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离心机均匀布料洗涤装置的研制

  • 发布日期:2010-02-20      浏览次数:3166
    • 1项目研制背景 
      离心机主要用于化工、石油化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个领域[1],是国民经济各个部门广泛应用的一种通用机械。利用离心机可以得到含湿量低的固相和高纯度的液相,可以节省劳动力,减轻劳动强度,改善劳动条件,并具有连续运转、自动控制、操作安全可靠和占地面积小等优点。 
      目前,离心机的进料方式主要有以下三种[2]。(1)加料管固定在离心机外壳的上盖上,并伸入离心机转鼓内,从加料管口单点对转鼓进行加料。(2)加料管伸入离心机转鼓,并在气缸或其它装置带动下,沿离心机转鼓轴线方向移动进行加料。(3)在转鼓中心大锁母下,加装一甩料盘,加料管中的料液流向该甩料盘。甩料盘随转鼓一起转动,借助其产生的离心力,将物料甩向转鼓。上述三种加料方式会带来以下问题。 
      (1)从单一的加料管进行进料,料液流量较大,对离心机会造成强烈冲击。 
      (2)加料时,料液只能从单一方向进入离心机转鼓,会造成布料不均匀。而此时的离心机以较高速度旋转,布料不均将引起设备振动,带来安全隐患,并在一定程度上影响设备的使用寿命。 
      (3)洗涤时,洗涤液并不能完全覆盖转鼓内壁,如果要达到良好的洗涤效果,就必须延长洗涤时间,势必增加洗涤液用量。 
      为了解决现有离心机在布料洗涤方式上存在的问题,尤其是振动引起的安全隐患,遂自行研制了新型均匀布料洗涤装置,并已于2003年7月获得国家实用新型(ZL03259574.3)。 
      2均匀布料洗涤装置的结构 
      新型均匀布料洗涤装置主要由电机、传动轴及轴承、布料斗、安装座等部件组成(见图1)。 
      根据实际需要,电机可以选用防爆电机,并可选用变频器控制电机速度,以便获得较好的布料和洗涤效果。 
      布料斗呈锥形,其锥形角根据不同的转鼓尺寸和物料性质等因素确定。一般转鼓直径大、物料流动性好时,锥形角可取大值。 
      布料斗由内锥筒和外锥筒构成。进料管从外锥筒上端开口处插入内外锥筒的夹腔,夹腔在底部间断焊接,底部开有系列出料孔,物料从出料小孔被离心甩出,进入转鼓。因为进料管采用直接插入方式,省去了机械密封。 
      电机直接带动传动轴旋转,传动轴上装有轴承,布料斗与传动轴连接。二者的轴线同心,与转鼓轴线(竖直方向)呈α角度,该角度需根据转鼓直径、转鼓高度、安装方位及物料特性等因素综合考虑进行设计计算,以确保从布料斗中甩出的物料能完全覆盖整个转鼓内壁。若转鼓直径大,转鼓高度高,物料的流动性好,物料中的固体颗粒沉降速度慢,α角选取大一些。一般在应用中,α角多选取30°左右。进料管和洗涤管插入布料锥筒内,物料或洗涤液通过该管路,进入布料内、外锥筒之间形成的夹腔中,zui后从其底部的出料孔被甩出。 
      该布料洗涤装置可以整体安装、拆卸。通过安装座固定在离心机机盖上,安装座的止口与离心机机盖的安装孔形成配合安装。 
      3均匀布料洗涤装置的工作原理 
      物料通过进料管(洗涤液通过洗涤管)进入布料洗涤装置的布料斗,布料斗在电机的驱动下作旋转运动,其旋转速度和离心机转鼓的转速不相等,存在一定速度差,形成相对运动。本装置的电机速度可根据具体物料的特性,通过变频器进行任意调节,以适应不同的物料。对于固体颗粒沉降速度快的物料,转速不宜过高,因为高转速使固体颗粒易贴附于内锥筒壁上,造成出料不畅,甚至堵塞。物料或洗涤液沿布料斗的锥面向其底部运动,zui后从布料斗底部周向的系列出料孔口中被高速离心甩出,形成倾斜的圆形平面(见图2),在离心机转鼓内壁圆周方向上均匀、高速地进行布料或洗涤。 
      4影响布料和洗涤效果的关键因素 
      经过实际应用总结,均匀布料洗涤装置在进行布料时,以下关键因素将会影响布料和洗涤效果。 
      (1)物料特性。本装置并非适用于所有物料,不适合范围包括沉降速度非常快的物料、固体颗粒粒径比较大的物料等。 
      (2)进料量。若进料量过大,物料尚来不及从锥筒被甩出,将造成跑料现象。 
      (3)进料速度。若进料速度过快,亦会造成跑料现象。 
      (4)布料装置的旋转速度。若旋转速度过快,会使物料中的固体颗粒贴附在内锥筒壁上;旋转速度过慢,被甩出的物料形成的圆形平面有可能无法覆盖整个转鼓的圆周面。 
      (5)布料斗锥的尺寸。包括锥角的选择、布料斗锥的直径等,若布料斗锥直径过小,所形成的离心力小,被甩出的物料形成的圆形平面也相应小。 
      (6)布料装置底部出料孔的数量和大小。合适的出料孔数量和大小有利于物料和洗涤液顺利、通畅地甩出。 
      除以上因素外,洗涤时间、洗涤液类型等也将影响洗涤效果。 
      5均匀布料洗涤装置的优点 
      (1)利用该均匀布料洗涤装置,可以避免离心机在布料时因布料不均造成的振动,以及由此而带来的安全隐患,尤其适用于无基础离心机上,可以降低布料冲击和不均匀引起的振动。 
      (2)设备的噪声和温升低(离心机带负荷运转时,主轴承温升不高于40℃)[3],在国家标准范围内。 
      (3)由于洗涤均匀,洗涤液覆盖面积广,洗涤液在离心力作用下,穿透力强,所以洗涤效果好,且在很大程度上节约洗涤液用量,降低生产成本。 
      6典型应用 
      均匀布料洗涤装置既可安装在立式离心机上,也可安装在卧式离心机上。现以GLZ1250-N型无基础刮刀卸料离心机安装该装置为例(见图3)。均匀布料洗涤装置电机功率为1·5kW,转速为940r/min,可变频调节,GLZ1250-N离心机的转速为1000r/min,均匀布料洗涤装置的轴线与GLZ1250-N离心机的主轴轴线之间的夹角为α=28°,用硅藻土作为物料进行试验。经检测,利用该装置进料,离心机的振动速度为3·5mm/s,噪声(声压级)为76dB(A)。振动速度和噪声(声压级)明显低于国家标准,即振动速度不大于4·5mm/s,噪声(声压级)不大于85dB(A)。 
      该装置安装方便,通过法兰止口配合,螺栓连接即可。传统离心机欲改配此装置,只需对传统离心机的盖板部件进行改动,在适当位置开启法兰孔,焊接配对法兰即可。改动工艺简单、方便,改动成本低。盖板改造需注意以下几点。 
      (1)考虑到该装置的自重,需要保证盖板有足够强度。改造方案包括完全更换全新的、厚度满足强度要求的盖板,或在原盖板上焊接加强筋,以确保其强度能完全、有效地支撑该装置。 
      (2)在盖板合适位置开启法兰孔,焊接配对法兰。法兰孔位置的选择需要保证布料器甩出物料所形成的锥形面能够完全覆盖转鼓内表面。 
      (3)该装置如果安装在刮刀卸料离心机上,应解决刮刀行程与布料斗的干涉问题。可以将该装置安装在刮刀旋出行程外的位置,同时也可考虑减小布料斗的直径。 
      (4)应充分考虑加装此装置对整个设备振动的影响,尤其应避开共振区域。 
      7小结 
      无基础离心机的应用越来越广,正逐步替代传统三足离心机。新型均匀布料洗涤装置结构紧凑,安装简单,操作维护方便。可大幅度降低布料不均造成的振动,为离心机的无基础设计提供了一种选择。通过在甘肃金川集团精炼厂、三明石化、中禾制药等现场的实际应用,测算表明,利用该装置可大大缩短洗涤时间,一般可缩短时间30%~50%,进而节省约50%的洗涤液用量,获得明显的经济效益。 
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