混合機(jī)原理
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2017-03-22
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1、滾翻運(yùn)動(dòng)混合機(jī)（一維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)）
滾翻運(yùn)動(dòng)混合機(jī)屬復(fù)合型混合機(jī)，其由料筒、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)座等組成，筒體在電機(jī)的帶動(dòng)下作均速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于筒體內(nèi)壁焊有若干特制的抄板，物料在抄板的推動(dòng)下，沿著筒壁作環(huán)向運(yùn)動(dòng)，形成物料上下、左右方向的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于抄板與筒體中軸線有一定的角度，使物料在筒體內(nèi)作前后方向的運(yùn)動(dòng)。雖然，料筒的運(yùn)動(dòng)很簡單（一維運(yùn)動(dòng)），但料筒內(nèi)的物料在料筒內(nèi)充分的滾翻(做的是三維運(yùn)動(dòng))，加之上料筒內(nèi)保留的剩余空間和料筒的合理旋轉(zhuǎn)速度，使參加混合的不同組分能*大可能地作相對運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到混合的目的。
加料：在料筒上裝有人孔兼加料口；卸料：在料筒的一端有卸料口、蝶閥和密閉卸料裝置，在料筒的卸料口一端內(nèi)壁上裝有若干個(gè)出料螺旋板，當(dāng)物料混合好之后，將料筒反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，物料沿著出料螺旋板向卸料口移動(dòng)，從而將料卸出、卸凈。
滾翻運(yùn)動(dòng)混合機(jī)指標(biāo)為：裝料系數(shù)百分之50，混合均勻度可達(dá)百分之96-98（*高混合均勻程度變異系數(shù)達(dá)Cv=百分之2），混合時(shí)間20-40min。
特點(diǎn)：(1)操作方便，運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低；(2)混合精度較高；(3)物料在全密閉狀態(tài)下混合，不與外界接觸，保證了物料的清潔度的要求；(4)結(jié)構(gòu)簡單，便于清洗；(5)與“三維”運(yùn)動(dòng)混合相比，料筒可以做得更大，增加混料批量；(6)料筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以調(diào)節(jié)和控制；(7)可對固體物料加濕混合。
2、搖滾運(yùn)動(dòng)混合機(jī)（二維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)）
搖滾混合機(jī)屬復(fù)合型混合機(jī)，其由料筒、兩套料筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和安裝該兩套料筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用的上、下機(jī)架等部件組成。其中，料筒被固定在上機(jī)架上，料筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別為料筒作圓周運(yùn)動(dòng)與料筒作搖擺運(yùn)動(dòng)。其混合桶一方面在圓周運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)繞其對稱軸作圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面又在搖擺傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)下繞一根與其對稱軸正交的水平軸作搖擺運(yùn)動(dòng)，從而使料筒同時(shí)獲得由自轉(zhuǎn)和擺動(dòng)，這兩種相互獨(dú)立的聯(lián)合作用使物料作二維方向的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，再加之桶體內(nèi)壁焊有抄板，可以使物料向空間拋撒，從而使物料混合更加充分，使物料又增加了徑向的移動(dòng)，從而變成三維方向的運(yùn)動(dòng)，使物料充分混合。由于搖滾過程能使物料產(chǎn)生強(qiáng)力軸向脈沖，從而使混合運(yùn)動(dòng)每個(gè)瞬間均由擴(kuò)散混合與對流混合聯(lián)合作用。
搖滾混合機(jī)指標(biāo)為：裝料系數(shù)百分之50-60，混合均勻度可達(dá)百分之98-99（*高混合均勻程度變異系數(shù)達(dá)Cv=百分之1），混合時(shí)間約16-20min。
特點(diǎn)：(1)混合量大，適合于大批量、長線品種，結(jié)構(gòu)簡單，能耗少；(2)混合時(shí)間短，混合精度高，能適合物性和配比差別較大的物料的混合；(3)出料方便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，占有空間小。
搖滾混合機(jī)的新功能是能對固體物料加濕混合，可用于醫(yī)藥、食品等行業(yè)中對固體物料中添加液體輔料等，此功能在料筒的人孔蓋上裝有噴液和抽真空系統(tǒng)。
3、三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)（萬向混合機(jī)）
三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)屬回轉(zhuǎn)型，其由機(jī)座、驅(qū)動(dòng)裝置、萬向搖臂機(jī)構(gòu)、混料桶及電氣柜等組成，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)主動(dòng)軸和一個(gè)從動(dòng)軸，每個(gè)軸都帶有一個(gè)Y型萬向節(jié)，二個(gè)萬向節(jié)之間裝有混料桶?；旌贤斑\(yùn)動(dòng)形態(tài)是在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還進(jìn)行公轉(zhuǎn)，其將有四種運(yùn)動(dòng)的疊加，一是繞筒體中心軸作轉(zhuǎn)動(dòng)；二是筒體兩端的上下運(yùn)動(dòng)；三是筒體兩端左右運(yùn)動(dòng)；四是筒體平移運(yùn)動(dòng)。其機(jī)理：能使物料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)、平移和顛倒落體等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生交替脈沖和湍動(dòng)，物料的能量變化梯度推動(dòng)物料各質(zhì)點(diǎn)的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，各質(zhì)點(diǎn)的頻繁擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)改變各自的位置，達(dá)到滿意的混合。其屬擴(kuò)散、對流和剪切共存，所以混合效果甚佳。
三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)指標(biāo)為：裝料系數(shù)百分之80-85，混合均勻度≥百分之99（是當(dāng)前粉體混合精度*高設(shè)備之一），混合時(shí)間約15-20min。
特點(diǎn)：(1)全封閉結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無塵操作；(2)料筒內(nèi)無設(shè)置對物料構(gòu)成剪切作用的零部件，故溫升甚微，特別適用升溫后易結(jié)塊的物料，同時(shí)有利于保持物料的原料原有性狀；(3)因無離心作用，在混合過程中物料不會(huì)產(chǎn)生比重偏析、分層和積聚現(xiàn)象，確保混合質(zhì)量的均一性；(4)裝料系數(shù)大。
4、料斗混合機(jī)
料斗（又稱方錐）混合機(jī)具備了多向混合機(jī)的特點(diǎn)，料斗混合機(jī)利用（方錐）料斗的翻轉(zhuǎn)與左右（或單一）臂軸的角度，使物料回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生上下翻轉(zhuǎn)、放大縮小、左右摻雜作用達(dá)到均勻混合效果，同時(shí)回轉(zhuǎn)體（料斗）與回轉(zhuǎn)軸線成一夾角，使得混合過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的翻轉(zhuǎn)和切向運(yùn)動(dòng)，達(dá)到理想的混合效果。料斗混合機(jī)由機(jī)架、回轉(zhuǎn)體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。將料斗推置在回轉(zhuǎn)體內(nèi)，就能自動(dòng)將回轉(zhuǎn)體提升到位、自動(dòng)夾緊，壓力傳感器得到夾緊信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作，按設(shè)定的時(shí)間、轉(zhuǎn)速進(jìn)行混合。當(dāng)運(yùn)行達(dá)到設(shè)定的參數(shù)后，回轉(zhuǎn)體就能自動(dòng)垂直停止，同時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)工作，混合結(jié)束。然后，提升系統(tǒng)工作，回轉(zhuǎn)體內(nèi)的混合料斗下降到位，自動(dòng)停止，推出混合料斗，完成混合周期，并且自動(dòng)打印該批混合的完整數(shù)據(jù)。
此類集混合與提升功能與一體，能方便配料和清洗，也是實(shí)現(xiàn)無塵生產(chǎn)的可行混合設(shè)備及固體制劑總混的設(shè)備。料斗式混合機(jī)有三種，分別為自動(dòng)提升料斗混合機(jī)、單臂提升料斗混合機(jī)以及柱式提升料斗混合機(jī)，其共同點(diǎn)是料斗均能拆裝，所不同之處，第一種為二端夾持，第二種為單一夾持(能適應(yīng)區(qū)域分隔)，第三種為單柱式可提升夾持型。
料斗混合機(jī)指標(biāo)為：裝料系數(shù)百分之50-80，混合均勻度≥百分之99，混合時(shí)間約≤20min。
除兼有三維混合機(jī)特點(diǎn)外，還有：(1)料斗混合機(jī)能夠自動(dòng)完成夾持、提升、混合、下降等全部動(dòng)作；(2)一臺(tái)料斗混合機(jī)能配置多種不同容積的混合料斗，能滿足大批量、多品種的混合要求；(3)混合機(jī)采用PLC控制，可以按設(shè)定的時(shí)間和轉(zhuǎn)速完成混合工藝，并能自動(dòng)打印完整數(shù)據(jù)，同時(shí)具有智能、顯示、調(diào)節(jié)、監(jiān)視、警示等多項(xiàng)功能；(4)靈敏傳感能確保料斗落位、提升夾持、減速制動(dòng)、停車對位等操作。
5、V型和雙重圓錐混合機(jī)
過去固體制劑混合設(shè)備中以V型和雙重圓錐型（雙錐）為多，但近期在制藥工業(yè)中應(yīng)用很少。
5.1、V型混合機(jī)
V型混合機(jī)混合原理是利用物料反復(fù)分離與合一。其有二種：(1)對稱型V型混合機(jī)，缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)高度高、二桶體相關(guān)線拼焊上易造成死角、易造成交叉污染、無法徹底清洗，同時(shí)其混合運(yùn)動(dòng)只有橫向縱向流動(dòng)造成混合均勻時(shí)間過長等；(2)不對稱（長短桶體）V型混合機(jī)，容器二邊高度不對稱，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)時(shí)兩邊容器物料的周而復(fù)始地互相摻雜，達(dá)到良好混合效果，缺點(diǎn)是體積大、回轉(zhuǎn)空間大、內(nèi)部不易全拋光而形成死角、易造成交叉污染，但此種不對稱V型混合機(jī)在制藥工業(yè)中還有人在使用。
V型混合機(jī)裝料系數(shù)：對稱型V型為百分之30，不對稱V型為百分之40左右。V型混合機(jī)混合均勻度：對稱型V型為≥百分之90，不對稱V型為≥百分之96。二者混合時(shí)間約8-12min。
5.2、雙重圓錐型混合機(jī)
雙重圓錐型的運(yùn)動(dòng)方式只有單向運(yùn)動(dòng)，物料流動(dòng)性差混合不徹底、混合效果不良，故現(xiàn)在制藥工業(yè)一般不用。
6、行星錐形混合機(jī)
行星錐形混合機(jī)有單螺旋和雙螺旋二種，其由錐體、螺旋桿、轉(zhuǎn)臂及傳動(dòng)部分組成?；旌蠒r(shí)，螺旋桿在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，也能公轉(zhuǎn)。其原理為：螺旋桿自轉(zhuǎn)將物料自下而上提升，形成沿壁上升的螺旋柱物料流，同時(shí)轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)螺旋桿公轉(zhuǎn)使螺桿體外物料相應(yīng)地混入螺旋柱物料流內(nèi)，造成錐體內(nèi)物料不斷地混摻錯(cuò)位，并由錐形體中心匯入向下流動(dòng)，使物料能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到混合均勻。
行星錐形混合機(jī)指標(biāo)為：裝料系數(shù)百分之60-70，混合均勻度≥百分之96，混合時(shí)間約12-18min。
特點(diǎn)：(1)品種適應(yīng)性廣、不易出現(xiàn)破損顆粒、發(fā)熱變質(zhì)及離析分層等現(xiàn)象；(2)混合速度較快，能耗低；(3)能密閉和連續(xù)生產(chǎn)，無粉塵。
上面所述的是國內(nèi)原有的機(jī)型，雖然其有獨(dú)特的特點(diǎn)，但不足之處是清洗難與出料不盡，這正是制藥工業(yè)所忌諱的。直到筆者有幸看到天利公司代理Bolz-Summix 圓錐螺桿混合器，其在延承單螺旋行星錐形混合機(jī)特點(diǎn)的同時(shí)，改變了原有機(jī)型的缺陷。其有幾個(gè)特點(diǎn)：(1)
采用了獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)合了擺線針輪減速器和轉(zhuǎn)臂技術(shù)，降低的內(nèi)部摩擦力，從而降低能耗；(2)其螺桿自身的錐度，減少了圓錐螺桿混合器中心的無效混合區(qū)和凈空間的需求，就有利于大容量的混合；(3)錐型螺桿具有輕柔混合的特點(diǎn)，可以將混合脆弱物料時(shí)的磨損降到*低，更適應(yīng)處理熱敏性物料、油脂類物料和脆性的物料；(4)在底部閥門和圓錐頂部的間隙安裝一個(gè)空氣和氮?dú)獾膰姎猸h(huán)，以增強(qiáng)在此區(qū)域粉體的流動(dòng)，使粉體回到有效混合區(qū)再次混合；(5)采用清洗與球閥出料的特殊結(jié)構(gòu)，達(dá)到了排料時(shí)沒有死區(qū)、容易清洗、清洗液可全部排出的目的。因此，類似Bolz-Summix 圓錐螺桿混合器可用于制藥工業(yè)的生產(chǎn)。
