CN103641289B - 真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，包括连接有连续进料机构和连续排固机构的螺旋挤压机构，提供旋转动力的驱动机构，将螺旋挤压机构封闭于其内的密封箱体，通过管道与密封箱体连通且用于为该真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统提供真空抽吸力的真空机，连接于密封箱体与真空机之间的管道上并用于收集由螺旋挤压机构挤出的液体的密封水箱，以及设置于密封水箱上的连续排液机构。本发明利用整体式的真空抽吸原理，依靠后端设置的真空机为整个内部空间提供真空吸力，可靠性高，优化了流程，实现了连续抽吸、连续排固排渣和连续排液的三连续处理功能，有效地节约了污废处理时间，极大地节省了时间成本和人工成本。

Description

真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统

技术领域

 本发明涉及污废处理领域，具体地讲，是涉及一种适应复杂工况的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统。

背景技术

现有处理污泥的方法主要是将其过滤脱干后填肥，处理化粪池或沼气池内的渣子是先将其抽出，进行预处理，之后在过滤脱干，使固态物质与液态物质分离，方便运输处理。但是现有的处理设备由于结构设计和原理的因素常常只能处理工况简单的污废，如较为单一的污泥、废物种类较简单的化粪池或沼气池等，一旦污废工况复杂，现有设备便很容易引起设备堵塞，导致无法正常运行处理，甚至设备损坏。而且现有设备在进行正式分离处理时还必须经过预处理，在过程上也较为复杂，耗费的时间和人工成本均较高。

因此，设计一种能够适应复杂工况、过程相对简化、成本相对低廉、不会发生堵塞且运行稳定性高的污废处理设备成为本领域技术人员重点研究的课题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种能够适应复杂工况、过程相对简化、成本相对低廉、不会发生堵塞且运行稳定性高的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，包括连接有连续进料机构和连续排固机构的螺旋挤压机构，为螺旋挤压机构提供旋转动力的驱动机构，将螺旋挤压机构封闭于其内并使连续进料机构和连续排固机构与外部连通的密封箱体，通过管道与密封箱体连通且用于为该真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统提供真空抽吸力的真空机，连接于密封箱体与真空机之间的管道上并用于收集由螺旋挤压机构挤出的液体的密封水箱，以及设置于密封水箱上的连续排液机构。

进一步地，所述螺旋挤压机构包括一端与连续进料机构连接的主旋转轴，设置于主旋转轴上靠近连续进料机构一侧部分的支撑件，设置于主旋转轴上用于连接驱动机构的传动接头，设置于主旋转轴上远离连续进料机构一侧部分的挤压螺旋，以及套于挤压螺旋外与其配合且具有供挤出液体排出的间隙的挤压内筒，其中，密封箱体将挤压内筒上供挤出液体排出的间隙全部罩于内部，挤压内筒远离连续进料机构的一端与连续排固机构连接。为了增强挤压作用，提高废物固化效果，挤压螺旋的螺距还可采用前大后小的方式设计。

具体来讲，所述连续进料机构包括将主旋转轴由端部起至挤压内筒内的轴心挖空形成的进料腔，开设于位于挤压内筒内的主旋转轴上并与进料腔连通的进料口，以及通过旋转接头与主旋转轴端部连接的进料管。

具体来讲，所述连续排固机构包括其进口与挤压内筒连接的呈进口大出口小形状的锥度管，与锥度管出口连接的排固缓冲管，以及设置于排固缓冲管出口处的单向门。

进一步地，所述单向门的口径大于排固缓冲管的口径，其上部与排固缓冲管铰接，且排固缓冲管的出口端还设有密封圈。

更具体地讲，所述挤压内筒包括数个均套于挤压螺旋上并依次间隔排列且相互之间存在供挤出液体排出的间隙的静环和动环，分别设置于静环和动环的至少两个匹配位置上的连接耳，穿过每组匹配位置的连接耳使静环固定、动环可活动的连接杆，以及使连接杆与密封箱体固定的支撑架，其中，静环的直径与挤压螺旋的最大直径相当，动环的直径小于静环的直径，静环上连接耳的耳孔与连接杆直径相当，动环上连接耳的耳孔大于连接杆的直径。为了更好地实现动静环功能，该挤压内筒的前后两端均应为静环。

进一步地，所述供挤出液体排出的间隙为0.5~1.5mm，该优选的间隙能够使液体漏出或渗出，同时能够防止绝大多数固体留在挤压内筒内；静环和动环的直径差与动环上连接耳的耳孔和连接杆的直径差匹配，以此保证动环的灵活动作又不至于动作过大。

作为优选，所述驱动机构包括与传动接头传动连接的驱动电机。该驱动机构还可以通过传动接头连接其他驱动方式，如与汽车取力器连接受汽车发动机动力驱动，动力来源可按实际情况自行选择。

更具体地讲，所述连续排液机构包括与密封水箱底部连通的排水管，设置在排水管上的水泵，以及设置于密封水箱内用于控制水泵开闭的浮球阀，其中，密封水箱内还设有最高水位线和最低水位线。

为了更好地实现本发明，所述管道与真空机均与密封水箱上部连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明利用整体式的真空抽吸原理，将设备内部的处理空间全部密封，依靠后端设置的真空机为整个内部空间提供真空吸力，可靠性高，而且减少了现有设备中在进料前还需单独用泵抽取的步骤，优化了流程，节约了污废处理时间和人工成本，也由此实现了连续抽吸的功能，同时还利用连续排固机构的锥度管和单向门设计实现了连续排固排渣的功能，以及利用连续排液机构的水泵设计实现了在内部真空状态下连续排液的功能，以此体现三连续处理能力，保证了处理过程中不停机、连续处理的效果，有效地节约了污废处理时间，极大地节省了时间成本和人工成本，具有突出的实质性特点和显著的进步，并且本发明设计巧妙，成本相对低廉，安全可靠，具有广泛的市场应用前景，适合推广应用。

（2）本发明中连续进料机构一方面利用了内部整体真空的特性节省了以往的泵抽吸，降低了设备复杂度，减少了设备成本，另一方面采用专有的轴向进料方式进一步实现连续进料的优点，与现有进料方式中的径向进料相对比，径向进料容易使固态废物卡在螺旋与侧壁之间导致卡机堵塞，影响处理效率，而轴向进料则使进料口位于主旋转轴上，有效地避开了螺旋与侧壁的间隙，不会发生卡料情况，保证了进料的连续性，由此提高了处理效率。

（3）本发明中连续排固机构一方面利用了螺旋螺距的减小来提高固化效果，另一方面采用了锥度管的锥度出料和排固缓冲管的缓冲挤压，既可以将脱水后的固态废物进一步聚集挤压，又能够利用固态废物的拥堵形成出口端的密封，保证了内部空间的密封性，还进一步提高了固化效果；再配合出口端的单开门设计，能够有效保证在设备运行初期（即固态废物还未完全拥堵排固缓冲管时）内部空间的密封性，由于单开门只能向外开，初期利用其自重和密封圈封闭出口端，内部产生的真空吸力能够使其完全将出口端封闭，而当固化的废物能够封堵排固缓冲管后，其向外排放的作用力又能够自行推开单开门进行排固，完全不必人为监守控制，由此排放的固态废物则可直接用于填肥。

（4）本发明中挤压内筒采用相对固定的动静环式挤压脱干，通过连接杆控制了动环的动作幅度，使其在真空环境下运行更加稳定，不会出现偏移量过大导致堵塞的情况，由进料口进入的固液混合的污废料在内筒中通过液体的自然渗漏和螺旋挤压作用以及真空的抽吸作用，使废液通过动静环的间隙落入密封箱体内聚集，固态废物则由螺旋逐步输送到后端挤压固化，充分保证了脱水固化的效果。

（5）本发明中连续排液机构通过废液自身的封闭作用和水泵的截流作用封闭了位于下部的排水口，保证了密封水箱上部的密封性进而保证了内部空间的密封性，同时利用浮球阀实现最高水位和最低水位的限制调节，即达到最高水位时控制水泵打开进行排液，降至最低水位时关闭水泵进行蓄液，而在二者之间时根据实际情况可自由开闭。

（6）本发明对于复杂工况的污废物的处理能力更强，以化粪池为例，有的化粪池内存在各种乱七八糟的固态物，如毛巾、大块衣物料、废塑料等等，现有设备根本无法直接处理，必须要预处理，将大件固态物初步去除，过程麻烦、设备庞大、费时费力，即便如此在进料后其他物料也容易引起进料口缠绕堵塞，但本发明无需预处理，利用内部整体的真空吸力直接可从化粪池内抽取污废，只要能够通过吸力被吸进进料管的物料都能处理，因为本发明的进料机构采用的轴向进料完全避免了缠绕堵塞问题的产生，后续不断的挤压使固态污废物在螺旋和内筒构成的空间内逐渐压紧并排出多余的液体，锥度管式的出料口使得固态废料进一步压紧，保证固化效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中螺旋挤压机构的结构示意图。

图3为本发明中连续进料机构的结构示意图。

图4为本发明中挤压内筒的结构示意图。

图5为本发明中静环的端面结构示意图。

图6为本发明中动环的端面结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-连续进料机构，2-连续排固机，3-螺旋挤压机构，4-驱动机构，5-密封箱体，6-真空机，7-密封水箱，8-连续排液机构，9-管道；

11-旋转接头，12-进料腔，13-进料口，14-进料管；21-锥度管，22-排固缓冲管，23-单向门，24-密封圈；31-主旋转轴，32-支撑件，33-传动接头，34-挤压螺旋，35-挤压内筒；351-静环，352-动环，353-连接耳，354-连接杆，355-支撑架；81-排水管，82-水泵，83-浮球阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图6所示，该真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，包括连接有连续进料机构1和连续排固机构2的螺旋挤压机构3，为螺旋挤压机构提供旋转动力的驱动机构4，将螺旋挤压机构封闭于其内并使连续进料机构和连续排固机构与外部连通的密封箱体5，通过管道9与密封箱体连通且用于为该真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统提供真空抽吸力的真空机6，连接于密封箱体与真空机之间的管道上并用于收集由螺旋挤压机构挤出的液体的密封水箱7，以及设置于密封水箱上的连续排液机构8。所述管道与真空机均与密封水箱上部连接。其中，各机构的具体结构如下：

螺旋挤压机构，主要用于对污废的固液通过螺旋挤压进行分离，具体包括一端与连续进料机构连接的主旋转轴31，设置于主旋转轴上靠近连续进料机构一侧部分的支撑件32，设置于主旋转轴上用于连接驱动机构的传动接头33，设置于主旋转轴上远离连续进料机构一侧部分的挤压螺旋34，以及套于挤压螺旋外与其配合且具有供挤出液体排出的间隙的挤压内筒35，其中，密封箱体将挤压内筒上供挤出液体排出的间隙全部罩于内部，挤压内筒远离连续进料机构的一端与连续排固机构连接。为了增强挤压作用，提高废物固化效果，挤压螺旋的螺距还可采用前大后小的方式设计。

连续进料机构，主要用于利用整体的真空吸力对污废进行连续的吸取并通过轴向方式向螺旋挤压机构送料，具体包括将主旋转轴由端部起至挤压内筒内的轴心挖空形成的进料腔12，开设于位于挤压内筒内的主旋转轴上并与进料腔连通的进料口13，以及通过旋转接头11与主旋转轴端部连接的进料管14。

连续排固机构，主要用于将固态废物压实并排放，具体包括其进口与挤压内筒连接的呈进口大出口小形状的锥度管21，与锥度管出口连接的排固缓冲管22，以及设置于排固缓冲管出口处的单向门23。所述单向门的口径大于排固缓冲管的口径，其上部与排固缓冲管铰接，且排固缓冲管的出口端还设有密封圈24。

挤压内筒，属于螺旋挤压机构中的关键部件，具体包括数个均套于挤压螺旋上并依次间隔排列且相互之间存在供挤出液体排出的间隙的静环351和动环352（具体数量根据内筒的整体长度和环的厚度决定，通常都是采用密集排布的方式），分别设置于静环和动环的至少两个匹配位置上的连接耳353（选优四组），穿过每组匹配位置的连接耳使静环固定、动环可活动的连接354，以及使连接杆与密封箱体固定的支撑架355，其中，静环的直径与挤压螺旋的最大直径相当，动环的直径小于静环的直径，静环上连接耳的耳孔与连接杆直径相当，动环上连接耳的耳孔大于连接杆的直径。为了更好地实现动静环功能，该挤压内筒的前后两端均应为静环。进一步地，所述供挤出液体排出的间隙为0.5~1.5mm，该优选的间隙能够使液体漏出或渗出，同时能够防止绝大多数固体留在挤压内筒内；静环和动环的直径差与动环上连接耳的耳孔和连接杆的直径差匹配，以此保证动环的灵活动作又不至于动作过大。

驱动机构，主要用于提供动力，包括与传动接头传动连接的驱动电机。该驱动机构还可以通过传动接头连接其他驱动方式，如与汽车取力器连接受汽车发动机动力驱动，动力来源可按实际情况自行选择。

连续排液机构，主要用于在内部空间真空状态下能够正常连续地排液，具体包括与密封水箱底部连通的排水管81，设置在排水管上的水泵82，以及设置于密封水箱内用于控制水泵开闭的浮球阀83，其中，密封水箱内还设有最高水位线和最低水位线。

使用时，无论固液污废的工况有多复杂，本发明均能从容应对，除了不能被真空吸入进料管内的超大件废物外，其他体积、形式的废物均能被吸入，并被压缩后排放。具体来讲，关闭水泵、单开门，真空机启动产生真空吸力，使密封水箱、管道、密封箱体、挤压内筒、进料腔、进料管内均形成真空，此时也只有进料管进口惟一一个与内外连通的通道，将进料管放入化粪池中便可由真空吸力吸取池内的固液废物。固液废物由进料管进入进料腔，并通过进料口进入挤压内管内，在挤压螺旋的不断旋转下往后移动，过程中，较多的液体经前部的间隙逐渐渗漏，螺旋越往后，废物越干，相对越容易聚集，而且在旋转作用力下废物自身也逐渐挤压，其内的液体也逐渐被挤出，通过间隙漏出至密封箱体内。当挤压螺旋后段的固态废物越来越多时，固态废物自身也在锥度管的作用下在排固缓冲管内形成对出料端的封堵，而后续来的固废推动其整体往出口端移动，顶开单开门即可排放，实际处理时还会在排固缓冲管出口下设置收集装置进行收集。与此同时，液体在密封箱体内聚集，并通过管道进入密封水箱中存储，存储到一定程度便可打开水泵进行废液排出。在排水管后还可根据实际处理情况设置进一步的处理装置，其不属于本发明的发明内容，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一致的，也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，包括连接有连续进料机构（1）和连续排固机构（2）的螺旋挤压机构（3），为螺旋挤压机构提供旋转动力的驱动机构（4），将螺旋挤压机构封闭于其内并使连续进料机构和连续排固机构与外部连通的密封箱体（5），通过管道（9）与密封箱体连通且用于为该真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统提供真空抽吸力的真空机（6），连接于密封箱体与真空机之间的管道上并用于收集由螺旋挤压机构挤出的液体的密封水箱（7），以及设置于密封水箱上的连续排液机构（8）；

其中，所述螺旋挤压机构包括一端与连续进料机构连接的主旋转轴（31），设置于主旋转轴上靠近连续进料机构一侧部分的支撑件（32），设置于主旋转轴上用于连接驱动机构的传动接头（33），设置于主旋转轴上远离连续进料机构一侧部分的挤压螺旋（34），以及套于挤压螺旋外与其配合且具有供挤出液体排出的间隙的挤压内筒（35），其中，密封箱体将挤压内筒上供挤出液体排出的间隙全部罩于内部，挤压内筒远离连续进料机构的一端与连续排固机构连接；

所述挤压内筒包括数个均套于挤压螺旋上并依次间隔排列且相互之间存在供挤出液体排出的间隙的静环（351）和动环（352），分别设置于静环和动环的至少两个匹配位置上的连接耳（353），穿过每组匹配位置的连接耳使静环固定、动环可活动的连接杆（354），以及使连接杆与密封箱体固定的支撑架（355），其中，静环的直径与挤压螺旋的最大直径相当，动环的直径小于静环的直径，静环上连接耳的耳孔与连接杆直径相当，动环上连接耳的耳孔大于连接杆的直径。

2. 根据权利要求1所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述连续进料机构包括将主旋转轴由端部起至挤压内筒内的轴心挖空形成的进料腔（12），开设于位于挤压内筒内的主旋转轴上并与进料腔连通的进料口（13），以及通过旋转接头（11）与主旋转轴端部连接的进料管（14）。

3. 根据权利要求1所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述连续排固机构包括其进口与挤压内筒连接的呈进口大出口小形状的锥度管（21），与锥度管出口连接的排固缓冲管（22），以及设置于排固缓冲管出口处的单向门（23）。

4. 根据权利要求3所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述单向门的口径大于排固缓冲管的口径，其上部与排固缓冲管铰接，且排固缓冲管的出口端还设有密封圈（24）。

5. 根据权利要求1所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述供挤出液体排出的间隙为0.5~1.5mm；静环和动环的直径差与动环上连接耳的耳孔和连接杆的直径差匹配。

6. 根据权利要求1所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述驱动机构包括与传动接头传动连接的驱动电机。

7. 根据权利要求1~6任一项所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述连续排液机构包括与密封水箱底部连通的排水管（81），设置在排水管上的水泵（82），以及设置于密封水箱内用于控制水泵开闭的浮球阀（83），其中，密封水箱内还设有最高水位线和最低水位线。

8. 根据权利要求1~6任一项所述的真空抽吸式螺旋挤压固液分离系统，其特征在于，所述管道与真空机均与密封水箱上部连接。