專利名稱:潮濕微粒中抽取水分的方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于從潮濕微粒物質(zhì)中，包括固體微粒，(如礦石砂漿、工業(yè)廢料、煤和類似物)離心抽取液體的方法和設(shè)備。
在與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)中，使用間歇式離心機(jī)使不完全平衡地裝載的微粒以必要的高轉(zhuǎn)速干燥至非常小的濕度的問題，仍未解決。現(xiàn)有設(shè)備用于高生產(chǎn)率和對(duì)于具有使用價(jià)值濕度非常小的微粒干燥所需的高轉(zhuǎn)速，是不太安全或者太昂貴了。
舉例來說，煤炭工業(yè)急需一種經(jīng)過改進(jìn)的設(shè)備用來干燥小於100目的細(xì)煤粒，並要求經(jīng)濟(jì)、安全和污染小。
先有這種用途的商業(yè)離心機(jī)分為三大類(1)、傾注式無孔轉(zhuǎn)鼓，有螺旋將料推進(jìn)轉(zhuǎn)鼓(2)、濾網(wǎng)轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)，有螺旋將料推進(jìn)轉(zhuǎn)鼓(3)、間歇式離心機(jī)，類似于美國(guó)專利2，271，493號(hào)所示，低轉(zhuǎn)速時(shí)接收潮濕微粒，提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速至高速以進(jìn)行干燥，之后又降低速度以便取出干燥的微粒。某些現(xiàn)有的間歇式離心機(jī)有粗糙的彈性懸吊裝置，如美國(guó)專利3，275，152號(hào)，但他們都不適用所需的極高的轉(zhuǎn)速和較高的生產(chǎn)速度于經(jīng)濟(jì)地而燥極細(xì)煤粒。
這三種現(xiàn)有的離心機(jī)，沒有一個(gè)能得到足夠的離心力來干燥小于100目的煤粒到低于百分之二十至三十的表面濕度。此外，濾網(wǎng)式轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)，透過濾網(wǎng)損失大部分小于325目的煤粒。結(jié)果是，洗煤廠工人想要他們的細(xì)煤粒干燥到低于百分之二十的濕度時(shí)，選用了加熱干燥機(jī)或壓力干燥機(jī)。這兩種方法都很昂貴。壓力干燥機(jī)不能干燥很細(xì)的煤粒到低于百分之十五至二十的表面濕度。加熱干燥機(jī)，雖然不安全和污染環(huán)境，它能干燥細(xì)煤粒到低于百分之十的表面濕度。然而，它不能處理很細(xì)的煤粒，除非經(jīng)過和粗煤混合處理，而且熱的干燥細(xì)煤粒煤塵四處飛揚(yáng)並在運(yùn)輸時(shí)也易被吹散。
根據(jù)本發(fā)明提供的一個(gè)離心機(jī)，它包括一個(gè)鼓室，一個(gè)轉(zhuǎn)鼓可旋轉(zhuǎn)地安裝在上述鼓室內(nèi)。一個(gè)較寬的開口位于轉(zhuǎn)鼓一端用于裝入要進(jìn)行干燥的原料。一組開孔位于上述轉(zhuǎn)鼓上用于將水排至上述鼓室。一個(gè)底座靠近轉(zhuǎn)鼓另一端。一個(gè)連續(xù)的轉(zhuǎn)軸其一端牢固地安裝在轉(zhuǎn)鼓底部以使轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)用來安裝轉(zhuǎn)軸使之圍繞自身軸心旋轉(zhuǎn)的裝置。以使轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。用來安裝轉(zhuǎn)軸，包括一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)將轉(zhuǎn)軸安裝在一個(gè)第2端上，以使得上述第2端的轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓沿已基本確定的軌跡行進(jìn)保持一個(gè)頂點(diǎn)位置的裝置。支撐轉(zhuǎn)軸軸承的彈性裝置，位于轉(zhuǎn)軸端和轉(zhuǎn)鼓底部之間，而且上述彈性裝置是可變彈性，由此轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的自然振動(dòng)頻率依據(jù)轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率而改變。
這樣的結(jié)構(gòu)比在先有技術(shù)中的大型離心機(jī)更有可能將潮濕的細(xì)微粒干燥至更低的濕度，而且不會(huì)引起污染問題、安全隱患或顯著的微粒原料在被抽取的液體中流失。
本發(fā)明的離心機(jī)，可在非常高的干燥速度下處理不平衡的載荷例如超過90米/秒，並且干燥微粒排出時(shí)的操作速度是超過22米/秒。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一個(gè)方法從潮濕微粒材料離心地抽取液體，包括將上述潮濕微粒原料通入一個(gè)間歇式離心機(jī)的步驟。該離心機(jī)具有一個(gè)轉(zhuǎn)鼓，在其一端有開口用于接收上述潮濕微粒原料，其另一端有一個(gè)底座並裝在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，還有一個(gè)過濾襯套靠近上述轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)表面。上述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速加速到一個(gè)可控制的干燥速度，以離心抽取液體，將上述的微粒原料的液體含量減少至低于予先確定的百分比。上述離心機(jī)轉(zhuǎn)速減速，在上述離心機(jī)可控制的轉(zhuǎn)速下，從上述離心機(jī)中移走微粒。位于轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓的一端將上述轉(zhuǎn)軸支撐在一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)上，以保持上述轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓沿以確定好的軌跡行進(jìn)並有一個(gè)頂點(diǎn)位置，並且限制上述轉(zhuǎn)軸圍繞上述的頂點(diǎn)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此轉(zhuǎn)鼓和轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)自由度被局限於與旋轉(zhuǎn)軸線相橫切的方向上。將在上述轉(zhuǎn)鼓和上述萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)之間的上述轉(zhuǎn)軸支撐在可變彈性裝置的支座上。而控制上述離心機(jī)固有振動(dòng)頻率是通過依據(jù)上述離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(f)改變支座的彈性來達(dá)到，使得只是在上述加速和減速的步驟期間，比率f/fn為1.0，因此上述離心機(jī)在f/fn＝1.0狀態(tài)期間不足以產(chǎn)生連續(xù)的徑向振動(dòng)。
本發(fā)明的方法和離心機(jī)采用了一種固定裝置，它有效地利用了旋轉(zhuǎn)彈性體其自然的物理傾向。一個(gè)彈性體，即離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓和轉(zhuǎn)軸，如果平衡受到外力短暫的干攏，它將以一個(gè)或多個(gè)的自然頻率作自由振動(dòng)。假如外力是反復(fù)地作用，則彈性體將以外來激振的頻率發(fā)生振動(dòng)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)彈性體系具有臨界轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)速時(shí)，不希望產(chǎn)生的振動(dòng)可能出現(xiàn)。這些轉(zhuǎn)速相應(yīng)于系統(tǒng)不同的自然頻率。因?yàn)椴黄胶饪偸谴嬖谟谙到y(tǒng)中，使系統(tǒng)中總是存在著激振力，其頻率相應(yīng)于其轉(zhuǎn)速。當(dāng)系統(tǒng)的一個(gè)自然頻率和系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)頻率吻合時(shí)，共振會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)作最大振動(dòng)。自然頻率和最終的臨介轉(zhuǎn)速不僅僅是轉(zhuǎn)軸獨(dú)有的性質(zhì)，它們還進(jìn)一步受軸承、支座和底座的影響，應(yīng)該改變這些有關(guān)因素，將改變自然頻率和臨介轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明利用可變彈性支承件來改變系統(tǒng)的自然徑向振動(dòng)頻率。一個(gè)間歇式離心機(jī)設(shè)計(jì)成以可變速度旋轉(zhuǎn)，速度范圍包括一個(gè)相對(duì)低的卸載速度以將干燥微粒取出、一個(gè)中等較高的裝載速度和一個(gè)非常高的干燥速度。最終離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度將超過一臨介轉(zhuǎn)速或者要求在相應(yīng)自然徑向振動(dòng)頻率的一個(gè)臨界速度下運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間。通過改變支承件的彈性，有可能改變自然徑向振動(dòng)頻率，使得幾乎是瞬時(shí)地變速橫越其臨介速度。在另一方面，自然徑向振動(dòng)頻率可改變，以使得離心機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)，如卸載時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度相應(yīng)的頻率低于其自然徑向振動(dòng)頻率。
旋轉(zhuǎn)速度並非是對(duì)共振時(shí)的振幅唯一有影響的因素。另一個(gè)非常重要的因素是系統(tǒng)中的阻尼。然而阻尼對(duì)于在寬闊速度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)系統(tǒng)既是朋友也是敵人。共振時(shí)，要求實(shí)際阻尼接近系統(tǒng)的臨介阻尼，由此從轉(zhuǎn)軸取得能量並減小系統(tǒng)的振動(dòng)振幅。在高的干燥轉(zhuǎn)速時(shí)，希望實(shí)際阻尼是最小的，以便有效地利用轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)中的能量。因此，最好有一個(gè)可變速率的能量吸收裝置用作阻尼裝置來穩(wěn)定轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)速接近共振的卸載速度時(shí)，克服過度的徑向偏移，而又允許系統(tǒng)在更高的干燥速度旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地振動(dòng)。
因?yàn)楸景l(fā)明的離心機(jī)應(yīng)用了一個(gè)懸垂式轉(zhuǎn)鼓，為了精確地控制系統(tǒng)的徑向振動(dòng)，應(yīng)有一個(gè)裝置保持系統(tǒng)的頂點(diǎn)位于確定的軌跡之內(nèi)。通過利用與轉(zhuǎn)鼓相對(duì)的轉(zhuǎn)軸一端的一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)采實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，並且在接近頂點(diǎn)處利用輸入旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動(dòng)裝置，使頂點(diǎn)的徑向振動(dòng)和對(duì)旋轉(zhuǎn)部件的外來激振減至最小，並且將支座結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)頂點(diǎn)處傳遞及接收到的徑向振動(dòng)隔絕開來。
為了更深入了解本發(fā)明，通過實(shí)例方式參照附圖在下面加以描述，圖1.根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)例的側(cè)視圖;
圖2.沿圖1設(shè)備的轉(zhuǎn)軸軸線剖開的放大剖視圖，示出了轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)鼓室、和彈性支座的一部分;
圖3.沿圖2線3-3的剖面圖;
圖3a.局部圖，與圖3的一部分相似，圖示一個(gè)變型結(jié)構(gòu)圖4.驅(qū)動(dòng)裝置的端部視圖，包括轉(zhuǎn)軸的萬(wàn)向節(jié)型裝置;
圖5.沿轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓軸線的局部剖視圖，圖示了金屬轉(zhuǎn)鼓的銷釘結(jié)構(gòu);
圖6a和圖6b.分別為彈性體在各種頻率比率下的響應(yīng)振幅和相位角的曲線圖。
圖7.一個(gè)局部剖視圖，圖示一個(gè)彈性聯(lián)軸節(jié)，連接馬達(dá)和轉(zhuǎn)軸。
圖1中所示設(shè)備包括一個(gè)機(jī)架11，機(jī)架帶有一個(gè)上部箱體12，其上配有一個(gè)轉(zhuǎn)鼓室13，轉(zhuǎn)鼓室內(nèi)裝有一個(gè)轉(zhuǎn)鼓14。正如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，轉(zhuǎn)鼓室13是用來限制和排出從轉(zhuǎn)鼓14內(nèi)的顆粒中抽取的液體。轉(zhuǎn)鼓14有一個(gè)底座16，通常接在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸17上，而轉(zhuǎn)軸17在縱向隔開的軸承18和20內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸17相對(duì)轉(zhuǎn)鼓14的一端安裝在可使其轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)19上，系統(tǒng)19連接並支承轉(zhuǎn)軸17，以保持轉(zhuǎn)軸17和轉(zhuǎn)鼓14的行進(jìn)有一個(gè)頂點(diǎn)21。
如圖2和圖3所示，支撐著軸承18位于轉(zhuǎn)鼓14和頂點(diǎn)21之間、靠近轉(zhuǎn)鼓14的是一個(gè)彈性支承結(jié)構(gòu)22。它有兩種主要型式的組件，一種是氣袋23的型式，另一種是半剛性支座24。氣袋23和半剛性支座24對(duì)稱地布置在含有軸承18和轉(zhuǎn)軸17的軸承套26的四周，使得結(jié)構(gòu)22在接近轉(zhuǎn)鼓14的區(qū)域中支撐著軸承18。如圖所示，半剛性支座24都位于每對(duì)氣袋23之間，但它們可以匯集到氣袋23內(nèi)，如果當(dāng)氣袋吹足時(shí)，氣袋對(duì)軸承套26提供單獨(dú)的支撐作用。支座24也可安裝在液壓缸25上，如圖3a所示。借助從安裝環(huán)圈28徑向向內(nèi)延伸的連接件27，將氣袋安裝在安裝環(huán)圈28上，而安裝環(huán)圈28固定在機(jī)架11上。一個(gè)壓縮空氣氣源(圖中未示)，用來分別控制每個(gè)氣袋23的膨脹。半剛性支座24也安裝在安裝環(huán)圈28上並沿徑向向內(nèi)伸展，如圖3所示。支座24包括向內(nèi)面對(duì)端面的橡膠墊29，當(dāng)氣袋23吹脹時(shí)，橡膠墊29脫離軸承套26;當(dāng)某些或全部氣袋23放氣時(shí)，橡膠墊29緊靠在軸承套26上。
圖1和圖2也示出了一對(duì)徑向伸展的減振器31和32，它們安裝于軸承套26和環(huán)圈28之間，相互成一相關(guān)的角度布置。消振器31和32被用來作系統(tǒng)的阻尼，來阻止共振時(shí)可能出現(xiàn)的過度的徑向運(yùn)動(dòng)。最好這些減振器的能量吸收能力是可變的，以使得它們可以在取出干燥微粒的卸載速度時(shí)穩(wěn)定轉(zhuǎn)鼓14，而在干燥速度時(shí)吸收很小的能量，然而也可采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用減振器。圖2即示出這樣一種可變減振器31，其采用一個(gè)扁桿33，工作時(shí)扁桿33可接觸軸承套26并伸入到隔室34，在隔室34內(nèi)裝有液壓夾鉗36，它決定了扁桿33的松開或壓緊。施加在扁桿33上的壓力，由外部油壓壓力源(圖中未標(biāo)出)通至油路37和油缸38的油壓所決定的。
萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)19包括一個(gè)帶有橫銷42和43的叉臂41，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地被固定在機(jī)架11上面。一個(gè)立銷44從叉臂41向下伸展並支撐著一個(gè)桁架46的一端，桁架46另一端和軸承套26連結(jié)以支撐轉(zhuǎn)軸17，而轉(zhuǎn)軸17在軸承套26內(nèi)沿軸向的運(yùn)動(dòng)受到阻止。萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)19允許轉(zhuǎn)鼓14和轉(zhuǎn)軸17垂直和水平地移動(dòng)，但受限於彈性支撐結(jié)構(gòu)22對(duì)轉(zhuǎn)軸17的限制，同時(shí)保持轉(zhuǎn)軸17行進(jìn)的頂點(diǎn)21在基本限定好的軌跡上。一個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置47，例如一個(gè)變頻交流驅(qū)動(dòng)裝置使用至少一條傳動(dòng)帶48和轉(zhuǎn)軸17連結(jié)。傳動(dòng)帶48在位于頂點(diǎn)21的皮帶容納槽49處將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳到轉(zhuǎn)軸17上。此外(見圖7)，也可使用一個(gè)彈性聯(lián)軸節(jié)63，例如本領(lǐng)域中已為人們很熟悉的齒型彈性聯(lián)軸節(jié)，直接將驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)軸17連結(jié)。其他驅(qū)動(dòng)裝置，如可變速直流電機(jī)或液壓變速馬達(dá)都可采用。使用彈性聯(lián)軸節(jié)63要求采用萬(wàn)向節(jié)叉臂64和萬(wàn)向節(jié)環(huán)66，而不是前面提到的叉臂41和桁架46，但他們的作用是一樣的，可應(yīng)將旋轉(zhuǎn)元件和離心機(jī)其他部分隔離並保持頂點(diǎn)21於限定好的軌跡上。
萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)19的采用，使在安裝環(huán)圈28處的三維振動(dòng)問題變成了兩維振動(dòng)問題，同時(shí)將機(jī)架11隔絕開來，免受過度的振動(dòng)，而若采用固定軸承支撐系統(tǒng)來支撐軸17的話，則會(huì)產(chǎn)生這種過度的振動(dòng)。這就允許采用非常高的旋轉(zhuǎn)速度。它對(duì)裝載的轉(zhuǎn)鼓施加很大的離心力。因此，轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)是值得討論的，因?yàn)檩^好的轉(zhuǎn)鼓構(gòu)件都是用復(fù)合材料制造的，例如碳化纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂，這是因?yàn)槠渚C合強(qiáng)度、剛度和耐久性優(yōu)越。這樣的復(fù)合材料具有很高的強(qiáng)度-重量比，這樣就比其他材料有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。
在某些用途中，使用一種可膨脹的金屬轉(zhuǎn)鼓是有用的。如圖5所示，其所利用的一個(gè)可膨脹外殼51由一組徑向延伸的銷釘53與一個(gè)底板支架52相連，而銷釘53允許外殼在壓力下膨脹，這是本技術(shù)領(lǐng)域：
中眾所周知的，並在美國(guó)專利3，282，498中做了舉例說明。
不論制造轉(zhuǎn)鼓的材料如何，轉(zhuǎn)鼓14的剖面基本是園形的，並有若干以一定角度隔開且向外引出的開孔54，允許抽取的液體從轉(zhuǎn)鼓排入到轉(zhuǎn)鼓室13，並從那里按常規(guī)方式排出。對(duì)于金屬轉(zhuǎn)鼓，最好采用無孔外殼51，它具有位于轉(zhuǎn)鼓端部的大致沿軸向的開孔54′，而對(duì)于復(fù)合材料轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，最好采用徑向開孔54。為了防止水非隨人愿地從轉(zhuǎn)鼓室13灌入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)或沿著轉(zhuǎn)軸排泄，在轉(zhuǎn)鼓14和上部室12之間裝上密封環(huán)56。轉(zhuǎn)鼓14有一個(gè)徑向向內(nèi)延伸的環(huán)蓋57，其徑向尺寸和沉積在轉(zhuǎn)鼓鄰近環(huán)蓋57處的微粒厚度基本相等，它帶有一套密封環(huán)56，從而限定了一個(gè)通往轉(zhuǎn)鼓14的一般來說無遮擋作用的開口58。這個(gè)開口58允許微粒原料進(jìn)出，原料的通入或取出由任意數(shù)目的輸送機(jī)、噴砂機(jī)、刮砂機(jī)、刮片和其他類似的適用于干燥微粒的裝置來完成，其情況如圖2中標(biāo)號(hào)59所示。轉(zhuǎn)鼓含有一個(gè)適當(dāng)篩目的過濾介質(zhì)61，安裝在過濾介質(zhì)支板62上，它允許抽取出來的水排出轉(zhuǎn)鼓14。在如圖5所示的金屬轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)中和在利用復(fù)合材料的轉(zhuǎn)鼓中，過濾層61和過濾層支板62可在外殼51中心處凸起並向外面各端擴(kuò)張，在加強(qiáng)的徑向力的作用下，使抽取的液體偏向軸向開孔54′流動(dòng)。
潮濕的微粒原料通入轉(zhuǎn)鼓14時(shí)，它正在旋轉(zhuǎn);從轉(zhuǎn)鼓卸載或取出時(shí)，它也正在旋轉(zhuǎn)。從微粒通入到干燥微粒取走期間，轉(zhuǎn)鼓被加速至干燥速度。該離心機(jī)的工作速度可比一般間歇式離心機(jī)更快，其外表面線速度在卸載時(shí)超過228米/秒、加載時(shí)超過55.8米/秒而干燥時(shí)超過91米/秒。
可以理解，在這樣高的卸載速度時(shí)從轉(zhuǎn)鼓取走微粒，要求轉(zhuǎn)鼓14相對(duì)穩(wěn)定。然而，氣袋23支承的系統(tǒng)的自然徑向振動(dòng)頻率大約為每分鐘700至800周，外表面線速度為27.4至31.5米/秒，當(dāng)時(shí)使用的是外徑為0.75米的轉(zhuǎn)鼓。因此可知，卸載速度將包括與自然徑向振動(dòng)頻率相應(yīng)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)速度，因而將產(chǎn)生共振。
圖6a和6b是從羅伯特·喬肯森(Robert lorgensoov)編著、巴維羅-?？斯?BUF FALO FORGE eo.)出版的“風(fēng)機(jī)工程學(xué)”中得到的，它說明了使帶不平衡負(fù)載的彈性系統(tǒng)在共振下旋轉(zhuǎn)的有關(guān)問題。當(dāng)以干燥速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，例如一個(gè)外徑為0.75米的轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)頻率f，一般為2400轉(zhuǎn)/分鐘或更高些，同時(shí)轉(zhuǎn)軸是支承在氣袋23上的，這樣其自然徑向振動(dòng)頻率fn是每分鐘700-800周，因此頻率比f(wàn)/fn大約為3.0或更大。在這種比率下不平衡旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)作強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)，無量綱的響應(yīng)度MX/me的振幅接近1.0?？傉駝?dòng)質(zhì)量M包括旋轉(zhuǎn)質(zhì)量m，其偏心度為e，系統(tǒng)振動(dòng)振幅是X，相位角或響應(yīng)度落后于不平衡旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度為φ。圖中的曲線是在不同比率C(即系統(tǒng)實(shí)際阻尼C與系統(tǒng)臨介阻尼CC之比)時(shí)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)度(response)和相位角值。正如將要說明的那樣，在干燥旋轉(zhuǎn)速度下，響應(yīng)度與不平衡旋轉(zhuǎn)的振幅接近相等且與不平衡的滯后角接近180°;這樣系統(tǒng)在干燥速度時(shí)將會(huì)自我平衡，特別是如果系統(tǒng)的阻尼比非常小，例如為0.05。因此，在干燥速度時(shí)，希望減振器31對(duì)系統(tǒng)的影響為最小。
與此比較，舉例說明在外徑為0.75米的轉(zhuǎn)鼓卸載速度時(shí)頻率在600至1000轉(zhuǎn)/分鐘之間，頻率比f(wàn)/fn借助氣袋支承在某些點(diǎn)是1.0，而響應(yīng)度MX/me，隨著最小的阻尼比C是0.05，將遞增而超越圖表量程。同時(shí)相位角接近90°。結(jié)果是系統(tǒng)經(jīng)受巨大的振動(dòng)，這是完全不希望產(chǎn)生的，在其中裝卸載元件59會(huì)沖擊並損壞過濾層61。
為了減輕這個(gè)問題，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓14旋轉(zhuǎn)速度從干燥速度下降時(shí)，其中一個(gè)氣袋230放氣，這樣軸承將由半剛性支座24來支承。另一種是通過液壓缸25動(dòng)作，使支座24緊靠軸承嚙合，如圖3A所示。支撐結(jié)構(gòu)22由此換成彈性小的或較硬的支座，它增大了系統(tǒng)的自然徑向振動(dòng)頻率fn并增加了支座的滯后作用，這就是說，橡皮墊29和支座24從系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移出了能量。因?yàn)檫M(jìn)行卸載時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速下降得很快，自然徑向振動(dòng)頻率的改變也是很快，渡過與自然徑向振動(dòng)頻率fn對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)的過程是很快的，且共振的影響為最小。當(dāng)取走微粒時(shí)，fn大于卸載速度，這樣頻率比f(wàn)/fn是小于1;這樣響應(yīng)度MX/me的幅度仍未象相角小于90°時(shí)那樣嚴(yán)重。在這一點(diǎn)上，減振器31和轉(zhuǎn)軸相互影響增加了阻尼比C，它通過將能量移出系統(tǒng)，使響應(yīng)度MX/me的幅度更進(jìn)一步減小。轉(zhuǎn)鼓14就是這樣被穩(wěn)定，以抵抗過度的徑向運(yùn)動(dòng)，且干燥微粒的卸載可以安全進(jìn)行。值得一提的是，干燥的微粒運(yùn)輸時(shí)不煙塵飛揚(yáng)，而是有一定稠密度，類似食鹽;因此不會(huì)像加熱干燥的微粒那樣，由于煙塵飛揚(yáng)而造成相同的運(yùn)輸損失。
在完成一個(gè)周期時(shí)，在完成卸載操作后，轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)速度被加速。例如，一個(gè)外徑為0.75米的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速加速到超過1400轉(zhuǎn)/分鐘，並且將濕微粒導(dǎo)入。當(dāng)速度增加時(shí)，氣袋23a再充氣，這樣使自然徑向振動(dòng)頻率fn減小，使得渡過共振速度的過程又很短，不會(huì)引起過度的徑向漂移的問題。然后轉(zhuǎn)鼓加速至干燥速度，對(duì)于0.75米外徑轉(zhuǎn)鼓通常是超過2400轉(zhuǎn)/分鐘。全部周期短至90秒鐘。應(yīng)當(dāng)注意到由于其雙重支承系統(tǒng)，彈性支座22還包含了內(nèi)部安全措施。當(dāng)氣袋23失效發(fā)生事故時(shí)，軸承套26、軸承18和轉(zhuǎn)軸17將和較低的半剛性支座24嚙合，而離心機(jī)會(huì)安全地停下來。
眾所周知圖6a和6b是具有一個(gè)自由度的系統(tǒng)的理想曲線，然而萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)19僅有兩個(gè)自由度，兩者都是沿轉(zhuǎn)鼓的徑向，這樣所涉及的原理將得到相同的結(jié)果。因此依靠它以受控方式來改變自然徑向振動(dòng)頻率的性能與改變系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度的性能聯(lián)合作用，可以控制其超越臨介速度的過程，減小過度振動(dòng)。它可比先有技術(shù)中的離心機(jī)更高的卸載速度進(jìn)行操作，也可比先有技術(shù)中的離心機(jī)從卸載速度至干燥速度及隨后的減速，對(duì)速度的控制更平滑更有效。本發(fā)明的離心機(jī)可以用輕材料來制造轉(zhuǎn)軸，為了減小振動(dòng)應(yīng)力，可以使對(duì)微粒的處理更快更經(jīng)濟(jì)。減少因超額振動(dòng)造成的金屬疲勞和磨損，也比以前的離心機(jī)的制造和操作更簡(jiǎn)單和更便宜。
權(quán)利要求
1.一個(gè)離心機(jī)，其組成包括一個(gè)轉(zhuǎn)鼓室(13)、一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(14)可旋轉(zhuǎn)的裝在轉(zhuǎn)鼓室(13)內(nèi)、一個(gè)寬口的開口(58)位于轉(zhuǎn)鼓一端通入被干燥處理的物料、一組開孔(54)在上述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)用于液體排入上述轉(zhuǎn)鼓室(13)，一個(gè)鼓底(16)封閉轉(zhuǎn)鼓另一端、一個(gè)轉(zhuǎn)軸(17)安裝轉(zhuǎn)鼓使之旋轉(zhuǎn)、用來安裝轉(zhuǎn)軸使之圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的裝置(18-28)使轉(zhuǎn)軸(17)和轉(zhuǎn)鼓(14)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置(47-49)，其特征在于轉(zhuǎn)軸(17)是一個(gè)連續(xù)軸，軸的一端裝有底座(16)；安裝轉(zhuǎn)軸的裝置(18-28)包括，一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)(19，41-44)在轉(zhuǎn)軸(17)的第2端固定轉(zhuǎn)軸(17)，以保持在上述第二端的受轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的行進(jìn)的頂點(diǎn)(21)在一基本確定的軌跡上；彈性裝置(22-28)支承著轉(zhuǎn)軸軸承(18、20、26)並位于頂點(diǎn)(21)和底座(16)之間；而上述彈性裝置(18-28)是可變彈性裝置，由此轉(zhuǎn)軸(17)和轉(zhuǎn)鼓(14)的自然振動(dòng)頻率可根據(jù)轉(zhuǎn)軸(17)和轉(zhuǎn)鼓(14)旋轉(zhuǎn)頻率而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的離心機(jī)，其特征在于一個(gè)過濾層內(nèi)襯(61、62)裝在轉(zhuǎn)鼓(14)內(nèi)，接近其內(nèi)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的離心機(jī)，其特征在于其轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)金屬缸(51)，有一個(gè)可膨脹外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3的離心機(jī)，其特征在于采用彈性裝置(18-28)，當(dāng)上述轉(zhuǎn)軸以低速旋轉(zhuǎn)便于從轉(zhuǎn)鼓(14)取出干燥的微粒時(shí)，提供一個(gè)高的自然徑向頻率、而當(dāng)轉(zhuǎn)軸以高速、干燥速率旋轉(zhuǎn)時(shí)，又提供一個(gè)低的自然頻率。
5.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的離心機(jī)，其特征在于其彈性裝置包括一組氣袋(20、23)裝在上述軸承(18、20、26)周圍和一組可動(dòng)的支承組件(24、29)其彈性小于上述氣袋(23)，與上述氣袋(23)一起裝在上述軸承四周，由此上述支承組合(24、29)和軸承(18、20、26)可受迫相互接近。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的離心機(jī)，其特征在于軸承(18、20、26)通過改變選定的氣袋(23)的膨脹選定的一個(gè)支承組合(24、29)相接觸。
7.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的離心機(jī)，其特征在于，其能量吸收裝置(31-38)在轉(zhuǎn)鼓(14)和萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)(19，41-44)之間與軸承(18、20、26)相連接，當(dāng)它們?cè)诮谧匀活l率下旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸收從轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓傳遞來的能量，以在低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定轉(zhuǎn)鼓。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的離心機(jī)，其特征在于在上述能量吸收裝置(31-38)中包括一組減振器(31、32)沿軸承(18、20、26)徑向排列和裝置，還有改變減振器(31、32)能量吸收率的裝置。
9.一個(gè)方法，從潮濕微粒材料離心排出液體，包括以下步驟將上述潮濕微粒材料通入一個(gè)間歇式離心機(jī)，它有一個(gè)其一端是一個(gè)開口(58)用來接收上述潮濕微粒材料的轉(zhuǎn)鼓(14)，其另一端是底座(16)固定在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(17)上，驅(qū)動(dòng)軸可以各種速度旋轉(zhuǎn)，還有一個(gè)過濾層內(nèi)襯(61、62)緊靠上述轉(zhuǎn)鼓(14)的內(nèi)表面;將上述離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度加速至一個(gè)可控制的干燥速度，以離心抽取液體的方法，減小上述微粒材料的液體含量直至低于一個(gè)確定百分比;將上述離心機(jī)轉(zhuǎn)速減速，在上述離心機(jī)可控制的旋轉(zhuǎn)速度下從該離心機(jī)取出微粒原料，其特征步驟是將上述轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)軸(17)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓(14)的一端支承在一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)(19、41-44)上，以保持上述轉(zhuǎn)軸(17)和轉(zhuǎn)鼓(14)的行進(jìn)的頂點(diǎn)(21)位於已確定的軌跡上並強(qiáng)制上述轉(zhuǎn)軸圍繞上述頂點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓運(yùn)動(dòng)的自由度被限制在與旋轉(zhuǎn)軸線橫切的平面上;將上述轉(zhuǎn)軸在上述轉(zhuǎn)鼓(14)和上述萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)(14、41-44)之間支承在可變彈性的支座(21-28)上，根據(jù)上述離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(f)改變支座(22-28)的彈性進(jìn)而控制上述離心機(jī)的自然振動(dòng)頻率，使得只是在上述加速和減速步驟期間比率(f/fn)變?yōu)?.0，由此在條件f/fn＝1.0時(shí)的過渡時(shí)間不足以導(dǎo)致上述離心機(jī)產(chǎn)生過度徑向振動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的方法，其特征步驟是在上述取出和通入期間，使上述離心機(jī)產(chǎn)生阻尼，而使上述轉(zhuǎn)鼓穩(wěn)定，以抵御了過度徑向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9或10的一個(gè)方法，其特征在于上述取出步驟發(fā)生在外表面速度超過大約每秒22.8米的時(shí)候。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9、10或11，其特征是干燥步驟時(shí)外表面的速度超過每秒91米。
專利摘要
本發(fā)明的方法和設(shè)備用于從潮濕材料離心排出水液體。離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓(14)有一個(gè)軸(17)從底座(16)伸出，轉(zhuǎn)軸的另一端裝在一個(gè)萬(wàn)向節(jié)型系統(tǒng)(19)，使得轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的行進(jìn)的頂點(diǎn)(21)保持在一個(gè)確定的軌跡上，彈性裝置(22—28)如氣袋(23)位于頂點(diǎn)(21)和底座(16)之間，支承軸承(18、20、26)和轉(zhuǎn)軸的彈性裝置的彈性是可變的，因此轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的自然振動(dòng)頻率可依據(jù)轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)頻率而改變。
文檔編號(hào)B04B9/12GK86103433SQ86103433
公開日1987年12月2日 申請(qǐng)日期1986年5月21日
發(fā)明者勞埃德·巴特爾·史密斯 申請(qǐng)人:聯(lián)合采煤公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan