一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明具體公開了一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓及控制方法，包括轉(zhuǎn)鼓筒和底軸蓋，在轉(zhuǎn)鼓筒的上部設(shè)有出液口，轉(zhuǎn)鼓筒的底部設(shè)有一個與其配合的擋料盤，檔料盤的底部開口，檔料盤的下方設(shè)有一個底軸蓋，且擋料盤與底軸蓋之間形成了排渣孔；所述的底軸蓋的外圈設(shè)有一個能上下移動的環(huán)閥，底軸蓋的底部端面設(shè)有一個受液凹環(huán)，所述的受液凹環(huán)與環(huán)閥之間形成一個液壓油腔；所述的環(huán)閥與底軸蓋安裝后存在一個環(huán)狀空間，此環(huán)狀空間為操作水腔；在環(huán)閥上設(shè)有排水孔，在底軸蓋的底部軸線方向上插入一個進(jìn)料噴嘴。使管式分離機(jī)的工作原理由連續(xù)分離、停機(jī)工人排渣改變?yōu)檫B續(xù)分離，自動排渣。且排渣時不停機(jī)，不降低工作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，不停止進(jìn)料，大大提高了工作效率。
【專利說明】一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓及控制方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明具體公開了一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓及控制方法。
【背景技術(shù)】 [0003]管式分離機(jī)是目前市場上、工業(yè)用離心機(jī)當(dāng)中轉(zhuǎn)速最高，分離因數(shù)最高，也可以說是分尚效果最好的機(jī)種，針對懸浮液和乳池液，進(jìn)行固相一液相或重液相一輕液相一固相的分離。但由于管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓是管式分離機(jī)的核心部件，大體上是由一根細(xì)而長的空心的管子組成，物料即在其內(nèi)部分離不能自動排渣，需人工停機(jī)清理的缺點(diǎn)，限制了它的發(fā)展和應(yīng)用范圍，不僅讓使用該機(jī)的用戶在操作上深感不便，特別對于某些含固量較高的物料，由于轉(zhuǎn)鼓容積小，固相會在很短的時間里填滿轉(zhuǎn)鼓，而大幅提高了停機(jī)清理的頻率，甚至達(dá)到無法使用的地步。且由于每次分離都需要重新安裝拆卸一次，轉(zhuǎn)鼓又是非常精密的部件，經(jīng)常發(fā)生人為操作失誤造成設(shè)備故障的情況，存在安全隱患。所以，管式分離機(jī)需停機(jī)人工排渣是該機(jī)最大的缺點(diǎn)，從該機(jī)誕生至今數(shù)十年來一直困擾著設(shè)備的使用方和設(shè)備制造廠的工程技術(shù)人員。但管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓若實(shí)現(xiàn)自動排渣的話存在以下難點(diǎn):
1:轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)不能接入電源、氣源或其他接觸式控制元件，如碳刷等。且由于轉(zhuǎn)子強(qiáng)度的原因，不能安裝轉(zhuǎn)重的零件，如電磁閥等。
[0004]2:由于轉(zhuǎn)速高，物料受離心力的作用力量很大，使關(guān)閉其通路較困難，且其開關(guān)步驟須一致，否則會引起轉(zhuǎn)子失衡，造成設(shè)備故障。
[0005]3:該轉(zhuǎn)鼓為撓性轉(zhuǎn)子，驅(qū)動軸較細(xì)，大幅增加轉(zhuǎn)鼓的重量會超過其負(fù)荷，若為了增加重量而降低了轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，就違背了管式分離機(jī)分離因數(shù)高的特點(diǎn)；
4:轉(zhuǎn)子體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間小，增加附屬零件較困難。
[0006]5:如果需要零件動作的話，驅(qū)動力要大于零件的約束力。由于零件在離心力場當(dāng)中所產(chǎn)生的力量較大，經(jīng)過計算，一個重量為6克的零件在離心力場中能產(chǎn)生約一萬牛的力，使實(shí)現(xiàn)這個驅(qū)動力非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓及控制方法。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，包括轉(zhuǎn)鼓筒和底軸蓋，在轉(zhuǎn)鼓筒的上部設(shè)有出液口，轉(zhuǎn)鼓筒的底部設(shè)有一個與其配合的擋料盤，檔料盤的底部開口，檔料盤的下方設(shè)有一個底軸蓋，且擋料盤與底軸蓋之間形成了排渣孔；所述的底軸蓋的外圈設(shè)有一個能上下移動的環(huán)閥，底軸蓋的底部端面設(shè)有一個受液凹環(huán)，所述的受液凹環(huán)與環(huán)閥之間形成一個液壓油腔；所述的環(huán)閥與底軸蓋安裝后存在一個環(huán)狀空間，此環(huán)狀空間為操作水腔；在環(huán)閥上設(shè)有排水孔，在底軸蓋的底部軸線方向上插入一個進(jìn)料噴嘴。[0009]所述的操作水腔作用半徑(外徑減去內(nèi)徑的值)的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)鼓筒的中心線的之間的距離比液壓油腔作用半徑(外徑減去內(nèi)徑的值)的中點(diǎn)離轉(zhuǎn)鼓筒的中心線的之間的距離大，即操作水腔在徑向上的位置比液壓油腔靠外。
[0010]所述的擋料環(huán)的底部設(shè)有一個密封墊，當(dāng)環(huán)閥向上運(yùn)動時，環(huán)閥與密封墊壓實(shí)，封閉住排渣孔。 [0011]所述的進(jìn)料噴嘴是固定的，不參與轉(zhuǎn)鼓筒的旋轉(zhuǎn)；物料通過噴嘴呈一定的角度進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部，固體受到離心力的作用沉降到轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部的固體沉降區(qū)內(nèi)，當(dāng)物料體積大于固體沉降區(qū)容積后，澄清液從擋料盤小口直徑處溢流，并向上運(yùn)動，最終由轉(zhuǎn)鼓筒上部出液口流出。
[0012]所述的受液凹環(huán)下端安裝一個操作水噴頭，當(dāng)需要排渣時，操作水通過操作水噴頭進(jìn)入到受液凹環(huán)的內(nèi)環(huán)槽，操作水在離心力的作用下通過操作水通道進(jìn)入到操作水腔。由于操作水作用在比液壓油大的半徑上，且水的比重也大于液壓油，所以產(chǎn)生的離心液壓大于液壓油的離心液壓，推動環(huán)閥下移，排渣孔打開，固相沉渣在離心力的作用下甩出轉(zhuǎn)鼓。排渣結(jié)束后，關(guān)閉操作水，操作水腔的操作水通過排水孔排出，操作水腔的壓力消失，環(huán)閥在液壓油腔的壓力下重新上移關(guān)閉排渣孔。
[0013]所述的受液凹環(huán)為受液用的凹環(huán)。
[0014]所述的擋料盤與底軸蓋內(nèi)部形成固體沉淀區(qū)。
[0015]所述的轉(zhuǎn)鼓筒與擋料盤之間設(shè)有密封圈。
[0016]所述的檔料盤的與底軸蓋之間形成導(dǎo)氣孔。
[0017]所述的液壓油腔內(nèi)注有液壓油。
[0018]所述的底軸蓋內(nèi)部平均分布若干個與外部相通的排渣孔；所述的孔應(yīng)在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下設(shè)置4~16個，使相鄰兩孔之間減小固體物料的堆積；所述的孔形狀應(yīng)與轉(zhuǎn)鼓外圓直徑和旋轉(zhuǎn)方向的切線呈約10-30度的角度，使物料排出的方向與轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)方向順向，減小能耗。
[0019]所述的環(huán)閥的內(nèi)表面設(shè)有一個防止環(huán)閥與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動的限位方健，所述的限位方健安裝在底軸蓋一軸向槽內(nèi)，使環(huán)閥只能上下位移，而不會與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動。
所述的環(huán)閥的內(nèi)表面設(shè)有一個防止環(huán)閥與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動的限位螺釘。
[0020]在底軸蓋的排渣孔的上部加工有槽溝，內(nèi)安裝有密封墊，該槽溝應(yīng)為燕尾槽形式，以方便固定密封墊，使之不會在環(huán)閥開啟時被甩出。
[0021]所述的操作水腔通過操作水通道和排水孔分別與受液凹槽和大氣相通。
[0022]所述的操作水通道的直徑應(yīng)大于排水孔的通道直徑。
[0023]所述的受液凹環(huán)均布若干個導(dǎo)氣孔。
[0024]所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓的控制方法如下:
1:設(shè)備啟動后，轉(zhuǎn)鼓達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，液壓油腔內(nèi)的液壓油產(chǎn)生離心液壓，推動環(huán)閥向上運(yùn)動壓緊密封墊，封閉排洛口。
[0025]2:欲分離的物料通過進(jìn)料泵或物料儲罐的位置水頭壓力經(jīng)噴嘴進(jìn)入到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，噴嘴前端加工有與轉(zhuǎn)鼓中心線夾角為30-60度的斜孔，目的是使物料必須噴射到固體沉降區(qū)進(jìn)行分離，而不能越過擋料環(huán)直接進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓筒。
[0026]3:固相受到離心力的作用沉降到轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部的固體沉降區(qū)內(nèi)，當(dāng)被分離物料的體積大于固體沉降區(qū)容積后，澄清液從擋料盤小口直徑處溢流，并向上運(yùn)動，最終由轉(zhuǎn)鼓筒上部出液口流出，由集液盤收集。
[0027]4:操作水由微型水泵或高位水箱提供動力，經(jīng)操作水噴頭向上噴出。操作水噴頭與操作水箱之間安裝有電磁閥，該電磁閥由PLC可編程序控制器或時間繼電器控制，針對預(yù)分離物料的含固量，進(jìn)行合理的計算(含固量的百分比X單位時間進(jìn)料量/固體沉降區(qū)容積=電磁閥開啟的頻率，通過目測排出的固體漿液的情況來確定開啟時間)，對PLC可編程序控制器或時間繼電器進(jìn)行設(shè)定。在實(shí)際生產(chǎn)中可隨時在線調(diào)整上述參數(shù)，實(shí)現(xiàn)主動控制。
[0028]5:當(dāng)電磁閥開啟后，操作水通過操作水噴頭進(jìn)入到受液凹環(huán)的內(nèi)環(huán)槽，操作水在離心力的作用下通過操作水通道進(jìn)入到操作水腔。由于操作水作用在比液壓油大的半徑上，且水的比重也大于液壓油，所以產(chǎn)生的離心液壓大于液壓油的離心液壓，推動環(huán)閥下移，排渣孔打開，固體沉渣在離心力的作用下甩出轉(zhuǎn)鼓。
[0029]6:經(jīng)過計算，操作水在0.1秒內(nèi)就會注滿操作水腔并打開排渣口，固相瞬間被甩出轉(zhuǎn)鼓，所以在排渣過程中基本不必停止進(jìn)料。電磁閥開啟的維持時間即是開啟時間，以固相需完全排出且不帶有大量液體為宜，可在線根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對PLC可編程序控制器或時間繼電器進(jìn)行設(shè)定。
[0030]7:受已設(shè)定好的程序控制，電磁閥關(guān)閉后，操作水腔的操作水通過排水孔快速排出，操作水腔的壓力消失，環(huán)閥在液壓油腔的壓力下重新上移關(guān)閉排渣孔。
[0031]本發(fā)明的有益效果如下:
傳統(tǒng)管式分離機(jī)的原理是連續(xù)分離、停機(jī)人工排渣，既轉(zhuǎn)鼓內(nèi)固相不能自動排出需人工清理。由于轉(zhuǎn)鼓容積小，所以生產(chǎn)效率較低。以G105機(jī)(最為常用機(jī)型)為例，該機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑105mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速16300rpm，分離因數(shù)15700，轉(zhuǎn)鼓容積為6L，水通過能力為1200L/h。若設(shè)定產(chǎn)量為600L/h，物料含固量(體積百分比)為1%的話，那么每生產(chǎn)I小時便會產(chǎn)生6L的固相，此時則必須停機(jī)排渣。而且由于固相在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的堆積造成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑的減小，雖然轉(zhuǎn)速未下降，但分離因數(shù)(分離因數(shù)與轉(zhuǎn)子直徑和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比)已然降低了，影響分離質(zhì)量。所以在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉渣往往達(dá)到4?5L時便得停機(jī)排渣了。該轉(zhuǎn)鼓屬于撓性轉(zhuǎn)子，其驅(qū)動軸較細(xì)，不能增加制動裝置，且轉(zhuǎn)速高慣性大，自由停機(jī)時間在6分鐘以上，再加上組裝拆卸和清洗時間，一般清理一次轉(zhuǎn)鼓至少得20分鐘。若含固量再高則更會增加停、開機(jī)的頻率，增加勞動強(qiáng)度，降低效率。本發(fā)明正基于此弊端，使管式分離機(jī)的工作原理由連續(xù)分離、停機(jī)工人排渣改變?yōu)檫B續(xù)分離，自動排渣。且排渣時不停機(jī)，不降低工作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，不停止進(jìn)料，大大提高了工作效率。比如分離的物料固體濃度為5%，生產(chǎn)能力為600L/h，那么每10分鐘600/6X0.05便產(chǎn)生5L固體，須停機(jī)人工取出轉(zhuǎn)鼓排渣，清理時間為20分鐘，那么單機(jī)產(chǎn)量為200L/h。而本發(fā)明為自動排渣，固相在生產(chǎn)中自動排出，單機(jī)產(chǎn)量為600L/h，提高3倍。顯而易見，含固量在5%的物料比比皆是，對于含固量更高的物料本發(fā)明的優(yōu)勢將更加明顯。另外本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了:
1.完全保留了現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)鼓的技術(shù)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、分離因數(shù)、轉(zhuǎn)鼓容積、轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑、轉(zhuǎn)鼓分離高度不變，即分離效果不變； 2.擴(kuò)大了管式分離機(jī)的應(yīng)用范圍，提高了管式分離機(jī)的發(fā)展前景；
3.提高了人工效率，降低了勞動強(qiáng)度。如某車間安裝有10臺管式分離機(jī)，傳統(tǒng)上需4-5名操作者來操作，現(xiàn)只需一名即可保證正常生產(chǎn)；
4.節(jié)省了購置設(shè)備、維持生產(chǎn)的資金，提高了生產(chǎn)效率。如某車間每小時需要分離一噸含固量為5%的物料，現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)鼓由于不能自動排渣，單機(jī)產(chǎn)量只有200L/h (見上述例子)，所以至少需要5臺管式分離機(jī)；而如果配備本轉(zhuǎn)鼓，2臺即可滿足生產(chǎn)的需要；
5.沒有了頻繁的拆卸工作，也就降低了因人為操作失誤而造成設(shè)備故障的概率，提高了設(shè)備的使用壽命；
6.使用戶操作起來更方便；
7.解決了那種因固相顆粒細(xì)(其它離心機(jī)因轉(zhuǎn)速低無法分離)、粘度大(如果用過濾工藝的話，過濾網(wǎng)會堵塞而無法工作)、固體含量高(傳統(tǒng)管式分離機(jī)拆卸太頻繁)物料的分離難題；
8.取消了前道工序設(shè)備的投入。傳統(tǒng)管式分離機(jī)一般需要增加預(yù)處理設(shè)備以降低進(jìn)料的濃度，而本轉(zhuǎn)鼓可不必設(shè)置預(yù)處理工序。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1原分離機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
圖2現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)；
圖3轉(zhuǎn)鼓裝配體；
圖4轉(zhuǎn)鼓閥下移排渣時的結(jié)構(gòu)圖；
圖5限位方鍵在底軸蓋內(nèi)的安裝；
圖6排渣孔的形狀；
圖7優(yōu)化后的檔料環(huán)；
圖中:I轉(zhuǎn)鼓筒，2擋料盤，3 O型圈，4排渣孔，5密封墊，，6底軸蓋，7環(huán)閥，8受液凹環(huán)，9操作水噴頭，10噴嘴，11固體沉降區(qū)，12操作水腔，13排水孔，14操作水通道，15液壓油腔，16導(dǎo)氣孔，17液壓油，18操作水，51鍵槽，52限位方健。
【具體實(shí)施方式】
[0033]管式分離機(jī)是一種連續(xù)分離，停機(jī)人工排渣的分離設(shè)備，因筒內(nèi)容積有限，須停機(jī)后拆開多種裝置(見附圖1，一般有鎖緊套，半圓套、主軸螺帽，液盤蓋，液盤等，將轉(zhuǎn)子取出機(jī)身后打開底軸蓋人工清理筒內(nèi)沉渣，是一種間歇式操作的設(shè)備。現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)見附圖2 ;圖中包括轉(zhuǎn)鼓筒21和底軸蓋22。
[0034]本發(fā)明在傳統(tǒng)管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓的基礎(chǔ)上作出了較大改進(jìn)(參見附圖3)，在原有的基礎(chǔ)上另增設(shè)液壓油腔15、操作水腔12和固體沉積區(qū)11。液壓油腔15事先已經(jīng)注入一定劑量的液壓油。
[0035]設(shè)備啟動后，轉(zhuǎn)鼓筒I延自身軸線做高速旋轉(zhuǎn)，液壓油腔15內(nèi)的液壓油隨之旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心液壓，該壓力經(jīng)過計算可達(dá)到約IMpa，使環(huán)閥7向上運(yùn)動，與密封墊5壓實(shí)。通過參考法蘭盤密封條件的計算，環(huán)閥7作用在密封墊5上的力是轉(zhuǎn)鼓固體沉降區(qū)11物料產(chǎn)生壓力的約30倍，完全可以封閉住排渣孔4。進(jìn)料噴嘴10是固定的，不參與轉(zhuǎn)鼓筒I的旋轉(zhuǎn)。物料通過噴嘴10呈一定的角度進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓筒I內(nèi)部，固體受到離心力的作用沉降到轉(zhuǎn)鼓筒I內(nèi)部的固體沉降區(qū)11內(nèi)，當(dāng)物料體積大于固體沉降區(qū)11容積后，澄清液從擋料盤2小口直徑處溢流，并向上運(yùn)動，最終由轉(zhuǎn)鼓筒I上部出液口流出。
[0036]當(dāng)需要排渣時，操作水通過操作水噴頭9進(jìn)入到受液凹環(huán)8的內(nèi)環(huán)槽，操作水在離心力的作用下通過操作水通道14進(jìn)入到操作水腔12。由于操作水作用在比液壓油大的半徑上，且水的比重也大于液壓油，所以產(chǎn)生的離心液壓大于液壓油的離心液壓，推動環(huán)閥7下移，排渣孔4打開，固體沉渣在離心力的作用下甩出轉(zhuǎn)鼓。
[0037]排洛結(jié)束后,關(guān)閉操作水,操作水腔12的操作水通過排水孔13排出，操作水腔12的壓力消失，環(huán)閥7在液壓油腔15的壓力下重新上移關(guān)閉排渣孔4。
[0038]操作水通道14直徑要大于排水孔13的通道直徑。通過對液體間隙內(nèi)流量的計算，操作水在0.1秒內(nèi)即可注滿操作水腔12并使環(huán)閥7下移。而整個從打開排渣孔4，固體排出到重新封閉排渣孔4的時間估計不超過0.5秒，所以在排渣過程中基本上不必停止進(jìn)料，實(shí)現(xiàn)“可使設(shè)備在不停機(jī)，不降低轉(zhuǎn)速，不停止進(jìn)料的情況下把固體可控的排出，且可適用不同固體濃度的物料進(jìn)行自主控制的一種全自動的管式分離機(jī)”這一初衷。
[0039]見附圖3，底軸蓋6內(nèi)部平均分布若干個排渣孔4，該孔是具有一定形狀的通孔與外部相通，孔的數(shù)量和大小應(yīng)在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下適當(dāng)增加，使相鄰兩孔之間減小固體物料的堆積；而形狀應(yīng)與轉(zhuǎn)鼓外圓直徑和旋轉(zhuǎn)方向的切線呈一定的角度，使物料排出的方向與轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)方向順向，減小能耗。
[0040]排渣孔的形狀見附圖6。
[0041]在排渣孔4外側(cè)安裝有一圓管狀環(huán)閥7，該閥可自由上下移動，通過密封墊5、受液凹槽8的平面與環(huán)閥7接觸，來限定環(huán)閥7的移動距離。環(huán)閥7的內(nèi)表面還設(shè)計有一限位方健(附圖五52),該限位方健52安裝在底軸蓋6 —軸向槽(附圖五51)內(nèi)，使環(huán)閥只能上下位移，而不會與底軸蓋6產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動。該限位方健52在本次設(shè)計當(dāng)中是安裝在環(huán)閥7內(nèi)表面的鍵槽51內(nèi)的，當(dāng)然為了方便制造也可設(shè)計成限位螺釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)。
[0042]限位方健在底軸蓋內(nèi)的安裝情況見附圖5。
[0043]在底軸蓋6的排渣孔4的上部加工有槽溝，內(nèi)安裝有密封墊5，該槽溝應(yīng)為燕尾槽形式，以方便固定密封墊5，使之不會在環(huán)閥開啟時被甩出。
[0044]環(huán)閥7與底軸蓋6安裝后存在一環(huán)狀空間,此為操作水腔12。該腔通過操作水通道14和排水孔13分別與受液凹槽8和大氣相通。通過流體細(xì)長孔流量的計算公式我們知道，如果流體動力粘度一致的情況下，影響流量的變量有通道的直徑、壓差和通道的長度，所以操作水通道14的直徑應(yīng)大于排水孔13的通道直徑，具體的形狀尺寸和數(shù)量應(yīng)保證機(jī)械強(qiáng)度的情況下滿足以下兩點(diǎn):
1.操作水要快速充滿操作水腔；
2.操作水要快速排出操作水腔。
[0045]受液凹環(huán)8通過螺紋與底軸蓋6連接并固定，設(shè)計有止口以滿足兩者的同心度要求。受液凹環(huán)8內(nèi)表面設(shè)計成內(nèi)凹形狀，使操作水噴頭9噴出的操作水能順利流到操作水腔12并有一定的儲水作用。
[0046]受液凹環(huán)8外部與環(huán)閥7形成液壓油腔15，用于儲存液壓油。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓啟動后形成離心力場，液壓油產(chǎn)生離心液壓，推動環(huán)閥7向上移動，壓緊密封墊5，封閉排渣孔4。通過離心液壓的產(chǎn)生原理和公式我們知道，當(dāng)角速度一致的情況下，影響離心液壓的變量有液體的密度和作用半徑的絕對值，所以液壓油腔15的作用半徑要小于操作水腔12的作用半徑，且液壓油的密度小于水的密度，因此當(dāng)操作水腔12存有操作水后所產(chǎn)生的離心液壓要大于液壓油腔15的離心液壓，能推動環(huán)閥7向下移動，打開排渣孔4，固體通過排渣孔4排出。當(dāng)操作水噴頭9不再注水時，操作水通過排水孔13排到大氣當(dāng)中去，操作水腔12壓力消失，液壓油重新推動環(huán)閥7向上運(yùn)動封閉排渣孔4，排渣過程結(jié)束。
[0047]受液凹環(huán)8均布若干個導(dǎo)氣孔16，該孔除了疏導(dǎo)氣流，使液壓油腔15在環(huán)閥7運(yùn)動時不會形成真空的作用外，還有以下兩種作用:
1.若液壓油因為受熱揮發(fā)、密封泄露等原因發(fā)生缺油現(xiàn)象時，可停機(jī)后利用該孔適當(dāng)補(bǔ)充液壓油，而不必卸下受液凹環(huán)8 ；
2.如果液壓油注入過多，則液壓油的作用半徑過大，液壓油腔15所產(chǎn)生的離心液壓隨之增加，造成環(huán)閥7下移困難，當(dāng)超過一定值時，將有可能該離心液壓大于操作水腔12的離心液壓，使環(huán)閥7不能下移，無法排出固體。而該孔可以限定液壓油的容量，當(dāng)液壓油超量，液面超過導(dǎo)氣孔16時可將多余的油排出受液凹環(huán)8。
[0048]液壓油腔15在本次設(shè)計中注入的是液壓油，但也可以注入其它液體(如水等)，只要選擇得當(dāng)，同樣能滿足使用要求。一般情況下，選擇工作液基于以下幾種原則:
1.價格低廉；
2.粘度低，易流動；
3.不易燃易爆，不易揮發(fā)；
4.對金屬、橡膠等材料無腐蝕性。
[0049]操作水腔中工作液的選擇同樣采取上述方法。
[0050]底軸蓋6下方安裝有操作水噴頭9，該零件是固定在機(jī)座上的，不參與轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要排渣時操作水通過操作水噴頭9向上噴射，擊打到底軸蓋6錐形處，反射到受液凹環(huán)8內(nèi)環(huán)面，進(jìn)而控制排渣孔4的開啟和關(guān)閉。
[0051]在底軸蓋6、轉(zhuǎn)鼓筒I等適當(dāng)處都加工有槽溝并安裝有多個橡膠O型圈3，起到密封液體、使之不泄露的作用，保證機(jī)構(gòu)能順利動作。
[0052]進(jìn)料噴嘴10是固定的，不參與轉(zhuǎn)鼓I的旋轉(zhuǎn)。物料通過噴嘴10呈一定角度噴射到底軸蓋6內(nèi)錐形表面，固體在固體沉降區(qū)11沉降，該區(qū)上部安裝有擋料環(huán)2，該環(huán)的作用是收集固體，使固體都沉降在排渣孔4周圍以方便排渣，當(dāng)物料體積大于固體沉降區(qū)11容積時，澄清液溢過擋料環(huán)2內(nèi)徑，向上流動，并由轉(zhuǎn)鼓筒I上部溢流孔流出。
[0053]由于比傳統(tǒng)管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓增加很多零件，底軸蓋6的重量有所增加，使轉(zhuǎn)鼓整體的質(zhì)心下移，增加負(fù)載和振動，建議底軸蓋6、環(huán)閥7、擋料環(huán)2和受液凹環(huán)8等零件在制造時采用密度小、機(jī)械強(qiáng)度大的材料，如高強(qiáng)度鋁合金或鈦合金等，并優(yōu)化設(shè)計零件的形狀，以減輕重量，比如優(yōu)化后的擋料環(huán)2見附圖七，采用筋幅架構(gòu)，在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下減輕了零件的重量。同樣的道理，環(huán)閥7、底軸蓋6、受液凹環(huán)8等也應(yīng)采取此結(jié)構(gòu)。
[0054]環(huán)閥7下移時的情況參見附圖四。
[0055]在圖中可以看到，當(dāng)操作水18進(jìn)入到操作水腔后產(chǎn)生離心液壓，推動環(huán)閥下移，液壓油17被壓縮，漿狀固體16被離心力甩出轉(zhuǎn)鼓外。為了防止固體飛濺在轉(zhuǎn)鼓排渣孔處應(yīng)該安裝一固體收集槽，但由于本次設(shè)計只針對管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，待日后設(shè)計全自動管式分離機(jī)時再予以完善。
[0056]管式分離機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是轉(zhuǎn)速高，分離因數(shù)高，分離效果好。但其缺點(diǎn)也同樣明顯，便是人工停機(jī)排渣，效率低，勞動強(qiáng)度大。且由于每次分離都需要重新安裝拆卸一次，轉(zhuǎn)鼓又是非常精密的部件，經(jīng)常發(fā)生人為操作失誤造成設(shè)備故障的情況，存在安全隱患。本發(fā)明由此缺點(diǎn)著手，是一項重大的革新，徹底顛覆傳統(tǒng)管式分離機(jī)的原理，不僅保留了其最大的優(yōu)點(diǎn)，還解決了其最大的缺點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)全自動化奠定了重要的基礎(chǔ)。
[0057]誠然，目前距離實(shí)現(xiàn)管式分離機(jī)的全自動化還有很長的路，如傳動系統(tǒng)還須改造，電、氣路和控制系統(tǒng)以及達(dá)到免維護(hù)還須一定過程。但本發(fā)明為此奠定了重要的基礎(chǔ)，希望曰后完善。
【權(quán)利要求】
1.一種管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:包括轉(zhuǎn)鼓筒和底軸蓋，在轉(zhuǎn)鼓筒的上部設(shè)有出液口，轉(zhuǎn)鼓筒的底部設(shè)有一個與其配合的擋料盤，檔料盤的底部開口，檔料盤的下方設(shè)有一個底軸蓋，且擋料盤與底軸蓋之間形成了排渣孔；所述的底軸蓋的外圈設(shè)有一個能上下移動的環(huán)閥，底軸蓋的底部端面設(shè)有一個受液凹環(huán)，所述的受液凹環(huán)與環(huán)閥之間形成一個液壓油腔；所述的環(huán)閥與底軸蓋安裝后存在一個環(huán)狀空間，此環(huán)狀空間為操作水腔；在環(huán)閥上設(shè)有排水孔，在底軸蓋的底部軸線方向上插入一個進(jìn)料噴嘴。
2.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的操作水腔作用半徑的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)鼓筒的中心線的之間的距離比液壓油腔作用半徑的中點(diǎn)離轉(zhuǎn)鼓筒的中心線的之間的距離大。
3.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的擋料環(huán)的底部設(shè)有一個密封墊，當(dāng)環(huán)閥向上運(yùn)動時，環(huán)閥與密封墊壓實(shí)，封閉住排渣孔。
4.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的進(jìn)料噴嘴是固定的，噴嘴前端出口加工為與轉(zhuǎn)鼓中心線夾角為30-60度的斜孔。
5.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的受液凹環(huán)下端安裝一個操作水噴頭；所述的受液凹環(huán)均布若干個導(dǎo)氣孔；所述的擋料盤與底軸蓋內(nèi)部形成固體沉淀區(qū)；所述的轉(zhuǎn)鼓筒與擋料盤之間設(shè)有密封圈；所述的液壓油腔內(nèi)事先注有液壓油。
6.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的底軸蓋內(nèi)部平均分布若干個與外部相通的排渣孔；所述的孔在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下設(shè)置4~16個，使相鄰兩孔之間減小固體物料的堆積；所述的孔形狀應(yīng)與轉(zhuǎn)鼓外圓直徑和旋轉(zhuǎn)方向的切線呈10-30度的角度。
7.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的環(huán)閥的內(nèi)表面設(shè)有一個防止環(huán)閥與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動的限位方健，所述的限位方健安裝在底軸蓋一軸向槽內(nèi)，使環(huán)閥只能上下位移，而不會與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動。
8.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的環(huán)閥的內(nèi)表面設(shè)有一個防止環(huán)閥與底軸蓋產(chǎn)生圓周方向上的相對運(yùn)動的限位螺釘；在底軸蓋的排渣孔的上部加工有槽溝，槽溝內(nèi)部安裝有密封墊，該槽溝為燕尾槽形式。
9.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其特征在于:所述的操作水腔通過操作水通道和排水孔分別與受液凹槽和大氣相通；所述的操作水通道的直徑應(yīng)大于排水孔的通道直徑。
10.如權(quán)利要求1所述的管式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:設(shè)備啟動后，轉(zhuǎn)鼓達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，液壓油腔內(nèi)的液壓油產(chǎn)生離心液壓，推動環(huán)閥向上運(yùn)動壓緊密封墊，封閉排洛口 ； 步驟2:欲分離的物料通過進(jìn)料泵或物料儲罐的位置水頭壓力經(jīng)噴嘴進(jìn)入到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，噴嘴前端加工有與轉(zhuǎn)鼓中心線夾角為30-60度的斜孔，目的是使物料必須噴射到固體沉降區(qū)進(jìn)行分離，而不能越過擋料環(huán)直接進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓筒； 步驟3:固相受到離心力的作用沉降到轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部的固體沉降區(qū)內(nèi)，當(dāng)被分離物料的體積大于固體沉降區(qū)容積后，澄清液從擋料盤小口直徑處溢流，并向上運(yùn)動，最終由轉(zhuǎn)鼓筒上部出液口流出，由集液盤收集； 步驟4:操作水由微型水泵或高位水箱提供動力，經(jīng)操作水噴頭向上噴出；操作水噴頭與操作水箱之間安裝有電磁閥，該電磁閥由PLC可編程序控制器或時間繼電器控制，針對預(yù)分離物料的含固量，對PLC可編程序控制器或時間繼電器進(jìn)行設(shè)定； 步驟5:當(dāng)電磁閥開啟后，操作水通過操作水噴頭進(jìn)入到受液凹環(huán)的內(nèi)環(huán)槽，操作水在離心力的作用下通過操作水通道進(jìn)入到操作水腔； 由于操作水作用在比液壓油大的半徑上，且水的比重也大于液壓油，所以產(chǎn)生的離心液壓大于液壓油的離心液壓，推動環(huán)閥下移，排渣孔打開，固體沉渣在離心力的作用下甩出轉(zhuǎn)鼓; 步驟6:操作水在0.1秒內(nèi)就會注滿操作水腔并打開排渣口，固相瞬間被甩出轉(zhuǎn)鼓；電磁閥開啟的維持時 間即是開啟時間，以固相需完全排出為宜，在線對PLC可編程序控制器或時間繼電器進(jìn)行設(shè)定； 步驟7:電磁閥關(guān)閉，操作水腔的操作水通過排水孔快速排出，操作水腔的壓力消失，環(huán)閥在液壓油腔的壓力下重新上移關(guān)閉排渣孔。
【文檔編號】B04B7/08GK103691581SQ201310692183
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】田忠慶 申請人:青島諾凱達(dá)機(jī)械制造有限公司