1、第七章 真空练泥机,7.1 概述 7.2 真空练泥机的组成和工作原理 7.3 主要结构形式 7.4 抽真空系统 7.5 主要参数 7.6 安装及使用,7.1 概述,为了消除压滤机泥饼的各组分分布不均匀和含有气泡等缺陷，一般是用真空练泥机对泥料进行加工，泥料经真空练泥机加工后，各组分的分布趋于均匀，结构比较致密，泥料的可塑性和干燥强度都有提高。 一、分类 1、按用途分 1）真空练泥机：用作塑性泥料的制备和脱气机械。 2）真空挤泥机：用作塑性泥料的练制兼挤压成型机械，可挤塑实心、空心和板件。,7.1 概述,2、按练泥级数、螺旋轴多少和布置形式分 1）练泥机级数有单级的、双级的，每级内的螺旋轴有单轴
2、、双轴的。 2）螺旋轴的布置有水平式和垂直式。当练泥机挤出螺旋轴线是水平布置的，称卧式练泥机；当挤出螺旋轴线是垂直布置的，称立式练泥机。 真空练泥机的共同点： 1）练泥机的工作构件都是螺旋叶。 2）工作程序：原泥料的喂入初练真空脱气处理精练挤压从机嘴或模具得到致密塑性泥料或坯体。 二、型号结构 规格尺寸以挤压螺旋的最大直径表示（毫米）表示，如ZL630指挤出末端螺旋直径为630mm的真空练泥机。,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,一、组成 真空练泥机是一个机组，由练泥机、真空泵和抽真空辅件（管路、滤清器等）组成。真空泵及其辅件专用于抽吸练泥机真空室内的气体，使真空室保持一定的真空度。 1、双
3、轴式真空练泥机 由加料混合部分、挤泥出料部分、抽真空系统、机头、机嘴、动力传动装置等组成。,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,电机通过传动装置带动上下轴转动，泥料从加料口加入，经不连续螺旋绞刀破碎、混揉、捏练和输送，再经连续螺旋绞刀的挤压，通过筛板被挤成细小的条状进入真空室。在真空室内泥料中的空气被抽走，然后泥料经下轴的挤出螺旋进一步挤压揉练，由机头和机嘴挤出，切断后即成为具有一定截面形状、大小和一定强度、致密度的成形用泥段。 真空室用管子经滤气器与真空泵相通，真空度一般不宜低于720mmHg（96kPa）。 为了加强对泥料的搅拌和捏练，使泥料混合的更为均匀，在加料部分增加一根平行装设的不连
4、续螺旋绞刀轴，使加料部分实质上成为一台双轴搅拌机，就成为三轴式真空练泥机。,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,双轴式真空练泥机,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,2、单轴式真空练泥机 其构造特点是加料部分和出料部分安排在同一根轴上，工作原理同双轴式真空练泥机。 单轴式真空练泥机结构简单、设备高度小，工作位置低，但真空室小，易堵塞；轴较长，刚性差，在泥料通道上设置的轴承，密封与润滑都很困难，通常只制成小型的练泥机供试制车间和实验室使用。,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,单轴真空练泥机,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,二、泥料在机内的运动情况 泥料是一种塑性物体，它的变形和运功不服从弹
5、性体的虎克定律和牛顿型流体的内摩擦定律，情况比较复杂，关于练泥机设计和应用的研究，多半采用实验方法。 练泥机螺旋轴螺旋叶面的安装方式有： 1）螺旋升角90，螺旋角0，只会使泥料绕轴翻转，不会使泥料推进； 2）0，90，只会使泥料受切割，也不会使泥料推进。此两种情况都不能 3）沿螺旋方向装叶面，值合理时，当螺旋轴带动螺旋叶转动时，泥料运动形式有：,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,1、输送流动 泥料沿轴毂、螺旋叶和输泥筒体所围成的螺旋槽作螺旋式前进运动，泥料运动的主流，螺旋叶面作定轴转动时作用于泥料的轴向分力，结果是泥料得到输送和挤压。 2、横流 泥料在螺旋的周向分力和摩擦力作用下沿螺旋沟槽作
6、翻转运动，这种运动使泥料受到剪切、混合和搅拌，也使泥料发热，对功耗、泥质有很大关系。,7.2 真空练泥机的组成和工作原理,3、高压逆流 泥料在作正向流动时有流阻存在，形成从压力高处回流向压力低处的趋势，而且沿流道截面的速度分布是不均匀的，影响生产能力、功耗，使泥料受剪切作用和分层。 4、漏流 由压力梯度的存在引起的，沿着螺旋叶和筒体和径向间隙向低压处所作的轴向流动，影响生产能力。 泥料在机筒内的流动是这些流动的组合，总趋势沿螺旋槽运动，在泥料运动的同时还受压缩力的作用，后者在于去除空隙，以得到致密的泥料。,7.3 主要结构形式,一、传动部分 多轴式真空练泥机的传动形式分为： 集中驱动：指电动机
7、通过联轴器或离合器经齿轮减速器带动上轴和下轴转动，结构紧凑，占地面积小，但运动链较长，装配和维修较困难，多用于中小型真空练泥机。 分散驱动：指上、下轴的运转分别由两台电动机和两套传动机构驱动，操作比较灵活，多用于大型真空练泥机，可采用效率高、体积小、重量轻的行星摆线针轮减速器直接驱动上、下轴。,7.3 主要结构形式,二、搅泥部分 由加料槽、搅泥螺旋、梳子板、挤泥筒等组成，作用是原泥喂入、破碎、搅拌混合、输送，最后将初练的泥料挤压入真空室，并从用泥料本身形成对真空室的密封。 在加料槽内壁的螺旋绞刀向上转的一侧安装梳子板，以阻止泥料随绞刀转动，并把泥料挡回进料槽内。 不连续螺旋刀片按截面形式不同，
8、可分为矩形截面刀片和六角形截面刀片两种。矩形截面的刀片容易制造，有刀片粘泥现象；六角形截面刀片使用效果好，但制造较困难。,7.3 主要结构形式,通常刀片的螺旋升角1525，两端刀片的螺旋升角调得较大（25左右），中间部分调得较小（15左右），以使泥料在加料槽中能得到比较充分的混合，最后一把刀片应该是连续螺旋绞刀的延伸部分，两者夹角为45，轴向距离为m=0.25bmax+10。 料槽长度应根据泥料需要达到混合的均匀程度而定，常取为800mm1000mm，加料槽均应水平安装布置，槽内壁可做成轴向凹槽，以防泥料在槽内转动。,7.3 主要结构形式,三、挤泥部分 由连续螺旋绞刀、挤泥筒、机头和机嘴等组成
9、。 （一）连续螺旋绞刀 有圆柱形或圆锥形，作用除了输送泥料外，还能对泥料进行捏练、混合和挤压。 1、螺旋升角螺旋面各点的升角是不同的，外缘的螺旋升角最小，与轴毂联接处螺旋升角最大。螺旋升角的最大值与最小值之差称为侧滑角，使螺旋槽中的泥料有沿着半径向远心方向滑动的趋势。通常螺旋升角指平均半径处的螺旋升角。,7.3 主要结构形式,绞刀输送泥料时，通常以螺旋效率表示绞刀输送泥料的能量有效利用的程度。 当 时，螺旋效率有最大值。一般泥料与金属的滑动摩擦系数0.40.6，相当于29.534。 考虑到泥料是抵抗剪切变形能力很低的塑性物质和保证泥料的质量，绞刀螺旋升角在2025的范围内，练泥机的生产能力较高
10、、单位功耗较低，螺旋升角等于23时，练泥机的效率最高。,7.3 主要结构形式,2、螺旋叶片的断面形状 根据螺旋面母线倾角的不同情况，叶片的断面形状有三种，受力分析如右图示，Pn为正压力，P1 、P2 、P3为轴向、周向和径向分力。,7.3 主要结构形式,1）垂直型=0，因小，P1P2，螺旋面对泥料的主要作用力是推压泥料向前运动，小部分力使泥料有回转趋势，目前常用。 2）后倾型0，径向分力使泥料有向机壳滑动的趋向，阻止泥料在机筒内转动的趋向，不能过大，过大时漏流大。 3）前倾型0，径向分力使泥料有向轴毂滑动的趋向，抵消部分侧滑角的影响，减少漏流，但过大，产生轴毂包泥，一般不采用。,7.3 主要结
11、构形式,3、螺旋叶片 通常轴毂直径可取dD/（23），D是螺旋外径。为了减小绞刀的质量和便于加工，一般设计成空心的轴毂。 加料部分由于结构上的原因有采用锥度为510的圆锥形绞刀外，出料部分一般都采用圆柱形绞刀。 一般出料部分连续螺旋绞刀的长度为其直径的2.5倍以上，螺旋叶片的圈数不少于3圈；加料部分连续螺旋绞刀的长度为其螺距的1.52倍。 目前使用的练泥机，叶片厚度多半为15mm25mm。,7.3 主要结构形式,螺旋面的高度大，不同直径的螺旋升角差异愈大，对搅泥有利，但对挤泥质量不利。高度的取值范围为（0.250.3）D。搅泥螺旋取大值，挤泥螺旋取小值。 对螺旋面的材料要求是摩擦系数小，抗磨蚀
12、性强，不易生锈，铸铁、铸钢、镀铬钢、不锈钢等都可用于制造螺旋叶片，螺旋叶片可用14mm20mm钢板按确定的螺旋参数制成，直接焊接在轴上，并打磨光滑。,7.3 主要结构形式,4、螺旋推进器 作用是将经过抽真空的泥料挤压推送入机头和挤出机嘴并消除“螺旋结构”带来的缺陷（泥料颗粒的定向排列）。 常用的挤出螺旋采用双头和三头螺旋，以保证推力均匀。为消除中心泥料的松散现象，往往将最后一个螺旋面做成前倾型断面，并将螺旋前端做成过度的锥形。,7.3 主要结构形式,（二）挤泥筒 凡在连续螺旋绞刀外的圆筒称为挤泥筒，筒内壁都开有沿圆周等分排列的轴向凹槽或其它形式的凹槽，以阻止泥料在挤泥筒内产生圆周方向的旋转。
13、一般采用铸铁材料制成，形状有圆柱形、圆锥形。 挤泥筒内壁和螺旋绞刀的径向间隙是影响练泥机工作的重要因素。对于塑性良好、含水量高的泥料，间隙应当小些；对于塑性较差、含水量低的泥料，间隙可大些，该间隙一般要求是不大于3mm5mm，挤泥筒的工作长度一般取L=（2.53）h。,7.3 主要结构形式,（三）机头和机嘴 机头指挤出螺旋终止处到机嘴的一段，作用是调和、减小或消除泥料由于脉冲输送、速差、螺旋终止突变等带给泥料的缺陷；形成泥料压力，使泥料受到强的挤压作用从而得到致密均匀并有一定强度的原泥。,7.3 主要结构形式,机头的形状可分为： 圆柱形、圆锥形组合结构：适用于挤制直径比绞刀小得多的泥段，圆柱形
14、部分的长度一般取为等于推进器的螺距，圆锥形部分的锥角取为30左右。 鼓形结构：用于挤制直径大于或接近于绞刀直径的泥段。为了得到结构致密的泥料，机头的出口面积不能大于进口面积的两倍。,7.3 主要结构形式,机嘴是出泥的地方，其作用是使挤出的泥段具有一定的形状、尺寸和密度。 对锥形机嘴有如下经验数据：锥角2040，L（11.5）D，lL/3；也有采用板式机嘴的，便于更换挤制泥料的截面尺寸。,7.4 抽真空系统,由真空泵、滤气器、真空管道和练泥机本身的真空室等组成。 一、真空泵 真空泵规格主要根据需要的抽气速率和极限压力来确定，其抽气速率应满足：常用的真空泵有水环式、滑阀式和旋片式等。水环式真空泵排
15、气量为0.530m3/min，真空度达7098%，回转部分没有机械接触摩擦，寿命较长，构造简单，维修方便。 滤气器的作用是将从真空室抽出的气体过滤，除去夹在气体中的水滴和尘粒，以保护真空泵，过滤介质为棉毛织物和泡沫塑料。,7.4 抽真空系统,真空泵,陶瓷水环真空泵,7.4 抽真空系统,二、真空室 作用是供泥料进行脱气处理，并保持一定的真空度。 要求：不漏气，不堵泥，尽可能将泥料中的气体排除干净，保持足够的真空度。 以真空室的真空度作为衡量泥料脱气程度的一项主要技术指标，通常标准是真空度不低于96kPa。 相对真空度是指被测对象的压力与测量地点大气压的差值，用普通真空表测量。在没有真空的状态下，
16、表的初始值为0。当测量真空时，它的值介于0到101.325KPa（一般用负数表示）之间。 如测量值为30KPa，则表示泵可以抽到比测量地点的大气压低30KPa的真空状态。,7.4 抽真空系统,衡量泥料脱气程度的还应当用脱气率这个概念。 泥料的脱气率：泥料经过真空室时被抽走的干空气质量与泥料带入真空空中的干空气质量之比。PB为在真空室泥料温度下饱和水蒸气压力，Pa为大气压力，H为真空度。,7.4 抽真空系统,1、泥料切割装置 作用：将上轴挤泥筒的泥料切割成条状、块状或薄片状，以便于进入真空室脱气。 常有切片刀和筛板两种。筛板结构简单，装拆维修方便。为了减少泥料通过筛板的阻力，筛板应有较大的开孔率
17、。 筛板直径的确定为开孔率,7.4 抽真空系统,2、泥料输送装置 1）连续螺旋叶片和椭圆形压泥滚筒 优点是能畅快地输送泥料，真空室不易堵塞；缺点是结构复杂，增加了压泥滚筒轴处的密封难度，维修比较麻烦。 2）不连续螺旋绞刀和梳子板 增大了真空室的容积，泥料停留时间较长，对泥料进行搅拌，能达到较好的抽真空程度，结构比较简单，维修方便，缺点是容易引起堵塞。,7.4 抽真空系统,3、真空室的密封 进出泥口的密封是靠泥料自行填塞而密封的；观察孔等处的静密封是连接件没有相对运动，一般选用弹性好的橡胶作密封材料；转轴穿过真空室的一侧是动密封，通常采用“阻塞”原理制成的填料函对真空室加以密封的装置。,有液封环
18、的填料腔,7.4 抽真空系统,4、真空室的结构尺寸 呈箱形结构，一般用铸铁整体制成，壁厚约12mm15mm，上、下轴之间应留有一定的距离，尽可能让泥料中的气体排除干净，一般取A（1.21.8）D。,7.5 主要参数,一、生产能力 考虑到实际上泥料的层与层之间有相对运动，同时进入机头的泥料有一部分回流到绞刀的螺旋槽内，还有加料和绞刀输送不均匀等因素的影响，故实际生产能力k为考虑泥料的转动、回流及未充满加料槽等的影响系数，通常k0.20.4。,7.5 主要参数,二、转速 实际上练泥机的生产能力不是与转速的一次方成正比，生产能力的增加往往比转速的增加慢得多，由生产能力与转速关系的实验曲线，Qn曲线近
19、似为抛物线。泥料的水分愈低，达到最高生产能力的转速也愈低。,7.5 主要参数,练泥机轴功率的增加比转速的增加快一些，这就意味着随着转速的增加，绞刀转动的阻力矩稍有增大。 由于练泥机生产能力的增加比转速的增加要慢，轴功率的增加却比转速增加快，因此，单位功耗必然随转速的增加而增大，效率因而降低。 实际使用的中小型练泥机的转速为（2040）r/min，大型练泥机为（1020）r/min或更低些,7.5 主要参数,三、功率 真空练泥机所消耗的功率有如下部分组成：对泥料进行搅拌、混合消耗之功；克服泥料与螺旋工作面相对滑动的摩擦消耗用功；挤压泥料消耗之功；泥料通过机头、机嘴或筛板消耗之功。 影响功耗的因素是非常复杂的，一般采用在实践的基础上按类比法决定功率。,7.6 安装及使用,开动真空泵，待真空表达到规定的真空度读数后，方可启动，先开挤出螺旋用电机，再开加料螺旋用电机。 加料时要均匀且加料量不宜过多。开始挤出的泥段未经完善的真空处理，不能使用，要重新加入辊槽内。练泥机在工作过程中，应经常对挤出的泥料切片作质量检查，以保证泥料中没有气孔、裂纹和夹层等缺陷。 练泥机停机前应先停止加料，待机中泥料尽可能都挤出后，方可停机，以减小下次启动时的栽荷。,
