粉體混料機(jī)用于粉體與粉體和粉體與液體添加劑的混合設(shè)備主要有水平式混合機(jī)和錐形混合機(jī)。
一、水平式攪拌混合機(jī)
水平式攪拌混合機(jī)主要用于粉體的混合和粉體與泥漿或液體添加劑的混合,一般分單軸和雙軸兩種類型。在非金屬礦產(chǎn)加工中多用單軸攪拌混合機(jī),而在陶瓷生產(chǎn)中可用雙軸攪拌機(jī)把粉料和泥漿混合成水分均勻的塑性泥料,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和連續(xù)化。
(一)單軸攪拌機(jī)構(gòu)造和工作原理
在非金屬礦產(chǎn)加工生產(chǎn)中一般多用單軸式,它由臥式筒體、緊固聯(lián)接于主軸的漿葉(刀片)、噴液裝置及傳動(dòng)部分組成。圖4-4為浙江省化工研究院研制的單軸犁刀式混合機(jī)示意圖。粉料從加料口加入,當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后經(jīng)減速器、聯(lián)軸器帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),刀片不斷地對(duì)筒體內(nèi)的物料進(jìn)行攪拌,如需加添加劑,從進(jìn)液管加入,通過(guò)噴液裝置均勻噴灑在湍動(dòng)的物料上,在攪拌過(guò)程中與粉體均勻混合。
為了提高混合效果,在混合機(jī)筒體內(nèi)側(cè),裝有電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)的飛刀組,當(dāng)攪拌物料時(shí),被拋出和作周向湍動(dòng)的物料經(jīng)過(guò)飛刀組,被高速旋轉(zhuǎn)的飛刀迅速、有力地拋散,使物料在槳葉和飛刀的復(fù)合作用下,能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻混合,物料混合的質(zhì)量較高。
有的混合攪拌機(jī)為了適應(yīng)使用固體添加劑的需要,在筒體外層裝上加熱裝置,在物料攪拌時(shí)同時(shí)加熱,當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)添加劑融化,使之與物料很好地混合,達(dá)到均勻分布的效果。
設(shè)備的特性參數(shù)見表4-2。
圖4-4 單軸犁刀式混合機(jī)示意圖
1-進(jìn)料口;2-主軸;3-入孔;4-減速機(jī);5-主電機(jī);6-噴液裝置;7-出料口;8-出料手輪;9-筒體;10-飛刀及副電機(jī);11-犁刀
表4-2 犁刀式混合機(jī)特性參數(shù)
注:表中“C”表示用碳鋼材料;“P”表示用不銹鋼材料。
(二)雙軸攪拌機(jī)構(gòu)造和工作原理
圖4-5為雙軸攪拌機(jī)示意圖。在料槽7內(nèi)有兩根裝有刀片3的螺旋軸6,刀片按螺旋線排列。其中一根軸由電動(dòng)機(jī)與經(jīng)減速器4帶動(dòng)回轉(zhuǎn),另一根軸則通過(guò)一對(duì)齒輪9被帶動(dòng)。
在料槽的上方裝有帶小孔的管子1,泥漿(水)通過(guò)小孔加入料槽中。粉料用給料機(jī)定量地從加料口2加入機(jī)內(nèi),與同時(shí)加入的泥漿混合,沿螺旋線排列的刀片在螺旋軸回轉(zhuǎn)時(shí)不斷地對(duì)料槽中的物料進(jìn)行攪拌,刀片把逐漸變得均勻的塑性物料運(yùn)送到出料口8卸出。
雙軸攪拌混合機(jī)是一種連續(xù)式的混合設(shè)備。它的主要部件是料槽和兩根螺旋軸。攪拌機(jī)的刀片是易損零件,應(yīng)該用耐磨材料制造。為便于調(diào)整刀片的角度和更換刀片,在刀片的末端都有圓柱形的刀柄,安裝時(shí),將刀柄插入軸上相應(yīng)的圓孔中,然后在帶螺紋的刀柄尾部套上螺母并擰緊。
圖4-5 雙軸混合攪拌機(jī)示意圖
對(duì)于兩根螺旋軸均使物料沿同一方向運(yùn)送的并流式攪拌機(jī),為使物料混合均勻,可以減小刀片安裝的螺旋角,從而降低物料通過(guò)攪拌機(jī)的速度,以達(dá)到延長(zhǎng)混合時(shí)間,提高混合質(zhì)量的目的。對(duì)于逆流式雙軸攪拌機(jī),兩根軸上的刀片則排列成相同的螺旋旋向。這樣,當(dāng)一根軸回轉(zhuǎn)把物料送往出料口時(shí),另一根軸卻往相反方向運(yùn)送物料。因此,物料在攪拌機(jī)中混合的時(shí)間較長(zhǎng),可以得到較為均勻的混合。此時(shí),應(yīng)使把物料送往出料口的速度大于反向運(yùn)送速度,才能使物料最終移向出料口。
(三)主要參數(shù)的確定
1.物料的軸向移動(dòng)速度v
并流式雙軸攪拌機(jī)物料的軸向移動(dòng)速度為:
非金屬礦產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備
式中 v——物料的軸向移動(dòng)速度(m/s);
Z——一個(gè)螺距內(nèi)的刀片數(shù),一般取Z=4;
b——刀片的寬度(m);
n——刀片螺旋軸的轉(zhuǎn)速(r/min);
k——物料的反向回流系數(shù),與物料的粒度、粘性、水分、松散程度以及螺旋升角α有關(guān),通常取k=0.85~0.95;
α——螺旋升角(rad)。
逆流式攪拌機(jī)物料的軸向移動(dòng)速度為:
非金屬礦產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備
式中 Q——攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力(m3/h);
D——刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)掃過(guò)的圓周直徑(m);
d——刀片螺旋軸直徑(m);
φ——料槽中物料填充系數(shù),一般取φ=0.55。
2.物料在攪拌機(jī)中混合的時(shí)間t
非金屬礦產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備
式中 t——物料在攪拌機(jī)中混合時(shí)間(s);
L——攪拌機(jī)的有效長(zhǎng)度,即加料口與擊料口之間的距離(m)。
式(4-3)對(duì)并流式、逆流式攪拌機(jī)均適用。
對(duì)于每一種物料,最適宜的混合時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。
3.生產(chǎn)能力Q
并流式雙軸攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力Q為:
非金屬礦產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備
式中 Q——攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力(m3/h);
K——攪拌機(jī)刀片螺旋軸的根數(shù),并流式雙軸攪拌機(jī),K=2。
逆流式攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力Q則較小,一般按式(4-4)使K=1,分別以兩根軸各不相同的v計(jì)算出生產(chǎn)能力,其二者之差即為逆流式攪拌機(jī)之生產(chǎn)能力Q。
4.功率N
刀片在工作時(shí),物料作用于刀片上的阻力為:
s=cF
式中 s——物料作用于刀片上的阻力(N);
c——阻力系數(shù),Pa。對(duì)于含水量為20%左右的泥料,可取為c=200~300kPa;
F——刀片在其運(yùn)動(dòng)方向的投影面積(m2)。
攪拌機(jī)需要的功率N為
非金屬礦產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備
式中 N——攪拌機(jī)需要的功率(kW);
i——螺旋軸上刀片的總數(shù);
η——機(jī)械效率,用圓柱齒輪減速器變速時(shí),η=0.94;
β——功率儲(chǔ)備系數(shù),可取β=1.2~1.4。
其余符號(hào)的意義和單位同前。
表4-3列出了雙軸攪拌機(jī)的規(guī)格和主要技術(shù)性能。
二、錐形混合機(jī)
錐形混合機(jī)主要用于粉體的混合和粉體與液體添加劑的混合。目前使用較多的主要有兩種:懸臂雙螺旋錐形混合機(jī)和螺帶式錐形混合機(jī)。
(一)懸臂雙螺旋錐形混合機(jī)
它采用雙螺旋非對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),由傳動(dòng)、螺旋、筒體、筒蓋、出料閥和噴液裝置等組成,如圖4-6所示。傳動(dòng)部分主要把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)減速裝置調(diào)整到合理的速度,然后靠圓錐齒輪傳遞給兩非對(duì)稱懸臂排列的螺旋作公、自轉(zhuǎn)行星運(yùn)動(dòng)。
表4-3 雙軸攪拌機(jī)的規(guī)格和主要技術(shù)性能
圖4-6 懸臂雙螺旋錐形混合機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,通過(guò)減速器使兩非對(duì)稱螺旋快速自轉(zhuǎn)將物料向上提升,形成兩股非對(duì)稱的沿筒壁自下向上的螺柱形物料流。轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)的螺旋公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使螺旋外的物料不同程度進(jìn)入螺柱包絡(luò)線內(nèi),一部分物料被錯(cuò)位提升,另一部分物料被拋出螺柱,從而達(dá)到全圓周方位物料的不斷更新擴(kuò)散。被提到上部的兩股物料再向中心凹穴匯合,形成一股向下的物料流,從而形成對(duì)流循環(huán)。由于上述運(yùn)動(dòng),使物料能在較短時(shí)間內(nèi)獲得均勻混合,混合的質(zhì)量較高。
當(dāng)需加入添加劑時(shí),在加液接頭接上料液,通過(guò)噴頭,能均勻噴灑在筒體中運(yùn)動(dòng)的物料內(nèi)。物料出口通過(guò)筒體底部的出料閥控制排出。設(shè)備的特性參數(shù)如表4-4。
表4-4 懸臂雙螺旋錐形混合機(jī)特性參數(shù)
(二)螺帶式錐形混合機(jī)
它主要由傳動(dòng)、螺帶、筒體、筒蓋、出料閥和噴液裝置等組成。如圖4-7所示。傳動(dòng)部分主要把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)擺線針輪減速器傳給螺帶部分,使其作圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖4-7 螺帶式錐形混合機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1-電動(dòng)機(jī)、減速器;2-傳動(dòng)部件;3-筒蓋;4-螺帶部件;5-筒體;6-出料閥
兩根螺帶通過(guò)上下同一平面內(nèi)的相互平行的上橫桿和下連接桿與中心螺旋固定在一起,組成相對(duì)錯(cuò)開180°的左右兩半錐形大螺旋,由于內(nèi)外螺旋的旋轉(zhuǎn)作用,在較大范圍內(nèi)翻動(dòng)物料,達(dá)到快速均勻混合。
當(dāng)混合機(jī)中心螺旋快速回轉(zhuǎn)時(shí),一部分物料被拋出螺柱,一部分物料向上提升由中心自下向上形成螺柱形物料流。兩螺帶沿筒壁快速回轉(zhuǎn),同樣使物料作拋出和提升運(yùn)動(dòng)。被提升到上部的內(nèi)外層物料再向凹陷處匯合,形成向下的物料流,補(bǔ)充底部的空穴,從而形成上下對(duì)流循環(huán),由于上述運(yùn)動(dòng)的復(fù)合,物料在較短時(shí)間內(nèi)獲得了均勻混合。螺帶式錐形混合機(jī)的特性參數(shù)見表4-5。
表4-5 螺帶式錐形混合機(jī)特性參數(shù)