带球形支撑的锥形混合机出料阀的制作方法

本发明涉及一种带球形支撑的锥形混合机出料阀。

背景技术：

目前，行星锥形混合设备按螺旋个数分为单螺旋锥形混合机、双螺旋锥形混合机、三螺旋锥形混合机三种。

锥形单螺旋混合机是在混合设备筒体中沿着锥形筒体母线设计一个贯穿上下的螺旋轴，螺旋轴上设置一组实体螺旋叶片，靠叶片转动时带动物料自下向上运动，螺旋轴在绕自己的轴转动(称之为“自转”)的同时，还环绕锥形筒体的中心轴，并借助于转臂的回转在锥体壁面附近又做行星运动(称之为“公转”)。锥形单螺旋混合机借助螺旋轴的公、自转使物料在锥体内产生复合运动，从而达到均匀混合的目的。螺旋自转的方向以使物料从锥体底部向锥体顶部运动为正方向。

锥形双螺旋混合机又分为对称双螺旋混合机和非对称双螺旋混合机两种。一根沿着锥形筒体母线设计一个贯穿上下的螺旋轴和另一侧增加一根短螺旋轴。锥形对称和非对称双螺旋轴混合机工作原理和锥形单螺旋混合机工作原理一致。锥形双螺旋混合机是借助两条螺旋的公、自转使物料在锥体内产生复合运动，从而达到均匀混合的目的。

锥形三螺旋混合机是对称双螺旋混合机在中间轴线部位增加一根贯穿上下的螺旋轴，实体螺旋分布在中下部位。中间螺旋把物料提升到双螺旋底部的层面，然后由双螺旋来完成对筒体上层物料的混合。对称的两个螺旋的旋向相同、分别分部在筒体的两边且与中间螺旋转向相反，但三条螺旋均为把物料从锥体底部提向锥体顶部。

以上几种锥形混合设备经过长期的使用经验验证，锥形螺旋混合机混合效率和均匀度都比较高，应用很广泛且经济性也相对较好。但是在大型锥形 混合机容器中，由于螺旋轴较长且一般都为悬臂结构，故在受到较大的搅拌力时该螺旋轴容易弯曲变形，会导致设备失效或破坏。对于该技术问题，若在大型锥形混合机底部出料阀上设置一个支撑结构，使长螺旋轴具有两端支撑，改变长螺旋轴的受力状态和最大变形的位置，则可让长螺旋轴在受到较大的搅拌力时，受到较小的弯曲变形。

现有的带支撑结构的锥形混合机出料阀虽能够有效地保护长螺旋轴弯曲变形，但其长螺旋轴底部与出料阀之间的距离较大，容易产生螺旋死角，使物料在长螺旋轴底部与出料阀之间堆积量过大；其内部的密封件效果不佳，必须要内置压缩气体管路，使压缩气体与密封件形成组合密封，增加了制造和使用成本；另外，其顶针部分多为固定结构，在制造完成后使用过程中对其制造和装配中产生的误差进行补偿较为困难，对出料阀而言，出料阀静片、出料阀动片、出料阀压环间采用O型密封圈虽保证了密封，但出料阀的开启与关闭较为费力。O型密封圈经磨损后，出料时阀片间会出现喷料泄漏。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有锥形混合机出料阀易因螺旋死角而出现物料堆积，制造和使用成本较高，投入使用后误差补偿困难，出料阀开启不灵活与O型密封圈失效后，出料时阀片间会出现喷料泄漏等技术问题，而提供了一种带球形支撑的锥形混合机出料阀。

本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种带球形支撑的锥形混合机出料阀，其包括出料阀本体与安装于所述出料阀本体的中央空腔的球形支撑结构，所述出料阀本体包括出料阀静片、出料阀动片和出料阀压环；其特点在于，所述出料阀静片与所述出料阀动片均为一上拱的锥面，以在长螺旋轴的公、自转运动时防止物料在长螺旋轴底部与出料阀之间堆积量过大及产生螺旋死角，并保证出料阀静片的刚度和强度，所述出料阀动片与螺旋桨的底面平行。

较佳地，所述锥面的上拱角度为8°，所述锥面的锥角为164°，所述螺旋桨的底面与螺旋轴的夹角为81°，所述的各角度形成出料阀动片与螺旋桨的底面平行的尺寸链；所述出料阀动片与螺旋桨的底面之间的距离为9-10mm，以减少出料阀与螺旋轴及螺旋桨间的物料堆积和加强出料阀静片的刚度和强度。

较佳地，所述出料阀动片与所述出料阀静片的过渡间隙为2mm，所述出料阀压环与所述出料阀动片的过渡间隙为2mm。过渡间隙在出料阀静片、出料阀动片间和出料阀压环的加工中控制，与尼龙垫的厚度相匹配。

较佳地，所述出料阀静片与所述出料阀动片的外沿上均设有尼龙垫安装槽，所述出料阀静片与所述出料阀动片、所述出料阀动片与所述出料阀压环之间均采用尼龙垫密封。由于尼龙垫较硬不易产生变形，在严格控制槽的深度的条件下，使出料阀压环与出料阀静片间及出料阀静片与出料阀动片间的间隙比对尼龙垫厚度小0.10mm，达到刚接触而形成“轻接触”，以求出料阀开启和关闭灵活、轻松，并且防止物料泄漏。

较佳地，所述尼龙垫的截面为直角梯形，所述直角梯形的上部为斜边，所述直角梯形的内圈为长边，所述直角梯形的顶部呈圆角过渡。尼龙垫上部为斜边向外倾斜，最上方圆弧过渡，产生的接触面较小；由于上述“轻接触”产生的压力小，而且尼龙垫较硬，摩擦系数小，因此产生的摩擦力较小，从而达到出料阀开启关闭灵活的效果。当尼龙垫在使用一段时间后，将过盈量磨去，但料阀压环与出料阀静片间及出料阀静片与出料阀动片仍处于“轻接触”达到防止物料泄漏的效果。

较佳地，所述球形支撑结构包括顶针球、轴承座及安装于所述轴承座内部的顶针轴，所述顶针球的球心在螺旋轴和锥形混合机主体轴的交点，如果球心位置偏离较大则会引起螺旋轴的另一端产生较大弯曲力，导致轴承或轴受到较大的弯曲力，造成轴承后轴破坏。另外，所述出料阀压环的厚度和底锥法兰间的垫片根据所述顶针球的球心位置而调整。在组装时，使顶针球的球心在螺旋轴和锥形混合机主体轴的交点的位置后，得到需要出料阀压环的 厚度尺寸进行加工满足该要求；若厚度不足时，可改变底锥法兰间的垫片予以满足。

较佳地，所述顶针球固定于轴承支撑的托瓦体上，所述托瓦体包括托瓦和四氟球托。公转时顶针球与托瓦、四氟球托组成的托瓦体是相对不动的，防止球形万向顶针支撑随长螺旋轴沿锥壁公转时的磨损。

较佳地，所述顶针球的上部与所述出料阀静片之间通过压环、碟簧和O型密封圈组合密封；所述压环通过嵌压安装于所述顶针球的上部，一对所述碟簧背对背安装于所述压环上，使压环与顶针球之间能一直有压紧力；所述出料阀静片上设有O型槽，所述O型密封圈安装于所述O型槽上，确保压环不漏料进入下部件轴承内。

较佳地，所述顶针轴的两端设有轴承，所述轴承的外圈与所述轴承座相连；所述轴承座通过压紧螺栓固定于所述螺旋轴内部。底部顶针球与长螺旋轴不同时旋转，其本身不自转，仅产生随长螺旋轴沿锥壁的公转，或者说螺旋轴旋转时顶针轴不转动，以防止底部球形万向顶针支撑快速磨损。相对的运动及摩擦基本上由轴承来承担。充分利用了轴承的转动摩擦小和轴承本身的硬度大及耐磨性好的特性。

较佳地，所述轴承座的外侧设有一滑动槽，可使整体组件的位置在螺旋轴内滑动，调整顶针球的位置，所述轴承座的根部通过轴用弹簧张力密封圈与油封组合密封，轴用弹簧张力密封圈是由金属悬臂弹簧和经机械加工过的填充聚四氟乙烯封套组成的单向密封，其密封性能好，能有效防止污染物进入。

较佳地，所述托瓦、四氟球托、压环均由聚四氟乙烯制成，O型密封圈为标准件，材质为耐油橡胶。现有技术中该些部件常采用青铜件，而青铜件对介质的耐腐蚀性比聚四氟差，特别铜在某些介质中是禁用的。采用聚四氟乙稀制成的部件密封效果更佳，同时也达到减少成本、重量等目的。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明不仅能完成螺旋轴的支撑，改善螺旋轴的受力状态，起到保护螺旋轴、延长螺旋轴使用寿命的效果；

(2)具备很强的密封强度，在加料及出料时达到与有效防止出料阀的物料泄漏。

(3)本发明在螺旋轴公、自转运动时能很好的防止锥形混合机底部与出料阀间的物料产生螺旋死角而影响品质的问题，改善物料的下料速度，清理也较方便。

本发明不仅能解决支撑和密封两大方面的问题，还提高了物料的混合效率，在以后大型锥形混合机设备越多越复杂的情况下具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的总装结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的球形支撑结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的出料阀本体结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的托瓦体结构示意图。

附图标记说明：

1：底部压盖

2：出料阀静片

3：出料阀动片

4、6：尼龙垫

5：出料阀压环

7：托瓦

8：四氟球托

9：O型密封圈

10：压环

11：碟簧

12：轴用弹簧张力密封圈

13：压紧螺栓

14、21：轴承

15：顶针轴

16：螺旋轴

17：顶针压盖

18：轴承座

19：油封座

20：顶针球

22：锥筒体

23：底锥法兰

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

如图1所示，锥形混合机锥筒体22底部焊接一个底锥法兰23，球形万向顶针出料阀作为设备最终出料阀与底锥法兰23螺栓连接。在出料阀静片2的中心设置成一个空心腔体用来容纳顶针球20、托瓦体(由托瓦7与四氟球托8组成，如图4所示)、轴承21、压环10、底部压盖1以及密封零件等。长螺旋轴16设计为空心结构用来容纳顶针轴15、轴承座18、一组轴承14、轴用弹簧张力密封圈12、油封座19、顶针压盖17等零件。在球形万向顶针出料阀静片2下部设置有法兰用于连接下游设备。

如图2所示，锥形混合机长螺旋轴16的内部为空心结构，在其内部安装轴承14且由一组压紧螺栓13固定其轴向位置，顶针轴15通过两个轴承14固定在轴承座18内，一端由顶针压盖17密封，一端由油封座19压紧。轴承座18的外侧设有一滑动槽。油封座19中设置有一组油封和轴用弹簧张 力密封圈12形成组合密封结构。其中轴用弹簧张力密封圈12是由金属悬臂弹簧和经机械加工过的填充聚四氟乙烯封套组成的单向密封，型号为SRV-045-PGM，大连松千贸易有限公司产品。对于医药和食品加工行业，因消毒和苛刻的化学清洁剂的要求，可将弹簧处的空腔填满硅胶，防止污染物进入，密封性能好。此结构实现了长螺旋轴16进行自转，而顶针轴15、顶针球20不转动，仅随着长螺旋轴16的公转而摆动。顶针球20的球心在螺旋轴和锥形混合机主体轴的交点，可由球形万向顶针整体组件的位置在螺旋轴16内滑动来调整顶针球20的位置。

如图3所示，在螺旋轴16工作时设置在球形万向顶针出料阀静片2中的顶针球20用来支撑螺旋轴16带来的外力。顶针球20下部由托瓦体(由托瓦7与四氟球托8组成，如图4所示)顶托。当长螺旋轴16公转时顶针轴15、顶针球20做相应的摆动。顶针球20和托瓦体相对静止或极少滑动。在顶针球20上部用压环10压住顶针球20。压环10上方用一对碟簧11推压压环10，使压环10保持与顶针球20紧密接触。压环10与出料阀静片2间用O型密封圈9进行密封，防止物料泄漏。压环10的材质是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯的摩擦系数小，故磨损较小；压环10与顶针球20紧密接触能很好的防止物料的进入，从而达到支撑且不产生废料的目的。为减少球形万向顶针出料阀与螺旋轴及螺旋桨间的物料堆积和加强出料阀静片2的刚度和强度，将阀片做成上拱锥形，其锥角为164°，锥面的上拱角度为8°。螺旋桨的底面与螺旋轴的夹角为81°，组装后与阀片平行。间隙控制在9-10mm左右。减少物料搅拌混合的死角；在出料时物料残留可减少到最小。可以避免锥形混合机底部的物料因为摩擦，而影响物料品质的问题。出料阀动片3与出料阀静片2的过渡间隙为2mm，出料阀压环5与出料阀动片3的过渡间隙为2mm；出料阀静片2与出料阀动片3的外沿上均设有尼龙垫安装槽，出料阀静片2与出料阀动片间3和出料阀压环5间的密封措施分别采用了尼龙垫4、尼龙垫6，达到轻接触。使出料阀开启和关闭灵活、轻松，并且防止物料泄漏。尼龙垫的截面为直角梯形，所述直角梯形的上部为斜边，所述 直角梯形的内圈为长边，所述直角梯形的顶部呈圆角过渡。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。