攪拌和混合設(shè)備

福田書屋 2022-04-20

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壓縮機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)新工藝新技術(shù)與安裝調(diào)試及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊.PDF

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一、攪拌機(jī)

1 分類和設(shè)計(jì)要求

攪拌機(jī)由攪拌器、攪拌軸、軸封及傳動裝置等部分組成。攪拌機(jī)與攪拌容器組合成攪拌設(shè)備（見圖）。攪拌機(jī)的作用是：通過攪拌器的旋轉(zhuǎn)，推動物料在容器內(nèi)不斷的循環(huán)，完成液體的混勻，促進(jìn)傳熱，以及液液、氣液、固液和氣固液分散等過程。

1.1 分類

1.1.1 拌設(shè)備在容器內(nèi)形成主體流動的形式分類

攪拌器可分為徑向流式和軸向流式兩種（見圖）

（1）徑向流式攪拌器

槳葉推動流體沿徑向運(yùn)動，流體接近槽壁和擋板的約束而改變方向，在攪拌器中心平面的上、下部分形成兩個循環(huán)區(qū)。

（2）軸向流式攪拌器

槳葉推動流體沿著軸向運(yùn)動，若改變方向，則流體流向相反。

上述流動指的是主體流動，實(shí)際上流體的流動是極為復(fù)雜的三維流動，某些點(diǎn)既有軸向分速也有徑向分速，還有切向分速。只是不同的攪拌器各速度分量的大小不同而已。此外，，在不同的操作狀態(tài)下某些部位還能有若干循環(huán)子區(qū)，甚至有緩慢運(yùn)動或者是停滯的區(qū)域。對于多層徑向流式攪拌器，流體循環(huán)區(qū)則更多。軸向流式攪拌器當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及攪拌雷諾數(shù)變化時，其流型可能發(fā)生轉(zhuǎn)變。

1.1.2 按攪拌機(jī)的固定方式分類

可分為固定式和移動式兩大類。

1.2 各部分的要求

1.2.1 減速機(jī)

根據(jù)工藝要求選配合適德減速機(jī)是很重要的。減速機(jī)基除了應(yīng)滿足功率和輸出轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，維修方便，具有較高的機(jī)械效率和較低的噪音。

減速機(jī)是攪拌設(shè)備中重要的組成部分，根據(jù)不同的需要，減速機(jī)可以選用多種形式，如：渦輪蝸桿減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、圓柱齒輪減速機(jī)、漸開線行星齒輪減速機(jī)、平行軸齒輪減速機(jī)、直交軸齒輪減速機(jī)等。其中，漸開線擺線輪減速機(jī)是較為常用的減速機(jī)。結(jié)構(gòu)如圖所示。

擺線針輪減速機(jī)屬于K-H-V少齒行星原理，行星輪采用短幅外擺線的等距曲線齒輪－又稱擺線輪，齒數(shù)為Zb, 太陽輪采用圓周均布的圓柱形針狀齒形－又稱針輪，齒數(shù)為Zz＝Zb+1.兩者組成擺線針齒內(nèi)嚙合傳送副，且齒數(shù)差等于1時，可獲得與擺線輪齒數(shù)同值的最大傳動比i＋Zb。

該類減速機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由三個部分組成：

（1）輸入部分－轉(zhuǎn)臂H。

由輸入軸和偏心套組成，為了擴(kuò)大承載能力和實(shí)現(xiàn)構(gòu)件平衡的需要，偏心套通常采用互成180度的雙偏心結(jié)構(gòu)，并裝有兩個滾柱軸承，以減少摩擦損失。

（2）減速部分－由擺線輪和針輪組成擺線針齒內(nèi)嚙合行星傳動，針輪是由針齒殼，及均布在針齒殼上的一組針齒銷組成，為了減少嚙合摩擦損失，通常又在針齒銷上配裝針齒套。

（3）輸出部分－由機(jī)座，輸出軸，及均布在輸出軸圓盤端面上的一組銷軸和銷套組成，并將其插入擺線輪的銷孔中，即可實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動的功能，為此又稱W輸出機(jī)構(gòu)。

1.2.2 機(jī)架

攪拌機(jī)的機(jī)架應(yīng)該使攪拌軸有足夠的支撐間距，已保證操作時攪拌軸下端的偏擺不大。機(jī)架應(yīng)保證減速機(jī)的輸出軸與攪拌軸對中。機(jī)架還應(yīng)與軸封裝置對中。機(jī)架軸承除承受徑向載荷之外，還應(yīng)承受攪拌器所產(chǎn)生的軸向力。

1.2.3 頂、構(gòu)架

構(gòu)架及機(jī)架均為彈性體，設(shè)計(jì)時除應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)該保證有足夠的抗震剛性，防止操作時發(fā)生過大的振動。特別是當(dāng)攪拌軸較長時，電動機(jī)、減速機(jī)和機(jī)架組合后整體高度就會較高，更應(yīng)充分注意。

1.2.4 攪拌軸

應(yīng)具有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。通常，攪拌軸均設(shè)計(jì)成剛性軸，要求具有足夠的剛性。為防止共振，操作轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在第一階臨界轉(zhuǎn)速的75％以下。當(dāng)操作轉(zhuǎn)速較高（800～1200r/min）時，攪拌軸有做成柔性軸的。

1.2.5 槳葉

槳葉應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。滿足在操作過程中的要求。

1.2.6 輪轂

輪轂應(yīng)保證槳葉與攪拌軸之間有可靠的軸向及周向固定，以便將攪拌器所受的扭矩和流體力傳遞給攪拌軸。

2 攪拌器的類型和結(jié)構(gòu)

2.1槳式攪拌器結(jié)構(gòu)圖

槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單,其槳葉一般用扁鋼制造的，強(qiáng)度不夠時需加肋，單面加肋效果好。

2.2 推進(jìn)式攪拌器結(jié)構(gòu)圖

一般用鑄鐵、鑄鋼整體鑄造而成，有時也采用焊接的方法制作。

2.3 渦輪式攪拌器

2.3.1 類型：開啟式和圓盤式兩類，槳葉有平直葉、彎葉和折葉。

2.3.2 特點(diǎn)：可使液體均勻地由垂直方向的運(yùn)動改變成水平方向的運(yùn)動，自渦輪流出的高速液流沿切線方向散開，從而在整個液體內(nèi)得到劇烈攪動。

2.3.3 應(yīng)用：攪拌器廣泛用于快速溶解和進(jìn)行乳化操作

2.4 其它型式攪拌器

3 密封

密封是攪拌設(shè)備重要的組成部分.其作用是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓或真空狀態(tài)，防止物料逸出和雜質(zhì)的滲入。軸封屬于動密封，通常情況下，密封分為兩類：填料密封和機(jī)械密封?？紤]到攪拌設(shè)備在低速下的運(yùn)行工況。根據(jù)介質(zhì)泄漏污染程度、介質(zhì)重要性和物料的重要性選擇密封形式。

3.1 填料密封

填料密封結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。因其結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，在攪拌設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維修的攪拌設(shè)備。

填料一般選用油浸石棉填料、聚四氟乙烯纖維編結(jié)填料、聚四氟乙烯石棉盤根等等。

通常填料密封采用潤滑油作為沖洗、潤滑、冷卻介質(zhì)，并在設(shè)置水套進(jìn)行有效冷卻（介質(zhì)溫度大于200度）。

當(dāng)使用的填料無冷卻、潤滑時，轉(zhuǎn)軸速度不應(yīng)超過1m/s。

3.2 機(jī)械密封

機(jī)械密封是一種功率銷，泄漏率低，密封性能可靠，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密封。主要用于腐蝕、易燃易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和真空的攪拌設(shè)備。

3.2.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示。它至少有一對動環(huán)和靜環(huán)，此環(huán)的光滑而平直的端面垂直于軸線。在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力的作用下，以及輔助密封圈的配合下，端面保持貼合并相對滑動而防止流體泄漏。

由于攪拌罐多采用立式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速低，攪拌軸直徑大、尺寸長，擺動和振動比較大，故機(jī)械密封長采用外裝式（靜環(huán)裝于罐口法蘭外側(cè)）、小彈簧（補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中含有多個沿周向分布的彈簧）、旋轉(zhuǎn)式（彈性元件隨軸旋轉(zhuǎn)）的結(jié)構(gòu)。當(dāng)介質(zhì)壓力、溫度低且腐蝕性不大時，可采用單端面（由一對密封端面組成）、非平衡型（載荷系數(shù)k≧1）的機(jī)械密封。當(dāng)介質(zhì)壓力、溫度高或介質(zhì)為易燃易爆、有毒時，應(yīng)采用雙端面（由兩對密封端面組成）平衡型（載荷系數(shù)k<1）的機(jī)械密封。< span=''>

備注：載荷系數(shù)k＝載荷面積/接觸面積＝（D²₂-d²₀）/（D²₂-D²₁）

二混合設(shè)備

1 固體混和器

1.1 概述

固體混合是通用的化工過程，在粉粒體加工過程中使用最多。其特點(diǎn)是采用機(jī)械的或流體動力的方法，將兩種或多種物料通過粒子的隨機(jī)運(yùn)動，使彼此達(dá)到均勻分散。

1.2 固體混合機(jī)理

依據(jù)固體粒子在混合機(jī)內(nèi)運(yùn)動狀態(tài)的不同，可以將混合操作的機(jī)理分為三種形式。

A對流混合

由于混合機(jī)外殼、機(jī)內(nèi)的葉輪或螺帶等內(nèi)部構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，促進(jìn)粒子群大幅度的移動位置，從而形成環(huán)流并同時進(jìn)行混合。

B剪切混合

由于粒子群內(nèi)有速度分布，各粒子間必將相互滑動或碰撞。例如，攪拌葉輪尖端和機(jī)殼壁面、底面的間隙較小，對粉體凝集團(tuán)的壓縮機(jī)，剪切力作用，使粉體碎裂等原因所引起的混合。

C擴(kuò)散混合

相鄰兩粒子相互變更位置所引起的局部混合。于對流混合相比，其混合速度顯著降低，但其最終可達(dá)到完全均勻的混合。

一般情況下，三種情況都會同時存在。

2 固體混合器的分類。

2.1 混合器按操作方法可以分為連續(xù)式和間歇式。

2.2 按運(yùn)動方式可以分為回轉(zhuǎn)容器型和固定容器型，以及組合的復(fù)合型。

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