CN1872431A - 一种转动式球形粉末筛选分离装置 - Google Patents

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Abstract

一种转动式球形粉末筛选装置，属于粉末筛分技术领域。该装置包括：主动辊、从动辊、传送带、下料漏斗、驱动电机、高度调节滑块机构、张紧滑块机构、非球形粉末接料斗、球形粉末接料斗、清洁刷及支座。从动辊(2)高度低于主动辊(1)0.5～18cm；主动辊(1)与从动辊(2)中心距可调，其范围为24～36cm；通过张紧滑块机构(7)使传送带(3)张紧并保持平直状态；驱动电机(5)与主动辊之间为皮带传动，在驱动电机(5)的作用下，主动辊(1)带动传送带(3)及从动辊(2)顺时针转动，通过调节电机转速调整传送带运行速度。优点在于：实现球形粉末筛选的机械化与连续化，显著提高球形粉末的筛分效率及筛分质量。

Description

一种转动式球形粉末筛选分离装置
技术领域
本发明属于粉末筛分技术领域，特别是提供了一种转动式球形粉末筛选分离装置。
背景技术
随着现代科学技术的飞速发展，粉体材料的应用日趋多样化、功能化和精细化。在一些特殊的应用领域，对粉体材料的性能指标也提出了许多特殊的要求，如在低温制冷技术中，为了提高各种制冷系统的性能，不仅要求蓄冷器采用高性能的材料，还要求该材料为一定粒度范围内的球形颗粒，这主要是因为球形颗粒具有高的填充率，在体积相同的情况下具有最大的填充量，而且，球形颗粒相互之间为点接触，填充状态稳定，有助于降低工质流体的流动阻力。蓄冷材料的理想使用形态为154～280um的球形颗粒。
虽然目前有多种方法可以制备球形颗粒，但是，在制备过程中总是无法避免非球形颗粒的产生，这些异形颗粒的存在会对材料的使用产生不利影响，为实际应用所不希望。因此，如何将非球形颗粒剔除出来，已成为新型蓄冷材料应用中急需解决的关键问题之一。虽然判别颗粒形状是否为球形十分容易，但是，在生产实际中如何实现球形颗粒与非球形颗粒的有效分离却相当困难。对于大量的细小颗粒，仅靠借助于观测工具进行手工分离显然是不可行的，必须探索有效的分离手段。
关于球形粉末的筛选，目前在实验研究中，普遍采用斜面式分离法，其基本原理是基于球形颗粒与非球形颗粒在斜面上受力特点及运动特性的差异，通过将少量粉末倾倒在具有一定表面粗糙度的斜面上，在斜面倾角合适的情况下，通过不断敲击振动，球形颗粒可以从斜面上滚落，而非球形颗粒则恰好停留在斜面上，从而实现二者的分离。这一方法虽然原理十分简单，但是实施起来却存在诸多不便，首先，停留在斜面上的残渣需要及时清理干净，否则会对后续过程产生严重影响，这一环节已成为限制整个筛分过程效率的关键。其次，筛分过程不连续，且简单机械，下料及清理残渣完全依赖于手工操作，不仅劳动量大，而且效率低。再次，筛分操作具有很大的经验性，筛分质量及效率强烈依赖于个人操作的熟练程度。最为重要的是，一次操作仅能分离少量粉末，因此，该方法用于实验室少量样品筛选是可行的，如果用于生产实际，显然是无法接受的。
要解决上述问题，必须拓宽思路，研究设计新型的球形粉末筛选装置，通过实现粉末筛选过程的机械化及连续化，力求全面提高筛分质量及筛分效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转动式球形粉末筛选装置，基于球形粉末与非球形粉末在一定粗糙度斜面上的受力特点及运动行为的差异，利用旋转运动的传送带实现二者的自动分离。
本发明的装置包括主动辊1、从动辊2、传送带3、下料漏斗4、驱动电机5、高度调节滑块机构6、张紧滑块机构7、非球形粉末接料斗8、球形粉末接料斗9、清洁刷10、支座11；主动辊1两端安放在支座11上，从动辊2两端安装在高度调节滑块机构6上。高度调节滑块机构6下端与张紧滑块机构7相连，张紧滑块机7连接在支座11上。主动辊1与从动辊2通过传送带3连接。从动辊2高度低于主动辊1，其高度差变化范围为0.5～18cm。通过高度调节滑块机构6调节从动辊2高度，可使传送带的倾角在1～45°范围内变化。主动辊1与从动辊2中心距可调，其变化范围为24～36cm。通过张紧滑块机构7可使传送带3张紧并保持平直状态。球形粉末接料斗9位于从动辊2左下方，安装在高度调节滑块机构6侧壁，用于接收球形粉末。非球形粉末接料斗8安装在支座11上，位于主动辊11右下侧，用于接收非球形粉末。清洁刷10位于非球形粉末接料斗8内部，与传送带3紧密接触，用于清扫传送带表面粘附的非球形颗粒。驱动电机5安装在支座11上，与主动辊之间为皮带传动。在驱动电机5的作用下，主动辊1带动传送带3及从动辊2顺时针转动，通过调节电机转速可以调整传送带运行速度。
下料漏斗4安放在支座11上，传送带运行平稳后，使待筛选粉末由下料漏斗4出口中流出，沿漏斗下部斜面下滑至传送带3上。为了使粉末获得一定的初始速度，使下料漏斗4出料口与传送带表面保持一定落差，其变化范围为1～5cm；随着高度落差的不同，粉末的初始速度可在40～100cm/s之间变化。为了避免粉末直接落至传送带3上产生弹跳，漏斗4底部斜面下端采用弧形曲面结构，曲率半径变化范围为0.5～2.0cm，弧度的变化范围为20～75°，确保粉末滑出后，获得与传送带3运行方向相反的初始速度。下料漏斗4出料口缝隙的宽度可根据待筛分粉末的粒度范围进行调整，其变化范围为待筛选粉末粒径的1.1～1.5倍，确保粉末单排流出，以避免粉末在传送带表面形成塞积。
粉末下落至传送带3表面后，与传送带3之间存在相对运动。由于颗粒形状不同，球形颗粒与非球形颗粒在受力特点及运动方式上存在差异。传送带3保持匀速运动状态，当带速绝对值为待筛选粉末初始速度绝对值的0.2～0.8倍时，可确保球形颗粒基本保持滚动状态，非球形颗粒基本保持滑动状态。球形颗粒沿传送带3表面向左下方加速运动，而非球形颗粒在摩擦力的作用下，与传送带3之间相对运动速度迅速衰减，逐渐随带向右上方运动。球形颗粒与非球形颗粒沿传送带3运行方向逐渐分离开来，最后，球形颗粒落入接料斗9中，非球形颗粒落入接料斗(8)中。为了避免传送带3表面粘附的非球形颗粒残渣对后续过程产生影响，利用清洁刷10在运行过程中对传送带3表面进行实时清洁，清除下来的颗粒直接落入接料斗8中。
球形粉末的筛选效果受多种因素的综合影响，其中，最关键的因素是传送带的表面粗糙度Ra、倾角α以及带速。根据待筛选粉末状态的不同，可以选用并更换不同表面粗糙度Ra的传送带。传送带的表面粗糙度Ra决定带与颗粒之间的摩擦系数叭并最终决定传送带倾角α的取值范围α＜arctgu。传送带表面粗糙度的变化范围为Ra(um)0.1～12.5，传送带倾角α的变化范围为1～45°。
本发明的有益效果：
本发明将旋转运动与斜面式筛分结合起来，实现了筛分操作的机械化，解决了单一斜面式筛分操作过程的不连续问题，使操作过程大为简化，筛分效率大大提高。
本发明装置可用于金属球形粉末、陶瓷球形粉末、有机物球形粉末以及复合材料球形粉末等的筛选分离。由于本发明主要是基于颗粒的受力特点及运动行为差异来实现球形粉末的筛选，不存在污染，不会对粉体材料产生任何不利影响，是一种安全有效的筛选方法。
附图说明
图1为本发明装置示意图。其中，主动辊1、从动辊2、传送带3、下料漏斗4及驱动电机5、高度调节滑块机构6、张紧滑块机构7、非球形粉末接料斗8、球形粉末接料斗9、清洁刷10及支座11。
具体实施方式
实施实例1：
如图1所示，本实施例的专用设备，包括主动辊1、从动辊2、传送带3、下料漏斗4、驱动电机5、高度调节滑块机构6、张紧滑块机构7、非球形粉末接料斗8、球形粉末接料斗9、清洁刷10及支座11；主动辊1及从动辊2的直径均为76cm，带的表面粗糙度为Ra3.2，倾角为5°，下料漏斗4的缝宽为0.4mm，出料口高度2cm。电机为通过皮带传动的无级调速电机。调整电机转速，保持带速24cm/s，取粒度为0.28～0.30mm的HoCu2磁性蓄冷材料1公斤，装入下料漏斗中，一次筛分球形粉末收得率大于85％。
实施实例2：
如图1所示，带的表面粗糙度为Ra6.3，倾角为10°，下料漏斗4的缝宽为0.5mm，出料口高度3cm。调整电机转速，保持带速36cm/s，取粒度为0.35～0.45mm的HoCu2磁性蓄冷材料1公斤，装入下料漏斗中，一次筛分球形粉末收得率大于80％。

Claims (3)

1、一种转动式球形粉末筛选装置，其特征在于：该装置包括：主动辊(1)、从动辊(2)、传送带(3)、下料漏斗(4)、驱动电机(5)、高度调节滑块机构(6)、张紧滑块机构(7)、非球形粉末接料斗(8)、球形粉末接料斗(9)、清洁刷(10)及支座(11)；主动辊(1)及下料漏斗(4)安放在支座(11)上，从动辊(2)两端安装在高度调节滑块机构(6)上；高度调节滑块机构(6)下端与张紧滑块机构(7)相连，张紧滑块机构(7)连接在支座(11)上；主动辊(1)与从动辊(2)通过传送带(3)连接；从动辊(2)高度低于主动辊(1)，其高度差变化范围为0.5～18cm；通过高度调节滑块机构(6)调节从动辊(2)高度，使传送带的倾角在1～45°范围内变化；主动辊(1)与从动辊(2)中心距可调，其变化范围为24～36cm；通过张紧滑块机构(7)使传送带(3)张紧并保持平直状态；球形粉末接料斗(9)位于从动辊(2)左下方，安装在高度调节滑块机构(6)侧壁，用于接收球形粉末；非球形粉末接料斗(8)安装在支座(11)上，位于主动辊(1)右下侧，用于接收非球形粉末；清洁刷(10)位于非球形粉末接料斗(8)内部，与传送带(3)紧密接触，用于清扫传送带表面粘附的非球形颗粒；驱动电机(5)与主动辊之间为皮带传动，在驱动电机(5)的作用下，主动辊(1)带动传送带(3)及从动辊(2)顺时针转动，通过调节电机转速调整传送带运行速度。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：传送带表面粗糙度的变化范围为Ra(um)0.1～12.5，传送带倾角α的变化范围为1～45°；下料漏斗出料口与传送带表面保持1～5cm落差；随着高度落差的不同，粉末的初始速度在40～100cm/s之间变化；漏斗底部斜面下端采用弧形曲面结构，曲率半径变化范围为0.5～2.0cm，弧度的变化范围为20～75°，确保粉末滑出后，获得与传送带运行方向相反的初始速度。
3、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：下料漏斗出料口缝隙的宽度根据待筛分粉末的粒度范围进行调整，其变化范围为待筛选粉末粒径的1.1～1.5倍，确保粉末单排流出，以避免粉末在传送带表面形成塞积。
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