CN103861745A

CN103861745A - 离心反向螺旋脱料离心过滤机

Info

Publication number: CN103861745A
Application number: CN201410116237.6A
Authority: CN
Inventors: 施韧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明涉及一种离心反向螺旋脱料离心过滤机，其结构为，电机固定在定子底座上，定子壳体内电机主轴通过主轴联轴器连接传动主轴，传动主轴套装齿形带轮E1，齿形带轮E1通过齿形带P1连接齿形带轮E2，齿形带轮E2和齿形带轮E3同轴固定，齿形带轮E3通过齿形带P2连接齿形带轮E4，齿形带轮E4通过减速传动套连接中心主齿轮；传动主轴通过副膜片联轴器连接转子的转子传动主轴，转子连接中央分料室和副分料室，中央分料室连接进料口。本发明具有自动卸料和利用离心力自清洁过滤介质的功能。体积小、重量轻、节能，并且实现了微滤领域内的广谱过滤。

Description

离心反向螺旋脱料离心过滤机

技术领域

本发明涉及一种离心过滤设备，特别是涉及一种离心反向螺旋脱料离心过滤机，广泛适用于过滤工业。

背景技术

现有技术中，过滤设备主要存在下述问题。

1、离心过滤机是过滤工业的常用机型，也就是说，利用离心力产生的施加于过滤介质的渗透压，是一个普遍的机械原理应用。就碟式离心机卸料原理而言，碟式离心机是利用离心力产生的物料克服与过滤介质之间摩擦力产生相对运动而达成卸料目的的一类离心机，其利用过滤介质与离心力方向的倾斜夹角使滤饼向离心力分力方向相对移动进卸料，即沿过滤介质表面移动的过程中水料分离，所以，混合物料所受离心力方向不垂直于过滤介质表面，渗透压力只是离心力的分力，其过滤效率受很大影响。

2、利用螺旋或刮刀在离心过滤机过滤介质的内表面进行相对运动而自动卸料的离心机也是一种常用的机械原理，但其螺旋或刮刀会在过滤介质表面形成机械摩擦创伤，由于其结构，离心力方向对于过滤介质而言，永远是由内向外垂直于过滤介质的。这就使脱料成为必须克服离心力和离心力造成的物料与过滤介质之间摩擦力而实现的工况过程。

3、带式和板框加压等方式造成压力的压滤机，其特点为滤料必须有一定厚度，而对于纤维性质或蛋白等粘性性状的物料，其亲水特性造成施加于有一定厚度的滤饼的压力，并不能有效地将含水脱离滤料，特别是在压力释放的阶段，很多水分又反渗回物料滤饼中。另外，利用强制性扭力会对过滤介质造成高磨损，其滤布更换非常频繁，也就造成耗材成本和维修成本的提高。

4、现有设备体积重量大，能耗高，例如处理量30T/h的板框式压滤机，其设备体积为35m³，包括操作台在内的占用面积为30m²，其不包括动力部分的重量为3.2T，其配套电机为55Kw。真空过滤机由于在电能向真空度转化，再由真空做功形成机械能得过程中，其能量损耗比例非常高，其耗能就更为验证，这里不一一例举。

5、目前只有直接利用水压力和真空压力的过滤机才能达到真正的微滤级别，离心式过滤机和压滤等设备需要依靠混合物料即滤饼本身的过滤作用才能接近模糊的微米级（10微米单位），利用未转化机械能是不能达到微滤级别的。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种离心反向螺旋脱料离心过滤机，解决了现有技术中效率低、使用局限性大的问题。

本发明的技术方案如下：

定子壳体连接定子底座，电机固定在定子底座上，电机主轴通过主轴联轴器连接传动主轴和传动主轴套装齿形带轮E1，齿形带轮E1通过齿形带P1连接齿形带轮E2，齿形带轮E2和齿形带轮E3同轴固定，齿形带轮E3通过齿形带P2连接齿形带轮E4，齿形带轮E4通过减速传动套连接中心主齿轮；传动主轴通过副膜片联轴器连接转子的转子传动主轴，转子连接中央分料室和副分料室，中央分料室连接进料口。

所述的齿形带轮E1为M8圆弧齿形带轮，齿数30；所述的齿形带轮E2为M8圆弧齿形带轮，齿数26；所述的齿形带轮E3为M8圆弧齿形带轮，齿数25；所述的齿形带轮E4为M8圆弧齿形带轮，齿数30。

所述的转子的结构为，转子传动主轴依次穿过并固定转子下底板和转子上底板，转子传动主轴的两侧分别设有副转子传动轴，副转子传动轴通过轴承固定于转子下底板和转子上底板之间，副转子传动轴的一端连接副转子传动齿轮，副转子传动轴的外壁套装副转子，副转子上设有副转子卸料螺旋，副转子的外侧包围过滤介质形成内部带有螺旋的过滤套筒。

所述的过滤介质与转子下底板之间设有出口。

所述的副转子外围设有压力支撑介质。

所述的过滤介质为0.1μm ~1μm孔径的微孔滤膜；所述的压力支撑介质为400目聚酯滤网。

所述的副转子传动齿轮围绕中心主齿轮均布于中心主齿轮圆周上。

所述的副转子传动齿轮设置6个。

所述的中央分料室和副分料室之间通过分料管连通，副分料室设于副转子传动轴的中心顶端。

所述的定子壳体中固定有分离隔板。

本发明的优点效果如下：

1、超高有效渗透压，本发明的副转子结构使滤料形成一个完全垂直于过滤介质的渗透压力方向，这样则使物料渗透压力为所受离心力而并非其分力。

2、反向螺旋自动卸料会在运行过程中，过滤介质内表面转向至贴近主轴一侧的时候，离心力会产生自动清洁过滤介质效果，此不会对过滤介质表面造成机械性摩擦创伤，并且整个过程中过滤介质不受离心力以外其他强制性扭力和压力等机械力的影响，对于微孔滤膜的强度，必须排除其他机械力的影响才能工作。

3、截流滤泥颗粒为广谱过滤，副转子中允许混合液所包含的物料颗粒特性有相当宽松的限制。并且，颗粒的硬度和粘度的限制很低，混合液的浓度也从1%~30%广谱适应。通过替换副转子上的过滤介质（滤膜），即可适应滤膜孔径10μm ~0.1μm的广谱截留范围，可以通过处理量协调，自机为自机提供预处理工艺过程。

4、超薄滤饼脱水亲水粘性物料，本发明通过副转子等结构，使入料形成一个连续的小流量。并且离心力所形成的压力如影随形，一直施加于过滤介质表面，并无释放过程。对于亲水性粘性物料，其脱水强度则大幅度增加。实验当中取非粘性物料煤和粘性物料淀粉为目标物料，其脱水结果分别为含水5.3%和22.7%，其对于滤膜摩擦耗损率分别为0.57%和0.04%。

5、设备体积小重量轻，单元组合适应各种流量，可作为标准机型单元，通过组合适应各种产量需要，并且具有配电安装工程标准化，过滤介质易耗件更换程序化等方便实际生产的特点。

6、适用于各种腐蚀性混合液、有机溶剂混合液等恶劣工况，由于设备体积小，其零件制造可采取成本相对较高的材质，如耐腐蚀钢和耐腐蚀轻质钛铝合金，从而保证优质的清洁生产，并且使本发明适用于各种腐蚀性混合液，有机溶剂等恶劣工况。由于体积小的特征，清洁生产过程为全封闭隔绝环境，所以也适用于易氧化，易腐败的如蛋白等滤料。

7、高效节能，以目标截留颗粒1μm为例（精确过滤），产量为30T/h，其配套电机为2.2Kw。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明转子的结构示意图。

图中，1、变频电机，2、定子底座，3、定子壳体，4、转子，5、转子传动主轴，6、减速传动套，7、离心密封8、进料口，D1、主轴联轴器，D2、副膜片联轴器，C0、中心主齿轮；9、中央分料室，10、分料弯管，11、副分料室，12、副转子卸料螺旋，13、转子下底板，14、转子上底板，C1-6副转子传动齿轮，F1-6副转子，Fz1-6副转子传动轴，Ln、过滤介质， Lw、压力支撑介质。

具体实施方式

以下参照附图，结合具体实施例，详细描述本发明。

实施例

如图1-2所示，变频电机1固定在定子底座2上，定子壳体3内变频电机主轴通过主轴联轴器D1连接传动主轴，传动主轴套装齿形带轮E1，齿形带轮E1通过同步齿形带P1连接齿形带轮E2，齿形带轮E2和齿形带轮E3同轴固定，齿形带轮E3通过同步齿形带P2连接齿形带轮E4，齿形带轮E4通过减速传动套6连接中心主齿轮C0；传动主轴通过副膜片联轴器D2连接转子的转子传动主轴5，转子连接中央分料室9和副分料室11，中央分料室9和副分料室11之间通过分料弯管10连通，中央分料室9连接进料口8，进料口外壁设有离心密封7；副分料室11设于转子的副转子传动轴的中心顶端。

所述的转子的结构为，转子传动主轴5依次穿过并固定转子下底板13和转子上底板14，转子传动主轴5的两侧分别设有副转子传动轴Fz1-6，副转子传动轴Fz1-6通过轴承固定于转子下底板13和转子上底板14之间，副转子传动轴Fz1-6的一端连接副转子传动齿轮C1-6，副转子传动齿轮C1-6设置6个，6个副转子传动齿轮围绕中心主齿轮C0均布于中心主齿轮C0圆周上，副转子传动轴Fz1-6的外壁套装副转子F1-6，副转子F1-6上设有副转子卸料螺旋12，副转子的外侧设有过滤介质Ln，过滤介质为0.1~1微米孔径的微孔滤膜；副转子和过滤介质之间设有压力支撑介质Lw，压力支撑介质为400目聚酯滤网，其孔隙率和孔径根据过滤介质孔隙率和孔径而定，其材质要求为高强度聚酯滤网或不锈钢滤网；过滤介质与转子下底板之间设有出口。

本发明的工作原理及过程如下。

如图1所示，固定于定子底座2上的电机1将转数N通过主轴联轴器D1传递给齿形带轮E1，试验转数N为50RPM，试验当中取齿形带轮E1为M8圆弧齿形带轮，齿数30。齿形带轮E1通过齿形带P1将转数传递给齿形带轮E2，试验当中取齿形带轮E2为M8圆弧齿形带轮，齿数26。如图1所示，齿形带轮E2和E3是同轴固定的，试验当中取齿形带轮E3为M8圆弧齿形带轮，齿数25，所以，E2和E3具有相同转速，即N1=N×30／26。齿形带轮E3通过齿形带P2将此转数传递给齿形带轮E4，试验当中取齿形带轮E4为M8圆弧齿形带轮，齿数30，则N2=N1×25／30。于是可知N2=N×25/26，试验当中取N=50，可知N2≈48。E4将此转速N2通过减速传动套6传递给中心主齿轮C0，同时，主轴将转速N通过副膜片联轴器D2传至转子传动主轴5进而将此转速传递给离心机转子4，于是，在离心机转子4和中心主齿轮C0之间则存在一个每25转相差1转的差速，其本质等同于一个1.04:1的齿轮减速系统。

如图2所示，转子传动主轴5依次穿过并固定转子下底板13和转子上底板14，而通过轴承固定于转子下底板13和转子上底板14之间的副转子传动轴Fz1-6由副转子传动齿轮C1-6驱动，分别带动副转子F1-6旋转。

通过上述图1所示的减速系统，当电机转动，电机主轴将旋转通过转子传动主轴5传递给离心机转子4，而通过减速传动套6将1.04:1转数比的旋转传递给中心主齿轮C0，副转子传动齿轮C1-6为围绕均布于中心主齿轮C0圆周上的多个齿轮，实验机型取6个，如电机转数为50RPM，副转子传动齿轮C1-6将以2RPM的实际转数旋转，副转子传动齿轮C1-6通过副转子传动轴Fz1-6传动副转子F1-6。

如图2所示，物料（过滤工业称混合液）从进料口8进入中央分料室9，转子旋转，在离心力的作用下进入分料弯管10进而进入位于副转子传动轴Fz1-6中心顶端的副分料室11，并继续由于离心力作用进入副转子所属的副转子卸料螺旋12与过滤介质Ln形成的夹层之间，过滤介质实验取值为0.1~1微米孔径的微孔滤膜。

当离心机转子4高速旋转，离心力对过滤介质Ln形成渗透压，过滤介质Ln在围绕在副转子外层的压力支撑介质Lw承托下，压力支撑介质Lw实验使用400目聚酯滤网，物料中的水分在离心力所形成的渗透压下穿过过滤介质Ln，进而脱离离心机转子4，而被沥干水分的滤泥，通过贴近主轴一侧的反向离心力和副转子卸料螺旋12的强制作用，从副转子F1-6下端靠近转子下底板13的外端脱离副转子F1-6，并脱离离心机转子4进入离心机定子壳体3，在定子壳体3中安置静止的分离隔板，即可将从不同部位脱离离心机转子4的过滤液和滤泥分开。

如图2所示，本发明的副转子结构使进入到副转子内的滤料在副转子相对于主转子的外沿部分，其滤料所受的离心方向是紧压过滤介质内表面的，而在副转子相对于主转子的内沿也就是靠近主轴一侧，滤料所受的离心力方向是脱离过滤介质内表面的，并且由于副转子卸料螺旋与过滤介质内表面没有相对运动，所以不会对过滤介质表面造成机械性摩擦创伤。

副转子中允许混合液所包含的物料颗粒特性有相当宽松的限制。例如，经实验测试，目标截留颗粒为1μm的过滤过程中，可以允许含有低于1mm的颗粒混合液直接进入本机。并且，颗粒的硬度和粘度都没有太多限制，混合液的浓度也从1%~30%广谱适应。通过替换副转子上的过滤介质，即滤膜，本发明可以适应滤膜孔径10μm~0.1μm的广谱截留范围，可以通过处理量协调配合，自机为自机提供预处理工艺过程。

本机副转子的结构，使入料形成一个连续的小流量。例如，就20T/h混合液浓度为15%的滤液而言，对于某板框式压滤机，其处理过程为在此1小时的任意时间段内，其物料含量均为＞3T（其含水量逐渐降低），而在本发明50RPM的转速下，每格螺旋，每秒钟所需处理的物料量为2.78克，实验当中，此2.78克物料分布于3.79cm²过滤介质上，以物料为混合纤维和蛋白（ρ=1.243）计算，其物料平均厚度仅为6mm。并且离心力所形成的压力如影随形，一直施加于过滤介质表面，并无释放过程。对于亲水性粘性物料，其脱水强度则大幅度增加。

本发明包括定子底座和电机在内的设备体积，实施例中仅为0.06m³，重量为0.085T，按其实测处理量30T/h，目标截留颗粒1μm。由此可见，本机可作为标准机型单元，通过组合适应各种产量需要，并且具有配电安装工程标准化，过滤介质易耗件更换程序化等方便实际生产的特点。

由于设备体积小，其零件制造可采取成本相对较高的材质，如耐腐蚀钢和耐腐蚀轻质钛铝合金，本发明实验样机I采用7075航空铝合金，从而保证优质的清洁生产，并且使本机适用于各种腐蚀性混合液，有机溶剂等恶劣工况。

本发明利用行星齿轮传动的机械原理，设计了一种低速自转、高速公转的主转子带有副转子的过滤机械，差速减速系统是通过齿形带配合齿形带轮的齿数差实现1.04:1的减速比，进而实现低速行星自转完成副转子的自动卸料和利用离心力自清洁过滤介质的功能。由于在机械原理部分完成了水料分离、隔离滤料、过滤介质无表面机械摩擦的螺旋强制卸料、过滤介质内表面利用离心力自清洁等几个关键功能，造成机械体积小、重量轻、节能等广泛适用于过滤工业等特征，并且实现了微滤领域内的广谱（10μm ~0.1μm）过滤，随着过滤介质（滤膜）的研究进展，为其配套过滤机械提供了可能。由于单位物料的处理成本的降低，和微滤机械处理的实现，相当于移植一种“净水”处理方法到污水处理领域，为环保污水处理提供了一种崭新的思路。

Claims

1.离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于定子壳体连接定子底座，电机固定在定子底座上，定子壳体内电机主轴通过主轴联轴器连接传动主轴，传动主轴套装齿形带轮E1，齿形带轮E1通过齿形带P1连接齿形带轮E2，齿形带轮E2和齿形带轮E3同轴固定，齿形带轮E3通过齿形带P2连接齿形带轮E4，齿形带轮E4通过减速传动套连接中心主齿轮；传动主轴通过副膜片联轴器连接转子的转子传动主轴，转子连接中央分料室和副分料室，中央分料室连接进料口。

2.根据权利要求1所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的转子的结构为，转子传动主轴依次穿过并固定转子下底板和转子上底板，转子传动主轴的两侧分别设有副转子传动轴，副转子传动轴通过轴承固定于转子下底板和转子上底板之间，副转子传动轴的一端连接副转子传动齿轮，副转子传动轴的外壁套装副转子，副转子上设有副转子卸料螺旋，副转子的外侧包围过滤介质形成内部带有螺旋的过滤套筒。

3.根据权利要求2所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的过滤介质与转子下底板之间设有出口。

4.根据权利要求2所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的副转子和过滤介质之间设有压力支撑介质。

5.根据权利要求4所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的过滤介质为0.1~1微米孔径的微孔滤膜；所述的压力支撑介质为400目聚酯滤网。

6.根据权利要求2所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的副转子传动齿轮围绕中心主齿轮均布于中心主齿轮圆周上。

7.根据权利要求2所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的副转子传动齿轮设置6个。

8.根据权利要求1所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的中央分料室和副分料室之间通过分料管连通，副分料室设于副转子传动轴的中心顶端。

9.根据权利要求1所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的定子壳体中固定有分离隔板。

10.根据权利要求1所述的离心反向螺旋脱料离心过滤机，其特征在于所述的齿形带轮E1为M8圆弧齿形带轮，齿数30；所述的齿形带轮E2为M8圆弧齿形带轮，齿数26；所述的齿形带轮E3为M8圆弧齿形带轮，齿数25；所述的齿形带轮E4为M8圆弧齿形带轮，齿数30。