錐形混合設備及其消振結構的製作方法

2023-12-02 16:24:11 2

錐形混合設備及其消振結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型所要解決的技術問題是提供一種錐形混合設備及其消振結構，降低物料在混合攪拌中出現的振動現象。其中的錐形混合設備的消振結構的特點是包括在長螺旋軸的軸端底部軸向凸出設置的漸縮的實體，該實體的外側表面與長螺旋軸的軸線成一個夾角，該夾角小於90度-α，該錐形混合設備的錐角為α。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及混合設備及其消振結構。 錐形混合設備及其消振結構

【背景技術】
[0002] 目前，容器固定型混合設備的類型比較多，有螺帶式混合設備、犁刀式混合設備、 瞬間失重粒子混合設備、行星錐形混合設備。其中，臥式混合設備有臥式螺帶混合設備和犁 刀混合設備等，錐形混合設備按螺旋個數分為單螺旋錐形混合機、雙螺旋錐形混合機、三螺 旋錐形混合機三種。
[0003] 錐形雙螺旋混合機又分為對稱雙螺旋混合機和非對稱雙螺旋混合機兩種，對稱和 非對稱螺旋都是在混合設備筒體中使螺旋在繞自己的軸轉動（稱之為"自轉"）的同時，還 環繞錐形筒體的中心軸，並藉助於轉臂的迴轉在錐體壁面附近又做行星運動（稱之為"公 轉")。錐形雙螺旋混合機整個設備藉助螺旋的公、自轉使物料在錐體內產生複合運動，從而 達到均勻混合的目的。螺旋自轉的方向以使物料從錐體底部向錐體頂部運動為正方向。該 種錐形雙螺旋設備混合強度較劇烈，但是對部分粉粒體物料有破壞表層的作用。
[0004] 錐形三螺旋混合機是對稱雙螺旋混合機在中間軸線部位加一根螺旋軸，實體螺旋 分布在中下部位。中間螺旋把物料提升到雙螺旋底部的層面，然後由雙螺旋來完成對筒體 上層物料的混合。對稱的兩個螺旋的旋向相同分別分部在筒體的兩邊且與中間螺旋轉向相 反，但三條螺旋均為把物料從錐體底部提向錐體頂部。錐形三螺旋混合機混合均勻度不如 雙螺旋混合機一般適用於混合容積大的設備。
[0005] 雙螺旋沿壁和中間環面公轉，致使物料沿著錐壁做圓周運動；螺旋自轉使物料自 錐底沿著螺旋面上升。螺旋的公、自轉複合運動使一部分物料被吸入螺旋的圓柱面內，同 時又受到螺旋自轉離心力的作用，使錐體壁處的物料流向錐體中心。這樣物料在筒體內的 幾種運動疊加循環形成了複雜的漩渦運動從而產生對流、剪切、擴散，使混合設備內的物料 充分對流混合。
[0006] 對於較軟、具有彈性變形的固體顆粒物料在物料混合攪拌中會出現振動、發熱等 現象。振動使噪音加大，汙染了周圍的環境。 實用新型內容
[0007] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種錐形混合設備及其消振結構，降低物 料在混合攪拌中出現的振動現象。
[0008] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種錐形混合設備的消振結構，該錐形混 合設備的錐角為α，其特點是包括在長螺旋軸的軸端底部軸向凸出設置的漸縮的實體，該 實體的外側表面與長螺旋軸的軸線成一個夾角，該夾角小於90度-α。
[0009] 所述的消振結構，其進一步的特點是，所述實體為錐形實體。
[0010] 所述的消振結構，其進一步的特點是，α為17度。
[0011] 本實用新型提供的錐形混合設備，包括長螺旋軸，其特點是包括所述的消振結構。
[0012] 所述的錐形混合設備，其進一步的特點是，該錐形混合設備為錐形雙螺旋混合設 備。
[0013] 所述的錐形混合設備，其進一步的特點是，該錐形混合設備包括筒體、減速機、長 彎臂、短彎臂、所述長螺旋軸和短螺旋軸，筒體形狀為倒錐形，筒體上部的頂蓋為平封頭與 筒體為一體式結構，筒體上部設置進料口和檢修口，頂蓋中間安裝減速機，筒體中心設置噴 液裝置，減速機具有公轉軸和自轉軸，公轉軸通過連接法蘭來連接長彎臂、短彎臂，長彎臂 的末端的彎頭內安裝有可轉動的長螺旋軸，短彎臂末端的彎頭內安裝有可轉動的短螺旋 軸，自轉軸通過錐齒輪組分別與長、短彎臂內的傳動軸連接，長彎臂內的傳動軸再通過錐齒 輪組連接長螺旋軸連接的螺旋傳動頭軸，短彎臂內的傳動軸再通過錐齒輪組連接短螺旋軸 連接的螺旋傳動頭軸。
[0014] 所述的錐形混合設備，其進一步的特點是，長彎臂為整體鑄造結構。
[0015] 所述的錐形混合設備，其進一步的特點是，減速機的自轉軸為空心結構並形成噴 液通道，以使噴給物料的液體從減速機頂部進入筒體從噴頭噴出。
[0016] 所述的錐形混合設備，其進一步的特點是，短螺旋軸的葉片比長螺旋軸的葉片直 徑大，長、短螺旋軸都為空心軸薄壁結構。
[0017] 本實用新型在錐形螺旋混合設備內部，在機械攪拌裝置的攪拌作用下對較軟、具 有彈性變形的固體顆粒物料進行混合操作時會產生的振動尤為有效，能消除振動，使設備 運轉平穩。達到節能，減少環境的噪音汙染的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例 的描述而變得更加明顯，其中：
[0019] 圖1是本實用新型一實施例的錐形雙螺旋混合設備（配置消振結構前）的裝配總 圖。
[0020] 圖2是本實用新型一實施例的錐形雙螺旋混合機傳動部件的剖面構造圖。
[0021] 圖3是圖1中減速機到筒體內聯接和嚙合的構造圖。
[0022] 圖4是圖1中彎臂中齒輪嚙合的局部放大圖。
[0023] 圖5是圖1中出料閥裝置22處的局部放大圖。
[0024] 圖6是圖1中轉臂結構放大圖。
[0025] 圖7是圖1中頂蓋平封頭結構的放大圖。
[0026] 圖8是圖1中長螺旋軸反轉時的受力分析圖。
[0027] 圖9是圖1中長螺旋軸自轉時底部軸端受力分析圖。
[0028] 圖10是圖1中長螺旋軸公轉時物料受力的分析圖。
[0029] 圖11是圖1中長螺旋軸底部軸端設置消振結構後的受力分析圖。
[0030] 圖12是擠壓的物料產生的擠壓力作用到錐體產生反力P的示意圖。
[0031] 圖13是圖1中長螺旋軸底部軸端設置消振結構的局部視圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，在以下的描述中闡述了 更多的細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同於此描述的 其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用情 況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護範圍。
[0033] 圖1至圖7顯示了在附加消振結構之前的錐形混合設備的結構，這些以及後續其 他的附圖均僅作為示例，其並非是按照等比例的條件繪製的，並且不應該以此作為對本實 用新型實際要求的保護範圍構成限制。
[0034] 在圖1中，倒錐形的筒體19和平封頭頂蓋12焊接在一起為整體結構，平封頭頂蓋 12中心焊接加強筋，減速機座連接法蘭焊接在加強筋上與減速機4相連接，倒錐形筒體19 外部焊接有4個支撐耳架9均勻分布在倒錐形筒體19圓周，以加強連接平封頭頂蓋12與 倒錐形筒體19的強度和固定混合機。倒錐形筒體19下部出口通過手動錯位閥門21的開 閉來控制設備出料。減速機4的公轉軸與連接法蘭23聯接，長彎臂7和短彎臂11為整體 焊接結構且與連接法蘭23連接成一個整體，在公轉時由減速機4來輸入扭矩，由長彎臂7 和短彎臂11來帶動長螺旋軸13和短螺旋軸18完成公轉。螺旋傳動頭軸8與長螺旋軸13 與短螺旋軸18之間採用固定連接，通過傳動軸10和錐齒輪組連接把扭矩傳遞給長螺旋軸 13,長螺旋軸13採用空心管結構以減輕重量和增加彎矩承受能力，短彎臂11的設計把短螺 旋軸20迴轉軌跡和長螺旋軸13錯開，短螺旋葉片18直徑比長螺旋葉片14直徑大，公轉時 由長彎臂7和短彎臂11把傳過來的力矩致使長螺旋軸13和短螺旋軸20在倒錐形筒體19 中心做公轉運動。
[0035] 在圖2所示實施例中，減速機4的自轉軸通過鍵連接一個錐齒輪並通過安裝在長 彎臂7和短彎臂11中的傳動軸10和一組錐齒輪嚙合把力矩傳遞給螺旋傳動頭軸8,螺旋傳 動頭軸8再力矩通過法蘭傳遞到長螺旋軸13和短螺旋軸18以實現自轉。
[0036] 減速機4的輸出由公轉軸輸出和自轉軸輸出兩部分組成，噴液管15從減速機4自 轉軸的中心穿過。減速機4的公轉軸通過鍵連接把扭矩傳遞給連接法蘭23,通過連接法蘭 23來實現公轉，減速機4的自轉軸也通過鍵連接把扭矩傳遞給傳動軸10上的齒輪，通過一 組軸10和錐齒輪的組合把扭矩傳遞給長螺旋軸13和短螺旋軸18實現自轉，使整體結構顯 得更加緊湊、合理。噴液管15的上部裝有旋轉接頭1，可方便的與供液系統的管道連接。
[0037] 在圖4所示實施例中，長彎臂7和短彎臂11的末端分別焊接有彎頭焊接，螺旋傳 動頭軸8靠彎頭內的軸承固定並通過圓錐齒輪與鍵來傳遞扭矩，螺旋傳動頭軸8與長螺旋 軸13以及短螺旋軸11通過法蘭固定式連接同步旋轉來實現自轉。
[0038] 在圖5所示實施例中，錯位閥門21與倒錐形筒體19靠法蘭連接，錯位閥門21為 平板式結構，確保與長螺旋葉片14距離最近，保證最少的殘留料。工作時，設備在自轉和公 轉的組合保證最大的受混合物料的比例，增加效率和總體物料混合均勻度。
[0039] 在圖6所示實施例中，雙螺旋混合機上部為平封頭頂蓋結構12,左為進料口 6,右 為人孔5或者設為檢修口，平封頭頂蓋12中心焊接加強筋，減速機連接法蘭焊接在加強筋 上與減速機4法蘭通過螺栓相連接，在負載運轉時保證整個傳動的強度，由於平封頭頂蓋 12為帶弧度的結構故殘留料很少清理也方便。清洗噴頭17可選用氣或者液體來清洗設備 長彎臂7或短彎臂11上的殘留料，當壓力達到一定時清洗噴頭17就可以在力的作用下旋 轉，清潔面積更大，用戶也可把清洗噴頭17更換為霧化噴頭在需要噴灑液體時使用。
[0040] 在圖7所示實施例中，長彎臂7、短彎臂11(含兩端的相對固定的彎頭）設計成鑄 造件並且焊接構成箱體式結構，所有精加工工序一次性完成，保證了傳動的精度，很好的解 決了以往錐形螺旋混合設備在重載時的漏油問題，且殘留料更少清理也更方便。
[0041] 在前述實施例中，長螺旋軸13的葉片的螺旋自轉的方向以使物料從錐體底部向 錐體頂部運動為正方向。螺旋自轉的方向以使物料從錐體底部向錐體頂部運動為正方向， 正方向運動的螺旋軸受軸向拉伸力，設備能安全運轉。若反方向能則設備不能安全運轉，如 圖8所示，因物料向下推動造成擠壓，當擠壓的物料產生的擠壓力作用到錐體產生反力P作 用於螺旋軸。
[0042] 由於半錐角為α，當產生的擠壓力為F時，錐壁對軸的反力為F'。產生對軸的軸 向擠壓力為Ρ。
[0043] p'^P+N
[0044] 即戶= F'-#
[0045] 當 α = 17。時 P = F，Cosl7。= 0· 9563F，
[0046] 當物料不斷由螺旋輸送堆積，擠壓力F'不斷增加。一旦擠壓力F'達到足夠大時， 可能將軸頂彎，或可能將頂蓋、減速機破壞，造成嚴重的後果。因此設備拒絕反轉，在設備操 作的電器控制中增加保護措施確保安全生產。使用過程中，有個別企業在實際生產中，不小 心使螺旋自轉的方向為反方向進行操作出現了頂蓋拱起的現象，導致設備損壞。
[0047] 本實用新型人在實踐中發現螺旋在正常自轉與公轉情況下不同物料會出現下列 現象。
[0048] 1.對於較硬、無彈性變形的固體顆粒物料在物料混合攪拌中較操作平穩，產生的 振動及噪音也很小。但對某些強度較低，較脆已碎的固體物料會被擠壓成粉末。造成物料 和能源的浪費。
[0049] 2.對於較軟、具有彈性變形的固體顆粒物料在物料混合攪拌中會出現振動、發熱 等現象。在生產過程中公轉會出現脈衝式步進現象。在脈衝式步進現象前後的瞬間出現 電流變化較大。大電流會可能超出正常範圍，設備的能耗加大。可能導致電機過載而燒壞。 因此，有的企業甚至懷疑電機功率不夠，要求加大電機功率來滿足設備的運轉。脈衝式步進 振動影響了設備的安全運行。振動使噪音加大，汙染了周圍的環境。發熱會使物料熔化或 變質。
[0050] 當物料在混合攪拌過程中，物料隨螺旋被遞升，並被離心拋出。在空中由重力下 降。對正方向轉動的長螺旋軸的底部軸端的物料的受力情況，如圖9所示，在圖9中，僅考 慮長螺旋軸自轉時物料的受力情況，在圖10中，綜合考慮長螺旋軸同時自轉和公轉時物料 的受力情況。
[0051] 在底部由於軸端底面與錐底面成α的斜鍥角，在混合攪拌時對物料進行揉、擠， 會產生一定的軸向擠壓力，因螺旋的自轉對物料產生揉、擠力Ρ，可分解為對物料的斜面推 力Ν和對物料與底平面的壓力F"。加上螺旋的公轉對物料的推力F 2"。則在斜鍥〇處的合 力為Q。
[0052] 在圖 9 中，戶= F"+#
[0053] 在圖10中，0 =戶+戶2"
[0054] 當物料的特性是比較硬的固體物料時，物料不易變形。在斜鍥〇處產生對物料的 合力Q是一個變化很小的力。所以操作平穩，產生的振動及噪音也很小。但是作用力必然 存在。對某些強度較低，較脆已碎的固體物料會被擠壓成粉末。造成物料和能源的浪費。
[0055] 對於較軟/具有彈性變形的固體顆粒物料情況就複雜得多了。此時，在斜鍥〇處 產生對物料的合力Q將對物料進行揉、擠，使得物料產生變形、發熱。形成變形能及熱能、並 儲存在物料體內。隨著攪拌過程不斷延續，對物料繼續進行揉、擠，使得物料產生更大的變 形。變形能在物料體內大量積聚。達到一定程度後，物料變形力超過合力Q。此時被揉、擠 的物料會突然爆發，突然釋放變形能。恢復到初始狀態。在被揉、擠的物料會突然爆發，釋 放變形能時就會產生振動。物料的混合攪拌在連續進行著，由於物料的揉、擠變形、積聚變 形能、最後爆發釋放變形能。作為周期性地不斷循環著。因此在生產過程中會出現脈衝式 步進現象。在這過程中電流強度也會出現周期性不斷循環變化。在變形能在物料體內大量 積聚時電流強度也會聚增，使得能耗增加。更有甚者電流強度超過電機的額定值時，將電機 燒壞。振動會使周圍環境的噪音增加。由於對物料繼續進行揉、擠，使得物料產生更多的熱 能，熱能的積聚使物料溫度升高。當為低熔點物料時，物料熔化結團。破壞了物料混合的生 產工藝。更有甚者，在高溫下物料性質的改變，造成質量事故。
[0056] 基於前述對物料特性及物料的受力分析看來，矛盾的集中點是長螺旋軸的軸端底 面與錐底面成斜鍥角α。只要軸端底面的存在，軸端底面與錐底面成α的斜鍥角必然存 在，只要斜鍥角α存在，則對物料的揉、擠，使得物料產生變形也必然存在。因此軸端底面 與錐底面成α的斜鍥角是解決問題的突破口。
[0057] 如圖13所示，在長螺旋軸的軸端增加一個錐形實體30。
[0058] 當錐形雙螺旋混合機的半錐角為α時：
[0059] (1)軸端底面為平面時，軸端底面與錐底面成斜鍥角α ;
[0060] (2)若軸端底面為錐面為β時，軸端錐面與錐底面成斜角Θ，角Θ與受力情況如 圖11所示。
[0061] θ = (α+β/2)-90°。
[0062] 當 β = 180。時，
[0063] θ = α 。
[0064] 即軸端底面為平面，軸端底面與錐底面成α的斜鍥角。
[0065] 當（α+β/2) > 90。時，θ = (α+β/2)_90。> 0。。
[0066] Θ角越接近α值，Ρ力的作用越明顯。
[0067] 當（α+β/2) = 90。時，θ = (α+β/2)_90。= 0。。
[0068] 此時Ρ力垂直錐底面。與物料接觸的平面是一個弧面，Ρ力對物料的作用已經不 明顯（如圖11所示）。
[0069] 當（α + β /2) < 90。時，
[0070] θ = (α+β/2)_90。< 0°。
[0071] Ρ力對物料的作用明顯下降，幾乎不起作用。
[0072] 按前述實施例的錐形雙螺旋混合設備為例，其半錐角α = 17°。
[0073] 17° +β/2<90。
[0074] β < (90。-17。）Χ2 = 146。。
[0075] 所以，在圖13所示的實施例中取錐形實體30的錐角β為100°左右。
[0076] 這樣，混合機在工作時，雙螺旋沿壁和中間環面公轉，致使物料沿著錐壁做圓周運 動，螺旋自轉使物料自錐底沿著螺旋面上升，螺旋的公、自轉複合運動使一部分物料被吸 入螺旋的圓柱面內，同時又受到螺旋自轉離心力的作用，使錐體壁處的物料流向錐體中心。 這樣物料在筒體內的幾種運動疊加循環形成了複雜的漩渦運動從而產生對流、剪切、擴散， 導致整個混合設備內物料各組分間的對流混合。保持了雙螺旋混合機的原有的特點。
[0077] 圖13所示的實施例，解決了振動的問題，並且還具有如下有益效果：
[0078] 1.改造費用極少，僅將原長螺旋軸的底部平端板改為錐形實體，工作原理等均不 改變；
[0079] 2.減少內部的無用的能源損耗（如物料的破碎、發熱等）；
[0080] 3.生產中物料發熱減少保證了混合工藝、保證了產品質量；
[0081] 4.自轉與公轉平穩，工作電流穩定，無峰值電流出現，降低了動力能耗，電機不易 損壞；
[0082] 5.不產生公轉中的步進現象，減少了設備操作過程中的振動，消除了不安全因素， 特別是公轉減速機和公轉電機得到有效保護，增加了使用壽命；
[0083] 6.由振動引起的噪音得到有效控制，改善了工作環境。
[0084] 7.在用錐形雙螺旋混合機進行混合物料生產的同類工藝中，有效解決步進與振動 等問題。
[0085] 在圖13中錐形實體30的錐頭被截去，但被截去的部分很小，以至於錐形實體30 實質上起到一個完整的錐體的作用。錐形實體30可以是圓錐體或者多面錐體，其母線可以 是直線或者一定弧度的彎曲線，只要能按照前述原理防止力P隨螺旋軸的轉動逐步增加即 可。錐形實體30還可以是空心的，也可以是實心的。錐形實體30可以在原有的螺旋軸的基 礎上附加而成，也可以是與螺旋軸一體成形。錐形實體30的錐角還可以不限於一個，還可 以是多個。錐形實體30的中心與長螺旋軸13的軸線共線或者有一定的偏離都是可以的。 如圖10所示，錐形實體30主要作用是通過其錐面與螺旋軸13的軸線成一個小於90度-α 的夾角，使得對物料的作用力F"不再平行於螺旋軸13的軸線，從這個角度來說，錐形實體 30可以替換為長螺旋軸13的底部軸端凸出設置的任意實體，只要該實體的外表面夾角與 螺旋軸13的軸線成一個小於90度-α的夾角即可。
[0086] 雖然前述實施例以錐形雙螺旋混合設備為例，但是前述實施例的消振結構可以用 於其他使用了長螺旋軸（其儘量接近錐形筒體的底部，以使底部物料也能得到混合）的混 合設備，例如單螺旋混合設備，三螺旋混合設備。
[0087] 本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何 本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因 此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所 作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種錐形混合設備的消振結構，該錐形混合設備的錐角為α，其特徵在於包括在長 螺旋軸的軸端底部軸向凸出設置的漸縮的實體，該實體的外側表面與長螺旋軸的軸線成一 個夾角，該夾角小於90度-α。
2. 如權利要求1所述的消振結構，其特徵在於，所述實體為錐形實體。
3. 如權利要求1所述的消振結構，其特徵在於，α為17度。
4. 錐形混合設備，包括長螺旋軸，其特徵在於，包括如權利要求1至3所述的消振結構。
5. 如權利要求4所述的錐形混合設備，其特徵在於，該錐形混合設備為錐形雙螺旋混 合設備。
6. 如權利要求5所述的錐形混合設備，其特徵在於，該錐形混合設備包括筒體、減速 機、長彎臂、短彎臂、所述長螺旋軸和短螺旋軸，筒體形狀為倒錐形，筒體上部的頂蓋為平封 頭與筒體為一體式結構，筒體上部設置進料口和檢修口，頂蓋中間安裝減速機，筒體中心設 置噴液裝置，減速機具有公轉軸和自轉軸，公轉軸通過連接法蘭來連接長彎臂、短彎臂，長 彎臂的末端的彎頭內安裝有可轉動的長螺旋軸，短彎臂末端的彎頭內安裝有可轉動的短螺 旋軸，自轉軸通過錐齒輪組分別與長、短彎臂內的傳動軸連接，長彎臂內的傳動軸再通過錐 齒輪組連接長螺旋軸連接的螺旋傳動頭軸，短彎臂內的傳動軸再通過錐齒輪組連接短螺旋 軸連接的螺旋傳動頭軸。
7. 如權利要求6所述的錐形混合設備，其特徵在於，長彎臂為整體鑄造結構。
8. 如權利要求6所述的錐形混合設備，其特徵在於，減速機的自轉軸為空心結構並形 成噴液通道，以使噴給物料的液體從減速機頂部進入筒體從噴頭噴出。
9. 如權利要求6所述的錐形混合設備，其特徵在於，短螺旋軸的葉片比長螺旋軸的葉 片直徑大，長、短螺旋軸都為空心軸薄壁結構。
【文檔編號】B01F7/08GK203899484SQ201420204363
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】俞基生, 李科學 申請人:雙龍集團有限公司