攪拌混合設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用研究

摘 要：攪拌混合機(jī)是一種常見(jiàn)機(jī)械設(shè)備，文章主要進(jìn)行混合機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用技術(shù)的探索。文章研究對(duì)象為雙螺旋錐形混合機(jī)、臥式螺帶混合機(jī)、犁刀式混料機(jī)、槳葉式混合機(jī)、無(wú)重力混合機(jī)五種結(jié)構(gòu)的攪拌混合機(jī)，主要針對(duì)設(shè)備性能、工作原理、結(jié)構(gòu)配置、設(shè)備特點(diǎn)等方面進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：攪拌混合機(jī) 攪拌 螺旋

攪拌混合機(jī)是一種常見(jiàn)機(jī)械設(shè)備，主要用于混合、攪拌、均質(zhì)等工藝。其主要作用包括：將不同的原料混合在一起，形成均勻混合物；通過(guò)攪拌，將混合物平均分布，使各種原料充分混合；將混合物中的物質(zhì)顆粒進(jìn)行分散，達(dá)到均勻的狀態(tài)；通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成所需的化學(xué)物質(zhì)或產(chǎn)品等。攪拌混合機(jī)廣泛應(yīng)用于垃圾處理、制藥、食品、化工等行業(yè)，需要根據(jù)具體的生產(chǎn)需求如功率、容量、攪拌形式等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)形式多樣，大都為定制化產(chǎn)品，本文將重點(diǎn)研究其中5種攪拌混合機(jī)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[1]。

1 臥式螺帶混合機(jī)

1.1 工作原理

臥式螺帶混合機(jī)的混合原理是強(qiáng)制剪切攪拌型混合，主要由混合倉(cāng)、攪拌器、驅(qū)動(dòng)裝置三個(gè)基本部分構(gòu)成，工作時(shí)，外螺旋帶在動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，把物料從U型倉(cāng)兩端向中央地帶推動(dòng)，內(nèi)螺旋帶把物料從中間向兩端推動(dòng)，從而形成對(duì)流混合[2]?；旌蠙C(jī)出料口設(shè)置在混合機(jī)筒體底部中央，外層螺旋帶的蝸旋結(jié)構(gòu)與主軸旋轉(zhuǎn)方向配合，將筒壁內(nèi)側(cè)的物料驅(qū)趕至中央出料口處出料，從而確保筒體內(nèi)物料出料完全。

1.2 結(jié)構(gòu)配置

常見(jiàn)的攪拌物料混合類型各異，大致可分為：不同種類粉料混合、同種物料不同批次混合、液體添加粉料攪拌至漿料、粉料添加少量液體混合、漿料增稠或稀釋、顆粒料與粉料混合、不同顆粒料混合、團(tuán)塊料破碎混合、冷卻或升溫混合等。臥式螺帶混合機(jī)可以根據(jù)物料的不同性質(zhì)配置不同類型的攪拌器。

為了達(dá)到較好的攪拌效果，臥式螺帶混合機(jī)通常配置氣動(dòng)曲面翻板閥，閥門的曲面翻板可與筒體弧面完全貼合，從而確保在攪拌過(guò)程中，沒(méi)有攪拌死角。除常用的氣動(dòng)曲面翻板閥外，還可以根據(jù)物料形式選擇配置粉體球面閥、梅花錯(cuò)位閥、滾筒閥、旋轉(zhuǎn)喂料閥等。

臥式螺帶混合機(jī)的筒蓋上可設(shè)置不同形式的開(kāi)口，滿足不同的工況下使用。依照開(kāi)口作用可設(shè)置人孔、清理門、投料口、排氣口、除塵口等，開(kāi)口形式有法蘭式標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)口、快開(kāi)式帶蓋門口；混合機(jī)可設(shè)置成筒蓋全開(kāi)式，便于清理設(shè)備內(nèi)部。

1.3 設(shè)備特點(diǎn)

臥式螺帶混合機(jī)裝載系數(shù)大、設(shè)備占地面積小；剪切槳葉可以使物料混合均勻；根據(jù)產(chǎn)量需求設(shè)備可做大型機(jī)，價(jià)格相對(duì)其他類型混合機(jī)比較便宜。但設(shè)備缺點(diǎn)也較明顯：設(shè)備啟動(dòng)載荷特別大，滿載荷啟動(dòng)困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)電；出料有殘留。

2 雙螺旋錐形混合機(jī)

2.1 工作原理

雙螺旋錐形混合設(shè)備憑借內(nèi)部懸臂上的兩根非對(duì)稱螺旋在繞自身軸線上自轉(zhuǎn)的同時(shí)，由懸臂驅(qū)動(dòng)，繞筒體中心軸旋轉(zhuǎn)形成公轉(zhuǎn)[3]。

雙螺旋錐形混合設(shè)備能夠形成4種方向的作用力：

（1）兩根非對(duì)稱螺旋自轉(zhuǎn)，將物料向上提升。

（2）懸臂慢速公轉(zhuǎn)，將物料做圓周循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

（3）螺旋公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相互配合，將物料受螺旋旋轉(zhuǎn)吸收，同時(shí)向圓周方向排散。

（4）被提升至上部的兩股物料流向筒體中心匯合，形成從中心向下的流向，填補(bǔ)底部的空缺帶，從而形成了整體的循環(huán)作用流。

2.2 結(jié)構(gòu)配置

雙螺旋錐形混合機(jī)裝載專用的雙輸出減速機(jī)組合箱，采用擺線針輪、齒輪、蝸輪蝸桿形式組合定制而成?；旌蠙C(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置與物料性質(zhì)、啟動(dòng)方式以及工藝要求等密切相關(guān)，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。

雙螺旋錐形混合機(jī)搭載配置粉體球面閥或梅花錯(cuò)位閥；粉體球面閥凸起球面貼合螺旋底部運(yùn)行曲面，較大程度減少攪拌死角，并實(shí)現(xiàn)較大口徑放料口面積，確保放料殘留，球面閥具備對(duì)粉體、液體乃至負(fù)壓狀態(tài)較好的密封性；裝載梅花錯(cuò)位閥可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易操作，控制放料速度，并可組合長(zhǎng)螺旋底部支撐裝置。閥門的驅(qū)動(dòng)分為手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)三種。

2.3 設(shè)備特點(diǎn)

雙螺旋錐形混合機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易做大型機(jī)；對(duì)熱敏性物料不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象；可以加噴霧裝置和加熱。缺點(diǎn)：混合時(shí)間長(zhǎng)，效率低；設(shè)備高度高，相同混合容量，雙螺旋設(shè)備要求高度是其他設(shè)備兩倍，甚至更高；設(shè)備底部有物料死角，需要對(duì)底部物料反復(fù)混合，避免死角。

3 犁刀混合機(jī)

3.1 工作原理

犁刀式混合機(jī)通常采用單軸式攪拌結(jié)構(gòu)，主軸上連續(xù)錯(cuò)位安裝多組犁刀式攪拌器，此結(jié)構(gòu)可保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生不間斷式的漩渦離心作用力，最大程度上避免攪拌死角。設(shè)備工作時(shí)，結(jié)團(tuán)性物料通過(guò)在犁刀混料機(jī)內(nèi)安裝的高速飛刀，結(jié)合犁刀攪拌器攪拌物料時(shí)形成的對(duì)流循環(huán)作用，對(duì)物料進(jìn)行打散、分離[4]。高速飛刀通常安裝于犁刀混料機(jī)筒，在攪拌時(shí)，物料受犁刀驅(qū)趕至飛刀有效范圍，飛刀進(jìn)行高速剪切。

3.2 結(jié)構(gòu)配置

犁刀混料機(jī)的犁式刀頭采用可拆卸式，從而提升刀頭更換效率。為了提升犁刀的耐磨度，減緩犁刀磨損，可對(duì)犁刀進(jìn)行耐磨處理。混合機(jī)也可根據(jù)不同的物料種類、性能從而配置不同的攪拌器。高速剪切飛刀也有多片式十字刀、雙葉蓮花刀等多種形式。臥式犁刀混料機(jī)可與臥式螺帶混合機(jī)采用類似結(jié)構(gòu)，配置氣動(dòng)曲面翻板閥，確保在攪拌過(guò)程中，物料混合均勻。

3.3 設(shè)備特點(diǎn)

犁刀混料機(jī)的混料速度和接觸面積都較低，適用于復(fù)雜混合場(chǎng)合；混合面積大，混合速度快，效率高。設(shè)備缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化混合；在混合過(guò)程中容易損傷粉體的顆粒形狀。

4 無(wú)重力混合機(jī)

4.1 工作原理

無(wú)重力混合機(jī)可用于粉體、顆粒、纖維等物料的混合，擁有強(qiáng)力的攪拌作用力，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速混合，特別擅長(zhǎng)處理比重、細(xì)度、流動(dòng)性等物理性質(zhì)差異比較大的物料之間的混合。無(wú)重力混合機(jī)裝載著兩根同時(shí)異向向外旋轉(zhuǎn)的平行槳葉軸，每根軸上搭載十字槳葉，在驅(qū)動(dòng)裝置的同步作用下，兩根的十字槳葉軸的運(yùn)行軌跡成相交關(guān)系，且錯(cuò)位嚙合。驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使槳葉軸快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的槳葉產(chǎn)生離心力，將物料有效拋灑至筒內(nèi)上空部分，達(dá)到拋物線的高點(diǎn)后下落（拋物線的高點(diǎn)也稱為瞬間無(wú)重力狀態(tài)），物料再受槳葉的驅(qū)趕，在筒體內(nèi)往復(fù)循環(huán)混合，并受雙軸的嚙合空間混合、剪切、分離，致使物料快速混合均勻。

4.2 結(jié)構(gòu)配置

無(wú)重力混合機(jī)根據(jù)不同的物料性質(zhì)可對(duì)雙軸槳葉進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。如：增設(shè)耐磨攪拌葉片、增設(shè)四氟攪拌葉片、鋸齒形攪拌葉等無(wú)重力混合機(jī)可增設(shè)高速破碎軸于筒體內(nèi)部，配合攪拌物料流起打散作用。無(wú)重力混合機(jī)常規(guī)配置雙門式翻板大開(kāi)門出料閥，確保攪拌無(wú)死角，使混合物料更加均勻[5]。

4.3 設(shè)備特點(diǎn)

無(wú)重力混合機(jī)優(yōu)點(diǎn)：速度快、混合效率高、可密封操作，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；添加飛刀后可實(shí)現(xiàn)對(duì)帶纖維物料的混合；大開(kāi)門出料方式，出料時(shí)間短，卸料干凈，結(jié)構(gòu)緊湊。設(shè)備缺點(diǎn)：在混合過(guò)程中容易有混合死角；在混合過(guò)程中容易損傷粉體的顆粒形狀。

5 槳葉式混合機(jī)

5.1 工作原理

槳葉式混合機(jī)由動(dòng)力組驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，主軸上分布若干且軸向連續(xù)的槳葉，槳葉成一定的角度安裝，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)翻轉(zhuǎn)物料，使物料進(jìn)行多向的運(yùn)動(dòng)，且形成較小的助力，不會(huì)破壞物料，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

5.2 結(jié)構(gòu)配置

槳葉式混合機(jī)分為平板槳葉與剃刀槳葉，適用于攪拌含顆粒的物料，特別適用于蓬松的物料以及彈性物料的混合。攪拌槳葉自帶攪拌角度，配合旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)趕物料混合。該攪拌機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可加裝耐磨片、四氟片，另外可襯涂各種涂層，如四氟涂層、合金涂層等[6]。

5.3 設(shè)備特點(diǎn)

槳葉式混合機(jī)具有槳葉轉(zhuǎn)速高、葉片數(shù)量多、覆蓋面積大的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分混合粉體和顆粒狀物料，混合效果比較好；結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，適用于較小的生產(chǎn)場(chǎng)所，也方便進(jìn)行移動(dòng)。缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)需要消耗較高的能量；不容易徹底清洗干凈，易產(chǎn)生交叉污染。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際生產(chǎn)中，物料的性質(zhì)、啟動(dòng)方式以及攪拌方式不同，通常對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的要求也不相同，可以根據(jù)實(shí)際需求配置不同功率、不同輸出轉(zhuǎn)速的混合機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置?；旌蠙C(jī)還可加裝多種組件使用，常用的有盤管蒸汽夾套、循環(huán)介質(zhì)夾套、高速飛刀、溫度探測(cè)、稱重系統(tǒng)、除塵凈化等組件；混合機(jī)的夾套依照不同的熱源介質(zhì)采用不同形式的夾套，可升溫可冷卻，高溫度在250攝氏度內(nèi)[7]。為了使液體能均勻地分散混合于主料內(nèi)，添加少量液體時(shí)，需配置噴液噴霧裝置。

常見(jiàn)的混合機(jī)除雙螺旋錐形混合機(jī)、臥式螺帶混合機(jī)、犁刀式混料機(jī)、槳葉式混合機(jī)、無(wú)重力混合機(jī)外，還包括連續(xù)式混合機(jī)等結(jié)構(gòu)類型。在實(shí)際應(yīng)用中，混合機(jī)可以與垃圾處理生產(chǎn)線等進(jìn)行配合，可以根據(jù)混合物料的種類、批處理能力、混合效率等情況選擇不同結(jié)構(gòu)的混合機(jī)，對(duì)處理后的垃圾物料進(jìn)行混合，以便后續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

基金項(xiàng)目：2022年度湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目一般項(xiàng)目，基于RDF的生活垃圾生態(tài)處置工藝與設(shè)備研究（編號(hào)：22C0916）。

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