1 现有粉碎机的运行状态及分析
物料经锤片打击破碎后加速作圆周运动，离心力的作用使物料脱离锤片的打击，并很快在筛片侧形成物料环，粗细物料的质量不同造成物料环的分层，粗料粒层紧靠筛片侧，细料粒层覆在粗料粒层上。如果无法破坏物料的环流层，不但影响大颗粒物料重返粉碎区，而且还影响细物料的过筛，严重的还造成堵筛。目前解决的方法为减小锤筛间隙，片面利用锤片来破坏物料的环流层，从而造成物料重复粉碎，料温升高，能耗加大，对于细粒径的物料粉碎基本上是起不到作用。
我们可避开无序状态，建立一个简单的模式来再次分析：先引入“物流”的概念，以筛片为分界线，将粉碎过程分为三部分，第一部分为筛片以外的合格粒料，第二部分为附于筛片的环流层，第三部分为锤片粉碎区，可以将这三部分分别对应“物流”中的制造、贮运、市场，我们知道好的成功的物流，关键是贮运的网络，分析模式如图1所示。
这样我们就不难看出：粉碎的产量和品种关键是粉碎中的“贮运”。减小锤筛间隙相当于用“制造”环节来帮助“贮运”，并没有从“贮运”自身来解决，物流量小还可以，一旦出现大的物流量，就会造成锤片、筛片磨损加快，料温升高，大量的动能被转化为无用功。粉碎机中的“贮运”包括：第一，迅速将粗粒料返回锤片粉碎区；第二，迅速将细粒料送出筛片，避免返回粉碎区。而其瓶颈就是存在“分级物料环流层”，要有序破坏它，但其自身解决不了，就要采用其它方式。
所以筛片的高通透性是“贮运”成功的关键要素，对于高水分、油性物料的粉碎和超细粉碎尤为重要，只有解决了才能增加粉碎机的粉碎品种。
2 本设计原理
本设计目的就是从提高筛片的通透性入手，设计某机构实现筛片的在线清理。
先引入“筛分能力”这个概念。我们知道对于筛分机械，用“筛分效率”来分析机械性能。“筛分效率”是筛下产品重量与给料中细粒级重量的比值。影响筛分效率的因素主要是给料粒度和料中水分含量。对有一定分级功能和产量要求的粉碎机来讲，参考“筛分效率”扩充影响因素，用“筛分能力”来分析。它会让我们整体考虑实现一定功能的设备各设置环节间的关系。“筛分能力”（K）的概念包括：①筛子的有效面积（S）；②物料的穿透能力（W）；③物料到达筛片的时间（T）。可简单表示为K=S×W/T，其中：筛子的有效面积（S）可用物料水分、吸附性、油性来修正；物料的穿透能力（W）可用物料的粒度、物料和筛片的相对运动来修正；物料到达筛片的时间（T）可用初始动能、粒径大小比例、运动轨迹来修正。它是一个综合性能参数，不仅局限于筛子的本身，还要考虑其它相关参数。
利用筛分能力公式K=S×W/T作如下分析：只有S和W提高，T下降，筛分能力才会提高。物料环流层会使S减小，粗料层的阻挡又增加了T，粒径减小增加了穿透能力W，又获得动能减小了T，筛分能力就会提高。
筛片振动也能提高筛片的通透性，但对于粉碎机的筛片振动来讲，振动打乱了环流层，存在减小物料到达筛片的时间（T）的可能，但由于筛与物料存在相对运动，特别是物料自身具有动能，又存在减小物料穿透能力（W）的可能。
振动筛工作过程中给予物料动能使其按规律运动（物料处于筛子的受控状态），经过一定的位移或位置的调整而离开筛面，对于自身具有一定动能和方向矢量的物料效果并不突出。因为物料的动能不是振动筛给的，故无法控制其方向矢量，物料的方向矢量对筛孔面不一定为正值，而筛片的振动使筛孔存在另一个方向矢量又为物料穿过筛孔增加了变数，甚至是削弱。我们知道，粉碎腔内的物料是具有各个方向的动能矢量，这样的物料又使环流层中的物料动能矢量各异。所以用振动筛的筛分能力系数来分析用于粉碎机中的筛片振动没有相应的基础，而且受到振幅及振动方向的制约。物料会在筛面上产生跳动，物料环破坏不彻底，对于细颗粒，因其吸附力加强，振动时随筛片一起移动，因质量小而获得惯性小，很难获得与筛片分离的临界力，所以筛片振动运用有一定的物料和品种的限制。对于高水分、油性物料的粉碎及超细粉碎其作用将会明显减弱。
为直观表述物料过筛过程，可简化说明：①物料以一个方向运动向前穿过往复移动的孔；②物料一边自身向其它方向运动，一边向前去穿过一个往复移动的孔，结果不同。
筛子的有效面积（S）也是至关重要的因素，环流层和堵筛都会大大降低有效面积，所以要提高有一定面积的筛片的有效筛面积必须对其进行清理，保持其高通透性。
3 本设计结构解析
本设计利用空间气压瞬间变化引起气流冲击筛片来实现环流层的破坏，清理筛孔，达到增加筛片的有效面积，利用气囊和弹性板来完成这一过程。
在筛片外侧的一定距离处设一阀板，这一距离要保证出筛物料有一定运行空间和产生气压变化的空间，在操作门上设一气缸，气缸缸体固定在操作门上，气缸推杆和阀板固定。如图2所示。
由气缸带动阀板进行瞬间往复移动，就使阀板与筛片组成的空间内气体瞬间膨胀和收缩，使气体快速往复移动，对筛片实现来回冲击，从而破坏环流层，使物料返回粉碎区，堵住筛孔的物料在气体的直接作用下脱离筛面，清理堵筛，保证筛片的高通透性，提高筛子的有效面积（S），进而提高筛分能力（K）。
要说明这一清筛机构能否产生作用，必须解决一个疑问：在一个开放空间，这种过程是否能够实现气流的迅速移动。上面所述产生气压变化的空间是相对的，这个空间中的气流始终是处于运动状态的。从流体力学中知道，气体流动中存在动力粘度，是有一定的边界，气体的瞬间压缩和释放对另一个边界中的气体影响是可控的，动力粘度和惯性又会使这种影响存在一定的滞后，正因为存在这种滞后，才能保证这些方案的成功实施。
这种提高筛片通透率的方法也可采用类似的气囊弹性板机构完成（见图3）。气囊瞬间充入一定量和一定压力气体，瞬间推动弹性板移动，气囊瞬间释放气体，弹性板靠其弹性恢复位置，阀板的外侧与弹性板间设一气囊。为保证安装的方便和运行的准确，本设计将弹性板、气囊集成于操作门中。
气囊由电磁阀控制压缩空气的进出，使气囊体积变化可调到与清筛频率相匹配。另外，也可采用脉冲、超声波完成筛片的清理。
对筛面进行清理，提高筛子的有效面积的另一个意义是提高风量的有效使用，而避免扩大风量。
我们知道，要实现连续粉碎，就要有一定的风量带走合格粒料，但不能认为加大风量就能提高粉碎机的产量。气流中的粒料浓度和风速是衡量的参数。浓度是含物料的多少，只要不超过爆炸极限，应尽量提高浓度。风速是能不能将其带走输送出去的参数。浓度和风速都和风量有关，这就存在有效风量，实际上粉碎机工作过程中风量和风压处于一种自身平衡状态，要保证有效风量必须考虑风压，一个稳定的风压才能保证有效风量的稳定，而粉碎这一系统影响风压波动的是筛片环流层和堵筛，所以要让物料即时过筛和清理筛片是很重要的。如不即时过筛和清理，阻力加大，那么风量就会减小，导致风速减小，那时即使浓度再高也无法将其带出，这就是产量降低的原因。片面加大风量是无意义的，最后还是要处于平衡状态，反而会加大工艺中后面设备的处理困难和增加投资。
4 结束语
本文提出“筛分能力”的概念，从粉碎机各设置环节相互影响的关系分析，以系统解决堵筛问题。实现在线清筛，大大提高筛片的有效面积，从而增强过筛能力，使风压保持稳定，粉碎机运行更加稳定。进一步降低能料比，同时对粉碎后的粒料品质有更好的保证。对于高水分、油性物料的粉碎及吸附力强的超细粉碎其作用将会明显提高，更具有实际的意义。【高 峰 王灵珠】
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