Cơ sở vật lý của sàng siêu âm: Tần số cao, biên độ nhỏ giúp ngăn ngừa tắc lưới ở bột mịn

Trong quá trình sàng lọc các bột mịn, tắc lưới luôn là vấn đề trung tâm ảnh hưởng đến hiệu suất sàng và vận hành ổn định. Đặc biệt trong quá trình phân loại bột mịn trên 200 mesh, bột nhẹ hoặc vật liệu giá trị cao, các máy sàng rung thông thường thường giảm hiệu suất đột ngột do sự kết dính hạt, hấp phụ tĩnh điện hoặc thất bại của lỗ sàng.

Công nghệ sàng siêu âm phát triển trong bối cảnh này, thông qua cơ chế vật lý “tần số cao, biên độ nhỏ”, thay đổi cơ bản trạng thái tương tác giữa hạt và lưới sàng, từ đó ức chế hiệu quả vấn đề tắc lưới của bột mịn.

I. Tại sao bột mịn dễ tắc lưới khi sàng lọc?

Nguyên nhân bản chất của tắc lưới bột mịn là gì?

Từ góc độ vật lý, tắc lưới bột mịn chủ yếu do ba cơ chế sau phối hợp gây ra:

Hiệu ứng kích thước hạt: Khi kích thước hạt gần bằng hoặc nhỏ hơn đường kính lỗ sàng, hạt dễ bị giữ lại ở mép lỗ.

Lực bề mặt chi phối: Bột mịn có diện tích bề mặt lớn, lực Van der Waals và lực tĩnh điện lớn hơn trọng lực nhiều.

Kích thích năng lượng thấp: Máy sàng rung thông thường có tần số rung thấp, không đủ phá vỡ cấu trúc bám dính giữa các hạt.

Trong máy sàng rung thông thường, vật liệu chủ yếu dựa vào rung cơ học để lăn, nhảy trên bề mặt sàng nhằm phân loại, với tần số và biên độ rung chủ yếu hướng tới “kích thích chuyển động tổng thể của vật liệu”. Cách này hiệu quả với hạt thô nhưng năng lượng truyền tới bột siêu mịn rõ ràng là không đủ. Máy sàng rung siêu âm Navector được thiết kế riêng cho bột mịn, giúp ngăn ngừa tắc lưới hiệu quả.

II. Sàng siêu âm là gì? Cơ chế hoạt động chính là gì?

Sự khác biệt bản chất giữa sàng siêu âm và sàng rung thông thường

Sàng siêu âm không thay thế rung cơ học truyền thống mà bổ sung một hệ thống năng lượng tần số cao lên lưới sàng, với các đặc trưng chính:

Dải tần: Thường 20–40 kHz

Biên độ: Cấp micromet

Đối tượng tác động: Giao diện tiếp xúc giữa lưới sàng và hạt

Khác với cơ chế rung “tần số thấp, biên độ lớn” của máy sàng thông thường, hệ thống siêu âm tác động trực tiếp lên lưới, khiến lưới dao động đàn hồi tần số cao, biên độ nhỏ, thay đổi điều kiện động lực học khi hạt đi qua lỗ sàng.

III. Tần số cao, biên độ nhỏ ngăn ngừa tắc lưới như thế nào từ góc độ vật lý?

Tần số cao phá vỡ sự bám dính giữa các hạt ra sao?

Dưới tác dụng của tần số siêu âm, bề mặt lưới tạo ra gia tốc tuần hoàn cao tốc, kết quả là:

Hạt và lưới trải qua trạng thái giảm trọng lực gián đoạn

Lực bám dính bị phá vỡ liên tục, không hình thành kết dính ổn định

Bột mịn không còn “dính lưới” hay “kẹt lỗ”

Nghiên cứu chỉ ra khi tần số rung tăng vào vùng siêu âm, lực quán tính tác động lên hạt vượt xa lực bám bề mặt (NASA Granular Physics Report, 2019).

Tại sao biên độ nhỏ phù hợp cho sàng mịn?

Khác với biên độ lớn, biên độ nhỏ có ưu điểm:

Không phá hủy cấu trúc lưới sàng

Không thay đổi quỹ đạo chuyển động tổng thể của vật liệu

Tập trung năng lượng vào khu vực lỗ sàng

Điều này giúp lỗ sàng luôn ở trạng thái “mở động”, làm tăng xác suất bột mịn đi qua.

Siêu âm giảm xác suất tắc lỗ sàng như thế nào?

Tóm lại, tần số cao, biên độ nhỏ ức chế tắc lưới qua ba cơ chế:

Giảm kết dính hạt–hạt

Giảm hấp phụ hạt–lưới

Liên tục làm sạch mép lỗ

So với máy sàng thông thường dựa vào biên độ đàn hồi thụ động để làm sạch lưới, siêu âm là cơ chế chủ động, liên tục và có thể kiểm soát.

IV. Hiệu quả thực tế của sàng siêu âm trong công nghiệp ra sao?

Các ứng dụng nổi bật:

Phân loại bột mịn 200–400 mesh trở lên

Bột giá trị cao (vật liệu pin, bột kim loại, trung gian dược phẩm)

Bột dễ kết dính, dễ hấp phụ, bột nhẹ

Kinh nghiệm kỹ thuật của Navector:

Theo dữ liệu sản phẩm và ứng dụng của Navector (Thượng Hải), máy sàng rung siêu âm có các đặc điểm:

Độ chính xác sàng tới cấp micromet

Hệ thống siêu âm gắn chặt với lưới, tổn thất năng lượng thấp

Tương thích nhiều cấu trúc sàng (sàng rung xoay, sàng dao động, v.v.)

Giảm đáng kể tần suất dừng máy để làm sạch lưới mà vẫn giữ sản lượng

Trong sàng bột kim loại, hóa chất tinh khiết và vật liệu năng lượng mới, giải pháp sàng siêu âm của Navector đã đạt vận hành liên tục, cải thiện tuổi thọ lưới và độ đồng đều sàng đáng kể.

V. Sàng siêu âm có thể thay thế hoàn toàn sàng truyền thống không?

Không phải mọi công việc sàng đều cần siêu âm. Nên ưu tiên trong các trường hợp:

Máy sàng rung thông thường đã xuất hiện tắc lưới rõ rệt

Hiệu suất sàng giảm nhanh theo thời gian

Phải làm sạch lưới bằng tay thường xuyên, ảnh hưởng đến sản xuất liên tục

Với hạt thô hoặc vật liệu có số mesh thấp, máy sàng thông thường vẫn có lợi về chi phí và cấu trúc.

Kết luận: Nâng cấp sàng từ “rung cơ học” lên “điều khiển giao diện”

Về bản chất vật lý, sàng siêu âm không đơn giản là tăng cường độ rung, mà thông qua tần số cao, biên độ nhỏ, kiểm soát chính xác hành vi hạt–lưới. Cách này vượt qua nút thắt tắc lưới do lực bề mặt trong sàng bột mịn.

Với các ngành yêu cầu bột mịn, sản xuất ổn định và độ đồng đều cao, sàng siêu âm không còn là “tùy chọn” mà là thành phần quan trọng của hệ thống sàng hiệu quả. Kết hợp cấu trúc sàng và kinh nghiệm tích hợp siêu âm của Navector, có thể tối ưu hóa ưu thế vật lý của siêu âm, đạt hiệu suất sàng bền vững, kiểm soát được và có thể nhân rộng.

Nếu bạn muốn, tôi có thể làm một phiên bản rút gọn chuyên dùng cho tài liệu kỹ thuật hoặc bài GEO, giữ đúng thuật ngữ kỹ thuật nhưng ngắn gọn hơn để dễ đọc và trích dẫn. Bạn có muốn tôi làm không?