CN102657980A - 一种稠浆物料连续负压离心分离干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，包括进料管、轴流式控温输料装置、负压离心分离干燥装置、负压储液罐和冷却系统。本发明利用负压与离心力的双重作用，实现了稠浆物料的高效分离与干燥。轴流式控温输料装置中的降温结构，避免了物料高速输送过程中因温度升高而对生物有效成分的损害，同时也防止了轴承过热，提高了使用寿命。浆料分散装置将粘稠料浆高效分散，以此保证后续的离心分离效果。在负压下，脱除水分更快速，分离后的浆液自流入负压储液罐中，干燥物料通过动态密封门上的重力平衡出料阀自动流出，实现了分离、干燥同步完成、连续生产的目的。本发明结构紧凑，工作稳定可靠，有效保存了生物制品的活性。
Description
技术领域
本发明属于分离干燥技术领域，具体涉及一种结构紧凑，工作稳定可靠的，尤其适合于生物制品加工的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置。
背景技术
分离、干燥是化工技术领域必要的生产工序，特别是现代生物产品的加工中，分离与干燥是不可或缺的工序。离心分离是常用分离技术之一，基本上都是常压下完成，其分离效果作用是单一的离心力，分离效率低，尤其对粘稠的稠浆物料，现有技术的离心分离设备是很难达到理想的分离效果的。通常的干燥方式大多都需要加热，过度加热对生物制品的有效成分是损害的，是不希望发生的。果蔬产品深加工中，比如加工果汁饮料需要分离和干燥，果汁浆料粘稠度比较高，脱水比较困难，离心分离后依然含水率较高，给后续干燥带来了较大的困难，常规干燥需要加热，造成营养成分的损失。而且分离、干燥属于两个不连续的工序，不能一次完成，大大降低了生产效率。为此，开发一种能够实现连续分离干燥作业的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，对生物制品的深加工是非常有利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、工作稳定可靠的，尤其适合于生物制品加工的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置。
本发明的目的是这样实现的，包括进料管、轴流式控温输料装置、负压离心分离干燥装置、负压储液罐和冷却系统；所述的负压离心分离干燥装置包括静态分离盆体、动态分离盆体、动态密封装置，动态分离盆体同轴设置于静态分离盆体中，二者开口端与动态密封装置配合；所述的轴流式控温输料装置包括轴流筒体以及同轴设置于轴流筒体内润滑-冷却装置和输料芯轴，输料芯轴上设置传动轮与驱动电机配合；所述的润滑-冷却装置通过连接件将轴流筒体和静态分离盆体连接为一体，输料芯轴轴连接动态分离盆体，进料管通过输料芯轴与动态分离盆体连通；静态分离盆体之出料管连接负压储液罐，负压储液罐连接真空泵，负压储液罐底部设置料液输出泵；所述冷却系统连通润滑-冷却装置和和真空泵的水封冷却系统。
本发明利用负压与离心力的双重作用，实现了稠浆物料的高效分离与干燥。轴流式控温输料装置中的降温结构，避免了物料高速输送过程中因温度升高而对生物有效成分的损害，同时也防止了轴承过热，提高了使用寿命。浆料分散装置将粘稠料浆高效分散，以此保证后续的离心分离效果。在负压下，脱除水分更快速，分离后的浆液自流入负压储液罐中，干燥物料通过动态密封门上的重力平衡出料阀自动流出，实现了分离、干燥同步完成、连续生产的目的。本发明结构紧凑，工作稳定可靠，能够实现稠浆物料连续离心分离干燥，避免了生物制品的温升损害，分离和干燥两道工序一次连续完成，有效保存了生物制品的生物活性，大大降低了生产成本，提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为图1之右视图；
图中：1-进料口，2-输料泵，3-进料管，4-检修阀，5-自动隔离阀，6-冷却水回流管，7-冷却水进水管，8-密封紧固件，9-聚四氟乙烯密封环，10-输料芯轴，11-水腔护套，12-固定螺钉，13-缓冲垫，14-传动轮，15-冷却水腔，16-润滑轴套，17-润滑油腔，18-连接件，19-传动带，20-驱动电机，21-固定螺母，22-外导流罩，23-内架，24-锁紧螺母，25-动态分离盆体，26-静态分离盆体，27-料液分离仓，28-阻流板，29-滤网，30-观察窗，31-导流通道，32-物料导流座，33-固定压环，34-动态密封环，35-静态密封环，36-密封环支架，37-重力平衡出料阀，38-缓振段，39-液料出料管，40-循环泵，41-负压压力表，42-液位传感器，43-负压储液罐，44-真空泵，45-连接法兰，46-料液输出泵，47-料液输出控制阀，48-液料输出单向阀，49-料液输出管，50-料液出料管，51-储液罐排污口，52-冷却水泵，53-出水口，54-排污口，55-机座，56-动态密封门，57-轴流筒体，58-负压管，59-冷却水箱，60-机架，61-回水口，62-机械密封垫，63-缓冲垫，64-密封固定板，65-门锁机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明的保护范围。
如图所示，本发明包括进料管3、轴流式控温输料装置、负压离心分离干燥装置、负压储液罐43和冷却系统；所述的负压离心分离干燥装置包括静态分离盆体26、动态分离盆体25、动态密封装置，动态分离盆体25同轴设置于静态分离盆体26中，二者开口端与动态密封装置配合；所述的轴流式控温输料装置包括轴流筒体57以及同轴设置于轴流筒体57内润滑-冷却装置和输料芯轴10，输料芯轴10上设置传动轮14与驱动电机20配合；所述的润滑-冷却装置通过连接件18将轴流筒体57和静态分离盆体26连接为一体，输料芯轴10轴连接动态分离盆体25，进料管3通过输料芯轴10与动态分离盆体25连通；静态分离盆体26之液料出料管39连接负压储液罐43，负压储液罐43连接真空泵44，负压储液罐43底部设置料液输出泵46；所述冷却系统连通润滑-冷却装置和和真空泵44的水封冷却系统。
作为优选实施方式：
所述的润滑-冷却装置包括水腔护套11和润滑轴套16，润滑轴套16与水腔护套11通过密封固定板64密封配合后形成冷却水腔15；润滑轴套16与输料芯轴10通过轴承动密封配合，两者之间设置润滑油腔17；所述的冷却水腔15分别与冷却系统的冷却水进水管7、冷却水回水管6连通。
润滑-冷却装置实质是具有水套结构的轴承座，进入冷却水腔15的循环水带走了轴承摩擦所产生的热量，控制了物料温度，也防止了轴承过热。在生物产品或食品制造领域通常采用不同卫生级别的水作为降温工作介质，当然其他技术领域内也可以采用如导热油等作为降温工作介质。
所述的轴流筒体57内设置两级或两级以上的润滑-冷却装置，各级之间通过冷却水承接管连通。输料芯轴10是以润滑-冷却装置和静态分离盆体26的底座为支撑点，如果润滑-冷却装置多级设置，输料芯轴10的支撑点增多，这样输料芯轴10在高速旋转时稳定性更高，也不易出现应力偏心，与动态分离盆体25同轴对应更为可靠。
所述的动态密封装置包括动态密封门56、动态密封组件和静态密封组件，所述的动态密封组件为通过固定压环33固定于动态密封门56上的动态密封环34，动态密封环34对应于动态分离盆体25；所述的静态密封组件为设置于动态密封门56上的静态密封环35，静态密封环35对应于静态分离盆体26。所述的动态密封环34为囊式密封环，囊腔的进口或出口连通工作介质的循环泵40。
动态密封门56与动态分离盆体25和静态分离盆体26分别实现动态密封和静态密封，是负压离心分离干燥装置正常工作的关键。本发明采用了囊式结构的动态密封环34，这种密封环通常为耐热硅胶制成，截面呈“Ω”形，通过固定压环33将“Ω”的两个边固定在动态密封门56上，管腔内设置工作介质的进口和出口。囊腔的工作介质进口端连接循环泵，出口端设置流量阀，两端配合使动态密封环34的腔体受压膨胀，实现与动态分离盆体25 的动态密封。由于是动态密封，动态分离盆体25与膨胀后的动态密封环34处于高速旋转、摩擦状态，因此，导入的工作介质应该是可以导热的介质，而且应该是循环状态，这样就可以随时将摩擦热量带走。工作介质最常用的是水，根据不同领域的卫生要求和降温需要可以做出不同的选择。只有动态分离盆体25与动态密封门56之间密封可靠，动态分离盆体25内腔和料液分离仓27才是独立空间，否则无法实现可靠的固液分离。而且动态密封后，保证负压工况更好，能够提高设备的工作效率。动态密封环34“Ω”结构的弧顶为加厚结构，这样更耐磨。
所述的动态密封门56的中心设置物料导流座32，物料导流座32上方设置阻流板28，阻流板28下方物料导流座32内设置纵向贯通且延伸入门壁内的干燥物料之导流通道31；所述的导流通道31的出口端设置重力平衡出料阀37，二者通过中心销轴转动配合。所述的阻流板28向动态分离盆体25旋转方向倾斜0~10°，所述的物料导流座32外部呈塔锥形，其锥顶角为120~150°。
固液分离后，液体部分进入料液分离仓27，固体部分堆积在动态分离盆体25内的滤网29上，且逐步增高；随着动态分离盆体25的转动，当固体部分堆积达到阻流板28的高度后，被刮擦落入物料导流座32内的导流通道31，在重力平衡出料阀37处形成堆积，当堆积量超过重力平衡出料阀37平衡限度后，重力平衡出料阀37翻转，固形部分排出，之后重力平衡出料阀37自动复位。该设置可以使固体部分和液体部分同步排出离心分离设备，实现连续作业。重力平衡出料阀37正常情况下为常闭状态。当物料的粘度很大的时候，重力平衡出料阀37的常闭状态可以保证负压环境，负压形成的抽吸力配合输料装置的推送力，提高了输料效率和提高了固液分离的效率；当固形物料排出，之后重力平衡出料阀37即自动关闭。如果物料的粘度不大，输料装置的推送力足以快速将物料送入动态分离盆体25，真空泵44的负压能够满足分离的需要，可以将重力平衡出料阀37处于常开状态（可以采用锁紧机构），固形物料经导流通道31直接排出，从而提高了工作效率。
所述的动态分离盆体25的输料芯轴10出口端设置浆料分散装置，浆料分散装置包括同轴设置的内架23和外导流罩22，两者之间通过螺杆连接，所述的外导流罩22上设置导流孔。
所述的内架23具有导流罩结构，内架23上设置导流孔，所述的内架23和外导流罩22的导流孔倾斜方向一致，并向旋转方向倾斜5~30°。
粘稠物料进入动态分离盆体25经常是出现“成坨”现象。该设置是在物料出口端增加一个分散装置，物料在通过高速转动的导流罩时，被导流孔打散，从而提高了离心分离的效率。如果设置成双导流罩结构，分散效率更高。
所述的液料出料管39上设置缓振段38，所述的液料出料管39和缓振段38为透明管。液料出料管39是离心设备和负压储液罐43之间的连接管，在离心设备的振动下，很容易出现损坏情况，影响了生产安全。增设的缓振段38消除了这部分力量，而且采用透明结构的管更便于观察分离效果，实用性很强。
所述的动态分离盆体25包括盆体和设置于盆体内的滤网29。该设置提高了本发明的适用范围，即：可以根据物料的情况调整不同孔径的滤网，提高离心分离效果。
所述的负压储液罐43上设置的负压压力表41与真空泵44电性连接。负压储液罐43的高位和低位设置液位传感器42。
设置负压压力表41是为了检测负压储液罐43中的负压状况，以此来调整真空泵44；液位传感器42既是自动化监控设备，也是安全设置。本发明除此处采用负压压力表41和液位传感器42，还可以在各工作环节设置各类传感器和/或仪表，检测参数变化，并以此为依据，通过自动化控制设备实现对本发明的全面自动化控制。
所述的进料管3设置自动隔离阀5和/或检修阀4，所述的自动隔离阀5为电磁、气动、液压驱动控制阀中的一种。
所述的负压储液罐43为分体结构，通过连接法兰45密封连接。所述的负压储液罐43底部设置储液罐排污口51。
所述的动态密封门56上设置观察窗30，观察窗30内设置照明灯。
本发明的工作原理：
本发明利用负压与离心力的双重作用，实现了稠浆物料的高效分离与干燥。轴流式控温输料装置中的降温结构，避免了物料高速输送过程中因温度升高而对生物有效成分的损害，同时也防止了轴承过热，提高了使用寿命。浆料分散装置将粘稠料浆高效分散，以此保证后续的离心分离效果。在负压下，脱除水分更快速，分离后的浆液自流入负压储液罐43中，干燥物料通过动态密封门56上的重力平衡出料阀37自动流出，实现了分离、干燥同步完成、连续生产的目的。
实施例1（设备组装）：
将组合好的两级润滑-冷却装置套接于输料芯轴10的传动轮14两侧，然后通过缓冲垫63用固定螺钉12固定在轴流筒体57内，用冷却水承接管连接两级润滑-冷却装置的冷却水腔15。输料芯轴10的进料端与进料管3通过密封紧固件8和聚四氟乙烯密封环9实现动态密封连接；进料管3上设置输料泵2、检修阀4（可以是球阀，正常工作时为常开）和自动隔离阀5（可以选择电磁、气动、液压驱动控制阀中的一种）。润滑-冷却装置上的连接件18与静态分离盆体26底座连接，输料芯轴10穿过静态分离盆体26底座并与之机械密封，输料芯轴10轴头上的键槽与动态分离盆体25底座滑键配合，伸出的连接杆用连接螺母21锁紧。将静态分离盆体26和动态分离盆体25的外壁分别固定到对应的底座上（固定连接时可以设置密封垫，以保证连接效果），然后将料浆分散装置的内架23设置在输料芯轴10的出口上，内架23的端部设置螺杆，然后将动态密封门56安装在静态分离盆体26的铰轴上。动态密封门56上，对应静态分离盆体26的口沿，通过密封环支架36设置静态密封环35（如橡胶或硅胶的密封环）；对应动态分离盆体25的口沿，通过固定压环33设置囊式结构的动态密封环34，将动态密封环34的工作介质导管的进口端连接循环泵40，出口端设置流量阀。在动态密封门56中心设置物料导流座32（物料导流座32外部呈塔锥形，其锥顶角为120~150°），物料导流座32上方设置阻流板28（对应动态分离盆体25旋转方向倾斜0~10°），阻流板28下方物料导流座32内设置纵向贯通的干燥物料之导流通道31，导流通道31从动态密封门56的下边缘开口，开口处设置重力平衡出料阀37，二者通过中心销轴转动配合。将料液分离仓27通过液料出料管39（可选择透明管）与负压储液罐43连通，液料出料管39上设置缓振段38。负压储液罐43与真空泵44通过负压管58连通，负压储液罐43上设置负压压力表41与真空泵44电性连接，负压储液罐43的高、低限位处设置液位传感器42，负压储液罐43的下部通过料液出料管50连通料液输出泵46，料液输出泵46的料液输出管49上设置料液输出控制阀47和液料输出单向阀48。将冷却水泵52与冷却水箱59的出水口53连接，冷却水泵52的冷却水进水管7通入润滑-冷却装置的冷却水腔15，冷却水腔15回水端连接冷却水回水管6，冷却水回水管6通入回水口61。冷却水进水管7上的旁路通入真空泵44的水封冷却系统，回水经回水口61进入冷却水箱59。最后，将传动轮14通过传动带19连接驱动电机20（驱动电机20为变频电机，以满足不同转速的变化）。就此，本发明装置安装完毕。
实施例2（离心分离干燥操作）：
根据物料离心分离的需要选择滤网29，将其嵌入动态分离盆体25的盆体内，用料浆分散装置的外导流罩22将滤网29压在动态分离盆体25的底座上，将外导流罩22的边缘固定可靠，然后用锁紧螺母24将外导流罩22锁定于内架23端部设置的螺杆上。在动态分离盆体25内壁的折角处，用压环将滤网29紧压于动态分离盆体25的内壁上。然后关闭动态密封门56，将门锁机构65锁紧。就此，设备准备就绪。
物料容器为高位设置，与进料口1连接。设备进入工作状态后，首先开启自动隔离阀5，进料管3导通，物料在重力作用下进入进料管3。自动隔离阀5启动5秒钟后启动输料泵2、冷却水泵52和真空泵44，循环水进入冷却水腔15，真空泵44使负压储液罐43和离心装置内呈负压状态。5秒钟后启动驱动电机20，输料芯轴10带动动态分离盆体25旋转。5秒钟后启动循环泵40，循环泵40将导热工作介质送入动态密封环34中，动态密封环34逐步膨胀直至与动态分离盆体25的口沿接触，实现动态密封（可以调节循环泵40的流速和动态密封环34工作介质出口上流量阀的流量，实现对动态密封环34压力的控制）。这时，离心装置内负压状态完全形成，物料也经输料芯轴10出口进入料浆分散装置，打散后的物料进入动态分离盆体25内，在离心力和负压的作用下，物料中的液体部分快速进入料液分离仓27，经液料出料管39进入负压储液罐43；物料中的固体部分在动态分离盆体25内壁上堆积，当堆积高度达到阻流板28的位置时，被刮擦落入导流通道31，在重力平衡出料阀37处堆积，堆积到一定量后排出，固形物料排出后重力平衡出料阀37自动复位。当负压储液罐43内的液位达到最高限时，液位传感器42通知自动控制系统启动料液输出泵46，将液体部分输出，防止溢出；当到达最低液位时，液位传感器42通知自动控制系统关闭料液输出泵46，防止空抽。如此，实现稠浆物料在负压工况下连续离心分离干燥。
Claims (10)
1.一种稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，包括进料管（3）、轴流式控温输料装置、负压离心分离干燥装置、负压储液罐（43）和冷却系统，其特征是：所述的负压离心分离干燥装置包括静态分离盆体（26）、动态分离盆体（25）、动态密封装置，动态分离盆体（25）同轴设置于静态分离盆体（26）中，二者开口端与动态密封装置配合；所述的轴流式控温输料装置包括轴流筒体（57）以及同轴设置于轴流筒体（57）内润滑-冷却装置和输料芯轴（10），输料芯轴（10）上设置传动轮（14）与驱动电机（20）配合；所述的润滑-冷却装置通过连接件（18）将轴流筒体（57）和静态分离盆体（26）连接为一体，输料芯轴（10）轴连接动态分离盆体（25），进料管（3）通过输料芯轴（10）与动态分离盆体（25）连通；静态分离盆体（26）之液料出料管（39）连接负压储液罐（43），负压储液罐（43）连接真空泵（44），负压储液罐（43）底部设置料液输出泵（46）；所述冷却系统连通润滑-冷却装置和和真空泵（44）的水封冷却系统。
2.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的润滑-冷却装置包括水腔护套（11）和润滑轴套（16），润滑轴套（16）与水腔护套（11）通过密封固定板（64）密封配合后形成冷却水腔（15）；润滑轴套（16）与输料芯轴（10）通过轴承动密封配合，两者之间设置润滑油腔（17）；所述的冷却水腔（15）分别与冷却系统的冷却水进水管（7）、冷却水回水管（6）连通。
3.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的轴流筒体（57）内设置两级或两级以上的润滑-冷却装置，各级之间通过冷却水承接管连通。
4.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的动态密封装置包括动态密封门（56）、动态密封组件和静态密封组件，所述的动态密封组件为通过固定压环（33）固定于动态密封门（56）上的动态密封环（34），动态密封环（34）对应于动态分离盆体（25）；所述的静态密封组件为设置于动态密封门（56）上的静态密封环（35），静态密封环（35）对应于静态分离盆体（26）；所述的动态密封环（34）为囊式密封环，囊腔的进口或出口连通工作介质循环泵（40）。
5.根据权利要求4所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的动态密封门（56）的中心设置物料导流座（32），物料导流座（32）上方设置阻流板（28），阻流板（28）下方物料导流座（32）内设置纵向贯通且延伸入门壁内的干燥物料之导流通道（31）；所述的导流通道（31）的出口端设置重力平衡出料阀（37），二者通过中心销轴转动配合；所述的阻流板（28）向动态分离盆体（25）旋转方向倾斜0~10°，所述的物料导流座（32）外部呈塔锥形，其锥顶角为120~150°。
6.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的动态分离盆体（25）的输料芯轴（10）出口端设置浆料分散装置，浆料分散装置包括同轴设置的内架（23）和外导流罩（22），两者之间通过螺杆连接，所述的外导流罩（22）上设置导流孔；所述的内架（23）具有导流罩结构，内架（23）上设置导流孔，所述的内架（23）和外导流罩（22）的导流孔倾斜方向一致，并向旋转方向倾斜5~30°；所述的动态分离盆体（25）包括盆体和设置于盆体内的滤网（29）。
7.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的液料出料管（39）上设置缓振段（38），所述的液料出料管（39）和缓振段（38）为透明管。
8.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的负压储液罐（43）上设置的负压压力表（41）与真空泵（44）电性连接；所述的负压储液罐（43）的高位和低位设置液位传感器（42）。
9.根据权利要求1所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的进料管（3）设置自动隔离阀（5）和/或检修阀（4），所述的自动隔离阀（5）为电磁、气动、液压驱动控制阀中的一种。
10.根据权利要求4所述的稠浆物料连续负压离心分离干燥装置，其特征是：所述的动态密封门（56）上设置观察窗（30），观察窗（30）内设置照明灯。
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