深入解析翻袋式離心機濾袋翻轉機構

    過濾式離心機是1種在石油化工、化工、制藥及食品產業(yè)中廣泛應用的過濾設備。在過濾式離心機的發(fā)展過程中,人們對濾渣的卸出方法極為重視,很多離心機以濾渣的卸出方式命名,如刮刀離心機、活塞推料離心機和螺旋卸料離心機等。翻袋式離心機是1種新型過濾式離心機,它有一特殊的固相物料排出機構即濾袋翻轉機構。離心機中的轉鼓內有一濾袋,排渣時,濾袋翻轉機構將濾袋翻轉,濾袋的內表面變?yōu)橥獗砻?使固相物料在離心力作用下脫離濾袋。與刮刀離心機、活塞推料離心機和螺旋卸料離心機等相比,翻袋式離心機的過濾表面殘留物少,從而過濾阻力較小。翻袋式離心機具有余濕量小、洗滌效果佳及操縱彈性大等優(yōu)點,在石油化工、化工及制藥等行業(yè)中有著廣闊的應用遠景。為在我國發(fā)展翻袋式離心機,作者研究了現(xiàn)有的2種濾袋翻轉機構,并提出了1種新的結構。 
    1·操縱原理 
    翻袋式離心機的轉鼓分為固定部分和可以進行軸向運動的部分,見圖1。其中轉鼓蓋、轉鼓蓋連桿、濾布固定板、內軸和濾袋為可以軸向運動部分。進料管用來輸送懸浮液,轉鼓蓋在裝料或離心過濾過程中封閉轉鼓,見圖1a。轉鼓蓋由轉鼓蓋連桿與濾布固定板相連,濾布固定板由內軸牽拉。轉鼓與外軸相連并由電機帶動旋轉。內軸與外軸可相對滑動,在固相排出階段,內軸帶動轉鼓蓋、轉鼓蓋連桿、濾布固定板和濾布移出轉鼓,濾布的內表面變成了外表面,在高速旋轉狀態(tài)下將沉積物甩出(圖1b)。 
    2·幾種翻袋機構比較 
    轉鼓蓋的打開和封閉來自內軸與外軸的相對運動。牽動內軸的方式不同,就會產生不同的濾袋翻轉機構。濾袋翻轉機構決定著轉鼓在脫水狀態(tài)時能否密封和在排渣狀態(tài)時濾袋能否翻轉并順利排渣,因此是此機型發(fā)展的關鍵部件。 
    2.1油缸驅動式濾袋翻轉機構 
    油缸驅動式濾袋翻轉機構是翻袋式離心機最早的結構,帶動濾袋翻轉的內軸與油缸的活塞桿成為一體并與活塞相連,油缸與轉鼓同速轉動,以控制液壓油的進出方向來控制濾袋的翻出或返回。此種結構的缺點:①旋轉的油缸與靜止的供油裝置動態(tài)接觸,輕易漏油,污染環(huán)境。②活塞桿出進油缸輕易污染所分離的產品和環(huán)境。③旋轉的油缸有較大的轉動慣量,會降低軸的臨界轉速。 
    油缸驅動式濾袋翻轉機構近年來已被逐步淘汰。但我國有些離心機制造廠商仍在計劃生產使用油缸驅動式濾袋翻轉機構的翻袋式離心機,原因是有關專利剛剛過期,生產此種結構的離心機有正當性。此種作法的弊端是降低了產品的競爭能力。 
    2.2海因科爾機械驅動式濾袋翻轉機構 
    德國海因科爾公司自1994年以來,逐步用機械驅動式濾袋翻轉機構取代油缸驅動式濾袋翻轉機構,此種機械驅動式濾袋翻轉機構見圖2。電機通過帶輪驅動外軸,另一個電機通過帶輪驅動螺紋軸。當驅動外軸的電機速度大于驅動螺紋軸電機的速度時,螺紋軸會相對滑動螺母旋轉?；瑒勇菽赣捎趯驁A筒和導向鍵的限制作用不能旋轉,故只能使螺紋軸作軸向運動并拉動內軸做軸向運動。在內軸的拉動下轉鼓蓋密封轉鼓,使轉鼓處于封閉狀態(tài),此時可以進行裝料或離心過濾過程。 
    相反,當螺紋軸電機的速度大于外軸電機的速度時,轉鼓蓋離開轉鼓,離心機處于卸料狀態(tài)。在圖2中,皮帶輪1右面的所有零件除支座外,均為高速旋轉件,這些零件在加料、過濾和洗滌等工況時與轉鼓同速。為控制內軸的進退,不但要正確地控制螺紋軸電機及外軸電機各自的速度,還要控制它們的相對速度。此結構的題目是旋轉件多,影響軸的振動性能,增加了制造難度和機器本錢,且控制難度大。 
    2.3隔離式機械濾袋翻轉機構 
    我們在深進地研究了上述2種機構后[3,4],設計了隔離式機械濾袋翻轉機構,見圖3[5]。此種機構的特點是旋轉件數(shù)目大幅減少。在圖3中,與外軸固定的帶輪1與導向圓筒之間的軸承使得導向圓筒不再隨外軸一同轉動。滑動螺母與內軸之間的軸承使得滑動螺母和螺紋軸等零件也不再隨內軸一同轉動。軸承可傳遞軸向力,但隔離了前后零件之間的轉動。 
    螺紋軸在帶輪的帶動下順時針或逆時針旋轉,從而帶動內軸在外軸內滑動。此結構的特點:內軸的進退與外軸的轉速無關,使機構更易控制。旋轉件減少,降低了制造難度并進步機器的可靠性。轉軸長度縮短,使軸的振動性能得到改善。 
    3·結語 
    通過分析已有的2種濾袋翻轉機構,提出了1種新的機構。該機構具有旋轉零件少、輕易控制以及制造本錢低等優(yōu)點。此外,新機構還縮短了轉軸的長度,使軸系的剛度增加,進步了臨界轉速,使機器運轉更加平穩(wěn)。因此種結構與外國專利無關,有理由成為我國離心機制造廠商生產此種離心機的首選結構。