CN111871047A - 一种新型高效固液分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高效固液分离设备，包括固定外壳，固定外壳的底端与出料口连接，固定外壳内套设有交错旋转筒，交错旋转筒上设有可开合的通孔，交错旋转筒与固定外壳之间留有一定间隙；固定外壳上设有垂直贯穿交错旋转筒的主轴，交错旋转筒内的主轴上固定设有三翼板，交错旋转筒内的主轴两端分别设有清液入口和来料出口；主轴的两端延伸至固定外壳外，主轴的一端连接清液出口管，清液出口管与有清液入口相通，主轴的另一端连接来料进口管，来料进口管与和来料出口相通；固定外壳外设有驱动装置，驱动装置与主轴连接。本发明通过在管式分离机极高的分离效果基础上，实现管式过滤机的连续运行，提高处理能力的高效固液分离设备。

Description

一种新型高效固液分离设备

技术领域

本发明涉及固液分离技术设备领域，特别涉及一种新型高效固液分离设备。

背景技术

固液分离技术是一种广泛应用于工业领域的分离技术。从化工、矿业、冶金、石油、轻工、食品、制药到机械、电子，固液分离无处不在，无行不及，深刻地影响到了各个工业部门和人们的日常生活。尤其是在废水、污水处理方面，更是离不开固液分离技术。近年来，世界范围的资源衰竭与环境恶化，使资源的高效利用迫在眉睫。我国在迎接这一轮新挑战的过程中推行的环境保护和节能减排政策，更加负严格的食品、药品管理，尤其是生物技术和新能源的快速发展，促进的固液分离技术的发展和应用进入一个十分迅猛的创新时代。

固液分离属非均相分离学科。固相尺寸可大至上百毫米，小到纳米级；液相除水以外可以是其他牛顿或非牛顿流体。因而，固液分离所利用的原理和方法多种多样。除传统的重力沉降、重力过滤、真空或加压过滤、离心沉降、离心过滤等方法外，还包括化学法、磁、电、超声波法等辅助措施。随着科学技术的不断发展，应用计算机模拟的和控制的范围和层次正在扩大和加深。仿真自滤、纳米超滤、超声波过滤、激光分离、超导分离、超音速分离等高新课题层出不穷。

在离心力场中进行非均匀物质的离心分离是一种非常有效的分离方法。并在许多工业过程中得到了广泛应用。对固液分离而言，离心沉降是利用固液两相的密度差，将分散在悬浮液中的固相粒颗粒于离心力场中进行分离的过程。离心沉降可根据不同的分类要求而分别完成浓缩、澄清和分级等作业。

管式分离机分离因数高达60000，分离能力远远高出其它类型的分离设备，能分离两相密度接近、分散相粒径极小、连续相粘度较高等一般离心机不能分离的物料，分离固相颗粒精度为0～1微米，可以获得澄清的分离液，而且没有过滤膜污染、堵和反冲洗、更换等问题，也没有其它离心分离设备的磨损问题，而且运行成本极低。但是目前广泛使用的管式分离机都是间歇式的，当转鼓内沉渣集聚较多时，需停车清除转鼓内的沉渣；另外，管式分离机处理能力小，严重制约了这种高效分离设备的工业应用。

发明内容

本发明目的是提供一种在管式分离机极高的分离效果基础上，做到自动卸料，实现管式过滤机的连续运行，提高处理能力的高效固液分离设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型高效固液分离设备，包括固定外壳，所述固定外壳的底端与出料口连接，所述固定外壳内套设有交错旋转筒，所述交错旋转筒上设有可开合的通孔，所述交错旋转筒与固定外壳之间留有一定间隙；

所述固定外壳上设有垂直贯穿交错旋转筒的主轴，所述交错旋转筒内的主轴上固定设有三翼板，所述交错旋转筒内的主轴两端分别设有清液入口和来料出口；所述主轴的两端延伸至固定外壳外，所述主轴的一端连接清液出口管，所述清液出口管与有清液入口相通，所述主轴的另一端连接来料进口管，所述来料进口管与和来料出口相通；所述固定外壳外设有驱动装置，所述驱动装置与主轴连接。

优选地，所述交错旋转筒包括开关管与旋转筒，所述开关管与旋转筒紧贴套装，所述开关管与旋转筒的圆周壁面上均设有通孔，且开关管的通孔与旋转筒的通孔呈活动式错位设置，所述开关管通过耦合器和主轴耦合连接。

优选地，所述旋转筒内设有若干挡板，所述挡板呈三角体的结构，所述三角体的挡板底边设在旋转筒的内壁上，所述三角体的挡板顶角与旋转筒的轴心对应；所述旋转筒内壁上的若干挡板排列呈锯齿状，锯齿状的相邻三角体之间形成沟槽结构，所述沟槽结构对应的旋转筒的壁面上设有若干通孔，所述通孔与开关管的通孔相匹配。

优选地，所述固定外壳上设有至少一组超声换能器，所述超声换能器的一端连接固定外壳的上段，所述超声换能器的另一端通过回流管连接来料进口管。

优选地，所述主轴的一端通过出口管旋转密封器连接清液出口管，所述主轴的另一端通过进口管旋转密封器与来料进口管连接。

优选地，所述主轴分别通过上旋转密封轴套和下旋转密封轴套与固定外壳相接处密封连接。

优选地， 所述固定外壳的底端通过浓缩物料出口阀门和浓缩物料出口管与出料口连接。

优选地， 所述清液入口和来料出口的一侧分别设有堵板，所述堵板固定在交错旋转筒内的主轴上段和下段，用于防止清液入口和来料出口溢流。

优选地，所述驱动装置包括驱动电机、主动轮、从动轮和传递器，所述驱动电机控制连接主动轮，所述主动轮通过传递器连接从动轮，所述从动轮套设在主轴上用于带动主轴旋转。

优选地，所述主轴上套设有飞轮，所述飞轮套设在固定外壳外的主轴上且位于从动轮下方，所述飞轮用于平衡主轴工作时的晃动。

本发明通过在管式分离机极高的分离效果基础上，做到自动卸料，实现管式过滤机的连续运行，提高处理能力的高效固液分离设备，使其高效的分离性能在工业领域广泛应用。

附图说明

图1为本发明提出的一种新型高效固液分离设备的实施例一的结构示意图；

图2为本发明提出的一种新型高效固液分离设备的实施例一中旋转筒的截面俯视结构图；

图3为本发明提出的一种新型高效固液分离设备中的实施例二的结构示意图；

图4为本发明提出的一种新型高效固液分离设备中的实施例二中旋转筒的截面俯视结构图。

图中标号：

1、清液出口管；2、出口管旋转密封器；3、从动轮；4、飞轮；5、上旋转密封轴套；6、耦合器；7、清液入口；8、开关管；9、主轴；10、挡板；11、旋转筒；12、三翼板；13、来料出口；14、浓缩物料出口阀门；15、浓缩物料出口管；16、来料进口管；17、进口管旋转密封器；18、下旋转密封轴套；19、功率超声换能器；20、固定外壳；21、驱动电机；22、主动轮；23、传递器；24、堵板；25、回流管；26、逆止阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，为本发明提供的一种新型高效固液分离设备，包括清液出口管1、出口管旋转密封器2、从动轮3、飞轮4、上旋转密封轴套5、耦合器6、清液入口7、开关管8、主轴9、挡板10、旋转筒11、三翼板12、来料出口13、浓缩物料出口阀门14、浓缩物料出口管15、来料进口管16、进口管旋转密封器17、下旋转密封轴套18、功率超声换能器19、固定外壳20、驱动电机21、主动轮22、传递器23、堵板24、回流管25；

固定外壳20采用耐腐蚀、弹性好的金属材料制成，固定外壳20的底部通过固定支架固定在操作平台上，保证在运行过程中固定外壳20不旋转；所述固定外壳20的最下端设置有出料口，在出料口上连接有料出口阀门14和浓缩物料出口管15；根据现场实际应用中分离物料的不同，需要将固定外壳20的出料口设置成斜椎斗形状，即出料口位置成为最低点，有利于物料排出；固定外壳20外设有驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机21、主动轮22、从动轮3和传递器23，所述驱动电机21控制连接主动轮22，所述主动轮22通过传递器23连接从动轮3；当驱动电机21启动时，通过主动轮22、传递器23将转动能量传递给从动轮3，从而带动主轴9进行同步转动；

所述固定外壳20内依次套设有开关管8和旋转筒11；开关管8与固定外壳20之间留有一定间隙，开关管8与旋转筒11紧贴套装，所述开关管8与旋转筒11的圆周壁面上均设有通孔，且开关管8的通孔与旋转筒11的通孔呈活动式错位设置，所述开关管8连接耦合器6；

所述固定外壳20上设有竖直贯穿开关管8和旋转筒11的主轴9，主轴9采用耐腐蚀的高强度厚壁钢管制成，旋转筒11和主轴9紧密连接，并可进行同步转动，开关管8通过耦合器6和主轴9耦合连接；旋转筒11和开关管8之间可以产生轴向或径向相对运动；所述主轴9的两端延伸至固定外壳20外，所述主轴9分别通过上旋转密封轴套5和下旋转密封轴套18与固定外壳20的相接处密封连接，主轴9安装在上下旋转密封轴套的里面，在运行过程中主轴9能够高速旋转；

穿设在旋转筒11内的主轴9上固定设有三翼板12，三翼板12呈等角分布，并和主轴9紧密连接，能够和主轴9一起转动，三翼板12可以采用金属材料，也可以采用非金属材料，但必须有一定的强度；所述旋转筒11内的主轴9两端分别设有清液入口7和来料出口13；所述主轴9的一端通过出口管旋转密封器2连接清液出口管1，所述清液出口管1与有清液入口7相通，所述主轴9的另一端通过进口管旋转密封器17连接来料进口管16，所述来料进口管16与和来料出口13相通；出口管旋转密封器2和进口管旋转密封器17将高速旋转的主轴9和来料进口管16及清液出口管1进行密封隔离；

如图2所示，所述旋转筒11内设有若干挡板10，挡板10采用轻质耐腐蚀材料制成，所述挡板10呈三角体的结构，所述三角体的挡板10底边与旋转筒11的内壁紧密贴合，所述三角体的挡板10顶角与旋转筒11的轴心对应；所述旋转筒11内壁上的若干挡板10排列呈锯齿状，锯齿状的相邻三角体之间形成沟槽结构，所述沟槽结构对应的旋转筒11的壁面上设有若干通孔，所述通孔与开关管8的通孔相匹配，开关管8和旋转筒11上的通孔为圆孔或长圆孔为出料孔；当旋转筒11和开关管8之间产生轴向运动时，在壁面上设置圆孔；当旋转筒11和开关管8之间产生径向运动时，在壁面上设置长圆孔。

固定外壳20的径向外侧的下端设置有紧密连接的功率超声换能器19，根据固定外壳20的大小及分离物料的特点，功率超声换能器19可以设置为1个到多个，超声换能器19的一端连接固定外壳20的上段，所述超声换能器19的另一端通过回流管25连接来料进口管16。

进一步，清液入口7和来料出口13的一侧分别设有堵板24，所述堵板24固定在旋转筒11内的主轴9上段和下段，用于防止清液入口7和来料出口13溢流。

进一步，在上旋转密封轴套5的上方和位于从动轮3下方设置有套设在主轴9上的飞轮4，飞轮4采用金属材料制成，具备很好的动平衡性能，用于平衡主轴9工作时的晃动。

本发明的工作步骤如下：

S1：在进行物料分离之前启动驱动电机21，通过主动轮22和传递器23调速后将转速能量传递到和主轴9紧密连接的从动轮3上，此时与主轴9紧密连接的耦合器6、开关管8、旋转筒11及挡板10、三翼板12一起高速旋转；此时开关管8和浓缩物料出口阀门14处于关闭状态；

S2：待分离的物料通过来料进口管16和进口管旋转密封器17进入到主轴9的入口管道里，通过来料出口13进入到旋转筒11里面，在三翼板12的驱动下，同步进行高速旋转；重相液体被巨大的离心运动到旋转筒11的边缘，由于在旋转筒11的内壁上安装了若干个三角形挡板10，其中一个顶角对准主轴9的轴线，这样被离心分离的浓缩物料就被三角形挡板10的阻挡和分流作用使浓缩物料集中到了相邻挡板10的沟底部位；

S3：随着旋转筒11进料的增多，进料从滚筒的下部开始离心分离直到旋转筒的顶部，重相物料早已经被离心分离到旋转筒11边缘，靠近主轴9上面的位置都是清液，清液通过清液入口7、出口管旋转密封器2和清液出口管1排出；

S4：此时本离心浓缩的重相料液还沉降在相邻挡板10的沟底部位，根据重相料液沉降的速度和数量来确定排放的频次；比如重相料液沉降的速度块或数量大就增加排放的频次，反之就减少排放频次；

重相沉降物料排放的方式是：没有排放前，耦合器6和开关管8随着旋转筒11同步转动，开关管8上的开孔和旋转筒11上的开孔呈错位状态，旋转筒11里的料液通过开关管8密封隔离不泄露；

S5：当分离一定时间后控制耦合器6带动开关管8和旋转筒11产生相对运动，使开关管8上的开孔和旋转筒11上的开孔正好对应，此时沉积在相邻挡板10的沟底部位的物料迅速排放到固定外壳20内部，此时自动打开浓缩物料出口阀门14，通过浓缩物料出口管15排出。根据设计的时间控制耦合器6带动开关管8旋转使开孔错位关闭排料，这样就完成了一次物料的固液分离过程。

本发明在排放浓缩料过程中，会有部分清液从旋转筒11的上部排到固定外壳20内部，这样就可以通过回流管25，将这部含有少量浓缩物的料液重新回流到来料进口管16，进行重新分离，这样就可以保证整个过程的固液分离效果和效率。

在排放浓缩料过程中，为了防止沉积物料不压实和顺利排放，在固定外壳20外表面的下边，设置了功率超声换能器19，根据固定外壳20的大小和排放物料的具体情况可以设置若干个。功率超声换能器19可以使固定外壳20产生微米级的高频压缩波动能量，该能量可以通过固定外壳20内部的浓缩料液传递到旋转筒11内的沉积物料上，这样微米的能量波使沉积的物料即能保持聚集状态有能保证不压实状态，这样就保证不论分离有否粘性的物料都可以顺利排放。

从上述工作原理可知，本发明分离设备是一个完全对称的高速旋转设备，为了保持转动平衡和节能，在固定外壳20上边的主轴9上设置飞轮4；这样就保证了本发明在启动过程中电能要克服全部质量的旋转阻力和摩擦阻力使转速达到要求平衡转速，然后可以输入的电能就可以大量减少，主要用来克服摩擦阻力，保持运转平衡就可以了。

本发明通过在管式分离机极高的分离效果基础上，做到自动卸料，实现管式过滤机的连续运行，提高处理能力的高效固液分离设备，使其高效的分离性能在工业领域广泛应用。

实施例二

如图3和图4所示，为本发明提供的的另一种高效固液分离设备的结构示意图和旋转筒11的俯视图，与实施例一的图1比较省去了出口管旋转密封器2和进口管旋转密封器17，省去了耦合器6和开关管8，省去了回流管25，增加了逆止阀26，改变了进料和清液出口的方向。

本实施例二来料进口管16设置在主轴9的上端，来料从上面进入，这样进料通过椎斗等设施直接将来料输入到进料管里面，这样来料就可以和该来料进口管16不接触进料，省去了进口管旋转密封器17，减少了摩擦损失故障点；

清液出口管1设置在主轴9的下端，清液出口管1出来的清液直接排出到一个容器里面，也可以做到和其它管道不接触运行，这样就省去了出口管旋转密封器2，又减少了一个摩擦损失故障点。

在本案例中改变了排出浓缩物料排出的方法，浓缩物料不是通过实施例一中的耦合器6控制开关管8和旋转筒11的相对位置而排出，而是将浓缩物料直接通过旋转筒11的出料孔直接排到固定外壳20里面；在主轴9上的旋转筒11和固定外壳20设置了逆止阀26，保证料液只能进入到入口管里面，不能直接排出。

排到固定外壳20里面的初步浓缩的料液进行二次沉降分离，重相下沉轻相上浮，上浮的轻相料液通过逆止阀26重新进入到本发明的入口进行重新分离。

有益效果：该分离设备还具有以下特点：

1、将多年来一种高性能的固液分离设备实现了自动进料和自动卸料，全自动连续运行，提高了处理量和处理效率。

2、被分离液体的液相和固相在分离时和筒体同步转动，液相和固相之间没有相对运动、没有摩擦、没有紊流，固相沿着径向离心高速运动，分离路径短，分离效果极佳。

3、旋转设备完全对称设计，运行中摩擦力非常小，同时进行惯性补偿设计，在离心分离运行过程中节能效果好。

4、模块化、积木式标准化设计和生产，在实际应用中方便进行组合，容易实现所需处理量，运行稳定性好、使用寿命长、同时维护量极小。

5、卸料机构特殊设计，能够根据固液分离的时间、分离状态等不同情况确定自动卸料时间。

6、本项目发明的固液分离设备有多种自动卸料模式，可以满足不同现场应用的具体要求。

7、在排渣部位采用了物理悬浮技术，确保浓缩物料不堆积不粘结，能够确保全自动顺利排渣。

8、该分离设备不只用于分离偏钛酸粒子，而且可以用于多种分离领域高端分离，可以代替一些膜过滤的应用场所。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”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设备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，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型高效固液分离设备，包括固定外壳（20），所述固定外壳（20）的底端与出料口连接，其特征在于，所述固定外壳（20）内套设有交错旋转筒，所述交错旋转筒上设有可开合的通孔，所述交错旋转筒与固定外壳（20）之间留有一定间隙；

所述固定外壳（20）上设有垂直贯穿交错旋转筒的主轴（9），所述交错旋转筒内的主轴（9）上固定设有三翼板（12），所述交错旋转筒内的主轴（9）两端分别设有清液入口（7）和来料出口（13）；所述主轴（9）的两端延伸至固定外壳（20）外，所述主轴（9）的一端连接清液出口管（1），所述清液出口管（1）与有清液入口（7）相通，所述主轴（9）的另一端连接来料进口管（16），所述来料进口管（16）与和来料出口（13）相通；所述固定外壳（20）外设有驱动装置，所述驱动装置与主轴（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述交错旋转筒包括开关管（8）与旋转筒（11），所述开关管（8）与旋转筒（11）紧贴套装，所述开关管（8）与旋转筒（11）的圆周壁面上均设有通孔，且开关管（8）的通孔与旋转筒（11）的通孔呈活动式错位设置，所述开关管（8）通过耦合器（6）和主轴（9）耦合连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述旋转筒（11）内设有若干挡板（10），所述挡板（10）呈三角体的结构，所述三角体的挡板（10）底边设在旋转筒（11）的内壁上，所述三角体的挡板（10）顶角与旋转筒（11）的轴心对应；所述旋转筒（11）内壁上的若干挡板（10）排列呈锯齿状，锯齿状的相邻三角体之间形成沟槽结构，所述沟槽结构对应的旋转筒（11）的壁面上设有若干通孔，所述通孔与开关管（8）的通孔相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述固定外壳（20）上设有至少一组超声换能器（19），所述超声换能器（19）的一端连接固定外壳（20）的上段，所述超声换能器（19）的另一端通过回流管（25）连接来料进口管（16）。

5.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述主轴（9）的一端通过出口管旋转密封器（2）连接清液出口管（1），所述主轴（9）的另一端通过进口管旋转密封器（17）与来料进口管（16）连接。

6.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述主轴（9）分别通过上旋转密封轴套（5）和下旋转密封轴套（18）与固定外壳（20）的相接处密封连接。

7.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于， 所述固定外壳（20）的底端通过浓缩物料出口阀门（14）和浓缩物料出口管（15）与出料口连接。

8.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于， 所述清液入口（7）和来料出口（13）的一侧分别设有堵板（24），所述堵板（24）固定在交错旋转筒内的主轴（9）上段和下段，用于防止清液入口（7）和来料出口（13）溢流。

9.根据权利要求1所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机（21）、主动轮（22）、从动轮（3）和传递器（23），所述驱动电机（21）控制连接主动轮（22），所述主动轮（22）通过传递器（23）连接从动轮（3），所述从动轮（3）套设在主轴（9）上用于带动主轴（9）旋转。

10.根据权利要求9所述的一种新型高效固液分离设备，其特征在于，所述主轴（9）上套设有飞轮（4），所述飞轮（4）套设在固定外壳（20）外的主轴（9）上且位于从动轮（3）下方，所述飞轮（4）用于平衡主轴（9）工作时的晃动。

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