CN102527524B - 自动排渣式管式分离机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动排渣式管式分离机，管式分离机主体包括设置在上部的液盘、设置在中部的转子和设置在底部的喷嘴，在转子下部均布一个以上的阀，阀的作用是打开或封闭固体通路的；在机身内部下方安装有支架，支架上通过螺纹固定一个环状电磁铁，该件与阀有距离；通过控制电磁铁产生或消除磁力来控制阀的动作，达到自动排渣的目的，当固体被甩出时被固料槽收集并从下部溢流口排出。本发明是基于传统设备需停机后人工排渣的弊端，完善传统管式分离机的原理与使用方法，可使设备在不停机，不降低转速，不停止进料的情况下把固体可控的排出，且可适用不同固体浓度的物料进行自主控制的一种全自动的管式分离机。

Description

自动排渣式管式分离机

技术领域

本发明涉及一种管式分离设备，尤其涉及一种自动排渣式管式分离机。

背景技术

管式分离机是目前市场上工业用离心机当中转速最高，分离因数最高的机种，它通过高转速形成强大的离心力场，用离心力代替重力，使物料(悬浮液或乳浊液)中两种或三种不同的组成部分因比重的差别快速分层，并分别从各自的出口流出或沉淀，而把物料分离的一种物理离心设备。该机转子主要是由一根细而长的空心的管子组成，通过电动机和变速机构带动延自身轴线作高速旋转，物料在其内部分离，液体类由上部溢流口流出，而固体则因没有流动性而附在管筒内壁环形表面上，待停机后人工清理。

由上述可知，管式分离机是一种连续分离，停机人工排渣的分离设备，因筒内容积有限，须停机后拆开多种装置。参见附图1，是现有技术中的管式分离机，一般有锁紧套51，半圆套52、主轴螺帽53，液盘盖54，液盘55等，将转子57取出机身56后打开底轴盖58人工清理筒内沉渣，是一种间歇式操作的设备。实际分离过程中液体可由上部的溢流口自动流出，而颗粒状，浆状，纤维状等固体将沉降在筒壁上。基于此，前人发明了碟式分离机与卧式螺旋离心机，可实现自动排渣的生产方式。但由于结构的改变，碟式分离机外形类似盘状，卧式螺旋离心机虽是细长状，但其内部安装有一螺旋推料器形成内转鼓，使转速大为降低，上述两种设备的分离因数一般比管式分离机降低了2-6倍，分离效果相差较大。并且为了实现自动排渣的目的附加了大量装置，增加了结构的复杂性，提高了成本，使售价不菲，不仅不满足中小批量的生产，还因转速的降低导致分离效果的降低，不满足分离精度高的场合。

另外，申请号为200610025425.3，公开号为101049585的发明专利公开了一种自动翻袋的管式离心机，但其有以下主要缺点：1)该发明为连续分离，但排渣时需停机。2)管式分离机为沉降式分离机的一种，是通过物料中各组成相的密度差来达到分离目的的。但该发明加装滤袋，液体穿过滤布，固体由于颗粒直径大于滤布网孔被截留，所以实际上属于过滤离心机，如果颗粒直径小于网孔则会造成分离不澄清；若物料粘度较大则会造成过滤阻力大并堵塞网孔，清理也会很麻烦，并且无法完成液--液分离的工作，违背了管式分离机的使用原理(原理为：适用于粘度大、颗粒细的悬浮液和乳浊液的分离)。3)管式分离机转速极高，转子细又长，故转子需上下两点支撑，支撑端不允许刚性固定，但该发明只有一个支撑点，在实现上较困难。

现有技术中的管式离心机还普遍存在以下缺点：由于转子容积小，生产效率较低，以G105机(最为常用机型)为例，该机转子容量为6L，水通过能力为1200L/h，若产量为600L/h，物料含固量(体积百分比)为1％的话，那么每生产1小时便会产生6L的固体，此时则必须停机排渣，而且由于固体在筒内的堆积造成分离筒内径的减小，虽然转速未下降，但分离因数(分离因数受转子直径和转子转速影响)已然降低了，影响分离质量。所以在实际生产当中筒内沉渣往往达到4-5L时便得停机排渣了。该机属于挠性转子，其驱动轴较细，不能增加制动装置，且转速高惯性大，自由停机时间在6分钟以上，再加上组装拆卸和清洗时间，一般清理一次转子至少得20分钟。若含固量再高则更会增加停开机的频率，增加劳动强度，降低效率。

发明内容

本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种连续分离，自动排渣，且排渣时不停机、不降低工作转转速、不停止进料，安全可靠的管式分离机。

本发明的技术方案为：一种自动排渣式管式分离机，包括管式分离机主体、由电机驱动的传动部件，传动部件将动力传递给一主轴，进而使得管式分离机主体转动；管式分离机主体包括设置在上部的液盘、设置在中部的转子和设置在底部的喷嘴，当设备运转时，物料通过喷嘴进入转子内部，固体沉降到转子内部，澄清液从上部溢流，被液盘收集并由旁侧设置的出液口流出；在转子下部均布一个以上的阀，阀的作用是打开或封闭固体通路的；在机身内部下方安装有支架，支架上通过螺纹固定一个环状电磁铁，该件与阀有距离；通过控制电磁铁产生或消除磁力来控制阀的动作，达到自动排渣的目的，当固体被甩出时被固料槽收集并从下部溢流口排出。

进一步地，除了出液口以外，管式分离机主体还设置有包括固料槽和固体溢流口。

进一步地，固料槽靠近转子的内环应制造成向内翻边的形状，以防止排出的固体浆液飞溅到电磁铁表面污染电磁铁并屏蔽磁力，造成机构失效。

作为优选，其构造为：所述管式分离机主体的底部还设置有底轴盖，底轴盖内部平均分布一个以上的孔，该孔是具有一定形状且与外部相通的通孔；阀包括：阀体、阀芯、弹簧、铁盘和膜片；其中，阀体与孔数量相等，阀体通过螺钉均布地固定在底轴盖上；物料进入到转子内部后，固体沉降到孔内或孔周围；弹簧安装在阀体下部与阀芯之间，膜片设置在阀体的上部并与底轴盖邻接，膜片的下端与阀芯上端连接，阀芯推动膜片向上凸起以封闭孔的通路，固体通路被截断，当发出排渣信号后，电磁铁内有电流流过产生磁力，拉动设置在阀芯下端的铁盘并带动阀芯及膜片向下移动，使得膜片上方的孔通路被打开，固体可由离心力甩出转子，当电磁铁断电时，阀芯被弹簧的推力向上移动归位，膜片作用于排渣口使孔重新封闭，排渣动作结束。

进一步地，膜片为橡胶件。其优点一是耐腐蚀，特别是对金属材料腐蚀性较强的物料；二是橡胶元件可弹性变形，对纤维状或硬性颗粒的物料均可有效的封闭其通路，不会造成泄露。

进一步地，孔的数量与物料中固体浓度有关；其形状根据固体的安息角来设置。

进一步地，孔的位置应尽量制造在转子最大外缘，并设计在转子强度最大的位置。这样做有利于固体的收集与排出，但若直接设计在径向位置将影响转子强度。

进一步地，孔为多通道的、有转折的，孔若设计成直通的(特别是径向直通型的)物料受离心力的作用，再加上物料本身的质量，起力量将相当大，如果要关闭起通路将需要簧丝直径和外形较大的弹簧，受安装尺寸的限制，实现上较困难。

进一步地，阀在常态下是关闭状态的，当需要开启时才会动作。当然也可制造成常开型的，但在分离机工作时间段内阀开启所占的时间比例较少，这样做稳定性比常闭型的差且浪费能量。

进一步地，电磁铁是固定的，不参与旋转。通过控制电流来控制磁力进而控制阀的动作。作为牵引电磁铁，可使控制机构不安装在旋转零件上，减轻转子重量，省却控制线路接入的麻烦，安装灵活性较大，可实现非接触式控制。

进一步地，铁盘可为钢件等导磁材料，而其他零件，如阀体，阀芯，底轴盖等均为无磁材料。由于强度原因，建议采用无磁不锈钢。

作为优选，其构造为：所述管式分离机主体的底部还设置有底轴盖，底轴盖内部平均分布一个以上的孔，该孔是具有一定形状且与外部相通的通孔；阀包括：阀芯、弹簧、碗盘和铁盘；其中，碗盘设置在底轴盖下方临近喷嘴处；阀芯与底轴盖上的孔数量相等，阀芯的上部具有与孔相适配的形状，阀芯的下端连接铁盘；，阀芯的中部固定在碗盘上并与底轴盖同步高速旋转，弹簧一端抵接在碗盘，另一端抵接阀芯中部的一环形凸起，从而推动阀芯的上部封闭底轴盖上的孔；当电磁铁通有电流时产生磁力吸引铁盘，使阀芯克服弹簧的压力向下运动，孔开启，固体通道被打开固体排出，当电磁铁断电时磁力消失，阀芯受弹簧的力量移动归位，孔封闭，排渣动作结束。

进一步地，所述自动排渣式管式分离机可以制造成悬挂式或壁挂式，悬挂式通过法兰盘和螺丝孔安装在中药提取机组的地板上。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：

1、转速高，分离因数高，分离效果好；

2、结构相对其它自动排渣分离机简单，运行可靠，售价也会平易近人；

3、零件、易损件相对较少，维护费用低；

4、自动排渣，提高了生产效率，降低了劳动强度。如某车间安装有10台管式分离机，传统上需4-5名操作者来操作，现只需一名即可保证正常生产；

5、为实现全自动化奠定了重要基础；

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明

图1为现有技术的管式分离机的整体结构示意图；

图2为本发明的第一实施例的管式分离机的整体结构示意图；

图3A为本发明的管式分离机的喷嘴部分的示意图；

图3B为图3A沿K向视图；

图3C为图3A沿A——A方向的剖视图；

图4A为本发明的管式分离机的阀处于封闭排渣口状态的示意图；

图4B为本发明的管式分离机的阀处于开启排渣口状态的示意图；

图5为本发明的第二实施例的管式分离机的整体结构示意图；

图6A为具有不同底部设计的另一实施例的示意图；

图6B为图6A沿A——A方向的剖视图。

具体实施方式

本发明最大的难点有3点。1：转子高速旋转不能接入电源或气源或其他接触式控制元件，且由于转子强度的原因，不能安装转重的零件，如电磁阀等。2：由于转速高，物料受离心力的作用力量很大，使关闭其通路较困难，且其开关步骤须一致，否则会引起转子失衡，造成设备故障。3：转子体积小，结构紧凑，安装空间小，增加附属零件较困难。

本发明在传统管式分离机的基础上作出了较大改进，参见图2，当设备运转时，物料通过喷嘴10进入转子5内部，固体沉降到转子5内部，澄清液从上部溢流，被液盘3收集并由出液口4流出，若是乳浊液的分离则有两个出液口。在转子5下部均布一个以上的阀6，阀的作用是打开或封闭固体通路的；在机身内部下方安装有支架9，支架9上通过螺纹固定一个环状电磁铁8，该件与阀6有距离。通过控制电磁铁8产生或消除磁力来控制阀6的动作，达到自动排渣的目的。当固体被甩出时被固料槽7收集并从下部溢流口11排出。

除了出液口4以外，管式分离机主体还设置有包括固料槽7和固体溢流口11。固料槽7靠近转子5的内环应制造成向内翻边的形状，以防止排出的固体浆液飞溅到电磁铁表面污染电磁铁并屏蔽磁力，造成机构失效。

参见图3，所述管式分离机主体的底部还设置有底轴盖18，底轴盖18内部平均分布一个以上的孔17，该孔是具有一定形状且与外部相通的通孔；阀6包括：阀体13、阀芯15、弹簧14、铁盘16和膜片12；其中，阀体13与孔17数量相等，阀体13通过螺钉19均布地固定在底轴盖18上；物料进入到转子内部后，固体沉降到孔17内或孔周围；弹簧14安装在阀体13下部与阀芯15之间，可不需外力，只依靠本体机构即可完成关闭或开启通路的动作。安装有电磁铁8，该件是固定的不参与旋转。通过控制电流来控制磁力进而控制阀6的动作。作为牵引电磁铁，可使控制机构不安装在旋转零件上，减轻转子重量，省却控制线路接入的麻烦，安装灵活性较大，可实现非接触式控制。膜片12设置在阀体13的上部并与底轴盖18邻接，膜片12的下端与阀芯15上端连接，阀芯15推动膜片12向上凸起以封闭孔17的通路，固体通路被截断，当发出排渣信号后，电磁铁8内有电流流过产生磁力，拉动设置在阀芯下端的铁盘16并带动阀芯15及膜片12向下移动，使得膜片12上方的孔通路被打开，固体可由离心力甩出转子，当电磁铁8断电时，阀芯15被弹簧14的推力向上移动归位，膜片12作用于排渣口使孔17重新封闭，排渣动作结束。该动作是在极短的时间内完成的。阀的开闭频率、保持与开启时间都是人为可控的，可根据物料的固体浓度的不同自由设定，实现不停机，不降低转速，不停止进料的情况下非接触控制转子自动排渣。

封闭固体通路的元件膜片12为橡胶件。其优点一是耐腐蚀，特别是对金属材料腐蚀性较强的物料；二是橡胶元件可弹性变形，对纤维状或硬性颗粒的物料均可有效的封闭其通路，不会造成泄露。

孔17的数量与物料中固体浓度有关；其形状根据固体的安息角来设置。

阀6在常态下是关闭状态的，当需要开启时才会动作。当然也可制造成常开型的，但在分离机工作时间段内阀开启所占的时间比例较少，这样做稳定性比常闭型的差且浪费能量。

铁盘16可为钢件等导磁材料，而其他零件，如阀体13，阀芯15，底轴盖18等均为无磁材料。由于强度原因，建议采用无磁不锈钢。

孔17位置应尽量制造在转子最大外缘，并设计在转子强度最大的位置。这样做有利于固体的收集与排出，但若直接设计在径向位置将影响转子强度。

孔17为多通道的、有转折的，孔17若设计成直通的特别是径向直通型的物料受离心力的作用，再加上物料本身的质量，起力量将相当大，如果要关闭起通路将需要簧丝直径和外形较大的弹簧，受安装尺寸的限制，实现上较困难。

排渣口的封闭和开启情况参见图4，组成分别为阀芯15、阀体13、膜片12、底轴盖18和孔11。其中图a孔11封闭时的状态，图b为孔11开启时的状态。

当初设计时有多种方案，作为第二实施例，参见图5，所述管式分离机主体的底部还设置有底轴盖21，底轴盖21内部平均分布一个以上的孔，该孔是具有一定形状且与外部相通的通孔；阀6包括：阀芯22、弹簧23、碗盘24和铁盘25；其中，碗盘24设置在底轴盖下方临近喷嘴10处；阀芯22与底轴盖上的孔数量相等，阀芯22的上部具有与孔相适配的形状，阀芯22的下端连接铁盘25；，阀芯22的中部固定在碗盘24上并与底轴盖21同步高速旋转，弹簧23一端抵接在碗盘24，另一端抵接阀芯22中部的一环形凸起，从而推动阀芯22的上部封闭底轴盖上的孔；当电磁铁26通有电流时产生磁力吸引铁盘25，使阀芯22克服弹簧23的压力向下运动，孔开启，固体通道被打开固体排出，当电磁铁26断电时磁力消失，阀芯受弹簧23的力量移动归位，孔封闭，排渣动作结束。

诚然，目前距离实现全自动化还有很长的路，如传动系统还须改造，电、气路和控制系统以及达到免维护还须一定过程。但本发明为此奠定了重要的基础。由于自动排渣，机器制成，或如图6所示，机器可以制造成悬挂式的，通过法兰盘33和螺丝孔40安装在中药提取机组的地板上，节约材料消耗和设备自重，减少安装尺寸和占地面积。

管式分离的最大优点就是转速高，分离因数高，分离效果好。但其缺点也同样明显，便是人工停机排渣，效率低，劳动强度大，且由于每次分离都需要重新安装拆卸一次，转子又是非常精密的部件，经常发生人为操作失误造成设备故障的情况，存在安全隐患。本发明由此缺点着手，是一项重大的革新，彻底颠覆传统管式分离机的原理，不仅保留了其最大的优点，还解决了其最大的缺点，为实现全自动化奠定了重要的基础。

经过测试，比如分离的物料固体浓度为5％，生产能力为600L/H，那么每10分钟600/6X0.05便产生5L固体，须停机排渣，清理时间为20分钟，那么单机产量为200L/h，而本发明为自动排渣，固体在生产中自动排出，单机产量为600L/h，提高3倍，并减轻了劳动强度和机件的磨损，避免了反复安装和拆卸设备造成故障的危险，延长了设备的使用寿命。显而易见，含固量在5％的物料比比皆是，对于含固量更高的物料本发明的优势将更加明显。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动排渣式管式分离机，包括管式分离机主体、由电机驱动的传动部件(1)，传动部件(1)将动力传递给一主轴(2)，进而使得管式分离机主体转动；管式分离机主体包括设置在上部的液盘(3)、设置在中部的转子(5)和设置在底部的喷嘴(10)，当设备运转时，物料通过喷嘴(10)进入转子(5)内部，固体沉降到转子(5)内部，澄清液从上部溢流，被液盘(3)收集并由旁侧设置的出液口(4)流出；其特征在于：在转子(5)下部均布一个以上的阀(6)，阀的作用是打开或封闭固体通路的；在机身内部下方安装有支架(9)，支架(9)上通过螺纹固定一个环状电磁铁(8)，该件与阀(6)有距离；通过控制电磁铁(8)产生或消除磁力来控制阀(6)的动作，达到自动排渣的目的，当固体被甩出时被固料槽(7)收集并从下部溢流口(11)排出。

2.根据权利要求1所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于：管式分离机主体还设置有包括固料槽(7)和固体溢流口(11)；固料槽(7)靠近转子(5)的内环制造成向内翻边的形状；所述管式分离机的转子(5)的下底部分的内部平均分布一个以上的孔(17)，该孔是与外部相通的通孔。

3.根据权利要求2所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于：所述阀(6)包括：第一阀体(13)、第一阀芯(15)、第一弹簧(14)、第一铁盘(16)和第一膜片(12)；其中，第一阀体(13)与孔(17)数量相等，第一阀体(13)通过螺钉(19)均布地固定在底轴盖(18)上；物料进入到转子内部后，固体沉降到孔(17)内或孔周围；第一弹簧(14)安装在第一阀体(13)下部与第一阀芯(15)之间，第一膜片(12)设置在第一阀体(13)的上部并与底轴盖(18)邻接，第一膜片(12)的下端与第一阀芯(15)上端连接，第一阀芯(15)推动第一膜片(12)向上凸起以封闭孔(17)的通路，固体通路被截断，当发出排渣信号后，电磁铁(8)内有电流流过产生磁力，拉动设置在阀芯下端的第一铁盘(16)并带动第一阀芯(15)及第一膜片(12)向下移动，使得第一膜片(12)上方的孔通路被打开，固体可由离心力甩出转子，当电磁铁(8)断电时，第一阀芯(15)被第一弹簧(14)的推力向上移动归位，第一膜片(12)作用于排渣口使孔(17)重新封闭，排渣动作结束。

4.根据权利要求3所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，所述第一膜片(12)为橡胶件。

5.根据权利要求4所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，孔(17)的数量与物料中固体浓度有关；其形状根据固体的安息角来设置；孔(17)设置在转子最大外缘，并设计在转子强度最大的位置；孔(17)为多通道的、有转折的。

6.根据权利要求1所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，电磁铁(8)是固定的。

7.根据权利要求3所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，第一铁盘(16)为导磁材料，而第一阀体(13)，第一阀芯(15)，底轴盖(18)等均采用无磁材料。

8.根据权利要求2所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，所述管式分离机转子(5)底下部分其内部平均分布一个以上的孔，该孔是与外部相通的通孔；阀(6)包括：阀芯(22)、弹簧(23)、碗盘(24)和铁盘(25)；其中，碗盘(24)设置在底轴盖下方临近喷嘴(10)处；阀芯(22)与底轴盖上的孔数量相等，阀芯(22)的上部具有与孔相适配的形状，阀芯(22)的下端连接铁盘(25)；阀芯(22)的中部固定在碗盘(24)上并与底轴盖(21)同步高速旋转，弹簧(23)一端抵接在碗盘(24)，另一端抵接阀芯(22)中部的一环形凸起，从而推动阀芯(22)的上部封闭底轴盖上的孔；

当电磁铁(26)通有电流时产生磁力吸引铁盘(25)，使阀芯(22)克服弹簧(23)的压力向下运动，孔开启，固体通道被打开固体排出，当电磁铁(26)断电时磁力消失，阀芯受弹簧(23)的力量移动归位，孔封闭，排渣动作结束。

9.根据权利要求1所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，所述自动排渣式管式分离机可以制造成悬挂式或壁挂式。

10.根据权利要求9所述的自动排渣式管式分离机，其特征在于，所述自动排渣式管式分离机为悬挂式，其通过法兰盘(33)和螺丝孔(40)安装在中药提取机组的地板上。

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