CN109382222B - 碟式分离机提高液相出口压力的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是在液相背压形成区域朝出料方向设置径向分布的多重端面密封，所述背压形成区域设有向心泵；当背压形成区压力变化时，所述多重端面密封保持向心泵输出端与罩壳内空间隔离；多重端面密封部位配设有水冷系统。多重端面密封的设计，具有耐压耐磨自动补偿能力，避免现有向心泵应用中出液装置结构在较高背压下出现的泄漏现象，大大提高了分离机的应用范围，提高了分离澄清度。

Description

碟式分离机提高液相出口压力的调整方法

技术领域

本发明涉及碟式分离机技术，尤其是一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法。

背景技术

碟式分离机是沉降式离心机中的一种，是利用转鼓高速旋转产生的强大离心力和碟片的强化分离作用，使被处理的悬浮液或乳浊液分别达到澄清、分离、浓缩的目的，即通常所说的液-液、液-固、液-液-固分离；碟式分离机由于分离因素高，特别适用于分离难分离的物料，比如粘性液体与细小的固体颗粒组成的悬浮液或密度相近的液体组成的乳浊液等物料。碟式分离机是应用最广的沉降式离心机，在化工、医药、石油、交通、食品、轻工以及生物工程等行业广泛应用。

碟式分离机分离物料时，转鼓四周沉渣区的边缘区充填密度较大的重液相，密度较小的轻液相被挤到里层，最后轻、重液相分别通过图1所示R轻和R重进入各自出液室内。分离时重液层和轻液层在中性层回转面处处于压力平衡，即符合下列公式：

ρ轻(R2中-R2轻)*ω2/2＝ρ重(R2中-R2重)*ω2/2

式中：ρ重为重液相密度；ρ轻为轻液相密度；R轻为轻向自由表面到轴的距离；R重为重向自由表面到轴的距离；R中为轻重相界面到轴的距离；ω为碟式分离机的旋转角速度。

从上式可以发现碟式分离机分离物料时，分离的效果与R轻、R中、R重及ω有关。

如上所述碟式分离机分离物料时，分离的效果与R轻、R重有关，也就是说与轻相、重相出口压力有关，即与轻向出口半径R轻、重相出口R重有关，通常针对不同的物料，可以通过调整出口半径R轻、R重来提高分离效率。但出口半径R轻、R重调整较麻烦需拆开机器，所以通常分离时液相背压的微量调节，可无需更换比重环来调整轻相、重相出口压力，在不停机的情况下，可通过出口阀门来实现调节，即背压调节。然而，由于碟式分离机结构的限制，微量调节范围只有0.1-0.3MPa，大于0.3MPa时液相会出现泄漏，不能满足分离的要求，除非重新调整轻相、重相出口的半径R轻、R重再微量调节背压来进行调整，这样不仅在实际应用中会非常麻烦，而且还不能很好地适应物料在分离时出现特性波动的状况。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，即碟式分离机分离物料时虽然增加背压能解决不同物料的分离要求，但由于常用的出液装置结构会出现泄漏而导致调节范围不能满足要求，从而提供一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是在液相背压形成区域朝出料方向设置径向分布的多重端面密封，所述背压形成区域设有向心泵；当背压形成区压力变化时，所述多重端面密封保持向心泵输出端与罩壳内空间隔离；多重端面密封部位配设有水冷系统。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述多重端面密封通过设置径向双端面密封装置实现，径向双端面密封装置包括与静止状态的罩壳固定的上座，以及与工作时旋转状态的出液室罩盖固定的下座，上座和下座之间设有相互配合的动环和静环。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述静环设置在上座中，且通过弹性体施加静环对动环方向的作用力。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述动环和静环与所在的安装座之间设有设有密封装置。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，在碟式分离机罩壳内，进料通道和出料通道同轴设置，出料通道位于进料通道的外侧，出料通道通过与罩壳固定的定向导料套与向心泵配合，所述多重端面密封布置在定向导料套的外侧。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述水冷系统包括冷却水进出管，罩壳包括端盖，径向双端面密封装置上座和下座之间同轴布置有双层相互配合的动环和静环；双层动环和静环之间构成冷却空间，冷却水进出管穿过所述端盖连接至所述冷却空间之间。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述径向双端面密封装置上座和下座之间同轴布置有双层由相互配合的动环和静环组成的密封环，双层密封环之间为冷却空间；双层静环一端分别通过推环设有弹性体；所述推环对外侧静环内孔具有限位体，对内侧静环的外径具有限位体。

前述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法中，作为优选，所述上座和下座相对端面之间保有补偿间距。

本技术方案针对目前碟式分离机的特点进行研究，碟式分离机分离物料时，轻、重液相出料主要在出液室内完成，出液室配有调节环、向心泵等，现有技术的向心泵泵体结构简单，基本无机械摩擦面和密封要求；其功用是将物料的动能转换为压力能，在工艺流程之间分离的物料可随意泵送，液相也不会产生大量泡沫和发生乳化、气化现象。在无机械摩擦面和密封状态下，增加背压时调整范围必定受限。本装置在具有高速旋转的背压形成区域即在向心泵出料方向设置径向分布的多重端面密封，避免背压大数值变化时产生泄漏；当背压形成区压力变化时，多重端面密封会一直保持向心泵输出端与罩壳内腔空间隔离，并在多重端面密封部位配设有水冷系统，吸收高速运转过程中产生的大量热量。

进一步，多重端面密封通过设置径向双端面密封装置来实现，这种径向双端面密封装置由两个做相对运动的上座和下座组成，上座连接罩壳处于静止状态，下座与出液室罩盖(即向心泵外罩)固定作为高速旋转部，两者之间通过动环和静环配合。本方案在静环设置的上座中，设计弹性体施加静环使其朝动环方向保持一种作用力，以获得在高速旋转过程中对密封面的有效补偿；而动环和静环与各自所在的安装座之间也均设有密封装置，保证径向多重端面密封的稳定性。

本碟式分离机在碟式分离机罩壳内，进料通道和出料通道同轴设置，出料通道位于进料通道的外侧，定向导料套内为出料通道，定向导料套具有与多重端面密封机构全配合面，完全避免向心泵出料端泄漏现象。不仅如此，水冷系统的冷却水进出管是穿过端盖连接至径向双端面密封装置内的冷却空间，这个冷却空间位于径向双端面密封装置的上座和下座、以及同轴布置的双层相互配合的动环和静环之间，一组动环和静环构成一道密封防护，两层密封防护构成冷却空间，在设备运行过程中，冷却空间不仅降低径向双端面密封装置动－静密封面之间相互摩擦产生的大量热量，而且冷却空间的压力更有利于向心泵出液室罩盖所有部位泄漏点的进一步密封。

再进一步，径向双端面密封装置中双层动环和静环组成的密封环，其中双层静环一端分别设有推环，再布置弹性体，对密封机构进行轴向更高层次的稳定，而述推环对外侧静环内孔具有限位体，对内侧静环的外径具有限位体，使高速运转的密封组件具有耐压、耐用、自动修正等效果。

本装置是一种自补偿设计，在上座和下座相对端面之间保有补偿间距，合理选择弹性体，确保密封长久有效。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：径向双端面密封装置的设计，具有耐压耐磨自动补偿能力，避免现有向心泵应用中出液装置结构在较高背压下出现的泄漏现象，大大提高了分离机的应用范围，提高了分离澄清度。

附图说明

图1是碟式分离机工作原理示图。

图2是本发明的一种工作状态结构示意图。

图3是图2局部放大结构示意图。

图4是本发明的一种径向双端面密封装置结构示意图。

图5是图4局部放大结构示意图。

图中：1.罩壳，2.出液室罩盖，3.径向双端面密封装置，301.上座，302.下座，303.弹性体，304.外推环，305.外静环，306.外动环，307.内静环，308.内动环，309.外卡环，310.外垫圈，311.内卡环，312.内垫圈，313.内推环，4.进料管，5.出料管，6.冷却水进出管，7.上座固定螺栓，8.下座固定螺栓，9.定向导料套，10.向心泵，11.端盖。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图2、图3，本实施例一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，是在液相背压形成区域朝出料方向设置径向分布的两重端面密封，背压形成区域设有向心泵10，当背压形成区压力变化时，两重端面密封保持向心泵10输出端与罩壳1内空间完全隔离，多重端面密封部位配设有水冷系统。

具体地说，多重端面密封通过设置径向双端面密封装置3来实现，径向双端面密封装置3包括与静止状态的罩壳1固定的上座301，以及与工作时旋转状态的出液室罩盖2固定的下座302，如图4、图5所示，上座301和下座302相对端面之间保有补偿间距。上座301和下座302之间设有相互配合的动环和静环，双层动环和静环之间构成冷却空间。静环设置在上座301中，且通过弹性体303施加静环对动环方向的作用力；动环和静环与所在的安装座之间均设有密封装置，如O型密封圈。

在碟式分离机罩壳1内，与进料管4连接的进料通道、与出料管5连接的出料通道在罩壳1内部区域同轴设置，出料通道位于进料通道的外侧，出料通道通过与罩壳固定的定向导料套9与向心泵10配合，多重端面密封布置在定向导料套的外侧。

水冷系统包括冷却水进出管6，罩壳1包括端盖11，双层动环和静环之间构成一个冷却空间，冷却水进出管6穿过端盖11连接至冷却空间之间。进一步，径向双端面密封装置3上座301和下座302之间同轴布置有双层由相互配合的动环和静环组成的密封环，双层密封环之间即为冷却空间；双层静环一端分别通过推环设有弹性体303；推环对外侧静环内孔具有限位体，对内侧静环的外径具有限位体。再进一步，上座301通过上座固定螺栓7连接在端盖11的端面上，下座302通过下座固定螺栓8连接在出液室罩盖2端面上，上座301和下座302配合面具有轴向设置的动静环安装空间，冷却空间就在动静环安装空间中。双层动环和静环包括外静环305和外动环306为一组的大直径组合，以及内静环307和内动环308为一组的小直径组合；外静环305的外径和上座301之间设有外卡环309、外垫圈310，外静环305一端通过外推环304和弹性体303连接，外推环304对外静环305的内孔具有限位体；内静环307的内径和上座301之间设有内卡环311和内垫圈312，内静环307和弹性体303之间设有内推环313，内推环313对内静环307的外径具有限位体。

工作时，物料从进料管4进入离心机，转鼓四周沉渣区的边缘区充填密度较大的重液相，密度较小的轻液相被挤到里层，最后轻、重液相分别通过轻和R重进入各自出液室内，此时，分离时重液层和轻液层在中性层回转面处处于压力平衡，在实际应用时，针对不同的物料，可通过调整出口半径R轻、R重来提高分离效率，即通过向心泵液相背压的微量调节进行，在不停机的情况下，通过出口阀门来实现调节，即背压调节，由于径向双端面密封装置3的设计，完全阻止了向心泵朝出液口方向的外安装部位泄漏，使得背压调节范围大大于0.3MPa，实际测量可达1MPa以上，从而解决了背压调节范围不能过高的问题，使得分离物料的范围加大，分离澄清度相应提高。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的方法、结构等均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是在液相背压形成区域朝出料方向设置径向分布的多重端面密封，所述背压形成区域设有向心泵（10）；当背压形成区压力变化时，所述多重端面密封保持向心泵输出端与罩壳（1）内空间隔离；多重端面密封部位配设有水冷系统；

所述多重端面密封通过设置径向双端面密封装置（3）实现，径向双端面密封装置包括与静止状态的罩壳固定的上座（301），以及与工作时旋转状态的出液室罩盖（2）固定的下座（302），上座和下座之间设有相互配合的动环和静环；

所述径向双端面密封装置上座和下座之间同轴布置有双层由相互配合的动环和静环组成的密封环，双层密封环之间为冷却空间；双层静环一端分别通过推环设有弹性体（303）；所述推环对外侧静环内孔具有限位体，对内侧静环的外径具有限位体。

2.根据权利要求1所述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是，所述静环设置在上座（301）中，且通过弹性体（303）施加静环对动环方向的作用力。

3.根据权利要求1或2所述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是，所述动环和静环与所在的安装座之间设有密封装置。

4.根据权利要求1所述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征是，在碟式分离机罩壳（1）内，进料通道和出料通道同轴设置，出料通道位于进料通道的外侧，出料通道通过与罩壳固定的定向导料套（9）与向心泵（10）配合，所述多重端面密封布置在定向导料套的外侧。

5.根据权利要求1或2所述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征在于，所述水冷系统包括冷却水进出管（6），罩壳（1）包括端盖（11），径向双端面密封装置（3）上座和下座之间同轴布置有双层相互配合的动环和静环；双层动环和静环之间构成冷却空间，冷却水进出管穿过所述端盖连接至所述冷却空间之间。

6.根据权利要求1或2所述的碟式分离机提高液相出口压力的调整方法，其特征在于，所述上座（301）和下座（302）相对端面之间保有补偿间距。