用兩套運動機構對物料進行疊加混合的設備

劉宏林 劉力銘 蔡鵬

摘 要：對市場上現有的混合設備進行了分析，然后提供一種采用一個動力帶動兩套運動機構對物料進行疊加混合的設備。這種新型的混合設備具有裝載量大、混合時間短、混合均勻度高、能量消耗低、安全、可靠性強的特點。能夠達到混合工藝的理想狀態。

關鍵詞：兩套運動機構；疊加；混合

中圖分類號：TB33 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0109-02

Abstract： The existing mixing equipment on the market is analyzed， and then a kind of equipment which uses one power to drive two sets of motion mechanism to superposition and mix the material is provided. This new type of mixing equipment has the characteristics of large loading capacity， short mixing time， high mixing uniformity， low energy consumption， high safety and high reliability， thereby can achieve the ideal state of mixing process.

Keywords： two sets of motion mechanisms； superposition； mixing

引言

目前，市場上的混合設備大致分為兩大類，第一類是采用料桶運動的方法，使料桶內的物料通過沖擊、對流運動進行混合。如V型機、雙錐機、三維機等，這類混合機在混合過程中料桶內不存在死角，但是混合時間較長、裝載率低、混合質量不理想，且體積較大，轉動半徑大，對工人有一定的危險性。第二類是在固定料桶的內部設置攪拌裝置，通過攪拌裝置的轉動，進而對物料進行攪拌、剪切混合。如螺帶混合機、犁刀式混合機等，由于這類混合機的料桶設計為固定的，使料桶內部必然存在混合死角，對添加微量元素的物料混合效果差。

混合工藝的理想狀態是：

（1）“大處均勻”是指宏觀上混合料桶內部不能有死角，“大處均勻”還體現在料桶空間內上部和下部、左邊和右邊的粉體混合要均勻一致。

（2）“小處充分”是指不同粉體在微觀范圍內顆粒與顆粒之間要充分均勻。如果我們的原粉是納米級或接近納米級，這個要求則更高，普通混合機根本達不到這個工藝要求，即使加長混合時間也達不到理想的混合狀態，所以，目前市場上的混合設備和工藝難以達到理想的混合目的。

為了達到混合工藝的理想狀態，我們提供一種采用一個動力帶動兩套運動機構對物料進行疊加混合的設備，使混合設備的裝載量增加、混合時間縮短、混合均勻度提高、能量消耗降低、安全性增加。

1 混合設備結構的設計

混合設備結構如圖1所示，該設備是由電機（1）、減速機（2）、聯軸器（3）、軸承座（4），定齒輪（5）、動齒輪（6）、水平轉動半軸（7）、自轉轉軸（8）、軸承（9）、回轉體料桶（10）、全尺寸回轉葉片組件（11）、進料口（12）、出料口（13）構成。

2 工作原理

把物料桶設置成回轉體料桶，在料桶兩端外各固定一個水平轉動半軸，同心且水平，通過電機驅動減速機，減速機驅動料桶的水平轉動半軸帶動回轉體料桶沿水平軸心轉動，使料桶偏心運動，在回轉體料桶內部軸心處設置自轉轉軸及附屬全尺寸回轉葉片組件，料桶內部自轉轉軸在回轉體料桶兩端設置軸承定位，在自轉轉軸外端安置錐型動齒輪，當回轉體料桶轉動時，該錐型動齒輪就沿著料桶的水平轉動半軸進行圓周運動，與其嚙合的定齒輪通過軸承座固定在機架上，同時懸空套在料桶的水平轉動半軸上，通過嚙合，定齒輪就驅動自轉轉軸外端的動齒輪加速轉動，促使自轉轉軸上的附屬全尺寸回轉葉片組件以更高的速度轉動，從而靠一個動力帶動兩套運動機構完成對待混合物料的疊加混合。

3 工作步驟

步驟1：預備工作，對待混合物料進行科學分析，須檢測物料的比重、流動性、粒度大小等，根據檢測結果科學的設置混合時間；清理料桶內部，打開出料口（13）、進料口（12），將料桶內部清理干凈，以防止在混合時雜質進入混合物料，將出料口（13）關閉。

步驟2：上料工作，將待混合物料從進料口（12）裝入料桶內，以物料裝到料桶容積的70%左右為最佳，關閉進料口（12）。

步驟3：混合工作，開啟電機（1），利用料桶回轉運動在宏觀上對待混合物料進行上下翻滾混合、左右對流混合、消除死角混合，使料桶內的物料做到一致；同時料桶內部的自轉轉軸（8）及附屬全尺寸回轉葉片組件（11）也自由轉動，且轉速快于料桶的轉動速度，對料桶內的物料強制進行剪切、穿插、攪拌、裹挾等運動，在微觀上，使粉體的顆粒與顆粒之間做到充分位移，精細均勻。

步驟4：出料工作，通過控制按鈕，將設備的出料口（13）停留在垂直向下方向，將接料斗放置在出料口（13）下方，打開出料口（13），取出已完成混合的物料，關閉出料口（13），并對已完成混合的物料進行檢驗。

混合設備的工作步驟如圖2所示。

4 該設備的有益效果

（1）提高了粉體混合的均勻度，達到了理想的混合目標：通過料桶的偏心回轉運動，使料桶內部沒有死角，同時粉體在料桶空間內上下翻滾、左右對流，做到了“大處均勻”一致；通過全尺寸回轉葉片的高速攪拌運動，使料桶內粉體的顆粒與顆粒之間精細均勻，即做到“小處充分”。

（2）解決了現有粉體混合工藝中超細粉、超輕粉不易混合的工藝難題，通過回轉體料桶和全尺寸葉片的疊加運動，可以將漂浮在物料上方的超輕粉、超細粉裹挾入主體粉中。

（3）提高了生產效率：料桶的偏心回轉運動和全尺寸回轉葉片的攪拌運動來對物料進行疊加混合，從而使設備的裝載量比傳統混合設備提高60%，同時混合時間也比傳統混合設備縮短50%以上，大大提高了生產效率。

（4）降低了生產成本：由于采用一個動力就可以實現兩種運動機構同時作用于待混合物料，提高了混合質量、提高了混合效率，從而大幅度降低能耗，降低了生產成本。

5 結束語

本設備的關鍵在于采用一個動力帶動兩套運動機構完成對待混合物料的疊加混合。使混合設備的裝載量增加、混合時間縮短、混合均勻度提高、能量消耗降低、安全、可靠性增加，達到混合工藝的理想狀態。

參考文獻：

[1]陶珍東，鄭少華.粉體工程與設備（第三版）[M].化學工業出版社，2014.

[2]楊玉芬，蓋國勝.粉體加工與標準化[M].清華大學出版社，2015.

[3]劉建平，楊濟航.自動化技術在粉體工程中的應用[M].清華大學出版社，2012.