反弹共振胶囊(12)，的配置位置是在最下层筛网下部的筛框筒体外侧增设的环状空间内，均匀的配制有出气口朝外的多个空气反弹共振胶囊，这种配置，可以使下降的细粉不会进入胶囊的内壁，同时下降的细粉经筛框筒体侧壁与下部漏斗形斜板的多次遮挡，已使下降的细粉远离反弹共振胶囊，故可彻底解决细粉与反弹共振胶囊粘附和难分离的问题；空气反弹共振胶囊的设计原理是按下列公式计算S≥SON]]>式中N-共振胶囊的个数，SO——单层筛网面积，厘米2本设计中SO＝2827厘米2，S-单个反弹共振胶囊的表面积，厘米2本设计中，S＝352厘米2，按N≥SOS]]>公式計算N＝8个，故只需8个或多于8个反弹共振胶囊即可；d、上层粉体料仓的出料口结构，是采用电磁控制钟罩式进料阀(5)的结构，这种结构的特点是当电磁铁通电时钟罩向下打开，粉料通过周边的环形空缝，从料仓(4)中落下实现自动加料动作，当电磁铁不通电时，钟罩被弹簧向上拉起，并将料仓的出料口封闭，以保证整个筛框筒体的密封性实际工作时，由定时器自动控制，可实现定时供料；e、粉料分散电机(13)与粉料分散刮板(10)的作用；一是将堆集的粉料均匀的分散在筛网上层，二是在筛分终了时将上层的粗粉向筛网周边的出料口(11)推赶；f、各层出料管的结构，各层出料管(11)的入口高度比各层筛网(8)的高度低2mm，而且出料管采用向下倾斜的形状，为了使出料管口容易实现密封，采用圆弧形弹性钢板结构，而且，通过铰链与电磁阀(9)相连，这样可以实现定时的自动控制出料，同时在不出料的时间内，又可保证各出料口，处于密封状态；g、最下层料斗的出料管与料车(16)对接，在出料管内，设有手动或电动的蝶阀(15)以保证在不出料时处于密封状态；h、所有的电器控制，是通过单板机实现自动控制。
全文摘要
本发明提供了一种工业用连续式工频气流振动筛分装置，由搅拌电机(1)、进料口(2)、搅拌棒(3)、粉料仓(4)、电磁控制钟罩进料阀(5)、工频电磁转换气流振动发生器(6)、粉料分散刮板(7)、筛网(8、17、18)、电磁自动出料阀(9)、出料口密封板(10)、粉末出料管(11)、下腔反弹共振胶囊(12)、粉料分散电机(13)、机架(14)、蝶阀(15)、下层粉料桶(16)、N
文档编号B07B1/42GK1583291SQ20041004635
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者吴成义, 张丽英 申请人:北京科技大学