振動磨機

振動磨機

振動磨機是以球或棒為介質的超微粉碎設備。介質在磨機內振動可使小於2mm的物料粉碎至數微米。它具有高效、節能、節省空間、產品粒度均勻等優點,在超微粉碎領域內占有重要優勢,得到了廣泛的套用。

70年代發展起來的西德Palla管型振動磨機,目前已進入全世界40多個國家和地區,從普通的冶金、建材、非金屬礦、煤、化工、輕工等部門中的工業礦物及原材料的超微粉碎到新型合成材料及磁性材料的深加工,處理的物料多達一百多種。

基本介紹

  • 中文名:振動磨機
  • 外文名:Vibration Mill
  • 簡介:以球或棒為介質的超微粉碎設備
  • 優點:高效、節能、節省空間
  • 適用行業:冶金、建材、非金屬礦
  • 存在問題:低能區的存在
工作原理,分類,優點,影響粉磨效率的原因,發展過程,旋轉腔式振動磨,異型腔振動磨,偏心式振動磨,MGZ-1型振動磨機,最新成果,

工作原理

振動磨機的結構如圖1所示。
圓柱形筒體內裝有粉磨介質及物料,筒體支承在彈簧上。在筒體中心管內裝有滾動軸承,軸承內安裝著激振器。激振器由偏心軸及安裝在其上的偏心重物組成。當激振器由電動機與經彈性聯軸器帶動旋轉時,由於慣性離心力的作用,使得支承在彈簧上的筒體發生振動,磨內的介質也跟著振動。當振動頻率較大時,引起介質自轉,拋動及互相衝擊。夾在介質中間的物料受到衝擊和磨剝作用而粉碎。
圖1 振動磨機結構圖1 振動磨機結構

分類

按照筒體數目分:單筒的和多筒的;
按照激振形式分:慣性式和偏旋式;
按照是否加水粉磨分:乾法和濕法;
按照操作方法分:間歇式和連續式。

優點

振動磨機可用於連續作業也可用於間歇作業,將各種物料磨成較細的最終產品,既可用於濕磨又可用於乾磨。
振動磨機與其他磨機相比,具有以下優點:
1. 由於是高速工作,可直接與電動機相連,機重和占地面積小;
2. 研磨介質填充率和振動頻率高,單位容積筒體的處理量大;
3. 功耗較小,不需用分級機進行閉路磨碎;
4. 產品粒度細,可以細磨或超細磨碎;
5. 用軟管可與物料和排料裝置連線,便於密封;還可以進行一些特殊磨碎,如連線液氮,進行超低溫磨碎。

影響粉磨效率的原因

在振動衝擊能量自筒壁向筒中心的傳遞過程中,各層磨介的振動衝擊能量因不斷耗散而不斷降低。德國柏林大學E. Gock教授和Kurren教授藉助高速影像及圖像數據分析,可以定量求得介質在任意時刻的能量。
介質能量集中分布在磨腔下部邊緣的一個狹窄區域內,而且旱非對稱狀,磨腔的中上部則成為較大的低能區。不僅如此,低能區的範圍隨磨筒直徑的增大而擴大。由於低能區的存在,使得磨筒中上部的物料得不到足夠的能量而無法粉碎,工作介質的無效碰撞增多,系統能量利用率降低,致使產品粒度分布範圍變寬,達不到高產量和窄粒級分布的要求。因此傳統振動磨磨筒直徑一直難以突破650mm,低能區的存在己成為振動磨大型化發展的主要障礙。

發展過程

前面所提到的振動磨存在的缺陷極大地阻礙了它的發展,為了攻克這一難題,各國學者從多種途徑進行了大量工作,也取得了卓有成效的成績。

旋轉腔式振動磨

德國柏林大學E. Gock教授和Kurren教授1985年推出了“旋轉腔式振動磨”,如圖1。
磨腔中心設定一個三葉片葉輪,它將磨腔空間一分為三並隨介質一起迴轉,通過倉輪直接將振動能量傳遞內中心區,使比能耗降低了30%,產率提高2倍。但旋轉腔式振動磨的缺點是葉輪動負荷很大,葉輪扭曲變形,葉片斷裂,內襯損傷嚴重,且功耗明顯高於常規振動磨機。
圖2旋轉腔室振動磨圖2旋轉腔室振動磨

異型腔振動磨

Hoffl教授吸收了“旋轉腔式振動磨”的優點,在“旋轉腔式振動磨”的基礎上,以固定結構代替旋轉葉輪,於1991年研製了“異型腔振動磨”。在磨筒內固接兩塊折流板,其設計理論是在磨機工作時,左側的滑板使介質產生向下的加速度,右側的凸板使介質產生指向磨筒中心的加速度,從而激活中心區域介質。該機採用異型襯板代替傳統的對稱規則襯板,使能量在筒體整個截面上分布更加均勻,理論上可以消除磨機筒體中心運動死區。但目前尚未見到該機型的套用報告。
圖3異型腔振動磨圖3異型腔振動磨

偏心式振動磨

由於諸多原因,上述改進機型均未在實際中推廣套用。E.Gock等人又於1995年開發了“偏心式振動磨”。“偏心式振動磨”的實質是在以上兩種振動磨的基礎上,將激振器移出設備重心,使機體產生一種主軸可變的橢圓運動軌跡,增大筒內散體的轉動速度,使低能區的散體迅速轉移到能量高的區域,從而改善磨腔內部的能量分布以減小低能量區。目前己有這種機型在一些領域的套用報告。
圖4偏心式振動磨圖4偏心式振動磨

MGZ-1型振動磨機

上海理工大學王樹林教授等人則強調正向擠壓碰撞作用,認為活化介質與提高能量利用率並無自然聯繫,主張低頻高幅,以提高能量傳遞的接觸面積和正向擠壓碰撞作用,達到提高產量和降低功耗的目的。並研製出了MGZ-1型振動磨機,其生產能力高於同規格Pulla U型振動磨3-4倍,比功耗降低30%。但由於激振器軸承的負荷加大,能耗增加,整機可靠性降低,該機尚未得到推廣套用。
應當肯定,上述工作確實在一定程度上減小了振動磨低能區,均化了內部能量分布,但其技術卻均未得到廣泛推廣。究其原因,這些工作或者因未能改變能量從磨筒內壁向中心通過介質間的碰撞單向逐層傳輸的方式,不可能從根本上改變介質能量過於偏心分布的情況,或者未能有效地解決振動磨的可靠性問題而難以推廣。因此有效地克服低能量區仍是振動磨研究的主要方向之一。

最新成果

前人的工作雖未真正克服振動磨低能區癥結,這些工作大大豐富了振動磨的研究,同時積累了寶經驗,為振動磨技術的進一步發展做出了重大貢獻。
侯書軍將多自由非線性振動理論套用于振動磨設計,在總結前人設計思想的基礎上,推出了“雙剛體振動磨”。在傳統振動磨的磨筒中心將一個剛性柱狀質量以彈簧懸掛在機架上,從而組成了一個雙剛體振動系統。其原理為:在這個剛體一散體一剛體多自由度禍合振動系統中,磨機機體的模態頻率比較低,而中心剛體模態頻率較高,當工作頻率靠近中心剛體的某個模態頻率時,系統就會出現反共振,中心剛體振動強烈,而機體仍保持常規振動磨的平穩狀態,介質物料同時受到兩個方向傳遞的能量,既消除了中心低能量區,又提高了能量輸入,大大提高了粉碎效率。而且機體的振動強度較低,系統的彈簧、車由承衝擊降低,其壽命與可靠性提高,工作噪聲降低,有利於環保。
圖5雙剛體振動磨圖5雙剛體振動磨

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們