CN1293947C - 具有加压外壳的无孔转鼓螺旋输送离心机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无孔转鼓螺旋型离心机，其中液体和/或固体物质排出口被构造成是位于该无孔转鼓螺旋型离心机的一旋转部分上的诸开孔(27，35)，这些开孔被仅仅包围无孔转鼓螺旋型离心机的转鼓(1)的某些部分的一外壳(29)所覆盖。为了能使在高压力下运转，在外壳(29)与无孔转鼓螺旋型离心机的鼓(1)和/或其它旋转零件(转鼓头部，轴鼓18，41)之间设置多个密封圈(31，39)。

Description

具有加压外壳的无孔转鼓螺旋输送离心机
技术领域
本发明涉及一种无孔转鼓螺旋输送离心机，该无孔转鼓螺旋输送离心机包括压力密封的转鼓，该转鼓包括离心空间，该空间内有也可旋转的螺旋形转子；该离心机还包括进口管，该进口管用于把要进行离心分离的物料供入所述离心空间内。
背景技术
为保证无孔转鼓螺旋输送离心机的压力密封和气密运转，大家知道，整个转鼓(drum)(也就是转鼓的整个旋转区域)可以用一个密封于周围环境的外壳包围起来。
在这一外壳内部，能够保持要实现的过程的边界状态以及能够使质量流在所需要的压力状态下运动。
气体分子与转鼓表面之间发生的摩擦，尤其是在高速和/或大直径转鼓情况下发生的摩擦需要相当大的驱动功率，因而增大离心机的功率消耗，以至成为这种离心机的一个缺点。另一个问题是，这些能量消耗会引起气体和旋转零件发热。壁面摩擦会使压力成比例地增加，而这也增加了所需要的驱动功率。
现在举一个例子以作更详细的说明。
例如，如果在一个常规的商用无孔转鼓螺旋输送离心机中压力从0巴增加到5巴，那么摩擦能耗可能增加至约5倍(例如从10kW增加到50kW或从100kW增加到500Kw，这取决于离心机的直径和/或型式)。
发明内容
所以，本发明的目的是改进通用的无孔转鼓螺旋输送离心机，使大大降低其在压力下的运转过程中所需要的驱动功率。
本发明的这一目的一种无孔转鼓螺旋输送离心机来实现，该无孔转鼓螺旋输送离心机包括下列部分：压力密封的转鼓，它包括离心空间，该空间内有也可旋转的螺旋形转子；进口管，它用于把要进行离心分离的物料供入所述离心空间内；至少一个液体排出口和至少一个固体颗粒排出口。所述液体排出口和/或所述固体颗粒排出口具有位于所述无孔转鼓螺旋输送离心机的旋转零件上的至少一个或多个开孔，特别是在转鼓壁上的通孔。液体排出口是一刮送盘。包括所述固体颗粒排出口处的所述开孔所在区域的一个部分盖有压力密封的外壳。并且，在所述外壳与所述转鼓之间设置有至少一个密封圈。
按照本发明，压力密封的(因而也是空气密封的)外壳可以被较佳地减小到仅包围一个或几个固体颗粒排出口和/或液体排出口所在的区域。由于转鼓的整个外部空间不再需要完全被置于压力下，而只是其一部分的外侧被置于压力下，这可以降低驱动这种无孔转鼓螺旋输送离心机所需要的功率。
还可以大大降低温度升高的不利影响，尤其是外壳的设计结构是环形的，它仅包围转鼓的有开孔的那一部分。
由于转鼓的大部分外表面暴露于环境而没有由于处理过程而产生的高压，这就使得摩擦能耗的增加非常小，因而可明显降低升温。而且，可以想象到，可取消附加的冷却设备和/或降低冷却能耗。
这种无孔转鼓螺旋输送离心机的制造成本也不高，因为其处于压力下的压力密封外壳比较小。也比较容易满足有关规则对在压力下运转的机械的要求。
这种无孔转鼓螺旋输送离心机的优点还在于，与已有技术的同类离心机相比，用于惰性化的气体量较小，以及带有毒性物质的运转被简化了，所以产物区域(product area)的尺度也减小了(对比图2和图7)。
由于仅需要用转鼓的机械衬里来防止电击，这种离心机的制造成本也可以通过降低材料成本而降低。此外，制造过程所需要的总的制造空间也可以减小。
特别是，采用至少一个刮送盘排出液体，这样液体排出区域就不需要加压的外壳。刮送盘可设置在其专用的加压外壳内。
但是，作为一种替代，也可以在液体排出那一侧设置一个或几个外壳和密封圈，用以包围住至少一个或几个液体排出口。
较佳的是，用轴承密封圈作为密封圈围绕转鼓的外周，和/或让轴承密封圈与转鼓的轴向端壁接触。轴承密封圈可确保旋转的转鼓与不旋转的外壳之间的紧密密封。
尤其较佳的是，用至少一个外壳仅包围转鼓的开孔所在的区域。为此，建议将至少一个外壳设计成形状简单、成本不高的环形结构。
较佳的是，将至少一个外壳设计成可在高于0.5巴的压力下运转，更佳的是可在3到6巴的压力下运转。
较佳的是，密封圈的圆周速度可高于30米/秒。被离心处理的物料的高压区域的温度，较佳的是可高于50℃，更佳的是可达100℃至160℃。
本发明的另几个较佳实施例由各从属权利要求所表征。
附图说明
下面结合附图更详细地说明本发明的几个示例性实施例，各附图中：
图1是一种无孔转鼓螺旋输送离心机的第一方案的基本示意图；
图2是图1的无孔转鼓螺旋输送离心机，图中以加点点的区域表示高压区域；
图3是无孔转鼓螺旋输送离心机的第二方案的剖视图；
图4是无孔转鼓螺旋输送离心机的第三方案的示意图；
图5是无孔转鼓螺旋输送离心机的第四方案的示意图；
图6是已有技术的无孔转鼓螺旋输送离心机的示意图；
图7是图6的无孔转鼓螺旋输送离心机，图中以加点点的区域表示高压区域。
具体实施方式
图1示出了有转鼓1和位于转鼓1内的螺旋形转子3的无孔转鼓螺旋输送离心机，螺旋形转子3具有螺旋转子本体5和以螺旋线形式绕在本体5上的螺旋板7。用于输送被离心分离物料的通道11处在螺旋线9a，9b，…之间。在无孔转鼓螺旋输送离心机的两端在转鼓1与螺旋转子本体5之间设置有轴承4和密封圈6。
在图1的后部区域，离心机转鼓有一圆柱形部分13，而在其前部区域具有邻接于圆柱形部分13的圆锥形部分15(或者说是分级的)。转鼓还具有沿轴向邻接于圆锥形部分15的另一个圆柱形部分17，转鼓的头部18(和/或轴鼓(hub))连接于圆柱形部分17。
被离心分离的物料I通过对中地设置的进口管19进入分配器21，并从那里经分配器21的径向开孔进入离心空间23，离心空间23由螺旋形转子3和围绕着它的转鼓1形成。
被离心分离的物料I在其通过分配器21和进入离心空间的通路上被加速。由于离心力的作用，固体颗粒被分离出来而贴在转鼓1的壁上。
螺旋形转子3以稍高于或低于转鼓1的转速的转速旋转并把已经分离出来的固体颗粒S输送通过圆锥形部分15至固体颗粒排出口27而从转鼓1排出。但是，液体L流向转鼓1上端的大直径部分并从那里流出。
转鼓1和/或与其邻接的轴鼓的轴向两端通过轴承25安装于机架(未示)，并且通常是设置一个护罩或盖板(未示)来防止操作人员触摸旋转部件。
转鼓1在其圆周壁上设有沿径向朝外的开孔27，用作固体颗粒排出口。
为了使转鼓1以压力密封的方式或在高压下运转，固体颗粒排出区域和液体排出区域都按照本发明的思想做了隔离于环境的密封。
但是，与图6所示的传统技术不同，本发明的做法，不是把整个转鼓1用压力密封的外壳G包围起来，而是在固体颗粒排出区域和/或液体排出区域采用可控制的转鼓局部密封。
如此，图1的示例性实施例的转鼓1在径向出口27的区域设有一个环形外壳29，这一环形外壳29沿轴向包围开孔27，并以设置在外壳29的上、下壁的内周壁面与转鼓1的外周壁面之间的密封圈例如轴承密封圈达到两者之间的密封。
在转鼓1的与固体颗粒排出口沿轴向相反的那一端，液体流出之前先通过刮送盘32，它可以确保运转过程中转鼓1内部相对于这一区域的外部的密封。刮送盘32位于转鼓1的腔室34内，该腔室邻接于离心空间23，并与离心空间23以至少一个通孔35相通。转鼓头部41与不旋转的刮送盘32(或者说是刮送盘的管状部分)之间设有另一个密封圈31，其也可以是轴承密封圈，这样，即使转鼓1处于静止状态时也能保证转鼓1的这一区域的压力密封。
图2中以许多点点表示出了运转中处于压力状态的区域。这里没有表示的无孔转鼓螺旋输送离心机范围之外的进口和出口管路当然也应设计成能承受运转压力。
图3的实施例不同于图1的示例性实施例，不同点在于：开孔27设置在转鼓1的固体颗粒排出端的轴向端壁上。还是以外壳29包围着那些轴向开孔27。外壳29也是环形的，并由密封圈31构成它与转鼓1的外周壁面之间的密封。外壳29还延伸过转鼓壳体壁的台阶33。
图4和图5的示例性实施例互不相同。图4中的固体颗粒排出口位置与图1相同；而图5中的固体颗粒排出口位置与图3相同。
与图1和图3不同的是，图4中的液体排出不是用一个或多个刮送盘进行，而是仅用一个或多个溢流孔35来进行，溢流孔35设置在转鼓1的与固体颗粒排出端相反的轴向端壁上。
然而，为了确保能在高压下运转，图4和图5的溢流孔也用外壳37包围，以设置在外壳37与转鼓1的外表面(和/或离心机的其它对应部分)之间的密封圈(例如轴承密封圈)实现密封。密封圈39a与转鼓1的轴向端面接触，而密封圈39b围绕着邻接于转鼓外壁的圆柱形转鼓头部(例如轴鼓)41。在本文的附图中，把转鼓头部18和41与转鼓1描绘为一个整体，这完全是示意性的。在实践中，用几个零件装配而成可能更好，这是众所周知的。
图6示出了已有技术的一种离心机，与本发明的离心机不同，其整个转鼓用一个压力密封的外壳G包围起来，因此在运转过程中转鼓的整个内和外空间都处于压力下(见图7)。
    名称和标号对应清单
转鼓                      1
螺旋形转子                3
轴承                      4
螺旋转子本体              5
密封圈                    6
螺旋板                    7
螺旋线                    9a，9b，…
通道                      11
圆柱形部分                13
圆锥形部分                15
圆柱形部分                17
转鼓头部                  18
进口管                    19
分配器                    21
离心空间                  23
轴承                      25
开孔                      27
外壳                      29
密封圈                    31
刮送盘                    32
台阶                      33
溢流孔                    35
腔室                      34
外壳                      37
密封圈                    39
转鼓头部                  41
被离心分离的物料(进口处)  I
液体                      L
固体颗粒                  S
外壳                      H

Claims (24)

1.一种无孔转鼓螺旋输送离心机，它包括下列部分：
压力密封的转鼓，它包括离心空间，该空间内有也可旋转的螺旋形转子；
进口管，它用于把要进行离心分离的物料供入所述离心空间内；
至少一个液体排出口和至少一个固体颗粒排出口；
其中，所述液体排出口和/或所述固体颗粒排出口具有位于所述无孔转鼓螺旋输送离心机的旋转零件上的至少一个或多个开孔，其中，液体排出口是一刮送盘；
其中，包括所述固体颗粒排出口处的所述开孔所在区域的一个部分盖有压力密封的外壳；并且
其中，在所述外壳与所述转鼓之间设置有至少一个密封圈。
2.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔是转鼓壁上的通孔。
3.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述密封圈是轴承密封圈。
4.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔中的至少一个设置在所述转鼓壁的轴向端面上。
5.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔中的至少一个设置在所述转鼓的圆周壁上并沿径向朝外。
6.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述压力密封的外壳在转鼓上的开孔区域之上延伸。
7.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述压力密封的外壳呈环形的形式。
8.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述密封圈布置在所述外壳的轴向端壁的内圆周表面与所述转鼓的圆周表面之间。
9.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述至少一个外壳设计成具有一个台阶，并且延伸包围所述转鼓的台阶。
10.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述至少一个外壳设计成是不旋转的。
11.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔中的至少一个是设置在所述转鼓的圆锥部分中或与之连通的固体颗粒排出口。
12.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述刮送盘布置在所述转鼓邻接于所述离心空间的腔室内。
13.如权利要求12所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述腔室通过至少一个开孔连通于所述转鼓。
14.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述密封圈之一设置在所述转鼓头部与所述不转动的刮送盘之间。
15.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述至少一个外壳被加压并在高于0.5巴的压力下运转。
16.如权利要求15所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述至少一个外壳被加压并在3到6巴的压力下运转。
17.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述密封圈的圆周速度高于30米/秒。
18.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，在处理加压区域中的被离心分离的物料的过程中的温度高于50℃。
19.如权利要求18所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，在处理加压区域中的被离心分离的物料的过程中的温度为100℃至160℃。
20.如权利要求1所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述液体排出口盖有压力密封的外壳。
21.一种无孔转鼓螺旋输送离心机，它包括下列部分：
压力密封的转鼓，它包括离心空间，该空间内有也可旋转的螺旋形转子；
进口管，它用于把要进行离心分离的物料供入所述离心空间内；
至少一个液体排出口和至少一个固体颗粒排出口；
其中，所述液体排出口和/或所述固体颗粒排出口具有位于所述无孔转鼓螺旋输送离心机的旋转零件上的至少一个或多个开孔；
其中，包括所述固体颗粒排出口处的所述开孔所在区域的一个部分盖有压力密封的外壳；其中，在所述外壳与所述转鼓之间设置有至少一个密封圈；并且，
所述开孔中的至少一个是呈溢流口形式的液体排出口，所述溢流口设置在所述转鼓与固体颗粒排出口相反的端面上，藉此所述至少一个溢流口被所述外壳之一盖住。
22.如权利要求21所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔是转鼓壁上的通孔。
23.一种无孔转鼓螺旋输送离心机，它包括下列部分：
压力密封的转鼓，它包括离心空间，该空间内有也可旋转的螺旋形转子；
进口管，它用于把要进行离心分离的物料供入所述离心空间内；
至少一个液体排出口和至少一个固体颗粒排出口；
其中，所述液体排出口和/或所述固体颗粒排出口具有位于所述无孔转鼓螺旋输送离心机的旋转零件上的至少一个或多个开孔；
其中，包括所述固体颗粒排出口处的所述开孔所在区域的一个部分盖有压力密封的外壳；
其中，在所述外壳与所述转鼓之间设置有至少一个密封圈；并且
所述密封圈中的一个与所述转鼓的轴向端面接触，所述密封圈中的另一个与圆柱形转鼓头部接触，所述圆柱形转鼓头部与所述转鼓的外壁相邻。
24.如权利要求23所述的无孔转鼓螺旋输送离心机，其特征在于，所述开孔是转鼓壁上的通孔。
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