一种轴振动强制式搅拌机
技术领域
本实用新型涉及一种混合料搅拌机械,尤其是用于水泥稳定土、水泥混凝土、水泥砂浆和沥青混合料的搅拌机和技术。
背景技术
搅拌机的功能是把配制好的多种物料通过搅拌混合成均匀,且符合质量要求的混合料。目前常用的搅拌机一般分为自落式搅拌机和强制式搅拌机,此两种搅拌机的搅拌模式统称为静力搅拌。自落式搅拌机是利用搅拌筒转动时其内部的分流板对筒内物料进行反复提升分割、重力跌落,从而使物料不断分散、分布而达到均匀拌合的目的;强制式搅拌机则利用旋转的搅拌轴及其叶片对物料进行剪切、挤压、搅动使其翻滚、对流等强制拌合,使得物料处于相对剧烈的相对运动中得到均匀拌合。由于强制式搅拌机的搅拌强度远大于自落式搅拌机,能生产出相对质量较好的混合料。因此,有强制式搅拌机逐步代替自落式搅拌机的趋势。通过提高搅拌强度能使搅拌质量得到一定程度上的提升,但是静力搅拌模式下仍然很难达到混合料微观上的均匀。A、以水泥类混合料,如水泥稳定土、水泥混凝土和水泥砂浆等为例,经过强制式搅拌机搅拌混合的物料在显微镜下仍会发现较多的“水泥团粒”,这是由于水的表面张力作用下粘聚形成的,水泥团粒内部由于没有水的进入,产生不了水泥的水化反应,造成此部分水泥的浪费,直接影响了混合料的和易性和强度的最大化。B、以沥青混合料为例,由于沥青本身的粘稠特性,静力搅拌模式下沥青混合料里的粗集料、细集料、粉料等很难分布均匀,也很难让粉料与沥青充分融合,形成不了高性能的胶凝材料,胶凝材料、细集料也不能均匀地充分裹覆于粗集料的表面,甚至尚存在矿粉团、油团等现象,留下了较明显的质量隐患。
为了解决上述技术问题,近年来的水泥类搅拌机采用了搅拌与振动相结合的振动搅拌模式,其主要特点为:
1、在强制式搅拌机的基础上,搅拌轴采用空心轴,空心轴内通过轴承支撑套装上偏心型振动轴,搅拌轴在搅拌转动的同时,其中的振动轴在其独立的动力系统驱动下高速转动而产生激振力,激振力通过轴承传递给搅拌轴及其搅拌叶片,从而达到振动搅拌的效果。这种结构的搅拌机能够将搅拌轴的搅拌转动和振动轴的振动相结合。但是,这个结构的搅拌机存在不足之处:空心轴的刚性随着搅拌轴的长度增加而降低,如果为了增加刚度而增加搅拌轴的壁厚,搅拌轴直径要做得很大,搅拌筒的有效搅拌容积则受到影响,且此带来的直接制造成本和关联成本都将提高非常多;而且此结构复杂,稳定性和耐用性差,维修成本高昂。
2、在强制式搅拌机的基础上,搅拌轴采用传统的实心轴,搅拌轴的一端为搅拌轴转动的驱动装置,另一端与设置有偏心轴承的激振器相连接,激振力从设有激振器的一端传入搅拌轴。此结构解决了空心轴刚性不足的问题,制造成本也相对降低。但是,此结构也存在以下不足:首先,由于搅拌轴一端为搅拌动力输入端,除搅拌轴转动外其它各部件是固定或静止的,另一端为振动源。有振动源这端工作时激振力或振动强度很明显,而搅拌动力输入端的激振力或振动强度则明显很弱,这就造成搅拌轴两端的振动不均衡,搅拌筒内的物料均匀性也就受到影响。其次,搅拌轴直接通过偏心轴承与激振器连接,相当于直接把搅拌轴当做振动轴,工作中搅拌轴在做正常旋转搅拌运动的同时还做高速甩摆运动,搅拌轴本身重量大而且与搅拌筒是通过轴承来刚性套装的,起振动力必须用大功率驱动,通常用到两个15KW及以上的电机带动。而且,搅拌轴与激振器的连接关键位置———偏心轴承的负荷变得非常苛刻,此轴承的选择面临着重载和高转速的两大矛盾体需求。因而此结构的振动频率上限受到较大局限,使用寿命和稳定性都不理想,搅拌筒内的物料吸收振动波的强度也不均衡,混合料质量受到较大制约。
另外,以上两种振动搅拌结构,均由于搅拌轴与搅拌筒之间直接采用轴承、轴承座等刚性套装,搅拌轴的激振力受到较强的阻滞。因此,振动动力损耗巨大,激振力还直接传递给搅拌筒,而搅拌筒壁的振动则反过来容易造成筒内物料的离析。而且,搅拌筒的振动还影响到其他机械部件的正常运行和稳定性,搅拌筒壁振动是振动搅拌模式下衍生出的有害产物,必须予以克服。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能使混合料搅拌充分均匀,有利于让混合料里形成优质的胶凝材料并均匀分布于混合料中,提高混合料性能的轴振动强制式搅拌机。
为达上述目的,本实用新型的技术方案为:
一种轴振动强制式搅拌机,它包括搅拌筒、搅拌轴、固定架、减速机和搅拌电机,其特征在于还包括:
水平设置在搅拌筒外侧四周,并通过缓冲器与固定架连接定位的四方框形振动架,搅拌轴的两端通过轴承座及其轴承与振动架的上面固定连接;
在两条搅拌轴两端轴承座之间的振动架上,分别水平和垂直设置的两台振动器;
两条搅拌轴的同一侧端分别通过联轴器与各自的减速机输出轴连接;
两减速机传动机构之间通过同步轴连接,减速机由搅拌电机驱动;
减速机和搅拌电机与固定架固定连接。
所述的联轴器为万向联轴器。
所述的振动架为四方框形,在其四个角的上、下和外侧面上都设有缓冲器与固定架连接定位。
所述振动器为振频和振幅可调式振动电机。
所述振动架包括左振梁和右振梁,左右振梁两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器与固定架连接定位;或
振动架为右振梁,右振梁两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器与固定架连接定位,两搅拌轴转动动力输入端的轴承通过轴承座与固定架固定连接。
在两搅拌轴两端轴承座的下面、左和右面设置缓冲器并与固定架定位连接,在每个轴承座的上面水平设置了一个振动器;或
在转动动力输入端的两搅拌轴轴承座的直接与固定架固定连接,在轴承座上不设振动器;另一侧的搅拌轴轴承座下面、左和右面设置缓冲器并与固定架定位连接,在每个轴承座的上面水平设置了一个振动器。
一搅拌轴的转动动力输入端通过一组搅拌电机和减速机输入动力,该搅拌电机和减速机组还通过包括同步齿轮的传动装置给另一搅拌轴输入动力。
所述的所述振动架包括左振梁和右振梁,左右振梁两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器与固定架连接定位。
振动架为右振梁,右振梁两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器与固定架连接定位,两搅拌轴转动动力输入端的轴和轴承通过轴承座与固定架固定连接。
在两搅拌轴两端轴承座的下面、左和右面设置缓冲器并与固定架定位连接,在每个轴承座的上面水平设置了一个振动器。
在转动动力输入端的两搅拌轴轴承座的直接与固定架固定连接,在轴承座上不设振动器;另一侧的搅拌轴轴承座下面、左和右面设置缓冲器并与固定架定位连接,在每个轴承座的上面水平设置了一个振动器。
以上结构的轴振动强制式搅拌机还包括两搅拌轴及其轴上的搅拌叶片,在搅拌筒内在搅拌电机和减速机的驱动下搅拌轴及其搅拌叶片转动,同时四方框形振动架在振动器的作用下产生振动,振动架的振动带动轴承座及其轴承,以及两搅拌轴和搅拌叶片振动。由于振动架两端的振动器是相互成水平和垂直设置的,产生的振动全方位或是立体的。混合料在搅拌轴及其搅拌叶片转动的搅拌下,使混合料产生圆周运动、径向循环运动和了轴向运动或轴向循环运动,同时又增加了搅拌轴及其搅拌叶片的全方位或是立体的振动,在搅拌、循环运动和全方位或是立体的振动的作用下,混合料里的粗、细、粉各种材料充分弥散,均匀融合,并形成了高性能的胶凝材料,胶凝材料均匀分布于混合料里面,从而使混合料的混合达到宏观上的均匀和微观上的充分均布。且各种集料在搅拌过程中反复碰撞,胶凝材料更好地与骨料牢固粘结,粘附性得到大幅提高,从而形成高性能的混合料。
附图说明
图1是本实用新型的俯视结构示意图;
图2是图1中沿A-A线剖视的结构放大示意图;
图3是图1的右视结构放大示意图;
图4是本实用新型实施例1的俯视结构示意图;
图5是本实用新型实施例2的俯视结构示意图;
图6是本实用新型实施例3的俯视结构示意图;
图7是图6的右视结构放大示意图;
图8是本实用新型实施例4的俯视结构示意图;
图9是本实用新型实施例5的俯视结构示意图;
图10是本实用新型实施例6的俯视结构示意图;
图11是本实用新型实施例7的俯视结构示意图;
图12是本实用新型实施例8的俯视结构示意图;
图13是本实用新型实施例9的俯视结构示意图;
在图中,固定架1,缓冲器2,搅拌电机3,减速机4,联轴器5,同步轴6,轴承座7,轴承8,振动架9,搅拌筒10,搅拌叶片11,搅拌臂12,搅拌轴13,弹性密封套14,振动器15,左振梁16、右振梁17,同步齿轮18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型作进一步说明。
图1所示,图1是本实用新型的俯视结构示意图,图2是图1中沿A-A线剖视的结构放大示意图,图3是图1的右视结构放大示意图,三图结合一起看可知,本实用新型轴振动强制式搅拌机包括固定架1、搅拌筒9、两条平行的搅拌轴13及其两端的轴承座7和轴承8、两组搅拌电机3和减速机4。两平行搅拌轴13的两端,分别通过弹性密封套14与搅拌筒10的相应处活动连接,避免或减少轴的震动对搅拌筒10的不良影响。其中,在搅拌筒10内的两条平行搅拌轴13上,间隔设有若干的搅拌臂12及其搅拌叶片11;弹性密封套14为橡胶、聚氨酯和硅橡胶等弹性材料做成,为现有技术产品。
本实用新型还包括水平设置在搅拌筒9外侧四周,并通过缓冲器2与固定架1连接定位的四方框形振动架9,搅拌轴13的两端通过轴承座7及其轴承8与振动架9的上面固定连接。在两条搅拌轴13两端轴承座7之间的振动架9上,分别水平和垂直设置的两台振动器15;两条搅拌轴13的同一侧端,在图中为左端,分别通过联轴器5与各自的减速机4输出轴连接;两减速机4传动机构之间通过同步轴6连接,使两搅拌轴13的转速在工作中一致。减速机4由搅拌电机3驱动,减速机4的输出轴通过联轴器5驱动搅拌轴13转动。搅拌电机3和减速机与固定架1固定连接。四方框形振动架9的四个角的上、下和外侧面上都设有缓冲器2与固定架1连接定位。其中,用缓冲器2与固定架1连接定位振动架9的位置也可设置在振动架9的其它地方,或多个点,只要能将振动架9定位即可;在图1中,为了图的简洁没有画出四个角上面的缓冲器2,而在图2和图3中补上了。缓冲器2为现有技术产品,主要起到缓冲避震作用,使固定架9避免或减少震动,并受保护。缓冲器2的现有技术产品有橡胶、弹簧和液压等形式的,在市场上有售。所述振动器15为振频和振幅可调式振动电机。所述的联轴器5为万向联轴器。
本实用新型的工作原理为:
在工作时,两条平行的搅拌轴13分别由一组搅拌电机3和减速机4通过万向联轴器4带转动,搅拌轴13上的搅拌臂12及其搅拌叶片11在转动中将搅拌筒10内的混合料搅拌,混合料产生圆周运动、径向循环运动和轴向循环运动;同时,在振动架9两端上两组水平和垂直设置的两台振动器15通电产生全方位或是立体的振动,这个激振力通过轴承座7及其轴承8传递给两搅拌轴13,实现用较小激振力的振动电机就能将两条平行搅拌轴13产生转动加立体振动,即对搅拌筒10内的混合料进行转动加立体振动的搅拌,使混合料里的粗、细、粉各种材料充分弥散,均匀融合,并形成了高性能的胶凝材料,胶凝材料均匀分布于混合料里面,从而使混合料的混合达到宏观上的均匀和微观上的充分均布。且各种集料在搅拌过程中反复碰撞,胶凝材料更好地与骨料牢固粘结,粘附性得到大幅提高,形成高性能的混合料。从而大大地提高了搅拌质量和出料的质量。
在实际应用中,为了节约材料、工艺、能源和和成本等,在以上述图1~3的结构原理的基础上,利用以下实施例结构的搅拌机,搅拌混合料也能达到较好的效果。
实施例1
图4所示,是本实用新型实施例1的俯视结构示意图,从图可知,它是在图1的基础上省去了四方框形振动架9中的前后梁,在余下的左振梁16和右振梁17两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器2与固定架1连接定位;其余的与图1相同,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例2
图5所示,是本实用新型实施例2的俯视结构示意图;从图中可知,它是在图4的基础上省去了左振梁16及其两端头连接的缓冲器2,以及设在左振梁16上的两垂直设置的振动器15;两搅拌轴13左端的轴承8通过轴承座7与固定架固定连接,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例3
图6所示,是本实用新型实施例3的俯视结构示意图,图7是图6的右视结构放大示意图;从两图中可知,它是在图4的基础上省去了左振梁16和右振梁17;在两搅拌轴13两端的轴承座7的下面、左和右面设置缓冲器2并与固定架1定位连接,在每个轴承座7的上面水平设置了一个振动器15,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例4
图8所示,是本实用新型实施例4的俯视结构示意图,它是在图6的基础上省去了轴转动动力输入端轴承座7下面、左和右面设置的缓冲器2,以及上面的振动器15,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例5
图9所示,是本实用新型实施例5的俯视结构示意图,它是在图1的基础上省去了一搅拌轴13的一组搅拌电机3和减速机4,使用包括同步齿轮18的传动装置从另一组搅拌电机3和减速机4输入转动动力,构成轴振动强制式搅拌机。其中,包括同步齿轮18的传动装置实际上就是在联轴器5之后的传动轴上,通过一个同步齿轮及其相应的轮轴和齿轮,将动力同时传给两搅拌轴13并使两搅拌轴13的转速相同,即同步转动。同步齿轮18的目的与同步轴6的相同。
实施例6
图10所示,是本实用新型实施例6的俯视结构示意图,它是在图9的基础上省去了四方框形振动架9中的前后梁,在余下的左振梁16和右振梁17两端头的上下、左右和外侧通过缓冲器2与固定架1连接定位;其余的与图9相同,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例7
图11所示,是本实用新型实施例7的俯视结构示意图,它是在图10的基础上省去左振梁16及其两端头连接的缓冲器2,以及设在左振梁16上的垂直设置的两振动器15;两搅拌轴13左端的轴和轴承8通过轴承座7与固定架固定连接,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例8
图12所示,是本实用新型实施例8的俯视结构示意图,它是在图10的基础上省去了左振梁16和右振梁17;在两搅拌轴13两端轴承座7的下面、左和右面设置缓冲器2并与固定架1定位连接,在每个轴承座7的上面水平设置了一个振动器15,这个设置参考图7,构成轴振动强制式搅拌机。
实施例9
图13所示,是本实用新型实施例9的俯视结构示意图,它是在图12的基础上省去了轴转动动力输入端轴承座7下面、左和右面设置的缓冲器2,以及上面的振动器15,构成轴振动强制式搅拌机。
以上所述的轴振动强制式搅拌机,搅拌筒内10的各种物料受到搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12的转动搅拌和振动的立体激振力作用下,搅拌强度已然最大化,集料弥散更加彻底,分布更加均匀。在搅拌中还可以根据不同物料的需要,振动电机的振动频率和幅度可以设定或通过调节器进行调节,使搅拌轴的激振力产生大小循环变化,解决不同物料对不同频率和激振力的对应需求,使振动搅拌满足更宽的物料范围,并最终能够将混合料搅拌质量提升到一个新的高度。
简而言之,任何种类的混合料强度的形成,都离不开胶凝材料的粘附固化作用;而搅拌强度的提升可以使混合料趋于更加混合均匀,并能够形成更优品质的胶凝材料以及让这些胶凝材料充分均匀分布于混合料里面,从而形成高性能的混合料。搅拌机从最初的滚筒自落式搅拌,发展到现有的双卧轴强制搅拌,均是对物料搅拌强度提升而带来的混合料性能的提升。由于强制搅拌的搅拌叶片圆周转速过高会导致物料在离心力作用下产生离析,使搅拌强度的提升受到了限制。而轴振动强制式搅拌技术则突破了这个限制,将搅拌机的搅拌强度又有了一个新的高度;本实用新型的轴振动强制式搅拌机更是把振动搅拌的潜能发挥到更高一个层次。
以下面两种混合材料的搅拌混合为例,说明搅拌加振动产生的效果:
一、包括水泥稳定土、水泥混凝土和水泥砂浆等水泥类混合料的振动搅拌
1、本实用新型的轴振动强制式搅拌机除了保持静力搅拌,使混合材料通过搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12的转动搅拌,产生圆周、径向循环运动的同时产生叠加的轴向运动或轴向循环运动,搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12在振动机构的带动下产生了振动,混合料在振动强力波的作用下,粗、细、粉各种材料充分弥散,均匀融合,从而使混合料达到宏观上的均匀和微观上的均匀;
2、由于水的表面张力作用,水泥和水在传统静力搅拌过程中,极易形成“水泥团粒”现象,部分水泥因此没有产生水化反应,造成此部分水泥的浪费。振动搅拌后,在振动波的作用下,“水泥团粒”会完全打散,水泥水化反应充分;振动力作用下,水泥、水和细集料充分融合而形成品质优良的胶凝材料,让混合料强度因此得以提升;
3、在搅拌加振动的作用下,各种混合料在搅拌和振动过程中相互反复碰撞,胶凝材料能更好地与骨料牢固粘结,粘附性得到大幅提高,从而提高混合料的强度;尤其是一些陈旧料,表面形成粉末蜡壳及氧化现象,振动搅拌能够在激振力的冲击下打破蜡壳,清洁骨料表面,胶凝材料和骨料的握裹更牢固。而骨料粘附性改善在提高混合料强度的同时,也会减少裂缝、断板的产生;
4、在搅拌加振动的作用下,细集料、粉料和水均得到更加均匀的弥散,因此也提升此部分材料的利用率,从而减少细集料、粉料用量,同步相应增加粗骨料的用量,为混合料强度提升打下良好骨架基础,从而达到减少断板、裂缝的产生;
5、在搅拌加振动的作用下,可以改变混凝土内部气泡分布和大小,减少混凝土内部的有害气泡,提升混凝土微观结构和耐久性,提升防渗、防潮防腐以及防冻能力;
6、在搅拌加振动的作用下,细集料更好地粘附于粗骨料表面,粗骨料的滚落特性减弱,减少了施工中的滚落离析;
7、振动搅拌在振动力作用下,物料之间的摩擦力减小,增加了物料在搅拌筒内的流动性,物料在搅拌过程中更加容易搅拌均匀,而摩擦力的减小可以有效降低搅拌动力消耗;
8、在搅拌加振动的作用下,搅拌消除传统的“抱轴”现象,大幅提高机械的连续工作时间和稳定性,减少设备维护的安全隐患。
二、沥青混合料振动搅拌
众所周知,从物态上看,越是粘稠的东西越是难以搅拌均匀。当前,国内外的沥青混合料搅拌均是静力搅拌,由于沥青本身的粘稠特性,混合料里的细集料和粉料很难分布均匀,也就无法达到材料间的微观均匀;静力搅拌也无法让粉料和沥青充分融合,形成不了最高性能的胶凝材料;静力搅拌本身的搅拌强度也不能让胶凝材料、细集料牢固裹覆在粗集料的表面,尤其对一些粘附性不太理想的原材料表现更加突出。
沥青混合料使用强制搅拌加振动搅拌技术,搅拌筒10内的沥青混合料在搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12的搅拌下,使混合料产生圆周、径向循环运动的同时叠加产生的轴向循环运动,搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12在振动器15的作用下也产生了振动,沥青混合料在搅拌运动和振动强力波的作用下,粗、细、粉料等各种材料充分弥散,均匀融合,使混合料达到宏观和微观上的均匀。在搅拌加振动的作用下,尤其是矿粉和沥青得到了的充分融合而形成了浆状的高强度胶凝材料,同时也解决了粉料中的“矿粉团粒”现象,消除了沥青油团聚集的车辙隐患。混合料在反复互相碰撞过程中,沥青胶凝材料、细集料和粗集料间的粘合更加牢固,在实际观察中会发现细集料牢固粘附于粗集料的表面。实践中,振动搅拌后的沥青混合料自然堆积密度均相应提高,粗骨料的滚落特性下降,减少了运输、摊铺过程的滚落离析,减少碾压过程中材料的推移现象,大大提高了沥青混凝土路面的碾压性能,表面均匀性更好,表面更加美观,也最终实现了沥青混凝土路面的整体强度和抗车辙能力的品质提升。
本实用新型具有以下优点:
1、本轴振动强制式搅拌机实现了全轴振动搅拌,在工作中搅拌轴13、搅拌叶片11和搅拌臂12产生了立体激振力,激振力更加强劲,激振力传递给物料更加均衡,把振动搅拌的潜能发挥得更加充分,因此能拌出更加优质的混合料;
2、采用缓冲器2做振动构件的支撑与固定架1连接,使搅拌轴的激振力没有受到阻滞,因此振动动力损耗较小,用较小激振力的振动电机就能将两条平行搅拌轴13产生全轴立体振动,搅拌振动功率相对以往技术可以大幅减少,能耗更低;振动器15的单电机功率为2.2~3.7KW即可,节约了能源和动力;
3、结构更加简单合理,可靠性和稳定性更加有保障,造价和维修费用都相对大幅降低;
4、振动频率、振幅可以任意调节,和现有振动搅拌技术的搅拌机相比能达到更高的振动频率和更强的激振力,适应更为宽泛的物料种类;
5、由于搅拌轴13与搅拌筒10之间全通过缓冲弹性构件连接,搅拌轴13的激振力得到有效消减,搅拌筒10不受到激振力的有害影响,较好地消除了搅拌筒壁的振动而造成筒内物料的离析,还消除了影响到其他机械部件的正常运行和稳定性的隐患。