自動排渣式碟式分離機(jī)設(shè)計探析
技術(shù)支持
碟式分離機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的分離設(shè)備，并且也是在不同領(lǐng)域當(dāng)中都有著較大應(yīng)用數(shù)量的分離設(shè)備，如在農(nóng)業(yè)、食品加工行業(yè)、香料生產(chǎn)行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等等都有著較為廣泛的應(yīng)用。我國碟式分離機(jī)的研制起步較晚，但發(fā)展速度甚快，自70年代初開始研制，現(xiàn)有的規(guī)格品種已居其他離心機(jī)之首，在生產(chǎn)數(shù)量、各領(lǐng)域的應(yīng)用覆蓋面、出口數(shù)量等方面與其他形式離心機(jī)相比均名列前茅。在技術(shù)不斷革新的背景之下，自動排渣式碟式分離機(jī)也開始得到推廣。
1 技術(shù)背景
碟式分離機(jī)屬于立式分離機(jī)的一種，該設(shè)備的轉(zhuǎn)鼓位于立軸的上端，在電動機(jī)的驅(qū)動之下，帶動傳動裝置來實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)鼓之內(nèi)有一套完整的、堆疊在一起的碟形零件，即為碟片，碟片與碟片之間存在一定的縫隙，而懸浮液或乳濁液也可以經(jīng)由處于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管進(jìn)入到轉(zhuǎn)鼓之中。懸浮液在通過碟片的間隙時，固體顆粒會在離心機(jī)的作用之下，直接在碟片上形成沉渣，沉渣則會沿碟片的表面進(jìn)行滑動，與碟片相脫離，并且在轉(zhuǎn)鼓之中直徑大的部位上積聚，在分離之后，液體可以在出液口排出，在這個過程中，碟片的作用在于減小顆粒的沉降距離，而安裝于轉(zhuǎn)鼓中的碟片也可以有效地提高分離機(jī)的生產(chǎn)能力。在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)積聚的固體則可以在分離機(jī)停機(jī)后人工清除，也可以經(jīng)由排渣結(jié)構(gòu)直接在不停機(jī)的狀態(tài)下直接將其從轉(zhuǎn)鼓之中排出，具有一定的便利性。
碟片分離機(jī)設(shè)備的排渣方式主要分為三個類型，分別是人工方式、自動方式以及噴嘴方式，其中自動排渣由于技術(shù)上的成熟性而得到了較為廣泛的應(yīng)用，本項目所應(yīng)用的活塞排渣即是自動排渣技術(shù)的一種，其可以基于自身的特殊結(jié)構(gòu)來讓活塞在縱向移動，在工作過程中，活塞上移，從而形成一個密閉的腔體，物料在其中可以完成分離。成渣積累到一定的體積后，可以經(jīng)由活塞的下移活動來將其中的部分液體與渣混合排出，從而實現(xiàn)自動排渣過程。但是在排渣工序當(dāng)中，由于其自身具有一定的離心力，因而活塞密封面與斜面也會受到?jīng)_刷，在長期作用之下也容易受到破壞。密封面如果受到破壞，輕則出現(xiàn)泄漏，重則導(dǎo)致分離功能失靈。常見的維修手段為更換活塞，但是會形成一定的成本，加之需要在生產(chǎn)廠家之中進(jìn)行動平衡校驗，因而帶來生產(chǎn)的不便。因此，對于本設(shè)備來說，較為關(guān)鍵的設(shè)計要點即是如何緩解磨損，提高運(yùn)行效率。
2 自動排渣式碟式分離機(jī)設(shè)計要點
本項目需要解決的主要的技術(shù)問題，即是可以在保證原有的排渣功能之下，可以更為高效地在活塞內(nèi)部完成固體的分離，并避免內(nèi)壁被磨損。
本項目所設(shè)計的自動排渣碟式分離機(jī)當(dāng)中轉(zhuǎn)鼓總成極為重要，其中包括了彈簧座、作用滑塊與轉(zhuǎn)鼓蓋、轉(zhuǎn)鼓體與活塞、活塞襯套碟片架與主鎖環(huán)、碟片壓蓋。其中作用滑塊在彈簧座上進(jìn)行安裝，而轉(zhuǎn)鼓體則在滑塊上進(jìn)行安裝，環(huán)形側(cè)壁設(shè)置于凹陷部位外圍，出渣口設(shè)置于環(huán)形側(cè)壁上，在這種設(shè)計之下，活塞可以沿軸向活動，在凹陷部位當(dāng)中實現(xiàn)安裝。活塞頂沿上升過程中，可以與轉(zhuǎn)鼓蓋底沿部位形成一個有較強(qiáng)密封性的接觸面，直接圍成一個空腔。而轉(zhuǎn)鼓蓋的外圍位于環(huán)形側(cè)壁的內(nèi)側(cè)也可以與其形成一個環(huán)形間隔，主鎖環(huán)可以在安裝間隔當(dāng)中安裝，并且與內(nèi)側(cè)壁共同構(gòu)成螺紋結(jié)構(gòu)實現(xiàn)連接，并將鼓蓋與活塞壓緊，保證結(jié)構(gòu)的密封性。
碟片壓蓋與碟片架在空腔之中以一上一下的形式安裝，碟片壓蓋的底部也設(shè)置了一個朝下設(shè)置的錐形部件，其錐形部件與轉(zhuǎn)鼓蓋內(nèi)部形成間隔，碟片架底部設(shè)置了一個向下設(shè)置的錐形托板，并且在錐形部分與錐形托板之間設(shè)置碟片。在此基礎(chǔ)上，活塞襯套可以設(shè)置在活塞內(nèi)壁部位上，并且為可拆卸結(jié)構(gòu)。
3 技術(shù)改良措施
項目具體改良設(shè)計要點如下：活塞內(nèi)壁均為環(huán)形錐面結(jié)構(gòu)，活塞襯套與活塞內(nèi)壁為相互匹配的薄壁回轉(zhuǎn)部件；在碟片數(shù)量的設(shè)計上，為多個碟片結(jié)構(gòu)，碟片間的間距可以為間距均等設(shè)計，也可以為從上到下依次增加的設(shè)計；轉(zhuǎn)鼓體當(dāng)中具有一個錐形主軸孔結(jié)構(gòu)，其夾角控制在6°（±0.5）；在錐形主軸孔當(dāng)中設(shè)置花鍵，碟片間夾角為75～80°，錐形部的底部需要向內(nèi)側(cè)折彎，在轉(zhuǎn)鼓蓋的底部可以設(shè)置密封圈，并且與頂沿形成密封結(jié)構(gòu)，經(jīng)過上述技術(shù)改良措施，達(dá)到抗磨損效果。
具體結(jié)構(gòu)方面，半作用滑塊在彈簧座上安裝，并且在滑塊上安裝轉(zhuǎn)鼓體，轉(zhuǎn)鼓體上存在環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且在凹陷部外周的環(huán)形側(cè)壁上與出渣口連接，確保活塞可以沿軸向活動在凹陷部位當(dāng)中安裝?；钊捻敳垦厣仙^程中，也與轉(zhuǎn)鼓蓋的底沿形成密封接觸，從而合圍成一個完整的空腔，活塞的頂沿下降過程中，也可以與底沿形成一個環(huán)形的安裝間隔，主鎖環(huán)在安裝間隔當(dāng)中安裝，并且與環(huán)形側(cè)壁形成螺紋，并將轉(zhuǎn)鼓蓋與活塞壓緊。
碟片壓蓋與碟片蓋在空腔體之內(nèi)以一上一下的結(jié)構(gòu)形式安裝，碟片壓蓋的底部具有一個向下設(shè)置的錐形部位，該部件與轉(zhuǎn)鼓蓋的壁形成間隔，而在碟片架的底部，則具有一個朝下設(shè)置的錐形托板?；钊r套位于活塞內(nèi)壁上，并且活塞內(nèi)壁為環(huán)形錐面結(jié)構(gòu)，活塞襯套為活塞的內(nèi)壁相匹配的薄壁回轉(zhuǎn)體件。
碟片數(shù)量方面，其可以應(yīng)用多個碟片結(jié)構(gòu)，可以等距安裝，也可以從上至下增加間距。變距式設(shè)計有助于提高分離效果，但是其安裝難度較高，相比之下，等距安裝則可以大大降低安裝難度，并提高安裝效率。
碟式分離機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較高的復(fù)雜度，因而在設(shè)計過程中，針對其中部分環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡化假設(shè)，同時模型在空間下的放大或縮小也會導(dǎo)致模型與原型之間存在差異。因而在未來一段時間的設(shè)計工作中可以進(jìn)行如下改進(jìn)：繼續(xù)模擬碟式分離機(jī)的內(nèi)部流場，并對于其計算模型進(jìn)行改進(jìn)，從而提高計算精度，并提高設(shè)計合理性；而在內(nèi)部流場方面，則可以應(yīng)用高速拍照手段來進(jìn)行研究，對于碟片之間的多相流動原理進(jìn)行深入分析。部分研究表明，碟片之間加入導(dǎo)流筋條可以進(jìn)一步提高分離效率，可以將其用作進(jìn)一步參數(shù)優(yōu)化，從而讓碟片內(nèi)的流場情況得到相應(yīng)的改善，為設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化做好準(zhǔn)備。
4 總結(jié)
碟式分離機(jī)作為一種分離設(shè)備，其有著高運(yùn)行頻率、低能源消耗的特點，同時也有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實用性。本項目設(shè)計了一種具備自動排渣功能的自動排渣式分離機(jī)，將作用滑塊在彈簧座上進(jìn)行安裝，轉(zhuǎn)鼓體上具有環(huán)形凹陷部位，環(huán)形側(cè)壁上具有排渣口結(jié)構(gòu)，活塞可以沿軸向活動安裝到凹陷當(dāng)中，從而在起到排渣效果的同時，也可以有效地避免活塞內(nèi)部的磨損問題。本文針對其中的技術(shù)要點進(jìn)行了分析與總結(jié)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。
