CN112403693A - 一种三相分离机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多相分离技术领域，特别涉及一种三相分离机。本发明中的三相分离机包括：转筒、螺旋输料器和差速驱动装置，螺旋输料器安装在转筒的腔体内；螺旋输料器与进料管连接输送混合原料；转筒与螺旋输料器分别与差速驱动装置相连，转筒腔体的一端为锥体结构，在锥体结构端部的侧壁设有固相出口，在转筒上远离固相出口的一端分别设有轻液相出口和重液相出口，差速驱动装置带动转筒和螺旋输料器差速转动使混合原料加速分离成固相、重液相和轻液相并分别从固相出口、重液相出口和轻液相出口排出。本发明提出的三相分离机，将进料口设在转筒的固相出口端，增大了物料入口的直径，提高了物料输入的速度，提高了分离效率。

Description

一种三相分离机
技术领域
本发明涉及多相分离装置技术领域，尤其涉及一种三相分离机。
背景技术
醋醩是以淀粉质原料为主料，进行固态发酵酿造食醋生产过程中产生的残渣。我国年产醋醩量120-175万吨。如此丰富的醋醩资源目前尚未得到充分合理的利用，不仅造成资源浪费还导致一定的环境污染。它酸性大、腐烂慢,是城市环境卫生治理的一大难点。
醋醩内所含营养物质齐全，部分营养成分含量非常丰富，目前技术无法实现醋醩资源的综合利用。醋醩的分离一般采用三相分离机进行，但现有的三相分离机处理物料的量有限，且液相出口靠近驱动驱动机构，液相分离效率低，无法达到理想的分离效果。为了减少环境污染，提高醋醩的分离效率，实现资源的综合利用，有必要开发一种新的三相分离装置对醋醩进行进一步的分离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相分离机，旨在解决现有技术中醋醩的分离效率低、分离不完全等问题。
本发明提供了一种三相分离机，包括：转筒、螺旋输料器和差速驱动装置，所述螺旋输料器安装在所述转筒的腔体内；所述螺旋输料器与进料管连接输送混合原料；所述转筒与所述螺旋输料器分别与所述差速驱动装置相连，所述转筒腔体的一端为锥体结构，在所述锥体结构端部的侧壁设有固相出口，在所述转筒上远离所述固相出口的一端分别设有轻液相出口和重液相出口，所述差速驱动装置带动所述转筒和螺旋输料器差速转动使所述混合原料加速分离成固相、重液相和轻液相，所述固相、重液相和轻液相分别从所述固相出口、重液相出口和轻液相出口排出。
本发明的三相分离机利用混合原料中具有不同密度且互不相溶的固相、重液相和轻液相在离心力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。当混合原料进入转筒内腔后，高速旋转的转筒产生强大的离心力把比液相密度大的固相颗粒沉降到转筒的内壁，由于螺旋输料器和转筒的转速不同，二者存在相对运动，螺旋输料器和转筒的相对运动把沉积在转筒内壁的固相推出转筒，并从转筒的固相出口处排出，固相出口端的端口较小能够产生使固相排出的挤压力提高固相的排出速度，分离后的液体从转筒的轻液相出口和重液相出口排出，液相出口端的截面积增大能够更好的分布多个出液口，进一步提高液相分离的效率以及精确度。同时能使进料管的口径增大，输入更多物料进行分离。
进一步地，所述轻液相出口和重液相出口分别设在所述轻液相与重液相的相界面的两侧，且所述轻液相出口与所述螺旋输料器中心轴之间的距离小于所述重液相出口与所述螺旋输料器中心轴之间的距离。。
进一步地，所述转筒远离所述固相出口的一端密封连接有圆形的出料板，且所述转筒的一端能够相对所述出料板旋转，所述出料板的端面沿着径向设有多个出液口，多个所述出液口分别通过出液管连接储液箱，所述出液管上连接密度传感器和电磁阀，所述电磁阀与控制器电连接。通过密度传感器和电磁阀能够进一步地精确控制轻液相和重液相的排出，同时也提升了装置的操作性和自动化程度。
进一步地，所述螺旋输料器包括转轴、设在所述转轴外壁的螺旋叶片，所述转轴的一端从所述转筒中伸出并与所述差速驱动装置连接。
进一步地，所述转轴远离所述差速驱动装置的一端从端部向中部凹陷形成盲孔，所述盲孔内设有与所述转轴的外壁连接的通道，所述通道连通所述盲孔与所述转筒的内腔，所述进料管伸入所述盲孔的底部将混合原料输送至所述转筒内。将混合原料通过盲孔输送至转筒内腔的中部，能供延长混合原料在转筒内腔内运动的时间和距离，确保物料的分离更加彻底分离效率更高。
进一步地，所述差速驱动装置包括：驱动机构以及差速器，所述驱动机构包括电机、与所述电机的主轴连接的主传动轮以及主差速轮，所述差速器包括从传动轮以及从差速轮，所述主传动轮、主差速轮分别通过传动带与所述从传动轮、从差速轮连接，所述从传动轮与所述转筒连接，所述从差速轮与所述转轴连接。
进一步地，所述转筒固相出口端与所述从传动轮连接，所述转轴从所述固相出口端伸出并与所述从差速轮连接。差速驱动装置设置在转筒的固相出口端，远离重液相出口以及轻液相出口，使得液体出口处的离心力作用最大，提高了液相分离的精确度以及速度。
进一步地，所述转筒以及螺旋输料器采用不锈钢制成。
进一步地，所述转筒的内壁以及螺旋输料器的表面设有防酸层。
本发明的三相分离用于醋醩的分离时，转筒内腔内的醋醩物料酸度较大，具备较强的腐蚀性，采用不锈钢制作主要的部件，或对暴露在酸性环境下的设备表面设置防酸层能够让设备进一步适应酸性的环境，大大的延长机器的使用寿命。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明实施例提出的三相分离机，将进料口设在转筒的固相出口端，增大了物料入口的直径，提高了物料输入的速度，且将差速驱动装置设在远离重液相出口以及轻液相出口的一端，提高了重液相和轻液相的分离效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中的三相分离机的结构示意图；
图2为本发明实施例二中的三相分离机出料板上出液口分布的示意图。
图中：1-离心机机架，2-转筒，3-螺旋输料器，31-转轴，32-螺旋叶片，33-盲孔，4-进料管，5-差速驱动装置，6-均流环，7-轻液相储箱，8-轻液相出口，9-重液相，10-重液相出口，11-固相储箱，12-固相出口，13-回流液泵，14-重液相平衡回流支路，15-流量计，16-控制阀，17-重液相储箱，18-转筒内腔，19-驱动机构，20-差速器，21-液相出口端，22-固相出口端，23-传动带，24-出料板。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一
如图1所示，本实施例中的三相分离机设置在离心机机架1上。转筒2设置在机架1上，通过调节机架1的高度能够调节入料口的高度，进而配合物料的入料口，并且机架1能够腾出下方空间设置固相储箱和液相储箱，促进固相和液相分别在重力作用下顺利排出。具体的，该三相分离机包括：转筒2、螺旋输料器3和差速驱动装置5。螺旋输料器3设置于转筒2的内腔，螺旋输料器4的外壁和转筒2的内壁之间形成环形的空间。物料的进料管4通过螺旋输料器3与转筒内腔18连通，混合物料通过进料管4进入到转筒内腔18中。
转筒2的内腔18为一端为圆锥形、一端为圆柱形的筒状结构，其两端分别固相出口端22和液相出口端21，且固相出口端22的内径小于液相出口端21的内径。固相出口12设在固相出口端22的端部的侧壁，轻液相出口8以及重液相出口10设在液相出口端21。液相出口端21设有轻液相出口8和重液相出口10。轻液相出口8和重液相出口10分别设在轻液相与重液相的相界面的两侧，且轻液相出口8距离螺旋输料器3中心轴的距离小于重液相出口10距离螺旋输料器中心轴的距离。差速驱动装置5设在固相出口端22的端部并与转筒2和螺旋输料器3分别相连，并驱动转筒2和螺旋输料器3进行差速驱动。
本发明的三相分离机利用混合原料中具有不同密度且互不相溶的固相、重液相和轻液相，在离心力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。当混合原料进入转筒内腔18，高速旋转的转筒2产生强大的离心力把比液相密度大的固相颗粒沉降到转筒2的内壁，由于螺旋输料器3和转筒2的转速不同，二者存在相对运动，螺旋输料器3和转筒2的相对运动把沉积在转筒内壁的固相沿着转筒内壁刮出，并从固相出口12处排出，固相出口端22的端口较小产生固相排出的挤压力，提高固相的排出速度。分离后的液体从转筒2的液相出口端21的轻液相出口8和重液相出口10排出。液相出口端21的截面积较大能够更好的分布多个出液口，进一步提高液相分离的效率以及精确度。
螺旋输料器3包括转轴31和螺旋叶片32。螺旋叶片32设在转轴31外壁。转轴31的右端从转筒2中伸出并与差速驱动装置5连接。驱动装置5带动转轴31、螺旋叶片32进行转动。转轴31远离差速驱动装置5的尾端从端部向中部凹陷形成盲孔33。盲孔33内设有与转轴31的外壁连接的通道34。通道34连通盲孔33与转筒内腔18，进料管4伸入盲孔33的底部将混合原料输送至转筒内腔18内。通道34设在盲孔33底部，通道34与转轴31的外壁连通。因此物料通过盲孔33和通道34直接进入转筒内腔18的中部。将混合原料通过盲孔33输送至转筒内腔18内，能够延长混合原料在转筒内腔18内运动的时间和距离，确保物料的分离更加彻底分离效率更高。
螺旋叶片32的边缘与转筒2的内壁接触。螺旋叶片32在相对转筒2旋转时，能够将附着在转筒2内壁上的固相物料刮擦下来，并推向固相出口端22。
差速驱动装置5包括：驱动机构19以及差速器20。驱动机构包括电机、与电机的主轴连接的主传动轮以及主差速轮。差速器包括：从传动轮以及从差速轮，主传动轮、主差速轮分别通过传动带23与从传动轮、从差速轮连接。从传动轮与转筒2的液相出口端21连接，从差速轮与转轴31连接。转轴31从液相出口端21伸出并与从差速轮连接。差速驱动装置5设置在转筒2的固相出口端22，远离重液相出口10以及轻液相出口8，使得液体出口处的离心力作用最大，提高了液相分离的精确度以及速度。并且液相出口均设置在液相出口端21，液相出口端21为大口径的圆柱端，因此物料管4设置在圆柱形筒状结构端，可以增加物料的输送量，进一步地提高三相分离机的分离量。
转筒2的固相出口端22侧壁还设有固相出口12。固相物料在螺旋输料器2的旋转推动下向固相出口12处移动。转筒2的液相出口端21与出料板连接。出料板的上侧和下侧分别设置重液相出口10和轻液相出口8。轻液相出口8和重液相出口10分别设在轻液相与重液相的相界面的两侧，且轻液相出口8距离转轴31中心轴的距离小于重液相出口10距离转轴31中心轴的距离。
重液相出口10连接重液相储存箱17，轻液相出口8连接轻液相储存箱7，固相出口12连接固相储箱11。分离出的三相物质分别储存在对应的储箱中，便于后续的分类和利用。
进一步地，本实施例中的三相分离机用于醋醩的三相分离，因此为了增强设备的抗酸性能，延长设备的使用寿命，转筒2和螺旋输料器3均采用不锈钢材料制作而成。并且，考虑到耐酸性和食品安全性和在离心力作用下的稳定性，选用食品级的不锈钢材料进行制作，例如304不锈钢材料。并且，在螺旋输料器3的表面和转筒2的内壁喷涂一层防酸层。具体的，转筒2内表面喷涂一层聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或者聚丙烯薄膜将酸性物料与设备材料隔绝，防止被醋醩中的酸性物质(如乙酸、乳酸等)酸蚀。
重液储存箱17与进料管4之间连接一个重液相平衡支路14，重液相平衡回流支路14上设置回流液泵13，重液相平衡回流支路14上设置控制阀16，重液相平衡回流支路14上还设置流量计15，重液相平衡回流支路14与进料管4之间设置一均流环6，均流环6与进料管4之间设置滤网。设置重液相平衡支路能够在重液相体量较小的情况下，将分离出的重液相重新输入转筒内腔18中，防止轻液相与固相之间的蹿相，保证三相分离的质量。
使用本发明的三相分离机，能够进一步的增加混合原料的输入量，提高三相分离的速度和效率。
实施例二
本实施例中的三相分离机，同样包括：转筒2、螺旋输料器3和差速驱动装置5。螺旋输料器3设置于转筒2的内腔，螺旋输料器4的外壁和转筒2的内壁之间形成环形的转筒内腔18。物料的进料管4与转筒内腔18连通，物料通过进料管4进入到转筒内腔18中。本实施例中的螺旋输料器3和差速驱动装置5与实施例一中的完全相同，在此不做赘述。本实施例对转筒2进行了进一步的改进，下面将本实施例与实施例一中的区别进行详细介绍。
本实施例中，转筒2同样为圆筒形结构，一端为固相出口端22，另一端为液相出口端21，且固相出口端22的内径小于液相出口端21的内径。其中，如图2所示，液相出口端21的端面与出料板24连接。出料板24为圆形，且出料板24与机架1固定连接。液相出口端21与出料板24密封连接，且液相出口端21能够相对出料板24旋转。出料板24沿径向设有多个出液口W1、W2……Wn。且W1、W2……Wn距离出料板24圆心的距离越来越大。多个出液口W1、W2……Wn分别通过出液管(图中未示出)依次连接密度传感器和电磁阀，并且电磁阀和密度传感器分别与控制器电连接。控制器上能够显示每个出液口对应的电磁阀测得的液体的密度。并且，控制器还能够控制各个电磁阀的开启和关闭。
利用上述的三相分离机，进行三相分离的方法，按照下述步骤进行操作：
S1、使用控制器将出液口W1、W2……Wn对应的电磁阀关闭，将混合原料通过进料管输送至转筒内腔18中，开启差速驱动装置5带动转筒2和螺旋输料器3差速旋转；驱动一段时间之后，固相物料从固相出口12排出，液相在转筒2内腔18中进行离心分层；
S2、通过控制器获取各密度传感器测试到的各出液口W1、W2……Wn的液体密度值ρ1、ρ2……ρn，当密度值趋于稳定状态时，进行下一步操作；
S3、当密度传感器的数值稳定，也就是重液相与轻液相的相界面稳定之后，读取各个密度传感器的数值，将轻液相和重液相对应的出液管分别连接到轻液相储相和重液相储相，通过控制器打开所有的电磁阀进行排液，完成三相分离。
当重液相的体积较少时，利用上述的三相分离机，进行三相分离的方法，按照下述步骤进行操作：
S1、使用控制器将出液口W1、W2……Wn的电磁阀关闭，将混合原料通过进料管输送至转筒2的内腔18中，开启差速驱动装置5带动转筒2和螺旋输料器3差速旋转；驱动一段时间之后，固相物料从固相出口12排出，液相在转筒2内腔18中进行离心分层；
S2、通过控制器获取各密度传感器测试到的各出液口W1、W2……Wn的液体密度值ρ1、ρ2……ρn，并将各个出液管分别与各个储液箱相连，监控密度值的变化，当密度值趋于稳定状态时，进行下一步操作；
S3、当测试到液相开始出现分层，将轻液相对应的出液口的电磁阀打开，使轻液相排出转筒2；
S4、继续向转筒内输入混合原料，持续观测密度传感器的数值变化，当重液相与轻液相相界面发生变化，已开启的电磁阀中出现重液相时关闭该电磁阀，防止蹿相；
S5、当混合原料输送完成，重液相与轻液相的相界面稳定之后，读取密度传感器的数值，将轻液相和重液相对应的出液管分别连接到轻液相储相和重液相储相进行排液，完成三相分离。
通过密度传感器和电磁阀的设置，能够进一步地精确控制轻液相和重液相的排出，同时也提升了装置的操作性和自动化程度。并且，当重液相较少时，为了防止重液相过早排出导致轻液相和固相难以分离，通过电磁阀保持重液相持续存在于转筒内参与分离过程，进一步地保证三相分离的精确性和效率。并且通过这样的设置，省略了重液相平衡回路的结构，进一步的简化了三相分离机的结构。
以上所述实施例，仅为本发明具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等，这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种三相分离机，其特征在于，包括：转筒、螺旋输料器和差速驱动装置，所述螺旋输料器安装在所述转筒的腔体内；所述螺旋输料器与进料管连接输送混合原料；所述转筒与所述螺旋输料器分别与所述差速驱动装置相连，所述转筒腔体的一端为锥体结构，在所述锥体结构端部的侧壁设有固相出口，在所述转筒上远离所述固相出口的一端分别设有轻液相出口和重液相出口，所述差速驱动装置带动所述转筒和螺旋输料器差速转动使所述混合原料加速分离成固相、重液相和轻液相，所述固相、重液相和轻液相分别从所述固相出口、重液相出口和轻液相出口排出。
2.如权利要求1所述的三相分离机，其特征在于，所述轻液相出口和重液相出口分别设在所述轻液相与重液相的相界面的两侧，且所述轻液相出口与所述螺旋输料器中心轴之间的距离小于所述重液相出口与所述螺旋输料器中心轴之间的距离。
3.如权利要求1所述的三相分离机，其特征在于，所述转筒远离所述固相出口的一端密封连接有圆形的出料板，且所述转筒的一端能够相对所述出料板旋转，所述出料板的端面沿着径向设有多个出液口，多个所述出液口分别通过出液管连接储液箱，所述出液管上连接密度传感器和电磁阀，所述电磁阀与控制器电连接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的三相分离机，其特征在于，所述螺旋输料器包括转轴、设在所述转轴外壁的螺旋叶片，所述转轴的一端从所述转筒中伸出并与所述差速驱动装置连接。
5.如权利要求4所述的三相分离机，其特征在于，所述转轴远离所述差速驱动装置的一端从端部向中部凹陷形成盲孔，所述盲孔内设有与所述转轴的外壁连接的通道，所述通道连通所述盲孔与所述转筒的内腔，所述进料管伸入所述盲孔的底部将混合原料输送至所述转筒内。
6.如权利要求4所述的三相分离机，其特征在于，所述差速驱动装置包括：驱动机构以及差速器，所述驱动机构包括电机、与所述电机的主轴连接的主传动轮以及主差速轮，所述差速器包括从传动轮以及从差速轮，所述主传动轮、主差速轮分别通过传动带与所述从传动轮、从差速轮连接，所述从传动轮与所述转筒连接，所述从差速轮与所述转轴连接。
7.如权利要求6所述的三相分离机，其特征在于，所述转筒固相出口端与所述从传动轮连接，所述转轴从所述固相出口端伸出并与所述从差速轮连接。
8.如权利要求1-3所述的三相分离机，其特征在于，所述转筒以及螺旋输料器采用不锈钢制成。
9.如权利要求1-3所述的三相分离机，其特征在于，所述转筒的内壁以及螺旋输料器的表面设有防酸层。
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