一种实现固体产品超低含水量的立式螺旋液固离心机的制作方法

本发明涉及离心机技术领域，尤其涉及螺旋分离型立式离心机。

背景技术：

离心机是利用混合液中具有不同密度且互不相溶的轻、重液和固相，在离心力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。它主要用于化工、选矿、石油、制药、食品等行业，以及有恶臭气味的污水处理等需要对含固悬浮液进行沉降分离的场合。

目前，常规的离心机主要为卧式螺旋卸料沉降离心机，这种离心机由于结构上的限制，差速器传动比不高，常常选用功率较大的一台或多台电机驱动，使得离心机在运行过程中振动较大，离心机的主轴承容易受损，需要经常维护，同时运行时噪声较大，一般大于85db，且分离出的固体中的含水量大于25%。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种立式螺旋液固离心机，有效提高了分离效率，降低了分离后固体的含水量，同时可使1m内的运行噪声值降低到80db以下。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：提出了一种实现固体产品超低含水量的立式螺旋液固离心机，包括壳体、进料管、主电机、辅电机、差速器、螺旋推料器及转鼓，螺旋推料器位于转鼓内，螺旋推料器包括中轴及螺旋叶片，螺旋叶片与中轴固定连接，螺旋叶片采用中空式结构，即螺旋叶片上沿其周向均匀且间隔开设有多个开孔。

所述螺旋叶片上的开孔总面积占整个螺旋叶片总面积的1/4～1/2。

所述螺旋叶片上的开孔总面积占整个螺旋叶片总面积的1/3。

所述差速器为行星齿轮差速器，其采用3～5级行星齿轮，对应的传动比为1:64～1:1024。

所述差速器为行星齿轮差速器，其采用4级行星齿轮，传动比为1:256。

所述主电机主动轮通过v型皮带或同步带带动主电机从动轮，主电机从动轮与差速器外齿圈同轴连接，差速器外齿圈与转鼓同轴连接；所述辅电机主动轮通过v型皮带或同步带带动辅电机从动轮，辅电机从动轮与差速器的输入轴同轴连接，差速器的输出轴与螺旋推料器同轴连接。

所述主电机和辅电机分别由两台变频器控制，螺旋推料器和转鼓之间的差速为0～10rpm。

所述螺旋叶片与转鼓内壁之间的间隙为0.5～3mm。

所述转鼓由柱段和锥段构成，转鼓的柱段和锥段的长度比例为2:1～1:1，且其锥段的锥角为2°～10°；所述螺旋推料器由柱段和锥段构成，螺旋推料器的柱段和锥段的长度比例为2:1～1:1，且其锥段的锥角为2°～10°。

本发明的有益效果体现在：

1.本发明中的螺旋推料器采用中空结构的螺旋叶片，使得悬浊液的液固在未达到转鼓之前就开始沿着图2虚线所示的运动轨迹进行分离，提高离心机的分离效率和分离质量。可以使分离效率提高10%～20%，可以回收粒径不小于0.2μm的颗粒；

2.本发明中通过两台变频器分别驱动主电机和辅电机，并采用多级行星齿轮差速器，精确控制螺旋推料器和转鼓之间的差速0～10rpm，并提供1：64～1：1024的传动比，使得分离后的固体含水量达到5%～20%，可使1m内的噪声值降低到80db以下。

附图说明

图1为立式螺旋液固离心机的结构示意图；

图2为立式螺旋液固离心机的螺旋推料器结构示意图；

图3为螺旋叶片的结构示意图；

图中：1-进料管，2-辅电机从动轮，3-皮带轮，4-辅电机主动轮，5-多级行星齿轮差速器和主电机从动轮，6-辅电机，7-传动装置，8-壳体，9-螺旋推料器，10-转鼓，11-溢流槽，12-电机支撑架，13-底架，14-出渣口，15-溢流口，16-主电机，17-主电机主动轮，18-螺旋叶片，19-开孔。

注：①表示重力方向，②表示离心力方向，③表示扬升力方向，④表示小颗粒和液体运动轨迹方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图1所示的立式螺旋液固离心机，由主电机16和辅电机6驱动，其中，主电机16驱动转鼓10和多级行星齿轮差速器外齿圈；辅电机6驱动多级行星齿轮差速器输入轴，进而带动螺旋推料器9。主电机16和辅电机6分别由两台变频器控制，无极调速。

主电机主动轮17通过v型皮带或同步带带动主电机从动轮，主电机从动轮与多级行星齿轮差速器外齿圈同轴连接，多级行星齿轮差速器外齿圈与转鼓10同轴连接，同速转动。

辅电机主动轮4通过v型皮带或同步带带动辅电机从动轮2，辅电机从动轮2与多级行星齿轮差速器的输入轴同轴连接。多级行星齿轮差速器由3级～5级的行星齿轮组构成，形成1：64～1：1024的传动比，由其输入轴传入动力并由其输出轴传出动力，多级行星齿轮差速器的输出轴与螺旋推料器同轴连接。

通过变频器分别驱动主电机和辅电机，使螺旋推料器和转鼓之间形成0～10rpm的差速。

螺旋推料器9包括中轴及螺旋叶片18，螺旋叶片18与中轴固定连接，螺旋叶片18采用类似图3所示中空式结构，即螺旋叶片18上沿其周向均匀、间隔开设有多个开孔19，螺旋叶片18上的开孔总面积占整个螺旋叶片总面积的1/4～1/2。螺旋叶片18与转鼓10之间的间隙为0.5～3mm。

转鼓由柱段和锥段构成，转鼓锥段的锥角为2°～10°。转鼓的柱段和锥段的长度比例为2:1～1:1。螺旋推料器9亦由柱段和锥段构成，其分段位置及锥角与转鼓的结构相同。

螺旋推料器的叶片与转鼓之间的间隙为0.5～3mm。

立式螺旋液固离心机工作过程如下：

1.悬浊液通过进料管加入到螺旋推料器的分流口，由于离心力的存在，使得悬浊液被逐渐分散到转鼓的内壁上。同时，由于螺旋推料器的中空结构的存在，使得悬浊液中的轻颗粒和液体将沿着图2中的虚线轨迹运动到转鼓内壁上，使悬浊液中的液固分离。

2.螺旋推料器中螺旋叶片的中空结构的设计，会使悬浊液中的液固更加容易分离。卧式螺旋卸料沉降离心机一般采用整体叶片设计，悬浊液是先被分散到转鼓内壁上以后，由于图2所示的扬升力的存在，较轻的颗粒和液体会沿着转鼓逐渐上升，较重的颗粒沿着转鼓逐渐下降，进行分离。而在本发明中，螺旋叶片的中空结构设计，会使悬浊液的液固在未达到转鼓之前就开始沿着图2虚线④所示的运动轨迹进行分离，提高离心机的分离效率和分离质量。

3.分离之后的较轻颗粒和液体沿着转鼓内壁上升至转鼓流液口后，失去离心力，沿着壳体的溢流口流出。

4.分离之后的较重颗粒受到重力和离心力的复合作用力，沿着转鼓内壁向下运动，运动到转鼓锥段后，由螺旋推料器向下推出转鼓，由出渣口排出。固体在锥段停留的时间可以通过改变差速来实现，而停留时间的长短是决定固体含湿量的一个重要因素，换句话说，差速器的差速比越小，固料在转鼓内的移动速度就越慢，这样转鼓内干燥段的脱液作用就越明显，固料的含湿量就越小。

5.但是固料在转鼓内不断的堆积，会使得固料的排出需要较大的力，所以，本发明选用3级～5级的行星齿轮组构成的差速器，以提供较大的扭力。多级行星齿轮差速器不仅能够提供1：64～1：1024的传动比，而且能够更精确的控制螺旋推料器和转鼓之间的差速，使两者之间实现0～10rpm的差速调节。

实施例2：

本实施例中的立式螺旋液固离心机基本结构与实施例1中相同，离心机的具体参数如下：

1.电机的主动轮和从动轮之间采用v型皮带和v带轮连接；

2.多级行星齿轮差速器采用4级行星齿轮组，传动比为1:256；

3.转鼓锥段的锥角为4°，螺旋推料器的锥角为4°；

4.转鼓柱段和锥段的长度比例为1.5:1，螺旋推料器柱段和锥段的长度比例为1.5:1；

5.螺旋叶片上的开孔总面积占整个螺旋叶片总面积的1/3；

6.螺旋推料器的螺旋叶片与转鼓内壁的间距为1mm。

操作参数设置：

使用变频器控制螺旋推料器和转鼓之间的差速为1rpm。

实际使用效果：

采用本实施例中的离心机分离颗粒粒径为0.5μm的镍基合金溶液，溶液浓度13.2%，分离后的液体中含固体颗粒0.04%，分离后的固体含水率6.0%。而用卧式螺旋卸料沉降离心机分离后的固体物质含水率为25%。由此可见，采用本发明的立式离心机可显著降低分离后固体的含水量。