离心机均匀布料洗涤装置的研制

详细介绍一种新型离心机用布料洗涤装置的结构和工作原理,指出利用该布料洗涤装置,可以有效解决 传统布料装置引起的布料不均、布料振动以及洗涤液浪费等问题;并列举了该装置布料洗涤时影响布料和洗涤效 果的各种因素;举例说明该装置在无基础立式刮刀离心机上的应用;指出应用该装置改造传统离心机需要注意的 事项。

    [关键词]离心机;布料;洗涤;布料洗涤装置

    [中图分类号]TB472　[文献标识码]A　[文章编号]1003-8884(2009)05-0008-03

    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 实用新型专利(ZL 03 2 59574.3)。

    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, 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, 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1·5 kW,转速为 940 r/min,可变频调节,GLZ1250-N离心机的转速为 1000 r/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3·5 mm/s,噪声(声压级)为76 dB (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85 dB(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。