双层桨叶单轴混合机的结构与特点

■王进红 周玉姣

(江西省农业机械研究所，江西南昌 330044)

1 混合机的结构

双层桨叶单轴混合机主要由机体、转子、卸料门及控制机构、传动部分、液体添加系统、气包喷吹系统组成，其主要结构如图1。

①机体：机体截面为水滴形，转子的包角约240度。加强了桨叶对物料的作用。机壳采用不锈钢制造，侧面配有气弹簧的大清理口。下面侧板开有三个检修口。上盖有两个进料口。大截面的回风装置能极快平衡进出料时的内外压差。混合室的宽度与长度大体相等。占地面积小。外形紧凑，美观。

② 转子：转子安装在机壳两端的轴承基座上，由主轴、四件不同特殊角度的大小桨叶与撑杆、底盖焊接而成的桨叶组件、压盖等零件组成。右桨叶(1)与左桨叶(1)的大桨叶与小桨叶平行且与撑杆成一定的角度，同时撑杆与主轴偏转一定的角度；右桨叶(2)与左桨叶(2)的大桨叶与小桨叶偏转90度且与撑杆成一定的角度，同时撑杆与主轴偏转一定的角度。桨叶组件与主轴通过底盖和压盖与主轴装配联接，便于装配和维修（见图2）。

图1 混合机结构

图2 转子结构

③卸料门及控制机构

采用全长大开门炸弹舱式的双开门结构，三只气缸分别控制两扇排料门和锁紧凸轮，由气动元件控制按规定的顺序步骤开关。排料无死角，排料速度快(5 s)，残留少(≤0.1%)。特别设计的锁紧凸轮在门关闭后顶住门两边的滚轮，使门处于强制自锁状态。门在转子高速旋转强烈的混合冲击下不会产生松动和振动现象（见图3）。出料门的四周由硅橡胶密封条密封，使用一段时间后密封条出现磨损或破损导致密封不严时，可以通过调节垫片调整密封条与出料门的变形量或更换密封来保证密封（见图4）。

图3 卸料门及控制机构

图4 密封结构

④传动部分

主传动采用轴装式硬齿面平行轴斜齿减速电机传动。传动可靠，效率高，结构紧凑、使用成本低、维修方便。

⑤液体添加系统

液体添加装置安装在上盖上方，由管道、喷嘴等组成，液体添加装置内的管道上有数个喷头均匀分布。液体添加装置可上下移动，便于清理或更换喷嘴。标准配置为单管道2%添加量。当用户选择气雾化喷嘴时，特殊的内部结构能使液体和气体均匀混合，产生微细液滴尺寸的喷雾或粗液滴喷雾，通常通过增加气体的压力或降低液体的压力可得到更加微细(30 μm左右)的液滴喷雾，从而导致较高的气体流率与液体流率比。液体通过气雾化喷嘴的压缩空气在外部混合作用下产生雾化呈扇形喷出，物料均匀不起团。尤其适用于高黏度的液体(见图5)。

图5 喷雾流程

⑥气包喷吹系统

脉冲控制仪控制的两脉冲电磁阀控制管道喷嘴处的压缩空气通和断，压缩空气通过混合室内管道上的一系列喷嘴间断地喷出压缩空气，喷扫转子和机槽，使自然残留的大部分物料吹扫出混合室，降低混合室的自然残留(≤0.1%，见图6）。

2 混合原理

机内物料颗粒在桨叶的作用下，快速的作圆周运动、轴向运动、径向运动的三维运动。根据物料混合运动状态，有对流混合、剪切混合和扩散混合，使物料快速、高效的达到混合效果。

①对流混合：该机转子上有内外两层桨叶(外层四个特殊角度的大桨叶、内层四个特殊角度的小桨叶)，外层大桨叶带动物料沿着机槽内壁作顺时针旋转，带动物料在快流区作圆周运动和左右轴向运动，物料向中间聚集。内层小桨叶带动物料在慢流区作圆周运动和左右轴向运动，物料向两边分散。外层聚集的物料沿径向向内层流动，使机内保持稳定水平层流，使物料更多更快地从一处向另一处移动混合。

图6 气包喷吹装置

②剪切混合：物料在内外层桨叶作用下彼此形成剪切切面，各物料团块或颗粒相互滑动和碰撞，形成剪切混合。

③扩散混合：扩散混合作用在整个混合机内都存在，物料被桨叶翻动在离开桨叶的瞬间，由于惯性作用在空中散落。在散落过程中，物料互相摩擦渗透，物料颗粒在自由运动中充分进行扩散混合。该区域中摩擦力小，混合作用轻而柔和，混合物无离析现象。特别是微粒物料(微量添加剂)在扩散作用下混合效果更佳（见图7）。

图7 混合原理

3 结语

通过以上对双层桨叶单轴混合机的结构、混合原理分析及生产实践证明，该混合机具有以下优点：

① 物料在45～60 s混合均匀，混合时间短，生产率高；

② 混合均匀度高，变异系数CV≤5%(可达2%～3%)。最小添加量达2 mg/kg。比重、粒度、形状等物性差异大的物料在混合时不易产生偏析；

③ 液体添加量范围大，最高添加量可达到20%，油脂添加量可达到10%；

④底部采用了全长炸弹舱式开门结构，排料速度更快(5 s)。特殊的密封结构更容易调整和更换密封条，维修保养方便。强制锁紧机构使排料门密封更可靠；

⑤填充量可变范围大：装填系数可变范围为0.4～1，适用于多行业中不同比重、粒度等物料的混合；

⑥ 吨料耗电量小(吨电耗为0.3 kW·h/t)，比普通卧式螺带混合机约低60%；

⑦气雾化喷嘴升降式液体添加装置使喷雾更微细均匀。清理、更换喷嘴方便；

⑧气包喷吹系统强制清理混合内的残留物(残留率≤0.1%)。尤其适用于添加剂预混合料的生产；

⑨主传动采用轴装式硬齿面平行轴斜齿减速电机。传动可靠，效率高，结构紧凑、使用成本低、维修方便。