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1、卧式搅拌器结构设计第一章绪论1.1课题研究意义理论上把任何状态（固态、液态、气态和半液态）下物料均匀掺和在一起的操作称为混合，但习惯上常把固态物料之间掺和或者固态物料加湿的操作称为混合；而把固态、液态或气态物料与液态物料混合的操作称为搅拌。搅拌与混合操作是应用最广的过程单元操作之一，大量应用于化工、石化、轻工、医药、食品、采矿、造纸、农药、涂料、冶金、废水处理等行业中。近年来，搅拌与混合技术发展很快、搅拌与混合设备正向着大型化、标准化、高效节能化、机电一体化、智能化和特殊化方向发展。在这种形式下，技术人员如何
2、借鉴已有经验，掌握新的变化情况，正确设计与选用不同工艺条件下操作的搅拌与混合设备，使其满足安全、可靠、高效和节能的要求，就变得十分重要了。搅拌混合设备是各种工业反应不可或缺的重要工具。然而，由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前，搅拌混合技术还存在着一些问题。例如搅拌效率低，功耗大，铸造成本高，在自动化选型和设计问题上，长期以来一直依靠专家根据经验知识人工完成，智能化水平不高，设计周期较长，资金和人力物力消耗巨大，等等。因此研制新型搅拌装置和采用先进流场测量技术一直是搅拌过程所研究的主要课题。1.2搅拌机
3、国内外发展现状近年来，随着科学技术的发展和相关理论的完善和进一步成熟，搅拌器的设计和制造获得了飞速发展。但是，它也面临着必需满足合理利用资源、节能降耗和对环境保护要求的严峻挑战。搅拌器在服从装置规模经济化和品种多样化的同时，正日趋大型化。基于节能要求，开发出变频调速电机、小剪切阻力桨叶、以新型密封代替机械密封和填料密封，以磁力驱动代替机械驱动。基于降低产品总体成本、减少维修保养成本和提高设备品均维修间隔时间的要求，大大提高设备运行寿命。基于满足卫生和降低清洗和杀菌成本的要求，实现CIP（就地清洗）和SIP（就
4、地杀菌），提高自动化水平，避免人与产品接触，减少人工操作和待机时间，大大提高产品卫生水平。这些都是现代新型搅拌装置的研究方向，其中有许多方面已经取得丰硕成果，有些方面还在进一步研究当中。传统的搅拌器密封装置基本有四种,填料密封、机械密封、液压密封和唇状密封。前两种密封同泵的密封类似。液压密封最简单,在搅拌器中用得最少。唇状密封只适用于低压、防尘、防蒸汽的密封，这种密封结构也很少采用，最常用的密封是前两种。其中机械密封成本较高,但泄漏率低；维修频度是填料密封的二分之一到四分之一。磁力驱动搅拌器的特点是以静密封结
5、构取代动密封,搅拌器与电极传动间采用磁力偶合器联结,不存在接触传递力矩,能彻底解决机械密封与填料密封的泄漏问题。国内,威海自控反应釜公司、开原化工机械磁力反应釜厂、温州中伟磁传密封设备厂等均生产磁力搅拌器。瑞典NA型磁力搅拌反应釜,搅拌器安装在反应釜底部,搅拌器与釜底齐平,易于拆卸,可靠、耐用和便于维修。磁力搅拌器的缺点是对于一些粘稠液体或有大量固体参加或生成的反应尚不能顺利使用,此时必须使用机械搅拌器作为驱动能源。在新型搅拌桨叶的开发方面，很多公司都在积极开发具有适合于高黏度物料的桨叶的搅拌器,其中美国RO
6、SS公司开发的新型双行星式搅拌器是其中之一。同传统的矩形长条形行星桨叶(见图1.1a)不同,新型的高黏度搅拌桨叶(见图1.1b)有一个精确的空间角度，使桨叶的转动轨迹不但有力地推动高黏度物料向前运动,而且推动它向下运动,不产生爬升,而且比传统的行星式垂直桨叶的阻力要小得多。传统的行星式垂直桨叶有两组,每组两片垂直的扁长桨叶,当这两片桨叶在容器里面转动时,产生极大剪切阻力,功耗大增,电流猛升。这个问题一直是传统（a）传统的行星式桨叶（b）新型HV桨叶行星式垂直桨叶的要害所在。新型HV桨叶由于是螺旋式设计,两组H
7、V桨叶在交替转过一个截面时几乎是连续地在切断物料,负荷是连续地处于平衡状态,从而消灭了电流的浪涌现象。多功能化和搅拌过程的自动化是二十一世纪提高搅拌产品质量、产量和满足环境保护要求的主导方向,目前有如下几个发展趋势:（1）多轴搅拌机，它配备三套独立传动的搅拌装置。一套是沿着搅拌容器周边慢速转动的三翼锚式搅拌桨,使物料产生激烈的轴向和径向流动,促使物料良好的混合和传热；第二套是定/转子式剪切装置和高速分散头。（2）双行星搅拌器与变速驱动装置的组合，这一构想使得即使在极低转速下也可获得极大扭矩。而低转速搅拌对于制
8、造高性能的硅胶、树脂、橡胶添加剂、牙科材料、金属和陶瓷粉等是非常重要的。（3）行星桨叶与高速分散器的组合，采用这种组合的搅拌器,被处理物料的黏度可高达120万厘泊。行星桨叶和分散头在环绕容器转动时各有自己的转轴,行星桨叶将物料传送到分散头。高速分散头则对物料施加剪切力。（4）自动卸料和互换搅拌容器，由于粘稠材料人工卸料很困难,很多厂家都采取自动卸料措施。自动卸料系统大大减少了人工卸料的停机时间。不但
