CN107672030A - 一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，包括振动动力装置、搅拌动力装置、搅拌筒、搅拌装置和螺旋激振器；搅拌装置设置在搅拌筒内，搅拌装置的两端或一端设置在搅拌筒端盖上的孔洞内；在搅拌装置的中心设置有螺旋激振器，螺旋激振器通过连接轴与振动动力装置连接，搅拌装置上端与搅拌动力装置连接；螺旋激振器为横截面有N个光滑凸起的多边形，螺旋升角0°～90°，N大于等于1；通过改变凸起数量可改变激振频率，通过改变凸起高度可以调节激振力的振幅，改变螺旋激振器的螺旋升角可以改变物料运动方向，实现不同的振动效果。本发明的螺旋激振器克服了偏心式激振器的不足与搅拌装置共同作用实现振动搅拌，利于提高搅拌质量和效率。
Description
技术领域
本发明属于强制式搅拌设备领域，特别涉及一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机。
背景技术
水泥混凝土在现代工程建设中占有极其重要的地位，广泛应用于公路交通、桥梁隧道、房屋建设等。为此，水泥混凝土的性能必须满足当前工程建设中愈来愈高的性能需求。大量研究表明，混凝土内部骨料和水泥石间的界面是混凝土中较薄弱的一环，通过强化搅拌过程或者优化搅拌工艺来改善界面粘结强度是提高混凝土强度的重要途径之一。目前，国内外的工程应用中使用广泛的搅拌机是强制式搅拌机，其工作原理是通过搅拌装置的旋转，使原材料在搅拌筒内循环往复流动从而使其混合均匀、生产出混凝土。强制式搅拌机与其它类型的搅拌机相比，生产效率高，搅拌质量好，适用范围广。
虽然强制式搅拌机的优点很多，但在实际应用中也存在着一些问题亟待解决。首先，强制式搅拌机的搅拌在宏观上容易达到均匀，但在微观尺度上仍存在着一小部分水泥聚团颗粒，这种聚团颗粒减小了水泥和水之间的接触面积，使两者之间的水化反应不能充分进行，导致水泥浪费和混合料的性能未充分发挥。其次，强制式搅拌机在搅拌过程中，靠近搅拌轴区域的混合料流动速度小，影响物料之间的混合作用，形成搅拌低效率区。搅拌机在长时间工作之后，混合料会附着在搅拌轴的周围，容易引发抱轴现象，给搅拌机的清理维护带来困难，降低搅拌机寿命。
正是因为强制式搅拌机存在着不足，振动搅拌机应运而生。振动搅拌机是在强制式搅拌机的基础上设置有激振器，通过激振器产生的高频振动和搅拌装置共同对物料进行搅拌作用，以提高搅拌质量和效率。现有振动搅拌机的激振器采用偏心原理产生振动，轴端的密封效果不好，轴承受力状态不佳，轴与轴承之间容易混进物料，在高速旋转状态下极易发热，加剧了轴承的磨损，降低轴承寿命；同时，实际工作情况受力复杂，激振器在工作时受力不易平衡，振动能量不能全部作用于作业对象且容易产生噪声污染，使得现场施工条件恶劣，不符合我国当前绿色环保的要求，甚至会影响施工人员身体健康。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，包括振动动力装置、搅拌动力装置、搅拌筒、搅拌装置和螺旋激振器；搅拌筒竖直设置，振动动力装置和搅拌动力装置均设置在搅拌筒的上方，搅拌装置设置在搅拌筒内，搅拌筒的上下端盖上分别设置有孔洞，搅拌装置的两端或一端设置在搅拌筒端盖上的孔洞内；在搅拌装置的中心设置有螺旋激振器，螺旋激振器通过连接轴与振动动力装置连接，搅拌装置上端与搅拌动力装置连接；
螺旋激振器为横截面有N个光滑凸起的多边形，螺旋升角为0°～90°，N大于等于1；螺旋激振器为实心轴或空心轴，且螺旋激振器的质心与其旋转中心重合；
进一步的，搅拌装置通过第二支撑轴承支撑在搅拌筒上；搅拌装置与搅拌动力装置连接，搅拌动力装置带动搅拌装置转动。
进一步的，搅拌装置与螺旋激振器之间设置有第一支撑轴承，螺旋激振器的两端或一端设置有连接轴，通过第一支撑轴承支撑在搅拌装置上；螺旋激振器上端的连接轴穿过第一支撑轴承与振动动力装置连接。
进一步的，搅拌装置设置在螺旋激振器的周围。
进一步的，搅拌筒固连在机架上。
进一步的，螺旋激振器的激振频率f＝N×激振器转速/60。
进一步的，搅拌筒的上端盖上设置有进料口，下端盖上设置有出料口。
进一步的，螺旋激振器的振幅与螺旋凸起高度正相关；物料运动方向和状态随螺旋激振器的螺旋升角改变而改变。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明设置有带N个凸起多边形的螺旋激振器，工作时，螺旋激振器每旋转一周，N个凸起均与物料发生碰撞，此时物料会受到来自凸起螺旋产生的轴向力和径向力作用，处于颤振状态。被搅拌物料在高频振动状态下，颗粒之间的内摩擦力和粘聚力减小，在搅拌装置的搅拌作用下，物料可同时达到宏观和微观均匀。此外，激振器的振动促使聚团的水泥小颗粒迅速分散变小，增加与水的接触面积，加快水化反应，又进一步增强了骨料与水泥石间的界面粘结强度。可见，振动与搅拌的共同作用提高了搅拌质量与效率。与偏心振动原理不同，螺旋激振器依靠凸起产生振动，工作时激振器质心始终与旋转中心重合，振动能量仅传给物料而不传给机架，克服了传统振动搅拌机的不足。
本发明涉及的螺旋激振器与现有的搅拌机激振器相比，可以通过改变螺旋升角改变物料运动方向和状态从而实现不同的搅拌效果，同时又可以通过提高多边形的个数来提高激振频率或改变凸起高度改变激振振幅，结构简单，安装方便；此外，该类型激振器的质心与其旋转中心重合，在高速旋转时对支撑轴承不产生偏心激振力，轴承受力状态较好，可以有效降低噪声污染，延长轴承寿命。
附图说明
图1为搅拌机的工作原理示意图；
图2为螺旋激振器三维示意图；
图3为螺旋激振器侧视图；
图4为搅拌装置单侧安装的示意图；
其中：1-振动动力装置，2-搅拌动力装置，3-搅拌装置，4-搅拌筒，5-机架，6-出料口，7-螺旋激振器，8-第一支撑轴承，9-第二支撑轴承，10-进料口。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明进一步说明：
请参阅图1-图3，一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，包括振动动力装置1、搅拌动力装置2、搅拌筒4、搅拌装置3和螺旋激振器7；搅拌筒4竖直设置，振动动力装置1和搅拌动力装置2均设置在搅拌筒4的上方，搅拌装置3设置在搅拌筒4内，搅拌筒4的上下端盖上分别设置有孔洞，搅拌装置3的两端或一端设置在搅拌筒4端盖上的孔洞内；在搅拌装置3的中心设置有螺旋激振器7，螺旋激振器7通过连接轴与振动动力装置1连接，搅拌装置3上端与搅拌动力装置2连接；
螺旋激振器7为横截面有N个光滑凸起的多边形，螺旋升角为0°～90°，N大于等于1；螺旋激振器7为实心轴或空心轴，且螺旋激振器的质心与其旋转中心重合；
搅拌装置3通过第二支撑轴承9支撑在搅拌筒4上；搅拌装置3与搅拌动力装置2连接，搅拌动力装置2带动搅拌装置转动。
搅拌装置与螺旋激振器7之间设置有第一支撑轴承8，螺旋激振器7的两端或一端设置有连接轴，通过第一支撑轴承8支撑在搅拌装置3上；螺旋激振器7上端的连接轴穿过第一支撑轴承8与振动动力装置1连接。
搅拌装置3设置在螺旋激振器7的周围。
搅拌筒4固连在机架5上。
螺旋激振器7的激振频率f＝N×激振器转速/60。
搅拌筒4的上端盖上设置有进料口10，下端盖上设置有出料口6。
螺旋激振器7的振幅与螺旋凸起高度正相关；物料运动方向和状态随螺旋激振器7的螺旋升角改变而改变；如图3所示A为螺旋激振器7的振幅。
本发明的工作原理：
1)将被搅拌物料装填至搅拌筒4内，同时启动搅拌动力装置2和振动动力装置1，分别带动螺旋激振器7高速旋转和搅拌装置3低速旋转；
2)搅拌装置2上的搅拌叶片不断将靠近搅拌筒壁的混合料推向螺旋激振器7；同时螺旋激振器7高速旋转，迫使周围包裹着的物料产生高频振动，螺旋激振器对物料施加高频径向力和轴向力，增强对混合料的搅拌效果，混合料同时受到宏观搅拌和微观振动作用；
3)完成搅拌，关闭搅拌动力装置2和振动动力装置1。
假设某个时刻某一位置的混合料与螺旋激振器发生碰撞，此时该物料除了受到螺旋激振器的径向力的作用外，还会受轴向力的作用，由于激振器旋转速度远高于搅拌速度，这一过程经历时间极短，且激振器表面光滑，所以在此过程中该处混合料的运动会沿着合力的方向运动，运动速度较高，位移不大，处于颤振状态，到达振动效应，结合搅拌装置的宏观搅拌，二者共同作用实现振动搅拌，从而有效提高搅拌质量，缩短搅拌时间。
实例均为单立轴搅拌机，也可用于双立轴搅拌机或多轴搅拌机。
Claims (8)
1.一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，包括振动动力装置(1)、搅拌动力装置(2)、搅拌筒(4)、搅拌装置(3)和螺旋激振器(7)；搅拌筒(4)竖直设置，振动动力装置(1)和搅拌动力装置(2)均设置在搅拌筒(4)的上方，搅拌装置(3)设置在搅拌筒(4)内，搅拌筒(4)的上下端盖上分别设置有孔洞或只在上端盖上设置孔洞，搅拌装置(3)的两端或一端设置在搅拌筒(4)端盖上的孔洞内；在搅拌装置(3)的中心设置有螺旋激振器(7)，螺旋激振器(7)通过连接轴与振动动力装置(1)连接，搅拌装置(3)上端与搅拌动力装置(2)连接；
螺旋激振器(7)为横截面有N个光滑凸起的多边形，螺旋升角为0°～90°，N大于等于1；螺旋激振器(7)为实心轴或空心轴，且螺旋激振器的质心与其旋转中心重合。
2.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，搅拌装置(3)通过第二支撑轴承(9)支撑在搅拌筒(4)上；搅拌装置(3)与搅拌动力装置(2)连接，搅拌动力装置(2)带动搅拌装置转动。
3.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，搅拌装置与螺旋激振器(7)之间设置有第一支撑轴承(8)，螺旋激振器(7)的两端或一端设置有连接轴，通过第一支撑轴承(8)支撑在搅拌装置(3)上；螺旋激振器(7)上端的连接轴穿过第一支撑轴承(8)与振动动力装置(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，搅拌装置(3)设置在螺旋激振器(7)的周围。
5.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，搅拌筒(4)固连在机架(5)上。
6.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，螺旋激振器(7)的激振频率f＝N×激振器转速/60。
7.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，搅拌筒(4)的上端盖上设置有进料口(10)，下端盖上设置有出料口(6)。
8.根据权利要求1所述的一种带有螺旋激振器的立式振动搅拌机，其特征在于，螺旋激振器(7)的振幅与螺旋凸起高度正相关；物料运动方向和状态随螺旋激振器(7)的螺旋升角改变而改变。
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