结合实践论述犁刀式混合机的工作原理及性能

李建飞

摘 要：在粉料的干燥和混合生产环节中，犁刀式混合机发挥了非常积极的作用，其采用离散式搅拌的方法，不但能够实现粉料的快速干燥混合，还可以很好的保证粉料的和易性与均匀度。本文主要介绍了一种改良后的新型犁刀式混合机——这种犁刀混合机的工作原理和基本性能，指出其与一般犁刀式混合机的不同，突出其易清理、可调速的应用优点，以供参考。

关键词：犁刀式混合机；搅拌；清理；工作原理；性能

目前犁刀式混合机在我国的多个生产行业领域中都有着广泛应用，如化工、农药、医药、食品、塑料、建材、添加剂等粉状或颗粒状产品的生产中，并且随着设备生产技术水平的不断提升，犁刀式混合机的功能越来越完善，性能也得到了很大的提高。而本文中所介绍的这种犁刀式混合机就是这样一种新型的犁刀式混合机，其能够使物料在混合室内实现高速扩散和对流移动，并能够通过高速旋转的飞刀把物料打碎，从而达到粉料混合的生产目的。另外值得一提的是，本文所介绍的犁刀式混合机要比其他犁刀式混合机更易清理，并且能够根据需要合理的调整转速，这就进一步增大了其应用范围，使其不但能够在粉状物料生产中得到广泛应用，而且还可以被应用在固液物料的混合生产中。

1.常见混合设备的性能分析

现如今混合设备在生产领域的应用范围已经越来越广泛，并且为了满足不同的生产需要，混合设备的种类也越来越多。从生产实践来看，螺带式混合设备与行星锥形混合设备最为常见。

1.1螺带式混合设备

在具体的生产实践中，螺带式混合设备有单双之分，其中卧式双螺带混合设备的工作原理主要是靠双螺带产生的剪切作用来实现对流混合。在其内部结构上，两根内外螺带的方向是相反的。因此在工作中，这两根内外螺带可以分别带动物料进行上下翻动，并实现不断的反向运动。也就是说，物料在卧式双螺带混合设备的混合室内能够进行高速的轴向往复运动，最终实现物料的均匀混合。这种混合设备主要起到了搅动作用和分布作用，还起到了一定的分散作用。

1.2锥形双螺旋混合机

这是行星锥形混合设备中较为常见的一种，之所以称其为“行星”，主要是因为这类混合机的两根螺旋轴能够在混合室内进行以自己为中心的自转运动，同时还可以进行以锥形筒体为中心的公转运动，与天文学中行星的活动轨迹极为相似，因此称其为行星锥形双螺旋混合机。其在工作中主要是利用公转和自转的复合运动作用，促使物料均匀混合。

1.3常见混合设备的优缺点分析

虽然上述两种设备的应用都十分广泛，但是却总在某些性能方面存在一些不理想之处，使其应用范围大受限制。例如螺带式混合机在工作中虽然能够实现较为明显的物料对流效果，但是却无法满足破碎要求较高的生产需求。再例如锥形双螺旋混合机虽然混合效率较高，混合均匀度也较高，但是若生产需要大锥形容器，其就无法很好的满足需求。并且锥形混合机有一个明显的缺点就是清理较为困难，尤其是死角难以清理，给生产带来诸多不便。因此，本文着重的分析犁刀式混合机的性能及工作原理

2.犁刀式混合机的工作原理

通过上述分析可以了解到，当前大多数的混合机在工作性能上并不是十分的令人满意，或多或少都会存在一定的不足。而随着物料加工种类越来越多，且对混合工艺提出的要求越来越高，研发一种新型的高性能的混合设备迫在眉睫，而新型犁刀式混合机正是在此背景下应运而生。这种新型的卧式设备不但能够使物料在混合室内实现对流混合，还能够在通过高速旋转的飞刀满足物料破碎要求，并达到强烈扩散的目的。这种设备不但具备了上述两种混合设备的优良性能，而且还能够在实现物料对流混合的过程中使其更加便于聚团和结块，混合效果更佳，且无需占过大面积。更重要的是这种设备的进料口为敞口快开形式，所以进料与清理都十分方便。另外，其可以通过控制减速机和变频器来实现转速的调节功能，使犁刀式混合机能够根据生产需要合理的调节转速，节能效果更佳。

具体来说，犁刀式混合机是一种能使物料在混合室内对流移动且高速扩散剧烈剪切混合的卧式犁刀式混合机（图1）。

图1 犁刀式混合机

它由电机作为动力通过减速机带动主轴以一定速度旋转，筒体、端盖相互固定连接，主轴上焊接有一组柄座，一组犁头和一组犁柄焊接为一体且与一组柄座螺栓连接。筒体上部进料口为敞口形式顶盖快开，高速飞刀与筒体固定连接。如图2 、图3所示。犁头在混合时使把碰到的物料以犁头尖为中心向犁壁尾部滑动，通过一组犁头在主轴上的分布的先后顺序能使物料沿筒体内向中间推动，有部分物料会碰到高速旋转的飞刀时候会被飞刀叶片破碎，因而物料在该混合设备内的运动轨迹纵横交错，相互撞击，产生强烈的涡流在短时间内产生对流混合。

图2 犁刀式混合机的结构示意图 图3 犁刀式混合机的剖面构造图

1.减速机，2.筒体，3.进料口（敞口），4.主轴，5.组合密封部件，6. 右端盖板，7.出料汽缸，8.出料部件，9.左端盖板，10.飞刀电机，11. 高速飞刀刀片，12.柄座，13.犁柄，14.犁头，15.出料门板，16.两端刮板，17. 右支撑端轴承。

其工作原理是当主轴在一定的转速下旋转时，主轴带动柄座和犁柄以及犁头以一定的线速度旋转，由于犁头自身的形状以及它们在主轴轴向上的分布有倾斜角度的缘故，使得犁头在混合时使把碰到物料以犁头尖为中心向犁壁尾部滑动能使在筒体内的物料短时间内产生对流混合。一般来讲，本混合机运行中，一组高速飞刀安装在筒体的下方30°的位置，飞刀由电机直接驱动并做高速旋转，筒体内物料受到犁头的推动作用而相对轴向流动，又由于在主轴上分布了一组犁头，物料在流动的同时会把部分物料抛起，一部分物料沿着筒体壁做圆周运动，另一部分物料沿着筒体轴向运动。同时，物料流经高速旋转的飞刀时，被高速剪碎和强烈扩散，进行剪碎和强烈扩散混合，因而粉粒体物料在该混合设备内的运动轨迹纵横交错，相互撞击，产生强烈的涡流，出料阀安装在圆柱形状的混合筒体的底部中间，采用翻板阀结构避免死角的产生，方便清理。

3.基于实践的犁刀式混合机性能分析

在具体的实践过程中，犁刀式混合机也充分证明了其优越性所在。以下本文以某畜禽饲料的生实践为例，来分析该混合机的主要性能。在饲料生产的混合工序中，犁刀式混合机的实施过程为：

图4 犁头推动物料示意图

结合图2、图3、图4，可以得知，在对饲料进行混合生产时，主轴2顺时针旋转，饲料原料在沿主轴4轴线方向移动。一组高速飞刀安装在筒体2轴线下方30°的位置，高速飞刀刀片11由飞刀电机10直接驱动并做高速旋转，筒体2内饲料原料受到犁头14的推动作用而相对流动产生涡流，又由于犁头14自身的形状，饲料原料在流动的同时会把部分饲料原料抛起，一部分饲料原料沿着筒体2壁做圆周运动，另一部分饲料原料沿着筒体2壁做直线运动。同时，饲料原料流经高速旋转的飞刀刀片11时，被高速剪碎和强烈扩散，进行剪碎和强烈扩散混合，因而饲料原料可以在该混合设备内的运动轨迹纵横交错，相互撞击，产生强烈的涡流。一组犁头14的组合能在很短时间能把饲料原料沿轴线方向移动一个“行程”，由于饲料原料在这种高速湍流的运动下移动、破碎，即使饲料原料的粒径不同、比重不同也都能达到预期的混合效果。

筒体2为固定件，主轴4上焊接有柄座12，犁头14和犁柄13焊接为一体且与柄座12螺栓连接，目的是为了犁头14和筒体2间隙可调，当主轴4被减速机1带动旋转时，主轴4带动柄座12和犁柄13以及犁头14以一定的线速度旋转，犁头14在混合时使把碰到饲料原料以犁头14尖为中心向犁壁尾部滑动，通过一组犁头14在主轴4上的分布的先后顺序能使饲料原料沿筒体2内向中间推动，有部分饲料原料会碰到高速旋转的飞刀时候会被高速飞刀刀片破碎，从而在短时间内产生对流混合。

其中，出料部件8安装在圆柱形状的混合筒体8的底部中间，出料门板15的弧度和筒体2底部弧度完全吻合避免死角的产生，当需要打开出料门板15排出混合好的饲料时，出料汽缸7通过一组连接杆件的作用带动出料门板15打开，关闭时则相反。

4.结束语

综上所述，在生产领域，采用犁刀式混合机进行物料的混合工艺生产是非常可行的，并且这种新型的混合机的性能更加优良，其不仅能够实现一般混合设备的混合功能，还能够对转速进行合理的调控，使物料混合工艺更好的满足生产需求。另外，其进料口和出料口的结构设置都非常方便物料的进出，不会出现死角而造成清理困难。也正是因为其具备这些优良特点，所以其在生产中的应用范围更广，不但能够在粉体物料混合生产中应用，还可以在液体物料混合生产中应用。

参考文献：

[1]周杰敏，余新旸，朱德泉，吴良奎.新型多功能搅拌混合机的设计[J].包装与食品机械，2005（06）

[2]吴颐伦，冯捷.犁刀式混合机内的物料混合过程[J].消防技术与产品信息，2005（06）