CN103693387A - 一种螺旋输送装置及混凝土搅拌站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺旋输送装置及混凝土搅拌站，所述螺旋输送装置包括筒体，所述筒体内轴向设置有旋转轴，所述旋转轴上设置有螺旋叶片，所述筒体的一端设置进料口，所述进料口上设置有进料万向头，所述筒体的另一端设置出料口，所述出料口上设置有出料万向头，所述螺旋叶片采用变螺距的方式设置在所述旋转轴上。本发明通过对螺旋输送装置进行结构上的改进和螺旋叶片布置方式的改进，在保证相对增加较小成本的基础上，保证螺旋输送装置长时间稳定的工作，提高了生产效率和工作性能。

Description

一种螺旋输送装置及混凝土搅拌站

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种螺旋输送装置及混凝土搅拌站。

背景技术

螺旋输送装置是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械。它是利用工作构件即螺旋体的旋转运动使物料向前运送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。螺旋输送装置主要用来运送大批散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。在水泥工业部门，螺旋输送装置主要用来输送水泥生产所需要的原料，同时还伴随进行一些工艺处理，如搅拌、混合等。

螺旋输送装置类型较多、结构差异大、设计参数多，并且各参数之间相互联系和相互影响，使得设计和选择工作复杂、难度大，在现行技术中，螺旋输送装置大多数结构上的改进、材料性能上的加强及装置叶片布置方式的改进主要通过实验性的验证，缺乏理论支撑,这使得一些主要参数可能选择或组合不当，进而严重影响螺旋输送装置的生产效率和工作性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种螺旋输送装置及混凝土搅拌站，能够有效提高生产效率和工作性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种螺旋输送装置，它包括筒体，所述筒体内轴向设置有旋转轴，所述旋转轴上设置有螺旋叶片，所述筒体的一端设置进料口，所述进料口上设置有进料万向头，所述筒体的另一端设置出料口，所述出料口上设置有出料万向头，所述螺旋叶片采用变螺距的方式设置在所述旋转轴上。

进一步的，所述筒体的内表面采用高频淬火的方式提高其硬度和耐磨性。

进一步的，所述螺旋叶片在所述筒体的进料端的螺距小于其在所述筒体的中间段的螺距和在所述筒体的出料端的螺距。

进一步的，位于所述筒体的出料端，所述旋转轴的端部还设置有与所述螺旋叶片反方向的反向螺旋叶片。

进一步的，所述旋转轴位于所述筒体的进料端的端部通过轴承支撑，所述旋转轴位于所述筒体的出料端的端部连接减速机，所述减速机连接电机。

进一步的，所述筒体的进料端上还设置有观察口。

为实现上述目的，本发明还提供了一种混凝土搅拌站，它包括上述的螺旋输送装置。

基于上述技术方案，本发明对螺旋输送装置进行了结构上的改进和螺旋叶片布置方式的改进，在保证相对增加较小成本的基础上，保证螺旋输送装置长时间稳定的工作，提高了生产效率和工作性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的螺旋输送装置的结构示意图；

图2为本发明提供的螺旋输送装置内的物料颗粒受力分析示意图；

图3为本发明提供的螺旋输送装置内的物料颗粒运动速度分析示意图；

图4为本发明提供的螺旋输送装置内的物料在轴向的移动速度和圆周速度随半径而变化的曲线示意图;

图5为本发明提供的螺旋叶片设置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于使用工况的特殊性（即连续工作时间一天16小时以上），混凝土搅拌站的螺旋输送装置必须满足筒体和螺旋叶片的耐磨性好，角度便于调节，输送量稳定不发生堵管等要求。本发明提供的螺旋输送装置及混凝土搅拌站，针对混凝土搅拌站的特点，对螺旋输送装置进行了结构上的改进、材料性能上的加强，以及螺旋叶片布置方式的改进，在相对增加较小成本的基础上，保证螺旋输送装置长时间稳定的工作，使整个混凝土搅拌站更优化。

如图1所示，本发明提供的螺旋输送装置包括筒体1，筒体1内轴向设置有一根旋转轴2，旋转轴2上设置有螺旋叶片3，筒体1的两端均设置有端盖4，筒体1的其中一端为进料端，另一端为出料端。出料端设置有出料口，出料口上设置有出料万向头5。进料端设置有进料口，进料口上设置有进料万向头6。旋转轴2位于出料端的端部通过轴承支撑，旋转轴2位于进料端的端部连接减速器7的输出端，减速器7的输入端连接电机8。进料端的筒体1上还设置有观察口9。

上述实施例中，进料口上设置的进料万向头6和出料口上设置的出料万向头5均可以调节角度，以保证螺旋输送装置与其他部件配合使用时可以很好的调节装配角度，与传统的进料口和出料口无万向头或者只有进料口设置万向头的结构有很大的优越性。

发明人发现：螺旋输送装置在输送物料过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，其运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一复合运动中沿旋转轴运动，作一个空间运动。假设螺旋输送装置的螺旋为标准的等螺距、等直径、螺旋面升角为α的单头螺旋。当螺旋面的升角α在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示。

如图2所示，发明人以距离旋转轴线r处的物料颗粒M作为研究对象，进行运动分析。旋转螺旋面作用在物料颗粒M上的力为P，由于物料与螺旋叶片的摩擦关系，P力的方向与螺旋面的法线方向偏离了β角。β角的大小由物料对螺旋面的摩擦角ρ及螺旋面的表面粗糙程度决定，对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度对β角的影响，即认为ρ=β。P力可分解为法向分力P1和径向分力P2。

如图3所示，物料颗粒M在P力的作用下，在筒体中进行着一个复合运动，既沿轴向移动，又沿径向旋转，既有轴向速度V₁又有圆周速度V₂，其合成速度为V。

当螺旋体以角速度ω绕旋转轴回转时，距离螺旋叶片任一半径r处的O点物料颗粒M的运动速度可由速度三角形求解。螺旋叶片上O点的线速度_V0就是物料颗粒M牵连运动的速度，可用矢量OA表示，方向为沿O点回转的切线方向；物料颗粒M相对于螺旋面的相对滑动速度，平行于O点的螺旋线切线方向，可用矢量AB表示。若不考虑螺旋叶片摩擦，则物料颗粒M绝对运动的速度V_n应是螺旋面上O点的法线方向，可用矢量OB表示。由于物料与螺旋叶片有摩擦，物料颗粒M自O点的运动速度V的方向应与法线偏转摩擦角ρ。对V进行分解，则可得到物料颗粒M自O点移动的轴向速度V₁和圆周速度V₂。其中，V₁就是筒体中物料轴向速度，而V_?则是对物料输送的阻滞和干扰。

根据物料颗粒M运动速度图的分析，可得到物料在筒体内轴向移动速度为：V₁＝Vcos（α+ρ）

$V_1=V_0\frac{\sin \mathrm{\α}}{\cos \mathrm{\ρ}}\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\ρ})---\left(1\right)$

而

$V_0=\mathrm{\ω}\·r=\frac{2\mathrm{\πn}}{60}\·\frac{S}{2\mathrm{\π}\tan \mathrm{\α}}=\frac{\mathrm{nS}}{60\tan \mathrm{\α}}$

由于

$\cos \mathrm{\α}=1/\sqrt{1+{(S/2\mathrm{\πr})}^2},\tan \mathrm{\α}=S/2\mathrm{\πr}$

所以（1）式又可写成：

$V_1=\frac{\mathrm{sn}}{60}\·\frac{{1-}^{\mathrm{fS}}/2\mathrm{\πr}}{1+{(S/2\mathrm{\πr})}^2}---\left(2\right)$

同理可得圆周速度：

$V_2=\frac{\mathrm{sn}}{60}\·\frac{{f+}^S/2\mathrm{\πr}}{1+{(S/2\mathrm{\πr})}^2}---\left(3\right)$

式中：S—螺旋螺距，mm；

n—螺旋转速，r/min；

f—物料与螺旋叶片间的摩擦系数，fftanρ,ρ为螺旋叶片与物料的摩擦角；

α—螺旋面升角。

由式（2）及式（3），可得出物料在筒体内轴向速度V₁和圆周速度V₂随半径r而变化的曲线图，如图4所示，V₂在旋转轴后随半径的增加而减小。

物料在螺旋内的移动过程中要产生相对滑动，V₁在半径长度范围内随半径的增加而增加。可见，靠近旋转轴的物料轴向速度V₁比远离旋转轴的物料轴向速度V₁小，靠近旋转轴的物料圆周速度V₂比远离旋转轴的物料圆周速度V₂大。

通过上述分析可以很好的理解物料在筒体内的运动状态，同时也了解到在粉料运输过程中对筒体的摩擦是时刻在发生的，证明了筒体增加耐磨性的必要性。为了提高螺旋筒体的使用寿命，本发明选用高频淬火的方式对螺旋输送装置的筒体内表面进行处理，来提高筒体内表面的硬度进而提高它的耐磨性。

如图5所示，旋转轴2上的螺旋叶片3采用变螺距的方式设置，螺旋叶片3在筒体1的进料端的螺距小于其在筒体1的中间段的螺距和出料端的螺距，且在筒体1的出料端，旋转轴2的端部设置有与螺旋叶片3转向相反的反向螺旋叶片10。螺旋叶片3从进料端较小的螺距变成中间段和出料端较大的螺距，在输送量一定的情况下，大螺距的填充率较低，有助于粉料的推进，不容易发生堵管现象，另外位于筒体1的出料端，旋转轴2的端部设置的反向螺旋叶片10有助于出料口卸料，避免端盖4处漏料。本发明螺旋叶片3的布置相对于等螺距的螺旋叶片的布置有很大的优越性，有助于粉料的输送，大大降低发生堵管的可能性。

本发明提供的螺旋输送装置具有以下的优点：通过图1可以发现本装置整体结构简单紧凑。进料口和出料口角度调整灵活，筒体内表面经过高频淬火耐磨性更好，螺旋叶片耐磨性也得到了提高，而且变螺距的布置更便于粉料的输送，使堵管现象大大降低。

本发明还提供了一种混凝土搅拌站，其包括上述的螺旋输送装置，使整个混凝土搅拌站更优化。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种螺旋输送装置，它包括筒体，所述筒体内轴向设置有旋转轴，所述旋转轴上设置有螺旋叶片，其特征在于：所述筒体的一端设置进料口，所述进料口上设置有进料万向头，所述筒体的另一端设置出料口，所述出料口上设置有出料万向头，所述螺旋叶片采用变螺距的方式设置在所述旋转轴上。

2.如权利要求1所述的螺旋输送装置，其特征在于：所述筒体的内表面采用高频淬火的方式提高其硬度和耐磨性。

3.如权利要求1所述的螺旋输送装置，其特征在于：所述螺旋叶片在所述筒体的进料端的螺距小于其在所述筒体的中间段的螺距和在所述筒体的出料端的螺距。

4.如权利要求1或3所述的螺旋输送装置，其特征在于：位于所述筒体的出料端，所述旋转轴的端部还设置有与所述螺旋叶片反方向的反向螺旋叶片。

5.如权利要求1所述的螺旋输送装置，其特征在于：所述旋转轴位于所述筒体的进料端的端部通过轴承支撑，所述旋转轴位于所述筒体的出料端的端部连接减速机，所述减速机连接电机。

6.如权利要求1所述的螺旋输送装置，其特征在于：所述筒体的进料端上还设置有观察口。

7.一种混凝土搅拌站，其特征在于：它包括如权利要求1-6任一项所述的螺旋输送装置。

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