?? 5.5 機架
攪拌設備的機架應該使攪拌軸有足夠的支承間距，以保證操作時攪拌軸下端的偏擺量不大。機架應保證變速器的輸出軸與攪拌軸對中，同時還應與軸封裝置對中。機架軸承除承受徑向載荷外，還應承受攪拌器所產(chǎn)生的軸向力。大多數(shù)情況下，機架中間還要安裝中間軸承裝置，以改善攪拌軸的支承條件。機架的型式可分為無支點機架、單支點機架和雙支點機架三種。
5.5.1 無支點機架
機架本身無支撐點，攪拌軸系以減速機輸出軸的兩個軸承支點作為支撐。適用于軸向力較小或僅受徑向力，攪拌負載均勻的場合。
在一些小功率和較小的軸向載荷等場合，可選用無支點機架，但同時必須滿足下列條件之一：
①電動機與變速器具備兩個支點，并經(jīng)核算確認軸承能夠承受由攪拌軸傳遞而來的徑向和軸向載荷者；
②同時具備選用單支點機架條件中的①和②一④項中之一者，上、下可以組成一對軸支承。
5.5.2 單支點機架
機架設有能承受雙向載荷的支撐，軸向載荷全部卸到機架支撐上，能保證減速機的傳動質量，延長使用壽命，適用于均勻負載、中等沖擊條件下的所有攪拌作業(yè)場合。當具備下列條件之一時，可選用單支點機架：
①電動機或變速器有一個支點，經(jīng)核算可承受攪拌軸的載荷；
②設置底軸承作為一個支點；
③軸封本體設有可以作為支點的軸承；
④在攪拌設備內，攪拌軸中部設有導向軸承，可以作為一個支點。
5.5.3 雙支點機架
機架中間設有兩個獨立支承，適用于重沖擊負載或對攪拌密封裝置有高要求的特殊場合。減速機輸出軸與攪拌軸連接必須采用彈性聯(lián)軸器。
當不具備選用單支點或無支點機架的條件時，應選用雙支點機架
軸承與聯(lián)軸器
5.3 軸承
在一般情況下，攪拌軸應盡可能設計成懸臂式的，以便于安裝維護，減少介質腐蝕造成的影響。但攪拌軸懸臂過長且又較細時，常常會將軸扭彎，同時離心力的作用也隨著遞增，嚴重時可損壞攪拌軸。有些攪拌反應器的攪拌軸長，需要安裝中間軸承或底軸承以防攪拌軸下部擺動過大。
裝設中間軸承和底軸承雖然可以改變攪件軸的支承條件，減少攪拌軸的撓度。但同時增加了結構的夏雜性，給安裝和檢修帶來困唯；而且多支點支承對中困難，安裝不好會產(chǎn)生偏心，加劇軸承的磨損并產(chǎn)生振動；設備內軸承的潤滑是利用容器內液體進行的，因此，當存在磨損性顆粒時，會進入軸承造成磨損、堵住咬死。所以，應當盡量避免采用中間軸承和底軸承。
5.3.1 中間軸承
中間軸承通常裝在軸封的下方，或攪拌軸的中部，其位置主要取決于軸的穩(wěn)定性以及安裝、檢修的方便等。但如果中間軸承浸沒在介質中，軸承與器壁固定的拉桿起著橫擋板的作用，既增加了攪拌功率的消耗，又使得液體分子之間的剪切作用加大，同時還必須考慮介質的腐蝕和磨損，因而要盡可能不用。
常用的間軸承結構型式有三拉桿式、三槽鋼三軸瓦式、井字槽鋼式以及三拉桿吊掛式等。
5.3.2 底軸承
底軸承裝在攪拌軸的底部，常用的底軸承結構型式有三足式、底部法蘭式和迷宮三足式等幾種。
5.4 聯(lián)軸器
聯(lián)軸器的作用是將兩個獨立設備的軸牢固地聯(lián)在一起，以進行運動和功率的傳遞。根據(jù)聯(lián)接結構的不同，上聯(lián)軸器可以分為剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和液力耦合器。剛性聯(lián)軸器聯(lián)接兩軸時，軸線對中性好，允許在任何方向轉動，結構簡單，制造方便。彈性聯(lián)軸器由于具有能夠產(chǎn)生較大彈性變形和阻尼作用的彈性元件，具有較好的補償相對位移、緩沖和吸震作用。液力耦合器具有電機過載保護及提高電機啟動性能的能力，并且可以隔離振動，緩和沖擊。
根據(jù)安裝位置的不同，聯(lián)軸器可分為下聯(lián)軸器和上聯(lián)軸器。
5.4.1 下聯(lián)軸器
下聯(lián)軸器主要是對攪拌槽內的攪拌軸進行聯(lián)接，必須采用剛性聯(lián)軸器；安裝方式有焊接式和可拆式兩種。（如圖）
5.4.2 上聯(lián)軸器
上聯(lián)軸器指攪拌軸與變速器或電動機出軸間的聯(lián)軸器，其選取一般應按以下原則進行：
①采用無支點機架，并且除電動機或變速器支點外無其他支點時，必須采用剛性聯(lián)軸器；
②在傳遞較小功率和較小軸承載荷的情況下，可采用剛性聯(lián)軸器用于無中間軸承、底軸承和軸封上也不設軸承的單支點機架上；
③具備下列條件之一時，應選用彈性聯(lián)軸器：a、采用雙支點機架者；b、采用單支點機架，但設置了底軸承或設有中間導向軸承或軸封本體設置了可以作為支承的軸承者。
另外，必須要注意的是：
當攪拌軸系為懸臂結構時，減速機輸出軸支承和架支承組成攪拌軸系的兩個支承點，減速機輸出軸與攪拌軸連接必須采用剛性聯(lián)軸器。
當攪拌軸系為單跨結構時，機架支承和釜內底軸承組成攪拌軸系的兩個支承點，減速機輸出軸與攪拌軸連接必須采用彈性聯(lián)軸器。
當攪拌軸系配置的軸封帶有輔助支承或釜內設有中間軸承時，由于這兩種支承屬于提高軸封處旋轉精度和軸系抗震扶正能力的輔助支承，攪拌軸系仍應按配置這兩種輔助支承前的結構形式處理。對懸臂結構，減速機輸出軸與攪拌軸連接必須采用剛性聯(lián)軸器。對單跨結構，減速機輸出軸與攪拌軸連接必須采用彈性聯(lián)軸器。
減速機＆變速器
5.2 變速器
變速器是用于原動機和工作機之間獨立的閉式傳動裝置，其主要功能是降低轉速，并相應增大扭矩。由于攪拌軸運轉速度大多在30-600rpm范圍內，小于電動機額定轉速，故在電動機出口端大多需設置變速器。按變速能力，變速器可分為減速機和無級變速器兩大類。
按傳動和結構特點來劃分，減速機可分為擺線針輪減速機、齒輪減速機、蝸輪蝸桿減速機、皮帶減速機四種。應根據(jù)工藝要求和操作環(huán)境，選配合適的變速器。所選用的變速器除應滿足功率和輸出轉速的要求外，還應運轉可靠，維修方便，并具有較高的機械效率和較低的噪聲。
5.2.1擺線針輪減速機
擺線針輪減速機應用行星傳動原理，采用擺線針齒嚙合，是一種設計科學、結構新穎的減速機構，允許正、反向運轉。它廣泛應用于石油化工、輕工食品、制藥、紡織印染、冶金礦山、污水處理及工程機械等各種傳動機械的減速裝置。
行星齒輪減速機的大特點是傳動效率高，傳動比范圍廣，傳動功率可從10W到50000kW，體積和重量比普通齒輪減速機、蝸桿減速機小得多。但其結構較復雜，制造精度要求較高。
5.2.2 齒輪減速機
齒輪減速機包括圓柱齒輪減速機和圓錐齒輪減速機兩種，其中圓柱齒輪減速機在所有減速機中應用廣，它傳遞功率的范圍可從小至4000kW，圓周速度也可從低60-70m/s；而圓錐齒輪減速機的輸人軸和輸出軸位置成90o配置，因而適用于輸入、輸出軸相互垂直的場合。
齒輪減速機的主要特點是效率高，工作耐久，維護簡便口按其減速齒輪的級數(shù)可分為單級、兩級、三級甚至多級；按其軸在空間的相互配置可分為立式和臥式；按其運動簡圖的特點可分為展開式、同軸式和分流式等。
為了避免減速機外廓尺寸過大，一般當傳動比在8以下時，可采用單級齒輪減速機，大于8時，好選用兩級或兩級以上齒輪減速機。
5.2.3蝸輪蝸桿減速機
蝸輪蝸桿減速機采用蝸輪蝸桿傳動，主要用于傳動比較大的場合，具有傳動結構緊湊，輪廓尺寸小，工作平穩(wěn)等優(yōu)點，但效率較低，因而單級蝸桿減速機應用較多，兩級蝸桿減速機則較少應用。單級蝸桿減速機傳動比的范圍一般為10-70。
5.2.4 皮帶減速機
皮帶減速機具有效率高、壽命長、結構緊湊、傳動平穩(wěn)、拆卸方便等特點，允許正反方向運轉，在大型發(fā)酵裝置中應用較多。
5.2.5 機械無級變速器
在相當多的攪拌操作中，由于工藝條件要求攪拌軸變速運轉或攪拌工藝處于試驗研究階段使攪拌軸轉速未定，往往需要選用無級變速器。
機械無級變速器大多利用主功構件與從動構件接觸處的摩擦(牽引)力傳動來傳遞運動和扭矩，并通過改變主、從動件的相對位置以改變接觸處的土作半徑來實現(xiàn)無級變速。
無級變速器的主要功能是根據(jù)生產(chǎn)實際需要隨時調整工作轉速，從而獲得合適的轉速，即其傳動比可在設計預定的范圍內無級地進行改變，以簡化變速傳動結構、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量、合理利用動能，同時可實現(xiàn)遙控及自動控制功能，減輕操作人員的勞動強度。
無級變速器具有以下特點：
①結構簡單。大多數(shù)行星摩擦式無級變速器由6-8個關鍵傳動元件組成，傳動元件數(shù)目較少，結構緊湊。外形尺寸小，整機制造相對較容易。
②變速范圍較大。可簡化傳動結構，傳動平穩(wěn)、噪聲低。
③驅動功率較大，承載能力較強。
④輸出機械特性優(yōu)越。一般情況下，無級變速器低轉速時恒扭矩輸出特性較強，高轉速時可達到恒功率輸出。
⑤傳動效率高，機構壽命長。正常使用壽命可達10年以上。
由于上述特點，再加上其屬于降速型傳動，因而在攪拌設備上應用較多。
值得注意的是：機械無級變速器與齒輪傳動相比，超負載能力較差，而且工作過程中有滑動、丟轉等現(xiàn)象。因此，在啟動扭矩大、啟動次數(shù)多、負荷變動大、有沖擊負荷和急剎車等使用條件下，會降低變速器的使用壽命。考慮到這些因素，可在額定功率或扭矩的基礎上再乘以一個系數(shù)，即采用比原規(guī)格稍大的、有一定裕量的無級變速器，或者設置保護裝置，并在結構上盡量避免變速器受到苛刻的負荷條件。
電機
攪拌設備的攪拌軸通常由電動機驅動。由于攪拌設備的轉速一般都比較低，因而電動機絕大多數(shù)情況下都是與變速器組合在一起使用的，有時也采用變頻器直接調速。為此，選用電動機時，應特別考慮與變速器匹配問題。
通常應根據(jù)攪拌軸功率和攪拌設備周圍的工作環(huán)境等因素選擇電動機的型號，并遵循以下基本原則：
①根據(jù)攪拌設備的負載性質和工藝條件對電動機的啟動、制動、運轉、調速等要求，選擇電動機類型。
②根據(jù)負載轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，合理選擇電動機容量，并確定冷卻通風方式。同時選定的電動機型號和額定功率應滿足攪拌設備開車時啟動功率增大的要求。
③根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯和腐蝕及易燃易爆氣體等，考慮必要的防護方式和電動機的結構型式，確定電動機的防爆等級和防護等級。對于氣體或蒸汽爆炸危險環(huán)境，應根據(jù)爆炸危險環(huán)境的分區(qū)等級和爆炸危險區(qū)域內氣體或蒸汽的級別、組別和電動機的使用條件，選擇防爆電動機的結構型式和相應的級別、組別；對于粉塵爆炸危險環(huán)境，則根據(jù)爆炸危險環(huán)境的分區(qū)等級和電動機的使用條件，選擇防爆、防護電動機的結構型式和相應的防爆、防護等級；對于火災危險環(huán)境，則根據(jù)火災危險環(huán)境的分區(qū)等級和電動機的使用條件，選擇防護電動機的結構型式和相應的防護等級。化學腐蝕環(huán)境時，應根據(jù)腐蝕環(huán)境的分類選擇相適應的電動機。
④根據(jù)企業(yè)電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級。
⑤根據(jù)攪拌設備的高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求，以及機械減速的復雜程度，選擇電動機的額定轉速。
除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，并綜合考慮運行可靠性、供貨情況、備品備件通用性、安裝檢修難易程度、產(chǎn)品價格、運行和維修費用等因素。
傳動裝置
攪拌設備的傳動裝置包括電動機、變速器、聯(lián)軸器、軸承及機架等。其中攪拌驅動機構通常采用電動機和變速器的組合或選用帶變頻器的電機，使攪拌達到需要的轉速。
傳動裝置的作用是使攪拌軸以所需的轉速轉動，并保證攪拌軸獲得所需的扭矩。在大多數(shù)攪拌設備中，攪拌軸只有一根，且攪拌器以恒定的速度向一個方向旋轉。然而也有一些特殊的攪拌設備，為獲得好的混合效果，可以在一個攪拌設備內使用兩根攪拌軸，并讓攪拌器進行的復雜的運動，如往復動式、往復式、行星式等
軸封
軸封是攪拌設備的重要組成部分。軸封屬于動密封，其作用是保證攪拌設備內處于一定的正壓或真空狀態(tài)，防止被攪拌的物料逸出和雜質的滲入，因而不是所有的轉軸密封型式都能用于攪拌設備。在攪拌設備中，常用的軸封有液封、填料密封和機械密封等。
4.1 液封
當攪拌設備內工作壓力為常壓，軸封的作用僅是為了防止灰塵與雜質進人內部工作介質，或者隔離工作介質與攪拌設備周圍的環(huán)境介質相互接觸時，可選用液封。液封結構簡單，沒有與傳動軸直接接觸引起摩擦的零件。但為保證圓柱形殼體或靜止元件與旋轉元件之間的間隙符合設計要求，其密封部位零件的加工、安裝要求較高。
同時，受結構特點的影響，液封的使用范圍較窄。一般適用于工作介質為非易燃易爆或毒性程度輕度危害，設備內工作壓力等于大氣壓力，且溫度范圍在20-80℃的場合。
值得注意的是，液體工作介質不可充滿攪拌設備；而且封液應盡可能采用攪拌設備內工作介質，或與工作介質不發(fā)生物理化學作用的中性液體，同時必須少揮發(fā)且不污染大氣。
4.2填料密封
是攪拌設備較早采用的一種轉軸密封結構，具有結構簡單、制造要求低、維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點。但其填料易磨損，密封可靠性較差，一般只適用于常壓或低壓低轉速、非腐蝕性和弱腐蝕性介質，并允許定期維護的攪拌設備。
4.3 機械密封
機械密封是把轉軸的密封面從軸向改為徑向，通過動環(huán)和靜環(huán)兩個端面的相互貼合，并作相對運動達到密封的裝置，又稱端面密封。機械密封的泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長，無需經(jīng)常維修，且能滿足生產(chǎn)過程自動化和高溫、低溫、高壓、高真空、高速以及各種易燃、易爆、腐蝕性、磨蝕性介質和含固體顆粒介質的密封要求。
與填料密封相比，機械密封具有以下優(yōu)點：
1、密封可靠，在長期運轉中密封狀態(tài)穩(wěn)定，泄漏量小，其泄漏量僅為填料密封的1％左右;
2、使用壽命長，在油、水介質中一般可達1-2年或長，在化工介質中一般能工作半年以上；
3、摩擦功率消耗低，其摩擦功率僅為填料密封的10-50％；
4、軸或軸套基本上不磨損；
5、維修周期長，端面磨損后可自動補償，一般情況下不需經(jīng)常性維修；
6、抗振性好，對旋轉軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；
7、適用范圍廣，能用于高溫、低溫、高壓、真空、不同旋轉頻率，以及各種腐蝕性介質和含磨粒介質的密封。
正是由于機械密封的上述優(yōu)點，其在攪拌設備上已被廣泛使用。
機械密封有單端面機械密封和雙端面機械密封兩種，單端面機械密封價格較低，當單端面機械密封不能達到要求時，需用雙端面機械密封。
當攪拌介質為劇毒、易燃、易爆，或較為昂貴的高純度物料，或者需要在高真空狀態(tài)下操作，對密封要求高，且填料密封和機械密封均無法滿足時，可選用全封閉的磁力傳動裝置。
內構件
包括擋板、盤管、導流筒、氣體分布器等。
為消除攪拌容器內液體的打旋現(xiàn)象，使被攪拌的液體上下翻騰而達到均勻的混合，通常需要再攪拌容器內加擋板。通常擋板的寬度約為容器內直徑的1/12～1/10，其中設備內的附件如溫度計、傳熱蛇管或各種支撐體也可以起到一定的擋板作用的，但往往達不到“全擋板條件”。通常增加擋板數(shù)計其寬度，功率消耗也會增加，但增加到一定值以后，功率消耗就不會再增加，此時的工況就稱為“全擋板條件”。
在攪拌容器內，流體可沿各個方向流向攪拌器，流體的行程長短不一，在需要控制回流的速度和方向，用于確定某一流況時可使用導流筒。導流筒是上下開口的圓筒，安裝在容器內，在攪拌混合中起導流作用，既可提高容器內流體的攪拌程度，加強攪拌器對流體的直接剪切作用，又造成一定的循環(huán)流，使容器內流體均可通過導流筒內強烈混合區(qū)，提高混合效率。安裝導流筒后，限定了循環(huán)路徑，減少了流體短路的機會。導流筒主要用于推進式、螺桿式以及渦輪式攪拌器的導流。
攪拌軸
攪拌設備中的電動機輸出的動力是通過攪拌軸傳遞給攪拌器的，因此攪拌軸必須足夠的強度。同時，攪拌軸既要與攪拌器連接，又要穿過軸封裝置以及軸承、聯(lián)軸器等零件，所以攪拌軸還應有合理的結構、較高的加工精度和配合公差。
按支承情況，攪拌軸可分為懸臂式和單跨式。懸臂式攪拌軸在攪拌設備內部不設置中間軸承或底軸承，因而維護檢修方便，特別對潔凈度要求較高的生物、食品或藥品攪拌設備，減少了設備內的構件，故應優(yōu)先選用。
攪拌器
攪拌器又被稱作葉輪或槳葉，它是攪拌設備的核心部件。根據(jù)攪拌器的攪拌釜內產(chǎn)生的流型，攪拌器基本上可以分為軸向流和徑向流兩種。例如，推進式葉輪、新型翼型葉輪等屬于軸向流攪拌器，而各種直葉、彎葉渦輪葉輪則屬于徑向流攪拌器。
攪拌器通常自攪拌釜頂部中心垂直插入釜內，有時也采用側面插入，底部伸入或側面伸入方式。應依據(jù)不同的攪拌要求選擇不同的安裝方式。
攪拌容器
攪拌容器常被稱作攪拌釜（或攪拌槽），當攪拌設備用作反應器時，又被稱為攪拌釜式反應器，有時簡稱反應釜。
釜體的結構型式通常是立式圓筒形，其高徑比值主要依據(jù)操作是容器裝液高徑比以及裝料系數(shù)大小而定。而容器的裝液高徑比又視容器內物料的性質、攪拌特征和攪拌器層數(shù)而異，一般取1～1.3，大時可達6。釜底形狀有平底、橢圓底、錐形底等有時亦可用方形釜。同時，根據(jù)工藝的傳熱要求，釜體外可加夾套，并通以蒸氣、冷卻水等載熱介質；當傳熱面積不足時，還可在釜體內部設置盤管等。
在選擇攪拌容器時，應根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模（即物料處理量）、攪拌操作目的和物料特性確定攪拌容器的形狀和尺寸，在確定攪拌容器的容積時應合理選擇裝料系數(shù)，盡量提高設備的利用率。如果沒有特殊需要，釜體一般宜選用常用的立式圓筒形容器，并選擇適宜的筒體高徑比(或容器裝液高徑比)。若有傳熱要求，則釜體外須設置夾套結構。夾套種類有整體夾套、螺旋擋板夾套、半管夾套、蜂窩夾套，傳熱效果依次提高但制造成本也相應增加。
當攪拌釜臥式放置時，大多進行半釜操作。因此臥式釜與立式釜相比有多的氣-液接觸面積，因而臥式釜常用于氣-液傳質過程，如氣-液吸收或從高粘度液體中脫除少量易揮發(fā)物質，另一方面，臥式釜的料層較淺，有利于攪拌器將粉末攪動，并可借攪拌器的高速回轉使粉體拋揚起來，使粉體在瞬間失重狀態(tài)下進行混合。
攪拌容器的材料要滿足生產(chǎn)工藝的要求，例如耐壓、耐溫、耐介質腐蝕，以及保證產(chǎn)品清潔等。由于材料的不同，攪拌容器的制造工藝、結構也有所不同，因此可分為鋼制攪拌設備、搪玻璃攪拌設備和帶襯里的攪拌設備等。裝襯里的目的是為了耐蝕或保護產(chǎn)品的清潔，襯里的種類多，主要有不銹鋼、鋁、鈦、鉛、鎳、鋯、耐酸瓷磚、輝綠巖板、橡膠等。 |
