CN103619483B - 筛网滚筒离心机及方法 - Google Patents

Abstract

一种具有第一和第二圆锥形发散筛网部分的筛网滚筒离心机。以及一种使浆料的固体与液体分离的方法，该方法包括：将浆料从输送机毂（14）供给到围绕输送机毂延伸的滚筒（4）的圆筒形部分（6）；使用从输送机毂延伸的至少一个螺旋叶片（16）在第一方向上沿着圆筒形部分卷动固体并且在与第一方向相反的第二方向上卷动大部分液体；以及使固体从圆筒形部分沿着滚筒的包括第一圆锥形发散部分（11）和第二圆锥形发散部分（13）的圆锥形发散筛网部分滑动，第一圆锥形发散部分相对于所述轴线以第一角度（41）延伸，第二圆锥形发散部分相对于所述轴线以第二角度（43）延伸，并且第一角度不同于第二角度。

Description

筛网滚筒离心机及方法

技术领域

本发明涉及将浆料中的固体与液体分离的沉降式筛网滚筒离心机。

背景技术

沉降式离心机包括可围绕水平或垂直轴线旋转驱动的滚筒和输送机。滚筒可以是实心的或筛状的。输送机可以是螺杆或蜗杆。浆料连续流入滚筒。沉降式离心机将浆料的固体成分与液体成分分离。浆料中的液体主要在第一方向上向滚筒的第一端的液体出口流动。输送机防止较重的固体与液体在相同的方向上流动。输送机以与滚筒不同的速度转动，以将浆料中较重的固体卷动到滚筒的第二端的排出口。在筛网滚筒中，较重的固体在排出之前被输送机卷动越过滚筒的附加的有孔筛网部分。传统的沉降式离心机将固体与液体分离或者基于颗粒尺寸将固体分离。例如，具有大颗粒尺寸的固体从滚筒的一端排出，较小尺寸的固体与液体从滚筒的另一端排出。

在沉降式离心机中驱动输送机所需的转矩可能需要相当大的功率驱动。在筛网部分上传送的固体的摩擦能够对驱动输送机所需的转矩作出贡献。减小该转矩要求的一个方法是使滚筒的筛网部分具有向滚筒的固体出口端发散的截头圆锥形形状。由于固体上的离心力帮助固体沿着发散筛网部分通过，所以截头圆锥形滚筒减小了输送机转矩要求。减小输送机转矩要求允许减小包括例如齿轮箱的输送机驱动的尺寸和成本以及减小离心机的总功率消耗。发散筛网部分的使用还提供较高的重力（G）因素并且改善固体的脱水。

增加通过离心机的进料速率能够增加滚筒中固体块状物堆高度。较高的块状物能够引起滚筒中的固体保持湿度并且降低离心机的脱水功能。发散筛网降低了块状物堆高度，这抵消了堆高度随着较快的进料速率而增加的趋势。

图1示出了传统的离心机2，其包括滚筒4，滚筒4具有圆筒形部分6、在固体流动方向上向离心机2的纵轴线34会聚的第一截头圆锥形部分8和在固体流动方向上从纵轴线34发散的第二截头圆锥形部分10。第二截头圆锥形发散部分10是如图1中用虚线表示的筛网部分。图1中示出了滚筒4的下部。

离心机2进一步包括输送机12，输送机12包括输送机毂14。输送机12具有从输送机毂14径向延伸的螺旋叶片16。毂14可以是由图中箭头所示的驱动机构38例如电动机和齿轮箱转动的圆柱形轴。图1仅示出了螺旋叶片的下半部分。实际的叶片和滚筒也在轴线34之上延伸，二者在离心机的工作期间转动。输送机螺旋叶片16沿着输送机毂14的整个长度或者几乎整个长度延伸。螺旋叶片16可以包括围绕输送机毂14延伸的单个连续螺旋叶片或者多个叶片。

滚筒4的端部由轴承18支撑，其允许滚筒围绕轴线34转动。输送机12，特别是毂14，也由轴承或衬套支撑。输送机驱动单元38以不同的速度转动滚筒4和输送机12。

进料管20与输送机毂14同轴，并且将浆料36送到输送机毂14中的中心腔。输送机毂14包括进料口22，进料口22将浆料36从毂中的中心腔排放到滚筒4中。浆料可以从毂流入液体出口24与固体排放口30之间的滚筒中心区中。滚筒4的一端包括液体出口24，浆料的液体混合物经由液体出口24从离心机排出。在轴线34下方的液体出口位置可以被设置成保持滚筒4中浆料的期望液位26。

输送机12的螺旋叶片16围绕轴线34转动，以例如通过卷动在固体移动方向37上向滚筒4的固体排出端32移动浆料36的固体。叶片的转动在方向37上沿着滚筒4的第一截头圆锥形会聚部分8的斜坡向上移动固体。沿着斜坡向上移动固体将固体从浆料中向上提取出来。斜坡的顶点，例如，第一与第二截头圆锥形会聚部分8、10之间的窄的喉部39，延伸到液位26之上。当浆料中的液体与螺旋叶片的卷动相反地流动时，螺旋叶片不移动液体的大部分。当螺旋叶片向上移动固体并越过喉部39时，许多液体与固体分开。由于叶片的转动，固体从喉部继续移动到滚筒4的第二截头圆锥形发散部分10。第二截头圆锥形发散部分10的发散斜坡是筛网（由虚线所示），以允许液体28通过并且使固体作为块状物留在该筛网上。输送机12的叶片16将固体沿着斜坡向下移动到滚筒4的排出端32处的第二截头圆锥形发散筛网部分10的固体出口30。

输送机叶片6几乎沿着输送机12的输送机毂14的整个轴线长度延伸。输送机叶片16的沿着输送机毂14的整个长度的设置要求驱动单元38能够输出转动叶片所需的高转矩。该高转矩要求导致与驱动单元38相关的齿轮箱的尺寸和成本增加。输送机叶片16的几乎沿着输送机毂14的整个长度的设置还增加了输送机的重量，这导致轴承18和输送机面的磨损增加。

图2示出了根据现有技术的另一个实施例的离心机2，其包括滚筒4，该滚筒4具有圆筒形部分6、第一截头圆锥形会聚部分8和筛网形式的第二截头圆锥形发散部分10。图2中所示的离心机的输送机叶片16没有延伸于第二截头圆锥形发散筛网部分的长度。图2中的离心机2包括输送机12，输送机12包括接纳进料管20的输送机毂14，进料管20用于将浆料36送入输送机毂14中。输送机毂14还包括将浆料36送入滚筒4的圆筒形部分6中的进料口22。浆料可以被送到圆筒形部分6和第一截头圆锥形会聚部分8的接合处，或者浆料可以被送到第一截头圆锥形会聚部分8上。

滚筒4包括液体出口24，液体出口24使浆料在滚筒4的圆筒形部分6中保持在液位26。圆筒形部分6和第一截头圆锥形会聚部分8可以是无孔的或实心的。在第一截头圆锥形会聚部分8与第二截头圆锥形发散筛网部分10之间还可以设置有短的圆筒形筛网部分。输送机毂14包括沿着输送机毂14的长度的螺旋输送机叶片16。螺旋叶片16可以包括围绕输送机毂14延伸的单个连续螺旋叶片或者多个叶片。

第二截头圆锥形发散筛网部分10的斜坡包括相对于纵轴线34的发散角度40。角度40足够大，使得筛网上的固体在没有螺旋叶片的帮助下沿着斜坡向下移动。角度40被选择为确保固体作为块状物在筛网上滑动。该块状物与斜坡之间的摩擦力足以减慢块状物沿着斜坡的向下移动，以允许块状物中的水通过筛网排出。块状物由移动越过喉部39并且进入第二截头圆锥形发散筛网部分10的固体沿着斜坡向下推动。角度40可以被选择为使固体块状物利用最小的背压以受控的方式沿着筛网部分10向下滑动，但是不允许固体块状物摆脱筛网部分10并且以不受控制的方式滑出离心机2。发散角度40应该被选择为使得固体可以在允许从固体去除附加液体28的时间量内在筛网部分10上摩擦地前进。如果发散角度40太大，则固体将在筛网部分10上通过太快，并且不能从固体充分地去除附加液体28。发散角度40的值取决于许多因素，包括浆料36的成分和筛网部分10的形式，包括例如筛网部分10的网眼或者筛网部分10中的开口的尺寸。发散角度40可以具有一个值，例如5°至40°。

图2中所示的输送机12可以在离心机2的第二截头圆锥形发散筛网部分10中不包括螺旋输送机叶片16。在该筛网部分的区域中消除输送机12的输送机叶片16可减小离心机2的驱动单元38的转矩要求并且增加筛网脱水时间。在发散筛网部分10中消除离心机叶片16还可降低输送机12的重量，这降低了轴承18上的负荷并减少输送机面上的磨损。图2中所示的离心机2改善了从圆锥形发散筛网部分10脱水附加液体28，减小了沿着圆锥形发散筛网部分10的摩擦力并且可以提供更薄的固体块状物厚度。发散角度40还增加了产品块状物的G因素。

发明内容

设计了一种离心机，其包括：一输送机，该输送机包括可围绕一轴线转动的毂和从所述毂径向延伸并且在所述毂的轴向方向上延伸的至少一个螺旋叶片。一滚筒围绕所述输送机延伸并且可围绕所述轴线转动。所述滚筒包括从所述输送机的上游端延伸的圆筒形部分和延伸到所述输送机的下游端的圆锥形发散筛网部分，其中，所述圆锥形发散部分包括第一圆锥形发散部分和第二圆锥形发散部分，所述第一圆锥形发散部分相对于所述轴线成第一角度延伸，所述第二圆锥形发散部分相对于所述轴线成第二角度延伸，所述第一角度不同于所述第二角度。所述滚筒还可以包括位于所述圆筒形部分与所述圆锥形发散部分之间的圆锥形会聚部分。

设计了一种离心机，其包括：一输送机，该输送机包括可围绕一轴线转动的毂和从所述毂径向延伸并且在所述毂的轴向方向上延伸的至少一个螺旋叶片；围绕所述输送机延伸并且可围绕所述轴线转动的滚筒，所述滚筒沿着所述轴线包括第一部分、第二部分和所述第一与第二部分之间的喉部，所述第一部分被配置为从至离心机的浆料入口接收浆料并且在所述滚筒的第一端具有液体出口，所述第二部分包括发散筛网部分和固体出口，其中，所述发散筛网部分的斜坡在所述喉部与所述固体出口之间变化。

设计了一种离心机，其包括：一输送机，该输送机包括可围绕一轴线转动的毂和从所述毂径向延伸并且在所述毂的轴向方向上延伸的至少一个螺旋叶片；以及围绕所述输送机延伸并且可围绕所述轴线转动的滚筒，所述滚筒包括从所述输送机的上游端延伸的圆筒形部分和延伸到所述输送机的下游端的圆锥形发散筛网部分。所述圆锥形发散部分包括三个或更多的的筛网部分，每个筛网部分相对于所述轴线成一角度延伸。至少一个台阶设置在所述筛网部分中的至少两个筛网部分之间。

设计了一种使浆料的固体与液体分离的方法，其包括：将浆料从一输送机毂供给到围绕输送机毂延伸的滚筒的圆筒形部分；使用从输送机毂延伸的至少一个螺旋叶片在第一方向上沿着圆筒形部分卷动固体并且在与第一方向相反的第二方向上卷动大部分液体；以及使固体从圆筒形部分沿着滚筒的包括第一圆锥形发散部分和第二圆锥形发散部分的圆锥形发散筛网部分滑动，第一圆锥形发散部分相对于所述轴线以第一角度延伸并且第二圆锥形发散部分相对于所述轴线以第二角度延伸，并且第一角度不同于第二角度。所述至少一个螺旋叶片没有沿着所述圆锥形发散部分延伸。

设计了一种使浆料的固体与液体分离的方法，其包括：将所述浆料供给到围绕一输送机毂转动的一滚筒中；通过转动延伸进入保持在所述滚筒内的浆料中的一螺旋叶片，在第一方向上沿着所述滚筒的一部分向滚筒的一喉部区域卷动所述固体，同时大部分所述液体在相反的方向上流到所述滚筒的一液体排出口；使所述固体在所述喉部下游的滚筒的一圆锥形发散筛网部分上滑动，其中，所述圆锥形发散筛网部分具有在所述喉部与所述滚筒的一固体出口之间变化的斜坡；通过使液体通过筛网部分，从在所述圆锥形发散筛网部分上滑动的固体提取液体，以及在提取液体之后，通过所述固体出口排出固体。

通过下面结合附图的详细描述，其他方面、特征和优点将变得清楚，附图是本公开的一部分并且以举例的方式说明本发明的原理。

附图说明

附图便于理解各种实施例。在这些附图中，相同的附图标记表示相同的元件和特征：

图1是传统的筛网滚筒离心机的示意性截面图，其中为了说明的目的，只示出了滚筒的下部。

图2是另一个传统的筛网滚筒离心机的示意性截面图，其中为了说明的目的，只示出了滚筒的下部。

图3是一种新颖的筛网滚筒离心机的示意性截面图，其中为了说明的目的，只示出了滚筒的下部。

图4是另一种新颖的筛网滚筒离心机的示意性截面图，其中为了说明的目的，只示出了滚筒的下部。

图5示意性地示出了当在筛网滚筒上形成的固体块状物通过输送机移动越过筛网时施加到该块状物的力。

具体实施方式

图3示出了具有发散圆锥形部分10的筛网滚筒离心机，该发散圆锥形部分10包括相对于纵轴线34成第一角度41设置的第一发散圆锥形部分11和以不同于第一角度41例如大5度的第二角度43设置的第二发散圆锥形部分13。发散圆锥形部分10被示出为具有成第一和第二角度41、43的两个发散圆锥形部分11、13。滚筒4的发散圆锥形部分10可以具有超过两个发散圆锥形部分并且具有多个圆筒形部分。在图3中所示的实施例中，第一角度41小于第二角度43。具有超过两个部分的分散圆锥形部分，这些部分中的两个或更多的部分可以具有相等的角度，或者第一部分之后的部分可以具有比第一部分的角度小的角度。

图4示出了具有发散圆锥形部分10的筛网滚筒离心机的另一个实施例，该发散圆锥形部分10具有相对于纵轴线成第一角度45的第一发散圆锥形部分15、比第一角度大的第二角度47的第二发散圆锥形部分17和比第一角度45和第二角度47大的第三角度49的第三发散圆锥形部分19。在第一发散圆锥形部分15与第二发散圆锥形部分17之间设置有第一台阶21，并且在第二发散圆锥形部分17与第三发散圆锥形部分19之间设置有第二台阶23。

浆料中的固体在筛网滚筒的壁上形成固体块状物。当固体块状物从每个台阶上落下时，该块状物裂开，这允许促进固体脱水并且可以减少固体粘到筛网滚筒上。在每个台阶之后，固体块状物结构在筛网滚筒上重新构成。尽管示出了三个发散的圆锥形部分并且在各个发散的圆锥形部分之间示出了一个台阶，但是可以设置两个或更多的发散圆锥形部分，并且在每对发散圆锥形部分之间可以设置也可以不设置台阶。角度45、47、49可以彼此相等，或者这些角度的任一子组中的角度可以彼此相等，或者这些角度的任一子组中的角度可以彼此不同。

图5示出了作用在沿发散圆锥形部分向下滑动的固体块状物上的力。该力受到如下因素的影响：筛网滚筒的表面粗糙度（影响筛网与块状物之间的摩擦力）；块状物的含水量（影响块状物的内聚力、块状物的质量和块状物与筛网之间的摩擦系数）；固体的颗粒尺寸分布（影响块状物的内聚力和质量）；块状物中固体颗粒的表面（影响块状物的内聚力）；块状物的温度（影响块状物的含水量）；块状物中固体的比重（影响块状物的质量）以及在圆锥形筛网上的块状物高度与圆筒形筛网上的块状物高度之间的差。图5中示出了用来使块状物沿圆锥形筛网向下移动的力。块状物的高度由作用在块状物上的推力（Fp）、摩擦力（Ff）、离心力（Fc）和块状物的推力（Fcp）之间的比拼而给出的。发散的圆锥形筛网部分上的离心力（Fc）大于圆筒形筛网部分上的离心力（Fc）。更大的离心力（Fc）导致圆锥形筛网部分上的块状物更加压紧。块状物的进一步压紧是所希望的，因为这有助于保持块状物的内聚力并且防止块状物在筛网上破裂。

为了使固体块状物在发散圆锥形筛网部分上受控的移动，筛网部分10的角度41、43、45、47、49应当被设置为使得由于作用在块状物上的力，块状物以受控的方式滑动，所述作用在块状物上的力包括离心力（Fc）、重力（G）和来自于被添加到筛网部分块状物的压力（Fp）。如果螺旋叶片16不延伸到筛网部分10或者只延伸到筛网部分10的一小部分，所述力（Fc、G和Fp）作用在块状物上以克服块状物与筛网之间的摩擦力（Ff），该筛网可以是钢制筛网。当筛网部分10的斜坡发散并且筛网从轴线进一步径向向外时，作用在块状物上的离心力（Fc）增加。由于离心力增加，随着块状物进一步移动离开圆筒形筛网部分上的块状物，筛网部分10上的块状物的高度（h）减小。另外，筛网部分上块状物的速度由于离心力变大而加速。

如果螺旋叶片16基本延伸于筛网部分10的整个长度，则发散的圆锥形筛网部分的角度41、43、45、47、49可以小于螺旋叶片没有延伸于筛网部分的长度时所需的角度。利用如此延伸的螺旋叶片，块状物被该叶片从圆筒形筛网部分移动了发散的圆锥形筛网部分的长度。块状物在筛网部分上的停留时间由叶片的卷动运动确定。驱动延伸于圆锥形筛网10的长度的螺旋叶片所需的转矩大于在喉部停止的螺旋叶片所需的转矩。如果从圆筒形筛网部分推动块状物，那么通过增加流速（更多块状物推动），螺旋输送机上的转矩增加。然而，通过增加进料流速没有观察到高转矩。

尽管已经结合被认为是最实用并且优选的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开的实施例，相反，本发明意图覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (19)

1.一种离心机，包括：

输送机，该输送机包括可围绕轴线转动的毂和从所述毂径向延伸并且在所述毂的轴向方向上延伸的至少一个螺旋叶片；

围绕所述输送机延伸并且可围绕所述轴线转动的滚筒，所述滚筒沿着所述轴线包括第一部分、第二部分和所述第一与第二部分之间的喉部，所述第一部分被配置为从至离心机的浆料入口接收浆料并且在所述滚筒的第一端具有液体出口，所述第二部分包括发散筛网部分和固体出口，

其中，所述至少一个螺旋叶片延伸至少通过滚筒的第一部分但没有延伸到滚筒第二部分的发散筛网部分，

所述发散筛网部分的斜坡在所述喉部与所述固体出口之间变化。

2.根据权利要求1所述的离心机，其中，所述变化的斜坡包括第一圆锥形发散部分与第二圆锥形发散部分之间的陡斜坡变化。

3.根据权利要求2所述的离心机，其中，所述第一圆锥形发散部分的斜坡所处的角度小于所述第二圆锥形发散部分的斜坡的角度。

4.根据权利要求3所述的离心机，其中，所述第一圆锥形发散部分的斜坡的角度比所述第二圆锥形发散部分的斜坡角度小至少五度。

5.根据权利要求2或3所述的离心机，其中，所述陡斜坡变化包括所述第一圆锥形发散部分的斜坡和所述第二圆锥形发散部分的斜坡中的台阶变化。

6.根据权利要求1所述的离心机，其中，所述至少一个螺旋叶片没有沿着所述发散筛网部分的至少一部分延伸。

7.根据权利要求1所述的离心机，其进一步包括在所述第一部分与所述发散筛网部分之间的喉部处的圆筒形的筛网部分或无孔部分。

8.一种使浆料的固体与液体分离的方法，包括：

将所述浆料供给到围绕输送机毂转动的滚筒的圆筒形部分中；

通过转动延伸进入保持在所述滚筒内的浆料中的螺旋叶片，在第一方向上沿着所述滚筒的一部分向滚筒的喉部区域卷动所述固体，同时大部分所述液体在相反的方向上流到所述滚筒的液体排出口；

使所述固体在所述喉部下游的滚筒的圆锥形发散筛网部分上滑动，其中，所述圆锥形发散筛网部分具有在所述喉部与所述滚筒的固体出口之间变化的斜坡，所述螺旋叶片没有延伸到所述圆锥形发散筛网部分；

通过使液体通过筛网部分，从在所述圆锥形发散筛网部分上滑动的固体提取液体，以及

在提取液体之后，通过所述固体出口排出固体。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述固体在圆锥形发散筛网部分上滑动的步骤包括使所述固体在第一圆锥形发散部分与第二圆锥形发散部分之间的陡斜坡变化上滑动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一圆锥形发散部分的斜坡所处的角度小于所述第二圆锥形发散部分的斜坡的角度。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述陡斜坡变化包括所述第一圆锥形发散部分的斜坡和所述第二圆锥形发散部分的斜坡中的台阶变化，并且所述滑动步骤包括使所述固体在所述台阶变化上滑动。

12.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括卷动所述固体通过所述圆筒形部分之后和所述圆锥形发散筛网部分之前的所述滚筒的圆锥形会聚部分。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，供给所述浆料包括将所述浆料从所述输送机毂供给到所述滚筒的所述圆筒形部分。

14.一种离心机，包括：

输送机，该输送机包括可围绕轴线转动的毂和从所述毂径向延伸并且在所述毂的轴向方向上延伸的至少一个螺旋叶片，以及

围绕所述输送机延伸并且可围绕所述轴线转动的滚筒，所述滚筒包括从所述输送机的上游端延伸的圆筒形部分和延伸到所述输送机的下游端的圆锥形发散部分，其中，所述至少一个螺旋叶片延伸至少通过滚筒的圆筒形部分，所述圆锥形发散部分包括三个或更多的筛网部分，每个筛网部分相对于所述轴线成一角度延伸，并且至少一个台阶设置在所述筛网部分中的至少两个筛网部分之间，所述至少一个螺旋叶片没有延伸到滚筒的圆锥形发散部分的三个或更多的筛网部分。

15.根据权利要求14所述的离心机，其中，每个角度是不同的。

16.根据权利要求14所述的离心机，其中，每个角度是相同的。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的离心机，其中，所述至少一个台阶包括各个筛网部分之间的台阶。

18.根据权利要求14所述的离心机，其中，所述筛网部分中的第一筛网部分位于所述圆筒形部分的径向内部，并且所述筛网部分中的另一个筛网部分位于所述圆筒形部分的径向外部。

19.根据权利要求14所述的离心机，其中，所述筛网部分中的每一个是圆锥形发散筛网部分。