vae产品贮槽搅拌机混合性能分析及改进

vae产品贮槽搅拌机混合性能分析及改进

在vae生产中，带搅拌装置的产品存储槽中的高粘度注射液产品（如cw40-705、cw40-716）通常存在搅拌不均匀、搅拌效果差、搅拌装置简单、容易损坏等现象。因此,为使VAE产品贮槽搅拌器保持良好的搅拌混合性能,促进产品后期充分混合,改善产品性能,本文对其搅拌不均的原因进行分析,根据产品特性和搅拌器性能提出有效的改进措施。1器中心搅拌设备VAE搅拌设备在总体结构上包括搅拌装置(含电机、减速器和搅拌器)、轴封及搅拌罐三大部分,属于立式容器中心搅拌设备。其主要参数为:罐内径Di=3600mm桨叶倾斜角θ=45°搅拌轴上段轴径d1=100mm桨径dj=1400mm挡板宽度W=225mm搅拌轴中段轴径d2=99mm桨叶宽度b=150mm挡板数Z1=3搅拌轴下段轴径d3=99mm电机功率Na=7.5kW搅拌器层数Z=3电机转速n=49.6r/min2罐体内部板设计通过分析,发现搅拌混合不均匀的主要原因是罐体和搅拌器本身设计不合理。设计不合理主要体现在以下3个方面:a.桨径dj与罐体内径Di之比(dj/Di)。对于桨式搅拌器,一般dj/Di=0.35～0.8,液体粘度大时,应取偏上限值。而VAE产品粘度大,如CW40-716的粘度范围为3300～4500mPa·s,现用dj/Di=1400/3600=0.39,偏下限,与应偏上限要求不符。b.桨叶宽度b与桨径dj之比(b/dj)。一般桨式搅拌器,b/dj=0.1～0.25,而该搅拌器的b/dj=150/1400=0.04,该值明显偏小。c.罐体内壁的挡板设计。一般情况下,挡板宽度W与罐体内径Di之比W/Di=1/12～1/10,挡板数量Z1=2～8,以4或6居多,只有这样,挡板才能增大被搅拌液体的湍动程度,接近全挡板条件,改善搅拌效果。而使用的W/Di=150/3600=1/24<1/12,Z1=3,可见,挡板的W与Z1值亦偏小。3液氯罐体及除尘器的改进工程针对VAE产品贮槽及其搅拌器存在的设计不合理问题,笔者在不改变搅拌器形式、安装层数以及传动装置的前提下,对产品贮槽罐体和搅拌器进行改进,以改善产品贮槽的搅拌效果。3.1桨径hm取dj/Di=0.6,则dj=0.6×3600=2160mm。3.2桨的宽度增加取b/Di=0.1,则b=0.1×3600=360mm。3.3增加装饰宽度w，增加装饰数量z1取W/Di=1/12,则W=1/12×3600=300mm。现有挡板3块,为便于均布安装,再增设3块,故Z1=6。4n单的计算由文献可知,单层搅拌器的搅拌功率N单为:N单=Npρn3dj5经计算,N单=3.4kW。由文献可知,对形式、规格相同的搅拌器,总搅拌功率N为:N=Z×N单=10.2kW5改进后的搅拌强度计算假定搅拌器桨叶及筋板厚度不变,即δ=δ1=16mm,搅拌轴亦不变,即d1=100mm,d2=d3=99mm。5.1系统的搅拌功率由文献可知,电机功率Na为:Na=(N+Nm)/η式中Na——配套电机的额定功率,kW;N——三层搅拌器的总搅拌功率,kW;Nm——轴封处摩擦损失功率,kW;η——传动系统的效率,根据文献,取中值η=0.965。经计算,Na=10.75kW,圆整Na值,可选电机功率为11kW的立式带电机的摆线针减速器(BLY11-4)。5.2应力+0cr19ni9材料的刚度经过计算,改进后桨叶危险断面上的弯曲应力σ=7.06MPa,此应力也是桨叶所有截面中的最大弯曲应力σmax。由文献可知,对不锈钢桨叶,安全系数nb=3.5。由文献可知,0Cr19Ni9的强度极限σb≥520MPa,取σb=520MPa。所以,许用弯曲应力[σ]为:[σ]=σb/nb=520/3.5=148.57MPa可见σmax<[σ],因此取与原桨叶相同的厚度,强度足够。5.3对搅拌轴的强度和刚度进行调整5.3.1查文献表明经计算,搅拌轴断面上的最大剪应力τmax=Mt/Wp=11.12MPa。查文献得:[τ]=15～25MPa。可见,τmax<[τ],说明搅拌轴强度足够,轴径设计合理。5.3.2刚度条件一为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形,以免在运转中产生振动而导致轴封泄漏,应将轴的扭转变形限制在一个范围内。工程上以单位长度的扭转角ψ不得超过许用扭转角[ψ]作为扭转的刚度条件。搅拌轴单位长度的扭转角ψ为:ψ=180Mt/πGJp式中ψ——轴扭转变形的扭转角,°/m;G——剪切弹性模量,Pa,对碳钢及合金钢,G=8.1×1010Pa;Jp——轴截面的极惯性矩,m4,Jp=πd4/32=9.4258×10-6m4。由上式算得:ψ=0.159°/m。在一般传动中取[ψ]=(1/2～1)°/m。可见,ψ<[ψ],说明改进后搅拌轴刚度足够。6测量桨宽和桨叶厚度改进后,产品贮槽罐体不变,6块挡板均匀分布在罐内壁,挡板宽由原来的225mm增至300mm;搅拌轴不变,搅拌器桨径由1400mm增至2160mm,桨宽由150mm增至360mm,而桨叶厚度与筋板厚度保持不变,仍为16mm,搅拌器层数及布置亦不变。由于搅拌功率增大,与搅拌