a) Sự chuyển động và vị trí của các bàn tay trộn trong quá trình trộn.
Sự hoạt động của bàn tay trộn trong buồng trộn thể hiện qua vị trí của nó và vị trí tƣơng đối của nó so với các bàn tay trộn khác trong buồng trộn. Để thuận tiện cho việc theo giõi vị trí của bàn tay trộn trong buồng trộn cũng nhƣ vị trí tƣơng đối của nó đối với các bàn tay trộn khác trong buồn trộn, ta ký hiệu định vị các bàn tay
Bàn tay trộn ký hiệu là: Xij
Xét cụ thể cho buồng trộn 2 trục có 2 x 8 cặp cánh tay trộn:
- X = A,B là ký hiệu hai trục; Trục chủ động A và trục bị động B;
- i:= (I÷VII): Vị trí của cánh tay trộn trên 2 trục trộn (tính từ phía động cơ dẫn động).
- j: Số thứ tự của bàn tay trộn trên trục trộn. Tại mỗi vị trí của cánh tay trộn trên một trục trộn sẽ có hai cánh tay trộn lắp đối xứng nhau. Trên hai cánh tay trộn này sẽ lắp các bàn tay trộn, đƣợc đánh số chẵn và lẻ.
Đối với trục A
+j:= 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 là vị trí bàn tay trộn cùng phƣơng đẩy vật liệu trên các vị trí cánh trộn từ I-VII (theo hƣớng tiến từ I-VII) trên trục A.
+ j= 15,16 là hai bàn tay trộn trên cánh tay trộn VIII của trục A có phƣơng ngƣợc với các bàn tay trộn trƣớc.
Đối với trục B
+ j=1,2 là hai bàn tay trộn trên cánh tay trộn tại vị trí I của trục B có phƣơng ngƣợc với các bàn tay trộn sau.
+ j:=3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 là vị trí bàn tay trộn cùng phƣơng đẩy vật liệu trên các vị trí cánh trộn từ II-VIII trên trục B.
Các bàn tay trộn lẻ 1,3,5,7,9,11,13,15 cũng nhƣ các bàn trộn chẵn 2,4,6,8,10,12,14,16 nằm trên các vị trí liên tiếp của cánh tay trộn và lệch nhau 900 theo chiều quay, chúng có cách bố trí dạng xoắn ốc. Khi trục quay, chũng sẽ tiếp hất vật liệu, làm vật liệu chuyển động theo phƣơng trục trộn.
Hình2-2: Đánh số vị trí các bàn tay trộn trong buồng trộn
Sau khi đã định vị đƣợc các bàn tay trộn trong buồng trộn, ta sẽ cho trục trộn hoạt động để tìm ra vị trí của các bàn tay trộn tỏng q trìh hoạt động của nó.
Do kết cầu của thùng cân, nên khi rót vật liệu vào buồng trộn thì vật liệu sẽ phân bố thành dạng chóp có đỉnh ở giữa hai trục trộn và xuôi sang hai bên. Nhƣ vậy, khi tính tốn cơng suất cho động cơ dẫn động buồng trộn, ta chỉ tính cho các cánh tay trộn nằm trong khối vật liệu của buồng trộn; Tức là khi cánh tay trộn và bàn tay trộn nằm trong khoảng φ1<Xij<φ2
Trong đó:
- φ1 là góc cánh tay trộn bắt đầu đi vào khối hỗn hợp bằng góc ma sát trong của vật liệu (φ1 = 300÷450)
Hình 2-3: Quy ước chiều quay và vị trí của bàn tay trộn.
Tuy nhiên để thuận tiện cho việc khảo sát, ta quy ƣớc:
- Gọi gốc 00 tại vị trí nhƣ hình vẽ 2-3; Hƣớng quay có chiều dƣơng cùng với chiều quay của trục trộn. Tại vị trí 00 bắt đầu tính là thời điểm T1; Ta khảo sát các góc quay (α) của cánh tay trộn tại các thời điểm cách nhau 450 từ T1÷T8.
- Khi góc quay của trục α>1800 thì: Nếu α = 2250 thì thay bằng -1350; Nếu α = 2700 thì thay bằng -900; Nếu α = 3150 thì thay bằng -450; Nếu α = 3600 thì thay bằng 00.
- Theo các cột chỉ vị trí của bàn tay trộn trên một trục từ (I-VIII). Góc quay trên các hàng cùng một cột đƣợc tính bằng cách cộng số trƣớc với 450:
Tk + 1 = Tk + 450 (k = 1 ÷ 8)
- Theo các hàng chỉ vị trí của bàn tay trộn tại các thời điểm T1 ÷ T8. Góc quay trên các cột cùng một hàng đƣợc tính bằng cách cộng các số trƣớc với 900.
Xi + 1; j +2 = Xij + 900
- Giá trị góc quay đầu tiên AI1 tại T1 = 00; giá trị góc quay đầu tiên BI1 tại T1 = 900.
- Thành lập bảng số chẵn bằng cách cộng 1800 vào giá trị của số lẻ. Nếu lớn hơn 1800 thì lại áp dụng quy ƣớc trên.
Xij chẵn = Xij lẻ + 1800
Khi trục trộn hoạt động, vị trí của các bàn tay trộn đƣợc thể hiện thành 4 bảng gồm có: Bảng vị trí của các bàn trộn chẵn, lẻ trên trục A; Bảng vị trí của các bảng chẵn, lẻ trên trục B. Biểu diễn trên bảng nhƣ sau:
Bảng 2.1: Vị trí các bàn trộn lẻ trên trục A trong buồng trộn tại các thời điểm
Chuyển động của dòng vật liệu
AI1 AII3 AIII5 AIV7 AV9 AVI11 AVII13 AVIII15
T1 0 90 180 -90 0 90 180 -90 T2 45 135 -135 -45 45 135 -135 -45 T3 90 180 -90 0 90 180 -90 0 T4 135 -135 -45 45 135 -135 -45 45 T5 180 -90 0 90 180 -90 0 90 T6 -135 -45 45 135 -135 -45 45 135 T7 -90 0 90 180 -90 0 90 180 T8 -45 45 135 -135 -45 45 135 -135
Bảng 2.2: Vị trí các bàn trộn chẵn trên trục A trong buồng trộn tại các thời điểm
Chuyển động của dòng vật liệu
AI2 AII4 AIII6 AIV8 AV10 AVI12 AVII14 AVIII16
T1 180 -90 0 90 180 -90 0 90 T2 -135 -45 45 135 -135 -45 45 135 T3 -90 0 90 180 -90 0 90 180 T4 -45 45 135 -135 -45 45 135 -135 T5 0 90 180 -90 0 90 180 -90 T6 45 135 -135 -45 45 135 -135 -45 T7 90 180 -90 0 90 180 -90 0 T8 135 -135 -45 45 135 -135 -45 45
Bảng 2.3: Vị trí các bàn trộn lẻ trên trục B trong buồng trộn tại các thời điểm
Chuyển động của dòng vật liệu
BI1 BII3 BIII5 BIV7 BV9 BVI11 BVII13 BVIII15
T1 90 180 -90 0 90 180 -90 0 T2 135 -135 -45 45 135 -135 -45 45 T3 180 -90 0 90 180 -90 0 90 T4 -135 -45 45 135 -135 -45 45 135 T5 -90 0 90 180 -90 0 90 180 T6 -45 45 135 -135 -45 45 135 -135 T7 0 90 180 -90 0 90 180 -90 T8 45 135 -135 -45 45 135 -135 -45
Bảng 2.4:Vị trí các bàn trộn chẵn trên trục B trong buồng trộn tại các thời điểm
Chuyển động của dòng vật liệu
BI2 BII4 BIII6 BIV8 BV10 BVI12 BVII14 BVIII16
T1 -90 0 90 180 -90 0 90 180 T2 -45 45 135 -135 -45 45 135 -135 T3 0 90 180 -90 0 90 180 -90 T4 45 135 -135 -45 45 135 -135 -45 T5 90 180 -90 0 90 180 -90 0 T6 135 -135 -45 45 135 -135 -45 45 T7 180 -90 0 90 180 -90 0 90 T8 -135 -45 45 135 -135 -45 45 135
Ta có một số nhận xét từ các bảng trên như sau:
1. Bảng 1, 2, 3, 4 trên mơ tả tồn bộ các vị trí của các bàn tay trộn trên hai trục trộn bên trong buồng trộn theo góc quay (hay theo thời gian một vịng quay) với các thời điểm khảo sát lệch nhau một góc là 450.
2. Các bàn tay trộn làm việc nằm trong khoảng 00 < Xij < 1800 mang dấu dƣơng (bôi đen). Ngƣợc lại, các bàn tay trộn khơng làm việc ứng với góc âm.
3. Khi ta đặt 2 bảng có cách trộn lẻ và chẵn trên cùng một trục trùng khít lên nhau thì tồn bộ các bàn tay trộn làm việc trên bảng chẵn (lẻ) sẽ lấp vào bàn tay trộn không làm việc trên bản lẻ (chẵn) và ngƣợc lại (theo cả hàng và cột). Điều này có nghĩa:
+ Tại mỗi vị trí của cánh tay trộn trên một trục trộn từ (I - VIII) khi trục trộn quay một vịng (3600 từ T1 ÷ T8), hỗn hợp sẽ đƣợc bàn tay trộn quét hai lần.
Ví dụ: Tại các vị trí AII, hoặc BII ta có nhƣ sau:
AII3 AII4 AII5 AII6 BII3 BII4 BIII5 BIII6 T1 90 -90 180 0 180 0 -90 90 T2 135 -45 -135 45 -135 45 -45 135 T3 180 0 -90 90 -90 90 0 180 T4 -135 45 -45 135 -45 135 45 -135 T5 -90 90 0 180 0 180 90 -90 T6 -45 135 45 -135 45 -135 135 -45 T7 0 180 90 -90 90 -90 180 0 T8 45 -135 135 -45 135 -45 -135 45
+ Tại mỗi thời điểm từ (T1÷T8), tại mỗi vị trí từ (I÷VIII) dọc theo trục trộn ln có 1 bàn tay trộn nằm trong khối hỗn hợp cả trục là 8. Do đó kết quả là khi trục trộn quay một vịng tồn bộ khối hỗn hợp trong buồng trộn đƣợc các bàn tay trộn quét qua 2 lần.
Ví dụ: Tại cùng một thời điểm T5 trên vị trí từ (I ÷ VIII) của trục A. AI AII AIII AIV AV AVI AVII AVII T5 - lẻ 180 -90 0 90 180 -90 0 90 T5 - chẵn 0 90 180 -90 0 90 180 -90
Ví dụ: Tại cùng một thời điểm T6 trên các vị trí từ (I÷VIII) của trục B. BI1 BII BII BIV BV BVI BVII BVIII T6 - lẻ -45 45 135 -135 -45 45 135 -135 T6 - chẵn 135 -135 -45 45 35 -135 -45 45
+ Tại một thời điểm từ (T1÷T8) tại mỗi vị trí từ (I÷VIII) ln có một bàn tay trộn nằm trong hỗn hợp và các bàn tay trộn tại các vị trí này lệch nhau một góc 900. Các bàn tay trộn trên cùng một trục lại có cùng góc nghiêng α (hay gọi là góc xung kích) đẩy
vật liệu. Do đó xét tại hai vị trí liền nhau trên một trục thì khối vật liệu liên tục đƣợc các bàn tay trộn đầy vừa hất, vừa đẩy di theo dọc một cách liên tục.
+ Trên một trục, tại 8 vị trí từ (I ÷ VIII) ln có một cánh tay trộn làm việc bằng 1/2 số cánh tay trộn có trên một trục. Trên hai trục, sẽ có 16 cánh tay trộn làm việc đồng thời bằng 1/2 số cánh tay trộn có trong buồng trộn. Điều này có ý nghĩa cho cơng việc tính tốn về cơng suất tiêu thụ của buồng trộn.
4. Do các cánh tay trộn trên các vị trí của hai trục trộn đƣợc bố trí so le từng cặp lệch nhau 900; đồng thời chiều quay của hại trục trộn là ngƣợc chiều nhau. Cho nên quan sát cặp bảng 2, 3 và bảng 1,4 ta có thể rút ra các kết luận sau:
+ Vị trí (góc) của bàn tay trộn lẻ của trục A tại vị trí i sẽ giống vị trí (góc) của bàn tay trộn chẵn của trục B tại vị trí thứ i + 1. Và ngƣợc lại, vị trí (góc) của bàn tay trộn chẵn của trục A tại vị trí i sẽ giống vị trí (góc) của ban tay trộn lẻ của trục B tại vị trí thứ i + 1. Có nghĩa là khi làm việc hai trục trộn A và B quay ngƣợc chiều nhau và các bàn trộn lẻ của A tại i sẽ đối xứng qua tâm buồng trộn với các bàn tay trộn chẵn của trục B tại i + 1. Và ngƣợc lại, các bàn trộn chẵn của A tại i sẽ đối xứng quan tâm dọc buồng trộn với các bàn trộn lẻ của B tại i + 1.
+ Trong khoảng 00÷1350: các bàn tay trộn đối xứng trên sẽ làm nhiệm vụ gạt vật liệu theo phƣơng vòng và vừa đẩy vật liệu theo phƣơng dọc trục với các chiều ngƣợc nhau.
+ Trong khoảng 1350 ÷1800: Các bàn trộn đối xứng qua tâm dọc trục buồng trộn sẽ tạo vùng "giao thoa" vật liệu nhƣ sau:
Khi bắt đầu vào 1350, hai bàn tay trộn đối xứng sẽ bắt đầu đi vào vùng ảnh hƣởng của nhau. Có nghĩa là vật liệu sẽ chịu đồng thời tác động của hai bàn tay trộn Ai và Bi + 1 (hai bàn tay trộn liên tiếp hai trục). Vật liệu giữa hai bàn tay trộn này sẽ đƣợc đẩy ép và trộn lẫn vào nhau trong vùng giữa của chúng. Càng vào sâu thì ảnh hƣởng càng lớn. Đến khi đạt 1800 thì khối vật liệu giữa hai bàn tay trộng bị
Tại vị trí 1800 thì khối vật liệu này đƣợc hai bàn tay trộn lúc này tạo với nhau một góc 900 hất tung lên. Những hạt vật liệu va đập vào nhau mất động năng sẽ rơi xuống ngay tại vị trí nó bị mất động năng; những hạt vật liệu khác do góc nghiêng của bàn tay trộn nó đƣợc hất theo phƣơng tiếp tuyến với vòng quay và phƣơng vng góc với bàn tay trộn, chuyển động sang vị trí mới để tiếp tục bị các bàn tay trộn ở vị trí tiếp theo gạt và hất tiếp.