CN116213246B - 自动控制筛分速度的振动筛及其筛分方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制筛分速度的振动筛及其筛分方法，自动控制筛分速度的振动筛，包括进料机构、筛体和出料机构，所述进料机构和出料机构分别设置在筛体的进料端和出料端；所述筛体的出料端设置有取样机构和粒径检测机构，所述取样机构用于对出料机构上的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构；所述粒径检测机构包括三维激光扫描系统，三维激光扫描系统用于对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，并根据统计结果调节进料机构的进料速度。本发明能够根据具体的筛分效果定时、自动地调节筛分速度，兼顾筛分效率与筛分效果，特别适用于粒径波动变化的物料筛分。

Description

自动控制筛分速度的振动筛及其筛分方法

技术领域

本发明属于振动筛领域，尤其是一种自动控制筛分速度的振动筛及其筛分方法。

背景技术

振动筛是采矿、采砂等领域常见的物料分选设备，用于将不同粒径的固体颗粒进行筛分。现有的振动筛包括进料机构、筛体和出料机构，进料机构用于将待筛分的物料匀速输送至筛体，筛体在激振器的驱动下沿着特定的轨迹往复运动，对物料进行筛分，筛分后的物料由出料机构输送至外部进行存储，可采用传输带、出料槽等。

现有的振动筛一般是匀速筛分，由于原材料中不同粒径的物料占比是波动的，匀速筛分可能导致筛分不充分，即大粒径的物料中含有较多的小粒径物料，如果保证充分筛分，则又会降低筛分效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动控制筛分速度的振动筛及其筛分方法，可以根据筛分结果自动调节筛分速度，保证充分筛分的同时不影响筛分效率。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：自动控制筛分速度的振动筛，包括进料机构、筛体和出料机构，所述进料机构和出料机构分别设置在筛体的进料端和出料端；

所述筛体的出料端设置有取样机构和粒径检测机构，所述取样机构用于对出料机构上的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构；

所述粒径检测机构包括三维激光扫描系统，三维激光扫描系统用于对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，并根据统计结果调节进料机构的进料速度。

进一步地，所述粒径检测机构包括支架，所述支架上设置有水平的转盘，所述转盘连接有第一驱动机构；所述转盘上方的支架上设置有竖直的外环板和竖直的内环板，所述外环板、内环板和转盘围成样品传输空间，所述外环板和内环板之间设置有竖直的隔板，所述隔板两侧的外环板上设置有样品进口和样品出口，所述取样机构通过样品进口与样品传输空间相连，所述样品出口通过回料槽与出料机构相连；所述三维激光扫描系统设置在样品传输空间的上方。

进一步地，所述样品传输空间的宽度从样品进口到样品出口逐渐增加，所述样品传输空间内设置有竖直的刮板以及竖直的分离柱，所述刮板的下端呈锯齿状且与转盘之间具有物料间距。

进一步地，所述筛体包括一对竖直设置的墙板以及设置在墙板之间的多层筛板，所述筛板上设置有阵列分布的筛孔，上层筛板的筛孔直径大于下层筛板的筛孔直径；所述筛板的两侧边设置有安装梁，所述墙板的内侧固定设置有多层水平的定位梁，所述定位梁的侧壁设置有轴向贯穿定位梁的定位槽，每层筛板的安装梁位于同一层定位梁的定位槽中，且所述安装梁和筛板的厚度从进料端到出料端逐渐减小，安装梁与筛板的下表面水平；所述筛体的进料端和出料端分别设置有一对螺栓，所述螺栓将各层定位梁以及各层安装梁连接为一体。

进一步地，所述安装梁的上表面和下表面均设置有弹性垫。

进一步地，所述出料机构为倾斜设置有出料槽，所述取样机构包括倾斜设置的取样槽，所述取样槽的下端与样品进口底部的外环板铰接，取样槽的上端位于出料槽的上方，取样槽的中部设置有升降机构。

进一步地，所述进料机构为振动给料机。

上述自动控制筛分速度的振动筛的筛分方法，

进料机构将待筛分的物料输送至筛体的进料端，筛体对物料进行筛分，出料机构将分级后的物料输送至外部存储设备；

取样机构定时对出料机构中的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构；

粒径检测机构的三维激光扫描系统对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，然后统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比超出设定值的20%，则控制进料机构的进料速度减缓3至6%；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比低于设定值的40%，则控制进料机构的进料速度加快3至6%；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比为（40%~120%）*设定值，则进料机构的进料速度保持不变。

进一步地，取样机构将样品输送至样品传输空间，样品随着转盘移动，分离柱将聚集的样品进行打散，刮板将堆叠的样品刮薄，使得样品颗粒分散分布在转盘上，然后再由三维激光扫描系统进行扫描；扫描后的样品则由回料槽输送至出料机构。

本发明的有益效果是：本发明通过取样检测筛分后的物料中粒径低于要求的颗粒占比，确定筛分效果，如果粒径低于要求的颗粒占较大，则筛分效果较差，此时通过降低进料速度，减缓筛分速度，在其他工作参数不变的情况下，筛分效果必然会得到提升，使得筛分更加充分，对筛分效果进行提升；如果粒径低于要求的颗粒占较低，则筛分效果较好，如果筛分效果超出预期，则可以适当地提升筛分速度以提高效率。可见，本发明能够根据具体的筛分效果定时、自动地调节筛分速度，兼顾筛分效率与筛分效果，特别适用于粒径波动变化的物料筛分。

附图说明

图1是本发明的整体俯视示意图；

图2是图1中A-A的剖视示意图；

图3是图1中B-B的剖视示意图；

图4是图1中C部分的放大示意图；

图5是图4中D-D的剖视示意图；

附图标记：1—进料机构；2—筛体；21—墙板；22—筛板；23—定位梁；24—安装梁；25—螺栓；3—出料机构；4—支架；41—转盘；42—第一驱动机构；43—外环板；44—内环板；45—样品进口；46—样品出口；47—回料槽；48—隔板；49—刮板；410—分离柱；411—三维激光扫描系统；5—取样槽；51—升降机构。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的自动控制筛分速度的振动筛，如图1所示，包括进料机构1、筛体2和出料机构3，进料机构1和出料机构3分别设置在筛体2的进料端和出料端；筛体2的出料端设置有取样机构和粒径检测机构，取样机构用于对出料机构3上的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构。

进料机构1用于将待筛分的物料输送至筛体2的进料端，筛体2则用于将物料进行筛分，得到不同粒径范围不同的多级物料。出料机构3为多个，将分级后的物料分别输送至外部存储设备或者中转设备。

物料筛分过程中，难以将所有的小颗粒物料全部筛除，筛分后，大颗粒物料中不可避免地存在部分小粒径的物料，一般根据小粒径物料的占比来判断筛分效果，如果小粒径的物料的占比越低，则表明筛分效果越好。因此，本发明可以利用取样机构对筛分得到的大粒径物料进行取样，并检测样品中小粒径颗粒的占比，从而获得振动筛的筛分效果，然后根据检测结果调整筛分速度。

具体地，粒径检测机构包括三维激光扫描系统411，三维激光扫描系统411用于对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，并根据统计结果调节进料机构1的进料速度。

三维激光扫描系统411用于测量样品中所有颗粒的粒径，并且分析低于正常粒径范围的颗粒数与样品总颗粒数的占比，从而判断筛分效果。目前，三维激光扫描系统411在多个领域得到应用，常用于三维建模、工业测量等。

在筛分的过程中，取样机构定期对出料机构3中的物料进行取样，例如20分钟或者30分钟取样一次，并将样品输送至粒径检测机构。粒径检测机构的三维激光扫描系统411对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，然后统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，正常粒径范围由人工根据筛分要求设定。当粒径低于正常粒径范围的颗粒含量过高时，则表明筛分不够充分，筛分效果较差，此时需要提高筛分效果，可以适当地降低进料机构1的进料速度，减少物料的供给，从而使物料筛分更加充分。反之，当粒径低于正常粒径范围的颗粒含量较低时，则表明筛分充分，筛分效果较好，此时可以适当提高原料供给速度，以提高筛分效率，同时又使得筛分效果满足要求，从而兼顾筛分效果与筛分效率。

粒径检测机构具体包括支架4，支架4上设置有水平的转盘41，转盘41连接有第一驱动机构42；转盘41上方的支架4上设置有竖直的外环板43和竖直的内环板44，外环板43、内环板44和转盘41围成样品传输空间，外环板43和内环板44之间设置有竖直的隔板48，隔板48两侧的外环板43上设置有样品进口45和样品出口46，取样机构通过样品进口45与样品传输空间相连，样品出口46通过回料槽47与出料机构3相连；三维激光扫描系统411设置在样品传输空间的上方。

转盘41为圆形盘，可以在第一驱动机构42的带动下转动，第一驱动机构42可以采用电机，电机固定安装在支架4上，且电机连接有竖直的转轴，转轴通过推力球轴承安装在支架4上，转盘41固定设置在转轴的上端。内环板44和外环板43固定在支架4上，内环板44和外环板43的下端与转盘41之间间隙配合，间隙应当较小，防止样品颗粒通过间隙。外环板43可以采用圆环形的板，位于转盘41的边缘，内环板44位于外环板43内部。隔板48固定在内环板44和外环板43之间，将样品传输空间隔断，当样品颗粒运动至隔板48时，受到隔板48的阻挡而从样品出口46掉落至回料槽47，然后再沿着回料槽47回到出料机构3中。

为了使得样品颗粒依次经过三维激光扫描系统411，需要采用传输机构带动样品颗粒移动，常用的传输机构为传输带等，但传输带是直线移动，占地面积较大，且不便于回收检测后的样品颗粒。本发明的转盘41为圆形，转盘41相较于直线传输机构占地面积更小，且样品轨迹呈圆形，样品进口45和样品出口46位于隔板48两侧，均朝向出料机构3，样品运动一周后能够直接通过出回料槽47回到出料机构3，便于样品的回收。

为了提高检测的准确性，样品颗粒需要平铺在转盘41上，要避免重叠，尽量分散，为了促进样品颗粒分散，样品传输空间的宽度从样品进口45到样品出口46逐渐增加，样品传输空间内设置有竖直的刮板49以及竖直的分离柱410，刮板49的下端呈锯齿状且与转盘41之间具有物料间距，三维激光扫描系统411设置在靠近样品出口46的位置。

刮板49的下端到转盘41之间的间距要大于样品颗粒的最大粒径，确保所有样品均能够通过物料间距。外环板43呈圆形，内环板44可以呈螺旋形，以围成宽度从样品进口45到样品出口46逐渐增加的样品传输空间。分离柱410为圆形柱，刮板49和分离柱410均可以是多个，且交替设置，样品颗粒到达分离柱410时，受到分离柱410的阻挡而从分离柱410两侧通过，重叠的样品会被打散，样品颗粒到达刮板49时，刮板49的锯齿状下端将样品颗粒刮薄，避免堆叠。样品颗粒分散后，占用的平面面积逐渐增大，因此，样品传输空间的宽度逐渐增大以适应样品颗粒的分散。

本粒径检测机构的工作过程为：取样机构将样品输送至样品进口45，样品落在转盘41上并随着移动，分离柱410将聚集的样品进行打散，刮板49将堆叠的样品刮薄，使得样品颗粒分散分布在转盘41上，然后再由三维激光扫描系统411进行扫描，计算每个颗粒的粒径并统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比；扫描后的样品运动至样品出口46时，受到隔板48的阻挡而从样品出口46落入倾斜的回料槽47，然后沿着回料槽47滑落至出料机构3中。

筛体2是振动筛的重要部分，筛体2能够在激振器的带动下按照一定的轨迹往复运动，从而实现振动筛分。本发明的筛体2可以是现有的各种振动筛筛体机构，但由于筛体2内部的筛板22受到物料的直接冲击以及振动，属于易损部件，需要经常进行更换，现有的筛板22安装方式为通过许多螺栓直接安装在墙板21上，更换时需要拆装大量的螺栓，效率很低。此外，当进料速度保持不变时，筛板22上的物料从进料端到出料端是逐渐减少的，因此筛板22受到的载荷也从进料端到出料端逐渐减少，导致筛板22进料端更容易受损。

为了解决上述问题，本发明的筛体2包括一对竖直设置的墙板21以及设置在墙板21之间的多层筛板22，筛板22上设置有阵列分布的筛孔，上层筛板22的筛孔直径大于下层筛板22的筛孔直径，以实现逐层筛分。

筛板22的两侧边设置有安装梁24，墙板21的内侧固定设置有多层水平的定位梁23，定位梁23可以焊接在墙板21内侧，与墙板21连为一体。定位梁23的侧壁设置有轴向贯穿定位梁23的定位槽，每层筛板22的安装梁24位于同一层定位梁23的定位槽中，且安装梁24和筛板22的厚度从进料端到出料端逐渐减小，安装梁24与筛板22的下表面水平；筛体2的进料端和出料端分别设置有一对螺栓25，螺栓25将各层定位梁23以及各层安装梁24连接为一体，其他部件如激振器等采用现有技术即可。

本发明采用定位梁23和螺栓25对安装梁24进行限位，定位梁23可防止安装梁24上下移动和左右移动，螺栓25可防止安装梁24前后移动，进而使得安装梁24稳固安装。此外，采用4根高强度的螺栓将所有筛板22的安装梁24连接为一体，需要更换筛板22时，只需要拆装4个螺栓25，操作十分便利。

安装梁24和筛板22的厚度从进料端到出料端逐渐减小，即筛板22的进料端的强度更大，能够承受更大的载荷，降低受损频率。安装梁24与筛板22的下表面水平，即使得筛板22的上表面具有较小的倾斜度，物料落到筛板22上时能够自动滚动，有利于提高筛分效果。

安装梁24的上表面和下表面均设置有弹性垫，弹性垫可以采用橡胶垫等，弹性垫可以起到减震的作用，对安装梁24起到保护作用。此外，安装筛板22时，将筛板22两侧的安装梁24小端对准定位梁23上的定位槽大端，然后将安装梁24装入定位槽并敲紧安装梁24，弹性垫被压缩，使得安装梁24稳定安装，避免安装梁24与定位槽壁之间存在间隙而导致安装梁24晃动。

出料机构3为倾斜设置有出料槽，出料槽的上端位于筛板22出料端的下方，筛分后的物料落入出料槽并沿着出料槽向下滑动。取样机构包括倾斜设置的取样槽5，取样槽5的下端与样品进口45底部的外环板43铰接，取样槽5的上端位于出料槽的上方，取样槽5的中部设置有升降机构51。升降机构51可以是气缸等，升降机构51的一端铰接在机架上，另一端与取样槽5铰接。升降机构51伸缩时可以推动取样槽5转动。取样时，升降机构51带动取样槽5向下转动，使得取样槽5的上端进入出料槽，出料槽中的部分物料则能够进入取样槽5并沿着取样槽5滑落至样品进口45，然后随着转盘41运动。取样完成后，升降机构51带动取样槽5向上转动，取样槽5的上端脱离出料槽，即停止取样。只需要对最上层筛板22的出料机构3进行取样。

进料机构1为振动给料机，具体可参照申请人的实用新型专利CN201720060125.2。振动给料机的给料电机由控制器进行控制，控制器与三维激光扫描系统411相连，从而根据测量结果自动调节给料电机的转速，进而控制进料速度。

进料速度具体地控制方式为：如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比超出设定值的20%，则控制进料机构1的进料速度减缓3至6%；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比低于设定值的40%，则控制进料机构1的进料速度加快3至6%；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比为（40%~120%）*设定值，则进料机构1的进料速度保持不变。

考虑到取样误差以及测量误差，选择在低于正常粒径范围的颗粒数量占比超出设定值的20%时进行降速。

以某型号的三轴椭圆振动筛为例，该振动筛的筛面层数为2层，筛面规格1500mm*5000mm，最大进料进度120mm，处理能力75至300t/h，振动频率13至16Hz，电机功率18.5kw。

将该振动筛用于采石场的石料筛分，原料粒径范围为0至70mm，筛分要求：筛分分级后一级物料的粒径范围为50mm至70mm，二级物料的粒径范围为35mm至50mm，三级物料粒径范围为0mm至40mm，一级物料中二级物料和三级物料的颗粒数量占比小于或等于10%。

采用振动给料机作为进料机构1，将原料按照220 t/h的速度输送至筛体2的进料端，在最上层筛板22的出料槽中取样，取样时间1分钟，样品进入样品传输空间后，由分离柱410和刮板49分散后平铺在转盘41上，当样品经过三维激光扫描系统411时，三维激光扫描系统411对各个样品颗粒进行扫描并自动计算每个颗粒的粒径，当所有样品全部通过三维激光扫描系统411后，统计粒径低于50mm至70mm的颗粒数量占比为14.534%，设定值为10%，测量值超出设定值45.34%，超出量大于设定值的20%，因此减小振动给料机的给料速度，降低给料速度并再次取样检测，结果如下表所示：

可见，当给料速度降低至214时，粒径低于50mm至70mm的颗粒数量占比未超出设定值10%的20%，当料速度降低至206时，完全满足要求。因此综合考虑，给料速度的降低幅度为3至6%。

将初始进料速度设置为200 t/h，按照上述方式再次实验，可得给料速度的增加幅度为3至6%。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.自动控制筛分速度的振动筛，包括进料机构(1)、筛体(2)和出料机构(3)，所述进料机构(1)和出料机构(3)分别设置在筛体(2)的进料端和出料端；其特征在于：

所述筛体(2)包括多层筛板(22)，最上层的筛板(22)的出料端设置有取样机构和粒径检测机构，所述取样机构用于对出料机构(3)上的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构；

所述粒径检测机构包括三维激光扫描系统(411)，三维激光扫描系统(411)用于对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，并根据统计结果调节进料机构(1)的进料速度；

所述粒径检测机构包括支架(4)，所述支架(4)上设置有水平的转盘(41)，所述转盘(41)连接有第一驱动机构(42)；所述转盘(41)上方的支架(4)上设置有竖直的外环板(43)和竖直的内环板(44)，所述外环板(43)、内环板(44)和转盘(41)围成样品传输空间，所述外环板(43)和内环板(44)之间设置有竖直的隔板(48)，所述隔板(48)两侧的外环板(43)上设置有样品进口(45)和样品出口(46)，所述取样机构通过样品进口(45)与样品传输空间相连，所述样品出口(46)通过回料槽(47)与出料机构(3)相连；所述三维激光扫描系统(411)设置在样品传输空间的上方。

2.如权利要求1所述的自动控制筛分速度的振动筛，其特征在于：所述样品传输空间的宽度从样品进口(45)到样品出口(46)逐渐增加，所述样品传输空间内设置有竖直的刮板(49)以及竖直的分离柱(410)，所述刮板(49)的下端呈锯齿状且与转盘(41)之间具有物料间距。

3.如权利要求1所述的自动控制筛分速度的振动筛，其特征在于：所述筛体(2)包括一对竖直设置的墙板(21)以及设置在墙板(21)之间的多层筛板(22)，所述筛板(22)上设置有阵列分布的筛孔，上层筛板(22)的筛孔直径大于下层筛板(22)的筛孔直径；所述筛板(22)的两侧边设置有安装梁(24)，所述墙板(21)的内侧固定设置有多层水平的定位梁(23)，所述定位梁(23)的侧壁设置有轴向贯穿定位梁(23)的定位槽，每层筛板(22)的安装梁(24)位于同一层定位梁(23)的定位槽中，且所述安装梁(24)和筛板(22)的厚度从进料端到出料端逐渐减小，安装梁(24)与筛板(22)的下表面水平；所述筛体(2)的进料端和出料端分别设置有一对螺栓(25)，所述螺栓(25)将各层定位梁(23)以及各层安装梁(24)连接为一体。

4.如权利要求3所述的自动控制筛分速度的振动筛，其特征在于：所述安装梁(24)的上表面和下表面均设置有弹性垫。

5.如权利要求1所述的自动控制筛分速度的振动筛，其特征在于：所述出料机构(3)为倾斜设置有出料槽，所述取样机构包括倾斜设置的取样槽(5)，所述取样槽(5)的下端与样品进口(45)底部的外环板(43)铰接，取样槽(5)的上端位于出料槽的上方，取样槽(5)的中部设置有升降机构(51)。

6.如权利要求1所述的自动控制筛分速度的振动筛，其特征在于：所述进料机构(1)为振动给料机。

7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述自动控制筛分速度的振动筛的筛分方法，其特征在于：

进料机构(1)将待筛分的物料输送至筛体(2)的进料端，筛体(2)对物料进行筛分，出料机构(3)将分级后的物料输送至外部存储设备；

取样机构定时对出料机构(3)中的物料进行取样，并将样品输送至粒径检测机构；

粒径检测机构的三维激光扫描系统(411)对样品中的每个颗粒进行扫描并计算粒径，然后统计低于正常粒径范围的颗粒数量占比，如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比超出设定值的20％，则控制进料机构(1)的进料速度减缓3至6％；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比低于设定值的40％，则控制进料机构(1)的进料速度加快3至6％；如果低于正常粒径范围的颗粒数量占比为(40％～120％)*设定值，则进料机构(1)的进料速度保持不变。

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