CN107051330A - 一种混合造粒机 - Google Patents

Abstract

本发明属于造粒机技术领域，特别涉及一种将物料进行混合、成球一体化的混合造粒机，其包括用于放置混合料的筒体、用于对物料进行加热的加热器、用于使混合料在筒体内进行混合的回转刮板、混合成球工具以及连接所述混合成球工具的可回转的搅拌轴。所述混合成球工具包括转子轴、齿形搓球盘，所述转子轴一端连接有齿形搓球盘，另一端设有可与所述混合造粒机的搅拌轴相连的连接端，且在所述齿形搓球盘的两平面上还设置有联动搓球头。本发明实现了物料混合、颗粒制作、颗粒烘干一体化生产，而且成球率高、破碎率低、成球颗粒表面质量好。

Description

一种混合造粒机

技术领域

本发明属于造粒机技术领域，特别涉及一种将物料进行混合、成球一体化的混合造粒机。

背景技术

造粒机是一种可将物料制造成颗粒形状的成型机械，广泛应用于化工、石化、制药、食品、建材、矿冶、环保、印染、陶瓷、橡胶、塑料等领域。在许多应用场合，例如化肥、医药等领域，需要将几种不同的物料先进行混合，然后再制作成颗粒。对于一些特定物料，造粒后还要进行烘干以得到所需的成品。

现有技术中，通常采用专用的混合机将不同的物料进行混合，采用专用的制粒机将混合后的物料制成颗粒，采用专用的烘干机将制成的颗粒烘干成所需的成品。但是，由于从混合、制粒再到烘干采用不同的设备会使得生产效率降低，且多设备的生产模式使得设备占地面积增加、生产的能耗也加大。另外，虽然采用传统的混合搅拌叶片也能具有部分成球的作用，但是，现有技术中采用的混合搅拌叶片由于其叶片较薄且叶片的边通常为直边，导致成球率差、效率低且成球后的物料颗粒的破碎率较大，因而其使用有局限性。另外，现有技术中制粒机的搓球机构在搓球时与物料的摩擦力较大，其成球颗粒的表面光洁度较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种旨在实现物料混合及颗粒制作、颗粒烘干一体化生产的，而且成球率高、破碎率低、成球颗粒表面质量好的混合造粒机。具体的技术方案如下：

一种混合造粒机，包括用于放置混合料的筒体、用于对物料进行加热的加热器、用于使混合料在筒体内进行混合的回转刮板、用于连接混合成球工具的可回转的搅拌轴以及混合成球工具，所述混合成球工具包括转子轴、齿形搓球盘，所述转子轴一端连接有齿形搓球盘，另一端设有可与所述混合造粒机的搅拌轴相连的连接端，且在所述齿形搓球盘的两面设置有联动搓球头。

具体来说，所述筒体包括上筒体、下筒体，所述加热器设置在下筒体的外部底端；在所述筒体上设有上电机、下电机；所述上筒体盖合在下筒体上，所述上电机安装于上筒体的外部顶端且上电机的电机轴向下设置，所述下电机安装于下筒体的外部底端且下电机的电机轴向上设置，所述上电机的电机轴与下电机的电机轴同心设置，所述上筒体的顶端及下筒体的底端开设有与所述上电机的电机轴及下电机的电机轴同心的安装孔，在下筒体的内部底端向上方向设置有可回转主轴，所述可回转主轴与下电机的电机轴同心，且可回转主轴的下端与下电机的电机轴连接，可回转主轴的上端连接有可回转箱体，所述可回转箱体上固定有回转刮板，所述可回转箱体内设有中心轴及搅拌轴，所述中心轴与上电机的电机轴同心连接，在所述中心轴上设置有中心轴齿轮，在搅拌轴上设置有搅拌轴齿轮，所述中心轴齿轮与搅拌轴齿轮相啮合。

上述技术方案中，通过电机的上下布局、中心轴齿轮带动搅拌轴齿轮的结构布局，使得设备结构较为紧凑。

上述技术方案中，在齿形搓球盘的两平面上设置有联动搓球头，使得齿形搓球盘与联动搓球头能协同作用，相比现有技术中的叶片式搅拌方式，其物料混合及成球的效率有了较大幅度的提高。

本技术方案中，为了使得混合造粒机具有烘干功能，本发明的混合造粒机的筒体上设置了加热器。优选地，加热器设置在下筒体的外部底端，有利于热空气的向上流动。

本技术方案中，控制筒体内物料混合的均衡度，以及混合后成球的大小，是通过改变上电机、下电机的转速来实现。为此，上电机、下电机选用变频调速电机，且变频调速电机由控制器例如PLC控制器来控制。根据下电机所需要的实际转速，下电机可优选为变频调速电机中的一种变频减速电机。

通常，在混合时，上电机采用较高的转速，下电机采用中等转速，以使得回转刮板较快的回转，带动物料在筒体中较快的运动以实现充分的混合。在成球时，为了形成搓球动作，物料的运动方向是与齿形搓球盘、联动搓球头的搓球方向是相对的。而且，为了使得齿形搓球盘、联动搓球头相对于物料获得合适的搓球速度并稳定、高效地成球，上电机一般采用较低的转速，下电机一般采用较高转速。

工作时，放置于混合造粒机中的混合料在回转刮板的带动下，在筒体内形成回转运动，因物料各处速度不一样从而实现物料的混合搅拌，同时齿形搓球盘则在搅拌轴的带动下进行回转，其回转方向为与筒体内的物料回转方向相反，从而形成相对搓球运动，其成球颗粒的大小可由回转刮板、齿形搓球盘的回转速度及工作时间进行控制。

为了降低成球颗粒表面粗糙度，可以将联动搓球头设计成可以相对于自身轴线自由回转式样的。例如，联动搓球头可以通过滚动轴承安装在齿形搓球盘的孔中，以实现自由回转。工作时，联动搓球头与物料的摩擦成为滚动摩擦，形成滚动挤压效应，减少了摩擦阻力，有效降低了成球颗粒的粗糙度。

作为优选方案，齿形搓球盘上的齿数不少于两个且沿圆周方向均布，并且所述齿的齿形面为圆弧面。由于参与搓球运动的搓球面为齿的圆弧面，从而较大幅度降低了成球颗粒的破碎率。

上述技术方案中，齿形搓球盘的两面包括上面和下面，联动搓球头包括上联动搓球柱和下联动搓球柱，所述上联动搓球柱设置在齿形搓球盘的上面，下联动搓球柱设置在齿形搓球盘的下面。上联动搓球柱、下联动搓球柱设计为棒形或柱形，因而同样具有降低破碎率的作用。

具体上联动搓球柱、下联动搓球柱的位置，是设置在齿形搓球盘的齿顶部，且所述上联动搓球柱、下联动搓球柱的轴线与齿形搓球盘的回转中心线平行。

通常，齿形搓球盘上的齿为沿圆周方向均布的齿，且每个齿形状大小相同。

作为进一步的改进，上述均布的齿的齿数可设计为4个以上且为偶数个，所述齿按照其齿长划分为长齿和短齿，且在圆周方向上按照长齿—短齿的排列顺序交叉分布。这样的好处是能使得物料的混合及成球更均匀，另外长短齿的设置也有利于降低齿形搓球盘在一定转速频率范围内的振动，提高机器运转的平稳性。

考虑到下联动搓球柱距离筒体底部的间隙较小，为降低摩擦，有效减少搓球柱与物料的粘合，提高下联动搓球柱的寿命，下联动搓球柱的材料优先为超高分子聚乙烯材料。

作为混合成球工具的转子轴，其与搅拌轴相连的连接端为圆柱面，并在所述圆柱面上设有键槽。这样的结构比较适用于中小型的混合造粒机，且有利于混合成球工具的快速更换。

作为另一种可选的转子轴与搅拌轴的连接结构，所转子轴与搅拌轴相连的连接端可设计为法兰连接，其优点是刚性较好，适用于中大型的混合造粒机。

为了提高混合成球工具运转的平稳性，减少机器的振动和噪音，转子轴可采用整体式空心轴结构，同时转子轴与搅拌轴的连接处的配合可采用无间隙的圆锥面配合，圆锥面的锥度可以设置为莫氏锥度或1：20的自锁型锥度，也可以设置为7：24的标准锥度。转子轴的材料可采用高刚性的材料如高速钢。另外，混合成球工具在制造时进行整体动平衡。

作为一种改进，在混合成球工具的转子轴上可以组合安装有多个齿形搓球盘，以进一步提高工作效率。

本发明的有益效果是：

第一，通过在筒体内部设置回转刮板及混合成球工具，同时在筒体底部设置加热器，电机采用变频调速电机，并采用PLC控制，实现了物料混合、颗粒制作及烘干的一体化。另外两个电机的布局为上下布局，采用变频调速省去了专门的减速器，其结构更为紧凑，设备占地面积小。

第二，混合成球工具的齿形搓球盘的两面均设置有联动搓球头，提高了物料混合的均匀性和成球的效率，且下联动搓球柱的设置有效减少了底部余料的累积。

第三，齿形搓球盘的搓球面为圆弧面，且联动搓球头为的柱形，克服了传统混合搅拌工具中搅拌头为较锋利的叶片、其容易导致较高破碎率的弊端。同时，设置于靠近筒体底部的下联动搓球柱也有效地减少了混合料在筒体的积累，使得筒体底部的物料也能充分成球。

第四，齿形搓球盘的齿采用交叉分布的长齿-短齿，有利于提高物料混合的均匀性，同时提高了一定频率范围内混合搅拌工具运转的平稳性。

第五，混合成球工具的转子轴采用无间隙的圆锥面配合，可提高安装的同心度，改善了混合成球工具运转的动态平衡性能。同时转子轴采用整体空心结构，并使用高刚性的材料，使得混合成球工具及混合造粒机的抗振性能有了较大提高，从而有效减少了机器的噪音。

第六，联动搓球头通过滚动轴承安装在齿形搓球盘的孔中而实现自由回转，使得联动搓球头与物料的摩擦成为滚动摩擦，形成滚动挤压效应，因而减少了搓球运动时联动搓球头相对于物料的摩擦阻力，从而降低了成球颗粒的表面粗糙度。

附图说明

图1是一种混合造粒机的外形结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是图2中的C-C剖视图；

图4是图1的右视图；

图5是图1的俯视图；

图6是混合造粒机中的混合成球工具的结构示意图；

图7是图6的右视图；

图8是图7中，齿形搓球盘的变化设计的结构示意图；

图9是带有多个齿形搓球盘的混合成球工具的结构示意图；

图10是混合成球工具与混合造粒机的搅拌轴相连的连接端为圆柱面的结构示意图；

图11是混合成球工具与混合造粒机的搅拌轴相连的连接端为圆锥面的结构示意图；

图12是混合成球工具在混合造粒机中的应用原理示意图；

图13为可自由回转式的上联动搓球柱的结构示意图。

图中：100、筒体，101、搅拌轴，102、上筒体，103、下筒体，104、上电机，104-1、上电机的电机轴、105、下电机，105-1、下电机的电机轴，106、可回转主轴，107、可回转箱体，108、回转刮板，109、中心轴，110、中心轴齿轮，111、搅拌轴齿轮、112、加热器；113、控制器，114、进料斗，115、出料斗，116、门组件，117、气缸；

图中：200、混合成球工具，201、转子轴，201-1、转子轴上的圆柱面，201-2、转子轴上的键槽，201-3、转子轴上的法兰，201-4、转子轴上的圆锥面，202、齿形搓球盘，202-1齿形搓球盘上齿的圆弧面，202-2齿形搓球盘的齿顶部，202-3、长齿，202-4、短齿，203、上联动搓球柱，204、下联动搓球柱，205、挡圈，206、下封板，207、上封板，208、密封圈，209、滚动轴承。

具体实施方式

下面，进一步结合实施例，对本发明进行说明。

如图1至13为一种混合造粒机，包括上筒体102、下筒体103、上电机104、下电机105，所述上筒体102盖合在下筒体103上，所述上电机104安装于上筒体102的外部顶端且上电机的电机轴104-1向下设置，所述下电机105安装于下筒体103的外部底端且下电机的电机轴105-1向上设置，所述上电机的电机轴104-1与下电机的电机轴105-1同心设置，所述上筒体102的顶端及下筒体103的底端开设有与所述上电机的电机轴104-1及下电机的电机轴105-1同心的安装孔，在下筒体103的内部底端向上方向设置有可回转主轴106，所述可回转主轴106与下电机的电机轴105-1同心，且可回转主轴106的下端与下电机的电机轴105-1连接，可回转主轴106的上端连接有可回转箱体107，所述可回转箱体107上固定有回转刮板108，所述可回转箱体107内设有中心轴109及搅拌轴101，所述中心轴109与上电机的电机轴104-1同心连接，在所述中心轴109上设置有中心轴齿轮110，在搅拌轴101上设置有搅拌轴齿轮111，所述中心轴齿轮110与搅拌轴齿轮111相啮合，在所述搅拌轴101上连接有混合成球工具200，所述混合成球工具200包括转子轴201、齿形搓球盘202，所述转子轴201一端连接有齿形搓球盘202，另一端设有可与所述混合造粒机的搅拌轴101相连的连接端，且在所述齿形搓球盘202的两面设置有联动搓球头。

上述技术方案中，齿形搓球盘202的两面包括上面和下面，联动搓球头包括上联动搓球柱203和下联动搓球柱204，所述上联动搓球柱203设置在齿形搓球盘的上面，下联动搓球柱204设置在齿形搓球盘的下面。

本实施例中，还在混合造粒机的筒体上设置了加热器112。加热器可以设置在筒体的外圆周上，但是作为优选方案，加热器以设置在下筒体103的外部底端为佳，这样有利于热空气的向上流动。加热器112中的加热元件可以是电热丝、陶瓷发热板、远红外加热板等。

本实施例中，上电机104、下电机105采用变频调速电机，且由PLC控制器113控制。

作为优选方案，联动搓球头(包括上联动搓球柱203、下联动搓球柱204)通过滚动轴承209安装在齿形搓球盘202上。如图13所示为上联动搓球柱203通过滚动轴承209安装在齿形搓球盘202上的一种实施例，在齿形搓球盘202的安装孔内设置有滚动轴承209，上联动搓球柱203安装于滚动轴承209的孔中，并采用挡圈205轴线固定。在齿形搓球盘202的两平面上安装有下封板206和上封板207，同时在上封板207与上联动搓球柱203的配合处设有密封圈208。

为了实现齿形搓球盘的平衡，齿形搓球盘202的齿数不少于两个且沿圆周方向均布；为了减少破碎率，齿形搓球盘202的齿形面202-1设置为圆弧面。

另外，上联动搓球柱203、下联动搓球柱204设置在齿形搓球盘202的齿顶部，且所述上联动搓球柱203、下联动搓球柱204的轴线与齿形搓球盘202的回转中心平行；优选地，均布的齿的齿数为4个以上且为偶数个，所述齿按照其齿长划分为长齿202-3和短齿202-4，且在圆周方向上按照长齿—短齿的排列顺序交叉分布。

转子轴201与搅拌轴101的连接方式可以采用以下三种的任何一种：

一是转子轴201与搅拌轴101相连的连接端为圆柱面201-1，在所述圆柱面上设有键槽201-2。

二是转子轴201与搅拌轴101相连的连接端为法兰201-3，在所述法兰上设有螺栓孔。

三是转子轴为整体式空心轴，所述转子轴的材料为高速钢，所述转子轴与搅拌轴的连接处的配合为圆锥面201-4配合。

另外，对于大型的混合造粒机，可在转子轴上组合安装有如图9所示的两个以上齿形搓球盘。

图12是混合成球工具在混合造粒机中的应用原理示意图，图中，回转刮板108及混合成球工具200安装在可回转箱体107上，可回转箱体107旋转时，回转刮板108带动筒体100中的物料作周向的回转搅拌运动，混合成球工具200则在可回转箱体的带动下作整体的周向运动，与此同时，混合成球工具200的转子轴201本身也在作旋转运动，带动齿形搓球盘202旋转。当可回转箱体作高速转动、齿形搓球盘202作中速运动时，筒体内物料运动的主要为物料的混合运动；当可回转箱体作低速运动时且齿形搓球盘202作较高速旋转时，齿形搓球盘202上圆弧面202-1、联动搓球头(包括上联动搓球柱203、下联动搓球柱204)上的圆柱面形成相对于物料的搓球运动，混合后的物料被搓成球形颗粒。

本实施例中安装在可回转箱体上的回转刮板做成L形的回转刮板。

上联动搓球柱、下联动搓球柱与齿形搓球盘的连接，可以是采用孔轴过盈配合，也可采用螺纹连接。

本实施例中的上联动搓球柱、下联动搓球柱的形状为圆柱形。作为改进，上联动搓球柱、下联动搓球柱的形状也可以设计成特定形状的。例如，为了使得搓球的方向有所变化，联动搓球柱、下联动搓球柱可设计成圆锥棒形状或其他特殊形状的。

为了降低成球颗粒表面粗糙度，还可以将联动搓球头(包括上联动搓球柱203、下联动搓球柱204)设计成可以相对于自身轴线自由回转式样的。图13即为一种可自由回转式的上联动搓球柱的结构示意图。图中，上联动搓球柱203通过滚动轴承209安装在齿形搓球盘202的孔中，并用挡圈205轴向固定，同时用下封板206、上封板207、密封圈208将滚动轴承209封住。由于上联动搓球柱203是可回转的，因而减少了搓球运动时上联动搓球柱相对于物料的摩擦阻力，形成滚动挤压效应，从而降低了成球颗粒的粗糙度。同样，下联动搓球柱204也可设计成通过滚动轴承209自由回转的结构。

另外需要指出的是，对于有特殊需求的场合，例如要求成球颗粒表面比较粗糙的情况，可以将齿形搓球盘的齿的圆弧面及联动搓球头的圆柱面制作成粗糙的毛面。

上述造粒机的工作步骤如下：

步骤1：将待混合物料通过进料斗114加入到筒体中；

步骤2：造粒机在PLC控制器113的控制下，上电机高速运转、下电机中速运转，混合物料在筒体内被充分搅拌；

步骤3：到达预先设定的混合时间后，上电机低速运转、下电机高速运转，混合后的物料搓成球形。成球颗粒的大小控制通过预先设定上电机、下电机的转速及成球时间来控制。

步骤5：根据需要开启加热器112进行加热，成球颗粒被烘干，加热器关闭。

步骤6：气缸117动作，门组件116打开，成球颗粒进入进料斗115中。

上述步骤中，还可根据需要在步骤2与步骤3之间向筒体内加入适量的粘结剂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合造粒机，包括用于放置混合料的筒体、用于使混合料在筒体内进行混合的回转刮板、混合成球工具以及连接所述混合成球工具的可回转的搅拌轴，其特征是：所述混合造粒机上设置有用于对物料进行加热的加热器，所述混合成球工具包括转子轴、齿形搓球盘，所述转子轴一端连接有齿形搓球盘，另一端设有可与所述混合造粒机的搅拌轴相连的连接端，且在所述齿形搓球盘的两面设置有联动搓球头。

2.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述筒体包括上筒体、下筒体，所述加热器设置在下筒体的外部底端；在所述筒体上设有上电机、下电机；所述上筒体盖合在下筒体上，所述上电机安装于上筒体的外部顶端且上电机的电机轴向下设置，所述下电机安装于下筒体的外部底端且下电机的电机轴向上设置，所述上电机的电机轴与下电机的电机轴同心设置，所述上筒体的顶端及下筒体的底端开设有与所述上电机的电机轴及下电机的电机轴同心的安装孔，在下筒体的内部底端向上方向设置有可回转主轴，所述可回转主轴与下电机的电机轴同心，且可回转主轴的下端与下电机的电机轴连接，可回转主轴的上端连接有可回转箱体，所述可回转箱体上固定有回转刮板，所述可回转箱体内设有中心轴及搅拌轴，所述中心轴与上电机的电机轴同心连接，在所述中心轴上设置有中心轴齿轮，在搅拌轴上设置有搅拌轴齿轮，所述中心轴齿轮与搅拌轴齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述上电机、下电机中，至少有一个电机为变频调速电机。

4.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：上电机及下电机由PLC控制器控制。

5.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述联动搓球头通过滚动轴承安装在齿形搓球盘上。

6.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述齿形搓球盘的齿数不少于两个且沿圆周方向均布，所述齿的齿形面为圆弧面；所述齿形搓球盘的两面包括上面和下面，所述联动搓球头包括上联动搓球柱和下联动搓球柱，所述上联动搓球柱设置在齿形搓球盘的上面，下联动搓球柱设置在齿形搓球盘的下面。

7.根据权利要求6所述的一种混合造粒机，其特征是：所述上联动搓球柱、下联动搓球柱设置在齿形搓球盘的齿顶部，且所述上联动搓球柱、下联动搓球柱的轴线与齿形搓球盘的回转中心线平行；所述均布的齿的齿数为4个以上且为偶数个，所述齿按照其齿长划分为长齿和短齿，且在圆周方向上按照长齿—短齿的排列顺序交叉分布。

8.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述转子轴与搅拌轴相连的连接端为圆柱面或法兰，在所述圆柱面上设有键槽，在所述法兰上设有螺栓孔。

9.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述转子轴为整体式空心轴，所述转子轴的材料为高速钢，所述转子轴与搅拌轴的连接处的配合为圆锥面配合。

10.根据权利要求1所述的一种混合造粒机，其特征是：所述转子轴上组合安装有两个以上齿形搓球盘。