离心分离装置的制作方法

本发明涉及一种离心分离装置。

背景技术：

传统的离心分离装置通常包括一个圆筒形的滤筒，滤筒通过轴承安装在给定的支架上，驱动滤筒旋转，即可使投入到滤筒内的物料产生分离。这种分离方式比较简单，但不能实现连续生产，在于滤筒分离出的液体可以直接被导走，但滤筒内的滤渣在滤筒处于旋转状态时无法被自动排走，后续物料也就无法继续投送。

在一些实现中，滤筒配合推送螺旋的方式实现生产的连续性，具体如中国专利文献cn207507661u，其包括一个卧式的滤筒，在滤筒内设有一个螺旋片，螺旋片与滤筒共轴线，并且螺旋片属于变径螺旋，以在螺旋输送过程中产生压滤作用。此外，螺旋片与滤筒间采用不同的转向。在这类卧式的滤筒结构中，螺旋片的支撑轴需要穿过滤筒后通过轴承安装在给定的机架上，支撑轴欠缺其他的支撑，会因重力产生自然的挠曲变形，且中部下垂最大，这决定了螺旋片转速不能太高，否则会产生很大的振动。同时也限制了螺旋片的大径与滤筒内径的配合紧密度，即为避免螺旋片中部与滤筒间产生运动干涉，配合间隙通常都比较大，导致滤筒上会积存一层滤渣，进一步影响后续的离心清理。

此外，由于一些物料再进行固液分离后，含水量仍然很大，可以理解的是，对于某些亲水性比较强的物料而言，即便是离心分离速度足够高，仍然会残存较多的水分，变径螺旋在推进挤压过程中，会容易产生物料的压实拥堵。

同样地，中国专利文献cn204933726u也采用卧式的滤筒（该文献中称为转鼓）配合变径螺旋的结构，区别点在于，滤筒内设有滤筒轴向的凹槽，凹槽位于螺旋输送的范围之外，物料不可避免的会在凹槽在积聚。为此，该专利文献还提供了专门的对凹槽内物料进行清理的部件，由于滤筒需要转动，清理部件的设置难度极大。此外，该专利文献中在凹槽内设置若干压缩气体进口，通过压缩气体进行清理。由于凹槽长度比较大，压缩气体进口（该专利文献中称为清理孔）清理孔的数量显然也需要比较多，总的气流量需求比较大，难以适配合适的压缩气源。同时，由于压缩气体进口众多，配管难度极大。加之滤筒高速转动，压缩气体管路的接入本身就很困难，整体实现难度比较大。

传统的螺旋配合滤筒的离心分离机普遍采用卧式结构，整体占地面积大，而卧式结构不可避免的会导致支撑螺旋的支撑轴产生挠曲边形，为避免产生运动干涉，螺旋大径与滤筒内壁间间距比较大，造成滤筒内易于积存物料，进一步导致分离能力下降。

技术实现要素：

在本发明的实施例中，提供了一种立式的离心分离装置，该分离装置也采用滤筒与螺旋配合的方式进行固液分离，整体占地面积小，且可使螺旋大径与滤筒内径更接近，而不容易产生滤渣的积聚。

在本发明的实施例中，提供一种离心分离装置，包括：

罐体，为立式的桶式结构，桶口在上，罐体底部一侧开有出液口；

滤筒，该滤筒具有自上至下顺接的柱形部、锥形部和出料管，其中柱形部和上大下小的锥形部为网框结构而装设有滤网；

轴承座，出料管经由轴承座向下探出，而与装配在轴承座上的推力轴承或角接触轴承配合支承滤筒；

齿轮箱，安装在罐体内，且该齿轮箱的输出齿圈套装在所述出料管上，以驱动出料管转动；

第二电机，配接于所述齿轮箱；

螺旋总成，该螺旋总成所提供螺旋与柱形部配合以向下送料；

第一驱动总成，位于滤筒上方，输出连接所述螺旋总成，使螺旋总成与滤筒的转向相同，且存在不大于5%且不小于3%的转差率；

进料管，位于滤筒的上方，介入到滤筒内的部分水平设置且高于螺旋扫掠空间的上限，记为水平部分，该水平部分偏置在滤筒的一侧且喷射物料的方向与滤筒转向一致。

上述离心分离装置，可选地，滤筒的上端为一支撑框，支撑框的外柱面为辊道面；

于罐体内壁面上相应于支撑框的周向设有多个辊轴。

可选地，所述螺旋的轴向长度为四分之三~五分之四倍该螺旋的螺距；或

所述螺旋为多头螺旋，多个螺旋周向阵列在螺旋轴上；

多个螺旋的对应圆心角之和小于等于360度，且不小于270度。

可选地，锥形部的锥度为1:1~1:5。

可选地，锥形部与柱形部间平滑过渡。

可选地，齿轮箱通过位于罐体内的内支架安装在罐体内；

内支架对齿轮箱的支撑高度高于罐体内液体的极限上液位。

可选地，第二电机位于齿轮箱下侧，且第二电机高于罐体内液体的极限上液位。

可选地，罐体的罐底居中设有凸台，该凸台的高度高于罐体内液体的极限上液位；

凸台开有过孔，所述出料管自该过孔穿出罐体。

可选地，在出料管的下侧设有承接出料管所导出渣料的送料绞龙，送料绞龙水平地或者斜向下地自罐体的一侧穿出罐体；

送料绞龙斜向下设置时，该送料绞龙位于罐体内部分的最低点高于罐体内液体的极限上液位。

可选地，提供一龙门架，龙门架跨越所述罐体；

所述第一驱动总成安装在龙门架的横梁上，且进料管固定在横梁上；

相应地，横梁上设有用于安装螺旋的螺旋轴的轴承座；

轴承座上适配有构成第一驱动总成的第一电机减速机。

区别于螺旋配合滤筒需卧式设置的传统的离心分离机，在本发明的实施例中，滤筒立式设置，由于不必考虑因螺旋轴挠曲变形而产生的运动干涉，并且挠曲变形与螺旋转速正相关这一问题，因此，在本发明的的实施例中，更容易进行滤筒与螺旋间的速度适配，以及可以使滤筒具备更高的转速。而进料采用进料管给料，进料管介入到滤筒内的部分为水平部分，该水平部分高于螺旋扫掠空间的上限，用于规避运动干涉，并且水平部分偏置在滤筒的一侧且喷射物料的方向与滤筒转向一致，充分利用给料的初始动能，减轻滤筒的负担，并且这种给料方式给了物料初始速度，水平喷射出的物料受滤筒壁面的顺导，使所给料不止直接下落，而顺利的分散到滤筒上，基于滤筒的转动进行离心分离。在分离过程中，基于螺旋总成与滤筒间的转速差，螺旋向下送料，这种送料速度可以根据调定的转差率进行调整，从而具有更好地适应性。

此外，由于是立式设置，占地面积大幅减小。加之不存在变径螺旋，不容易产生物料的拥堵，尤其是基于螺旋剥落的渣料可以基于重力下落，进一步降低了拥堵产生的概率。

附图说明

图1为一实施例中离心分离装置结构示意图。

图中：1.外支架，2.出液口，3.内支架，4.送料绞龙，5.出渣口，6.齿轮箱，7.轴承，8.锥形部，9.柱形部，10.推送螺旋，11.进料管，12.横梁，13.支撑框，14.辊轴，15.第一电机减速机，16.罐体，17.滤网，18.第二电机减速机。

具体实施方式

参照说明书附图1所示的一种离心分离装置，其与传统的卧式离心分离装置相同的特征是图中回转运动的部件，如滤筒和推送螺旋10，基本运动都是回转运动。其中，滤筒属于典型的回转体。

区别在于，在图1所示的离心分离装置，其整体上是立式结构，在此条件下，推送螺旋10即便是速度比较高，推送螺旋10的螺旋轴也不会产生挠曲变形，尽管高速条件下，可能会存在动平衡问题，但动平衡属于机械领域回转部件普遍存在的问题，对此不在本发明的实施例中讨论。

因此，进一步地，在本发明的实施例中，推送螺旋10与滤筒的转速都可以相对比较高。相对的，可以理解的是，如背景技术中所提及的螺旋与滤筒转向相反的应用，在两者角速度（不考虑方向）确定的条件下，转向相反时，两者相对速度必然大于转向相同时的相对速度。即便是螺旋静止，滤筒与螺旋间的相对速度仍然会很大，大大限制了滤筒速度的设定，影响分离效率。

可以理解的是，滤筒直径确定的条件下，角速度越高，分离能力越强，因此，基于前述的内容可知，现有的卧式结构，螺旋与滤筒间相对速度不宜过大，分离能力受限极大，往往能够适配的滤筒速度比较低。而在本发明的实施例中，这种受限的技术条件并不存在，因此，滤筒可以具有相对较高的速度。

并且进一步可以理解的是，在本发明的实施例中，为推送螺旋10所推送，从而使滤渣层剥落不是直接落在线速度最高的柱形部9，而是下落到线速度相对较低的锥形部8上，滤渣的分散性比较好。

加以对应的，在本发明的实施例中，需要适配一个罐体16，类同于卧式离心分离装置中的壳体，用于收拢离心飞出的液体。

在本发明的实施例中，对于罐体16而言，其整体上是一个圆桶结构。在一些实施例中，可以理解的是，由于罐体16并不需要回转，其受此影响比较小，不必设置成圆桶结构，以便于配置其他结构，例如使例如齿轮箱6偏置的结构。

罐体16的桶口向上，并在罐体16底部开有出液口2，可以理解的是，在本发明的实施例中，由于出液口2的极限流量受限比较小，因此可以采用自流的方式配置出液口2。

从另外一个角度讲，出液口2的位置直接限定出了罐体16内的最高液位，从而对其它部件的安装影响比较小。

尤其可以理解的是，如前所述，出液口2的位置与其他部件或者结构间不会产生装配或者位置干涉，出液口2可以开的相对较大，而尽量减少罐体16内残存的液体量。

图1中，出液口2开在图中所示的左侧，出液口2具有管接法兰，可以配管。

在一些实施例中，出液口2可以开在罐体16的罐底板上，易于引流。在此条件下，需要通过例如外支架1将罐体16支撑起一定高度，以用于配管。此外，对于罐体16而言，其自身可配支腿，以便于在罐底板上设置出液口2。

对于滤筒而言，在本发明的实施例中，滤筒也是立式设置，自身动平衡不受重力影响，相对较好，或者进行动平衡调定后，滤筒可以只在下部通过回转支座进行支撑。在图1所示的结构中，滤筒的最下部是图中所示的出渣口5，实质是一个管状体，记为出料管，在图中表示为一个管轴结构，管腔用于将残渣排出，管轴外用于图中所示的从动齿轮的装配，并用于适配于安装在图1中位于齿轮箱6上的轴承座上，具体是图1中轴承7所在的位置。

轴承座所适配轴承为推力轴承，也可以采用角接触轴承。

滤筒有多个节段，自上而下依次是圆筒状的支撑框13、圆筒状的柱形部9、上大下小的圆台状的锥形部9和前述的出渣口5，滤筒通过轴承7安装在齿轮箱上。

如前所述，出渣口5配置为一个管轴结构，适配轴径以用于安装所述轴承7，所述从动齿轮为齿圈，该齿圈固定套装在管轴上，然后与主动齿轮啮合，而形成齿轮箱6的主传动部分。

在传动比合适的条件下，所述齿轮箱6可仅具有前述的一对齿轮。齿轮箱适配第二电机进行驱动。

在传动比不合适的条件下，可以采用如图1中所示的第二电机减速机18对齿轮箱6进行驱动以适配传动比。

如前所述，基于本发明的原理可知，滤筒可比卧式离心分离装置中的滤筒具有更高的转速，而在本发明的实施例中，从动齿轮安装在外径最小的出渣口处，易于获得较快的转速。

对于柱形部9，是滤筒中主要产生分离作用的部分，首先，介入到滤筒内的进料管11产生水平的喷射，喷射的液流是直线运动，受滤筒内柱面的约束，直线运动相当于在该处的以滤筒轴线为轴线的给定圆的切向，液流直接冲击在柱形部9内壁上，顺势的附着在滤筒上，相对而言，滤筒也在转动，喷射的液流与滤筒在此处的线速度相差不大，或者根据设定，使滤筒在液流喷射处的线速度与液流的喷射速度相同或者大致相同，因此，喷射溅起的物料极少或者不会出现，从而使得在滤筒立式设置的条件下，物料能够附着在滤筒上，实现立式条件下的离心分离。

加以对应的，对于进料管11，其在图1中固定在横梁12上，使其位于滤筒的上方。进料管11介入到滤筒内的部分，即水平部分，该水平部分高于螺旋扫掠空间的上限，该水平部分偏置在滤筒的一侧且喷射物料的方向与滤筒转向一致。

需要说明的是，喷射物料的方向属于抛射，既不是直线，也不是弧形，而是抛物线。在本发明的实施例中，进料管11的出口非常靠近滤筒，越是靠近，相应于滤筒切向的速度损失越小，在保证不产生运动干涉的条件下，进料管11出口尽可能靠近滤筒。

在此条件下，进料管11喷射出的物料与滤筒初始接触液流的位置的切向基本一致，将其表示为前述的水平部分偏置在滤筒的一侧且喷射物料的方向与滤筒转向一致。这里的一致可以更被清楚理解的是，喷射方向与滤筒不相逆，即“顺”。

图1中，推送螺旋10由螺旋轴和安装或成型在螺旋轴上的螺旋构成，推送螺旋10悬垂设置，其上端通过轴承座安装在如图1所示的横梁12上，由图中所示的第一电机减速机15驱动。

推送螺旋10上的螺旋用于将附着在柱形部9上的物料推下。对于卧式结构而言，螺旋推下的物料还是会落在滤筒上，对于立式结构而言，螺旋类似于铲子，将物料铲下，物料速度会变慢，且会脱离柱形部9，而产生下落。

可以理解的是，对于离心分离，并不需要太长的分离时间，大部分的液体往往在小于1s内即可从物料中分离出来。残余的液体因滤渣层的形成，并不容易进一步分离出来。

下落的速度减慢的物料落在锥形部8上，会产生螺旋式下降，类似于涡流，在此过程中，线速度越来越慢，但仍然会产生一定的分离作用。

相应地，柱形部9和锥形部8上设有滤网17，支撑滤网17的部分为框架结构。

此外，需要进一步说明的是，传统的卧式结构，螺旋与滤筒间转向相反，而在本发明的实施例中，螺旋与滤筒的转向相同，在此条件下，为实现螺旋推送，需使螺旋总成与滤筒间存在不大于5%且不小于3%的转差率。

在此处转差率是指螺旋总成与滤筒间的角速度差值与速度较低的滤筒转速或螺旋总成转速间的比值。

图1中，螺旋的最高点运行到进料管11的出口位时，部分物料会直接落在螺旋的上表面，基于螺旋的转动，位于螺旋上表面的物料会被甩至滤网17上，并不影响物料在滤网17上的附着。

滤筒整体上属于变径结构，显而易见的是柱形部9为大径，其与罐体16间留有分离间隙，该间隙优选为10~50mm。在此类结构中，罐体16也采用回转体结构，罐体16的轴线与滤筒的轴线共线。

如前所述，回转体在回转过程中会产生动平衡问题，单纯的使用轴承7对滤筒在下端进行支承，并不能保证滤筒具有较佳的动平衡效果，为此将滤筒的上端配置为一个支撑框13，该支撑框13的外柱面为辊道面。

相应地，于罐体16内壁面上相应于支撑框13的周向设有多个辊轴14，从而在上端对辊筒形成支承。上下两端支承的配合，是滤筒具有更好的运行稳定性。

传统的卧式离心分离装置中，螺旋的轴向长度非常大，螺旋往往具有多螺距结构，甚至超过10个螺距的长度。在本发明的实施例中，对螺旋的轴向长度相对比较小，这与卧式结构完全不同。

在图1所示的结构中，螺旋为单头螺旋，在此条件下螺旋的轴向长度为四分之三~五分之四倍该螺旋的螺距，起主要作用是向下剥落附着在柱形部9上的滤渣层，螺旋的轴向长度与柱形部9的轴向长度大致相等。

在一些实施例中，所述螺旋采用多头螺旋，相应地，多头螺旋必然适配有多个螺旋单体，多个螺旋单体周向阵列在螺旋轴上。

相应地，多个螺旋的对应圆心角之和小于等于360度，且不小于270度，即可满足剥落要求。

对于锥形部8，其锥度不宜过大，也不易过小，过小的锥度会导致滤渣无法下落，而对于较小的锥度，则分离效果相对较差，经过实验确定，锥形部的锥度需要控制在1:1~1:5。

为有效避免嵌料，锥形部8与柱形部9间平滑过渡。

在图1所示的结构中，齿轮箱6通过位于罐体16内的内支架3安装在罐体16内；齿轮箱6需要适配液密封结构，或者说需要齿轮箱6需要一定的防水能力，防水能力应在ip57以上。

加以适配的，内支架3对齿轮箱6的支撑高度高于罐体16内液体的极限上液位。

在一些实施例中，为了更好地保护第二电机，将第二电机掩盖在齿轮箱6之下，相应地，第二电机位于齿轮箱6下侧，且第二电机高于罐体16内液体的极限上液位。

关于滤渣排出，可以自罐体16的底部排出，也可以自罐体16的侧面排出，在一些实施例中，在罐体的罐底居中设置一个凸台，该凸台的高度高于罐体16内液体的极限上液位；相应地，凸台开有过孔，所述出料管自该过孔穿出罐体16。

在图1所示的结构中，在出料管的下侧设有承接出料管所导出渣料的送料绞龙4，送料绞龙4水平地或者斜向下地自罐体16的一侧穿出罐体16。

相应地，送料绞龙斜4向下设置时，该送料绞龙4位于罐体16内部分的最低点高于罐体16内液体的极限上液位。