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1、,第一章 物料处理设备,第一节 固体物料的筛选除杂设备,生物工程生产厂所用的许多原料（如酒精厂用的地瓜干、玉米等，啤酒厂用的大麦、大米等）在收集、运输和贮藏过程中混入了泥土、砂石、沙子、碎木块、麻绳、草籽、草屑、螺丝钉、铁钉、铁丝等各种杂物。这些杂物大体上可分为3大类：一是纤维较长的物质，如麻绳、草屑、庄稼秸秆等；二是颗粒状的物质，如沙子、碎石块、泥土块、碎木块等；三是铁磁性物质，如螺丝钉、铁钉、铁丝等。 在进行产品的加工之前，必须对这些杂物进行清理，否则将会影响成品质量、损害人体健康，并且对后序加工设备造成不利影响。,一、磁铁分离器,目的是除去夹在原料中的铁磁性杂质。 磁铁分离器的主要工作部
2、件是磁体，每个磁体都有两个磁极，其周围存在磁场。磁体分为电磁式和永磁式两种型式。电磁式磁铁分离器磁力稳定，性能可靠，但必须保证一定的电流强度；永磁式磁铁分离器结构简单，使用维护方便，不耗电能，但磁力较弱，使用方法不当或时间过长磁性会退化。 磁选设备有永磁溜管、永磁滚筒等。,如图是使用平板式除铁机的永磁安装的结构示意图。 磁铁可安装一排或多排。原料通过倾角为3040的倾斜面时，铁杂被磁极吸住。当设备停止使用时，被吸住的铁杂人工取下，再用铁板将两个磁极盖住，以保存磁性。,如图为旋转式永磁除铁机，主要是由半圆形磁铁芯与旋转滚筒组成，磁芯与滚筒的间隙小于2mm。当物料落在由非磁性材料（1Cr18Ni9
3、Ti）制成的滚筒上时，物料随滚筒一起转动，而后自由排出，而夹杂在食品原料中的铁杂被吸附在滚筒表面，当滚筒转至磁场作用之外时，自动落入盛铁盒。,图 CXY永磁滚筒的结构 1进料斗；2观察窗；3滚筒；4磁心； 5隔板；6小麦出口；7铁杂炙收集箱； 8变速机构；9电动机；10机壳,2.永磁滚筒 如图所示，永磁滚筒除铁机主要由进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等部分组成。磁芯由锶钙铁、氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排列成170的圆弧形，安装在固定的轴上，形成多极头开放磁路。磁芯圆弧表面与滚筒内表面间隙小而均匀(一般小于2mm)，滚筒由非磁性材料制成，外表面敷有无毒而耐磨的聚氨酯涂料作保护层，以延长使
4、用寿命。滚筒通过蜗轮蜗杆机构由电动机带动旋转。磁芯固定不动，滚筒重量轻，转动惯量小。永磁滚筒能自动地排除磁性杂质，除杂效率高(98以上)，特别适合于除去粒状物料中的磁性杂质。 为了有效地保障安全生产和产品质量，在原料的粮食等物料加工的全过程中，凡是高速运转的机器的前部应装有磁选设备。 为了保证磁选效果，物料通过磁极面的速度不宜过快，永磁溜管的物料速度一般为0.150.25ms，永磁滚筒的圆周速度一般为0.6m/s左右。,筛选除杂设备广泛应用于食品、发酵、制药等加工企业，多用于清理含有大杂、小杂及轻杂的颗粒状原料。,二、筛选除杂设备,1.筛选法清理机 如图为大麦麦清杂机，是一种典型的振动筛清理机
5、。主要装置有：进料装置、筛体、吸风除尘装置、振动装置和机架等。 被清理物料由进料斗1进入，通过控料闸依次到达三级振动筛的三层筛面上。三层筛面倾斜安装在一个整体筛架上，由振动机构带动作往复振动。当物料到达第一层筛面，由于筛孔较大，物料及粗杂通过筛孔落到第二层筛面上，第一层筛面上为大杂。物料到达第二层筛面并通过筛孔，把粗杂清理出来。物料到达第三层筛面，由于第三层筛孔小，细杂通过筛孔被分离出来。可见三层筛的筛孔依次减小，在吸风除尘装置的配合下，把物料中质轻的杂质也能清理出来，该机的清理状态如图所示。 筛选法清理机的筛面常用的有编织筛面和板筛面。编织筛面多用金属丝编织成，也有用绢丝编织成的。,2.振动
6、筛 振动筛一般是通过机械的振动（或其他形式的运动）将原料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干个粒度级别的过程。 振动筛的基本知识 筛分效率 每一层筛面都可以将物料分成筛过物（也叫筛下物）和筛余物（也叫筛上物）两部分，事实上筛分过程不可能十分严格，由于种种原因，筛下级别不可能全部穿过筛孔面而进入筛过物，总有一部分留在筛余物中。 筛分效率是从数量上来评定筛分过程的指标，筛分效率为： 式中 ：筛分效率，%； G ：筛分物料总量，kg； G/：筛过物料总量，kg； x：可筛过物的质量百分比，%。,筛面组合 生产中为了要将各种粒度的混合物通过筛分分成若干个粒级，或提高总的筛分效率，须将若
7、干层筛面组合使用。通常有3种组合方式。 筛余物法：将前道筛面的筛余物送至后道筛面再筛，图中所示筛分产品从 I 到IV以次渐粗，这种筛面组合的特点是先提细粒后提粗粒。它的优点是粗粒料的筛分路线长，筛面的检查、清理、维护方便。缺点是所有大粒物料要从每层筛面流过，不但筛面易磨损，而且多数粗物料阻碍细粒料接触筛孔，降低筛分效率。 筛过物法：将前道筛面的筛过物送至下道筛面再筛。筛分产品从 I 到IV以次渐细，先提粗粒后提细粒。它的优点是使筛面的负荷减轻，有助于提高筛分效率，同时筛面配置空间较紧凑。 混合法：这种方法综合了前二种方法的优点，因此流程可以灵活多变。不同的筛分物料，都要根据其物料的具体特点，粗
8、细粒的含量以及筛分的要求，来确定筛面的组合方式。,开孔率（筛面利用系数、筛孔系数） 开孔率（筛面利用系数）是指整个筛面上筛孔所占的面积与总面积之比。筛面利用系数与筛孔的间距和筛孔排列形式有关（如图所示），可以证明在同样的孔径和孔隙时，正三角形排列的筛面利用系数比正方形排列可增加16。另外正三角形排列的筛孔是错开的，使物料在筛面运动过程中的过筛机会增加了。若正方形排列时，当物料在孔隙上通过时就无法过筛，因而严重影响分级效率。 对于编织筛面有： 式中 K：开孔率，%； b：孔边长，mm； d：编织丝直径，mm。 物料穿过筛孔的概率 并不是筛面上所有筛下级别的物料都能通过筛孔，只有那些接触筛面而且在
9、运动中颗粒的投影完全进入筛孔，或者是颗粒的重心已经进入筛孔才有可能通过筛孔。对于前者以编织面为例，直径为D的颗粒在筛面上通过筛孔的可能性仅为 当D 越接近孔尺寸b时（如图所示）筛过的可能性越是大幅度降低。一般可将超过筛孔0.81.0的粒度级称为难筛颗粒。 当颗粒虽为筛下级别，但它与筛面的相对运动速度达到一定值以上时，则完全没有通过筛孔的机会。,筛面的种类和结构 筛面是筛分机械的主要工作构件。 栅筛面:栅筛面采用具有一定截面形状的棒料，按一定的间距排列而成，通常用于物料的去杂粗筛。但在淀粉生产中使用的曲筛也可属于此类，由极细的矩形截面不锈钢丝组成弧面，用湿式筛分分离淀粉和皮粕，见图。 栅筛面的特
10、点是结构简单：一般粗栅筛很容易制造，但是象淀粉用曲筛那样精细栅制造的筛是比较困难的。栅筛面的使用，通常物料顺筛格方向运动前进，淀粉曲筛为特例，物料与水的混合物垂直于筛格方向前进。 金属丝编织筛面:金属丝编织筛面由金属丝编织而成，亦称筛网。其材料为：低碳镀锌钢丝（可用于负荷不大、磨损不严重的筛分设备）；高碳钢丝和合金弹簧钢丝（抗拉强度高，延伸率小，可用于较大负荷的筛分设备）；不锈钢丝和有色金属编织的筛网可以用于高水分物料。 编织筛网通常为方孔，或矩形孔，孔尺寸大的可在25mm以上，孔径小的可到300目以上。一般120目以下的金属丝编织的筛网可以用平纹织法，超过120目就必须用斜纹织法，如图所示。
11、编织筛网不仅用于粉粒料筛分，也常用于过滤作业。金属丝编织筛的优点是轻便价廉，筛面利用系数大，同时由于金属丝的交叠，表面凹凸不平，有利于物料的离析，颗粒通过能力强。主要缺点是刚度、强度差，易于变形破裂，只适用于负荷不太大的场合。使用编织筛时，周围还需有张紧结构。,板筛面:板筛面由金属薄板冲压而成，又称冲孔筛面，由于板筛的筛孔不可能做得很细，因此仅用于处理颗粒料，不宜于处理粉料。最常用的金属薄板厚度为0.51.5mm。 板筛面最常用的筛孔形状是圆孔和长孔，圆孔是按颗粒的宽度进行分级，长孔是按颗粒的厚度分级，也有时采用三角形孔或异形孔。 筛面的筛分效率与孔眼的形状、间距和排列有密切关系，即影响筛分效
12、率的不仅是筛面的开孔率，筛孔的排列也影响到颗粒接触和穿过筛孔的机会。图示是几种常见的筛孔排列方式。板筛面的优点为孔眼固定不变，分级准确，同时它坚固、刚硬、使用期限长。由于制造和使用不当，有时筛板产生波形面，会使筛面上各点流量不均匀，应该修整后再使用，否则将严重影响工效。由于筛孔是用冲模制出的，孔边成7左右的楔角或锥角，安装时应以大端向下，以减少筛孔被颗粒堵塞的机会。近年来国外发展一种厚板筛面，筛孔的密度很大，提高了筛面利用系数，又能保证筛面的刚度和强度。这种厚板筛面的筛孔锥角可以大到40左右，安装则是大口朝上，更增加了筛下物料穿过筛孔的机会，但是筛上物料也会进入孔口上缘而通不过孔口下缘，形成堵
13、孔。因此这种筛面只适用于某些可以避免堵孔的振动筛。 绢筛面：绢筛面由绢丝织成，或称筛绢，主要用于粉料的筛分，在面粉工业中粉筛用量最大。由于绢丝光滑柔软，所以在筛面中极易移动而改变筛孔尺寸，使用时必须用大框架绷紧，较大孔的绢筛面都用绞织。筛绢的材料为蚕丝或锦纶丝，也可用两种材料混织。,图 板筛面筛孔的排列,摆动筛 摆动筛又称摇动筛，在工厂中常称为振动筛。从物料在筛面上受力来看，摆动筛与振动筛是不一样的。摆动筛是以往复运动为主，而以振动为辅，摆动次数在600次min以下。振动筛在选矿和粮食筛选中，常是一次筛分产品，物料在筛面上是剧烈跳动的，是以振动为主，其振动次数为8001 500次min。 摆动
14、筛结构特点:摆动筛通常采用曲柄连杆机构传动，电动机通过皮带传动使偏心轮回转，偏心轮带动曲柄连杆使机体（上有筛架）沿着一定方向作往复运动。由于机体的摆动，使筛面上的物料以一定的速度向筛架的倾斜端移动。筛架上装有多层活动筛网，小于第一层筛孔的物料从第一层筛子落到第二层筛子，而大于第一层筛孔的物料则从第一层筛子的倾斜端排出收集为一个级别，其它级别依此类推。 摆动筛的机体运动方向垂直于支杆或悬杆的中心线，机体向出料方向有一倾斜角度，由于机体摆动和倾角存在而使筛面上的物料以一定的速度向前运动，物料是在运动过程中进行分级。 摆动筛的优点，摆动筛的筛面是平的，因而全部筛面都在工作，制造和安装都比较容易，结构
15、简单、调换筛面十分方便，适用于多种物料的分级。缺点是动力平衡较差，运行时连杆机构易损坏，噪音较大等。,摆动筛主要技术参数 筛子:筛子是主要的工作部分，直接影响分级效果。筛子主要有3种型式：一种为钢条制成的；一种是金属丝或丝线编织的；一种是冲（钻）孔的薄金属板。工厂常用最后一种型式。为了减少筛孔堵塞，筛孔做成圆锥形，孔由上向下逐渐增大，其圆锥角以7为合适。 筛孔的形状有圆形、正方形和长方形，圆形的比较常用，亦有长方形与圆形混合使用。 筛孔的尺寸：应稍大于物料所需分级的尺寸。圆孔为物料尺寸的1.21.3倍；正方形孔为物料尺寸的1.01.2倍；长方形孔为物料尺寸的1.1倍。 生产率:摆动筛的生产能力
16、G为：G = Bq 式中 G：生产能力，kg/h；B：筛面宽度，m；Q：筛面单位流量，kgmh。 筛面单位流量主要与物料在筛面上的流速有关，流量不能过大。因此，要提高G，只能增大B，但筛宽和筛长有一定比例，B过大其结构庞大，不便操作，物料也不容易沿筛宽均匀散落，筛宽一般在6001 200mm毫米内选取。,摆动筛惯性力的平衡 摆动筛的特点是人为地用机械的方法带动微振动，使物料在振动中移动和分级。但振动带来了噪音以及影响零部件的寿命，则必须控制。这就是摆动筛中振动和平衡一对矛盾。为了防止发生剧烈的振动，除了在制造、安装中保证其精度外，设计上还必须采取措施，通常的方法是采取平衡重平衡，即在偏心装置上加设平衡重物，或对称平衡，即采取双筛体的方法平衡。 平衡重块平衡:该方法是以平衡轮来平衡单筛体惯性力的方法。图示为平衡重平衡作用的示意图。平衡重装置的方位应与筛体运动方向相平行，当曲柄连杆机构转到水平位置时，平衡重所产生的离心惯性力恰好与筛体产生的惯性力方向相反而起平衡作
