CN101980789B - 沉降过滤式离心机 - Google Patents

Abstract

一种离心机(2)，包括输送机(12)，所述输送机(12)包括围绕轴线(34)可旋转的轮毂(14)和从所述轮毂径向延伸并且沿所述轮毂轴向方向延伸的至少一个螺旋叶片(16)。转鼓(4)围绕所述输送机延伸，并且可围绕所述轴线旋转。所述转鼓包括从所述输送机上游端延伸的圆柱状部分(6)和延伸到所述输送机下游端的圆锥形渐扩过滤网部分(10)。所述转鼓可还包括圆锥形渐缩部分(8)。所述圆锥形渐扩过滤网部分包括角度(40)，该角度(40)将所述固体的摩擦系数减小到某个点，在该某个点的摩擦系数下，使由所述固体形成的滤饼能够在最小反压下以控制方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上向前滑动，而不使所述固体滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控制方式滑出所述离心机。一种将固体与泥浆的液体分离的方法，包括将泥浆从输送机轮毂引入到围绕所述输送机轮毂延伸的转鼓的圆柱状部分；使用从所述输送机轮毂延伸的至少一个螺旋叶片，沿着所述圆柱状部分沿第一方向旋转所述固体，并且沿与所述第一方向相反的第二方向旋转大部分液体；和将所述固体从所述转鼓的圆柱状部分沿圆锥形渐扩过滤网部分滑动，所述圆锥形渐扩过滤网部分将所述固体的摩擦系数减小到某个点，在该点的摩擦系数下，使由所述固体形成的滤饼能够在最小的反压下以受控方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上向前滑动，而不使所述固体滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控制方式滑出所述离心机。

Description

沉降过滤式离心机

本申请要求2008年3月28日递交的美国申请61/040,254的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于将泥浆分离为构成其的固体和液体的沉降过滤式离心机。

背景技术

沉降式离心机包括转鼓，其围绕水平或垂直轴线旋转驱动，并且装有螺旋送料器或螺旋输送机，用于将在第一端处进料到转鼓中的泥浆分离为构成其的固体和液体。输送机在转鼓中以不同的速度旋转，从而将较重的固体旋转到转鼓第二端处的卸料端口。分离的液体主要沿相反方向流动，并且从转鼓第一端处的端口排出。沉降式离心机可具有两种一般类型，即无孔转鼓式或过滤式。在沉降过滤式离心机中，固体在卸料之前由输送机在转鼓的附加穿孔过滤网部分上方旋转。

现有无孔转鼓式或过滤式沉降离心机在引入含有固体的泥浆时运行，以将固体微粒与液体分离，或将固体分级，即将固体分开，以使高于某个粒度的颗粒作以固体形式卸下，而低于该粒度的颗粒随液体排出。

大型沉降式离心机的设计和操作局限是需要扭矩来驱动输送机。多种因素促成该扭矩要求，传送在过滤网部分上方的固体的摩擦作用是所需扭矩的主要分量。减小扭矩要求的一种方法是，沿朝向固体出口或卸料端口方向考虑，以渐扩的截头圆锥形的形式设置转鼓的过滤网部分。由于固体上的离心力辅助所述固体沿渐扩的过滤网部分通过，因此这种布置方式减小输送机的扭矩要求。减小输送机的扭矩要求使得能够减小输送机驱动装置的尺寸和成本，和/或减小离心机的总功率损耗，所述输送机驱动装置包括例如齿轮箱。渐扩的过滤网部分的使用还提供了更高的G因子，并且改善脱水情况。提高的进料速率还提高滤饼堆高，这对产品的水分具有不利的影响。渐扩的过滤网使滤饼堆高变得较低，因此产生更好的脱水。

发明内容

根据一个实施例，提供一种离心机，所述离心机包括输送机，所述输送机包括围绕轴线可旋转的轮毂，和从所述轮毂径向延伸并且沿所述轮毂轴向方向延伸的至少一个螺旋叶片。转鼓围绕所述输送机延伸，并且围绕所述轴线可旋转。所述转鼓包括从所述输送机上游端延伸的圆柱状部分，和延伸到所述输送机下游端的圆锥形渐扩过滤网部分，所述圆锥形渐扩过滤网部分将所述固体的摩擦系数减小到某个点，在该摩擦系数下，使得由所述固体形成的滤饼能够在最小的反压下以受控方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上向前滑动，而不使所述固体滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控制方式滑出所述离心机。所述转鼓可还包括在所述圆柱状部分和所述圆锥形渐扩部分之间的圆锥形渐缩部分。

根据另一个实施例，所述至少一个螺旋叶片不沿所述圆锥形渐扩过滤网部分延伸。

根据再一个实施例，提供一种将固体从泥浆的液体分离的方法，包括将泥浆从输送机轮毂进料到围绕所述输送机轮毂延伸的转鼓的圆柱状部分；使用从所述输送机轮毂延伸的至少一个螺旋叶片，沿着所述圆柱状部分沿第一方向旋转所述固体，并且沿与所述第一方向相反的第二方向旋转大部分液体；和从所述转鼓的圆柱状部分沿圆锥形渐扩过滤网部分滑动所述固体，所述圆锥形渐扩过滤网部分将固体的摩擦系数减小到某个点，在该摩擦系数下，使由所述固体形成的滤饼能够在最小反压下以控制方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上向前滑动，而不使所述固体滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控制方式滑出所述离心机。

根据又一个实施例，所述至少一个螺旋叶片不沿所述圆锥形渐扩过滤网部分延伸。

当结合作为本发明一部分并且以示例方式示出本发明原理的附图时，其他方面、特征和优点将从下面的详细描述变得显而易见。

附图说明

附图帮助理解各实施例。附图中：

图1示意性示出根据现有技术的沉降过滤式离心机；和

图2示意性示出根据本发明一个实施例的沉降过滤式离心机。

具体实施方式

参照图1，根据现有技术的离心机2包括转鼓4，转鼓4具有圆柱状部分6、朝向离心机2的纵轴34渐缩的第一截头圆锥部分8和远离纵轴34渐扩的第二截头圆锥部分10。第二截头圆锥渐扩部分10为过滤网形式。

离心机2还包括输送机12，输送机12包括输送机轮毂14。输送机12还包括从输送机轮毂14径向延伸的螺旋叶片16。如图1中所示，输送机螺旋叶片16沿输送机轮毂14整个长度或几乎整个长度延伸。应意识到，螺旋叶片16可包括围绕输送机轮毂14延伸的单个连续的螺旋叶片或多个叶片。

转鼓4由轴承18在两端支撑。虽然未显示，但是应意识到，输送机12也在两端由轴承或轴衬支撑。输送机驱动装置38设置在离心机2的卸料端32或相对端处，以旋转转鼓4和输送机12。输送机驱动装置38构造用于相对于彼此以不同的速度驱动转鼓4和输送机12。

进料管20设置在输送机轮毂14中，并且将泥浆36传送到输送机轮毂14中。输送机轮毂14包括进料端口22，其将泥浆36进料到转鼓4中。转鼓4包括液体出口24，泥浆的液体组分通过该液体出口24去除，由此保持转鼓4中的液体高度26。

输送机12的叶片16将泥浆36的固体沿离心机2从转鼓14的进料端口22输送到卸料端32。输送机12的旋转还使叶片16将泥浆36的液体大部分推向液体出口24。

转鼓4的第一截头圆锥渐缩部分8设置了斜坡，固体在其上由输送机12从转鼓4内盛装的液体池中取出。因而第一截头圆锥渐缩部分8设置了用于从液体池输送出的固体的干燥区域。然后输送机12将固体传送到转鼓4的第二截头圆锥渐扩部分10，以进一步从形成该第二截头圆锥渐扩部分10的过滤网去除水分，如由附图标记28所示。然后，输送机12的叶片16将固体传送到转鼓4的卸料端32处第二截头圆锥渐扩过滤网部分10的固体出口30。

如图1中所示，输送机叶片16沿几乎输送机12的输送机轮毂14的整个轴向长度延伸。沿输送机轮毂14的整个轴向长度设置输送机叶片16要求驱动装置38能够传递高扭矩。该高扭矩要求因而导致与驱动装置38相连的齿轮箱尺寸和成本增加。沿几乎输送机轮毂14的整个轴向长度设置输送机叶片16还增加输送机的重量，这导致轴承18和输送机表面中的磨损增大。

参照图2，根据本发明样品实施例的离心机2包括转鼓4，转鼓4具有圆柱状部分6、第一截头圆锥渐缩部分8和过滤网形式的第二截头圆锥渐扩部分10。离心机2还包括输送机12，所述输送机12包括输送机轮毂14，其接纳用于将泥浆36进料到输送机轮毂14中的进料管20。输送机轮毂14还包括进料端口22，该进料端口22将泥浆36引入转鼓4的圆柱状部分6中。应意识到，泥浆可引入到圆柱状部分6和第一截头圆锥渐缩部分8的结合部，或泥浆可引入到第一截头圆锥渐缩部分8上。

转鼓4包括液体出口24，该液体出口24在转鼓4的圆柱状部分6中将泥浆保持在液体高度26。圆柱状部分6和第一截头圆锥渐缩部分8可以是无孔或完整的。但是应意识到，也可在第一截头圆锥渐缩部分8和第二截头圆锥渐扩过滤网部分10之间设置短的圆柱状过滤网部分。

如图2中所示，输送机轮毂14包括沿输送机轮毂14的长度的螺旋输送机叶片16。应意识到，螺旋叶片16可包括围绕输送机轮毂14延伸的单个连续的螺旋叶片或多个叶片。

过滤网部分10包括关于离心机纵轴34的渐扩角40，其将固体的摩擦系数μ减小到使固体形成的滤饼能够在最小反压下以控制方式在过滤网部分10上向前滑动，而不使固体滤饼从过滤网部分10脱出，并且以不受控方式滑出离心机2。该渐扩角40应选择成使固体可在过滤网部分10上方以允许其他液体28从固体去除的时间量摩擦前进。如果渐扩角40太大，固体将从过滤网部分10上方过快地通过，并且其他液体28将不会从固体充分去除。渐扩角40的值取决于多个因素，包括泥浆36的成分和过滤网部分的形式，过滤网部分的形式包括例如过滤网部分10的网眼或过滤网部分10中的孔的目数。渐扩角40可具有例如5-40°的值。

与图1中所示的现有技术不同，图2的实施例的输送机12可不包括离心机2的截头圆锥渐扩过滤网部分10中的螺旋输送机叶片16。将输送机叶片16从输送机12过滤网部分区域中消除减小了离心机2的驱动装置38的扭矩要求，并且增长了过滤网的脱水时间。消除渐扩过滤网部分10中的输送机叶片16还减小了输送机12的重量，这减小了轴承18上的载荷。图2的实施例的离心机2还提供了从圆锥形渐扩过滤网部分10对其他液体28的脱水的改进，减小了固体沿圆锥形渐扩过滤网部分10的摩擦系数μ，并且形成更薄的固体滤饼厚度。渐扩角40还增大了关于所形成的滤饼的G因子。

图2的实施例的离心机提供了增强的可靠性，并且减少了对例如图1中所示的现有技术的离心机的维护。图2的实施例的离心机关于成品的水分提供了优于现有技术离心机的改进的处理性能，并且还显著提高了离心机的容量，这从每容量的功率损耗、成本和每容量的维护费用的观点看，使得该机器具有更高的成本效益。

虽然图2中所示的渐扩角40以连续角显示，但是应意识到，渐扩角40可以是连续的或不连续的角，或可以是角度和平直部分的组合。

虽然本发明已经关于目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但是应可理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在本发明精神和范围内的多种改进形式和等同布置方式。

Claims (17)

1.一种离心机，包括：

输送机，其包括围绕轴线可旋转的轮毂，和至少一个从所述轮毂径向延伸并且沿所述轮毂的轴向方向延伸的螺旋叶片；和

转鼓，其围绕所述输送机延伸，并且围绕所述轴线可旋转，所述转鼓包括从所述输送机上游端延伸的圆柱状部分，和延伸到所述输送机的下游端的圆锥形渐扩过滤网部分，其中，所述圆锥形渐扩过滤网部分以某个角度延伸到所述轮毂的轴线，该角度将固体的摩擦系数减小到某个点，在所述某个点的摩擦系数下，使由固体形成的滤饼在最小反压下以控制方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上向前滑动，而不使所述固体滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控方式滑出所述离心机。

2.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述至少一个螺旋叶片不沿所述圆锥形渐扩过滤网部分延伸。

3.根据权利要求1或2所述的离心机，其特征在于，所述转鼓还包括在所述圆柱状部分和所述圆锥形渐扩过滤网部分之间的圆锥形渐缩部分。

4.根据权利要求3所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括在所述圆锥形渐缩部分和所述圆锥形渐扩过滤网部分之间的圆柱状过滤网部分。

5.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括进料管，所述进料管构造用于将泥浆传送到所述输送机轮毂的上游端。

6.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括驱动装置，所述驱动装置构造用于驱动所述输送机轮毂和所述转鼓围绕所述轴线相对于彼此旋转。

7.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括轴承，所述轴承构造用于在所述上游端和下游端支撑所述输送机轮毂和所述转鼓。

8.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述圆锥形渐扩过滤网部分从所述轴线以约5°-40°的角度渐扩。

9.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述至少一个螺旋叶片包括多个螺旋叶片。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的离心机，其特征在于，所述转鼓还包括在所述圆柱状部分和所述圆锥形渐扩部分之间的圆锥形渐缩部分。

11.一种利用权利要求1所述离心机将固体从泥浆的液体分离的方法，包括以下步骤：

将泥浆引入到围绕输送机轮毂延伸的转鼓；

使用从所述输送机轮毂延伸的至少一个螺旋叶片，沿着转鼓的圆柱状部分沿第一方向旋转所述固体，并且沿与所述第一方向相反的第二方向旋转大部分液体；和

将所述固体从所述转鼓的圆柱状部分沿圆锥形渐扩过滤网部分滑动，其中，所述圆锥形渐扩过滤网部分将所述固体的摩擦系数减小到某个点，在该点的摩擦系数下，使由所述固体形成的滤饼能够在最小反压下以控制方式在所述圆锥形渐扩过滤网部分上滑动，而不使所述滤饼从所述圆锥形渐扩过滤网部分脱出，并且不以非控制方式滑出所述离心机。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述固体旋转通过所述转鼓的在所述圆柱状部分之后并且在所述圆锥形渐扩过滤网部分之前的圆锥形渐缩部分。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述固体旋转通过所述转鼓的在所述圆锥形渐缩部分之后并且在所述圆锥形渐扩过滤网部分之前的圆柱状过滤网部分。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，将所述泥浆引入步骤包括将所述泥浆从所述输送机轮毂引入到所述转鼓的所述圆柱状部分。

15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将所述泥浆引入步骤包括将所述泥浆引入到所述转鼓的圆柱状部分和所述圆锥形渐缩部分的结合部上。

16.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将所述泥浆引入步骤包括将所述泥浆引入到所述圆锥形渐缩部分上。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述圆锥形渐扩过滤网部分从所述输送机轮毂的轴线以约5°-40°的角度渐扩。

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