CN110142149B - 一种卧螺离心机用复合型排气结构 - Google Patents
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Abstract
一种卧螺离心机用复合型排气结构，卧螺离心机包括进料管、螺旋输送器、转鼓、罩壳、差速器、前主轴承，螺旋前轴承，螺旋后轴承，后主轴承；进料管包括锥形流道上壁面、锥形流道下壁面、直管段和弯管；螺旋输送器包括螺旋输送轴、螺旋叶片；螺旋输送轴为空心轴，所述空心轴内设置有第一物料配给室和第二物料配给室；螺旋叶片靠近转鼓大端的第一圈螺旋叶片根部开有形状尺寸相同的扇形孔，每一个扇形孔内都固定有一个叶片；本发明可以有效解决气相在卧螺离心机内滞留问题，减轻腐蚀性气相对设备造成伤害。
Description
技术领域
本发明属于离心机领域，具体涉及一种卧螺离心机用复合型排气结构。
背景技术
在使用卧螺离心机处理含气量大，含固量小的气固液三相物料时，就需要保证从待分离物料中分离出来的气相及时从螺旋流道中排出。专利CN204841980U考虑到卧螺离心机的排气问题，在靠近转鼓溢流口位置的罩壳顶端上设置了排气管排走罩壳内气体，卧螺离心机仅通过溢流口与排渣口与罩壳内腔相连通，而卧螺离心机双转子之间形成的内腔为螺旋流道对气相的流动也有一定的阻碍作用，该专利并未考虑到从卧螺离心机内部加快气相排出。在分离含有大量腐蚀性气相的物料时，若不能及时将气相从卧螺离心机内部排出，气相将在螺旋流道内滞留，会对卧螺离心机内部设备造成一定的腐蚀，更严重的，可能会导致卧螺离心机内部气压过大，降低密封效果，腐蚀轴承，危害卧螺离心机的运行；另一方面，在物料从进料管进入物料配给室和通过物料配给室出料口进入转鼓分离室的过程中，气相混杂在液相中来不及排走，又由于物料对卧螺离心机入口分离区液池的冲击作用，导致入口分离区液池产生大量气泡，这些气泡最终在溢流口处堆积，同时阻碍了滤液和气相的排出。
因此，为提高气相在卧螺离心机内部分离效果，加快排气速度，就必须对卧螺离心机内部结构进行一定的优化改进。
发明内容
为了解决现有技术中的卧螺离心机气相分离效果差，气相在螺旋流道内滞留的问题，本发明提供一种卧螺离心机用复合型排气结构。
本发明的上述技术问题是通过以下技术方案进行解决的：
本申请实施例提供一种卧螺离心机用复合型排气结构，其特征在于所述卧螺离心机包括进料管1、螺旋输送器2、转鼓5、罩壳6、差速器7、前主轴承15，螺旋前轴承16，螺旋后轴承17，后主轴承18；
所述罩壳6内可旋转地设置有所述转鼓5，所述转鼓5内可旋转地设置有螺旋输送器2，且所述螺旋输送器2、转鼓5和罩壳6轴线重合；
所述螺旋输送器2与所述转鼓5之间形成螺旋流道；所述罩壳6分隔成左、中、右三个腔室，所述左腔室与所述螺旋流道通过溢流口51相连通，所述左腔室通过清液出口19与外界相连通；所述右腔室与所述螺旋流道通过排渣口52相连通，所述右腔室通过固相出口20与外界相连通；
所述转鼓5左端连接驱动装置，驱动方式为电机驱动，所述转鼓5右端连接差速器7，所述差速器7的输出轴连接螺旋输送轴21，所述差速器7能保证所述螺旋输送器2和所述转鼓5以一定的转速差同向转动；
所述螺旋输送器2包括螺旋输送轴21、螺旋叶片22；
所述螺旋输送轴21为空心轴，所述螺旋输送轴21靠近转鼓5大端侧的圆柱面上开有环形均布的出气口31和环形均布的出料口41，所述空心轴内设置有第一物料配给室3和第二物料配给室4，且所述第一物料配给室3通过出气口31与所述螺旋流道相连通，所述第二物料配给室4通过出料口41与所述螺旋流道相连通；
优选地，以所述螺旋叶片22靠近转鼓大端为螺旋叶片圈数计数起点，所述出气口31到所述溢流口51的轴向距离为第1圈螺旋的螺距，所述出气口31形状为正方形，个数为8，边长为螺旋输送轴直径的所述出料口41位置设置在第4圈螺旋之间；
所述螺旋叶片22靠近转鼓大端的第一圈螺旋叶片根部开有形状尺寸相同的扇形孔，所述扇形孔圆心位于所述螺旋输送轴轴线上，且所述扇形孔分别开在第一圈螺旋叶片90°，180°，270°，360°位置；所述每一个扇形孔内都固定有一个叶片c。
优选地，所述扇形孔短圆弧端与螺旋叶片22的根部重合，所述扇形孔圆心角为10°～20°，且所述扇形孔母线长度为螺旋叶片22高度的所述叶片c焊接在所述扇形孔内，所述叶片c出口缘与所述扇形孔在所述螺旋叶片22吸力面上的对称线重合，所述叶片c叶剖面为圆弧形，圆弧半径为30mm，圆心角为120°，厚度相等为2mm，且叶片c进口缘气体流动速度方向与螺旋输送器轴线夹角为45°～60°。
所述进料管1同心设置于螺旋输送轴21圆柱段内，且所述进料管1与所述螺旋输送轴21、所述第一物料配给室3和所述第二物料配给室4不接触，所述进料管1包括锥形流道上壁面11、锥形流道下壁面12、直管段13和弯管14；
所述锥形流道上壁面11与所述锥形流道下壁面12构成锥形流道，所述锥形连通所述进料管1和所述第一物料配给室3，所述锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12位于所述第一物料配给室3内；所述直管段13的一端连接弯管14，另一端出口位于所述第二物料配给室4内，所述进口段弯管14设置在所述罩壳6外；
所述锥形流道上壁面11进口端小圆弧固定在所述直管段13上，所述锥形流道下壁面12包括口环121和导流片122，所述口环121呈“Ω”形状，且固定于所述直管段13内，所述导流片122进口端圆弧与所述口环121上圆弧相连接；
如图5所示，所述锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12均为180°旋转体，且其0°(或180°)平面与水平地面平行；所述进料管1进口截面轴线与水平地面垂直，且待分离物料进口方向与重力方向相同；
所述弯管14为90°弯管，且所述弯管14中心线弯曲半径为弯管直径的2倍；
优选地，所述锥形流道上壁面11锥面倾角α＝30°～45°，所述锥形流道上壁面11进口圆弧半径与所述进料管1半径相等，所述锥形流道上壁面11出口圆弧半径是所述进料管1半径的3倍，所述锥形流道上壁面11上开有半环形均布的若干圈直径为3mm的散气孔a，且每半圈散气孔a等距设置；所述锥形流道下壁面12锥面倾角β＝25°～35°，所述锥形流道下壁面12进口端圆弧半径是所述进料管1半径的倍，所述锥形流道下壁面12出口圆弧所处平面与所述锥形流道上壁面11出口圆弧所处平面重合，所述锥形流道下壁面12的圆心较所述锥形流道上壁面11的圆心o下移2mm；所述锥形流道上壁面11和所述锥形流道下壁面12出口端圆弧中心位置固定有支杆b用于加固。
本发明的工作原理：
气含量较大的待分离气固液三相物料首先进入进料管1，由于进口段存在弯管14，物料中三相在密度差的影响下，产生一定的分层流动，密度最小的大部分气相靠近进料管上方流动，流动至第一物料配给室3位置时，大部分气相在口环121的引导下进入锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12之间构成的锥形流道中，气相靠流道上方流动，在散气孔的引导下与固液相物料分离排出并由出气口31进入螺旋流道中，同时锥形流道下壁面12的弧面和倾角使得部分物料回流入进料管中，减少了第一物料配给室3中固液相物料的流出量，而大部分剩余的待分离物料则继续向前流动至第二物料配给室4，并由出料口41进入螺旋流道中离心分离；
由于螺旋叶片22靠近转鼓大端的第一圈螺旋叶片根部设有叶片c，并且叶片c随螺旋叶片22一起旋转，对靠近溢流口处螺旋流道内的气体起到一个导流作用，加速了螺旋流道中气相轴向流动速度，从而加快气相从转鼓内的排出，最终气相由出气孔61排出。
本发明的有益效果体现在：
传统卧螺离心机螺旋叶片对螺旋流道内气相流动有一定的阻碍，且物料配给室大多数设置在螺旋输送轴靠中段位置，气相从物料配给室进入螺旋流道后会有一定的滞留；本发明针对气相滞留问题，在靠近转鼓溢流口一个螺距位置设有第一物料配给室3，通过进料管1的使用来保证大部分气相优先进入第一物料配给室3，并由出气口31进入螺旋流道，在叶片c的带动下从溢流口排出，缩短了气相轴向流动的距离，加速了气相轴向流动速度，减小气相排出时间，减轻腐蚀性气相对设备造成伤害。
另一方面，通过设置第一物料配给室3来提前排走待分离物料中的气相，从而减少了待分离物料进入第二物料配给室4时由于气液相混杂而产生的气泡量，避免这些气泡在溢流口处堆积，提高滤液和气相排出的流畅性。
附图说明
图1是一实施例中卧螺离心机的剖视图；
图2是图1的P1处局部放大图；
图3是一实施例中卧螺离心机的进料管示意图；
图4是图3在A-A截面上的剖视图；
图5是图3在B方向上的正视图；
图6是导流片三维图；
图7是一实施例中卧螺离心机的螺旋输送器示意图；
图8是图7的P2处局部放大图；
图9是图7在C方向上的正视图。
附图标记说明：1-进料管，11-锥形流道上壁面，12-锥形流道下壁面，121-口环，122-导流片，13-直管段，14-弯管，2-螺旋输送器，21-螺旋输送轴，22-螺旋叶片，3-第一物料配给室，31-出气口，4-第二物料配给室，41-出料口，5-转鼓，51-溢流口，52-排渣口，6-罩壳，61-出气孔，7-差速器，15-前主轴承，16-螺旋前轴承，17-螺旋后轴承，18-后主轴承，19-清液出口，20-固相出口，α-散气片锥角，β-导流片锥角，a-散气孔，b-支杆，c-叶片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图1～9：
如图1所示，本发明的卧螺离心机包括进料管1、螺旋输送器2、转鼓5、罩壳6、差速器7、前主轴承15，螺旋前轴承16，螺旋后轴承17，后主轴承18；
罩壳6内可旋转地设置有转鼓5，转鼓5内可旋转地螺旋输送器2，且螺旋输送器2、转鼓5和罩壳6轴线重合；
螺旋输送器2与转鼓5之间形成螺旋流道；罩壳6分隔成左、中、右三个腔室，左腔室与螺旋流道通过溢流口51相连通，左腔室通过清液出口19与外界相连通；右腔室与螺旋流道通过排渣口52相连通，右腔室通过固相出口20与外界相连通；
转鼓5左端连接驱动装置，驱动方式为电机驱动，转鼓5右端连接差速器7，差速器7的输出轴连接螺旋输送轴21，差速器7能保证螺旋输送器2和转鼓5以一定的转速差同向转动；
如图1、图7所示螺旋输送器2包括螺旋输送轴21、螺旋叶片22；
螺旋输送轴21为空心轴，螺旋输送轴21靠近转鼓5大端侧的圆柱面上开有环形均布的出气口31和环形均布的出料口41，空心轴内设置有第一物料配给室3和第二物料配给室4，且第一物料配给室3通过出气口31与螺旋流道相连通，第二物料配给室4通过出料口41与螺旋流道相连通；
具体地，以螺旋叶片22靠近转鼓大端为螺旋叶片圈数计数起点，出气口31到所述溢流口51的轴向距离为第1圈螺旋的螺距，出气口31形状为正方形，个数为8，边长为螺旋输送轴直径的出料口41位置设置在第4圈螺旋之间；
如图7、图8、图9所示，螺旋叶片22靠近转鼓大端的第一圈螺旋叶片根部开有形状尺寸相同的扇形孔，扇形孔圆心位于螺旋输送轴轴线上，且扇形孔分别开在第一圈螺旋叶片90°，180°，270°，360°位置；每一个扇形孔内都固定有一个叶片c。
具体地，扇形孔短圆弧端与螺旋叶片22的根部重合，扇形孔圆心角为10°，且扇形孔母线长度为螺旋叶片22高度的叶片c焊接在扇形孔内，叶片c出口缘与扇形孔在螺旋叶片22吸力面上的对称线重合，叶片c叶剖面为圆弧形，圆弧半径为30mm，圆心角为120°，厚度相等为2mm，且叶片c进口缘气体流动速度方向与螺旋输送器轴线夹角为45°。
如图1～6所示，进料管1同心设置于螺旋输送轴21圆柱段内，且进料管1与螺旋输送轴21、第一物料配给室3和第二物料配给室4不接触，进料管1包括锥形流道上壁面11、锥形流道下壁面12、直管段13和弯管14；
锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12之间构成锥形流道，锥形流道连通进料管1和第一物料配给室3，锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12位于第一物料配给室3内；直管段13的一端连接弯管14，另一端出口位于第二物料配给室4内，进口段弯管14设置在罩壳6外；
锥形流道上壁面11进口端小圆弧固定在直管段13上，锥形流道下壁面12包括口环121和导流片122，口环121呈“Ω”形状，且固定于直管段13内，导流片122进口端圆弧与口环121上圆弧相连接；
弯管14为90°弯管，且弯管14中心轴弯曲半径为弯管直径的2倍；
锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12均为180°旋转体，且其0°(或180°)平面与水平地面平行；进料管1进口截面轴线与水平地面垂直，且待分离物料进口方向与重力方向相同；
具体地，锥形流道上壁面11锥面倾角α＝45°，锥形流道上壁面11进口圆弧半径与进料管1半径相等，锥形流道上壁面11出口圆弧半径是进料管1半径的3倍，锥形流道上壁面11上开有半环形均布的若干圈直径为3mm的散气孔a，且每半圈散气孔a等距设置；锥形流道下壁面12锥面倾角β＝30°，锥形流道下壁面12进口端圆弧半径是进料管1半径的倍，锥形流道下壁面12出口圆弧所处平面与锥形流道上壁面11出口圆弧所处平面重合，锥形流道下壁面12的圆心较锥形流道上壁面11的圆心o下移2mm；锥形流道上壁面11和锥形流道下壁面12出口端圆弧中心位置固定有支杆b用于加固。
上述实例中的数据，以及具体的操作方式只是展示一个可以运用的案例，并非用于限制本发明，在任何细节上的操作，或对数据进行相应的修改，不应被认为是对发明的改进。
Claims (4)
1.一种卧螺离心机用复合型排气结构，其特征在于：所述卧螺离心机包括进料管(1)、螺旋输送器(2)、转鼓(5)、罩壳(6)、差速器(7)、前主轴承(15)，螺旋前轴承(16)，螺旋后轴承(17)，后主轴承(18)；
所述罩壳(6)内可旋转地设置有所述转鼓(5)，所述转鼓(5)内可旋转地设置有螺旋输送器(2)，且所述螺旋输送器(2)、转鼓(5)和罩壳(6)轴线重合；
所述螺旋输送器(2)与所述转鼓(5)之间形成螺旋流道；所述罩壳(6)分隔成左腔室、中腔室、右腔室，所述左腔室与所述螺旋流道通过溢流口(51)相连通，所述左腔室通过清液出口(19)与外界相连通；所述右腔室与所述螺旋流道通过排渣口(52)相连通，所述右腔室通过固相出口(20)与外界相连通；
所述转鼓(5)左端连接驱动装置，驱动方式为电机驱动，所述转鼓(5)右端连接差速器(7)，所述差速器(7)的输出轴连接螺旋输送轴(21)，所述差速器(7)能保证所述螺旋输送器(2)和所述转鼓(5)以一定的转速差同向转动；
所述螺旋输送器(2)包括螺旋输送轴(21)、螺旋叶片(22)；
所述螺旋输送轴(21)为空心轴，所述螺旋输送轴(21)靠近转鼓(5)大端侧的圆柱面上开有环形均布的出气口(31)和环形均布的出料口(41)，所述空心轴内设置有第一物料配给室(3)和第二物料配给室(4)，且所述第一物料配给室(3)通过出气口(31)与所述螺旋流道相连通，所述第二物料配给室(4)通过出料口(41)与所述螺旋流道相连通；
所述进料管(1)同心设置于螺旋输送轴(21)圆柱段内，且所述进料管(1)与所述螺旋输送轴(21)、所述第一物料配给室(3)和所述第二物料配给室(4)不接触，所述进料管(1)包括锥形流道上壁面(11)、锥形流道下壁面(12)、直管段(13)和弯管(14)；
所述锥形流道上壁面(11)与所述锥形流道下壁面(12)构成锥形流道，所述锥形连通所述进料管(1)和所述第一物料配给室(3)，所述锥形流道上壁面(11)和锥形流道下壁面(12)位于所述第一物料配给室(3)内；所述直管段(13)的一端连接弯管(14)，另一端出口位于所述第二物料配给室(4)内，所述弯管(14)设置在所述罩壳(6)外；
所述锥形流道上壁面(11)进口端小圆弧固定在所述直管段(13)上，所述锥形流道下壁面(12)包括口环(121)和导流片(122)，所述口环(121)呈“Ω”形状，且固定于所述直管段(13)内，所述导流片(122)进口端圆弧与所述口环(121)上圆弧相连接。
2.根据权利要求1所述的一种卧螺离心机用复合型排气结构，其特征在于：所述螺旋叶片(22)靠近转鼓大端的第一圈螺旋叶片根部开有形状尺寸相同的扇形孔，所述扇形孔圆心位于所述螺旋输送轴轴线上，且所述扇形孔分别开在第一圈螺旋叶片90°，180°，270°，360°位置；所述每一个扇形孔内都固定有一个叶片(c)；
所述扇形孔短圆弧端与螺旋叶片(22)的根部重合，所述扇形孔圆心角为10°～20°，且所述扇形孔母线长度为螺旋叶片(22)高度的所述叶片(c)焊接在所述扇形孔内，所述叶片(c)出口缘与所述扇形孔在所述螺旋叶片(22)吸力面上的对称线重合，所述叶片(c)叶剖面为圆弧形，圆弧半径为30mm，圆心角为120°，厚度相等为2mm，且叶片(c)进口缘气体流动速度方向与螺旋输送器轴线夹角为45°～60°。
3.根据权利要求1所述的一种卧螺离心机用复合型排气结构，其特征在于：以所述螺旋叶片(22)靠近转鼓大端为螺旋叶片圈数计数起点，所述出气口(31)到所述溢流口(51)的轴向距离为第1圈螺旋的螺距，所述出气口(31)形状为正方形，个数为8，边长为螺旋输送轴直径的所述出料口(41)位置设置在第4圈螺旋之间。
4.根据权利要求1所述的一种卧螺离心机用复合型排气结构，其特征在于：所述弯管(14)为90°弯管，且所述弯管(14)中心线弯曲半径为弯管直径的2倍；
所述锥形流道上壁面(11)和锥形流道下壁面(12)均为180°旋转体，且其0°或180°平面与水平地面平行；所述进料管(1)进口截面轴线与水平地面垂直，且待分离物料进口方向与重力方向相同；
所述锥形流道上壁面(11)锥面倾角α＝30°～45°，所述锥形流道上壁面(11)进口圆弧半径与所述进料管(1)半径相等，所述锥形流道上壁面(11)出口圆弧半径是所述进料管(1)半径的3倍，所述锥形流道上壁面(11)上开有半环形均布的若干圈直径为3mm的散气孔(a)，且每半圈散气孔(a)等距设置；所述锥形流道下壁面(12)锥面倾角β＝25°～35°，所述锥形流道下壁面(12)进口端圆弧半径是所述进料管(1)半径的倍，所述锥形流道下壁面(12)出口圆弧所处平面与所述锥形流道上壁面(11)出口圆弧所处平面重合，所述锥形流道下壁面(12)的圆心较所述锥形流道上壁面(11)的圆心(o)下移2mm；所述锥形流道上壁面(11)和所述锥形流道下壁面(12)出口端圆弧中心位置固定有支杆(b)用于加固。
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