声波筛分器声学特性测量

    1 概述

    筛分是将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法，通常用带孔的筛面把粒度大小不同的混合物料分成各种粒度级别。筛分广泛用于矿业、建筑、冶金、化工、水泥等工业部门。筛分效果直接影响到产品加工，置备的品质，也客观影响其它仪器的使用寿命。声波振动筛分始于1968年Suhm H.O研究并利用音波振动产生的音压及气流振动，进行筛分试验，从而开创了一种利用音波振动进行筛分的新型仪器。我国自 1987 年进行了上述研究，并很快制成了音波筛分仪。1991 年我国颁布了 GB/T 13220-1991《细粉末粒度分布的测定 声波筛分法》，对声波筛的产品参数作了一系列规定，其中规定声波筛机调频范围为50Hz~300Hz，声波输入功率 1W~10W。但对于如何进行这部分的检测，标准却没有明确，令这部分成为一个操作不便的模糊区域。

    2 原理

    筛分器的原理是将一组筛子按上粗下细叠置在一起，与叠筛上面的橡皮顶膜和下面的支座收集器组成一个封闭系统，如图1所示。顶膜上端的声波发生器发出音波，使顶膜作周期的垂直运动，这一封闭系统内的空气随着顶膜的运动，带动颗粒样品在筛网上作垂直跳跃，粗于这一级筛网孔径的颗粒会留在这一级筛中，小于这一级筛网孔径的颗粒就会掉到下一级筛中，经过适当时间的振动，样品颗粒就按粒级分散到各级筛子中，这样就达到了筛分的目的。

    3 结合文献对声波筛参数的分析

    从图 2 中可以看出：对一定的筛网和某种粒度的粉末来说，当音波频率高于某一定值后，筛分效率反会下降。对粒度在 20μm~200μm 的粉末，音波频率在 40Hz~60Hz 时筛分效率最高。特别是当输人功率一定时，即使再增加频率，筛分效率也不会明显增加。

    吴成义等人的试验还发现，对于粒度分布曲线很窄的粉末，在 200Hz~300Hz 或更高的频率时，若音压很小，则会出现粉末颗粒的聚集现象。所以声波筛产品和国家标准都将激发频率范围规定在50Hz~300Hz，主要工作频率设在 40Hz~60Hz 之间。可见频率设定的不同对筛分有着很大影响。

    4 测量方案

    对声波筛的声学部分测量，本文的测量装置示意图见图 3，以同尺寸的圆筒体替代筛网，将传声器置于声波筛中轴上，原来一级筛网的位置，传声器通过输出线依次与测量放大器和频率计相连。

    测量参数与简要操作步骤如下：

    1）频率准确度：改变声波发生器的输入频率，从 50Hz 开始，以 10Hz 作为步长增加，直至 300Hz，在频率计上依次读出对应频率值。