CN104302405A

CN104302405A - 整壳螺旋离心机

Info

Publication number: CN104302405A
Application number: CN201380015556.1A
Authority: CN
Inventors: H.佐尔沙伊德; R.瓦根鲍尔
Original assignee: Hiller GmbH
Current assignee: Hiller GmbH
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2015-01-21
Also published as: WO2013139920A2; CA2868195A1; EP2827996A2; DE102012102478A1; JP2015510840A; WO2013139920A3; US20150018190A1

Abstract

一种整壳螺旋离心机,用于连续地分离含有不同密度的流动物质的混合物。它包括一围绕水平轴线（16）可旋转的旋转滚筒（12），该滚筒具有圆柱形滚筒段（18）和圆锥形滚筒段（20），还包括一支承在旋转滚筒里面的、围绕同一轴线（16）旋转的螺旋输送器（22），它具有安置在空心轴（24）上的用于输送重相态到圆锥形滚筒段（20）中的排出孔（28）的螺旋叶片（26）。在封闭圆柱形滚筒段（18）的端壁（40）上设有至少一用于轻相态的流出孔（62），具有用于调整液面的装置。按照本发明所述用于调整液面的装置由控制元件（42）组成，它具有用于制动或加速轻相态小液滴的机构，它以不同于滚筒转速的转速被旋转地驱动并且向着滚筒内壁（58）空出通流环缝（60）。

Description

整壳螺旋离心机

技术领域

本发明涉及一个如权利要求1前序部分所述的整壳螺旋离心机。

背景技术

在现有技术中的、例如按照DE 39 21 327的螺旋离心机中，用于调整液面的装置由堰组成，它在运行中可以机械地调整。在此要分离的混合物通过静态输入管给到组合到螺旋体里面的给料室并且从那里给到离心机的工作室，并且根据滚筒转速处于相应的离心加速度下。在离心机工作室里面大多数比重较大的固体沉积到滚筒内壁上，并且通过输送螺旋输送到圆锥形滚筒端部上的开孔并分离。澄清的离心滤液、轻相态在螺旋导程中与固体输送方向相反地流动并且通过堰孔离开离心机。

由DE 39 21 327已知的堰为了调整液面通过轴向可移动的环和径向上的偏转机构调整。

在EP 702 599 B1中描述和示出另一调整方法，其中轴向调整堰的节流盘，由此可以改变相对于静止的节流盘的流量。

在DE 103 36 350 A1中描述和示出整壳螺旋离心机，其中在运行中静止的输入管上不可旋转地设置刮盘，它前置于节流盘。两个盘可以利用电驱动装置轴向调整。也可以选择，节流盘设计成与滚筒一起旋转的部件。

发明内容

本发明的目的是，在权利要求1中所给出的结构形式的螺旋离心机中，在保持连续运行时的水平调整可能性的条件下，在结构上简化用于调整液面的装置。

这个目的按照本发明由此得以实现，所述用于调整液面的装置由控制元件组成，它具有用于制动或加速轻相态小液滴的机构，它以不同于滚筒转速的转速旋转驱动并且向着滚筒内壁空出通流环缝。

这个解决方案与现有技术相比的显著优点是，对于液位的调整无需具有机械调整措施的堰，因为取而代之设有控制元件，其转速可以改变。

在本发明的改进方案中，所述控制元件设计成浸入盘，其表面间断可以制动或加速小液滴。从浸入盘轴向突出的筋能够作为表面间断，此外也能够实现浸入盘中的缝隙或小孔，凸起或表面拉毛。它们可以位于浸入盘的一侧或两侧上。

备选地存在可能性，所述控制元件设计成叶片转子。

所述控制元件可以固定在螺旋输送器的空心轴上，由此改变螺旋的转速同时也改变控制元件的转速。

在本发明的变体中，所述控制元件可旋转地支承在旋转滚筒的空心轴轴端上并且与自身的电动机形式的旋转驱动装置连接。在控制元件制动时所述旋转驱动装置作为发电机的传动。

附图说明

本发明的其它特征和优点由权利要求和下面在附图中所示的实施例的说明给出。在附图中示出：

图1 本发明的第一实施例的螺旋离心机的局部剖视示意图，

图2 两个以液体充满的联通管，

图3 图2的U形管，具有两种不同密度的液体，

图4 在图1中示出的离心机，具有用于控制元件的驱动电机，

图5 图4的变体，

图6 图4的第二变体，

图7 图6的变体，作为三相态离心机，

图8 用于图6原理的另一变化的实施例，

图9 图8的局部放大图，

图10 图8的变体，

图11 图10的细节图。

具体实施方式

图1简示出按照本发明的用于整壳螺旋离心机10的第一实施例。这个离心机以公知的方式由旋转滚筒12组成，它在两端支承在径向轴承14上并且通过未示出的驱动装置可以围绕水平轴线16旋转。旋转滚筒具有圆柱形滚筒段18和圆锥形滚筒段20。

在旋转滚筒12里面螺旋输送器22以不同于滚筒转速的转速围绕旋转轴线16可旋转地支承。为此所需的旋转驱动装置同样未示出。螺旋输送器22由空心轴24组成，在其上安置用于输送重相态到圆锥形滚筒段20中的排出孔28的螺旋叶片26。

在图1中未示出的用于要被分离的混合物（进料悬浮液）的输入管32（参见图6）穿过在图1中左侧的旋转滚筒12的空心轴轴端30轴向导引到在空心轴24里面构成的进料室34，从加料孔36导引到螺旋叶片26的工作室38。

在离心机运行中螺旋叶片26输送单位重量较重的相态（稠物质）（它向着滚筒内壁占据高度h_D）到圆锥形滚筒段20，从那里它通过排出孔28排出。液体的轻相态（离心滤液）以高度h_F在相反方向上流动到封闭圆柱形滚筒段18的端壁40，在端壁前按照本发明设置控制元件42。在图1的示例中这个控制元件由径向对准的浸入盘44组成，从浸入盘在端壁40方向上突出轴向筋46。浸入盘44在这里固定在圆柱形环48上，它通过两个球轴承50可旋转地支承在空心轴轴端30上。在其从滚筒12伸出的端部上环48具有皮带轮52，用于与电动机56皮带连接54（参见图4）。

在控制元件42部位压力如同在U形管中一样，在U形管里面离心滤液颗粒首先径向向着滚筒内壁58流动，然后通过环缝60和端壁40中的溢流62向外流出。

图2示出U形管，其两个管以液体高度h充满。在U形管的顶点上压力p=h*p*g，其中p=液体密度，g=重力加速度。

图3中示出在图1的控制元件42部位中旋转的U形管的相应模型。在顶点中对于离心滤液F（液相）的压力P_F和稠物质D（重相态）的压力P_D适用于：

P_F=P_D

其中通过z=离心加速度适用于：

P_F=h_F*p_F*z

P_D=h_D*p_D*z

在图1中给出不同的旋转滚筒角速度ω_R和控制元件角速度ω_S。旋转滚筒的角速度确定液体相的角速度ω_F：

ω_R=ω_F。

设计成具有或没有筋46的浸入盘44的控制元件42的角速度ω_S大约等于稠物质（重相态）角速度ω_D，但是不同于离心滤液的角速度ω_F：

ω_S≈ω_D≠ω_F。

下面观察三种不同情况。在第一种情况下控制元件42的浸入盘44没有筋46地构成，例如如同在图11中所示的那样。在此离心滤液颗粒保留在滚筒内壁58上接收的圆周速度。这意味着，在直径变得更小时离心滤液颗粒的角速度ω_F必需增加。即离心滤液超过周围的滚筒壁。通过角速度的增加离心速度z和相关地在浸入盘44与滚筒内壁58之间的缝隙60中的液体压力增加。在这个缝隙中压力与图2中的U形管一样，即，由浸入盘44两侧的液体柱产生相同压力。因为在浸入盘44前面和后面的液体具有相同的密度ρ，但是处于不同的离心速度下，压力平衡只能通过加大液体柱在离心机工作室38中的高度实现。在极限情况下由此可能出现不期望地液体通过固体排出口28溢流。

情况2对应于在图6,7,8,9中所示的视图，据此浸入盘44固定在螺旋输送器22的空心轴24上并且在其面对端壁40的一侧上配有筋46。离心滤液颗粒首先具有在滚筒内壁58上接收的圆周速度。在直径变小时迫使离心滤液颗粒具有对应于半径和螺旋转速的圆周速度。（螺旋转速在这个观察中只略微不同于滚筒转速）。这意味着，在直径变小时离心滤液颗粒的角速度保持不变。离心滤液具有与周围滚筒壁基本相同的角速度。由此对离心机工作室38不会由于U形管效应产生不期望的水平影响（液体的密度和离心加速度是相同的）。

情况3对应于图4的视图，据此控制元件42可以通过配有筋46的浸入盘44相对于滚筒转速由电动机56驱动（或者通过发电机制动）。备选地可以使控制元件42如图5所示设计成具有径向对准叶片的转子64。下面解释制动情况，驱动情况相应地反之。

离心滤液颗粒以在滚筒内壁58上接收的圆周速度进入到浸入盘44与端壁40之间的缝隙60。在筋46或叶片66部位迫使离心滤液颗粒接近浸入盘44或叶片66的转速。离心滤液颗粒的圆周速度根据浸入盘或叶片的转速和相关直径被制动。制动能量在发电机中转换成电能。对应于更低的圆周速度作用于离心滤液颗粒上的离心加速度降低。在浸入盘44与滚筒内壁58之间的缝隙60中的平衡条件通过减小在离心机工作室38里面的液体高度调整。在使用叶片66时需要相对于离心机工作室38的隔离壁68。

如上所述，在图6的示例中控制元件42的浸入盘44直接固定在螺旋输送器22的空心轴24上，其旋转驱动装置是公知的并且不再详细解释。在筋46之间浸入盘44具有用于排出液体相的流出孔70。

图7示出离心机的三相变型，具有分布在圆周上的、可径向调整的用于排出轻液体的溢流管72。用于排出重液体的流出孔70可以通过螺栓74封闭。在圆锥形滚筒段20里面固体通过排出孔28排出。

在图8和9中所示的实施例与图7的变型类似，其中浸入盘44固定在螺旋输送器22的空心轴24上并且配有筋46。在图9中清楚地看出用于封闭浸入盘44中的流出孔70的螺栓74。

最后，图10和11再一次示出没有筋的浸入盘44的变型。在这里用于制动或加速液体颗粒的机构可以由其它表面间断组成，例如拉毛或凸起。

通过影响在离心机运行期间的液面得到下面的可能性：

1. 匹配在输入量变化或者固体浓度变化时的离心机。　

2. 影响固体的干燥度和分离的澄清度。　

3. 使固体输送特性适配于特有的产品特性。

Claims

1. 一种整壳螺旋离心机, 用于连续地分离含有不同密度的流动物质的混合物，包括一围绕水平轴线（16）可旋转的旋转滚筒（12），它具有圆柱形滚筒段（18）和圆锥形滚筒段（20），还包括一支承在旋转滚筒里面的、围绕同一轴线（16）旋转的螺旋输送器（22），它具有安置在空心轴（24）上的用于输送重相态到圆锥形滚筒段（20）中的排出孔（28）的螺旋叶片（26），而在封闭圆柱形滚筒段（18）的端壁（40）上设有至少一用于轻相态的流出孔（62），具有用于调整液面的装置，其特征在于，所述用于调整液面的装置由控制元件（42）组成，它具有用于制动或加速轻相态小液滴的机构，它以不同于滚筒转速的转速被旋转地驱动并且向着滚筒内壁（58）空出通流环缝（60）。

2. 如权利要求1所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述控制元件（42）在轻相态的流动方向上设置在封闭圆柱形滚筒段（18）的端壁（40）前面。

3. 如权利要求1或2所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述控制元件（42）设计成浸入盘（44）。

4. 如权利要求1或2所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述控制元件（42）设计成具有叶片（66）的转子（64）。

5. 如权利要求3或4所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述用于制动或加速小液滴的机构由在控制元件（42）上构成的表面间断组成。

6. 如权利要求5所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述机构设计成与控制元件（42）轴向间隔的筋（46）。

7. 如上述权利要求中任一项所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述控制元件（42）固定在螺旋输送器（22）的空心轴（24）上。

8. 如权利要求1至6中任一项所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述控制元件（42）可旋转地支承在旋转滚筒（12）的空心轴轴端（30）上并且与自身的旋转驱动装置（56）或旋转传动装置连接。

9. 如权利要求5至8中任一项所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述表面间断由至少一流出孔（70）组成。

10. 如权利要求9所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，所述流出孔（70）是可封闭的。

11. 如上述权利要求中任一项所述的整壳螺旋离心机，其特征在于，在所述旋转滚筒（12）上在轻相态流动方向上在控制元件（42）前面设置至少一径向向内突出的用于三相分离的溢流管（72）。