CN115420069B - 一种固液分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固液分离技术领域，公开了一种固液分离设备，包括电机、支撑板、挤压支撑轴、压辊、大环固定轴、小环固定轴、数个大环和数个小环；所述大环固定轴外圆柱面可与大环外圆柱面相切，所述小环固定轴的外圆柱面可与小环外圆柱面相切；大环与小环交替拼叠构成挤压机构，拼叠的大环和小环形成的内部中空空间为挤压腔体；所述大环的轴线与小环的轴线平行且大环轴线与水平面呈预设角度；所述大环的内径大于小环的外径；所述压辊外圆柱面可与大环、小环的内圆柱面相切；所述挤压支撑轴的外圆柱面可与大环、小环的外圆柱面相切。本发明能够达到更高的脱水率，固液分离效果较好，能够满足干式厌氧发酵后的沼液沼渣的固液分离要求。

Description

一种固液分离设备

技术领域

本发明涉及固液分离技术领域，具体涉及一种固液分离设备。

背景技术

随着农业科技的发展和环保观念的推广，利用农作物秸秆生产沼气等相关产业链不断完善，越来越多的沼气池修建了起来，而沼渣沼液作为沼气池的附属产物，其在农业应用上逐渐显现出了其重要的作用。由于沼渣、沼液中富含农作物生长所必需的硼、铁、锰等微量元素，以及K、P、N等大量元素，在农作物生长过程中可用做叶面喷肥、底肥、追肥等，从而使可以使土壤理化性质得到改善，并且可提高土壤肥力，是理想的无公害肥料。

而为了充分利用沼液沼渣的剩余农业价值，则需要将沼渣沼液进行固液分离，以便于将分离后的沼渣进一步处理制作成为有机生物肥料等。目前，在分离沼渣沼液时常采用压滤机等进行分离，如常用的板框压滤机、带式压滤机等，这些压滤机能够完成沼液沼渣的固液分离，但是仍存在较多缺陷。例如，压滤机中采用滤布等辅助过滤，滤布的过滤孔（缝）易于被沼液沼渣中的纤维状物质堵塞粘连，以至于固液分离效果不好，分离效率较低。而还有的螺旋挤压式的固液分离机、叠螺机等，这些装置在挤压脱水过程中，采用叠螺式螺旋叶片拨动动环片方式，虽然机构简单且具有自清洁功能，但由于其动环片没有固定，在旋转叶片拨动下，是随动运动，易造成动环片歪斜别死，这样会大大减小挤压脱水效果，使得处理后仍有较高的含水量。

并且，随着干式厌氧发酵技术的发展，现今的许多沼液沼渣都经由更为经济环保的干式厌氧发酵技术处理获得。经干式厌氧发酵后的沼液沼渣混合物含固率较高，达到15%以上，其流动性较差，沼渣多呈纤维状。而为了更好的衔接生物制肥工艺，则要求分离后的沼渣含水率约为30%为宜，针对此类沼渣处理要求，现有的压滤机无法适配于此类多呈纤维状的沼渣，极易被堵塞，而叠螺机等又很难将沼渣脱水到含水率60%以下，无法满足现有的沼液沼渣处理要求。

发明内容

本发明意在提供一种固液分离设备，用来解决现有的用于沼渣沼液的固液分离设备脱水效果不好，装置易堵塞的技术问题，能够达到更高的脱水率，能够满足干式厌氧发酵后的沼液沼渣的固液分离要求。

本发明提供的基础方案为：一种固液分离设备，包括电机，还包括支撑板、挤压支撑轴、压辊、大环固定轴、小环固定轴、数个大环和数个小环；所述大环和小环均套设在小环固定轴上，所述小环固定轴用于支撑大环和小环；所述大环固定轴外圆柱面可与大环外圆柱面相切，所述小环固定轴的外圆柱面可与小环内圆柱面相切；所述大环固定轴和小环固定轴的端部均与支撑板连接；所述支撑板用于支撑大环固定轴和小环固定轴；

大环与小环交替拼叠构成挤压机构，拼叠的大环和小环形成的内部中空空间为挤压腔体；所述大环的轴线与小环的轴线平行，所述大环轴线与水平面呈预设角度；所述大环的内径小于小环的外径；所述压辊穿设于挤压腔体内，所述压辊外圆柱面可与大环、小环的内圆柱面相切；所述挤压支撑轴一端与电机的输出轴连接；所述电机用于驱动挤压支撑轴转动；所述挤压支撑轴的外圆柱面可与大环、小环的外圆柱面相切。

本发明的工作原理及优点在于：将待脱水的物料倒入挤压腔体中，然后启动电机，电机开始运转，电机的输出轴带动挤压支撑轴转动。在挤压支撑轴的转动过程中，由于挤压支撑轴的外圆柱面可与大环、小环的外圆柱面相切，故而挤压支撑轴会与大环、小环之间产生摩擦。在摩擦力的作用下，大环、小环会跟随挤压支撑轴转动。在大环和小环转动的过程中，会带动挤压腔体内的物料与穿设在挤压腔体内的压辊之间产生相互挤压，在挤压中，物料中的水分可被有效分离出来。

同时，由于大环、小环的直径不等，大小环之间存在缝隙，并且大小环的转动角速度不同，大小环转动过程中，大环和小环之间会产生相互错动，错动也会产生缝隙，这些缝隙可作为出液间隙，分离出的水分可进一步由这些出液间隙及时排出，从而完成固液分离操作。同时，由于大环轴线与水平面呈预设角度，即整体的挤压机构、挤压腔体是与水平面倾斜预设角度的，物料可随自身重力作用向出料端移动，在挤压脱水的同时，同步进行出料，达到连续脱水、连续出料的效果，整体设备运作连贯性较好，运作效率较高。

本发明一种固液分离设备，利用大环和小环的组合排布形成挤压腔体，配合以大环固定轴、小环固定轴相对限定住大小环的相对位置，并通过挤压支撑轴的带动实现压辊对挤压腔体内物料的反复挤压，整体机构运作原理简单，结构简洁，挤压分离效果较好。并且，相比于常规的叠螺机，本方案的机构运作更为稳定，各部分机构之间不易发生干扰，压辊能够长期稳定完成物料挤压工作，达到较高的脱水率，能够满足干式厌氧发酵后的沼液沼渣的固液分离要求，且更不易于产生堵塞情况，常规叠螺机的环片为随动运动，运作一段时间后环片易别死而造成堵塞，并且维修时需要拆卸掉堵塞部分，堵塞维修困难，而本方案的大小环位置排布相对稳定，不易于产生堵塞情况，即使存在淤堵通过调整固定轴位置即可较快速的调整大小环进而清堵，维修方便高效。而再相比于压滤机等，本方案中无需设置滤布，依靠大小环之间的特别排布设置和尺寸设置形成结构间隙或错动间隙以作为出液间隙，能够及时排除分离出的液体，且相比于滤布更不易堵塞，设备运作效果较好。

进一步，所述大环宽度与小环宽度相等。

有益效果：宽度相等的大环和小环共同形成的挤压机构中留有的各处出液间隙分布较均匀，挤压效果较好。

进一步，所述小环固定轴上均匀设有数个第一环形凹槽；所述大环固定轴上均有设有数个第二环形凹槽；所述第一环形凹槽的宽度大于小环宽度，所述第二环形凹槽的宽度大于大环厚度；相邻的第一环形凹槽的间隔大于小环厚度，相邻的第二环形凹槽的间隔大于小环厚度。

有益效果：采用此种结构，第一环形凹槽和第二环形凹槽能够分别限位住小环和大环，可有效避免大环或小环的位置出现过度偏移而影响分离效果；并且，环形凹槽能够帮助隔开大环、小环，让大环和小环之间留有足够的出液间隙以供排出分离出的水分。

进一步，所述预设角度为0度—10度。

有益效果：大环轴线与水平面之间的角度为0度—10度，即挤压腔体与水平面之间的角度为0度—10度，在此角度条件下，水分更易于排出，固液分离效果较好，并且，倾斜一定角度有助于脱水后物料的自然排出。

进一步，还包括刮料板；所述刮料板穿设于挤压腔体内部，所述刮料板上设有数个刮料凹槽；所述刮料凹槽的顶部与大环的内圆柱面相接触，刮料凹槽的底部与小环的内圆柱面相接触。

有益效果：采用此种结构，对于粘结在大环或小环的物料，通过刮料板可将其刮下，能够有效避免淤积的物料堵塞大小环间的出液间隙。

进一步，所述大环固定轴设有多个且绕大环周向排布。

有益效果：采用此种结构，多个大环固定轴能够更好地限定大环的圆周位置，有助于准确把控大小环的相对位置。

进一步，所述支撑板上设有滑槽，所述滑槽上滑动连接有第一轴承座、第二轴承座；所述小环固定轴的端部与第一轴承座连接，所述压辊的端部与第二轴承座连接；所述第一轴承座和第二轴承座之间设有第一弹簧组件；所述第一弹簧组件用于挤压小环固定轴和压辊。

有益效果：采用此种结构，压辊和小环固定轴的位置可移动，同时由第一弹簧组件同时向压辊和小环固定轴施加抵紧力，可以使得小环固定轴与小环内圆柱面贴紧，并可与压辊共同作用进而较好地限位住小环圆周位置，整体结构稳固性较好。

进一步，所述滑槽上还滑动连接有第三轴承座；所述大环固定轴的端部与第三轴承座连接；所述第三轴承座上设有第二弹簧组件；所述第二弹簧组件用于挤压大环固定轴。

有益效果：采用此种结构，第二弹簧组件可以使得大环固定轴与大环外圆柱面贴紧，配合以挤压支撑轴可进一步较好地限位大环圆周位置，整体结构更为可靠。

进一步，还包括入料口；所述入料口用于输送物料；所述入料口的出口对准挤压机构端部处，且该挤压机构端部为挤压机构较高的一端。

有益效果：采用此种结构，输送物料更方便，设备使用更方便。

附图说明

图1为本发明一种固液分离设备实施例的设备整体结构主视图；

图2为本发明一种固液分离设备实施例的设备整体结构左视图；

图3为本发明一种固液分离设备实施例的设备整体结构俯视图；

图4为本发明一种固液分离设备实施例的设备内部结构第一剖视图；

图5为本发明一种固液分离设备实施例的图2中的I处结构的局部放大图；

图6为本发明一种固液分离设备实施例的设备内部结构第二剖视图；

图7为本发明一种固液分离设备实施例的图6中的II处结构的局部放大图；

图8为本发明一种固液分离设备实施例的设备内部结构第三剖视图；

图9为本发明一种固液分离设备实施例的图8中的III处结构的局部放大图；

图10为本发明一种固液分离设备实施例的图8中的IV处结构的局部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的标记包括：大环1、小环2、压辊3、挤压支撑轴4、大环固定轴5、小环固定轴6、刮料板7、第一轴承座8、第二轴承座9、第三轴承座10、第一弹簧组件11、第二弹簧组件12、第三弹簧组件13、入料口14、左支撑板15、右支撑板16、电机17、第四轴承座18。

实施例基本如附图1、图2、图3和图4所示：一种固液分离设备，包括电机17、支撑板、挤压支撑轴4、压辊3、大环固定轴5、小环固定轴6、刮料板7、入料口14、数个大环1和数个小环2；所述大环1和小环2均套设在小环固定轴6上，所述小环固定轴6用于支撑大环1和小环2；所述大环固定轴5外圆柱面可与大环1外圆柱面相切，所述小环固定轴6的外圆柱面可与小环2内圆柱面相切；所述大环固定轴5和小环固定轴6的端部均与支撑板连接；所述支撑板用于支撑大环固定轴5和小环固定轴6。

大环1与小环2交替拼叠构成挤压机构，拼叠的大环1和小环2形成的内部中空空间为挤压腔体；所述大环1的轴线与小环2的轴线平行，所述大环1轴线与水平面呈预设角度；所述预设角度为0度—10度。本实施例中，所述预设角度可为8度。即，构成的挤压机构与水平面之间的角度为8度，采用此角度能够达到较高的脱水率并倾斜程度控制合理，能够同步保证物料的自然排出。并取挤压机构的两端部中所处高度位置更高的一端为进料端，高度位置相对更低的一端为出料端。大环1的内径小于小环2的外径；所述大环1宽度与小环2宽度相等。具体地，本实施例中，大环1的内径控制在420mm—440mm，大环1的外径控制在490mm—510mm；小环2的内径控制在410mm—430mm，小环2的外径控制在480mm—500mm。本实施例中，大环1内径特选为430mm，大环1的外径特选为500mm。小环2的内径特选为420mm，小环2的外径特选为490mm。本方案这样设置，对于大小环尺寸限定精准，此尺寸条件下组成的大小环构成的挤压机构尺寸适中，形成的出液缝隙大小控制适中，能够达到较好的液体排出效果的同时有效避免物料自缝隙中损失。

所述压辊3穿设于挤压腔体内，所述压辊3外圆柱面可与大环1、小环2的内圆柱面相切；所述挤压支撑轴4一端与电机17的输出轴连接；所述电机17用于驱动挤压支撑轴4转动；所述挤压支撑轴4的外圆柱面可与大环1、小环2的外圆柱面相切。

如附图2、附图6和图8所示，所述支撑板上开设有滑槽，如附图10所示，所述滑槽上滑动连接有第一轴承座8、第二轴承座9；具体地，各轴承座对应连接一段滑槽。所述小环固定轴6的端部与第一轴承座8连接，所述压辊3的端部与第二轴承座9连接；所述第一轴承座8和第二轴承座9之间设有第一弹簧组件11；所述第一弹簧组件11用于挤压小环固定轴6和压辊3，具体地，第一弹簧组件11上包括两组弹簧，两组弹簧分别负责挤压小环固定轴6和压辊3，两组弹簧的轴线分别垂直于小环固定轴6的轴线和压辊3的轴线。通过改变第一弹簧组件11的弹簧变形量，可以进一步改变压辊3的挤压力。

所述滑槽上还滑动连接有第三轴承座10；所述大环固定轴5的端部与第三轴承座10连接；所述第三轴承座10上设有第二弹簧组件12；所述第二弹簧组件12用于挤压大环固定轴5，第二弹簧组件12上包括一组弹簧，该组弹簧的轴线垂直于大环固定轴5的轴线。

所述大环固定轴5设有多个且绕大环1周向排布。本实施例中设有两个大环固定轴5，能够较好地辅助限位大环1位置；对应地，第二弹簧组件12也设有两个，对应抵紧两个大环固定轴5。

本实施例中，支撑板包括左支撑板15和右支撑板16，左支撑板15和右支撑板16均设有上述滑槽、轴承座及弹簧组件结构，小环固定轴6、大环固定轴5、压辊3的两端均分别与左支撑板15和右支撑板16连接。左支撑板15和右支撑板16还对应开设有通孔，以供挤压支撑轴4穿过，可选地，支撑板通孔处对应设有第四轴承座18，以供进一步辅助连接挤压支撑轴4。通孔直径略大于挤压支撑轴4直径，以便于挤压支撑轴4转动。

如附图5、附图7和附图9所示，所述小环固定轴6上均匀设有数个第一环形凹槽；所述大环固定轴5上均有设有数个第二环形凹槽；所述第一环形凹槽的宽度略大于小环2宽度，所述第二环形凹槽的宽度略大于大环1厚度；相邻的第一环形凹槽的间隔略大于小环2厚度，相邻的第二环形凹槽的间隔略大于小环2厚度。本实施例中，第一环形凹槽和第二环形凹槽的个数分别与大环1、小环2的个数相匹配，能够有效限定住大环1、小环2的相对位置，保证构成的挤压腔体的稳固性，并且，环形凹槽能够帮助隔开大环1、小环2，让大环1和小环2之间留有足够的出液间隙以供排出分离出的水分。

所述刮料板7穿设于挤压腔体内部，所述刮料板7上设有数个刮料凹槽；刮料凹槽的个数与大环1、小环2的总数相匹配，以保证刮料板7能够充分处理每个大环1、小环2上的粘接物料。所述刮料凹槽的顶部与大环1的内圆柱面相接触，刮料凹槽的底部与小环2的内圆柱面相接触。本实施例中，所述刮料板7的两端分别与左支撑板15和右支撑板16连接，具体地，支撑板上还安装有第三弹簧组件13，所述第三弹簧组件13用于挤压刮料板7，使得刮料板7与大环1、小环2的内圆柱面贴紧，以便于刮下粘接在大环1、小环2上的物料，有效避免设备堵塞。

所述入料口14用于输送物料；所述入料口14的出口对准挤压机构端部处，且该挤压机构端部为挤压机构较高的一端，即进料端。

在具体应用时，首先将待脱水的物料通过入料口14倒入挤压腔体中，本实施例中所述的物料为干式厌氧发酵后的沼液沼渣。然后启动电机17，电机17开始运转，电机17的输出轴带动挤压支撑轴4转动。在挤压支撑轴4的转动过程中，由于挤压支撑轴4的外圆柱面可与大环1、小环2的外圆柱面相切，故而挤压支撑轴4会与大环1、小环2之间产生摩擦。在摩擦力的作用下，大环1、小环2会跟随挤压支撑轴4转动。在大环1和小环2转动的过程中，会带动挤压腔体内的物料与穿设在挤压腔体内的压辊3之间产生相互挤压，在挤压中，物料中的水分可被有效分离出来。分离出的水分可进一步由大环1与小环2之间的出液间隙及时排出，从而完成固液分离操作。同时，由于整体的挤压机构、挤压腔体是与水平面倾斜一定角度的，物料可随自身重力作用向出料端移动，在挤压脱水的同时，同步进行出料，达到连续脱水、连续出料的效果，整体设备运作连贯性较好，运作效率较高。

并且，在大环1和小环2转动的过程中，刮料板7也在与大环1、小环2发生相对运动。刮料板7的刮料凹槽与大环1、小环2的内圆柱面相接触，通过二者的相对运动，可自然地将粘接在大环1、小环2上物料刮下来，有效避免物料淤积而堵塞出液间隙。并且，由于大环1的内径小于小环2的外径；大环1、小环2直径不同，后续大环1、小环2转动时的转动角速度也不同，即大环1和小环2在转动过程中是相互错动的，便于刮料板7清理大环1、小环2之间缝隙内的物料，防堵塞效果更好。

此外，在上述过程中，第一弹簧组件11、第二弹簧组件12和第三弹簧组件13分别作用，使得小环固定轴6与小环2内圆柱面贴紧、压辊3抵紧大环1和小环2的内圆柱面、大环固定轴5与大环1外圆柱面贴紧、刮料板7抵紧大环1和小环2的内圆柱面；进而可保证整体的挤压结构稳固，固液分离有效。

优选地，在设备中结构发生损坏时，如若大环1、小环2发生损坏，则可调节第一弹簧组件11和第二弹簧组件12，进而可调节大环固定轴5、小环固定轴6、压辊3的位置，使得大环固定轴5、小环固定轴6、压辊3不再限位大环1、小环2的位置，以便于将损坏的大环1或小环2挪出来，进而快速完成损坏零件的更换。

优选地，在使用本设备前，可以根据实际分离需要，改变第一弹簧组件11的弹簧变形量，以改变压辊3的挤压力，达到不同的脱水程度。例如，调大第一弹簧组件11的弹簧变形量，第一弹簧组件11的弹力更大，第一弹簧组件11对压辊3的挤压力更大，相应地，压辊3对物料的挤压力更大，进而达到更高的脱水率。

本实施例提供的一种固液分离设备，整体机构运作原理简单，结构简洁，挤压分离效果较好。大环固定轴5、小环固定轴6上设置的环形凹槽能够较好地限定住大环1、小环2的相对位置，保证构成的挤压腔体结构稳定，不易错乱，同时，设置的弹簧组件等可保证大环固定轴5、小环固定轴6、压辊3、刮料板7都抵紧其对应的工作区，进而提升了结构运作的稳定性，且对应压辊3的第一弹簧组件11的设置也保证了压辊3的挤压力输出足够，进而能够达到较好的挤压脱水效果，达到较高的脱水率，能够使得分离后的沼渣含水率控制在30%以下，能够满足干式厌氧发酵后的沼液沼渣的固液分离要求。并且，大环1小环2之间留有出液间隙，能够及时排除分离出的液体，配合以刮料板7对粘接物料的及时清理，能够保证设备在长期运作情况下也不易于堵塞，设备运作效果较好。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种固液分离设备，包括电机，其特征在于，还包括支撑板、挤压支撑轴、压辊、大环固定轴、小环固定轴、数个大环和数个小环；所述大环和小环均套设在小环固定轴上，所述小环固定轴用于支撑大环和小环；所述大环固定轴外圆柱面可与大环外圆柱面相切，所述小环固定轴的外圆柱面可与小环内圆柱面相切；所述大环固定轴和小环固定轴的端部均与支撑板连接；所述支撑板用于支撑大环固定轴和小环固定轴；

大环与小环交替拼叠构成挤压机构，拼叠的大环和小环形成的内部中空空间为挤压腔体；所述大环的轴线与小环的轴线平行，所述大环轴线与水平面呈预设角度；所述大环的内径小于小环的外径；所述压辊穿设于挤压腔体内，所述压辊外圆柱面可与大环、小环的内圆柱面相切；所述挤压支撑轴一端与电机的输出轴连接；所述电机用于驱动挤压支撑轴转动；所述挤压支撑轴的外圆柱面可与大环、小环的外圆柱面相切。

2.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述大环宽度与小环宽度相等。

3.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述小环固定轴上均匀设有数个第一环形凹槽；所述大环固定轴上均有设有数个第二环形凹槽；所述第一环形凹槽的宽度大于小环宽度，所述第二环形凹槽的宽度大于大环厚度；相邻的第一环形凹槽的间隔大于小环厚度，相邻的第二环形凹槽的间隔大于小环厚度。

4.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述预设角度为0度—10度。

5.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，还包括刮料板；所述刮料板穿设于挤压腔体内部，所述刮料板上设有数个刮料凹槽；所述刮料凹槽的顶部与大环的内圆柱面相接触，刮料凹槽的底部与小环的内圆柱面相接触。

6.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述大环固定轴设有多个且绕大环周向排布。

7.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述支撑板上设有滑槽，所述滑槽上滑动连接有第一轴承座、第二轴承座；所述小环固定轴的端部与第一轴承座连接，所述压辊的端部与第二轴承座连接；所述第一轴承座和第二轴承座之间设有第一弹簧组件；所述第一弹簧组件用于挤压小环固定轴和压辊。

8.根据权利要求7所述的一种固液分离设备，其特征在于，所述滑槽上还滑动连接有第三轴承座；所述大环固定轴的端部与第三轴承座连接；所述第三轴承座上设有第二弹簧组件；所述第二弹簧组件用于挤压大环固定轴。

9.根据权利要求1所述的一种固液分离设备，其特征在于，还包括入料口；所述入料口用于输送物料；所述入料口的出口对准挤压机构端部处，且该挤压机构端部为挤压机构较高的一端。

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