離心卸料式離心機(jī)的設(shè)計(jì)探究

余耀佳

摘要：離心力卸料離心機(jī)是一種新型高效的設(shè)備，其原理是利用未分離的物料在離心機(jī)錐型轉(zhuǎn)鼓內(nèi)受到的離心力進(jìn)行卸料的自動(dòng)連續(xù)卸料離心機(jī)。本文在分析卸料式離心機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)以及存在的不足的基礎(chǔ)上，提出了新的設(shè)計(jì)意見，并作了詳細(xì)的闡述和分析。

中圖分類號(hào)：TH39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

發(fā)展到現(xiàn)在，離心機(jī)已有多種模式，包括立式和臥式、過(guò)濾和沉降、上卸料和下卸料、人工卸料和自動(dòng)卸料。主要有：上懸式離心機(jī)、離心力卸料離心機(jī)、臥式活塞推料離心機(jī)、臥式刮刀卸料離心機(jī)、三足離心機(jī)、進(jìn)動(dòng)卸料離心機(jī)、振動(dòng)卸料離心機(jī)、螺旋卸料離心機(jī)、管式離心機(jī)和碟式離心機(jī)等。

如何完善離心力卸料離心機(jī)對(duì)的技術(shù)特點(diǎn)，改進(jìn)分離質(zhì)量，更好地發(fā)揮離心力卸料離心機(jī)的強(qiáng)大功效，成為當(dāng)前需要解決的一個(gè)問(wèn)題。

1離心力卸料離心機(jī)及其特點(diǎn)

離心力卸料離心機(jī)又名錐籃離心機(jī)、慣性離心機(jī)。該機(jī)型是可移動(dòng)過(guò)濾自動(dòng)連續(xù)離心機(jī)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的。其工作原理是：待分離的濾餅，在錐形轉(zhuǎn)鼓中受到自身所受的離心力分力與篩網(wǎng)之間的摩擦力，從錐形轉(zhuǎn)鼓小端沿篩網(wǎng)向大端移動(dòng)，最終自動(dòng)排除，是一種無(wú)卸料裝置的自動(dòng)連續(xù)卸料離心機(jī)。離心力卸料離心機(jī)適用于分離易過(guò)濾的含晶體懸浮液，可分離的粒直徑可達(dá)到0.2mm及以上。當(dāng)離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓角度、運(yùn)作轉(zhuǎn)速、篩網(wǎng)間隙等參數(shù)確定之后，不同的物料和分離要求只適用于與之相對(duì)應(yīng)的物料分離，因此使用范圍會(huì)受到一定的限制。

早在1889年，西方國(guó)家已經(jīng)依據(jù)慣性原理設(shè)計(jì)出類似的慣性離心機(jī)，但由于當(dāng)時(shí)還未能生產(chǎn)出其所需要的篩網(wǎng)而沒(méi)有得到推廣。直到1956年，西德對(duì)此作出了改進(jìn)，并把這款離心機(jī)正式應(yīng)用于制糖工業(yè)。離心力卸料離心機(jī)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其技術(shù)性能和分離效果都有較大的提高，在某些領(lǐng)域中己逐漸取代其他結(jié)構(gòu)復(fù)雜的離心機(jī)，并已廣泛使用于制糖、精制鹽、碳酸氰氨等產(chǎn)業(yè)中。

如上文所說(shuō)，離心力卸料離心機(jī)并沒(méi)有專門的卸料裝置，而是利用未分離的物料在離心機(jī)錐型轉(zhuǎn)鼓內(nèi)受到的離心力分力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)卸料，因此它脫水效率高，能在較短停留時(shí)間內(nèi)獲得含濕量較低的濾餅，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造快捷、維修便利、操作自動(dòng)連續(xù)、處理物料量大、能耗與費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但其也存在一些弱點(diǎn)，如濾液中含固體多；分離的物料質(zhì)量不穩(wěn)定，分離的固體含濕量高；對(duì)物料性質(zhì)與濃度的要求高，適應(yīng)性低；物料停留時(shí)間難以控制，易產(chǎn)生跑液；應(yīng)用范圍受到限制等。

2離心機(jī)分離質(zhì)量的表現(xiàn)

衡量離心分離機(jī)分離性能的主要指標(biāo)是分離因數(shù)。它體現(xiàn)了被分離物料在錐型轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受到的離心力與自身重力的比值，通常離心機(jī)的分離因數(shù)越大，分離效率越高，分離效果也越好。工業(yè)用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般在100～20000范圍內(nèi)，管式超速分離機(jī)的分離因數(shù)可高達(dá)61000，分析專用超速分離機(jī)的分離因數(shù)可高達(dá)600000。決定離心分離機(jī)分離性能的另一個(gè)指標(biāo)是轉(zhuǎn)鼓的工作面積，工作面積越大意味著處理能力也越大。針對(duì)離心力卸料離心機(jī)，其性能衡量有以下兩個(gè)方面。

2.1渣的含液量大小

渣的含液量大小是評(píng)定離心力卸料離心機(jī)分離性能好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。通常要求離心機(jī)分離出來(lái)的固相（渣）含液量越小越好，然而離心力卸料離心機(jī)分離的固相含液量相對(duì)較高，如應(yīng)用于化肥廠的立式離心力卸料離心機(jī)，其分離的固相含液量可達(dá)4%—5%甚至更高，往往使分離質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

2.2濾液中含固量多少

評(píng)價(jià)離心機(jī)分離質(zhì)量好壞的另一個(gè)重要方面是分離的濾液中含固量多少，一般要求離心機(jī)分離的濾液含固量越少越好，如果單純?yōu)榱吮苊夤滔嗪毫科撸x用縫隙較大的篩網(wǎng)使渣的含液量降低，這祥就會(huì)導(dǎo)致濾液中含固量升高，分離質(zhì)量也照樣達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。離心力卸料離心機(jī)分離的濾液中含固量相比其他離心機(jī)偏高，因此，要增強(qiáng)離心機(jī)的分離性能，必須同時(shí)滿足以上兩個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)，此外，離心力卸料離心機(jī)分離質(zhì)量高低還有其它方面的要求，如分離的渣顆粒大小等，這里就不贅述了。

綜上所述，離心力卸料離心機(jī)是一種用于固液分離的通用設(shè)備。其分離效率與性能通常以濾渣含液量，以及濾液中的固相損失比率等來(lái)衡量。如果過(guò)濾的目標(biāo)物屬于濾液，通常用濾液澄清度表示其分離質(zhì)量，它們呈負(fù)相關(guān)。分離效率與性能是反映離心力卸料離心機(jī)工作質(zhì)量的重要性能指標(biāo)，不斷開發(fā)新技術(shù)、設(shè)計(jì)高效優(yōu)質(zhì)的離心機(jī)，可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供支持。因此，明確影響離心力卸料離心機(jī)分離質(zhì)量的因素，也是至關(guān)重要的。經(jīng)過(guò)分析，造成離心力卸料離心機(jī)分離質(zhì)量差的原因是多方面的，如轉(zhuǎn)鼓末端未能完全密封、物料在錐型轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間短、篩網(wǎng)密度選擇不當(dāng)?shù)取?/p>

3新型離心力卸料離心機(jī)的設(shè)計(jì)建議

根據(jù)上文的分析，提高離心力卸料離心機(jī)分離性能的措施必須有針對(duì)性，要對(duì)不同的影響因素采取與之相對(duì)應(yīng)的方法。

3.1選擇篩網(wǎng)縫隙，降低濾液含固量

針對(duì)上文提到的濾液中含固量較多這一因素，主要與篩網(wǎng)縫隙有關(guān)，固相含濕量越低，篩網(wǎng)縫隙越大，細(xì)顆粒晶體就易從篩網(wǎng)縫隙漏入濾液中，從而使濾液含固量增多；而倘若篩網(wǎng)縫隙太小，細(xì)顆粒就易堵塞篩網(wǎng)縫隙，使固相脫水困難，以至固相濕含量增高，因此篩網(wǎng)縫隙的選擇很關(guān)鍵，要嚴(yán)格根據(jù)懸浮液的物料性質(zhì)進(jìn)行選擇。如根據(jù)懸浮液中固相顆粒的分布與大小，如果顆粒大，就選擇大縫隙的篩網(wǎng)。同時(shí)還要考慮懸浮液的固液比，以及懸浮液的粘度等。此外，篩網(wǎng)的制造難易度和使用壽命也要考慮在內(nèi)。建議在設(shè)計(jì)新型離心力卸料離心機(jī)時(shí)，使用金屬條取代板孔網(wǎng)來(lái)焊制篩網(wǎng)，在使用過(guò)程中有既很少漏晶也不堵塞的優(yōu)勢(shì),而且增加了使用壽命。

3.2改進(jìn)轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，降低固相濕含量

關(guān)于物料在錐型轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間較短，分離出的固相濕含量高這一問(wèn)題，除了選擇合適的篩網(wǎng)之外，還可以通過(guò)設(shè)計(jì)更合理的錐型轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，提高物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時(shí)間，從而降低固相物料濕含量的途徑來(lái)改善。這方面已有一些專利資料，建議研制階梯形轉(zhuǎn)鼓，其轉(zhuǎn)鼓分為三個(gè)臺(tái)階和四個(gè)錐段，不僅可以使物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間提高將近兩倍，而且一旦物料通過(guò)臺(tái)階時(shí)，就會(huì)松動(dòng)濾渣層，更有利于脫水，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，最終可以使固相物料濕含量降低1%至2%。

3.3轉(zhuǎn)變密封方式，防止濾液外溢

影響離心機(jī)分離質(zhì)量的另一個(gè)重要部分就是密封部分。轉(zhuǎn)鼓大端密封的好壞程度直接影響分離固相的質(zhì)量，目前國(guó)內(nèi)大多采用迷宮密封，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造與安裝不是很方便，最終的密封效果也不理想。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的改進(jìn)，出現(xiàn)了不少新式密封結(jié)構(gòu)，有些效果比較好。如仿迷宮式密封以及沉渣小室密封，能有效阻止濾液向?yàn)V渣泄漏。

4結(jié)論

通過(guò)以上分析與設(shè)計(jì)研究，離心力卸料離心機(jī)分離質(zhì)量提高、分離時(shí)間有效縮短，實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的目的。離心力卸料離心機(jī)是一種新型高效的設(shè)備，今后將在解決生產(chǎn)難題的同時(shí)創(chuàng)造更多的效益。

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