螺旋桨式搅拌机的构造、工作原理和常见故障排除方法

（一）构造和工作原理

螺旋桨式搅拌机如图2.4所示，它主要由垂直安装的立轴3、螺旋桨1、搅拌池2和传动部分等组成。

当螺旋桨在泥浆中转动时，迫使泥浆产生剧烈的运动。其中除了有切向和径向运动外，还有速度较大的轴向运动，这种轴向运动能促使泥浆强烈对流循环，从而使泥浆得到有效的搅拌和混合。

图2.4　螺旋桨式搅拌机

（二）主要零部件的结构

1.螺旋桨叶

螺旋桨叶（图2.5）是搅拌运动的工作件，它由叶片和轴套组成。螺旋桨叶常用铸铁铸造而成，也有用45号钢或不锈钢焊接的。叶片数一般为2～4，常取3，沿圆周等分排列；桨叶层数为1～2。现有的螺旋桨式搅拌机多采用单层螺旋桨叶结构。

螺旋桨叶的轴套通常采用锥孔与立轴配合，除用平键联接外，在轴端还用铜质或不锈钢螺母紧固。为防螺母在搅拌过程中自行松脱，除加防转销外，还应使料浆作用于螺母上的阻力矩与螺母拧紧方向相同。

图2.5　螺旋桨叶

【问题解决】

螺旋桨叶螺旋面的旋向。

2.立轴

（1）立轴的结构和材质

立轴分实心结构和空心结构两种。材质通常为45号钢，根据情况也有用普通碳素钢和不锈钢的。在轴伸入料浆中的那一段要采取适当的防腐蚀措施，以避免铁质对料浆的污染。

（2）立轴支承轴承间的距离和悬臂长度的确定

立轴是悬伸到搅拌池中进行搅拌操作的，支承条件较差，常常由于侧向外力的作用而造成弯曲，弯曲的结果使离心力增大，从而又进一步增加弯曲的程度，最后使轴和轴承完全破坏。为了防止这种情况发生，应尽可能增大立轴支承轴承间的距离和缩短悬臂的长度，并应对螺旋桨的静平衡精度提出一定的要求。在一般情况下，立轴支承轴承间的距离B和悬臂长度L可用下面的公式验算（见图2.6）：

图2.6　立轴的支承

式中：d——为实心立轴的直径，mm。

另外立轴的直线度公差一般取为（0.1～0.2）/1000。

3.搅拌池

（1）搅拌池的结构

搅拌池多用混凝土浇注而成，要求较高的也可在池壁铺贴上瓷砖，如图2.7所示。

为减小料浆随螺旋桨整体转动，提高桨叶与料浆间的相对运动速度而有较好的搅拌效果，浆池的横截面一般多做成正多边形（可防止料浆面上形成较深的回转抛物面），现常采用八边形。边数过多，效果不大；边数过少，易产生死角。

同时，根据搅拌时料浆的运动特性，在螺旋桨的下方，流线比较集中，而在搅拌池底部附近的四周，料浆的流速很小，往往成为搅拌不到的死角。为了避免这种情况，搅拌池底部通常做成半锥角为45°的棱锥形，底面直径一般为上部直径的一半左右。

外，为保证安全及防止杂物掉入，搅拌池池口须用木板等盖严，或采用直接用混凝土浇注留人孔的结构。

（2）搅拌池的直径

对于横截面为正多边形的搅拌池来说，其直径是指正多边形的内切圆直径。

搅拌池的直径要合理选择。直径过小，搅拌池的容积也小，不能充分发挥搅拌机的作用，经济上不合理；直径过大，搅拌不易均匀，局部区域会因搅拌不到而成为死角。

搅拌池的直径通常可按下式选择：

图2.7　搅拌池结构示意图

1-瓷砖　2-地脚螺栓预留孔　3-人孔另

式中：D——搅拌池直径，m；

d——螺旋桨叶直径，m。

（3）搅拌池的深度

搅拌池的深度可按下面的经验公式直接确定：

式中：H——搅拌池深度，m；(www.xing528.com)

D——搅拌池直径，m。

另外，在确定搅拌池深度时，还要考虑立轴的伸长度，不要使搅拌机立轴悬臂太长。

（三）工作参数

1.转速

螺旋桨式搅拌机的转速可按如下经验公式计算：

式中：n——螺旋桨的转速，r/min；

d——螺旋桨叶的直径，m。

经验表明，用式（2.5）计算的螺旋桨转速对小直径螺旋桨搅拌机偏高，只供设计时参考。选定螺旋桨的转速时，应根据使用要求和参照实际使用经验确定。如用于松解泥料以制备均质泥浆时，需要有比较强烈的冲刷和碰击作用，应采用较高的转速（n=250～500）；如用于搅拌泥浆使之保持均匀时，则可采用较低的转速（n=150～200）。

2.功率

螺旋桨搅拌是一个较复杂的操作。搅拌机在料浆中旋转时消耗的功率不仅与搅拌机的结构尺寸有关，还与料浆的性质以及搅拌池的形状、搅拌机的安装位置等有关。

螺旋桨式搅拌机所需功率可按下式估算：

式中：N——搅拌机所需功率，kW；

ρ——料浆的密度，kg/m3；

n——螺旋桨的转速，r/min；

d——螺旋桨叶的直径，m。

必须说明，按式（2.6）计算的功率，只考虑搅拌机本身克服料浆阻力的因素，没有包括机械运转部分和传动装置等的功率消耗。因此，确定电动机功率时，还应考虑到搅拌机和传动装置的机械效率。此外，还要考虑一定的功率储备，功率储备系数可取1.5左右。

表2.1列出了常用螺旋桨式搅拌机的规格和主要技术性能。

表2.1　常用螺旋桨式搅拌机的规格和主要技术性能

注：Ⅰ型用于搅拌泥浆，Ⅱ型用于潮解泥料

（四）特点和使用注意事项

螺旋桨式搅拌机结构简单，安装方便，操作容易，搅拌作用强烈，混合效果好，故在陶瓷生产中得到了广泛应用。

螺旋桨式搅拌机存在的主要不足是桨叶磨损快，要注意采取有效措施延长其寿命。另外，在使用中还要注意以下几点：

（1）安装时应使搅拌机立轴轴线位于搅拌池的中心，螺旋桨应和池底保持正确的距离。

（2）轴承应保持良好的润滑。

（3）传动部分要加防护罩；对非封闭式浆池和封闭式浆池人孔，要用木板等盖严，确保使用安全，同时可以避免落入脏物影响泥浆质量。

（4）主轴的转向要与螺旋桨的旋向相适应。

（5）当搅拌池中无液体时，禁止开动搅拌机，防止搅拌轴在空气中空转时，可能产生的弯曲变形。对于高速搅拌机，这点尤为重要。

（6）当搅拌机主要用于潮解泥料、制备泥浆时，应先开机运转，再加料作业，而且泥料应逐渐加入搅拌池，块度也不能太大，以防发生过载和桨叶急剧磨损甚至折断等不良后果。

（7）桨叶的旋转必须平稳。除制造时要作平衡试验外，在使用时，还可采取在桨叶下方的轴端上安装配重的方法，加强桨叶运转平稳性。

（8）要防止石块、铁质零件等杂物掉入浆池内，以免损坏桨叶。

（9）如因故障等原因使停机时间过长，导致泥浆沉淀较严重时，应先采取措施稀释沉淀泥浆后，方可再次开机，以免过载，损坏桨叶、烧坏电动机等。

（五）常见故障及排除方法

表2.2列出了螺旋桨式搅拌机在使用中常出现的故障及产生的主要原因和排除方法，供参考。

表2.2　螺旋桨式搅拌机常见故障的产生原因及排除方法