一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器的制作方法

本实用新型涉及环保设备领域，具体为一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器。

背景技术：

该装置根据现有机械设计中的无轴空心螺旋叶片输送原理上改进。目前常用的无轴空心螺旋叶片为有轴和无轴两种，无轴空心螺旋叶片与传统有轴无轴空心螺旋叶片相比，因为采用无轴设计，抗环绕和纠缠能力强，对柔性、带状等不规则物料具有良好的输送效果，同时，因为无轴空心螺旋叶片通常使用有一定柔性的钢材制作，相应无轴螺旋输送器输送距离短，因为当输送器长度增加，无轴空心螺旋叶片整体容易发生变形、下垂，影响叶片运转甚至造成物料堵塞，无轴空心螺旋叶片变形下垂后，增加对输送管壁摩擦，降低输送管道使用寿命，现有技术采用在管壁内增加耐磨层的技术方案，减少叶片对输送管壁的直接摩擦，但基于不同的耐磨层选择，相关输送管道的运行温度受到相应限制。

同时，现有技术采用液粘差速和变频调速对无轴输送器进行调控，能有效调整物料运行速度，防止堵塞，提高输送能力和效率。而在环保设备领域，尤其是污泥处理方面，污泥干燥过程中，经常出现瞬间物流量大，加热处理过程中污泥因高分子聚合物的作用，产生较大塑性，导致搅拌阻力大幅度上升的问题。针对上述情况，项目技术人员对输送管内无轴空心螺旋叶片推进器进行多次改良设计，最终将其设计成本实用新型提供的一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器。从根本上解决了搅拌螺旋主轴的应力损坏、粘壁和结垢问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，解决现有技术污泥处理过程中，搅拌螺旋主轴的应力损坏、粘壁和结垢的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了如下技术方案：

一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，包括驱动轴、法兰盘、无轴空心螺旋叶片、转动轴、芯杆、输送管道和物料进出口，无轴空心螺旋叶片沿轴向呈同心环状分布，无轴空心螺旋叶片两端同心、同轴固定连接于法兰盘，法兰盘外侧与驱动轴或转动轴连接；芯杆为三根，芯杆截面为圆形，芯杆沿轴向固定连接于无轴空心螺旋叶片空心内缘，芯杆之间沿芯杆直径方向距离相等；至少一根芯杆的一端固定连接于任一法兰盘，输送管道上设置有物料进出口，物料进出口位于无轴空心螺旋叶片上方，位于物料进出口下方的无轴空心螺旋叶片至少有一个螺距之间未贯穿三根芯杆；中、低温度下运行的污泥螺旋输送器长度为2m-50m，中、低温度下运行的污泥螺旋输送器外部安装有加热炉膛，中、低温度下运行的污泥螺旋输送器运行温度为0℃-800℃。

优选地，所述物料进出口位于输送管道的一端，芯杆的轴向起始位置从物料进出口端开始分别为，芯杆的第一根与靠近物料进出口端的法兰盘固定连接；芯杆的第二根在与第一根相距一个螺距处，与无轴空心螺旋叶片的空心内缘固定连接；芯杆的第三根在与第二根相距一个螺距处，与无轴空心螺旋叶片的空心内缘固定连接。

优选地，所述无轴空心螺旋叶片的厚度由靠近叶片轴心处的叶片内缘向远离叶片轴心处的叶片外缘递减。

优选地，所述无轴空心螺旋叶片靠近叶片轴心处的内缘厚度与芯杆直径长度相等。

优选地，所述芯杆的直径为8mm-50mm；固定连接为焊接。

优选地，所述无轴空心螺旋叶片外径200mm-800mm，内径80mm-400mm，螺距 100mm-500mm；叶片内缘厚度为10mm-50mm,叶片外缘厚度为5mm-30mm。

优选地，所述芯杆和无轴空心螺旋叶片形成叠加式层级组合。

优选地，所述中、低温度下运行的污泥螺旋输送器上设置有排气孔，排气孔与气体收集装置连接。

优选地，所述加热炉膛包括加温层和保温层以及温度监测模块和温度调节模块，温度监测模块与加温层和保温层连接，温度调节模块与加温层连接

本实用新型提供了一种中、低温度下运行的污泥螺旋输送器有益效果如下：

(1)相比现有两根圆形芯杆的设计，三根芯杆沿径向距离相等，在叶片径向上形成稳定等边三角支撑结构，至少有一根芯杆一端固定连接于一个法兰盘，提高整体无轴螺旋叶片稳定和可靠性，增加输出扭矩，起到稳定的加强筋结构作用，防止无轴空心螺旋叶片运转中下沉、变形、摩擦输送管道壁。相比没有芯杆支撑的无轴空心螺旋叶片输送器，不需要在输送管道内壁增加耐磨层，三根芯杆能够有效支撑本实用新型中的无轴空心螺旋叶片与输送管道保持一定间隙；相比现有芯杆截面为矩形的设计，圆形芯杆能及时轴向分解来自污泥的作用力，当无轴螺旋输送器尺寸加大，尤其长度达到2米以上时，圆形芯杆能有效避免芯杆折断，并提高搅拌效率，降低物料缠绕和堵塞。

(2)物料进出口垂直方向上对应的无轴空心螺旋叶片部分，至少有一个螺距之间不是三根芯杆贯穿，即三根芯杆并非都完全贯穿于所述无轴空心螺旋叶片，在物料进出口垂直方向上对应的无轴空心螺旋叶片上，有至少一个螺距之间的芯杆数小于3，截断或缺省的芯杆部分在螺距之间留出横向空间，便于物料从物料进出口快速进入中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，防止物料进入时堵塞物料进出口。

(3)通过芯杆的形状、数量、位置以及芯杆在轴向上部分截断或缺省的设计，结合无轴空心螺旋叶片，将中、低温度下运行的污泥螺旋输送器设计长度增加到2m-50m，在设备尺寸加大和工业运行中，保证设备机械性能稳定、可靠、高效同时有效降低设备制造成本。本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，不需要内设耐磨层，便于设备加热保温，该实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器外部安装有加热炉膛，运行温度为0℃-800℃，管内污泥受热均匀、污泥转化速度快，运行稳定、高效节能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器内芯杆与无轴螺旋叶片、法兰盘和驱动轴连接关系示意图；

图2为本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器结构示意图；

图3为中、低温度下运行的污泥螺旋输送器叶片径向剖面图；

图4为中、低温度下运行的污泥螺旋输送器内无轴螺旋叶片的叶片厚度截面示意图；

图5为本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器中加热炉膛、排气孔及气体收集装置的位置示意图。

其中，符号表示为：1-驱动轴，2-法兰盘，3-无轴空心螺旋叶片，4-转动轴，5-芯杆，6-输送管道，7-物料进出口，8-加热炉膛，9-排气孔，10-气体收集装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在污泥干燥过程中，经常出现瞬间物流量大，加热处理过程中污泥因高分子聚合物的作用，产生较大的塑性，导致搅拌阻力大幅度上升的问题。针对上述情况，项目技术人员对输送管内无轴空心螺旋叶片推进器进行多次改良设计，最终将其设计成无轴空心螺旋叶片推进器，从根本上解决了搅拌螺旋主轴的应力损坏、粘壁和结垢的难题。同时随着污泥处理量增加，需要污泥处理设备具有相当物理处理空间，对中、低温度下运行的污泥螺旋输送器在材质、设计结构，如芯杆数量、芯杆长度和形状、芯杆直径和叶片形状，等方面进行反复研究和验证，保证该污泥输送器中运转的部件设计能够满足污泥运送、运转需求，同时连续运行中又能保持设备运转中的机械强度、运转效率、制造成本和使用寿命。

如图1、图2所示，该实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器整体长度为 2m-50m，加工便捷，用料精简。

芯杆直径为8mm-50mm，优选芯杆直径为20mm,连接方式为焊接，芯杆截面为圆形。

如图1所示，三根圆形芯杆有益效果如下：

(1)芯杆为三根，芯杆沿轴向固定连接于无轴空心螺旋叶片的空心内缘，芯杆之间沿芯杆直径方向距离相等，芯杆在叶片径向上形成稳定三角支撑结构，至少有一根芯杆的一端固定连接于一个法兰盘。保持无轴空心螺旋叶片特性及一定自由活动量(取决于无轴空心螺旋叶片本身材质)的情况下，芯杆在法兰盘上至少有一个固定端，能给无轴空心螺旋叶片整体起到良好力学固定和支撑效果，有效控制无轴空心螺旋叶片的轴向和径向运动。

相对于两根芯杆的设计，无轴空心螺旋叶片两端固定连接于法兰盘，至少一根芯杆的一端固定连接于一个法兰盘，三根芯杆位于无轴空心螺旋叶片的空心内缘，对无轴空心螺旋叶片起到有效固定支撑作用，避免无轴空心螺旋叶片因输送器尺寸加长导致的叶片下垂、变形、移位和旋转失效，无轴设计保持叶片柔性，降低机械干涉，三根芯杆有效增加传递输出扭矩。相对于低于三根或大于三根芯杆的设计，保证无轴螺旋输送器运行稳定前提下，将芯杆数量降到最低，保证无轴螺旋输送器内有足够物料运动空间，当设备尺寸加大过程中，保持设备性能前提下，大幅度降低制造和投入成本。相对于无轴空心螺旋叶片内没有芯杆的输送器，在输送器内部设置耐磨层，三根芯杆的设计防止无轴空心螺旋叶片运转中下沉、变形，保证无轴空心螺旋叶片与输送管道内壁维持一定间隙，防止旋转摩擦对输送管道壁的损耗。省去耐磨层的设置，也便于设备整体实现加热、保温步骤。

(2)芯杆截面形状为圆形，当该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器加入污泥等物料运转时，通过三根圆形芯杆和无轴空心螺旋叶片的搅拌作用，应力能及时沿三根芯杆轴向和无轴空心螺旋叶片径向分解开，平衡设备整体受力，提高搅拌效率，降低污泥对芯杆、叶片和输送器内壁的机械损耗。芯杆横截面为圆形的设计能提高污泥在芯杆间流动速率，相比现有设计中搅拌棒截面通常为矩形的设计，加快应力分散速度，提高搅拌棒使用寿命和强度，避免搅拌物堵塞。现有设计中使用的搅拌棒或加强筋通常为两根或截面为矩形，当无轴螺旋输送器长度增加，两根芯杆很难在2米以上实施例中实现良好的支撑效果。而矩形截面设计的搅拌棒，在实施例为2米以上的设备中运转时，容易发生折断，尤其当搅拌物料为污泥时，三根圆形芯杆在无轴螺旋叶片内部呈等边形地布置，不仅有加强筋的作用，同时具备较好搅拌和抗缠绕能力。

(3)物料进出口位于无轴空心螺旋叶片上方，位于物料进出口下方的无轴空心螺旋叶片至少有一个螺距之间不是三根芯杆贯穿。物料进出口垂直方向上对应的无轴空心螺旋叶片上，有至少一个螺距之间的芯杆数小于3，截断或缺省的芯杆部分在螺距之间留出横向空间，便于物料从物料进出口快速进入该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，防止物料进入时堵塞物料进出口。

如图2所示，尤其当物料进出口位于中、低温度下运行的污泥螺旋输送器一端。芯杆分布如图1所示，芯杆的轴向起始位置从物料进出口端开始分别为，芯杆的第一根51 与靠近物料进出口端的法兰盘2固定连接；芯杆的第二根52在与第一根51相距一个螺距处，与无轴空心螺旋叶片的空心内缘固定连接；芯杆的第三根53在与第二根52相距一个螺距处，与无轴空心螺旋叶片的空心内缘固定连接。能很好实现物料顺利进入该无轴螺旋输送器并保持设备机械性能，防止无轴空心螺旋叶片变形。在物料进出口一端保证至少一根芯杆与该端法兰盘的固定连接，能有效提高整体中、低温度下运行的污泥螺旋输送器机械强度和韧性。

如果物料进出口位于污泥输送器中部，芯杆在中部做截断，从而在无轴空心螺旋叶片的中部螺距之间形成横向空间，此时该设计整体也能实现物料顺利进入，保证该设备一定机械稳定性的技术效果，但这种情况下，即使两端法兰盘上都有三根芯杆固定连接，设备整体机械强度仍会有一定降低，同时，螺旋叶片及芯杆抗变形能力也会有一定影响。因此，物料进出口位于输送器一端是一个优选实施例。

如图3所示，当选择较长实施例时，三根芯杆沿芯杆直径方向距离相等，在叶片径向上形成稳定三角支撑结构，保证该无轴螺旋输送器可靠稳定运行基础上，将芯杆数量降到最低，大幅度降低制造成本和制造难度。

如图3所示，无轴空心螺旋叶片的中心厚度为10mm-50mm,外边缘厚度5mm-30mm，外径200mm-800mm，内径80mm-400mm，螺距100mm-500mm。

无轴空心螺旋叶片的厚度由靠近叶片轴心处向远离叶片轴心处递减。考虑污泥处理过程中，经常出现瞬间物流量大，加热处理过程中污泥因高分子聚合物的作用，产生较大塑性，导致搅拌阻力大幅度上升的问题。

无轴螺旋叶片截面由中心向边缘逐渐变薄，无轴空心螺旋叶片中心厚度大于所述无轴空心螺旋叶片外边缘，截面呈类似于梯形的结构，有益效果如下：

(1)较薄叶片边缘，便于污泥进入中、低温度下运行的污泥螺旋输送器；

(2)加热过程中，当污泥因高分子聚合物作用，产生较大塑性时，加厚叶片中部能提高叶片机械强度，污泥在在无轴空心螺旋叶片间运转时，无轴空心螺旋叶片叶面上形成压力差提高搅拌效率，避免污泥堵塞；

(3)如图4所示，类似梯形地设计。通过设计人员研究发现，当污泥在中、低温度下运行的污泥螺旋输送器中运转时，螺旋叶片受力变形情况并不成线性变化，当螺旋内缘厚度向外缘逐渐递减过程中，截面面积一定的情况下，无轴螺旋叶片采用截面类似于梯形的设计，叶片变形量较小，有较好地实施效果。

无轴螺旋叶片厚度由靠近叶片轴心处向远离也叶片轴心处逐渐减小，相比现有设计中叶片厚度变化和在叶片外缘设置矩形阻挡臂的设计，该无轴螺旋叶片截面采用梯形设计，结合三根芯杆，加强无轴螺旋叶片靠近叶片径向中心部分机械强度，增加靠近芯杆处物料间相互作用压力，促进搅拌，叶片外缘逐渐变薄，但仍然保持一定厚度，保持叶片一定机械强度情况下，方便物料从叶片外缘处进入螺旋输送器，同时叶片厚度差带来叶片径向上的压强差，促进物料搅拌。

当无轴螺旋叶片厚度靠近叶片轴心处的厚度等于芯杆直径，该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器有很好地力学表现特性，机械性能稳定，可靠性高，设备使用寿命长。

如图5所示，本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器上设置有排气孔，排气孔与气体收集装置连接，污泥热解过程中产生的废气通过排气孔排出输送器，通过气体收集装置进行气体收集，冷凝分离后，分级分类回收或处理后排放，解决污泥裂解产生有毒有害气体污染的问题。

如图5所示，本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器外部设有加热炉膛，加热炉膛包括加温层和保温层以及温度监测模块和温度调节模块，温度监测模块与加温层和保温层连接，温度调节模块与加温层连接。实现该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器在0℃ -800℃正常运转，将污泥热解和裂解控制在最佳温度条件下进行，解决系统热量损失严重、温度过高的问题。实现智能温控，管内污泥受热均匀、加热速度快，热量流失少，无需长时间连续加热，当温度低于设置的温度参数时，加热系统自动合闸，当加热到所设置的温度参数时，加热系统开关自动断电，系统进入自动保温模式。减少热量损失，节约能源。不堵塞、输送量大，整体中、低温度下运行的污泥螺旋输送器采用密闭设计可以防止污泥产生的恶臭味、病原体及其他有害物质泄露。

该实施例提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器具体运行情况为，污泥在管内由螺旋叶片推进器不断翻转、往前推移，停留时间10-12分钟，污泥细胞在密闭低温高压 (230-320℃，6-8MPa)、催化剂环境下裂解碳化，原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，胞内水分释放并最大限度地保留了污泥中碳质；此后，污泥经过多级螺旋热解管，管内温度逐级升高，最终形成含水量10％左右的残渣，经自动出料装置定时、定量出料。同时，为提高污泥处理效率和处理过程中的安全性，在处理过程中污泥全程密闭运输，并持续充入惰性气体，防止产生的可燃性气体在温度压力较高、氧气混入环境下发生爆炸等危险。

污泥处理系统产生的残渣(碳化污泥)，可用作火力发电或制作彩色路面砖原料，处理过程中产生的水、气经收集，由水气分离装置分离后，进入废气、废水处理单元处理，可达标排放。切实做到污泥零填埋、无害化处理。

如图5所示，本实用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器长度为2m-50m，输送器外部安装有加热炉膛，加热炉膛可以包括加热层和保温层，加热层实现对该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器进行加热，保温层实现对该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器进行保温，通过温度监测模块和温度调节模块，将污泥热解和裂解控制在最佳温度条件下进行，运行温度范围为0℃-800℃，具有良好工业运行效果。

目前常用的污泥输送器运行温度为常温0℃-40℃，且输送距离短，输送量小，易堵塞。本实施例提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器整体长度为2m-50m，适于工业投产，运行温度为0℃-800℃。该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器三根圆形芯杆对无轴空心螺旋叶片形成有效支撑，促进物料搅拌，三根芯杆在物料进出口对应部分做截断或缺省的设计，为物料进出口对应的无轴螺旋叶片留出横向空间，便于初始物料进入该中、低温度下运行的污泥螺旋输送器。设备整体抗变形、节省材料、机械运行稳定、进料和搅拌高效，当加热炉膛升温和保温，可以在0℃-800℃温度下连续工作8小时。使用本使用新型提供的中、低温度下运行的污泥螺旋输送器，安装在本司自行设计的设备上，结合研发人员自主研发的污泥零填埋、无害化深度高效处理设备及工艺，经一次处理，可将污泥含水量下降至10％左右(全干)，产物用于制作彩色路面砖或火电厂燃料，相关设备也已完成调试和试运行。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。