CN110000011A - 一种固液分离用离心设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固液分离用离心设备,包括机架、离心机外壳体和轻液出料管、转鼓、转轴、进料管和洗涤管、引流板、抽滤装置、调速电机;抽滤装置包括真空设备、出液管、套管、滤网支架、纳米级滤网,其技术方案使得能够在转鼓高速转动下将混合原液离心分层,且石墨烯在离心作用下形成作为双亲纳米材料的改性石墨烯,并在转鼓低速转动下由洗涤管冲刷流入排污口,同时在抽滤装置作用下去除水和酒精而驻留于纳米级滤网上,且抽滤装置能够大大提高水和酒精的流出速度,有效提升产品生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及固液分离设备技术领域,尤其涉及一种固液分离用离心设备。
背景技术
双亲石墨烯是一种新型的改性石墨烯材料,具有一侧亲油而另一侧亲水的特性,在石油开采中能够促进原油从油矿壁面上脱离,大大提升开采难度和开采效率。而双亲石墨烯需要从双亲石墨烯、煤油、酒精以及水构成的混合溶液中分离出来,难度较大。
参阅专利号为CN201810239624的中国专利“高转速离心机”,公开了一种高转速离心机,包括带底座的平板、电机、离心机外壳、传动支架、主轴、转鼓、洗涤管和进料管,离心机外壳和电机设置在平板上,主轴为锻件,离心机外壳顶部设有扇形顶盖,顶盖中心设有圆形通孔,主轴穿过通孔与转鼓连接,主轴与通孔空隙处设有稀油,转鼓端盖设有出料口,进料管与洗涤管从离心机外壳底部延伸至转鼓腔体内,进料管端部弯折,进料管上方设有环形垫。
上述专利能够通过理性方式将重油和石油分离开来,但针对于石墨烯、煤油、酒精以及水构成的混合溶液而言,依然无法实现分离,而较为传统的方式为首先进行固液分离,将石墨烯在高速离心机内离心后贴壁,再进行设备拆除后由人工的通过刮板将改性石墨烯材料刮下,这样的方式极为不便,生产效率非常低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,现提供一种旨在能够有效提升产品生产效率的固液分离用离心设备,用以克服上述技术缺陷。
具体技术方案如下:
一种固液分离用离心设备,包括机架、固装于机架上的离心机外壳体和轻液出料管、容置于离心机外壳体内部的转鼓、可转动的穿过离心机外壳体的顶盖并与转鼓固连的转轴、伸入转鼓内部的进料管和洗涤管、固装于转鼓内壁上的引流板,机架上还安装有调速电机,调速电机的输出轴通过传动机构与转轴的上端传动相连;
洗涤管的下端封闭而面向引流板的一侧开设有多个出液孔,转鼓底部开设有至少一个重液出料口,离心机外壳体底部具有排污口;
进料管用以向转鼓内部送入混合原液,且混合原液由煤油、水、酒精以及石墨烯混合而成,转鼓由调速电机、传动机构及转轴带动下高速转动并对混合原液离心分层处理,形成位于上层且由煤油构成的轻液层、位于下层且由水和酒精构成的重液层、位于中层且由改性石墨烯构成的固态层,且轻液层沿着引流板向上流动并由轻液出料管流出,重液层经由重液出料口流入排污口,固态层粘附于转鼓的内壁上;
并于混合原液离心分层后,转鼓由调速电机、传动机构及转轴带动下低速转动,且洗涤管向转鼓内部注入清水并冲刷粘附于引流板上的固态层,固态层被冲刷后经由重液出料口流入排污口;
固液分离用离心设备还包括抽滤装置,抽滤装置包括固装于机架上的真空设备、纵向固装于排污口内的出液管、套设于出液管外部的套管、可拆卸的连接于出液管下出口位置的滤网支架、嵌设于滤网支架内的纳米级滤网,且真空设备的抽气端通过接管伸入套管内部,用以在套管内形成负压,并将流动至排污口内的重液层、清水混合液经由纳米级滤网流出,而改性石墨烯驻留于纳米级滤网上。
较佳的,套管包括旋合成一体的上段和下段,且上段通过法兰盘固接于出液管外部,上段的侧壁上还穿设有用以连接真空设备的接管的抽气管,上段的下端面所在的水平面高于出液管的下端面所在的水平面。
较佳的,滤网支架包括呈圆环状的支架环、环向均匀的铰接于支架环外周壁上的多个铰扣,且出液管下端的外周壁具有与铰扣等数量且位置相对的多个凸缘,纳米级滤网嵌设于支架环内部。
较佳的,调速电机高速转动的转速为每分钟四千转以上,低速转动的转速为每分钟一千转以下。
较佳的,转轴通过轴承转动连接离心机外壳体的顶盖,且转轴下端伸入转鼓内部并与转鼓下底面固定相连。
较佳的,离心机外壳体的内底面整体呈锥形内凹结构,并于截面方向上,内底面与侧壁的倾斜夹角为93°-135°。
较佳的,调速电机纵向设置,且传动机构包括套设于调速电机的输出轴上的第一齿轮、套设于转轴上端的第二齿轮,套接于第一齿轮和第二齿轮之间的多条传动皮带。
较佳的,转鼓上端敞口设置且上端的外缘连接有引流件,轻液出料管伸入离心机外壳体的一端接近于引流件,用以流出轻液层。
较佳的,转鼓的内底面上还通过紧固件安装有环形垫。
较佳的,进料管的下端向下伸入至接近于转鼓的内底面并向转鼓的内侧壁方向弯曲。
上述技术方案的有益效果在于:
固液分离用离心设备包括机架、离心机外壳、轻液出料管、转鼓、转轴、进料管、洗涤管、引流板、调速电机、传动机构以及抽滤装置,使得能够在转鼓高速转动下将混合原液离心分层,并在转鼓低速转动下由洗涤管冲刷流入排污口,同时在抽滤装置作用下去除水和酒精而驻留于纳米级滤网上,且抽滤装置能够大大提高水和酒精的流出速度,有效提升产品生产效率。
附图说明
图1为本发明固液分离用离心设备的正剖面视图;
图2为本发明固液分离用离心设备的俯视图;
图3为本发明固液分离用离心设备中底部出液结构的放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
参阅图1至3中所示,本发明提供的固液分离用离心设备包括机架1、固装于机架1上的离心机外壳体2和轻液出料管8、容置于离心机外壳体2内部的转鼓3、可转动的穿过离心机外壳体2的顶盖并与转鼓3固连的转轴10、伸入转鼓3内部的进料管6和洗涤管7、固装于转鼓3内壁上的引流板32,其中,
机架1上还安装有调速电机4,调速电机4的输出轴通过传动机构5与转轴10的上端传动相连;
洗涤管7的下端封闭而面向引流板32的一侧开设有多个出液孔,转鼓3底部开设有至少一个重液出料口31,离心机外壳体2底部具有排污口;
进料管6用以向转鼓3内部送入混合原液,且混合原液由煤油、水、酒精以及石墨烯混合而成,转鼓3由调速电机4、传动机构5及转轴10带动下高速转动并对混合原液离心分层处理,形成位于上层且由煤油构成的轻液层、位于下层且由水和酒精构成的重液层、位于中层且由改性石墨烯构成的固态层,且轻液层沿着引流板32向上流动并由轻液出料管8流出,重液层经由重液出料口31流入排污口,固态层粘附于转鼓3的内壁上;
并于混合原液离心分层后,转鼓3由调速电机4、传动机构5及转轴10带动下低速转动,且洗涤管7向转鼓3内部注入清水并冲刷粘附于转鼓3内壁上的固态层,固态层被冲刷后经由重液出料口31流入排污口;
固液分离用离心设备还包括抽滤装置9,抽滤装置9包括固装于机架1上的真空设备91、纵向固装于排污口内的出液管96、套设于出液管96外部的套管92、可拆卸的连接于出液管96下出口位置的滤网支架93、嵌设于滤网支架93内的纳米级滤网94,且真空设备91的抽气端通过接管伸入套管92内部,用以在套管92内形成负压,并将流动至排污口内的重液层、清水混合液经由纳米级滤网94流出,而改性石墨烯驻留于纳米级滤网94上。
基于上述技术方案,固液分离用离心设备包括机架1、离心机外壳、轻液出料管8、转鼓3、转轴10、进料管6、洗涤管7、引流板32、调速电机4、传动机构5以及抽滤装置9,使得能够在转鼓3高速转动下将混合原液离心分层,并在转鼓3低速转动下由洗涤管7冲刷流入排污口,同时在抽滤装置9作用下去除水和酒精而驻留于纳米级滤网94上,且抽滤装置9能够大大提高水和酒精的流出速度,有效提升产品生产效率。
值得指出的是,在本发明中,利用各种材料的比重不同(石墨烯、煤油、水、酒精),通过沉降式固液分离高速离心机离心后,产品呈分层现象,固相贴壁、液相上出下排,分离明显。还可利用本设备分别回收,分别获取所需的材料,最终产品石墨烯双亲纳米材料能够很好得获取,其它材料可以分别回收利用,避免材料混和在一起,大大降低了回收分离难度和回收成本代价。而目前国内的技术中,大规模生产都是分成为两步来操作,先液液分离,再固液分离,在本发明中可以在同一台设备上,实现液液分离和固液分离,提高效率和节省时间、费用。
在一种优选的实施方式中,转轴10通过轴承转动连接离心机外壳体2的顶盖,且转轴10下端伸入转鼓3内部并与转鼓3下底面固定相连。进一步的,上述的调速电机4高速转动的转速为每分钟四千转以上,低速转动的转速为每分钟一千转以下,对于本设备生产的产品(双亲型的改性石墨烯)而言,至少需要四千转的转速才能实现分离及的目的,而调速电机4为目前常规设备,能够通过改变电流电压或改变激磁绕组电压或改变电枢回路电阻等多种方式实现变速,故这里省略赘述。
作为进一步的优选实施方式,离心机外壳体2的内底面整体呈锥形内凹结构,并于截面方向上,内底面与侧壁的倾斜夹角为93°-135°,也可以是底面锥形角度呈135度(最优值),具体角度可根据生产需求而定,能够使得物料在自身重量作用下而向排污口方向流动。进一步的,上述的真空设备91为真空泵,但也可通过真空风扇等多种方式实现。进一步的,调速电机4纵向设置,且传动机构5包括套设于调速电机4的输出轴上的第一齿轮、套设于转轴10上端的第二齿轮,套接于第一齿轮和第二齿轮之间的多条传动皮带。显然该传动方式还可通过例如齿轮组齿轮箱传动等多种方式实现,且并不局限于此。进一步的,转鼓3上端敞口设置且上端的外缘连接有引流件,且轻液出料管8伸入离心机外壳体2的一端接近于引流件,用以流出轻液层。进一步的,转鼓3的内底面上还通过紧固件安装有环形垫33。进一步的,进料管6的下端向下伸入至接近于转鼓3的内底面并向转鼓3的内侧壁方向弯曲。值得指出的是,环形垫33与转鼓3内壁不接触,且进料管6的下端弯曲且位于环形垫33的下方,环形垫还33具有挡料的功能,防止液体向转鼓3的中心方向运动,这样混合液就通过环形垫33与转鼓3的内壁之间的间隙,沿内壁向转鼓3上开口方向运动。进一步的,轻液出料管8的侧壁上还通过阀门连接有取样口81,便于检测轻液成分。进一步的,离心机外壳体2的顶盖上还开设有观察孔21。此外,上述的引流板32的数量为多块,且间隔设置的环向贴合于转鼓3内壁上,进料管6的上端与转鼓3上端面是相互分离的,使得不会因转鼓3的转动而转动。
在一种优选的实施方式中,具体如图3中所示,套管92包括旋合成一体的上段921和下段922,且上段921通过法兰盘固接于出液管96外部,上段921的侧壁上还穿设有用以连接真空设备91的接管的抽气管95,上段921的下端面所在的水平面高于出液管96的下端面所在的水平面。使得能够在抽滤完成后旋下下段922,并拆卸下滤网支架93及纳米级滤网94,便于取出成品。进一步的,下段922整体呈上下开口的碗状结构。显然,下段922和上段921相接处还分别设置有内螺纹还外螺纹,便于拆装。进一步的,滤网支架93包括呈圆环状的支架环、环向均匀的铰接于支架环外周壁上的多个铰扣,且出液管96下端的外周壁具有与铰扣等数量且位置相对的多个凸缘,纳米级滤网94嵌设于支架环内部。显然,该可拆卸的结构也可通过旋接、卡接等多种方式实现,并不局限于此。使得便于拆卸取出成品。
具体使用中,首先在离心机中离心,设定特定转速,离心N小时(高转速状态下,固体物质会贴壁,而低转速状态下,不会产生分层现象),同时加入适量絮凝剂,增加石墨烯的团聚,快速分层;待离心完成后静置N小时,产生分层现象,分别提取,各溶液分别提取,及时回收。且进料管6进料、转鼓3高速转动是同步进行的,洗涤管7进水、转鼓3低速转动以及真空抽滤的步骤也是同步进行的,且上述的各电器件均与设置于机架1上的中控系统相电连的,用以实现统一控制的目的,该中控系统可采用PLC控制器。此外,上述的进料管6和洗涤管7的数量均不局限于一根,可根据需求而设置多根。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,对本发明而言仅仅是说明性的,而非限制性的。本专业技术人员理解,在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变,修改,甚至等效,但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种固液分离用离心设备,包括机架(1)、固装于所述机架(1)上的离心机外壳体(2)和轻液出料管(8)、容置于所述离心机外壳体(2)内部的转鼓(3)、可转动的穿过所述离心机外壳体(2)的顶盖并与所述转鼓(3)固连的转轴(10)、伸入所述转鼓(3)内部的进料管(6)和洗涤管(7)、固装于所述转鼓(3)内壁上的引流板(32),其特征在于,
所述机架(1)上还安装有调速电机(4),所述调速电机(4)的输出轴与所述转轴(10)的上端传动相连;所述洗涤管(7)的下端封闭而面向所述引流板(32)的一侧开设有多个出液孔,所述转鼓(3)底部开设有至少一个重液出料口(31),所述离心机外壳体(2)底部具有排污口;
所述进料管(6)用以向所述转鼓(3)内部送入混合原液,所述转鼓(3)由所述调速电机(4)、传动机构(5)及转轴(10)带动下高速转动并对所述混合原液离心分层处理,形成位于上层的轻液层、位于下层的重液层、位于中层的固态层,且所述轻液层沿着所述引流板(32)向上流动并由所述轻液出料管(8)流出,所述重液层经由所述重液出料口(31)流入所述排污口,所述固态层粘附于所述转鼓(3)内壁上;
并于所述混合原液离心分层后,所述转鼓(3)由所述调速电机(4)、传动机构(5)及转轴(10)带动下低速转动,且所述洗涤管(7)向所述转鼓(3)内部注入清水并冲刷粘附于所述转鼓(3)内壁上的固态层,所述固态层被冲刷后经由所述重液出料口(31)流入所述排污口;
所述固液分离用离心设备还包括抽滤装置(9),所述抽滤装置(9)包括固装于所述机架(1)上的真空设备(91)、纵向固装于所述排污口内的出液管(96)、套设于所述出液管(96)外部的套管(92)、可拆卸的连接于所述出液管(96)下出口位置的滤网支架(93)、嵌设于所述滤网支架(93)内的纳米级滤网(94),且所述真空设备(91)的抽气端通过接管伸入所述套管(92)内部,用以在所述套管(92)内形成负压,并将流动至所述排污口内的重液层、清水混合液经由所述纳米级滤网(94)流出,而所述改性石墨烯驻留于所述纳米级滤网(94)上。
2.如权利要求1所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述套管(92)包括旋合成一体的上段(921)和下段(922),且所述上段(921)通过法兰盘固接于所述出液管(96)外部,所述上段(921)的侧壁上还穿设有用以连接所述真空设备(91)的接管的抽气管(95),所述上段(921)的下端面所在的水平面高于所述出液管(96)的下端面所在的水平面。
3.如权利要求2所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述滤网支架(93)包括呈圆环状的支架环、环向均匀的铰接于所述支架环外周壁上的多个铰扣,且所述出液管(96)下端的外周壁具有与所述铰扣等数量且位置相对的多个凸缘,所述纳米级滤网(94)嵌设于所述支架环内部。
4.如权利要求1所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述调速电机(4)高速转动的转速为每分钟四千转以上,低速转动的转速为每分钟一千转以下。
5.如权利要求1或3或4所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述转轴(10)通过轴承转动连接所述离心机外壳体(2)的顶盖,且所述转轴(10)下端伸入所述转鼓(3)内部并与所述转鼓(3)下底面固定相连。
6.如权利要求5所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述离心机外壳体(2)的内底面整体呈锥形内凹结构,并于截面方向上,内底面与侧壁的倾斜夹角为93°-135°。
7.如权利要求1所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述调速电机(4)纵向设置,且所述调速电机(4)的输出轴通过传动机构(5)与所述转轴(10)的上端传动相连,所述传动机构(5)包括套设于所述调速电机(4)的输出轴上的第一齿轮、套设于所述转轴(10)上端的第二齿轮,套接于所述第一齿轮和第二齿轮之间的多条传动皮带。
8.如权利要求1所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述转鼓(3)上端敞口设置且上端的外缘连接有引流件(34),所述轻液出料管(8)伸入所述离心机外壳体(2)的一端接近于所述引流件(34),用以流出所述轻液层。
9.如权利要求1所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述转鼓(3)的内底面上还通过紧固件安装有环形垫(33)。
10.如权利要求6所述的固液分离用离心设备,其特征在于,所述进料管(6)的下端向下伸入至接近于所述转鼓(3)的内底面并向所述转鼓(3)的内侧壁方向弯曲。
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