螺旋桨式搅拌机 _乐高搅拌器的工作原理

螺旋桨式搅拌机在非金属矿产加工生产中，也常用螺旋桨式搅拌机来搅拌泥浆，使泥浆中各组分混合均匀，固体颗粒不致沉淀，产生较好的悬浮状态。此外，也用于在水中松解泥料以制备均质泥浆。螺旋桨式搅拌机结构简单，使用方便，故在非金属矿产加工中得到广泛的应用。
一、构造和工作原理
螺旋桨式搅拌机的构造如图4-8所示。它主要由垂直安置的主轴3和三叶螺旋桨1以及贮浆池2组成。主轴由电动机4经减速器5带动旋转。电动机和减速器安装在架于钢筋混凝土制的贮浆池的横梁7上，螺旋桨用键和螺母固定于主轴末端。
当螺旋桨在液态泥浆中转动时，迫使泥浆产生激烈的运动，其中除了有切向和径向运动外，还有速度较大的轴向运动，这种轴向运动能促使泥浆强烈对流循环，因而泥浆可得到有效的混合和搅拌。
图4-8　螺旋桨式搅拌机
1-螺旋桨；2-贮浆池；3-立轴；4-电动机；5-减速器；6-机座；7-横梁
二、螺旋桨
螺旋桨是螺旋搅拌机的运动工作件。常用三片桨片，单层旋桨。
螺旋桨由叶片和轴套组成，其叶片沿圆周等分排列，其结构如图4-9所示。
桨叶与轴套通常是铸成整体的，桨叶的前面是工作面（又称压力面），为斜螺旋面的一部分；桨叶的后面是非工作面，其与轴线为中心的圆柱面的相交线一般是二次抛物线形状。零件图中除了必要的投影视图外，为了反映叶片复杂的剖面图，称叶片型线图。有关桨片设计可参见有关资料介绍。
螺旋桨紧固于立轴上，除用平键联接外，在轴端还用铜质盖形螺母上紧。具有右旋螺纹的盖形螺母随立轴和螺旋桨一同在料浆中旋转。为了使料浆作用于螺母上阻力矩与螺母拧紧方向相同，以防螺母自行松脱，立轴应作顺时方向（从立轴顶端朝下观察的转向）旋转，那么螺旋桨要把料浆推向下方，桨叶螺旋面的旋向应当是左旋。
【螺旋桨式搅拌机】图4-9　螺旋桨结构投影图
三、搅拌池
大型搅拌池多为薄地式混凝土筑制，小型的可用板材制成。对大型浆池，为减少料浆随螺旋桨整体旋转，提高桨叶与料浆间的相对运动速度而有较好的搅拌效果，一般浆池的横截面为正多边形（多用八边形），浆池的直径对横截面为正多边形的搅拌池来说，是指正多边形的内切圆直径。
搅拌池的直径要合理选择，直径过大，搅拌不容易均匀，局部地区会搅拌不到而成为死角；直径过小，则搅拌池容积太小，不能充分发挥搅拌机的作用，经济上不合理，通常搅拌池的直径可按下式选择：
非金属矿产加工机械设备
式中　D——搅拌池直径；
d——螺旋桨直径。
搅拌池的容积计算如下：
按搅拌比Vp/V0＝10～13，计算池中料浆的体积V0，则搅拌池的容积
。
式中　Vp——搅拌池的容积；
K——搅拌池的有效利用系数，可取K＝0.85 。
由已知的搅拌池容积和直径，可计算搅拌池的深度，或者更为简单而实用的是用下面的经验公式确定搅拌池的深度。
非金属矿产加工机械设备
式中　H——搅拌池的深度；
D——搅拌池的直径。
由于螺旋桨式搅拌机搅拌时料浆的运动特性，在螺旋桨的下方，流线比较集中，而在搅拌池底部附近的四周，料浆的流速很小，往往成为搅拌不到的死角。为了避免这种情况的发生，搅拌池底部通常做成棱锥形的表面。底面直径为搅拌池直径的1/2，半锥角为45°，如图4-10所示。
确定搅拌池的深度时，还要结合搅拌轴伸长度一并考虑，不要使搅拌机主轴悬臂太长，以免扭断或由于螺旋桨受力不平衡时，造成侧向弯曲，失去稳定性，并使轴承容易损坏。
图4-10　搅拌池结构图
1-瓷砖；2-地脚螺拴预留孔；3-人孔
四、立轴
立轴的材料通常采用45号钢，为了防止铁质对料浆的污染，轴伸入料浆的那一段应当采取防腐蚀措施。
1.轴的强度计算
工作时，主轴承受扭转和弯曲的组合作用，但是，为了简化计算，工程中往往假定立轴仅仅承受扭矩的作用，然后用增加安全系数，即降低材料的许用应力来弥补由于忽略弯曲作用所造成的误差。
对于实心轴，轴的直径
非金属矿产加工机械设备
式中　ds——轴的直径（xm）；
N——轴传递的功率（kW）；
n——轴的转速（r/min）；
A——与轴的材料和载荷性质有关的系数，一般可按表4-6查取。
表4-6　轴实用材料的许用应力［T］及A值