結(jié)合實(shí)踐論述犁刀式混合機(jī)的工作原理及性能

李建飛

摘 要：在粉料的干燥和混合生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，犁刀式混合機(jī)發(fā)揮了非常積極的作用，其采用離散式攪拌的方法，不但能夠?qū)崿F(xiàn)粉料的快速干燥混合，還可以很好的保證粉料的和易性與均勻度。本文主要介紹了一種改良后的新型犁刀式混合機(jī)——這種犁刀混合機(jī)的工作原理和基本性能，指出其與一般犁刀式混合機(jī)的不同，突出其易清理、可調(diào)速的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：犁刀式混合機(jī)；攪拌；清理；工作原理；性能

目前犁刀式混合機(jī)在我國(guó)的多個(gè)生產(chǎn)行業(yè)領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用，如化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、塑料、建材、添加劑等粉狀或顆粒狀產(chǎn)品的生產(chǎn)中，并且隨著設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提升，犁刀式混合機(jī)的功能越來(lái)越完善，性能也得到了很大的提高。而本文中所介紹的這種犁刀式混合機(jī)就是這樣一種新型的犁刀式混合機(jī)，其能夠使物料在混合室內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速擴(kuò)散和對(duì)流移動(dòng)，并能夠通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的飛刀把物料打碎，從而達(dá)到粉料混合的生產(chǎn)目的。另外值得一提的是，本文所介紹的犁刀式混合機(jī)要比其他犁刀式混合機(jī)更易清理，并且能夠根據(jù)需要合理的調(diào)整轉(zhuǎn)速，這就進(jìn)一步增大了其應(yīng)用范圍，使其不但能夠在粉狀物料生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還可以被應(yīng)用在固液物料的混合生產(chǎn)中。

1.常見(jiàn)混合設(shè)備的性能分析

現(xiàn)如今混合設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍已經(jīng)越來(lái)越廣泛，并且為了滿足不同的生產(chǎn)需要，混合設(shè)備的種類也越來(lái)越多。從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，螺帶式混合設(shè)備與行星錐形混合設(shè)備最為常見(jiàn)。

1.1螺帶式混合設(shè)備

在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中，螺帶式混合設(shè)備有單雙之分，其中臥式雙螺帶混合設(shè)備的工作原理主要是靠雙螺帶產(chǎn)生的剪切作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流混合。在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，兩根內(nèi)外螺帶的方向是相反的。因此在工作中，這兩根內(nèi)外螺帶可以分別帶動(dòng)物料進(jìn)行上下翻動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)不斷的反向運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，物料在臥式雙螺帶混合設(shè)備的混合室內(nèi)能夠進(jìn)行高速的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)物料的均勻混合。這種混合設(shè)備主要起到了攪動(dòng)作用和分布作用，還起到了一定的分散作用。

1.2錐形雙螺旋混合機(jī)

這是行星錐形混合設(shè)備中較為常見(jiàn)的一種，之所以稱其為“行星”，主要是因?yàn)檫@類混合機(jī)的兩根螺旋軸能夠在混合室內(nèi)進(jìn)行以自己為中心的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可以進(jìn)行以錐形筒體為中心的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與天文學(xué)中行星的活動(dòng)軌跡極為相似，因此稱其為行星錐形雙螺旋混合機(jī)。其在工作中主要是利用公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)作用，促使物料均勻混合。

1.3常見(jiàn)混合設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)分析

雖然上述兩種設(shè)備的應(yīng)用都十分廣泛，但是卻總在某些性能方面存在一些不理想之處，使其應(yīng)用范圍大受限制。例如螺帶式混合機(jī)在工作中雖然能夠?qū)崿F(xiàn)較為明顯的物料對(duì)流效果，但是卻無(wú)法滿足破碎要求較高的生產(chǎn)需求。再例如錐形雙螺旋混合機(jī)雖然混合效率較高，混合均勻度也較高，但是若生產(chǎn)需要大錐形容器，其就無(wú)法很好的滿足需求。并且錐形混合機(jī)有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)就是清理較為困難，尤其是死角難以清理，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便。因此，本文著重的分析犁刀式混合機(jī)的性能及工作原理

2.犁刀式混合機(jī)的工作原理

通過(guò)上述分析可以了解到，當(dāng)前大多數(shù)的混合機(jī)在工作性能上并不是十分的令人滿意，或多或少都會(huì)存在一定的不足。而隨著物料加工種類越來(lái)越多，且對(duì)混合工藝提出的要求越來(lái)越高，研發(fā)一種新型的高性能的混合設(shè)備迫在眉睫，而新型犁刀式混合機(jī)正是在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。這種新型的臥式設(shè)備不但能夠使物料在混合室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)流混合，還能夠在通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的飛刀滿足物料破碎要求，并達(dá)到強(qiáng)烈擴(kuò)散的目的。這種設(shè)備不但具備了上述兩種混合設(shè)備的優(yōu)良性能，而且還能夠在實(shí)現(xiàn)物料對(duì)流混合的過(guò)程中使其更加便于聚團(tuán)和結(jié)塊，混合效果更佳，且無(wú)需占過(guò)大面積。更重要的是這種設(shè)備的進(jìn)料口為敞口快開(kāi)形式，所以進(jìn)料與清理都十分方便。另外，其可以通過(guò)控制減速機(jī)和變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能，使犁刀式混合機(jī)能夠根據(jù)生產(chǎn)需要合理的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，節(jié)能效果更佳。

具體來(lái)說(shuō)，犁刀式混合機(jī)是一種能使物料在混合室內(nèi)對(duì)流移動(dòng)且高速擴(kuò)散劇烈剪切混合的臥式犁刀式混合機(jī)（圖1）。

圖1 犁刀式混合機(jī)

它由電機(jī)作為動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)主軸以一定速度旋轉(zhuǎn)，筒體、端蓋相互固定連接，主軸上焊接有一組柄座，一組犁頭和一組犁柄焊接為一體且與一組柄座螺栓連接。筒體上部進(jìn)料口為敞口形式頂蓋快開(kāi)，高速飛刀與筒體固定連接。如圖2 、圖3所示。犁頭在混合時(shí)使把碰到的物料以犁頭尖為中心向犁壁尾部滑動(dòng)，通過(guò)一組犁頭在主軸上的分布的先后順序能使物料沿筒體內(nèi)向中間推動(dòng)，有部分物料會(huì)碰到高速旋轉(zhuǎn)的飛刀時(shí)候會(huì)被飛刀葉片破碎，因而物料在該混合設(shè)備內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡縱橫交錯(cuò)，相互撞擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流混合。

圖2 犁刀式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3 犁刀式混合機(jī)的剖面構(gòu)造圖

1.減速機(jī)，2.筒體，3.進(jìn)料口（敞口），4.主軸，5.組合密封部件，6. 右端蓋板，7.出料汽缸，8.出料部件，9.左端蓋板，10.飛刀電機(jī)，11. 高速飛刀刀片，12.柄座，13.犁柄，14.犁頭，15.出料門板，16.兩端刮板，17. 右支撐端軸承。

其工作原理是當(dāng)主軸在一定的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸帶動(dòng)柄座和犁柄以及犁頭以一定的線速度旋轉(zhuǎn)，由于犁頭自身的形狀以及它們?cè)谥鬏S軸向上的分布有傾斜角度的緣故，使得犁頭在混合時(shí)使把碰到物料以犁頭尖為中心向犁壁尾部滑動(dòng)能使在筒體內(nèi)的物料短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流混合。一般來(lái)講，本混合機(jī)運(yùn)行中，一組高速飛刀安裝在筒體的下方30°的位置，飛刀由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)并做高速旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)物料受到犁頭的推動(dòng)作用而相對(duì)軸向流動(dòng)，又由于在主軸上分布了一組犁頭，物料在流動(dòng)的同時(shí)會(huì)把部分物料拋起，一部分物料沿著筒體壁做圓周運(yùn)動(dòng)，另一部分物料沿著筒體軸向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，物料流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的飛刀時(shí)，被高速剪碎和強(qiáng)烈擴(kuò)散，進(jìn)行剪碎和強(qiáng)烈擴(kuò)散混合，因而粉粒體物料在該混合設(shè)備內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡縱橫交錯(cuò)，相互撞擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，出料閥安裝在圓柱形狀的混合筒體的底部中間，采用翻板閥結(jié)構(gòu)避免死角的產(chǎn)生，方便清理。

3.基于實(shí)踐的犁刀式混合機(jī)性能分析

在具體的實(shí)踐過(guò)程中，犁刀式混合機(jī)也充分證明了其優(yōu)越性所在。以下本文以某畜禽飼料的生實(shí)踐為例，來(lái)分析該混合機(jī)的主要性能。在飼料生產(chǎn)的混合工序中，犁刀式混合機(jī)的實(shí)施過(guò)程為：

圖4 犁頭推動(dòng)物料示意圖

結(jié)合圖2、圖3、圖4，可以得知，在對(duì)飼料進(jìn)行混合生產(chǎn)時(shí)，主軸2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，飼料原料在沿主軸4軸線方向移動(dòng)。一組高速飛刀安裝在筒體2軸線下方30°的位置，高速飛刀刀片11由飛刀電機(jī)10直接驅(qū)動(dòng)并做高速旋轉(zhuǎn)，筒體2內(nèi)飼料原料受到犁頭14的推動(dòng)作用而相對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生渦流，又由于犁頭14自身的形狀，飼料原料在流動(dòng)的同時(shí)會(huì)把部分飼料原料拋起，一部分飼料原料沿著筒體2壁做圓周運(yùn)動(dòng)，另一部分飼料原料沿著筒體2壁做直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，飼料原料流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的飛刀刀片11時(shí)，被高速剪碎和強(qiáng)烈擴(kuò)散，進(jìn)行剪碎和強(qiáng)烈擴(kuò)散混合，因而飼料原料可以在該混合設(shè)備內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡縱橫交錯(cuò)，相互撞擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流。一組犁頭14的組合能在很短時(shí)間能把飼料原料沿軸線方向移動(dòng)一個(gè)“行程”，由于飼料原料在這種高速湍流的運(yùn)動(dòng)下移動(dòng)、破碎，即使飼料原料的粒徑不同、比重不同也都能達(dá)到預(yù)期的混合效果。

筒體2為固定件，主軸4上焊接有柄座12，犁頭14和犁柄13焊接為一體且與柄座12螺栓連接，目的是為了犁頭14和筒體2間隙可調(diào)，當(dāng)主軸4被減速機(jī)1帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸4帶動(dòng)柄座12和犁柄13以及犁頭14以一定的線速度旋轉(zhuǎn)，犁頭14在混合時(shí)使把碰到飼料原料以犁頭14尖為中心向犁壁尾部滑動(dòng)，通過(guò)一組犁頭14在主軸4上的分布的先后順序能使飼料原料沿筒體2內(nèi)向中間推動(dòng)，有部分飼料原料會(huì)碰到高速旋轉(zhuǎn)的飛刀時(shí)候會(huì)被高速飛刀刀片破碎，從而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流混合。

其中，出料部件8安裝在圓柱形狀的混合筒體8的底部中間，出料門板15的弧度和筒體2底部弧度完全吻合避免死角的產(chǎn)生，當(dāng)需要打開(kāi)出料門板15排出混合好的飼料時(shí)，出料汽缸7通過(guò)一組連接桿件的作用帶動(dòng)出料門板15打開(kāi)，關(guān)閉時(shí)則相反。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在生產(chǎn)領(lǐng)域，采用犁刀式混合機(jī)進(jìn)行物料的混合工藝生產(chǎn)是非常可行的，并且這種新型的混合機(jī)的性能更加優(yōu)良，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一般混合設(shè)備的混合功能，還能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行合理的調(diào)控，使物料混合工藝更好的滿足生產(chǎn)需求。另外，其進(jìn)料口和出料口的結(jié)構(gòu)設(shè)置都非常方便物料的進(jìn)出，不會(huì)出現(xiàn)死角而造成清理困難。也正是因?yàn)槠渚邆溥@些優(yōu)良特點(diǎn)，所以其在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍更廣，不但能夠在粉體物料混合生產(chǎn)中應(yīng)用，還可以在液體物料混合生產(chǎn)中應(yīng)用。

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