CN107415301A - 一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，包括壳体，壳体上设有进料口和出料口，壳体内安装有两个同向的螺旋轴，螺旋轴上具有螺旋叶片。本发明采用以上技术方案具有以下技术效果：同向旋转，不损伤物料，浓缩过程无剪切作用发生，有效地提高后续设备的生产效率及处理能力；浓缩效率及出料干度高，断面物料连续、浓度均一，独特的啮合双螺旋轴结构保证物料高效、高干度连续均一出料；无料塞，物料不会发生品质变化，保证清洁生产，在食品行业的应用尤为重要。

Description

一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备

技术领域

本发明涉及双螺旋浓缩设备领域，尤其涉及一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备。

背景技术

目前，资源、能耗和环保是世界造纸工业及各行业所面临的几个主要问题，低碳绿色的生产及装备已是各行业高度关注和研究的重要课题。

现有技术普遍存在的最大缺点是挤水浓缩能力低，即挤干能力差，脱出的浆的浓度低，含水量大，脱出的浆浓度一般只有5-8%，个别也只能达到12%，而且造价高，能耗大，生产能力小，生产效率也较低。

由于挤干能力小，脱出的浆浓度低，含水量大，这不仅是浆中的水溶物不能尽快充分被排除，浆纤维管内壁的水溶物也不能被排除，影响浆的品级，而且为达到洗涤要求就必须增加洗涤次数，必然增大洗涤用水量，来排除水溶物，排出的废水量相应也较多，造成环境污染严重。

浆的浓度低，含水量大，含水溶物多，还对后续的工艺，如漂白工艺耗用化学药品用量增加。这些都使得制浆生产工艺流程变长，占用面积和空间大，耗水量大，而且也不能适应高浓度漂白和无氯漂白对浆浓度在25-30%的工艺要求。

另外，现代化生产已具备技术密集、资金密集、能源密集和规模大型的基本特征，存在生产工艺复杂，综合能耗高、原料利用率低、污染负荷重、三废处理难和工程投资大等问题。

节能环保的生产设备已成为各行业迫切需要解决的问题，高效环保的同向双螺旋具有投资省、浓缩效率高、综合能耗低和环境友好等优点，是新型高效浓缩设备。

目前，传统的单螺旋和异向双螺旋、多组螺旋的固液分离是在一个轴向开放式的系统中进行的，分离质量受被分离的两相流体的浓度、粘度、流动性等参数影响较大。

国内研发的其它浓缩设备，如：卧式螺旋卸料沉降离心机和叠螺挤压机等，设备运行条件较高，能耗过高，固相干度不高，设备不易维护，出现故障需返厂修理，影响连续性生产，不能适应现代大规模节能环保的基本要求及发展趋势。目前市场上运行的相类似设备在出料段存在料塞无法排除，影响产品的品质。

各行业物料的种类也比较混杂，高效、优质、节能的设备已是发展趋势，现有的常规化设备已不能很好的适应生产需要。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供了一种高效环保的同向双螺

旋物料浓缩设备，该设备采用封闭缩容原理进行固液分离，遵循设备压缩比的缩容原则，浓缩效率高；该设备分离质量受被分离的两相流体的浓度、粘度、流动性等参数影响较小；该设备能够适应复杂的物料种类，固相干度高；该设备运行条件要求低，容易维护修理，综合能耗低、投资少且能够适应现代大规模节能环保的基本要求及发展趋势。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，包括壳体，壳体上设有进料口和出料口，壳体内安装有两个同向的螺旋轴，螺旋轴上具有螺旋叶片。

以下是本发明的进一步改进：

两根螺旋轴上的螺旋叶片相互嵌入。

进一步改进：

螺旋轴上的螺旋叶片分为压缩段与输送段。

进一步改进：

在压缩段上螺旋轴上的螺旋叶片根部直径连续变化，螺旋轴的螺旋叶片螺距连续变化。

进一步改进：

从进料口到出料口螺旋叶片直径连续变小，螺距连续变小；

螺旋轴本体直径进料端到出料端连续变大。

进一步改进：

在输送段上螺旋轴的螺旋叶片为等升螺线。

进一步改进：

螺旋轴的外侧套装有筛框，筛框的一端固定在进料口处，筛框的另一端固定在出料口处，筛框为上下两半分体式结构。

进一步改进：

筛框与螺旋轴上的螺旋叶片之间有间隙，间隙≤1mm。

进一步改进：

筛框具有轴线筋板，在筛框的轴向筋板上设计排空结构。

进一步改进：

筛框具有径向筋板，在筛框的径向筋板上设计排空结构。

本发明采用以上技术方案具有以下技术效果：

1、同向旋转，不损伤物料，浓缩过程无剪切作用发生，有效地提高后续设备的生产效率及处理能力；

2、浓缩效率及出料干度高，断面物料连续、浓度均一，独特的啮合双螺旋轴结构保证物料高效、高干度连续均一出料；

3、无料塞，物料不会发生品质变化，保证清洁生产，在食品行业的应用尤为重要；

4、防护设备不受损伤：对进入设备的杂质硬物，转子可将其随浆料排出，不损伤设备；

5、保证清洁生产：

5.1）筛框设计清洗装置；

5.2）端板设计收集漏斗及冲洗；

5.3）机罩防止滤液的飞溅及外漏；

5.4）浓缩效率高，废水量少。

6、投资省：

6.1）设备结构紧凑，成本低、占地面积小；

6.2）较传统螺旋挤压设备电机功率小，能耗低；

7、设备在运转中有自洁性，滤板无阻塞现象；

8、操作、维护方便，备件寿命长，运行安全可靠；

9、速度可调，适应性强，可与多种设备配套作业；

10、采用三维封闭空间轴向连续缩容原理，又融合了双锥等比缩容技术，同相位同步回转技术，三种技术的合理组合形成了本机新颖的结构和优良的性能，使其进入封闭空间的浆料定位直线行进，径向脱水，高效率地完成浓缩作业；

11、本设备适于制浆工序各种浆料的浓缩、洗涤和黑液提取作业，可使浆料从5%的低浓浓缩到35%以上的高浓状态；

12、本设备结构新颖，操作维护方便，节能高效，属国内首创产品，是提取、浓缩、洗涤作业的更新换代产品；

13、本机应用的是封闭缩容原理进行固液分离，被分离介质在机内轴向位移时，是处在一个连续缩容且与外界隔离的环境中，其既不能滞后也不可能超前，只能随螺叶的转动而做轴向定位移动；

14、行进中，缩容产生的静压差致多余的水排出，且排出量等于缩容量，都将遵循设备压缩比的缩容原则，故本设备能很好地完成浓缩作业。

15、本设备通过在螺旋轴4上设计螺旋叶片，实现料塞的外排，保证物料的品质，尤其是在食品行业的应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明螺旋轴的结构示意图；

图3为本发明螺旋轴的端面视图；

图4为本发明螺旋轴的齿廓图。

图中，1-进料口；2-滤液出口；3-出料口；4-螺旋轴；5-筛框；6-壳体。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，包括壳体6，壳体6上设有进料口1和出料口3。

壳体1内安装有两个同向的螺旋轴4，螺旋轴4上具有螺旋叶片。

螺旋轴4上的螺旋叶片分为压缩段与输送段。

在压缩段上螺旋轴4上的螺旋叶片根部直径连续变化，螺旋轴4的螺旋叶片螺距连续变化；从进料口到出料口螺旋叶片直径连续变小，螺距连续变小；螺旋轴4本体直径进料端到出料端连续变大；从而形成有效的压缩空间。

在输送段上螺旋轴4的螺旋叶片为等升螺线。

两根螺旋轴4上的螺旋叶片相互嵌入，两根螺旋轴4运行时螺旋叶片相互嵌入，达到啮合目的，形成有效的过滤压缩效果。

螺旋轴4的外侧套装有筛框5，筛框5的一端固定在进料口1处，筛框5的另一端固定在出料口3处，筛框5为上下两半分体式结构，便于维修。筛框5与螺旋轴4上的螺旋叶片之间有间隙。间隙控制≤1mm，以便保证筛板滤孔的自洁性、干度及产能。

筛框5具有轴线筋板，在筛框5的轴向筋板上设计排空结构，将过滤后的滤液及时排空，避免堆积在筛框处，影响出料干度。排空结构为沿轴向均布设计制作的圆形排空口。

筛框5具有径向筋板，在筛框5的径向筋板上设计排空结构，将过滤后的滤液及时排空，避免堆积在筛框处，反渗到物料中，影响物料成品质量。排空结构为沿径向均布设计制作的圆形排空口。

实施例2，如图2、图3、图4所示，为实现本发明目的从变径（螺旋轴4根部直径连续变化）变距（螺旋轴4螺距连续变化）压缩螺旋轴4的研究分析、螺旋轴4上叶片和筛框5间隙的研究、开孔率及开孔大小研究入手， 提供一种高效环保的，具有投资省、浓缩效率高、综合能耗低和环境友好等优点的新型高效浓缩设备。

1、变径（螺旋轴4根部直径连续变化）变距（螺旋轴4螺距连续变化）压缩螺旋轴4的研究分析：

为实现更高浓缩效率，主要从压缩比和脱水时间的分析、脱水时间和压缩比的分析、螺距的控制几个方面研究、设计压缩螺旋轴4：

1.1）压缩比和脱水时间的研究分析:

压缩比-----高效环保的同向双螺旋工作性能的主要参数；压缩比决定了物料被压缩的程度。

如图1所示：将螺旋轴4置于坐标系XYZ中，使X轴与螺旋轴4轴线重合，并有小端7指向大端8；螺旋推进面是由轴向齿廓曲线O＇N（起始于XY平面内）绕X轴边旋转边移动（O＇N上任一点的移动方向始终平行于X轴）形成的，螺旋的背面也是这样。

为简单、方便且准确的计算压缩比，将压缩比简化为容积的变化，即螺旋轴4第一个螺距的容积与最后一个螺距的容积比。

I=V1/V2（I压缩比；V1第一个螺距的容积；V2第二个螺距的容积）；该比值决定了浆料的脱水效果，所以选择合适的压缩比是单螺旋设计的重点。

为使物料本身在压缩过程中的相对运动减少到最低的限度，使得物料少受损伤、减少功率消耗、减轻螺旋轴4的磨损，螺旋轴4设计时螺距变化规律及其外径与根部直径的锥度设计要使物料在三个方向上基本是均匀压缩的，即所谓各向均匀压缩。

1.2）样机试验：

为验证压缩比的合理性，制作样机及不同压缩比的螺旋轴4，根据不同原料、不同压缩比不同使用工段试验，结合理论数据，调整出合适的螺旋轴4压缩比，以得到理想的出浆干度。

1.2.1）样机参数：

螺旋直径：Φ400

螺旋转速：6-9rpm

电机功率：22KW

1.2.2）验证内容：

验证依据各行业使用数据及经验确定的压缩比是否合适，掌握第一手数据资料。

2）脱水时间和压缩比的分析：

我们委托沈阳化工学院物料学分离教研室进行物料脱水时间和压缩比的分析测定，得出不同比例混合料在不同脱水时间的压缩比范围。

3）螺距的控制：

螺距的控制，是影响压缩比的一个因素，只有将螺距控制到位，才能保证理论设计的数据不缺失。

2、小间隙：螺旋轴4的螺旋叶片和筛框5间隙的研究：

螺旋轴4的螺旋叶片和筛框5间隙小，能够充分发挥螺旋叶片9的自清洁作用。当有纤维进入到筛框5网孔时，在螺旋轴4的螺旋叶片和筛框5间隙小的情况下，螺旋轴4的螺旋叶片的转动可将进入到网孔的纤维带出来，这样既防止了筛框5的堵塞，又降低了滤液的纤维流失率。

经过理论设计，实践检验论证，间隙控制在≤1mm为最佳。

通过试验样机相关数据的检测结果显示，间隙过大，因无自清洁作用，筛孔会因堵塞导致使用寿命缩短,如表1。

表1 间隙大小分析

3、开孔率及开孔大小研究：

尽可能地提高提取率，降低流失率，尽量大的开孔率可最大限度的增大滤液过滤面积，提高出料干度；开孔大小的选择取决于不同的物料特性，不同的物料其纤维长度、颗粒大小等不同。最佳开孔率为24%-30%。

不同物料有其不同的物料特性，比如其密度、纤维长度、颗粒大小等都会有所不同，这样我们在选择筛框5孔径时也需要根据不同的物料来进行选择。

表2开孔率分析

Claims (10)

1.一种高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，包括壳体（6），壳体（6）上设有进料口（1）和出料口（3），其特征在于：壳体（6）内安装有两个同向的螺旋轴（4），螺旋轴（4）上具有螺旋叶片。

2.根据权利要求1所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：两根螺旋轴（4）上的螺旋叶片相互嵌入。

3.根据权利要求1所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：螺旋轴（4）上的螺旋叶片分为压缩段与输送段。

4.根据权利要求3所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：在压缩段上螺旋轴（4）上的螺旋叶片根部直径连续变化，螺旋轴（4）的螺旋叶片螺距连续变化。

5.根据权利要求4所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：从进料口（1）到出料口（3）螺旋叶片直径连续变小，螺距连续变小；

螺旋轴（4）本体直径进料端到出料端连续变大。

6.根据权利要求3所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：在输送段上螺旋轴（4）的螺旋叶片为等升螺线。

7.根据权利要求1所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：螺旋轴（4）的外侧套装有筛框（5），筛框（5）的一端固定在进料口（1）处，筛框（5）的另一端固定在出料口（3）处，筛框（5）为上下两半分体式结构。

8.根据权利要求7所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：筛框（5）与螺旋轴（4）上的螺旋叶片之间有间隙，间隙≤1mm。

9.根据权利要求7所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：筛框（5）具有轴线筋板，在筛框（5）的轴向筋板上设计排空结构，其结构为沿轴向均布设计制作的圆形排空口。

10.根据权利要求7所述的高效环保的同向双螺旋物料浓缩设备，其特征在于：筛框（5）具有径向筋板，在筛框（5）的径向筋板上设计排空结构,其结构为沿径向均布设计制作的圆形排空口。