Mezclador de hélice
En el procesamiento y producción de minerales no metálicos, los mezcladores de hélice también se usan comúnmente para agitar el lodo de modo que los componentes del lodo se mezclen uniformemente y se evite que las partículas sólidas se asienten, lo que resulta en una Mejor estado suspendido. Además, también se utiliza para aflojar materiales de lodo en agua para preparar lodo homogéneo. El mezclador de hélice tiene una estructura simple y es fácil de usar, por lo que se usa ampliamente en el procesamiento de minerales no metálicos.
1. Estructura y principio de funcionamiento
La estructura del mezclador de hélice se muestra en la Figura 4-8. Se compone principalmente de un eje principal 3 dispuesto verticalmente, una hélice de tres palas 1 y un tanque de almacenamiento de purines 2. El husillo es impulsado para girar por el motor 4 a través del reductor 5. El motor y el reductor se instalan en la viga transversal 7 del tanque de lodo de hormigón armado, y la hélice se fija en el extremo del eje principal con chavetas y tuercas.
Cuando la hélice gira en el lodo líquido, obliga al lodo a moverse violentamente. Además de los movimientos tangenciales y radiales, también hay un movimiento axial a alta velocidad. Este movimiento axial puede promover una fuerte circulación convectiva. el lodo, para que el lodo pueda mezclarse y agitarse eficazmente.
Figura 4-8 Mezclador de hélice
1-Hélice; 2-tanque de lechada; 3-eje vertical; 5-reductor; 7-Viga transversal; /p>
2. Hélice
La hélice es la pieza de trabajo móvil de la mezcladora de espiral. Generalmente se utilizan tres palas y una hélice de una sola capa.
La hélice consta de palas y manguitos. Las palas están dispuestas igualmente a lo largo de la circunferencia. La estructura se muestra en la Figura 4-9.
La hoja y el casquillo suelen estar fundidos en su conjunto. La parte frontal de la hoja es la superficie de trabajo (también llamada superficie de presión), que forma parte de la superficie espiral inclinada; es la superficie no operativa, que está conectada con la superficie de trabajo. La línea de intersección de la superficie cilíndrica con el eje como centro tiene generalmente una forma de parábola cuadrática. Además de las vistas en proyección necesarias en el dibujo de las piezas, para reflejar la compleja sección transversal de la pala, se denomina dibujo lineal de la pala. Para obtener detalles sobre el diseño de las palas de la hélice, consulte la información relevante.
La hélice se fija al eje vertical Además de estar conectada con una chaveta plana, también se utiliza una tuerca ciega de cobre para apretar el extremo del eje. La tuerca ciega con rosca a derechas gira en el lodo junto con el eje vertical y la hélice. Para que el par de resistencia de la lechada actúe sobre la tuerca en la misma dirección que la dirección de apriete de la tuerca para evitar que la tuerca se afloje por sí sola, el eje vertical debe girar en el sentido de las agujas del reloj (mirando hacia abajo desde la parte superior). del eje vertical), entonces la hélice debe empujar la mezcla hacia abajo, la dirección de rotación de la hélice de la pala de la hélice debe ser hacia la izquierda.
Figura 4-9 Vista en proyección de la estructura de la hélice
3. Tanque de mezcla
Los tanques de mezcla a gran escala están hechos en su mayoría de concreto delgado, y los pequeños pueden hacerlo. estar hecho de placas. Para tanques de lodo grandes, para reducir la rotación general del lodo con la hélice y aumentar la velocidad de movimiento relativa entre las palas y el lodo para lograr un mejor efecto de mezcla, la sección transversal del tanque de lodo es generalmente un polígono regular. (A menudo se utiliza un octágono). Para un tanque de mezcla con una sección transversal de polígono regular, el diámetro de la piscina se refiere al diámetro del círculo inscrito del polígono regular.
El diámetro del tanque de mezcla debe seleccionarse de manera razonable. Si el diámetro es demasiado grande, la mezcla no será fácil y uniforme, y algunas áreas no se agitarán y se convertirán en puntos muertos; demasiado pequeño, el volumen del tanque de mezcla será demasiado pequeño y el mezclador no podrá aprovechar al máximo sus capacidades, económicamente irrazonable, generalmente el diámetro del tanque de mezcla se puede seleccionar de acuerdo con la siguiente fórmula:
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Donde D - el diámetro del tanque de mezcla;
d——Diámetro de la hélice.
El volumen del tanque de mezcla se calcula de la siguiente manera:
De acuerdo con la relación de mezcla Vp/V0=10~13, calcule el volumen V0 de la lechada en el tanque, luego el volumen del tanque de mezcla
En la fórmula, Vp——el volumen del tanque de mezcla;
K——el coeficiente de utilización efectiva del tanque de mezcla, K=0,85 puede ser tomado.
A partir del volumen y diámetro conocidos del tanque de mezcla, se puede calcular la profundidad del tanque de mezcla, o de manera más simple y práctica, se puede determinar la profundidad del tanque de mezcla usando la siguiente fórmula empírica.
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donde H——la profundidad del tanque de mezcla;
D——el diámetro del tanque de mezcla.
Debido a las características de movimiento de la lechada cuando se mezcla el mezclador de hélice, las líneas de corriente están relativamente concentradas debajo de la hélice, mientras que alrededor del fondo del tanque de mezcla, el caudal de la lechada es muy pequeño. a menudo resulta en una situación en la que la lechada no se puede agitar en el punto ciego. Para evitar esta situación, el fondo del tanque de mezcla suele tener una superficie en forma de pirámide. El diámetro de la superficie inferior es la mitad del diámetro del tanque de mezcla y el ángulo del medio cono es de 45°, como se muestra en la Figura 4-10.
Al determinar la profundidad del tanque de mezcla, también se debe considerar la longitud de extensión del eje de mezcla. No haga que el eje principal del mezclador esté en voladizo demasiado largo para evitar torceduras o flexiones laterales debido a una fuerza desequilibrada. en la hélice. Pérdida de estabilidad y haciendo que el rodamiento sea susceptible de sufrir daños.
Figura 4-10 Esquema estructural del tanque de mezcla
1-tejas; 2-orificios reservados para pernos de anclaje; 3-pozos de registro
IV. /p>
El material del eje vertical suele ser acero No. 45 Para evitar que el hierro contamine la lechada, se deben tomar medidas anticorrosión para la sección del eje que se extiende hacia la lechada.
1. Cálculo de la resistencia del eje
Cuando está en funcionamiento, el cojinete principal está sujeto a una combinación de torsión y flexión. Sin embargo, para simplificar el cálculo, a menudo se asume en ingeniería. que el eje vertical solo soporta la acción del torque, y luego El error causado al descuidar el efecto de flexión se compensa aumentando el factor de seguridad, es decir, reduciendo la tensión permitida del material.
Para ejes sólidos, el diámetro del eje
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Donde ds——el diámetro del eje (xm) ;
N——La potencia transmitida por el eje (kW);
n——La velocidad de rotación del eje (r/min);
A——El material y las propiedades de carga del eje. Los coeficientes relevantes generalmente se pueden encontrar de acuerdo con la Tabla 4-6.
Tabla 4-6: Esfuerzo permisible [T] y valor A de materiales de eje prácticos
Tabla 4-7: Diámetro, velocidad de rotación y potencia de cada eje cuando τk=310kgf Se selecciona /cm2 Tabla de relaciones
Nota: Para el rango por encima de la línea gruesa, se recomienda utilizar la Tabla 4-9 como más apropiada. Si τk=310kgf/cm2, el valor mayor de las dos tablas debe calcularse según el coeficiente de conversión.
Basado en acero N° 45, cuando τ = 310 kgf/cm2 (es decir, A = 10,51), la relación entre el diámetro, la velocidad de rotación y la potencia de cada eje se muestra en la Tabla 4-7.
Para ejes huecos, el diámetro del eje
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Donde Ds——el diámetro exterior del eje hueco ( cm);
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p>
α——La relación entre el diámetro interior y el diámetro exterior del eje;
Los significados y unidades de los demás símbolos son los mismos que antes.
2. Cálculo de la rigidez del eje
Para evitar una deformación torsional excesiva del eje giratorio, que puede provocar vibraciones durante el funcionamiento y provocar fallos en el sello del eje, la deformación torsional del eje debe limitarse a Dentro del rango permitido, esta es la condición de rigidez torsional en el diseño. Por esta razón, se debe realizar el cálculo de rigidez del eje agitador.
Para ejes sólidos, el diámetro del eje
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Donde d——el diámetro del eje (cm) ;
N——La potencia transmitida por el eje (kW);
n——La velocidad de rotación del eje (r/min);
B——Relacionado con el ángulo de torsión del coeficiente de deformación torsional. Para el módulo elástico de corte G0=8.1×105kgf/㎝2, el valor B del acero se muestra en la Tabla 4-8.
Tabla 4-8 Coeficiente B (cuando G0=8.1×105kgf/cm2)
Para facilitar su uso, las condiciones son G0=8.1×105kgf/cm2 y φ=1/ 2°, según la fórmula, las relaciones entre varias velocidades de rotación, potencia de transmisión y diámetros se enumeran en la Tabla 4-9.
Para ejes huecos, se deben seleccionar las Tablas 4-7 o 4-9 en combinación con 4-10.
Cabe señalar que a la hora de seleccionar el diámetro del eje se deben cumplir las condiciones de cálculo tanto de rigidez como de resistencia. Generalmente, el diámetro del eje calculado en función de las condiciones de rigidez es mayor que el calculado en función de las condiciones de resistencia, por lo que normalmente, para los ejes de mezcla, el diámetro del eje se determina principalmente en función de las condiciones de rigidez. Si los resultados del cálculo de la condición de rigidez son significativamente diferentes de los resultados del cálculo de la condición de resistencia, puede considerar cambiar el material del eje, es decir, seleccionar un material con menor resistencia. Sin embargo, aún deben cumplirse los requisitos de resistencia. Cuando la velocidad es baja y la potencia es alta, no se pueden ignorar las condiciones de intensidad.
Al determinar el diámetro del eje, también se debe considerar que la chaveta o el orificio en el eje provocará un debilitamiento local del eje, por lo que el diámetro debe aumentarse adecuadamente según la experiencia general, si. hay una ranura o un orificio poco profundo en el eje. Cuando, el diámetro debe aumentarse entre un 4% y un 5%. Si hay dos chaveteros u orificios poco profundos en la misma posición de la sección transversal, el diámetro debe aumentarse entre un 7% y un 10%. Además, el diámetro del eje debería aumentarse de 2 a 4 mm como tolerancia a la corrosión.
Tabla 4-9: Relación entre diámetro del eje, velocidad y potencia cuando φ=1/2° y G0=810×105kgf/cm2
Nota: en el rango por debajo del espesor línea, se recomienda que la Tabla 4-7 sea más apropiada. Si φ≠1/2°, el valor mayor de las dos tablas debe calcularse basándose en el coeficiente de conversión.
Tabla 4-10 Valor de conversión del eje hueco b0
Nota: Al buscar en la tabla el eje hueco, la potencia de transmisión real debe dividirse por b0 para obtener la conversión N, y luego busque la Tabla 4-7 o 4-9.
El eje vertical está en voladizo dentro del tanque de mezcla para la operación de mezcla. Las condiciones de soporte son malas y a menudo se dobla debido a la acción de fuerzas externas laterales. El resultado de la flexión aumenta la fuerza centrífuga, que aumenta aún más. el riesgo de flexión hasta tal punto que el eje y los cojinetes queden completamente destruidos. Para evitar que esto suceda, se debe aumentar la distancia entre los cojinetes del eje vertical tanto como sea posible y se debe acortar la longitud del voladizo en el diseño, y se deben imponer ciertos requisitos a la precisión del equilibrio estático de la hélice.
En general, la distancia B entre los cojinetes del eje vertical y la longitud del voladizo L se puede calcular mediante la siguiente fórmula.
L/B≠4～5 (4-11)
L/ds≤40～50 (4-12)
La no rectitud de el eje vertical La diferencia permitida generalmente se toma como 0,1/1000.
La batidora en espiral tiene una estructura simple, fácil operación, fuerte efecto de agitación y buen efecto, pero se desgasta rápidamente; Al usarlo, tenga cuidado de no dejar que la mezcladora funcione al ralentí, es decir, no la encienda cuando no haya lechada en el tanque de mezcla.
Figura 4-11 Soporte del eje agitador
5. Determinación de los parámetros principales
1. Velocidad n
La velocidad de la hélice también Cuando la velocidad es baja, la intensidad de operación disminuye y el efecto de mezcla no es bueno; cuando la velocidad es demasiado alta, el consumo de energía y la fuerza que actúa sobre las palas aumentan drásticamente; La pala no puede hacerse demasiado voluminosa. Según los datos reales utilizados, la velocidad de la hélice
Maquinaria y equipo de procesamiento de minerales no metálicos
donde n——la velocidad de la hélice (r/min);
d——Diámetro de la hélice (m).
De hecho, la velocidad de la hélice calculada utilizando la fórmula anterior suele ser elevada y se proporciona como referencia para el diseño y el uso. Al seleccionar la velocidad de la hélice, se debe determinar de acuerdo con los requisitos de uso. Por ejemplo, cuando se usa para aflojar el lodo para preparar lodo homogéneo, se requieren efectos de fregado e impacto relativamente fuertes, y si se debe usar una velocidad más alta; Se utiliza para remover lodo. Para mantener la uniformidad, se puede utilizar una velocidad más baja.
2. Potencia N
La potencia consumida por la paleta mezcladora es principalmente para superar la resistencia del fluido que encuentra la paleta durante el movimiento. Por lo tanto, la potencia requerida no solo depende de la estructura. tamaño del mezclador También está relacionado con las propiedades de la mezcla, la velocidad de rotación de las palas y la posición de instalación. El proceso de mezclado es una operación compleja, de la que teóricamente se puede deducir:
No metálica. maquinaria y equipos de procesamiento de minerales
En la fórmula, ρ——densidad de la lechada (kg/m3);
n——velocidad de la hoja (r/min);
d——diámetro de la hoja (m);
ζ——coeficiente de potencia, obtenido de la medición real.
Para un mezclador de hélice monocapa de tres palas, se puede utilizar la siguiente fórmula para estimar:
Maquinaria y equipo de procesamiento de minerales no metálicos
dónde ρ——densidad de la lechada (kg/m3);
n, d——igual que arriba.
La potencia calculada anteriormente solo considera el factor del propio mezclador que supera la resistencia de la lechada y no incluye el consumo de energía de las piezas operativas mecánicas ni de los dispositivos de transmisión. Por lo tanto, al determinar la potencia del motor, también se debe considerar la eficiencia mecánica del mezclador y del dispositivo de transmisión, y también se debe multiplicar el coeficiente de reserva de potencia. El coeficiente de reserva de potencia puede ser aproximadamente 1,5.
La Tabla 4-11 enumera las especificaciones y el principal desempeño técnico del mezclador de hélice.
Tabla 4-11 Especificaciones y principales prestaciones técnicas del mezclador de hélice