CN113245072B - 一种具备螺旋加速的单向心碟式离心机及离心设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种具备螺旋加速的单向心碟式离心机及单向心碟式离心设备，所述进出液盖体用于通入混合液，并用于排出轻液；所述进出液盖体下部设有螺旋导向机构；所述螺旋导向机构包括固定盖，所述固定盖中心设有中空柱，所述混合液进液管插于所述中空柱内，且所述中空柱端部侧壁设有至少两组开口，所述开口对应的所述中空柱外壁设有螺纹槽；所述中空柱底部连通有导向盘；在本发明的碟式离心机内部流道结构中，混合液进入进液通道后立即被中空柱螺旋泵加速推入底部进液通道，立即加速至离心机同等转速，加速分离效果，避免了过往单向心泵无法将进入转鼓内液体完全加速到离心机转速的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及碟式离心设备领域，尤其涉及具备螺旋加速的单向心碟式离心机。
背景技术
碟式离心分离机是小型净化设备的核心部件，通常采用立式结构安装于立轴上方，通过电机驱动而高速旋转，碟式离心机可以将污液（混合液）分离为：净液（重液）、油污（轻液）、固体杂质，即“液-液-固”三相，广泛应用于机加工、化工、制药、润滑油、液压等行业。碟式离心机的分离效率高低取决于其内部结构设计及转速，而低分离效率意味着单位时间内杂质分离精度差、净液洁净度低、处理流量小，进而使得净化设备无法满足工况要求。
为提高碟式离心机的分离效率，有几种常见方案：
双向心泵离心机（如图11所示）
该离心机工作过程为：由206密封水口先进密封水保压，然后混合液经进液口201进入中心管，抵达达碟片底端后向外流动，混合液在上升过程中逐步分离。轻液沿着碟片向转鼓回转中心爬升并进入轻液向心泵，经由220轻液出液口离开设备；重液向转鼓回转中心反方向沿爬升通道进入重液向心泵，经221重液出液口离开设备；固体颗粒物则沉降在H区域内。该离心机转鼓为分体结构，下转鼓在放出密封水之后下降，沉降在H区域内的固体杂质由L排渣口排出，同时206密封水口注水清洗离心机内部，然后下转鼓再次注水并抬升，与上转鼓合并密封，密封水注入一定比例后停止注水，混合液进液口201再次开始注入混合液进行分离，如此往复循环工作。
此结构的离心机自动排渣，适合于流量大、连续工作时间长、长期无人值守的工作地点。但该结构的离心机，需配备密封水供给系统，无法应用于移动式工作场景，且净液含水量过高，无法满足严控含水率的工况，如切削液过滤；此外该设备体积大、重量沉、转鼓为上下分体结构、流道复杂，拆装、维护困难，对现场技术人员要求较高。
又如专利公告号为：CN104338618B公开的一种碟式离心机内部流道结构，该离心机具有混合液进液口、重液出液口和轻液出液口，只使用一个重液向心泵，不使用轻液向心泵，可定期对转鼓进行手工清理。该离心机的运行原理为：混合液通过向心泵的中心落料孔进入芯轴仓室，由芯轴仓室流向顶端碟片和分配碟片之间形成的入料间隙，分配碟片及下面的碟片均有落料孔，所有落料孔一一对应，混合液最后进入碟片区的落料孔进行分离，分离后的重液沿着转鼓的鼓壁向上爬升，进入顶端碟片和转鼓之间的出料间隙，再进入向心泵的环形重液出料孔，然后进入重液出料管后排出设备；轻液沿着碟片向回转轴心方向移动并进入轻液出料口，依靠自身的重力和离心力排出设备；固体颗粒物沉降在转鼓的容渣区，定期打开机器进行清理。
这种结构形式的离心机在使用过程中，混合液进入芯轴仓室后，直接进入相对开放的区域，由于自身惯性原因而无法被向心泵快速加速至离心机转速，混合液由上进入转鼓内，因为液体会完全趋向以最短路径流向出液口，所以向下流经碟片的混合液只有很少一部分，在混合液没有充分分离时，重液已经开始沿转鼓壁向上爬升，流出，分离效率较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种具备螺旋加速的单向心碟式离心机，包括转鼓，所述转鼓顶部设有进出液盖体，所述进出液盖体用于通入混合液，并用于排出重液；所述进出液盖体下部设有螺旋导向机构；
所述螺旋导向机构包括固定盖，所述固定盖中心设有中空柱，所述混合液进液管插于所述中空柱内，且所述中空柱端部侧壁设有至少两组开口，所述开口对应的所述中空柱外壁设有螺纹槽；
所述中空柱底部连通有导向盘；
所述固定盖下部设有隔离环，所述隔离环位于所述中空柱外部，所述隔离环和所述导向盘之间排列设置有碟片；
重液由于离心力从所述碟片向上并从所述固定盖流出。
优选的，所述导向盘包括底座，所述底座中心设有通孔，所述底座内设有至少一轻液出液口和至少一底部进液通道，所述底部进液通道用于混合液进入碟片。
优选的，所述轻液出液口一端位于所述底座顶部的边缘并穿过所述底座内延伸至所述底座底部。
优选的，所述底部进液通道一端位于所述底座顶部的通孔边缘并穿过所述底座延伸至所述底座底部且出口位于所述底座上表面，所述底部进液通道上设有定位孔，所述底部进液通道的入口与所述螺纹槽底部连通。
优选的，所述底座边缘设置两个方形口。
优选的，所述碟片表面设有若干均匀排列的弧形导向筋，所述弧形导向筋之间设有凸起颗粒，所述碟片上设有分流孔，所述分流孔与所述底部进液通道的出口对应，所述碟片上设有定位孔。
优选的，所述进出液盖体包括混合液进液管和重液出液管，所述进出液盖体顶部插入有阀杆，所述阀杆为中空结构，且侧壁设有开槽，所述混合液进液管与所述开槽连通，所述阀杆伸于所述固定盖内且外部套有回流套，所述回流套内设有回流槽，所述重液出液管与所述进出液盖体连通。
优选的，所述固定盖内侧底部设有若干均匀排列的轻液出口，所述轻液出口压于所述隔离环上并与所述回流槽连通。
优选的，所述隔离环包括伞形本体，所述伞形本体下部设有套管，所述套管套于所述中空柱外部；所述伞形本体上部设有若干定位筋，所述伞形本体下部圆周上均匀设置有定位块。
一种单向心碟式离心设备，包括机台，所述机台上设有前文所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，所述机台内设有混合液泵，所述机台内设有电机，所述电机的转轴伸于所述单向心碟式离心机底部并连接；所述混合液泵通过连接管与所述单向心碟式离心机连通，所述单向心碟式离心机的外部设有防爆壳，所述防爆壳内壁设有加强层。
本发明提出的具备螺旋加速的单向心碟式离心机有以下有益效果：
1、在本发明的碟式离心机内部流道结构中，混合液进入进液通道后立即被中空柱螺旋泵加速推入底部进液通道，立即加速至离心机同等转速，加速分离效果，避免了过往单向心泵无法将进入转鼓内液体完全加速到离心机转速的弊端。
2、本发明的流道结构中，混合液由上至下经过螺旋泵加速推入离心机内部，所有混合液全部由下至上穿过碟片，增加了分离的时间，使得设备分离效率明显提高。
3、本发明的流道结构，有加速螺旋泵结构，把液体加速推入离心机，进液通道位于碟片下方，出液通道位于碟片上方，使得混合液可以“由下至上”穿过碟片，这大大增强了分离效果，增强了离心机的处理能力。
4、碟片通常为45°-60°角的锥形结构，本发明的碟片由位于其下方的隔离环和上方的隔离环组成的沉降区腔室内，碟片可有效缩短固体颗粒的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积。碟片表面设置有具有稳流、减缓哥氏惯性力的凸点，碟片上同时设置有沿锥体分布的螺旋状加强筋，这种非直线的加强筋结构更符合涡流流体的运动特征，同时起到了固定碟片的作用，隔离环上无需设置落料孔、落料挡板和导流板，即可获得良好的分离效果。
5、本发明的沉降碟片区的碟片上开设有装配孔，与孔等径的金属棒穿过所有碟片的装配孔即可将碟片固定，避免与其他部件发生相对转动，这使得碟片安装变得简单方便。此装配孔设计起固定、装配作用，在整机使用时不参与分离工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的剖视图；
图2为本发明的螺旋导向机构的立体示意图；
图3为本发明的导向盘的立体图；
图4为本发明的导向盘的内部透视图；
图5为本发明的隔离环的立体示意图；
图6为本发明的碟片示意图；
图7为本发明的单向心碟式离心设备的示意图；
图8为本发明的特殊工具的示意图；
图9为本发明工作时液体流向示意图；
图10为本发明的测试实物图；
图11为现有技术的示意图；
其中，1、转鼓；2、进出液盖体；3、混合液进液管；4、重液出液管；5、螺旋导向机构；6、固定盖；7、中空柱；8、开口；9、螺纹槽；10、导向盘；11、通孔；12、轻液出液口；13、底部进液通道；14、入口；15、出口；16、定位口；17、方形口；18、碟片；19、弧形导向筋；20、凸起颗粒；21、分流孔；22、轻液出口；23、伞形本体；24、套管；25、定位筋；26、定位块；27、阀杆；28、防爆壳；29、加强层；30、机台；31、混合液泵；32、电机；33、回流套；34、回流槽。
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。
如图1所示，本发明提出了一种具备螺旋加速的单向心碟式离心机，包括转鼓1，转鼓1为现有技术中常见结构，且形成环形结构能够通过离心力的作用收集废渣，所述转鼓1顶部设有进出液盖体2， 所述进出液盖体用于通入混合液，并用于排出重液，所述进出液盖体包括混合液进液管和重液出液管，所述进出液盖体顶部插入有阀杆27，所述阀杆27为中空结构，且侧壁设有开槽，所述混合液进液管与所述开槽连通，所述阀杆27伸于所述固定盖内且外部套有回流套33，所述回流套33内设有回流槽34，所述重液出液管4与所述进出液盖体2连通，进出液盖体2为上下两个空间，输入混合液时，从阀杆27的开槽进入至下部的螺旋导向机构5，
所述混合液进液管3下部设有螺旋导向机构5并位于所述转鼓1内，如图2所示，所述螺旋导向机构5包括固定盖6，所述固定盖6中心设有中空柱7，所述混合液进液管3插于所述中空柱7内，且所述中空柱7端部侧壁设有至少两组开口8，所述开口8对应的所述中空柱7外壁设有螺纹槽9，使用时，电机32输出轴从底部深入至固定盖6的中控柱内并连接固定，电机32转动使得整个设备高速运转，形成离心力，另外，要说明的是，螺纹槽9的螺旋方向与转动方向一致，配合高速运转时，混合液能够沿着螺纹槽9形成向下流向的力，即形成了泵，混合液能够快速沿着螺纹槽9向下直至运动至底部，相比传统的方式来说，大大提高了进液速度。
而所述固定盖6下部设有隔离环，如图5所示，所述隔离环位于所述中空柱7外部，所述隔离环和所述导向盘10之间排列设置有碟片；所述隔离环包括伞形本体23，所述伞形本体23下部设有套管24，所述套管24套于所述中空柱7外部；所述伞形本体23上部设有若干定位筋25，所述伞形本体23下部圆周上均匀设置有定位块26，隔离环的伞形部分压于碟片18上部，竖直的管套部分套于螺纹槽9外部，能够限定混合液运动，并且将分离后的轻液和重液与混合液隔开，伞形本体23上的定位筋25能够限制回流的轻液进入至轻液出液口12，定位块26也起到定位平衡的作用，防止内部离心力导致隔离环在内部移动。
而本申请的混合液从进液口运动至下部后，则通过在所述中空柱7底部连通的导向盘10进行导向输送至碟片18内，具体的说：如图1、图3、图4所示，所述导向盘10包括底座，所述底座中心设有通孔11，便于电机32插入，所述底座内设有至少一轻液出液口12和至少一底部进液通道13，通常情况下，为了均匀的进液和出液，可在相对位置上设置两个轻液出液口12，和两个底部进液通道13，即如图1图4所示的结构，所述底部进液通道13用于混合液进入碟片18组，所述轻液出液口12一端位于所述底座顶部的边缘并穿过所述底座内延伸至所述底座底部，所述底部进液通道13一端位于所述底座顶部的通孔11边缘并穿过所述底座延伸至所述底座底部且出口15位于所述底座上表面，所述底部进液通道13上设有定位孔，所述底部进液通道13的入口14与所述螺纹槽9底部连通，另外，碟片18的外沿审长于隔离环的外沿，定位孔用于插入棒体，并插入碟片18将碟片18固定；
底部进液通道13同时将混合液加速到和离心机同等转速，因为重液、轻液、固体颗粒物的比重不同而产生的离心力不同，使得混合液快速的分离；混合液从底部进液通道13由碟片18组底部进入，由下向上通过全部碟片18组，轻液向中心聚集，通过设置在中心位置下方的轻液出口22排出，重液向外、向上进入转鼓1和隔离环中间的通道，通过重液离心泵排出，完成混合液的完整分离；固体颗粒物由于所受离心力最大而紧贴鼓壁，最终沉降在转鼓1的容渣区，定期拆卸清理容渣区即可。
而为了便于拆卸，并且防止随意拆卸，在所述底座边缘设置两个方形口17，拆卸时，通过如图8所示的特殊工具卡于方形口17内进行拆卸。
另外，要说明的是，由于高速运转，如图6所示，内部的经过滤芯的混合液在碟片18表面会形成团流，所述碟片18表面设有若干均匀排列的弧形导向筋19，弧形导向筋19方向与转动方向一致，这种非直线的加强筋结构更符合涡流流体的运动特征，同时起到了固定碟片18的作用，所述弧形导向筋19之间设有凸起颗粒20，凸起的颗粒能够减少减缓哥氏惯性力，减少团流现象，所述碟片18上设有分流孔21，所述分流孔21与所述底部进液通道13的出口15对应，便于混合液从分流孔21进入并向上，保证充分与碟片18接触，延长流动时间，即增加分离效率，所述碟片18上设有定位孔，用于定位碟片18转动。
而轻液从隔离环上部流出后，则在所述固定盖6内侧底部设有若干均匀排列的轻液出口22，所述轻液出口22压于所述隔离环上并与所述出液管连通，通过轻液出口15配合前文所述的，所述伞形本体23上部设有若干定位筋25，轻液进入至定位筋25之间，由于离心力的作用会运动至一边的定位筋25位置，经过隔离环向上经过固定盖6的轻液出口22，后进入至回流槽34，并从进出液盖体上连接的重液出液管4排出。
而本实施例中，如图7所示，提出的一种单向心碟式离心设备，包括机台30，机台30下部可设置万向轮，便于设备移动，适用于小型加工场景，所述机台30上设有如前文所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，所述机台30内设有混合液泵31，所述机台30内设有电机32，所述混合液泵31通过连接管与所述单向心碟式离心机连通，所述单向心碟式离心机的外部设有防爆壳28，所述防爆壳28内壁设有加强层29，通过混合液泵31将混合液通入离心机，并且通过下部的电机32驱动高速转动，离心机转速控制在9600转/分以下，通过螺旋泵及优化后的流道结构来提升分离效率；可以加速推送物料，在同等分离效果的基础上，大大增加了流量，使得效率大幅提升；低振动、低噪音、长检修周期，进行分离。另外，为了提高设备安全性，若离心机炸裂，其离心力相当于子弹的力，特别在整个离心机外部设置防爆壳28，防爆壳28的材料可选用QT550，并且对应转鼓1侧边的位置设置加强层29，有效防止设备损坏爆炸，大大提高安全性。
另外，针对本设备处理的切削液进行检测，首先，如图10所示为左侧原切削液，为乳黄色液体，有较多浮油，经过本设备处理后得到的切削液纯净为乳白色液体，无浮油，并进行以下测试：
采用离心机净化后，95%以上的浮油被去除，金属颗粒物去除效率在 95%以上，切削 液颜色变浅，pH，硬度和电导率变化不大。 切削液的电导率偏高，浓度偏低，无生菌，净化后的切削液回用时，需要适当的补充新的原液，提高浓度后再回用。
Claims (7)
1.一种具备螺旋加速的单向心碟式离心机，包括转鼓，所述转鼓顶部设有进出液盖体，其特征在于，
所述进出液盖体用于通入混合液，并用于排出重液；所述进出液盖体下部设有螺旋导向机构；
所述螺旋导向机构包括固定盖，所述固定盖中心设有中空柱，所述混合液进液管插于所述中空柱内，且所述中空柱端部侧壁设有至少两组开口，所述开口对应的所述中空柱外壁设有螺纹槽；
所述中空柱底部连通有导向盘；
所述固定盖下部设有隔离环，所述隔离环位于所述中空柱外部，所述隔离环和所述导向盘之间排列设置有碟片；
所述导向盘包括底座，所述底座中心设有通孔，所述底座内设有至少一轻液出液口和至少一底部进液通道，所述底部进液通道用于混合液进入碟片；
所述底部进液通道一端位于所述底座顶部的通孔边缘并穿过所述底座延伸至所述底座底部且出口位于所述底座上表面，所述底部进液通道上设有定位孔，所述底部进液通道的入口与所述螺纹槽底部连通；所述碟片表面设有若干均匀排列的弧形导向筋，所述弧形导向筋之间设有凸起颗粒，所述碟片上设有分流孔，所述分流孔与所述底部进液通道的出口对应，所述碟片上设有定位孔；
重液由于离心力从所述碟片向上并从所述固定盖流出。
2.根据权利要求1所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，其特征在于，所述轻液出液口一端位于所述底座顶部的边缘并穿过所述底座内延伸至所述底座底部。
3.根据权利要求1所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，其特征在于，所述底座边缘设置两个方形口。
4.根据权利要求1所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，其特征在于，所述进出液盖体包括混合液进液管和重液出液管，所述进出液盖体顶部插入有阀杆，所述阀杆为中空结构，且侧壁设有开槽，所述混合液进液管与所述开槽连通，所述阀杆伸于所述固定盖内且外部套有回流套，所述回流套内设有回流槽，所述重液出液管与所述进出液盖体连通。
5.根据权利要求4所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，其特征在于，所述固定盖内侧底部设有若干均匀排列的重液出口，所述重液出口压于所述隔离环上并与所述回流槽连通。
6.根据权利要求1或5所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，其特征在于，所述隔离环包括伞形本体，所述伞形本体下部设有套管，所述套管套于所述中空柱外部；所述伞形本体上部设有若干定位筋，所述伞形本体下部圆周上均匀设置有定位块。
7.一种单向心碟式离心设备，其特征在于，包括机台，所述机台上设有如权利要求1-6中任意一项提出的所述的具备螺旋加速的单向心碟式离心机，所述机台内设有混合液泵，所述机台内设有电机，所述电机的转轴伸于所述单向心碟式离心机底部并连接；所述混合液泵通过连接管与所述单向心碟式离心机连通，所述单向心碟式离心机的外部设有防爆壳，所述防爆壳内壁设有加强层。
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