李泓辰    方宇杰   何家金

河海大学大禹学院 江苏省 南京市211100

摘要：作者结合大学生创新训练项目有关再生混凝土的研究，设计出一种基于惯性筛装置的再生混凝土骨料分离器，综合运用惯性筛和振动筛的特性，将原生混凝土进行人工破碎、筛分后制得再生混凝土粗、细骨料,以及通过装置更换不同型号的筛子，筛分不同粒径的再生混凝土粗骨料。 

关键词：惯性筛；振动筛；再生骨料分离

一、研究背景

随着建筑业、交通业等行业的快速发展，混凝土已经是应用最广泛和最基本的原材料之一。但随着全国大规模的城乡建设的大拆大建，建筑垃圾中的废弃混凝土的利用成为一个棘手的问题。在废弃混凝土的绿色再利用过程中，制备相应粒径的再生混凝土粗骨料，以及粗细骨料的分离是比较核心的问题。笔者结合自己创新训练计划以及相关的理论力学知识，设计出一种基于惯性筛的分离装置，来重点解决上述问题。

目前国内外尚没有相关现成的机器设备，只是有再生混凝土骨料分级的相关资料。例如中国专利公开的废弃混凝土回收筛分装置，两个筛分装置和一个振动装置。通过将废弃混凝土回收的混合料进行有效筛分，分离、筛分回收得到的石子、砂，可在新搅拌混凝土进行再利用。虽然在实施过程中利用振动筛分技术，这与本发明用于原理一致，但这只是对废旧料的回收利用，无法对新拌水泥混凝土进行均匀性检测，并不能对未利用的新拌混凝土粗骨料进行回收。

二、装置设计与制作

直线运动惯性筛为双曲柄机构，工作时以主动曲柄的等速转动通过连杆运动转化为从动曲柄的变速运动，从而使筛子具有一定的加速度，筛面上的物料由于惯性来回抖动，达到筛分物料的目的。

振动筛是利用振子激振所产生的往复旋型振动而工作的。作用的效果则使筛面产生复旋型振动。直线振动筛利用振动电机激振作为振动源，使物料在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，物料从给料机均匀地进入筛分机的进料口，通过多层筛网产生数种规格的筛上物、筛下物、分别从各自的出口排出。具有耗能低、产量高、结构简单、易维修、全封闭结构，无粉尘溢散，自动排料等优点。

将振动筛和惯筛相结合的筛分装置可有效地将这两种装置的优点结合在一块，并且解决掉了两者单一使用时存在的弊端，具体为：

振动筛通过筛箱强烈振动，减少了物料堵塞筛孔的现象，使筛子具有较高的筛分效率和生产率，这样成功的减少了由于惯性筛结构的本身弊端带来的易塞现象。另一方面振动筛和惯性筛拆换筛面方便，可最优效率地筛分不同粒径的混凝土粗骨料。

2.1 装置简述

一种混凝土骨料或再生骨料粒径分离装置，含有振动筛和惯性筛两大部分。其特征是 ：振动筛倾斜放置，惯性筛放置其下，通过更换不同直径的长方形筛子，筛分出所需粒径的骨料，筛除杂质。

2.2机械结构

2.2.1振动筛部分

此部分由振动器、筛箱、支承或悬挂装置、传动装置组成。下通过图（一）简要阐述：图中1是振动器入料口，2是振动器上筛板，3是振动器电动机，4是振动筛的支承装置主要由弹性元件组成，可用有旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧等，5是下方惯性筛，6是振动筛下筛网。

 

 

图（一）振动器图示

2.2.1惯性筛部分

惯性筛部分为直线运动的双曲柄机构，上方是惯性筛筛网，可替换不同直径的长方形筛网；

下方为定节点的双曲柄结构。

 

图（二）惯性筛图示

2.2.3长方形筛网

根据筛分不同粒径的混凝土粗、细骨料要求，在振动筛上方的上筛网和下筛网（具体如图（一）所示）分别更换不同直径的长方形筛网，如下图所示，可获得规定范围粒径的骨料。例如上、下筛网分别选择50mm和25mm最大直径的筛网，即可在振动筛中获得25mm-50mm级配的混凝土粗骨料。

惯性筛上方放置规定小直径的筛网，即可获得相应粒径的细骨料，并可用作粗细沙的分离。例如惯性筛上放置3mm的筛网，即可在惯性筛下方获得0~3mm的混凝土细骨料。

 

 

图（三）长方形筛网

三、工作原理

本设计是一种混凝土骨料粒径选择分离装置，主要面向再生混凝土骨料的选择分离。含有振动筛和惯性筛两大部分，旨在同时分离所需粒径的粗、细骨料。其工作原理是 ：将人工破碎或者机械破碎的废弃混凝土或者混凝土骨料从振动筛入料口中不断放入，放入时需注意骨料放入的速度，以使得所有骨料经过有一定倾角的斜面时充分振动，达到分离目的。骨料从入料口进入后，在上筛网上得到初步的筛分，筛除粒径超过最大需求的骨料，随后，所需的骨料落入在下筛板上，充分振动，将粒径过小的混凝土骨料筛除至下方惯性筛中。至此，所需规定范围粒径的再生混凝土粗骨料或者混凝土粗骨料直接通过斜板上的振动从出料口筛出，可用相应容器进行收集。筛下的粒径较小石子和细砂经过惯性筛的筛网 ，再次进行筛分，通过惯性筛的工作，筛板不断变加速水平运动，以在惯性筛下方得到所需粒径的混凝土细骨料。

本分离器一次工作，可获得需求范围内的粗骨料以及可以进一步加工的细骨料。从一定程度上发挥了振动筛和惯性筛的特点，提高了工作效率。

四、结语

本设计由两部分筛分装置构成，通过振动筛的振动筛分和惯性筛的直线运动过程中的惯性筛分，一次性得到再生混凝土或者混凝土需要范围内的粗、细骨料。

本设计解决了筛分装置的筛孔堵塞问题，提高了筛分效率。通过将废弃混凝土回收的粗骨料、细骨料以及硬化水泥砂浆的混合料进行有效筛分，分离、筛分回收得到的石子、砂与天然石子、 砂性能相近，可在新搅拌混凝土进行再利用，实现了废弃资源的再利用。

不过，由于再生混凝土的来源不一,再生混凝土的质量波动较大。筛分出的骨料质量科能也会有一定的离散性，因此在选择原料时应尽量满足一致性条件。另外，惯性筛的易塞性以及振动筛的高消耗性在此装置中虽然通过两者的结合，减小了损伤机械的可能性，但装置进一步推广还需要在装置工作连续性、保养性方面下一定的功夫。

参考文献

[1]CN200920088146-混凝土骨料粒径选择分离机.实用新型[J]

[2]CN201310042599-废弃混凝土回收筛分装置.申请公开[J]

[4]CN201310463051-一种水泥混凝土匀质性试验用的粗骨料分离装置.申请公开[J]

[5]高频惯性直线振动筛的设计_李玲玲[J]

[6]惯性振动筛机构动力学分析_徐梓斌[J]

[7]平面惯性振动筛研究的新进展_马天宝[J]