一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，設(shè)有一個傳動軸，在傳動軸的圓周面上設(shè)有呈螺旋狀盤繞的螺旋托板，所述的螺旋托板上設(shè)有與其盤繞形狀相一致的螺旋襯板，所述的螺旋襯板的寬度大于螺旋托板，并將螺旋托板半包裹在其中，所述的螺旋襯板以其螺旋中徑為界，在螺旋中徑內(nèi)側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為2～3°，在螺旋中徑外側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為8～12°，中徑位置處的螺旋升角為25～35°，螺旋高徑比為1.0～1.1；本發(fā)明采用螺旋托板及螺旋襯板的特定結(jié)構(gòu)，使得被研磨物料和研磨介質(zhì)處于充分分散接觸，并做充分的湍流運動，料漿流流體微元具有穩(wěn)定的拉格朗日流線型運動軌跡，攪拌磨機的粉磨效率高。
【專利說明】一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種螺旋攪拌器，具體地說是一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器。
【背景技術(shù)】
[0002]螺旋攪拌器是一種把電機的電能轉(zhuǎn)變成物料所受的機械能的裝置，因此廣泛用作立式螺旋攪拌磨、攪拌池和螺旋輸送機等工業(yè)設(shè)備的動力系統(tǒng)中。其中，立式螺旋攪拌磨借助螺旋攪拌器的攪拌作用，使得攪拌磨內(nèi)部裝填的研磨介質(zhì)與連續(xù)流入流出的被研磨物料在攪拌磨下機體內(nèi)部做復(fù)雜的研磨作用和循環(huán)運動，從而實現(xiàn)物料的高效研磨，產(chǎn)品細度可達微米級。立式螺旋攪拌磨作為一種高效節(jié)能的超細粉研磨設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，因此，非常有必要研究何種類型的螺旋攪拌器才能使立式螺旋攪拌磨產(chǎn)生最有效的研磨效果。
[0003]縱觀國內(nèi)外螺旋攪拌器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，首先，螺旋工作面此處指螺旋襯板和螺旋托板需要有一個合適的螺旋升角和螺旋高徑比，這兩個參數(shù)對立式螺旋攪拌磨粉磨效率影響很大，且隨來料的組成和粒度、產(chǎn)品的粒度分布和料漿流速度的變化而變化，必須通過試驗研究、理論計算和流體場數(shù)值模擬的綜合評定后才能確定，而目前的立式螺旋攪拌磨的螺旋角度和螺旋高徑比都是不可調(diào)的，限制了其調(diào)節(jié)功能并因此影響了攪拌磨的達標(biāo)達產(chǎn)和節(jié)能降耗；其次，目前螺旋襯板的水平掃掠式結(jié)構(gòu)，使得研磨介質(zhì)與螺旋襯板受力不合理，攪拌磨的粉磨效率一直偏低，不利于設(shè)備的節(jié)能降耗；而且該結(jié)構(gòu)使得過流截面前后不一致，造成螺旋攪拌器局部阻力和攪拌磨本體阻力都較大，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備渣漿泵的選型不合理等，還容易在螺旋襯板的下表面產(chǎn)生局部尾渦，造成攪拌磨的震動增加；第三，目前螺旋襯板均采用同結(jié)構(gòu)分塊鑄造形式，但由于下機體內(nèi)部研磨介質(zhì)的分布狀態(tài)差別巨大和物料硬度及磨蝕性等工況條件的千差萬別，造成最下面的一塊螺旋襯板頻繁更換，越往上襯板壽命越長，而最上部的螺旋襯板幾乎無限壽命，更換周期不同，降低了攪拌磨的運轉(zhuǎn)率，影響了攪拌磨的長時間穩(wěn)定運行；第四，目前立式螺旋攪拌磨的單頭螺旋頭數(shù)，使得螺旋的能量輸送不穩(wěn)定，螺旋體的整體受力不平衡，因此影響了攪拌磨的效率和穩(wěn)定運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中螺旋攪拌器存在的上述問題，本發(fā)明提供一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，設(shè)有一個傳動軸，在傳動軸的圓周面上設(shè)有呈螺旋狀盤繞的螺旋托板，所述的螺旋托板上設(shè)有與其盤繞形狀相一致的螺旋襯板，所述的螺旋襯板的寬度大于螺旋托板，并將螺旋托板半包裹在其中，所述的螺旋襯板以其螺旋中徑為界，在螺旋中徑內(nèi)側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為2?3°，在螺旋中徑外側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為8?12°，中徑位置處的螺旋升角為25?35°，螺旋高徑比為 1.0 ?1.1 ; 所述的傳動軸為實心軸，其上端帶有軸頭，該軸頭通過一個端面鍵和十個螺栓連接件與傳動機構(gòu)的主軸連接，所述的傳動軸為高鎳鉻鑰合金鋼鍛件；
所述的螺旋托板和螺旋襯板均由兩條螺旋盤繞在傳動軸圓周面上的螺旋板構(gòu)成，且兩條螺旋板對稱分布，螺旋襯板與螺旋托板之間由螺栓緊固件固定連接；
所述的螺旋托板由大小和形狀完全一致的四個螺旋托板鑄造單元對接構(gòu)成，所述的螺旋托板為高錳合金鋼鑄件；
所述的螺旋托板沿其寬度方向上，在外側(cè)2/3區(qū)域內(nèi)，螺旋托板是等厚的，在內(nèi)側(cè)1/3區(qū)域內(nèi)，該螺旋托板由外至內(nèi)線性變厚直至厚度為外側(cè)板厚的1.5倍；
所述的螺旋襯板沿其寬度方向上，在螺旋中徑外側(cè)的部分厚度相同，螺旋中徑內(nèi)側(cè)的部分的厚度自外向內(nèi)線性變薄，直至厚度變?yōu)橥鈧?cè)厚度的0.4倍；
所述的螺旋襯板由自下而上的第一螺旋襯板鑄造單元、第二螺旋襯板鑄造單元、第三螺旋襯板鑄造單元、第四螺旋襯板鑄造單元和第五螺旋襯板鑄造單元對接組成，其中第二螺旋襯板鑄造單元、第三螺旋襯板鑄造單元、第四螺旋襯板鑄造單元和第五螺旋襯板鑄造單元結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第一螺旋襯板鑄造單元從與第二螺旋襯板鑄造單元的連接處起，至其總長度的1/3區(qū)域內(nèi)的法向斷面與第二螺旋襯板鑄造單元完全一致，且厚度及螺旋升角與第二螺旋襯板鑄造單元相同，其余部分的上表面與第二螺旋襯板鑄造單元具有同樣的螺旋升角，而下表面具有平底結(jié)構(gòu)；
所述的螺旋襯板為鎳硬鑄鐵件；
所述傳動軸的外表面、螺旋托板的下表面及外緣上設(shè)有防護層，該防護層為橡膠防護層，材質(zhì)為S類耐磨橡膠；
所述的螺旋襯板的下表面設(shè)有與螺旋托板厚度相等的止口，使螺旋托板嵌入螺旋襯板后，其下表面與螺旋襯板的一部分相平。
[0006]所述螺旋中徑，即為在螺旋表面的徑向方向上，距離螺旋外徑和距離螺旋內(nèi)經(jīng)距離相等的假想圓柱體直徑；
所述法向斷面，即為過螺旋表面上的螺旋中徑點，且與螺旋表面和螺旋中徑假想圓柱體交線相垂直的平面；
螺旋襯板的上下表面都是按照掃掠的方法進行設(shè)計制作的，其軌道平面是一個三維曲面，該曲面的法向斷面呈“啞鈴型”結(jié)構(gòu)，以螺旋中徑為界，在螺旋中徑內(nèi)側(cè)，法向斷面上邊界同水平面夾角為2?3° ;在螺旋中徑外側(cè)，法向斷面上邊界同水平面夾角為8?12° ;處徑向方向上自內(nèi)而外逐漸變厚位置高度逐漸下降的；
螺旋襯板的第二螺旋襯板鑄造單元、第三螺旋襯板鑄造單元、第四螺旋襯板鑄造單元和第五螺旋襯板鑄造單元結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第一螺旋襯板鑄造單元處于磨損最嚴(yán)重的研磨區(qū)域，所以在結(jié)構(gòu)尺寸上與其他鑄造單元差別很大，這就是差異化結(jié)構(gòu)設(shè)計；第一螺旋襯板鑄造單元與第二螺旋襯板鑄造單元連接處起1/3區(qū)域內(nèi)的法向斷面與第二螺旋襯板鑄造單元完全一致，等厚且具有相同的螺旋升角，其余部分的上表面與第二螺旋襯板鑄造單元具有同樣的螺旋升角，而下表面具有平底結(jié)構(gòu)；
在第二螺旋襯板鑄造單元的整個區(qū)域及第一螺旋襯板鑄造單元與第二螺旋襯板鑄造單元連接處起1/3區(qū)域內(nèi)，在下表面螺旋中徑附近位置處有一個螺旋襯板厚度的突變，在螺旋中徑以外，螺旋襯板等厚度，在螺旋中徑以內(nèi)，自外而內(nèi)螺旋襯板厚度線性變??； 本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用螺旋托板及螺旋襯板的特定結(jié)構(gòu)，使得研磨區(qū)域處被研磨物料和研磨介質(zhì)處于充分分散接觸，并做充分的湍流運動，料漿流流體微元具有穩(wěn)定的拉格朗日流線型運動軌跡，所以攪拌磨機的粉磨效率高；
本發(fā)明的螺旋襯板差異化結(jié)構(gòu)設(shè)計，并分塊鑄造，不但提高了鑄造成品率，而且使襯板更換周期趨于一致，設(shè)備運轉(zhuǎn)率得到明顯提高；用戶可根據(jù)使用情況局部更換螺旋襯板，降低了用戶的使用成本；
本發(fā)明的螺旋襯板中徑處螺旋升角、螺旋高徑比的合理選擇，以及螺旋攪拌器轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)的合理匹配使得產(chǎn)品細度易于調(diào)整，可實現(xiàn)攪拌磨溢流產(chǎn)品細度在10?80微米之間切換；
較高的料漿流流量以及較高的固液比，使得本發(fā)明具有單位時間處理量大、螺旋攪拌器局部阻力小等優(yōu)點；
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、制造安裝方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、螺旋襯板磨損小、性價比高并易于實現(xiàn)大型化等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明的螺旋托板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3本發(fā)明的螺旋托板鑄造單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4本發(fā)明的螺旋襯板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5本發(fā)明的第一螺旋襯板鑄造單元的結(jié)構(gòu)立體圖；
圖6本發(fā)明的第一螺旋襯板鑄造單元的結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖7本發(fā)明的第二?五螺旋襯板鑄造單元結(jié)構(gòu)立體圖；
圖8本發(fā)明的第二?五螺旋襯板鑄造單元結(jié)構(gòu)俯視圖；
附圖標(biāo)記:1、傳動軸，2、螺旋托板，3、螺旋襯板，4、防護層，5、螺栓緊固件，2-1、螺旋托板鑄造單元，3-1、第一螺旋襯板鑄造單元，3-2、第二螺旋襯板鑄造單元，3-3、第三螺旋襯板鑄造單元，3-4、第四螺旋襯板鑄造單元，3-5、第五螺旋襯板鑄造單元。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的闡述。
[0009]如圖所示:一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，設(shè)有一個傳動軸1，在傳動軸I的圓周面上設(shè)有呈螺旋狀盤繞的螺旋托板2，所述的螺旋托板2上設(shè)有與其盤繞形狀相一致的螺旋襯板3，所述的螺旋襯板3的寬度大于螺旋托板2，并將螺旋托板2半包裹在其中，所述的螺旋襯板3以其螺旋中徑為界，在螺旋中徑內(nèi)側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為2?3°，在螺旋中徑外側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為8?12°，中徑位置處的螺旋升角為25?35°，螺旋高徑比為1.0?1.1 ;
傳動軸I材質(zhì)為高鎳鉻鑰合金鋼鍛件，傳動軸I為實心軸結(jié)構(gòu)，其上端帶有軸頭，該軸頭通過一個端面鍵和十個螺栓連接件與傳動機構(gòu)的主軸連接；
螺旋托板2材質(zhì)為高錳合金鋼鑄件，經(jīng)過試驗研究、數(shù)值模擬和理論計算后綜合確定的螺旋托板，具有特定的螺旋升角和螺旋高徑比，螺旋托板2和螺旋襯板3均由兩條螺旋盤繞在傳動軸I圓周面上的螺旋板構(gòu)成，且兩條螺旋板對稱分布，螺旋襯板3與螺旋托板2之間由螺栓緊固件5固定連接，螺旋托板2由大小和形狀完全一致的四個螺旋托板鑄造單元
2-1對接構(gòu)成，螺旋托板2為高錳合金鋼鑄件，螺旋托板2沿其寬度方向上，在外側(cè)2/3區(qū)域內(nèi)，螺旋托板2是等厚的，在內(nèi)側(cè)1/3區(qū)域內(nèi)，該螺旋托板2由外至內(nèi)線性變厚直至厚度為外側(cè)板厚的1.5倍；
所述的螺旋襯板3沿其寬度方向上，在螺旋中徑外側(cè)的部分厚度相同，螺旋中徑內(nèi)側(cè)的部分的厚度自外向內(nèi)線性變薄，直至厚度變?yōu)橥鈧?cè)厚度的0.4倍；所述的螺旋襯板3為鎳硬鑄鐵件；
所述的螺旋襯板3由自下而上的第一螺旋襯板鑄造單元3-1、第二螺旋襯板鑄造單元
3-2、第三螺旋襯板鑄造單元3-3、第四螺旋襯板鑄造單元3-4和第五螺旋襯板鑄造單元3-5對接組成，其中第二螺旋襯板鑄造單元3-2、第三螺旋襯板鑄造單元3-3、第四螺旋襯板鑄造單元3-4和第五螺旋襯板鑄造單元3-5結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第一螺旋襯板鑄造單元3-1從與第二螺旋襯板鑄造單元3-2的連接處起，至其總長度的1/3區(qū)域內(nèi)的法向斷面與第二螺旋襯板鑄造單元3-2完全一致，且厚度及螺旋升角與第二螺旋襯板鑄造單元3-2相同，其余部分的上表面與第二螺旋襯板鑄造單元3-2具有同樣的螺旋升角，而下表面具有平底結(jié)構(gòu)；
所述的螺旋襯板3的下表面設(shè)有與螺旋托板2厚度相等的止口，使螺旋托板2嵌入螺旋襯板3后，其下表面與螺旋襯板3的一部分相平；
所述傳動軸I的外表面、螺旋托板2的下表面及外緣上設(shè)有防護層4，防護層4材質(zhì)為S類高耐磨橡膠，橡膠襯板直接硫化固定在傳動軸I的外表面和螺旋托板2的下表面和外緣上，起到保護傳動軸I和螺旋托板2不受研磨介質(zhì)和漿液的磨損、腐蝕及沖擊作用，并有利于減少螺旋攪拌器工作時的噪音污染；
螺栓緊固件5為標(biāo)準(zhǔn)件，用于把螺旋襯板3直接連接在螺旋托板2之上。
[0010]立式螺旋攪拌磨下機體中心安裝有本發(fā)明的螺旋攪拌器，并充填有合理級配的研磨介質(zhì)，來自水力旋流器的物料以料漿流的形式經(jīng)上機體上的進料斜槽進入磨內(nèi)，電機通過減速機驅(qū)動螺旋攪拌器轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，研磨介質(zhì)與物料受到自身重力、螺旋攪拌器的離心力和提升力、以及料漿流浮力的綜合作用而做復(fù)雜、有序的循環(huán)運動和上升運動。宏觀上看，在螺旋襯板的工作表面處為小于提升速度的螺旋式上升，并且同時向螺旋襯板外邊緣做離心運動，在螺旋襯板外邊緣與下機體螺旋襯板內(nèi)壁之間的環(huán)形區(qū)間內(nèi)為螺旋式下降；微觀上看，由于受力的不均勻性，形成研磨介質(zhì)與料漿流自身及相互之間的動態(tài)運動速度差，造成物料被強力擠壓、磨剝、折斷和劈裂等綜合作用而實現(xiàn)物料的高效研磨，產(chǎn)品細度可達微米級。在工藝系統(tǒng)渣漿泵的作用下，下機體內(nèi)的料漿流整體上以恒定的流率向上運動，細小的顆粒由于具有較小的顆粒終端速度比粗顆粒更容易達到磨機出口而隨料漿一起溢出磨外進行分級，較粗的物料連同新喂入磨內(nèi)的物料一起下落，重新回到攪拌器區(qū)域進行研磨作業(yè)和循環(huán)運動直到細度滿足溢流要求，因此攪拌磨很容易實現(xiàn)粉碎過程的內(nèi)部分級。
【權(quán)利要求】
1.一種立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，設(shè)有一個傳動軸(1)，在傳動軸(I)的圓周面上設(shè)有呈螺旋狀盤繞的螺旋托板(2)，其特征在于:所述的螺旋托板(2)上設(shè)有與其盤繞形狀相一致的螺旋襯板(3)，所述的螺旋襯板(3)的寬度大于螺旋托板(2)，并將螺旋托板(2)半包裹在其中，所述的螺旋襯板(3)以其螺旋中徑為界，在螺旋中徑內(nèi)側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為2?3°，在螺旋中徑外側(cè)，法向斷面上邊界與水平面的夾角為8?12°，中徑位置處的螺旋升角為25?35°，螺旋高徑比為1.0?1.1。
2.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的傳動軸(I)為實心軸，其上端帶有軸頭，該軸頭通過一個端面鍵和十個螺栓連接件與傳動機構(gòu)的主軸連接，所述的傳動軸(I)為高鎳鉻鑰合金鋼鍛件。
3.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋托板(2)和螺旋襯板(3)均由兩條螺旋盤繞在傳動軸(I)圓周面上的螺旋板構(gòu)成，且兩條螺旋板對稱分布，螺旋襯板(3)與螺旋托板(2)之間由螺栓緊固件(5)固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋托板(2)由大小和形狀完全一致的四個螺旋托板鑄造單元(2-1)對接構(gòu)成，所述的螺旋托板(2)為高錳合金鋼鑄件。
5.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋托板(2)沿其寬度方向上，在外側(cè)2/3區(qū)域內(nèi)，螺旋托板(2)是等厚的，在內(nèi)側(cè)1/3區(qū)域內(nèi)，該螺旋托板(2)由外至內(nèi)線性變厚直至厚度為外側(cè)板厚的1.5倍。
6.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋襯板(3)沿其寬度方向上，在螺旋中徑外側(cè)的部分厚度相同，螺旋中徑內(nèi)側(cè)的部分的厚度自外向內(nèi)線性變薄，直至厚度變?yōu)橥鈧?cè)厚度的0.4倍。
7.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋襯板(3)由自下而上的第一螺旋襯板鑄造單元(3-1)、第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)、第三螺旋襯板鑄造單元(3-3)、第四螺旋襯板鑄造單元(3-4)和第五螺旋襯板鑄造單元(3-5)對接組成，其中第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)、第三螺旋襯板鑄造單元(3-3)、第四螺旋襯板鑄造單元(3-4)和第五螺旋襯板鑄造單元(3-5)結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第一螺旋襯板鑄造單元(3-1)從與第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)的連接處起，至其總長度的1/3區(qū)域內(nèi)的法向斷面與第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)完全一致，且厚度及螺旋升角與第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)相同，其余部分的上表面與第二螺旋襯板鑄造單元(3-2)具有同樣的螺旋升角，而下表面具有平底結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋襯板(3)為鎳硬鑄鐵件。
9.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述傳動軸(I)的外表面、螺旋托板(2)的下表面及外緣上設(shè)有防護層(4)，該防護層(4)為橡膠防護層，材質(zhì)為S類耐磨橡膠。
10.如權(quán)利要求1所述的立式螺旋攪拌磨的螺旋攪拌器，其特征在于:所述的螺旋襯板(3)的下表面設(shè)有與螺旋托板(2)厚度相等的止口，使螺旋托板(2)嵌入螺旋襯板(3)后，其下表面與螺旋襯板(3)的一部分相平。
【文檔編號】B02C17/24GK103721800SQ201410010831
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】張路明, 張廷龍, 宋懷輝, 夏瑩, 江軍 申請人:中信重工機械股份有限公司