臥螺離心機(jī)是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的簡稱（以下稱離心機(jī)），由機(jī)架、機(jī)罩、主軸承、轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)鼓和螺旋以差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料經(jīng)進(jìn)料管進(jìn)入螺旋內(nèi)筒，從進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓。在離心力作用下，較重的固相物料沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層，螺旋將沉積的固相物料連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外。較輕的液相物料形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機(jī)外。

本文主要就臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)和性能等方面進(jìn)行論述。

一、設(shè)計(jì)理念：

1、設(shè)計(jì)理念領(lǐng)先：

（1）以流體模擬實(shí)驗(yàn)為先導(dǎo)。

（2）追求離心機(jī)遠(yuǎn)臨界運(yùn)行，提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定。

（3）追求離心機(jī)和諧環(huán)境。

（4）層流流動(dòng)設(shè)計(jì)。

（5）防腐蝕設(shè)計(jì)。

（6）穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。

（7）節(jié)能設(shè)計(jì)。

（8）固相攔截。

（9）液相二次沉降。

（10）利用流體能量排料。

（11）固相高干度。

（12）轉(zhuǎn)子高速平衡。

（13）轉(zhuǎn)子多面平衡。

（14）零部件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。

2、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：

（1）轉(zhuǎn)子剛度的模擬計(jì)算：

離心機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定的運(yùn)行，要保證轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速。一般工作轉(zhuǎn)速/臨界轉(zhuǎn)速小于0.7。

離心機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，其轉(zhuǎn)速已經(jīng)設(shè)定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證轉(zhuǎn)子的剛度能滿足離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，而離心機(jī)在制造完工前無法通過試驗(yàn)得知轉(zhuǎn)子的剛度，所以轉(zhuǎn)子剛度準(zhǔn)確計(jì)算對離心機(jī)設(shè)計(jì)制造是相當(dāng)關(guān)鍵的。利用計(jì)算機(jī)軟件對離心機(jī)轉(zhuǎn)子模型進(jìn)行剛度模擬計(jì)算，不僅使離心機(jī)功能強(qiáng)大，而且使離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定有足夠的保證。

（2）機(jī)架重量的嚴(yán)格配比：

離心機(jī)轉(zhuǎn)子在制造過程中經(jīng)過一定精度的動(dòng)平衡測試，轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量都控制在較低的水平。當(dāng)不動(dòng)件總重量較輕時(shí)，離心機(jī)表觀振動(dòng)會(huì)稍大。相反，離心機(jī)表觀振動(dòng)會(huì)稍小。

機(jī)架等不轉(zhuǎn)動(dòng)零部件的總重量與轉(zhuǎn)子等轉(zhuǎn)動(dòng)件的總重量之比，是離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件之一。

（3）嚴(yán)格的高速動(dòng)平衡：

轉(zhuǎn)子零部件動(dòng)平衡測試結(jié)果是離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的最重要的保證條件。

由于轉(zhuǎn)子零部件的剛度相差較大，用同一的平衡方法和標(biāo)準(zhǔn)是無法得到同樣動(dòng)平衡精度的零部件的，使離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行得不到保障。對剛度相對較低的零部件采用高速動(dòng)平衡測試的方法，可以提高零部件的平衡精度，動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速越接近零部件的工作轉(zhuǎn)速，平衡效果越好。

（4）先進(jìn)的整機(jī)平衡技術(shù)：

整機(jī)平衡是對離心機(jī)的振動(dòng)信號采用影響系數(shù)法，科學(xué)地計(jì)算出離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行所需要的配重，使離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。該方法的正確運(yùn)用，能保證離心機(jī)能在一個(gè)比較低的振動(dòng)環(huán)境中工作。

二、結(jié)構(gòu)和性能：

1、機(jī)架：

機(jī)架是鋼框架，底部裝有減震墊，可以直接安放在基礎(chǔ)上，主、輔電機(jī)分別安裝在機(jī)架的主、輔驅(qū)動(dòng)端，進(jìn)料管固定在機(jī)架的一端。

2、機(jī)罩：

機(jī)罩是可以開合的圓柱面，轉(zhuǎn)鼓和螺旋在機(jī)罩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)罩下半部固定在機(jī)架上，設(shè)有排渣口和排液口，機(jī)罩內(nèi)部裝有隔板和擋環(huán)。

3、軸承：

（1）主軸承：

裝有主軸承的軸承座分別固定在機(jī)架的兩端，支撐著整個(gè)轉(zhuǎn)子的重量，其中一個(gè)軸承同時(shí)起轉(zhuǎn)子的軸向定位作用。

主軸承的潤滑方式有油脂潤滑和稀油潤滑。

（2）軸承設(shè)計(jì)—穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：

選用合適的軸承組合和軸承形式，是離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。采用正確的安裝條件是離心機(jī)穩(wěn)定、高速運(yùn)行的保證條件。

4、轉(zhuǎn)鼓：

（1）概述：

轉(zhuǎn)鼓由大端蓋軸、直轉(zhuǎn)鼓、錐轉(zhuǎn)鼓和小端蓋軸組成，零部件間有止口定位并用螺釘緊固聯(lián)接。轉(zhuǎn)鼓錐段底部沿圓周方向有排出固相物料的排渣口，在大端蓋軸的端面有排出液相物料的排液口，主軸承裝在大小端蓋軸上。

轉(zhuǎn)鼓筒體是一個(gè)整體，同心度高，振動(dòng)小，具有更高的強(qiáng)度和剛度。減少對空氣的擾動(dòng)，降低了工作時(shí)的噪音。

（2）轉(zhuǎn)鼓錐角：

1）轉(zhuǎn)鼓錐角大，固相在脫水區(qū)受到的擠壓力大，利于固相脫水。對于一般物料，轉(zhuǎn)鼓錐角可大些。但轉(zhuǎn)鼓錐角大，螺旋的推料扭矩會(huì)增大，螺旋葉片的磨損會(huì)增加。

2）轉(zhuǎn)鼓錐角小，有效沉降面積小，會(huì)降低離心機(jī)的使用性能。對于難分離的物料，轉(zhuǎn)鼓錐角應(yīng)小些，可降低固相的回流速度。

（3）轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面—防腐蝕設(shè)計(jì)：

在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面按周向等分地裝焊厚度適當(dāng)?shù)慕顥l，使轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的物料不會(huì)沿轉(zhuǎn)鼓周向滑動(dòng)，既避免轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面特別是錐段內(nèi)表面的磨損，又提高螺旋的輸送效率。

（4）排渣口—防腐蝕設(shè)計(jì)：

轉(zhuǎn)鼓錐段底部沿圓周方向均勻地開有排渣口，排渣口鑲嵌可更換耐磨陶瓷套，減輕了排渣口的磨蝕。

（5）溢流口—節(jié)能設(shè)計(jì)：

1）溢流口在轉(zhuǎn)鼓大端，裝有可以調(diào)節(jié)液池深度的溢流板。溢流板決定了液池深度，液池越深，液相澄清度越高。

2）液相物料直接離開高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，減少轉(zhuǎn)鼓對液相物料的加速，節(jié)約能量。

3）應(yīng)用于澄清場合，效果更明顯。

5、螺旋：

（1）概述：

螺旋裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部與轉(zhuǎn)鼓同軸，兩端有軸承組，使其能相對于轉(zhuǎn)鼓靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋中部設(shè)布料腔，沿圓周方向均勻地開有進(jìn)料口。主電機(jī)的輸出動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)鼓，輔電機(jī)的輸出動(dòng)力通過差速器傳遞給螺旋，通過兩個(gè)變頻器分別調(diào)整主、輔電機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變差轉(zhuǎn)速。

當(dāng)螺旋和轉(zhuǎn)鼓有一定的轉(zhuǎn)速差時(shí)，沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上的固相物料在螺旋的推進(jìn)作用下向轉(zhuǎn)鼓錐端底部方向移動(dòng)，最后經(jīng)轉(zhuǎn)鼓錐段脫水后，由排渣口排出轉(zhuǎn)鼓。

（2）進(jìn)料管：

1）進(jìn)料管一端固定在管座上，另一端伸至螺旋的布料腔室內(nèi)。

2）進(jìn)料管可以設(shè)夾層，在特殊場合對螺旋內(nèi)部和對在脫水區(qū)的物料進(jìn)行清洗。

（3）布料器—層流流動(dòng)設(shè)計(jì)：

1）引導(dǎo)物料平緩地通過螺旋進(jìn)料口，有效地減少液體的沖擊。

2）平緩地對物料進(jìn)行周向加速，使物料流速變化平滑。

3）流入布料器的物料可以平緩地改變流向，減少湍流，提高加速效率。

（4）螺旋進(jìn)料口—防腐蝕設(shè)計(jì)：

1）分段式進(jìn)料避免了物料對螺旋葉片根部的沖刷侵蝕。

2）圓形進(jìn)料口使得物料流速分布更均勻。

3）進(jìn)料口鑲嵌可更換耐磨陶瓷套，減輕了進(jìn)料口的磨蝕。

（5）螺旋葉片—防腐蝕設(shè)計(jì)：

1）由于螺旋葉片與固相物料長期處于摩擦狀態(tài)，特別是在錐段，固相物料受到擠壓，更加劇葉片外緣的磨損。

2）在螺旋葉片外緣鑲焊硬質(zhì)合金片，有效地起到保護(hù)作用。

（6）開口葉片—層流流動(dòng)設(shè)計(jì)：

螺旋葉片的根部開有對稱的導(dǎo)流孔，液相可沿軸向流到溢流口，降低了流動(dòng)速度，減少了液相對固相的擾動(dòng)，液相澄清度更高。

（7）攔截板—層流流動(dòng)設(shè)計(jì)：

1）固相被進(jìn)一步壓縮，更干。

2）液池深度深，液相在轉(zhuǎn)鼓中澄清時(shí)間長，出液清。

6、差速器：

差速器—穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：

（1）采用二級行星齒輪差速器，為螺旋提供動(dòng)力。

（2）差速器采用高精度的硬齒面磨齒齒輪，精心設(shè)計(jì)，具有足夠的接觸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，滿足傳遞大扭矩的需要。

（3）加大行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的浮動(dòng)量，使齒輪的嚙合更柔和，大幅度提高齒輪的使用壽命。

（4）行星齒輪軸承采用承載力大且可靠的滑動(dòng)軸承，用高新材料通過精細(xì)加工制成。

（5）二級行星架經(jīng)過嚴(yán)格的動(dòng)平衡，使差速器在運(yùn)行中更加平穩(wěn)。

7、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：

（1）概述：

主、輔電機(jī)固定在帶有滑槽的電機(jī)底座上，通過調(diào)節(jié)電機(jī)在滑槽的位置可以調(diào)節(jié)傳動(dòng)皮帶的張緊度。安全罩用螺栓剛性地固定機(jī)架的兩端。

（2）雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：

1）采用雙電機(jī)雙變頻控制。

2）差轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍：0～35rpm。

8、控制系統(tǒng)：

（1）概述：

采用PLC控制。

（2）可實(shí)現(xiàn)恒扭矩自動(dòng)控制。

當(dāng)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料濃度和流量發(fā)生變化時(shí)，螺旋推料扭矩發(fā)生變化，輔電機(jī)電流就發(fā)生變化。根據(jù)這一特點(diǎn)，當(dāng)輔電機(jī)電流發(fā)生變化時(shí)，通過PLC控制，改變輔電機(jī)工作頻率，自動(dòng)調(diào)整差轉(zhuǎn)速，使螺旋推料扭矩朝著減小誤差的方向變化。同時(shí)改變進(jìn)料泵工作頻率，使進(jìn)料流量朝著減小螺旋推料扭矩誤差的方向變化，從而使螺旋推料扭矩始終保持穩(wěn)定。保證了排出固相的干度。使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)固相不會(huì)產(chǎn)生堆積，避免了堵料的發(fā)生。

 

綜上所述，臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)理念領(lǐng)先，工藝嚴(yán)格，對物料適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，能耗低，是一種先進(jìn)的分離工具。

 

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