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收藏词条   编辑词条 混捏设备

创建时间:2008-08-02

将一定配比的炭素粒料与黏结剂在一定的温度下混合揉捏成可塑性糊状料的设备。混捏设备按其进出料方式分为间断混捏机和连续混捏机。间断混捏机是下料一混捏一排料间断进行的混捏机。间断混捏机又分为普通型、加压型和高速型3种。混捏机锅体有的是夹层结构,其中通过热媒或蒸汽以便对锅内物料进行加热。有的锅体做成单层的,外面包有电阻丝,以实现电力加热。

混捏设备的使用与维修应按有关技术要求检查,合格后进行空载试车,确认各部机构正常无误,动作灵活可靠后,方可投料生产。投料前应预热锅体。对于间断混捏机生产有两种方法,一种是先将配好的干料加入锅内,加热到100℃左右,然后再加人液态沥青;另外一种是将已破碎成粒状的固态沥青与配好的干料同时加入锅内。一般多用前一种方法。混捏时间和温度达到要求后,打开底门,并调节其开度大小以控制排料速度。门打开后,改变搅刀转向,使其反向旋转,以便将锅底的料排净,然后将门关上,进行下次循环作业,对于连续混捏机生产是将配好的干料,并经过预热达到l30~140℃时,与沥青一道从连续混捏机加料口加入混捏机内。物料在机体内边加热边混捏直至成为均匀糊状,从机体排料口连续不断地排出。

普通型混捏机的主要磨损件是衬板和搅刀片,从设计结构上已经考虑到使其更换简便。衬板更换时,只需把伸在锅体外面的螺栓松开,衬板就可以取出换上新的,而不需要拆卸其他部件。搅刀刀片更换时,可把搅刀转到使连接刀片的平键成垂直位置后,松开固定刀片的螺栓就可以把搅刀刀片取出。如果搅刀是整体的,则把侧墙板上半部取下来,将搅刀连同轴承一起取出更换。

高速混捏机  

中混合盘的衬板可以不用拆卸搅拌器及高能转子就可更换。高能转子的叶片都是串在一起的,可以单独更换,也可以全部一起更换,各易损件的寿命大致如下:犁状刮板为2000h;高能转子叶片,上部为5000~l0000h,下部(两片)为3000~5000h;混合盘衬板l0000~15000h;混合盘底部轴承工作寿命为15000~20000h。

普通型混捏机锅体内平行配置两根(包括上、下配置的)搅拌轴,用来完成定比例、定量物料的混捏设备。

工作原理 

糊料在锅内被加热的同时,不断受到搅刀反复地翻动及压搓作用。由于锅体呈w字形,当糊料被翻动到锅体两半圆的尖峰部位时,受到两搅刀剪切力的揉搓被劈分为两部分后,又分别在各自的半圆槽形内受搅刀与锅体的挤压搅拌,如此反复进行,取得了混捏的效果。两根搅刀的转速根据配置可采用相等或相差一倍。

设备组成 

由锅盖、锅体、搅刀、底门排料机构、传动装置、机座、液压装置等部分组成。(图1)

(1)锅盖。为长方形,是由型钢和钢板焊制的夹层结构,其上面开设炭粉和沥青加料121,排气孔及观察孑L。夹层中填以保温料。

(2)锅体。由w型筒体和两端侧墙板组成,简体底部中间开一方形排料口,简体和侧墙内表面镶有衬板,衬板是耐磨高锰钢板,简体和侧墙板做成夹层结构,以便内通蒸汽,有的做成单层板,外面焊上半圆钢管,内里通热媒体。在锅体和侧墙板外面包有保温层,保温层外面是0.5mm厚的铝板做成的保护罩,侧墙可根据搅刀形式做成整体式或上下剖分式,侧墙下部带有支腿坐落在底座上。

锅体与衬板之间往往有间隙,影响热的传导。为此,在安装衬板之前在筒体内壁涂以厚度为4~6nm的导热水泥,然后用螺栓将衬板拧紧在简体上,把挤出的水泥清理干净即可。

(3)搅刀。由桨叶(即刀片)和端轴组成。桨叶与端轴用平键和螺栓连接。也有把桨叶与端轴铸成整体。桨叶多为耐磨钢材料。搅刀的形状与混捏效率有关,通常有z形、鱼尾形、H形、分散形等几种(图2),其中常用的为z形麻花搅刀,为了减少糊料粘结,桨叶断面呈椭圆形,表面堆焊硬质合金,延长其使用寿命。

w形锅体内平行布置两根搅刀,其安装分为相切式和相交式两种(图3)。相切式比相交式旋转轨迹小,每根搅刀对物料翻动范围小。相交布置,搅刀翻动范围大,对糊料混捏有利。

(4)底门排料机构。有上顶式和插板式两种。上顶式由半圆形底门,起升降作用的摆动马达和推动摆臂使底门可以翻转的液压缸3部分组成。排料时液压缸推动摆臂使底门翻转一定角度进行排料。角度张开大小控制排料量。插板式排料机构由呈三角形断面的插板和液压缸组成。为使插板密封效果好,插板两侧滑道上装有斜铁,使插板越插越紧。底门表面上镶有衬板,夹层结构,内里通蒸汽或热媒体进行加热。

(5)驱动装置。由电动机、液力耦合器、减速机和联轴器组成。液力耦合器作用是降低电动机启动电流,保护机械系统。大容量混捏机装料多,负载重,每根搅刀转速不同,为了减少电动机驱动功率和外形尺寸,采用每根搅刀各有单独的电动机驱动,便于制造,安装和维修。

(6)机座。由型钢和钢板焊制而成,在其上面安装锅体、传动装置等部分。

(7)液压装置。由油箱、液压阀件和集成块组成,泵是开关底门的动力源。

在普通型混捏机中还有一种小容积(一般为600L以下)的混捏机,采用翻锅式。下料和混捏与前面一样,只是在排料时采用锅体翻转把料倒出。这种型式的混捏机目前使用渐少。

普通型混捏机的设计参数选择  普通型混捏锅的锅体大小以有效容积和总容积来标称。有效容积取高出搅刀外圆直径的l0%~20%以下包容的容积。总容积为有效容积的1.4~1.8倍。搅刀转速与其相互布置有关,相切布置时取两者之比为l.5~2.0,相交布置时取两者相同或2:1,取低速轴以20r/min为宜,普通型混捏机参数见表1。

加压混捏机 

锅体内糊料在一定的压力下进行混捏的设备。

工作原理 

加压混捏机与普通型混捏机相比较,主要区别于锅盖除完成罩料外,借助油缸作用,混捏时对糊料施加一定的压力。这样做,缩短混捏时间,并能获得密度较大的糊料。这种混捏机多用于生产耐磨炭制品和电炭制品。加压混捏机对糊料的压力保持在0.05~0.07MPa,搅刀转速取22~66r/min。这种混捏机动力消耗大,80L容积的加压混捏机、搅刀转速为22r/min时,要选用150kW电动机来驱动。

用于电炭制品行业中的加压混捏机,在橡胶工业中也称做密闭式炼胶机。它的主要技术参数如下:密练室工作容积:30L;搅刀转速:主动轴550r/min、从动轴40r/min;工作温度:l50℃;加热方式:蒸汽加热;产量:210k9/h;总耗电量:31.5kW;外形尺寸(LXW×H):5.6mX2.7m×3.25m。

设备组成 

它是由加压盖、锅体、底门排料机构、传动装置、底座、液压装置等部分组成(图4)。

高速混捏机(亦称爱立奇强力混合机)

是由自身回转的混合盘,内装相反方向旋转的垂直搅拌器和高能转子对物料进行快速搅拌混捏的设备(图5)。

图5高速混捏机结构图1一耐磨衬板;2一混合盘;3一加热喷嘴;4一搅拌器5一排料底门;6_底门控制油缸;7一高能转子

本机原系德国爱立奇(Eirich)工厂的产品,最初只用于耐火材料及一些小型的电炭厂,20世纪70年代开始推广用于铝厂阳极车间(厂)及炭素厂。

工作原理 

高能转子由带有一定角度的叶片组成。当高速旋转(500~600r/min)时,使物料上下窜动,产生较大的摩擦力和剪力,搅拌器的棒可以搅动物料使其做水平运动;底部犁形板既可以使物料产生翻动;也可以将紧贴盘底的物料被犁起,再加上混合盘自转,使整个混合机内的物料处于剧烈悬浮搅动状态,图6就表示混合盘旋转一周时,高能转子和搅拌器的旋转轨迹,从图上可见到搅拌强度很高,没有“死角”,效率很高。

高速混捏机对物料加热有两种方式,一种是混捏机本身对物料进行加热,即在混合盘底部和筒壁周围装有电阻丝用其加热,或者在混合盘底部加一定数量的燃气喷嘴。另外一种是把粉料和黏结剂加热到一定温度后,直接放入混合盘内进行搅拌混捏,混捏机本身不带加热装置。糊料冷却采用对料面直接喷水,其产生的蒸汽用一定方式排走。

设备组成 

由混合盘、回转装置、搅拌器、高能转子及加热装置等部分组成。

(1)混合盘。为焊接结构。盘的侧壁开设一个或两个铰链式的门,便于检查、清理和维修内部构

件。在盘的底部和侧壁镶有可更换的耐磨衬板。盘的底部中央开有放料门,由油缸带动完成开闭动作。

(2)回转装置。包括大型球轴承和轴承座,一台法兰盘电动机,正齿轮减速装置等部件,由它带动坐落其上的混合盘按顺时针方向转动。

(3)搅拌器。由两台(小型可用一台)减速电动机通过一个共用齿轮带动其逆时针方向旋转。搅拌器包括搅拌棒和犁形板,搅拌器齿箱是全封闭的。

(4)高能转子。由固定在侧部机架上的电动机通过v形皮带传动,逆时针方向转动。转子由多层带不同角度的叶轮组成。叶片表面涂以碳化钨耐磨合金。磨损件更换容易。

设计参数 

混合盘的转速与其直径有关,一般取6~12r/min,搅拌器转速取250r/min左右,高能转子的转速与物料性质有关,一般取500~600r/min,主电机功率与}昆合物料性质及混合机容量有关,变化范围较大(表2)。

连续混捏机 

是将预热到l30~140℃的各种粒度焦炭与沥青一道从混捏机加料l3加入机体内,物料在机体内一面进行加热一面进行混捏,最后成均匀糊状从排料l3连续不断地排出的设备。

目前世界各国常用的连续混捏机多为瑞士布氏(BuSS)公司的产品,其规格有机壳内径为300、400、500、600mm等(即K300KE、K400KE、K500KE、K600KE等)。

工作原理 

在圆筒形状的锅体内有一根(或两根)带搅刀的主轴,其本身不但能自转,同时又能按一定行程前后窜动。在轴上布有正、反向搅刀。圆筒形锅体内壁上镶有固定搅刀。正向搅刀的作用是一边搅拌一边将糊料推向出口处,反向搅刀作用是增加被混捏物料内的挤压力,从而使物料得到充分混捏效果。

连续混捏机的优点是机械化程度较高,可以实现自动化生产、劳动条件好。但设备比较复杂,系统调整较困难。锅体和搅刀主轴均采用热媒加热。根据锅体内搅拌轴的数量分为单轴和双轴两种。按其锅体长度又分为7D和9.5D(D系指锅体内径)两种型号。当使用固体沥青为黏结剂时,采用二段式(用两台串联)布置用7D型,使用液体沥青时,采用一段式用9.5D型。

设备组成 

连续混捏机由驱动装置、锅体、主轴等部分组成。(图7)

(1)驱动装置。包括启动力矩大,启动电流小三相绕线型电动机和具有减速作用,同时又能使主

轴做轴向往复窜动的大型减速机。电动机和减速机通过v形带传动。减速机的主轴及输出端轴承均采用强制水冷却。

(2)锅体。采用对开式筒形结构,内表面镶有衬板,由固定搅刀刀杆贯穿定位,固定搅刀尾部带螺纹,用螺帽固定在锅体上。锅体下部为铰接,上部是螺栓卡夹合拢夹紧。锅体为夹套结构,通以热媒加热,热媒压力l.3MPa,温度为220~350℃。

(3)主轴。包括套管和搅刀。搅刀采用铸钢,表面堆焊硬质合金提高耐磨性。主轴为双层空心轴。热媒油从夹层进入由中空轴流回。外部空心轴镶有搅刀,沿着左螺旋方向均布在主轴上,每个导程有3只刀,相位差120,锅体上的搅刀也呈左螺旋方向布置与主轴上的搅刀配合要十分精确,以防止主轴左旋转和往复运动中互相干扰。混捏时主轴的旋转和窜动,使活动搅刀和固定搅刀保持一定运动关系,从而完成了对糊料的挤压、分离及揉搓的目的。

近年来世界上又有一种双轴式连续混捏机,一对平行相向旋转的轴,两轴上的搅拌齿互相啮合。主轴上的齿呈片状、扇形。其排列方法:径向为放射状;轴向成一定螺旋角,以促使物料前进。外壳上也有固定齿,与主轴上的扇形齿相啮合。

另一根轴,对主轴而言起清理作用,或者,叫“清理轴”,即防止主轴被糊料粘住。清理轴的转速为主轴的四倍。轴上的齿为箱形,沿轴亦呈螺旋线排列.糊料在机内停留的时间约4~5min。双轴混捏机轴没有往复运动,故齿轮箱的结构和轴的密封均较单轴混捏机简单。

主要参数的确定机壳筒体内径D、动搅刀螺旋导程t、混捏轴往复行程l和作用段(即从物料人口至出料口之间的距离)L。至于混捏轴转速,2虽也是主要参数,但是,其自身可以在一个适当的范围内调整,选择的自由度较大。

内径D的选择主要依据产量要求和现有的规格系列而定。一般炭素行业用混捏机的主要规格是:D=300、400、500、600mm。t及L是由D决定的结构参数。因此,t、L与D相对应,目前亦已成系列。L的长短与待混捏物料质量有关,L值越大,混捏过程越长,混捏质地越均匀。但是L值超出一定范围,对某些物料来说,生产效率低,机器结构,特别是混捏轴结构趋于复杂。因此,物料对象不同,L值的大小亦不同。电动机功率是由下式来确定的。N=KDn,式中N为电动机功率;kW;D为机壳耐磨衬套内径,cm;n行为混捏机轴转速r/min;K为系数,取值0.001~0.0015。连续混捏机一般均采用直流电机,以便调速。调速范围为1:10。当衬套内径D=400,500,600mm时,电动机容量相应地为100,200,350kW。

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