Смеситель лопастной с нижней выгрузкой смеси

Смеситель с нижней выгрузкой (стеклорубироид).dwg

Производство стеклорубероида
Электродвигатель привода
Рукоятка ручной разгрузки
Фундаментная плита привода
Фундаментная плита корпуса
Нижняя шаровая опора
Кинематическая схема
дополнительное зубчатое
опоры лопастного вала
Сальниковые уплотнения
Производство ПВХ - линолеума
кинематическая схема
Смеситель лопастной с
нижней выгрузкой смеси

Лоапастной смеситель с нижней выгрузкой.docx

Министерство образования и науки РФ.
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский строительный архитектурно – строительный университет»
Кафедра технологии строительных материалов изделий и конструкций
По дисциплине: «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»
На тему: «Лопастной смеситель с нижней выгрузкой чаши в производстве ПВХ – линолеума»
СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ .. 5
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ 8
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.. 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 18
Смешение широко применяют в различных отраслях промышленности в том числе в производстве и при переработке пластмасс. Известно что в подавляющем большинстве случаев чистый полимер не обладает нужным комплексом свойств и не может использоваться для изготовления изделий. Поэтому смешение применяют для введения в базовый полимер пластификаторов наполнителей стабилизаторов красителей пигментов противостарителей структурообразователей и других добавок.
Процесс смешения можно осуществлять в системах твердое сыпучее вещество – твердое сыпучее вещество жидкость – жидкость твердое сыпучее вещество – жидкость.
СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Смешение – это физический процесс целью которого является получение однородной смеси состоящей из двух и более компонентов. При этом начальное состояние системы характеризуется упорядоченным распределением компонентов а конечное – неупорядоченным статистически случайным распределением компонентов.
Для реализации процесса смешения смеситель должен обеспечить проведение по меньшей мере двух процессов: измельчения (диспергирования) одного из компонентов (например при получении дисперсий несмешивающихся жидкостей) в некоторых случаях сопровождающегося изменением физического состояния компонентов (растворением плавлением поглощением); статистически случайного распределения ингредиентов по всему объему смеси.
В состав любой смеси обычно входят два или более компонентов. Компонент смеси концентрация которого выше всех остальных называется дисперсионной средой (ДС). Компоненты смеси распределяемые в дисперсионной среде называют диспергируемой фазой (ДФ). В многокомпонентных системах смешение рассматривается как процесс последовательного смешения каждого компонента по очереди с ранее приготовленной смесью играющей роль дисперсионной среды.
Для статистической оценки качества процесса смешения необходимо ввести понятия «размер предельной частицы» и «размер пробы».
Предельная частица – это наименьшая по размеру частица ДФ получающаяся в процессе смешения. Предельные частицы могут быть молекулярных коллоидных микроскопических и макроскопических размеров. В истинных растворах предельными частицами являются молекулы ДФ. Наибольших размеров предельные частицы достигают при сухом смешении порошков или гранул полимеров.
Размер пробы обычно определяется размером предельной частицы. Если размер пробы соизмерим с размером предельной частицы то в отобранной пробе окажется сравнительно мало таких частиц и по внешнему виду рассматриваемая смесь может быть отнесена к крупнозернистым смесям. Если размер пробы много больше размера предельной частицы то экспериментатору будет казаться что в пробе содержится много таких частиц и рассматриваемая смесь будет отнесена к мелкозернистым смесям.
Для статистического описания смеси используют два статистически определяемых показателя: степень неоднородности (гомогенность смеси) и степень измельчения; первый характеризует изменение концентрации ДФ в объеме смеси второй – изменение размера частиц ДФ.
Гомогенность смеси можно определить рассматривая содержание ДФ в пробах смеси. Для простоты будем считать что ДФ состоит из частиц одинакового размера а дисперсионная среда является жидкостью состоящей из одинаковых частиц размер которых равен размеру частиц ДФ. Такое допущение позволяет ввести понятие «общее число частиц в пробе» складывающееся из числа частиц ДФ и числа частиц ДС. Это допущение может быть также применено при анализе сыпучих смесей состоящих из частиц одинаковых размеров. Если в процессе смешения достигается случайное (беспорядочное) распределение частиц ДФ по всему объему смеси то вероятность того что в любой точке смеси содержится частица ДФ определяется долей частиц ДФ в общем объеме смеси.
Смешение ПВХ с наполнителямипластификаторамии красителями осуществляется в лопастном смесителе1 который снабжен рубашкой для обогрева. ПВХ масса перемешивается непрерывно двумя лопастями. Они вращаются с разными скоростями. По окончании перемешивания готовая масса выгружается из смесителя путем его наклона на 90 º лопасти продолжают вращение и выбрасывают массу из смесителя на транспортер или на специальную вагонетку. Затем масса подается на грунтовальный станок3. Он состоит из двух горизонтально расположенных в станине валков на которые натянут резиновый чехол. Над ним помещается ракля к которой крепится специальный нож4. Она может размещаться на различной высоте и поворачиваться под любым углом. Этим обеспечивается возможность регулирования толщины слоя наносимой массы. Подкладочная ткань подается с размоточного устройства2непрерывно. После нанесения линолеумной массы на основу полотно подается в термокамеру5 где обеспечивается нагрев от 100 до 160 ºСпо ходу. Затем полотно непрерывно поступает в двухвалковый каландр6 где обеспечивается уплотнение массы и калибруется лист определенной толщины. Рабочая температура валков составляет 140-160 ºС. Затем полотно охлаждается обрезаются кромки осуществляется или поперечная резка на куски определенной длины или сматывание в рулон7.
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ
Основные типы барабанных смесителей для сыпучих материалов приведены на рис.1. Простейший по конструкции смеситель (рис.1 а) представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический барабан с цапфами на торцах. При вращении барабана находящийся в нем сыпучий материал пересыпается и благодаря относительному смещению слоев перемешивается в вертикальной плоскости. Для осуществления продольного (вдоль образующей барабана) смещения материала ось вращения располагают наклонно к образующей барабана (рис.16) или перпендикулярно образующей барабана
Рис.1 Схемы барабанных смесителей
Смешение в барабанном смесителе состоит из следующих элементарных процессов: 1) перемещение слоев материала при увеличении наклона его свободной поверхности до значения превышающего угол естественного откоса; при этом слои материала скользят друг по другу рассыпаясь на отдельные частицы которые внедряются в соседние слои (конвективное смешение); 2) постепенное проникновение частиц различных компонентов через вновь образующиеся границы раздела (диффузионное смешение); 3) скапливание и агломерация частиц одинаковых массы и состава в отдельных частях камеры смесителя (процесс агрегации).
При смешении сыпучих материалов в барабане смесителя одновременно протекают все указанные элементарные процессы. Однако степень их влияния в различные периоды смешения неодинакова.
В начальный период смешения гомогенность смеси изменяется в основном за счет конвективного перераспределения компонентов. Смешение происходит за счет смещения макрообъемов. Поверхность раздела между разнотипными компонентами в это время еще мала. Поэтому вклад диффузионного смешения незначителен. Процесс агрегации еще не начался так как отдельные частицы внутри перемешивающихся макрообъемов практически не смещаются относительно друг друга.
Весь цикл смешения можно разделить на три стадии (рис.2). На первой стадии (участок ) интенсивно развивается конвективное смешение. Начальная неоднородность смеси довольно быстро уменьшается. На этой стадии скорость процесса почти не зависит от физико-химических свойств компонентов так как смешение происходит на уровне макрообъемов. Определяющее влияние на скорость процесса смешения на первой стадии оказывают траектории движения материала внутри смесителя. Вторая стадия (участок ) наступает после того как смешиваемые компоненты в основном распределены по объему барабана смесителя.
Рис.2. Диаграмма изменения коэффициента вариации v для смеси получаемой в смесителе барабанного типа ( – время смешения). Пояснения в тексте
На этой стадии влияние конвективного и диффузионного процессов становится соизмеримым так как процесс перераспределения частиц происходит на уровне отдельных частиц (движение частиц относительно друг друга). Наконец на третьей стадии когда достигнута минимальная степень неоднородности начинает сказываться процесс агрегации (область III кривые 1 я 2). Если после частичной агрегации образовавшиеся агломераты вновь диспергируются то степень однородности смеси оцениваемая коэффициентом вариации колеблется около некоторого значения (кривая 1). Возможен также вариант (кривая 2) при котором два противоположных процесса в определенный момент времени уравновешиваются. В обоих случаях проводить дальнейшее перемешивание не имеет смысла так как качество смеси не изменяется.
Барабанные смесители – тихоходные машины так как окружная скорость вращения барабана обычно не превышает 017–10мс. При больших окружных скоростях возникающие центробежные силы оказываются сравнимыми с силами тяжести и движение материала прекращается.
Частота вращения N (обмин) обеспечивающая хорошее качество смешения может определяться по эмпирической формуле
где d4 – средний диаметр частиц смешиваемых компонентов мм; R «aKC – расстояние от оси вращения до стенки корпуса смесителя мм.
Степень заполнения барабана смесителя с цилиндрическим корпусом должна составлять не менее 30 и не более 70%. При малой степени заполнения (3–10%) порошкообразный материал скользит сплошным слоем по внутренней поверхности барабана.
При горизонтальном расположении оси вращения барабана в материале не возникает интенсивного продольного перемешивания хотя в нем наблюдается медленное продольное перемещение частиц. Появление некоторого продольного перемещения связано с тем что частицы скользящие в направлении нормальном к оси вращения барабана за счет случайных соударений с другими частицами отклоняются от прямолинейной траектории в ту или другую сторону. Процесс продольного перемещения внешне сходен с процессом молекулярной диффузии в жидкостях и газах. Однако вследствие гораздо меньших скоростей частиц он протекает очень медленно. Поэтому для увеличения скорости продольного перемещения в корпусе барабанных смесителей с горизонтальной осью обычно устанавливают специальные транспортирующие механизмы (ленточные червяки винтовые мешалки и т.п.). Схема типичной конструкции барабанного смесителя СЛК-200 (Бердичевский завод «Прогресс») с ленточной мешалкой представлена на рис.3.
Стальной цилиндрический барабан 1 опирается на катки 7 установленные на станине 6. Внутри барабана расположена ленточная мешалка 2 состоящая из двух рядов закрученных по спирали металлических лент. Внешние ленты перемещают материал от периферии к центру внутренние – к торцевым стенкам. Подлежащие смешению ингредиенты загружаются в барабан через люк А (или Б). Через этот же люк выгружается готовая смесь. В барабане смесителя имеется технологический люк В который можно использовать для введения жидких ингредиентов.
Привод мешалки осуществляется от электродвигателя 5 через клиноременную передачу 4 и редуктор 3. Отечественной промышленностью выпускаются барабанные смесители с ленточными мешалками и рабочей емкостью барабана 2 и 63м3.
При проектировании цилиндрических стальных барабанов их наружные диаметры выбирают из следующего ряда чисел – 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000мм. Смесительные барабаны изготавливают из хорошо свариваемой стали (марки ВСТЗ). Если смешиваемый материал коррозионно-активен барабаны изготавливают из двухслойной листовой стали: основной слой – из стали марок Ст.З или стали 20К и дополнительный слой – из коррозионно-стойкой стали.
Мощность привода цилиндрического горизонтального барабанного смесителя W (кВт) рассчитывается по формуле
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
В смесителях непрерывного действия с горизонтальными лопастями вала мощность затрачивается на преодоление следующих сопротивлений: 1) сопротивление трения смеси о стенки корпуса; 2) транспортирование смеси к месту разгрузки; 3) разрезание массы смеси при ее смешивании; 4) сопротивление трения в деталях и узлах привода.
Мощность на преодоление сопротивления трения смеси о стенки корпуса при смешивании и транспортировании может быть с достаточной достоверностью определена по формуле кВт
где Q - производительность смесителя м3ч; р - объемная масса смеси кгм3; g - ускорение свободного падения мс2; w - коэффициент сопротивления движению смеси рекомендуется в пределах 4 55; - рабочая длина корпуса смесителя м.
Мощность Р2 кВт необходимая на разрезание массы смеси лопастями при их вращении определяется по выражению
где кр - удельное сопротивление смеси резанию для цементобетонных смесей к = (30 60)-1002 Па; b - средняя ширина лопасти м; z - количество лопастных валов; R Rb - наружный и внутренний радиус лопасти; м; - угловая скорость лопастного вала радс =2Пп.
Расход мощности на определение сопротивления трения в узлах и деталях привода учитывается с расчетом коэффициентов полезного действия который находится либо расчетным путем либо принимается в пределах 065 085.
Тогда потребная мощность двигателя Рдв для данного смесителя
Показатели потребляемой мощности практической совпадают. Табличное значение для СМК-126А мощность равна 37кВт а по нашем вычислениям получилось 355. Это объясняется тем что мы не можем учитывать всех факторов и брать точные данные для расчета.
Определим годовую производительность смесителя при двухсменной работе по восемь часов и 254 рабочих дней в году.
Решающее значение в загрязнении воздушной среды рабочих помещений при производстве ИК и ПМ имеет летучесть используемых в рецептурах фталатных пластификаторов среди которых самым летучим является дибутилфталат (ДБФ).
Наибольшее выделение паров и аэрозолей фталатов происходит на этапах технологического процесса предусматривающих нагревание ПВХ смесей - вальцевание каландрование желирование тиснение а также при открытой выгрузке смесей из смесителей. Источниками вредных газовыделений являются также поверхности нагретой искусственной кожи и пленки горячих смесей во время их транспортировки. Вследствие физико-механических воздействий обработка ПВХ массы без нагревания на диспергаторах вальцах краскотерках и др. валковом оборудовании сопровождается поступлением в окружающую среду аэрозолей фталатов.
Труд рабочих основных профессий занятых на вальцах каландрах желировочных машинах и смесителях содержит ряд операций выполняемых с физическим напряжением средней тяжести в условиях повышенной температуры воздуха (в среднем 26 - 35 град. C).
Выполнение рабочих операций сопровождается нервно-эмоциональным напряжением особенно при нарушениях технологического процесса (обрыв или перегрев ткани смеси и др.) приводящих к получению низкосортной продукции. Это обусловлено недостаточным автоматическим регулированием и контролем технологических параметров: скорости пропускания полуфабриката толщины наложения смесей температуры их нагрева и т.п. В этих случаях рабочие применяют ручное регулирование и исправление неполадок. Особенно много операций требующих мышечных усилий работающих в подготовительных смесительных отделениях а также на участках вальцев и каландров. Неблагоприятными операциями в работе аппаратчиков вальцовщиков грунтовальщиков и др. профессий являются такие как: ручная загрузка материалов в смесители на валки краскотерок и вальцев перенос рулонов горячей смеси от вальцев к каландрам чистка и мытье бачков для смесей и т.д. В связи с наличием работ выполняемых вручную имеется значительный контакт работающих с различными исходными и промежуточными материалами.
Вследствие использования в производстве высоколетучего пластификатора ДБФ низкой эффективности работы очистных устройств большого количества выбросов поступающих в атмосферу без очистки и осуществления вентиляционных выбросов на небольшой высоте (ниже верхней границы зоны аэродинамической тени зданий цехов) воздушная среда и приточный воздух производственных помещений а также атмосфера промышленных площадок и окружающей заводы "Искож" территории в радиусе до 1500 м могут загрязняться фталатными пластификаторами в концентрациях выше ПДК.
У рабочих систематически подвергавшихся воздействию значительных концентраций фталатов после 5-ти лет работы могут возникать признаки профессионального заболевания для которого характерен полиневритический тип нарушения поверхностной преимущественно болевой чувствительности. В ряде случаев возможны нарушения в состоянии вегетативно-сосудистой сферы с последующим развитием сенсорной формы полиневрита. Полиневритический синдром раньше проявляется у лиц с эндокринно-вегетативной недостаточностью в преморбидном периоде а также в период эндокринной перестройки (климакс). Выраженные формы токсического полиневрита могут сочетаться с явлениями астении или вегетативно-сосудистой дисфункции.
Двувальный лопастной смеситель наиболее эффективен для смешивания сложных сочетаний сыпучих материалов с разными гранулометрическими характеристиками и плотностью вязких и хрупких материалов многокомпонентных смесей и смесей с микрокомпонентами. Двувальные лопастные смесители находят свое применение в любой отрасли производства где требуется тщательное и быстрое смешивание.
Двувальный лопастной смеситель является смесителем циклического действия и состоит из смесительной камеры оборудованной разгрузочным бомболюком. Внутри смесительной камеры установлены два параллельных вала с расположенными на них смесительными лопастями. Валы приводятся в движение приводом с силовой передачей.
Эффективность агрегата основана на сочетании двух процессов смешивания разных типов: турбулентного и транспортного. Загрузка исходного материала в смеситель производится с низким коэффициентом заполнения. После загрузки лопасти одного вала начинают подбрасывать продукты а второго – перемещать их по смесительной камере. В сочетании с низким коэффициентом заполнения в смесительной камере образуется т.н. «кипение» материалов при котором частицы свободно перемещаются друг относительно друга. Готовая смесь опрокидывается через бомболюк.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ