Tiểu luận Máy phân loại & làm sạch vật liệu rời - Trần Đình Quang

 lượng riêng nhỏ nổi lên phía trên còn thành phần khối lượng riêng lớn nằm bên dưới.
Phân loại theo từ tính
_ Tạp chất sắt có thể làm hư hỏng bộ phận làm việc của máy, đặc biệt là các máy có vận tốc làm việc lớn hoặc có khe hở làm việc nhỏ, và có thể bật tia lửa gây ra hỏa hoạn. 
Hình 1.9
Máy tách đá nhiễm từ
_ Nguyên lý làm việc:
 Dùng nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện để tách các tạp chất sắt. Ðối với nam châm vĩnh cữu phải đảm bảo lực hút khoảng 12 kG. Lớp hạt chảy qua nam châm không được quá dày. 
 Ðể đảm bảo vận tốc chảy của dòng hạt thì góc nghiêng của đường ống tự trượt nơi đặt nam châm chỉ được lớn hơn góc nghiêng tự nhiên của hạt 3- 6O
 _ Ưu: cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, chi phí thấp, ít tốn năng lượng
 _ Nhược: độ phân loại tương đối, vẫn còn những hạt chưa phân loại được
Hình 2
Nguyên lý làm việc
Phân loại theo tính chất của bề mặt nguyên liệu
Cấu tử khác nhau trong khối hạt có trạng thái bề mặt không giống nhau. Bề mặt của chúng có thể xù xì, rỗ, nhẵn bóng, có vỏ hoặc không vỏ v.v.. Những trạng thái bề mặt khác nhau ấy có thể áp dụng để phân loại trên mặt phẳng nghiêng. 
 Khi các phần tử có trạng thái bề mặt không giống nhau chuyển động trên mặt phẳng nghiêng sẽ chuyển động với những vận tốc khác nhau. Vì vậy nên có những phần tử rơi xa hơn, có những phần tử rơi gần hơn. Nếu đặt trên quỹ đạo rơi những tấm chắn thì có thể phân lọai hỗn hợp ra làm nhiều phần khác nhau theo tính chất bề mặt.
Hình 2.1
Thiết bị phân loại theo tính chất bề mặt
Phân loại theo những tính chất khí động học
 Phương pháp phân loại này dùng sức gió, dựa vào tính chất khí động học để phân chia khối hạt thành các phần khác nhau. Khả năng phân riêng của hỗn hợp theo một tính chất vật lý nào đó là cơ sở để chọn máy phân loại
Nguyên lý làm việc:
 Những tính chất khí động phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt và vị trí của phần tử trong dòng không khí cũng như trạng thái của không khí. 
 Với đặc tính sức cản không giống nhau trong khi chuyển động trong dòng khí làm cho điểm rơi khác nhau, hạt có sức cản lớn, khối lượng nhỏ sẽ rơi xa còn hạt có sức cản nhỏ sẽ rơi sớm hơn. Căn cứ vào vị trí rơi của hạt có thể phân chia thành nhiều loại khác nhau
Hình 2.3
Nguyên lý làm việc
II. Các máy – thiết bị phân loại
Sàng phẳng
Hình 2.4
Cấu tạo và một số hình ảnh của sang phẳng
Nguyên lí làm việc
Nguyên tắc làm việc của sàng phân loại là phân chia khối vật liệu theo kích thước nhờ một bề mặt kim loại có đục lỗ hoặc lưới. Vật liệu chuyển động trên mặt sàng và được phân chia thành hai loại:
Phần lọt qua sàng là những hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng
Phần không qua sàng có cỡ lớn hơn kích thước lỗ sàng, do đó sẽ nằm lại trên bề mặt của sàng
Tùy theo yêu cầu vật liệu rời cần phân loại, có thể bố trí các hệ thống sàng gồm nhiều lớp. Thí dụ, sàng 2 lớp sẽ phân chia nguyên liệu thành 3 loại kích thước khác nhau, sàng 3 lớp sẽ phân chia vật liệu thành 4 cỡ kích thước... Kích của lỗ sàng ở lớp trên lớn hơn ở lớp sàng dưới.
Quá trình chuyển động sàng giúp cho có quá trình phân loại-làm sạch xảy ra tốt hơn do tạo cơ hội để cho hạt tiếp xúc với lỗ sàng. Trong trường hợp làm việc liên tục, sàng được đặt nghiêng một góc từ 2 - 7o, hạt sẽ có khuynh hướng di chuyển xuống phía dưới. Quá trình di chuyển như vậy giúp cho hạt có kích thước nhỏ sẽ chui qua lỗ sàng. Phần hạt không qua sàng sẽ được hứng ở phía đầu thấp của sàng.
Tùy theo bố trí hệ thống truyền động, chuyển động của sàng có thể khác nhau làm cho chuyển động của hạt trên sàng cũng khác nhau. Thông thường sàng được thiết kế sao cho hạt có cả chuyển động xuống và lên nhưng với khoảng đi xuống dài hơn khoảng đi lên.
Hình 2.5
Nguyên lý làm việc
Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của sàng có thể kể đến là:
Diện tích bề mặt sàng, là thông số quan trọng nhất. Diện tích càng lớn, năng suất càng lớn. Tổng diện tích lỗ sàng cũng ảng hưởng trực tiếp đến năng suất sàng.
Tốc độ chuyển động của sàng. Tốc độ càng lớn, năng suất càng lớn
Số vật liệu qua lỗ sàng. Lượng vật liệu nhỏ hơn lỗ sàng càng nhiều, năng suất sàng càng giảm do cần nhiều thời gian hơn để tách phần vật liệu nầy.
Ðối với một sàng đã có sẵn, diện tích mặt sàng và tốc độ chuyển động của sàng hầu như không điều chỉnh được, do đó để điều chỉnh khả năng làm việc của sàng, người ta thay đổi lượng nhập liệu.
Sàng ống quay
Cấu tạo
Sàng ống quay gồm có một ống bằng lưới được truyền động quay với số vòng quay khoảng 5-10 v/ph. Nguyên liệu cần làm sạch đi ngang qua ống quay hoặc đổ vào bên trong ống
Sàng ống quay thường dùng để làm sạch các loại hạt nông sản, tách bụi, cát và các tạp chất lớn, rơm, rạ,Thường sàng ống quay được kết hợp nhiều ống và cả quạt hút để làm sạch tốt hơn.
Hình 2.7
Sàng thùng quay nạp liệu trong thùng
Hình 2.8
Các dạng sang thùng quay
Hình 2.6
Sàng thùng quay nạp liệu ngoài thùng
Nguyên lý làm việc
 Qua cửa nạp liệu, vật liệu được liên tục nạp vào máy. Khi thân thùng của sàng quay thì vật liệu sẽ được nâng lên đến một góc quay nhất định, sau đó sẽ trượt tương đối lên bề mặt sàng theo đường xoắn ốc. Chính độ dốc của thùng và chiều cao vật liệu khác biệt nhau từ phía nạp liệu đến cửa ra liệu phần nằm trên sàng là nguyên nhân gây ra chuyển động xoắn ốc phức tạp này. 
 Do sự trượt như vậy, nên các cục vật liệu nhỏ có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới của thân thùng sẽ chui qua thân thùng và thành sản phẩm dưới sàng. Các cục vật liệu có kích thước lớn hơn sẽ ở lại trên mặt sàng và di chuyển đến cuối máy tạo ra sản phẩm trên sàng.
Hình 2.9
Nguyên lý làm việc
Ưu: 
 Làm việc đều đặn, vân hành dễ dàng, độ bền cao, công suất tương đối cao
Nhược:
 Tạo tiếng ồn, vật liệu đảo trộn nhiều dễ tạo bụi do vỡ vụn, giảm chất lượng
Ống phân loại
Ống phân loại là một ống hình trụ được truyền động quay, làm từ thép tấm mỏng cuộn tròn lại. Bề mặt bên trong của ống được tạo các hốc lõm có kích thước chính xác và bằng nhau bằng phương pháp dập Bên trong và đồng trục với ống có một vít tải và máng hứng có thể điều chỉnh vị trí hứng được bằng các quay máng. Ống và vít tải có thể quay cùng số vòng quay hoặc có thể khác nhau.ấu tạo
Hình 3
Cấu tạo của ống phân loại
Hình 3.1
Máy chọn hạt
Hình 3.1
Máy chọn hạt
Nguyên lý làm việc
Nguyên liệu được đưa vào ở một đầu của ống. Khi quay, hạt sẽ chui vào hốc. Các hạt dài rơi ra ngay khi hốc vừa được quay lên. Trái lại, hạt ngắn nằm sâu trong hốc nên rơi ra sau khi ống đã quay lên cao. Phần hạt ngắn sẽ rơi vào máng hứng và được vít tải đẩy dọc theo máng ra ngoài và rơi theo một đường riêng. Sau một số lần quay, hấu hết hạt ngắn được chuyển lên máng hứng, phần còn lại trong ống chỉ là hạt dài. Do ống quay đặt hơi dốc nên hạt dài di chuyển dần về đầu thấp của ống và rơi ra. Tùy theo vị trí của máng hứng, kích thước của các hạt dài và ngắn được phân riêng sẽ thay đổi.
Năng suất và chất lượng làm việc của ống phân loại tăng khi ống dài hơn. Ngoài ra kích thước lỗ cần chính xác và đồng nhất, nếu không rất khó phân loại.Trong trường hợp quay nhanh, lực ly tâm quá lớn sẽ làm hạt bám chặt lên thành ống làm giảm khả năng phân riêng hoặc đôi khi không phân riêng được.
Ống phân loại thường được chế tạo thành cụm gồm 2 ống làm việc nối tiếp nhau, ống trên đổ xuống ống dưới. Như vậy cho phép điều chỉnh 2 ống khác nhau nhằm đạt hiệu suất phân riêng cao nhất. Ống phân loại thường được dùng phân riêng gạo-tấm sau khi xay xát, cho phép tách hầu hết các hạt gãy ra khỏi khối hạt từ đó có thể đấu trộn trở lại để có được hỗn hợp gạo tấm theo đúng tỉ lệ yêu cầu
Hình 3.2 Nguyên lý làm việc
Sàng phân loại thóc gạo
Sàng phân loại kiểu zig – zag ( sàng Pakis )
Cấu tạo
Ðây là loại sàng công dụng đặc biệt dùng cho phân loại hỗn hợp thóc gạo sau khi xay. Thóc sau khi xay gồm có gạo lức (đã tách vỏ trấu), vỏ trấu và thóc chứa được xay. Vỏ trấu được lấy ra nhờ một hệ thống quạt hút hoặc thổi. Gạo lức và thóc được đưa sang sàng phân loại để phân riêng. Phần gạo lức tách ra được chuyển sang công đoạn xát tách vỏ lụa, phần thóc chưa tách vỏ sẽ được hồi lại công đoạn xay.
Hình 3.3
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của sàng
Hình 3.4
Máy tách thóc
Nguyên lý làm việc
Nguyên tắc phân loại của sàng zig- zag dựa theo khối lượng riêng và độ nhám bề mặt. Mặt sàng là một tấm kim loại phẳng và nhẵn bóng, được đặt hơi nghiêng, góc nghiêng có thể điều chỉnh được. Trên mặt sàng có các gờ hình zig- zag lắp song song nhau tạo thành một khe cũng có dạng zig-zag. Sàng được truyền chuyển động theo phương vuông góc với các gờ với tần số trong khoảng 90-120 lần/phút.
Hỗn hợp thóc gạo được đổ vào ở giữa sàng. Khi sàng chuyển động, hỗn hợp thóc gạo do lực quán tính bị va đập mạnh lên các gờ. Do sự khác biệt về khối lượng riêng và độ nhám, dẫn đến hiện tượng phân lớp, gạo có khuynh hướng di chuyển xuống phía dưới thấp, còn thóc được đưa lên phía đầu cao.
Một tầng sàng có nhiều khe, thông thường từ 5 đến 20 khe và mỗi một máy sàng có thể có tới 5 tầng sàng song song nhau. Số khe và tầng sàng càng nhiều, năng suất sàng càng lớn. Ðiều chỉnh độ phân loại bằng cách điều chỉnh góc nghiêng của sàng. Góc nghiêng càng lớn, thóc càng có khuynh hướng di chuyển xuống dưới và ngược lại góc nghiêng nhỏ sẽ làm gạo đi lên phía trên cao cùng với thóc. Quá trình điều chỉnh nầy cần tiến hành thường xuyên, thông thường đòi hỏi người điều chỉnh có kinh nghiệm.
Trong thực tế, sàng Pakis thường được điều chỉnh sao cho hoàn toàn không còn thóc theo gạo, do đó sẽ có một số lượng khá lớn gạo theo thóc lên phía trên sàng quay lại. Vì vậy, một máy xay khác được bố trí để xay riêng cho lượng thóc-gạo hồi lưu. Sau khi xay lượng hồi lưu cũng được đưa qua cùng sàng Pakis, như vậy năng suất của sàng theo qui trình nầy phải lớn hơn, tuy vậy đây là qui trình có hiệu quả xay đạt cao nhất
Ưu: tiết kiệm được số lần sàng, đơn giản, dễ sử dụng
Nhược: ồn, nếu muốn điều chỉnh phải yêu cầu người có kinh nghiệm
Sàng khay ( sàng giật )
Cấu tạo
Sàng khay cũng là sàng dùng để phân riêng hỗn hợp thóc gạo sau khi xay. Nguyên lý làm việc của nó dựa lên sự khác biệt khối lượng riêng và hiện tượng phân lớp khi chuyển động giữa thóc và gạo.
Nguyên lý làm việc
Sàng giật được cấu tạo gồm tấm kim loại nhẵn láng có dập các hốc lõm xen kẽ. Kích thước và hình dạng của các hốc được thiết kế sao cho khi sàng chuyển động, hốc sẽ tác dụng lực lên khối hạt trên mặt sàng. Sàng được đặt nghiêng theo hai chiều sao cho có một góc cao nhất và một góc thấp nhất.
Hỗn hợp thóc gạo được đưa vào ở góc cao nhất. Nhờ vào chuyển động của sàng, thóc bị phân lớp và nổi lên trên bề mặt lớp hạt. Do có các hốc nên khi sàng chuyển động lớp gạo sẽ được đưa lên phía cao của sàng và lấy ra ở một góc sàng. Lớp thóc nằm trên bề mặt lớp gạo sẽ trượt xuống dưới (trượt trên bề mặt lớp gạo), và sẽ di chuyển xuống góc thấp nhất. Giữa góc lấy thóc và gạo là vùng hỗn hợp, trong đó gạo còn lẫn thóc và sẽ được đưa trở lại phía trước sàng. Tần số chuyển động của sàng thường là 300 lần/phút. Năng suất của một tầng sàng có thể tới 1-1,5 tấn/h
Bề mặt sàng cần phải thật phẳng để bảo đảm quá trình phân loại xảy ra chính xác. Trường hợp bề mặt sàng bị gồ, lớp gạo mỏng đi, khi sàng giật cả thóc cũng chạy lên theo gạo và ngược lại một phần gạo bị trượt xuống. Ở chỗ lõm, lớp gạo lên dày hơn nên một phần gạo không được đẩy lên và sẽ trượt xuống theo thóc.
Hình 3.7
Nguyên lý làm việc
.
* Ưu nhược điểm của sàng giật
Do năng suất một lớp sàng nhỏ nên năng suất chung của cả máy sàng có thể từ rất nhỏ đến lớn.
Cấu tạo nhỏ, gọn, dễ lắp đặt, điều chỉnh.
Do có nhiều lớp sàng được bố trí chồng lên nhau nên khó đạt độ đồng nhất cho tất cả các lớp.
Máy phân cỡ kiểu cáp
Cấu tạo: gồm có 2 dây cáp mắc giữa 4 puli (2 puli cho mỗi sợi) được lắp sao cho khoảng cách giữa 2 dây cáp càng lúc càng xa hơn. Khi các puli quay, dây cáp sẽ chạy đồng thời và cùng tốc độ.
Nguyên lý làm việc
Trục hình côn song song quay ngược chiều nhau với số vòng quay thấp tạo thành một khe hở có kích thước lớn dần. Nguyên liệu cho vào ở đầu khe hở nhỏ. Do có độ dốc nên khi trục quay, nguyên liệu sẽ trượt dần xuống phía dưới, đến khi khe hở lớn hơn nguyên liệu rơi xuống bên dưới
Hình 4
Nguyên lý làm việc
Ưu: cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng
Nhược: chi phí cao, sử dụng chũ yếu phân cỡ các loại quả lớn, chiếm diện tích
Máy tách tạp chất sắt
Cấu tạo
Tạp chất sắt như bulông, đinh, thép, mạt sắt... thường lẫn trong các vật liệu rời, hạt ngũ cốc. Sắt thể làm hư hỏng máy móc sản xuất gia công chế biến, do đó cần chú ý tách sắt ra nhằm hạn chế hư hỏng
Nguyên lý hoạt động
Ðể tách tạp chất sắt thường sử dụng nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện. Nam chân được lắp trên đường đi của nguyên liệu, tạp chất sắt sẽ được giữ lại còn các vật liệu khác đi qua. Phần tạp chất nầy được lấy ra định kỳ để bảo đảm khả năng làm việc của nam châm.
Hình 4.3 Nguyên lý làm việc
Hình 4.4 Các cách nạp liệu
 Ứng dụng:
Công nghiệp chế biến thực phẩm : trà, cafe, đường, tiêu, bột mì, gia vị, ...
Công nghiệp sản xuất bột khô : thức ăn gia súc, gốm sứ, ...
Công nghiệp khai khoáng : quặng titan, quặng sắt, đồng, chì, ...
Công nghiệp hóa chất.
Công nghiệp thủy tinh.
Máy tách hạt màu
Cấu tạo
Hình 4.5
Hình ảnh và cấu tạo của máy
Chức năng từng bộ phận:
Bộ rung: Nguyên liệu đổ xuống bộ rung sẽ được phân bổ đều xuống máng. Độ rung nhanh hay chậm sẽ quyết định năng suất của máy tách màu nhiều hay ít.
Máng: là bộ phận định hình dòng chảy cho nguyên liệu. Có 2 loại máng trơn và máng rãnh. Máy tách màu DTC sử dụng loại máng rãnh giúp định hình đường rơi xuống của nguyên liệu tạo điều điện cho việc bắn các hạt phế phẩm ra tốt hơn.
Camera: Quan sát và ghi lại hình ảnh của từng hạt nguyên liệu, sau đó gửi thông tin cho Hệ thống CPU xử lý. Hộp quang học (Hộp camera trước và sau): Phía trước máy có 2 dãy đèn led trên, 1 dãy đèn led dưới và 1 đèn bảng nền hỗ trợ cho camera phía sau. Tương tự, phía sau máy cũng có 2 dãy đèn led trên, 1 dãy đèn led dưới và 1 đèn bảng nền hỗ trợ cho camera phía trước.
Hệ thống CPU điều khiển: Là nơi phân tích hình ảnh của camera gửi về, khi phát hiện hạt phế phẩm, Hệ thống CPU sẽ truyền thông tin cho súng hơi.
Máy tách màu DTC sử dụng Phần mềm tự động điều chỉnh trên nền Windows, dễ dàng cài đặt thêm chương trình mới, tiết kiệm chi phí nâng cấp, xử lý tốt các nguyên liệu khó như: Gạo xô, Huyết rồng, nếp than Có kết nối wifi, giúp người vận hành điều khiển máy từ xa.
Súng hơi: Nhận thông tin từ Hệ thống CPU sẽ thổi một lượng hơi vừa đủ để đẩy những hạt phế phẩm ra ngoài. Lọc khí: để lọc nước, dầu, dị vật trong không khí nhằm đảm bảo nguồn khí sạch cung cấp cho súng hơi.
Nguyên lý làm việc
Nguyên liệu từ phễu cấp liệu sẽ chảy vào bộ rung và được bộ này phân bố đều vào các máng. Máng rãnh giúp định hình dòng nguyên liệu. Khi rời máng, dòng nguyên liệu sẽ được camera quan sát và ghi nhận hình ảnh, sau đó gửi thông tin về hệ thống CPU điều khiển. CPU phân tích hình ảnh và phát hiện phế phẩm truyền thông tin đến súng hơi. Súng hơi thổi một lượng hơi vừa đủ để đẩy hạt phế phẩm ra ngoài, những hạt thành phẩm theo quán tính sẽ rơi vào phễu thành phẩm.
Hình 4.6
Nguyên lý làm việc
Tài liệu tham khảo