一种振动式多轴旋转搅拌机的制作方法

本发明涉及一种振动式多轴螺旋搅拌机，适用于化工、冶金、食品、医疗等方面的物料搅拌、破碎。

背景技术：

搅拌机是进行物料搅拌的直接设备，其功能是把配好的物料拌成均匀且符合质量要求的混合物，按照工作原理可分为自落式搅拌机和强制式搅拌机两大类。自落式搅拌机就是把混合料放在一个旋转的搅拌鼓内，随着搅拌鼓的旋转，鼓内的叶片把混合料提升到一定的高度，然后靠自重自由撒落下来，从而使各部分物料的相互位置不断进行重新分布而得到均匀拌和。这种搅拌机功率消耗和易损件的磨损均较小，但拌和强度不够剧烈。强制式搅拌机是借助旋转的搅拌装置对物料进行剪切、挤压、翻滚和抛出等强制拌和作用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。这种搅拌机对物料的作用强烈，拌和质量好，生产率高，但磨损和功耗大。

目前，在搅拌机械中卧轴搅拌机是一种广泛使用的强制式搅拌设备。现存的搅拌装置工作时靠近搅拌筒中心部分的速度低，筒壁处的速度高，使得拌筒内不同环形带的均匀性存在差异，进而导致搅拌筒中心部位成为搅拌低效率区域，低效区内混合料流动性差，易与搅拌轴粘附，产生抱轴现象。目前已有针对这一问题的研究：如专利cn201110350970.0提出的一种联轴器同步式双卧轴振动搅拌机以及专利cn201520294130.0提出的一种强制式振动搅拌机，均采用空心搅拌轴与振动轴相嵌套的方式实现振动，研究所提到的方案结构复杂，且振动过程中搅拌轴对传动系统的损伤较为严重，可靠性较低。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术，提供一种振动式多轴旋转搅拌机，提高现有卧轴搅拌机的搅拌效率并减小振动过程中搅拌轴对传动系统的损伤。

技术方案：一种振动式多轴旋转搅拌机，其特征在于：包括搅拌筒、弹性支撑、支承底座、三根主搅拌轴、两根从搅拌轴、搅拌轴支承座、激振装置以及多轴旋转驱动装置；

所述搅拌筒通过对称设置在两侧的若干组弹性支撑水平设置在所述支承底座上；所述搅拌筒上间隔套接若干限位套筒，所述限位套筒固定在所述支承底座上；所述限位套筒与所述搅拌筒之间留有间隙，间隙大于弹性支撑的最大压缩量；限位套筒内侧设有弹性垫片，弹性垫片与搅拌筒间仍留有间隙，且间隙小于弹性支撑的最大压缩量；

所述三根主搅拌轴均水平置于所述搅拌筒内并位于搅拌筒的中轴面上，每根搅拌轴通过设置在所述搅拌筒两端面的搅拌轴支承座固定，所述搅拌筒与搅拌轴支承座之间通过波纹管密封；所述中间主搅拌轴旋转方向与两侧主搅拌轴旋转方向相反；中间主搅拌轴与两侧搅拌轴之间下方的未包络区域内分别设置一根从搅拌轴，所述从搅拌轴旋向与中间主搅拌轴旋向相同，转速为两侧主搅拌轴转速的4倍；从搅拌轴的叶片直径小于两侧主搅拌轴叶片，且与中间主搅拌轴叶片和两侧主搅拌轴叶片的间距为待搅拌物料最大粒度直径的1～2倍；

搅拌机的进料口位于搅拌筒一端的顶部，搅拌机的出料口位于搅拌筒另一端的底部，所述激振装置的振动台面固定在所述搅拌筒的顶部，振动台面的中心到所述进料口的距离为到所述出料口距离的1/2～2/3；所述多轴旋转驱动装置设置在所述搅拌筒的一端。

进一步的，所述主搅拌轴上设有螺旋搅拌叶片，所述螺旋搅拌叶片为满面式正螺旋面且横截面形状为三角形，位于中间的主搅拌轴叶片与两侧的主搅拌轴叶片的直径比为1.1～1.3:1，螺距比为1:1.5～2.5，相邻螺旋叶片的间距为待搅拌物料最大粒度直径的1～2倍；从搅拌轴的叶片直径小于两侧主搅拌轴叶片的1/4直径，螺距与两侧主搅拌轴叶片相同。

进一步的，所述弹性支撑包括弹簧、行程柱、导向套、弹性蓄能器、底座、紧固钢圈、液压油、密封圈；

所述的导向套呈注射针筒型，其筒体顶部设有端盘，其筒体底部设有前嘴，前嘴端头设有5～10mm的突起台阶；弹簧穿过行程柱的柱体并设置于行程柱的端盘与导向套的端盘之间，所述行程柱的柱体的下部位于导向套的筒体内腔中，位于所述导向套内的柱体端头安装有2～3组密封圈；

弹性蓄能器套在所述前嘴外圈，通过多层紧固钢圈扎紧，所述导向套通过其端头的螺纹与底座固定连接；所述的液压油充满于筒体、前嘴和弹性蓄能器内，自由状态下筒体内液压油高度等于筒体内柱体的长度；所述的底座通过其端头法兰固定安装于所述支承底座上。

进一步的，所述搅拌轴通过轴承与所述搅拌轴支承座连接，所述轴承的外圈和内圈分别与搅拌轴支承座和搅拌轴过盈配合。

进一步的，所述搅拌筒的顶部上表面为水平面，搅拌筒的底部下表面为弧面；所述进料口为两个方形的进料口，位于所述搅拌筒左端的顶部上表面并沿搅拌筒中心轴线对称分布；所述出料口为方形，并位于所述搅拌筒右端的底部下表面，方形出料口的面积等于两个方形进料口的面积和。

进一步的，所述多轴旋转驱动装置包括驱动电机、减速箱、支承块；所述驱动电机和减速箱之间通过联轴器连接；每根主搅拌轴和从搅拌轴端部均通键连接的方式固定有传动齿轮；所述三根主搅拌轴上位于中间位置的为主动齿轮，其两侧为两从动齿轮，主动齿轮同时与两个从动齿轮啮合；所述从搅拌轴上的传动齿轮分别与相连的两侧主搅拌轴上的传动齿轮啮合，所述从搅拌轴上的传动齿轮的齿数为所述主搅拌轴上的传动齿轮齿数的1/4；所述主搅拌轴上位于中间位置的主动齿轮通过联轴器连接所述减速箱的输出轴；所述驱动电机和减速箱固定安装在支承块上。

有益效果：1.利用激振装置带动搅拌筒进行振动，结构简单，同时使物料混合更为均匀，尤其可防止湿物料在搅拌过程中出现的粘连、结块等现象。

2.搅拌筒端头与搅拌轴支承底座端面间装有波纹管，即保证了搅拌桶振动位移的需要，又实现了对搅拌筒的密封，同时还防止了搅拌筒与搅拌轴支承底座端面的碰撞摩擦。

3.搅拌筒底面为弧形，使物料更易下落、聚拢，可增加搅拌效果。中间搅拌轴及叶片形成的整体结构直径较大，可减小螺旋叶片与筒壁间隙，保证物料的搅拌质量和轴向运输效果。

4.该搅拌机采用多轴形式，中间主搅拌轴与两侧主搅拌和从搅拌轴的叶片的在结构、工作方式上都存在较大差别，使得物料在搅拌筒内即进行输送方向运动还进行逆方向运动，增加了物料在搅拌筒内的混合时间和混合效果。

5.限位套筒形状与搅拌筒形状一致且略大于搅拌筒，使搅拌筒与限位套筒的接触面积增大，不仅有效地限制了搅拌筒的振动范围，并且减小了接触压力。限位套筒内部上下表面均装有弹性垫片，减轻搅拌筒与限位套筒接触时造成的损伤以及噪音。

6.进料口数量为两个且并排放置，可允许两种及以上物料同时放入，可使物料搅拌更为均匀。出料口面积为两进料口面积之和，避免物料在搅拌筒内的囤积或过早下落。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明多轴旋转驱动装置的端侧视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是弹性支撑的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1、图3所示的振动式多轴旋转搅拌机，包括搅拌筒7、弹性支撑6、支承底座22、三根主搅拌轴9、两根从搅拌轴24、搅拌轴支承座3、激振装置以及多轴旋转驱动装置。

搅拌筒7通过对称设置在两侧的三组弹性支撑6水平设置在支承底座22上。搅拌筒7上间隔套接2个限位套筒8，限位套筒8固定在支承底座22上。限位套筒8与搅拌筒7之间留有间隙，该间隙大于弹性支撑6的最大压缩量；限位套筒内侧设有弹性垫片14，弹性垫片14与搅拌筒7间仍留有间隙，且间隙小于弹性支撑6的最大压缩量。

如图2所示，三根主搅拌轴9均水平置于搅拌筒7内并位于搅拌筒7的中轴面上，每根主搅拌轴9通过设置在搅拌筒7两端面的搅拌轴支承座3固定，搅拌筒7与搅拌轴支承座3之间通过10cm长的波纹管4密封。主搅拌轴9通过轴承2与搅拌轴支承座3连接，轴承2的外圈和内圈分别与搅拌轴支承座3和主搅拌轴9过盈配合。

主搅拌轴9上设有螺旋搅拌叶片10，螺旋搅拌叶片10为满面式正螺旋面且横截面形状为三角形，该结构能使物料能够获得较大的离心力，从而向叶片外侧运动，促进物料间的混合；位于中间的主搅拌轴9叶片与两侧的主搅拌轴9叶片的直径比为1.1～1.3:1，该结构使得两侧物料能够借助重力向中间集中，但又不至于全部堆积于中间位置使得两侧叶片失去逆向输送的作用；螺距比为1:1.5～2.5，该结构使得两侧主搅拌轴9叶片虽然能够逆向输送物料，但其输送效率远低于中间主搅拌轴9叶片的输送效率，保证物料能够顺利从方形出料口21输出。为了防止间隙过小导致的卡料和间隙过大导致的搅拌死，相邻螺旋叶片的间距为待搅拌物料最大粒度直径的1～2倍，从搅拌轴24的叶片直径小于两侧主搅拌轴9叶片的1/4直径，螺距与两侧主搅拌轴9叶片相同。

中间主搅拌轴9旋转方向与两侧主搅拌轴9旋转方向相反；为了减少搅拌筒7内的搅拌死区，中间主搅拌轴9与两侧搅拌轴9之间下方的未包络区域内分别设置一根从搅拌轴24，从搅拌轴24旋向与中间主搅拌轴9旋向相同，转速为两侧主搅拌轴9转速的4倍，在提升从搅拌轴24输送效率的同时，增加了该处颗粒运动剧烈程度，促进物料混合效果。从搅拌轴24的叶片直径小于两侧主搅拌轴9叶片，且与中间主搅拌轴9叶片和两侧主搅拌轴9叶片的间距为待搅拌物料最大粒度直径的1～2倍，使得从搅拌轴24既能尽可能提升作用范围又不至于发生因间隙过小而导致的卡料现象，待搅拌物料的最大直径一般不超过10mm。

搅拌筒7的顶部上表面为水平面，搅拌筒7的底部下表面为弧面，搅拌筒7左端的顶部上表面沿搅拌筒7中心轴线对称分布安装有两个方形进料口5，搅拌筒7右端的底部下表面安装有方形出料口21，方形出料口21的面积为两个方形进料口5的面积和。搅拌筒7的顶部中央位置设有激振装置，激振装置包括激振器11、激振电机13以及连接在激振器11和激振电机13之间的传动皮带12，激振装置的振动台面25固定在搅拌筒7的顶部，振动台面25的中心到进料口5的距离为到出料口21距离的1/2～2/3，使得该搅拌机方形进料口5位置处的振动幅值小于方形出料口21位置处的幅值，更有力于物料的混合和输出。

多轴旋转驱动装置设置在所述搅拌筒7的一端，多轴旋转驱动装置包括驱动电机19、减速箱17、支承块20。每根主搅拌轴9和从搅拌轴24端部均通键连接的方式固定有传动齿轮15，23。三根主搅拌轴9上位于中间位置的为主动齿轮，其两侧为两从动齿轮，主动齿轮同时与两个从动齿轮啮合，中间主搅拌轴9旋转方向与两侧主搅拌轴9旋转方向相反，实现搅拌筒7两侧物料的逆向运动。从搅拌轴24上的传动齿轮23分别与相连的两侧主搅拌轴9上的传动齿轮15啮合，从搅拌轴24上的传动齿轮23的齿数为所述主搅拌轴9上的传动齿轮15齿数的1/4。驱动电机19和减速箱17之间通过联轴器18连接，主搅拌轴9上位于中间位置的主动齿轮通过联轴器16连接所述减速箱17的输出轴；驱动电机19和减速箱16固定安装在支承块20上。

如图4所示，弹性支撑6包括弹性支撑由弹簧6.1、行程柱6.2、导向套6.3、弹性蓄能器6.4、底座6.5、紧固钢圈6.6、液压油6.7、密封圈6.8。导向套6.3呈注射针筒型，其筒体6.3.2顶部设有端盘6.3.1，其筒体6.3.2底部设有前嘴6.3.3，前嘴6.3.3端头设有5～10mm的突起台阶。弹簧6.1穿过行程柱6.2的柱体6.2.2并设置于行程柱6.2的端盘6.2.1与导向套6.3的端盘6.3.1之间，弹簧6.1内径略大于行程柱6.2的柱体6.2.2直径，避免弹簧6.1与柱体6.2.2间的接触摩擦；弹簧6.1外径略小于行程柱6.2端盘6.2.1和导向套6.3端盘6.3.1直径，使得弹簧6.1压缩膨胀时直径不会超出端盘6.2.1和端盘6.3.1的覆盖范围。行程柱6.2的柱体6.2.2的下部位于导向套6.3的筒体6.3.2内腔中，柱体6.2.2长度为弹簧6.1自由状态下长度的2倍。位于导向套6.3内的柱体6.2.2端头安装有2～3组密封圈6.8，实现柱体6.2.2在筒体6.3.2内的有效约束并将液压油6.7封闭于筒体6.3.2内。

弹性蓄能器6.4套在前嘴6.3.3外圈，通过多层紧固钢圈6.6扎紧，导向套6.3通过其端头的螺纹与底座6.5固定连接。筒体6.3.2内腔深度为行程柱6.2柱体6.2.2长度的1.5倍，使的筒体6.3.2内能够填充更多液压油6.7，提升该液压结构的液压弹簧性能，液压油6.7充满于筒体6.3.2、前嘴6.3.3和弹性蓄能器6.4内，自由状态下筒体6.3.2内液压油6.7高度等于筒体6.3.2内柱体6.2.2的长度，使的该结构既能获得较好的液压弹簧效果又可以保障柱体6.2.2在筒体6.3.2内的有效行程。弹性蓄能器6.4外径为筒体6.3.2内径的2/3，使得弹性蓄能器6.4在底座6.5容腔内有足够的形变空间；底座6.5通过其端头法兰固定安装于所述支承底座22上。该结构不仅能够有效缓冲搅拌筒7的振动载荷，还能够将能量进行储存并进行释放，实现行程柱6.2的自回弹，减少能量消耗。

工作时，由驱动电机19提供旋转驱动力，经过减速箱17、联轴器18、联轴器16、传动齿轮15、传动齿轮23，带动五根搅拌轴持续旋转进行物料搅拌；同时，由激振电机13提供振动驱动力，经皮带12带动激振器11产生振动，带动搅拌筒7进行振动。物料经进料口5进入搅拌筒7，经搅拌机构连续搅拌输送，于出料口21输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。