CN2915287Y - 一种振动淌筛 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动淌筛，它包括淌筛、与所述淌筛联接的振动装置，在所述淌筛上设有分离物料的入料端和出料端，所述淌筛的筛面相对于水平面有一倾角α，在所述筛面上自入料端到出料端之间依次分布设有分散区、加速区、筛分区和收集区，在所述分散区排列设有阻挡物，所述加速区为一平滑表面，在所述筛分区排列设有扩孔，所述收集区分为上、下两层。本实用新型利用果仁与果壳混合物各组分摩擦角的不同，借助倾斜筛面的周期振动，使物料由筛顶滚下或滑下。其中摩擦角小、滚动性差的组分在滑过筛面时跌落筛孔，从而精确地实现不同组分的分离。

Description

一种振动淌筛

技术领域

本实用新型涉及混合物的分离装置，尤其涉及一种振动淌筛。

背景技术

利用现有的分离机构进行种籽精选、除杂以及籽粒破壳后混合物的清选过程中，由于混合物中各组分的粒径相近、形状相似、密度相仿而往往存在难以分离的现象。例如，在油菜籽脱壳后有少量未破壳籽粒很难从脱壳胚仁中分离出来。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种振动淌筛，从而精确地实现混合物中不同组分的分离。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种振动淌筛，它包括淌筛、与所述淌筛联接的振动装置，在所述淌筛上设有分离物料的入料端和出料端，所述淌筛的筛面相对于水平面有一倾角α，在所述筛面上自入料端到出料端之间依次分布设有分散区、加速区、筛分区和收集区，在所述分散区排列设有阻挡物，所述加速区为一平滑表面，在所述筛分区排列设有扩孔，所述收集区分为上、下两层。

所述阻挡物的横向长度是分离物料的平均直径的2倍到4倍，相邻两排阻挡物的纵向间距是分离物料的平均直径的1.5倍到3倍，同排阻挡物之间的横向间距是分离物料的平均直径的3倍到5倍。

相邻两排阻挡物互相错开排列，阻挡物的排数为2排、3排或4排。

所述加速区的纵向长度是分离物料的平均直径的10倍到15倍。

所述筛分区的扩孔形状为两端半圆的纵向平键结构，其两端半圆的直径是分离物料的平均直径的1.1倍到1.2倍，相邻两排扩孔的纵向间距是分离物料的平均直径的1.5倍到3倍，同排扩孔的横向间距是分离物料的平均直径的3倍到5倍。

相邻两排扩孔互相错开排列，扩孔的排数大于或等于2并且小于或等于13。

所述振动装置包括电动机、曲柄以及吊杆，曲柄的一端与电动机联接，而另一端与吊杆铰接，吊杆支撑铰接在所述淌筛的底面并且吊杆与水平面的最小夹角为β，该β角应符合： $\mathrm{\β}>\mathrm{\π}-\left\{\arcsin \right[\frac{g}{{\mathrm{\ω}}^{2}r}\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})]+(\mathrm{\ψ}+\mathrm{\α})\},$ 在式中，π是圆周率，g是重力加速度，ω是曲柄的转动角速度，r是曲柄转动半径，φ是物料摩擦角。

与现有技术相比，本实用新型的振动淌筛利用果仁与果壳混合物各组分摩擦角的不同，借助倾斜筛面的周期振动，使物料由筛顶滚下或滑下。其中摩擦角小、滚动性差的组分在滑过筛面时跌落筛孔，从而精确地实现不同组分的分离。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的筛面结构图。

图2是本实用新型的结构与受力分析示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实施例的振动淌筛包括淌筛1、与淌筛联接的振动装置，在淌筛1上设有分离物料的入料端2和出料端3，淌筛1的筛面相对于水平面有一倾角α，在筛面上自入料端2到出料端3之间依次分布设有分散区4、加速区5、筛分区6和收集区7，在分散区4排列设有阻挡物8，加速区5为一平滑表面，在筛分区6排列设有扩孔9，收集区7分为上、下两层；振动装置包括电动机(图中未示出)、曲柄11以及吊杆12，曲柄11的一端与电动机联接，而另一端与吊杆12铰接，吊杆12支撑铰接在淌筛1的底面并且吊杆与水平面的最小夹角为β。

分散区4由一系列交错排列的复数个阻挡物8组成，在振动机械的作用下，将脱壳后果仁和果壳的混合物均匀分散；加速区5为一平滑表面，由于筛面倾斜，加上受到机械振动，脱壳后各组分在此区域加速至不同速度后进入筛分区6；筛分区6由复数个长条型扩孔9组成，其作用是将破碎后的壳和仁筛下后卸料，而未完全破壳的坚果因高速滚动越过筛分区成为返料，筛分区6的扩孔9形状为两端半圆的平键结构，以保证既能使高速滚动的未脱壳坚果能顺利滚过不掉下筛孔，又能使脱壳后滚动性能差的仁、壳在筛分区域内近乎全部筛下；收集区7分为上、下两层，分别收集被分离的果仁和果壳。设所分离物料的平均直径为d，则分散区的长条形阻挡物的长度L₁为2d＜L₁＜4d，相邻两排阻挡物的纵向间距L₂为1.5d＜L₂＜3d，阻挡物的横向间距L₃为3d＜L₃＜5d，相邻两排阻挡物的个体互相错开排列，阻挡物的排数n₁为2＜n₁＜4；加速区的长度L₄为10d＜L₄＜15d，与物料的摩擦系数f＜0.8tanψ(ψ为静摩擦角)；筛分区的扩孔形状为两端直径1.1d＜d₁＜1.2d的平键形孔，扩孔的纵向间距L₂为1.5d＜L₂＜3d，横向间距L₃为3d＜L₃＜5d，相邻两排扩孔互相错开排列，扩孔的排数n₂为2＜n₂＜13。

依前所述，振动淌筛的工作原理是利用被分离混合物中各组分摩擦特性的不同而进行分离的，所以它在结构上类似于纯下行体制的振动筛和倾斜淌筛，其结构和颗粒受力情况如图2所示，下面结合图2给出颗粒在筛面上仅能下滑而不发生上滑或跳动的两个关键参数——振动频率(反映为曲柄转速n)和筛体安装角β(即吊杆与水平面的最小夹角，与筛面倾角α相关)。

将曲柄的转动范围划分为4个象限，以曲柄在I、IV象限时颗粒的运动状态为例，此时其运动和受力情况如图2所示，根据达朗伯原理，此时颗粒具有

∑X＝0

即：

$P_g\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+\mathrm{mg}\sin \mathrm{\α}-m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}-F=0$                        (式1)

且有：

∑Y＝0

即：

N-P_gcos(α+β)-mgcosα＝0    (式2)

此两式中：

α——振动筛面倾角(°)；

β——振动吊杆安装角(°)；

P_g——附加的振动惯性力(N)；

P_g＝mω²rcosωt

式中：ω——曲柄转动角速度(°/s)；

r——曲柄转动半径(m)；

t——曲柄转过的时间(s)；

m——颗粒的质量(kg).

g——重力加速度，g＝9.8(N/kg)；

——颗粒的相对惯性力(N)；

N——振动面支反力(N)；

F＝N·tgψ

式中：ψ——物料摩擦角(°).

由式2得：

N＝P_gcos(α+β)+mgcosα    (式3)

将式3及F、P_g的表达式代入式1并整理得：

$\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=\frac{\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\ψ})}{\cos \mathrm{\ψ}}{\mathrm{\ω}}^{2}r\cos \mathrm{\ωt}-\frac{\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})}{\cos \mathrm{\ψ}}g$                                    (式4)

当 $\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}>0$ 时，颗粒将相对下滑，因此由式4得：

sin(α+β-ψ)ω²rcosωt-sin(ψ-α)g＞0

$\frac{{\mathrm{\ω}}^{2}r}{g}\cos \mathrm{\ωt}>\frac{\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})}{\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\ψ})}$                                     (式5)

若用|cosωt|_max＝1代入式5可得：

$\frac{{\mathrm{\ω}}^{2}r}{g}>\frac{\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})}{\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\ψ})}$                                      (式6)

将此式换算成曲柄转速，可得颗粒相对下滑的曲柄临界转速为：

$n_1\≥(30/\mathrm{\π})\sqrt{\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})/\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\ψ})\·(g/r)}(r/\min )$             (式7)

当曲柄处于II、III象限时，类似地可求出颗粒能相对筛面上滑的曲柄临界转速为：

$n_2\≥(30/\mathrm{\π})\sqrt{\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})\·g/(r\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\ψ}+\mathrm{\β}))}(r/\min )$            (式8)

颗粒能相对筛面跳动的曲柄临界转速为：

$n_3\≥(30/\mathrm{\π})\sqrt{g\·\cos \mathrm{\α}/\left(\right|\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})|\·r)}(r/\min )$               (式9)

由分析以上各式可得，当曲柄转速n处于

n₁＜n＜n₂＜n₃

时，颗粒仅能相对振动筛面下滑而不能上滑或跳动，即此时筛体处于纯下行振动筛体制，由此可以求出，符合此种振动状态的筛体吊杆安装角β应符合：

$\mathrm{\β}>\mathrm{\π}-\left\{\arcsin \right[\frac{g}{{\mathrm{\ω}}^{2}r}\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})]+(\mathrm{\ψ}+\mathrm{\α})\}$            (式10)

结合试验材料——油菜籽破壳混合物的特性将有关数值α＝17°，ψ＝19°，ω²r＝g，代入式10可解得：

β≥38°

实验中取β＝55°-82°.

再将α、ψ、β各值代入式7，8得：

n₁＝135r/min    n₂＝512r/min

试验中取n＝186r/min-466r/min.

我们以油菜籽脱壳混合物(去除壳和碎末后)为试验材料，尝试用振动淌筛将其中的少量未脱壳油菜籽粒分离出来.实验测得混合物中各组分的摩擦角如表1所示.

由表1中可以看出，完整油菜籽粒的摩擦角略小于脱壳胚仁的，因此如能寻求到振动淌筛合理结构参数，便有可能将油菜籽从已脱壳胚仁中分离出来.

表1  油菜籽脱壳混合物各主要组分摩擦角ψ^*

Table 1 The friction angle of hulled rapeseed mixture

物料Materials	油菜籽Rapeseed	脱壳胚仁Hulled embryo	菜籽壳Husk
				摩擦角Friction angle	18.7°	22.7°	23.3°

*指物料在钢板上的静摩擦角.

*Stand for still friction angle of materials above steel plain

取振动频率f、振幅A、筛面倾角α、筛面加速区长l₁和筛分区长l₂为因素，以分离后的籽粒中含胚仁率(简称籽中含仁率)Y₁和分离后胚仁中含籽粒率(简称仁中含籽率)Y₂为观察指标，对振动淌筛作五因素二水平正交回归试验分析。

因素水平表的安排见表2：

表2  正交实验的因素水平表

Tablc 2 The factors and levels of orthogonal rest

因素Factors	下水平ZJ1Low level	零水平ZJ0Zero level	上水平ZJ2High level	区间Δ1District
					振频Hz Frequency振幅mmVibrate distance倾角Angle加速区长mmAccelerate distance筛分区长mmSieve distance编码code	3.1111.716°4529-1	5.4452.2517.25°52.5340	7.7782.818.5°60391	2.3330.551.25°7.55

由邓氏极差法进行影响因素和各因素应调整趋势的分析结果见表3。由以上分析可知：对籽中含仁率Y₁和仁中含籽率Y₂两项指标有综合影响的因素主要有振动淌筛的振动频率、筛体倾角和振幅。

表3  五因素两水平正交回归买验分析

Table 3 Orthogonal regressional experiment with five factors & two level

                                                                                                      

因子             f       α    l₂               A            l₁     Y₁      Y₂

Factors

                                                                                                      

试     1   1     1       1     1         1      1      1     1      .1312   .0253

验     2   1     1       1     -1        1      -1     -1    -1     .1464   .0388

号     3   1     1       -1    1         -1     1      -1    -1     .0038   .0327

(      4   1     1       -1    -1        -1     -1     1     1      .2272   .0503

serial 5   1     -1      1     1         -1     -1     1     -1     .0030   .0172

       6   1     -1      1     -1        -1     1      -1    1      .0221   .0087

number 7   1     -1      -1    1         i      -1     -1    1      .0027   .0348

)      8   1     -1      -1    -1        1      1      1     -1     .0062   .0344

                                                                                                                

   К＝    ↓.475    .063      ↑-.261   .030     ↑-.216    .193      ↓.224

Y₁ β_i＝.07.06       .008      -.03      .004     -.03       .02       .03

   ρ_i＝   *.52E+02  .91E00    *.16E+02  .21E+00  *.11E+02   .86E+01   *.12E+02

                                                                                                                

回归方程Regressional function Y₁＝0.07+0.06f-0.03l₂-0.03A+0.03l₁

                                                                                                                

   К＝      ↓.052    ↑-.062   -.022     .024     ↑-.040    .012      -.004

Y₁ β_i＝.03  .007      -.008     -.003     .003      -.005     .002      -.0005

   ρ_i＝     *.29E+02  *.41E+02  .52E+01   .63E+01   *.17E+02  .16E+01   .17E+00

                                                                                                                 

回归方程Regressional functjon Y₂＝0.03+0.7×10^-2f-0.8×10^-2α-0.5×10^-2l₂-0.5×10^-2A

                                                                                                                  

 К-极差值Limit minus    β_i-回归系数Regressional functjon

ρ_i-方差贡献率Pfoportions in square minus

*和↑↓分别表示因素作用的差异显著性及应调整的稳势。暂不考虑交互作用，回归方程仅作参考。

以油菜籽脱壳混合物(去除碎末和皮壳后)为材料，经正交试验得出影响振动淌筛分离效果的因素依次为：振动频率f、筛面倾角α、振幅A等。当调整各因素水平值为振动频率f＝0.316Hz、筛面倾角α＝19度、振幅A＝2mm，此时取得油菜籽脱壳仁中含籽率Y₂＝3％左右，而籽中含仁率Y₁＜1％的良好效果，证明采用振动淌筛分离摩擦特性相异的物料是可行的。针对不同物料的特性，相应调整振动淌筛的结构参数值亦有可能实现其他混合物料的分离。

Claims (7)

1、一种振动淌筛，它包括淌筛、与所述淌筛联接的振动装置，在所述淌筛上设有分离物料的入料端和出料端，其特征在于，所述淌筛的筛面相对于水平面有一倾角α，在所述筛面上自入料端到出料端之间依次分布设有分散区、加速区、筛分区和收集区，在所述分散区排列设有阻挡物，所述加速区为一平滑表面，在所述筛分区排列设有扩孔，所述收集区分为上、下两层。

2、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，所述阻挡物的横向长度是分离物料的平均直径的2倍到4倍，相邻两排阻挡物的纵向间距是分离物料的平均直径的1.5倍到3倍，同排阻挡物之间的横向间距是分离物料的平均直径的3倍到5倍。

3、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，相邻两排阻挡物互相错开排列，阻挡物的排数为2排、3排或4排。

4、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，所述加速区的纵向长度是分离物料的平均直径的10倍到15倍。

5、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，所述筛分区的扩孔形状为两端半圆的纵向平键结构，其两端半圆的直径是分离物料的平均直径的1.1倍到1.2倍，相邻两排扩孔的纵向间距是分离物料的平均直径的1.5倍到3倍，同排扩孔的横向间距是分离物料的平均直径的3倍到5倍。

6、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，相邻两排扩孔互相错开排列，扩孔的排数大于或等于2并且小于或等于13。

7、如权利要求1所述的振动淌筛，其特征在于，所述振动装置包括电动机、曲柄以及吊杆，曲柄的一端与电动机联接，而另一端与吊杆铰接，吊杆支撑铰接在所述淌筛的底面并且吊杆与水平面的最小夹角为β，该β角应符合： $\mathrm{\β}>\mathrm{\π}-\left\{\arcsin \right[\frac{g}{{\mathrm{\ω}}^2\mathrm{\τ}}\sin (\mathrm{\ψ}-\mathrm{\α})]+(\mathrm{\ψ}+\mathrm{\α})\},$ 在式中，π是圆周率，g是重力加速度，ω是曲柄的转动角速度，r是曲柄转动半径，ψ是物料摩擦角。