CN205639125U - 一种压滤机自动平衡压力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污泥处理工业设备制造领域的一种压滤机自动平衡压力装置，包括顺序设置的止推板、滤板和压紧板，压紧板连接主缸，进料泵和进水管分别连接滤板，还设置料油转换皮囊、水油转换皮囊、油气缸组合和稳压贮气罐，油气缸组合的上部为小油缸，下部为大油缸，小油缸和大油缸的活塞杆相连接，大油缸左右各布置一个预压气缸，大油缸和两个预压气缸的活塞杆，通过一横杆连接，小油缸、大油缸和两个预压气缸的四个缸体，通过口字形框架连接，还设置接近开关；大油缸连接料油转换皮囊和水油转换皮囊，小油缸连接主缸，稳压贮气罐连接两个预压气缸；本实用新型实现料压或水压与主缸油压之间的动态平衡，使滤板免受过大压力而损坏，结构简单，维修方便。

Description

一种压滤机自动平衡压力装置

技术领域

本发明涉及造纸、酿造、污泥处理工业设备制造领域，具体是指一种板框式压滤机、厢式压滤机、隔膜压滤机使用的一种压滤机自动平衡压力装置。

背景技术

传统的造纸、酿造、污泥处理等相关行业，将含水较高的物料进行固液分离的方法，主要是用离心脱水机、带式压滤机、板框压滤机、真空压滤机等过滤设备从液体中将固体过滤出来，从而达到固液分离的目的。

现有的压滤机主要为自动拉板压滤机，每次压滤完成后，采用电动工具将数量众多的笨重的滤板搬开，让滤饼掉落，然后再将滤板合拢。

现有的隔膜压滤机通过输入一定压力的水流和气流使隔膜鼓起压迫滤饼，进而实现

滤饼的进一步脱水，而受限于压滤机机械强度和密封性，传统的隔膜压滤机只能达到2MPa

的工作压强，压力再大，就容易出现拉杆变形或模框变形泄露的问题，而在这样的压力值下，脱水后的滤饼中含水率依然很高，脱水后的滤板还需要经过烘干等其他工序加工后才能直接作为其它原料使用，这对于后续的运输和处理来说，都极为不便，成本高企。

人们为了提高压滤能力，提高滤板面积，但滤板面积越大，进料之前，边框受到的压强会更大，这很容易造成滤板破损，为解决这个问题，传统的压滤机会在滤板中间增加多个支撑台，如图2、3，这些支撑台可以减少边框受力，但它会带来系列问题：1、减少了过滤面积，影响了产能。2、最大的问题是，这些支撑台如果有点滤饼粘在上面，下次合模时，就会造成滤布损。在生产过程中，这些支撑台都是滤布易破损的位置。

一种高压压滤装置（CN 104225985 B）专利, 通过设置连接工作压强可达到20MPa的高压水管和主缸的压力转换缸，使主缸压力随压榨用的水压变化而动态变化，其产生的推力始终与水模内产生的压榨力相平衡，克服了现有压滤脱水作业时工作压力不高而导致含水率高的缺陷，大幅降低滤饼的含水率，杜绝了因高压出现模框压坏或漏料的现象，此专利的隔膜压滤机工作压强由过去的2MPa提高到20MPa，而不损坏压滤机。

上述专利使用的压力转换缸，采用无杆腔和有杆腔的面积比来增压或者减压，理论上可行，实际运用行不通，原因是直接将水接入压力转换缸的无杆腔，工作时容易造成少量水或料，通过活塞周边间隔进入有杆腔，污染主缸的液压油，这样的后果，轻者，无法实现按比例增压或者减压，重者，整台主缸甚至压滤机报废。上述专利无法提供固定的压边力，要另外增加压力缸，使液压系统变得复杂，增加成本，增加了系统故障率。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种简单高效的压滤机自动平衡压力装置。

本发明使用的技术方案如下：

一种压滤机自动平衡压力装置，包括顺序设置的止推板、数量为10至120个滤板和压紧板，压紧板连接主缸，还设有进料泵和压榨水泵，进料泵通过进料管连接单数或双数个滤板，压榨水泵通过进水管连接双数或单数个滤板，滤板的个数编号从靠近压紧板的1号开始向止推板方向顺序进行，还设置料油转换皮囊、水油转换皮囊、油气缸组合和稳压贮气罐；

所述料油转换皮囊、水油转换皮囊分别连接进料管和进水管；

所述油气缸组合的上部为小油缸，下部为大油缸，小油缸和大油缸的活塞杆相连接，在大油缸左右两边各布置一个预压气缸，大油缸和两个预压气缸的活塞杆通过一横杆连接，所述小油缸、大油缸和两个预压气缸共四个缸体，通过口字形框架相连接，在口字形框架右侧，设置接近开关，所述小油缸连接主缸，大油缸通过料路阀和水路阀，分别连接料油转换皮囊和水油转换皮囊；

所述稳压贮气罐分别连通两个预压气缸。

本发明的研发思路及计算验证：

工作过程：首先由主缸推动压紧板向止推板方向移动，使多块滤板得到压紧，然后由进料泵泵入泥浆，达到一定的时间后，进料停止，启动压榨水泵，打入压榨高压水，高压水推动滤板内置的隔膜进行压榨，使滤饼脱水。

在这个工作过程中，液压缸向压紧板提供的推力等于主缸的活塞面积×主缸的液压压强，即：

F缸=S缸×P液

而压滤机在工作过程中，受到滤室的料压（或压榨水压）的作用，需要压紧板提供足够的推力，否则滤板会被胀开而发生泄漏。

而压滤机滤板向压紧板提供的推力等于滤室面积×滤室受到的压力+滤板的压边力，即

F板=（S室×P室）+（S边×P边）

达到压紧平衡状态时，F缸=F板，而在进料之前，料压为0，所以油缸的压力完全由滤板的压边力承受，这个力非常大。下面以常用的滤板1米×1米，滤室0.94米×0.94米,进料压强为0.6MPa，压榨压强为1.2MPa；主缸缸径0.3米，主缸工作压强为20MPa的液压机为例，说明压滤工作过程中，滤板受力的变化情况及它存在的缺陷。

滤板面积结构示意图

在进料前，主缸推力为：

F缸=S缸×P液=0.3×0.3÷4×3.14×20×106=1413716.69牛

此时进料压力为0，油缸所产出的推力全部由边框承受，因此边框所受的压强为：

1413716.69牛÷（1×1-0.94×0.94）=12.14MPa

达到最大进料压力时，滤室产生的推力=0.94×0.94×0.6×106= 530160牛，因此边框所受的压力为1413716.69-530160=883556.694牛，滤板边框承受的压强为883556.694牛÷（1×1-0.94×0.94）=7.59MPa。

当进料停止，启动压榨，达到最大压榨压力时，滤室产生的推力=0.94×0.94×1.2×106= 1060320牛，因此边框所受的压力为1413716.69-1060320=353396.694牛，滤板边框承受的压强为353396.694牛÷（1×1-0.94×0.94）=3.04MPa。

从上述的计算过程可以看出，滤板在进料前，边框受到高达12MPa的压强，滤板面积越大，进料之前，边框受到的压强会更大，这很容易造成滤板破损，为解决这个问题，传统的压滤机会增加几个支撑台，如图3所示。增加支撑台，副作用很大。

为解决这个问题，本发明提供一种压滤机工作料压（或压榨压力）与液压缸压力自动平衡的装置，它保证滤板边框不受过大的压强损伤，又无需支撑台。

本发明的有益效果是：

1）使用料油转换皮囊、水油转换皮囊，隔离了料、水对液压油的污染，系统运行稳定可靠；

2）设置上下串联布置的小油缸和大油缸，使主缸中的液压油及时感应到进料管和进水管压力的高低变化，及时跟进调整压力的升高或降低,系统运行联动灵敏性提高；

3）在大油缸左右两边各布置一个预压气缸，预压气缸连通稳压贮气罐，当进料管和进水管的压力为零时，使主缸对压滤机的止推板、滤板和压紧板合模时，具备一定的压力，防止进料管进料时，出现可能的漏料；

4）设置接近开关，当进料管、进水管或者主缸的工作压力超过设定的最高压力，横杆接触接近开关，控制系统强制停机，保护压滤机的安全运行；

5）本发明实现料压（或水压）与主缸油压之间一种动态平衡，使滤板边框免受过大的压力而损坏；

6）本发明主缸兼具压边缸的功能，一物两用，结构简单，维修方便，容易使用。

附图说明

图1为传统的压滤机工作原理示意图。

图2为滤板放大示意图。

图3为加设了四个支撑台的滤板放大示意图。

图4为一种压滤机自动平衡压力装置示意图。

图5为图4中油气缸组合工作放大示意图之一。

图6为图4中油气缸组合工作放大示意图之二。

图7为图4中油气缸组合工作放大示意图之三。

图中，1—进料泵，2—止推板，3—滤板，4—压紧板，5—主缸，6—小油缸，7—预压气缸，8—稳压贮气罐，9—大油缸，10—料油转换皮囊，11—料路阀，12—水路阀，13—水油转换皮囊，14—压榨水泵，15—接近开关，17－支撑台，21—进料管，24—进水管，25—口字形框架，26—横杆，S1-边框面积，S2－滤室面积，滤板面积S＝S1+ S2。

图1和图3中，各滤板从右至左的排列号为1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号、12号。

具体实施方式

图4为一种压滤机自动平衡压力装置，包括顺序设置的止推板、最佳数量为80-90个滤板（图4为示意图仅7个滤板）和压紧板，压紧板连接主缸，还设有进料泵和压榨水泵，进料泵通过进料管连接单数个滤板，压榨水泵通过进水管连接双数个滤板，滤板的个数编号从靠近压紧板的1号开始向止推板方向顺序进行，还设置料油转换皮囊、水油转换皮囊、油气缸组合和稳压贮气罐。

料油转换皮囊、水油转换皮囊分别连接进料管和进水管。

油气缸组合的上部为小油缸，下部为大油缸，小油缸和大油缸的活塞杆相连接，在大油缸左右两边各布置一个预压气缸，大油缸和两个预压气缸的活塞杆通过一横杆连接，所述小油缸、大油缸和两个预压气缸共四个缸体，通过口字形框架相连接，在口字形框架右侧，设置接近开关，所述小油缸连接主缸，大油缸通过料路阀和水路阀，分别连接料油转换皮囊和水油转换皮囊。

稳压贮气罐分别连通两个预压气缸，见附图5、6、7。

本发明工作原理和过程分解：

工作开始时，主缸进油5，推动压紧板4和滤板3向止推板2方向移动，此时，料路和水路的压力均为零，而贮气罐内有预设的气压，因此两只预压气缸7会带着大油缸一起向上移动到顶部，小油缸则被压回，如图7所示，为合模开始图。

当所有滤板都压合后，主缸压力上升，上升到一定的油压时，小缸产生的推力会大于两气缸的推力，大油缸及两气缸向下移动，移动到接近开关15位置时，主缸进油阀关闭，主缸停止进油，此时主缸的油压不会太高，滤板的边框受到的压强也不大，但已经达到合模的要求了。如图6所示，为合模结束图。

合模结束后，开始进料，阀11打开，阀12仍处于关闭状态，进料压力经料油转换皮囊转成油压，大油缸内压强上升，但由于主缸阀已关闭，所有滤板已压紧，因此主缸及小油缸内的油体积不发生变化，但压强会随大油缸的增加而比例增加，增加系数为大小油缸面积之比，主缸由于油压上升所产生的推力主要由滤板滤室产生的推力抵消，而对边框受力影响不大。进料结束后，进行压榨时，只需关闭阀11，打开阀12，系统实现同样的平衡压力功能。

以上述滤板1米×1米，滤室0.94米×0.94米,进料压强为0.6MPa，压榨压强为1.2MPa；主缸缸径0.3米，主缸工作压强为20MPa的液压机为例，说明压滤工作过程中，滤板受力的变化情况。本例设置的预压气压为0.245MPa，预压气缸缸径为0.08米2个，大油缸缸径为0.095米，小油缸缸径为0.025米。

当合模结束时，进料和压榨水还未开启，大油缸压强为0，两气缸向上的推力为

F=0.08×0.08÷4×3.14×0.245×106×2=2463牛

因此小油缸内压强=2463÷（0.025×0.025÷4×3.14）=5.02MPa

由于小油缸与主缸是连通的，主缸内油压强也是5.02MPa，因此主缸产生的推力应该为

F=0.3×0.3÷4×3.14×5.02×106= 354673.2牛

此时主缸的力全由滤板边框承受，故边框所承受的压强为：

P边=354673.2÷（1×1-0.94×0.94）=3.05MPa

当进料压强达到0.6MPa时，大油缸压强为0.6MPa，两气缸向上的推力为

F1=0.08×0.08÷4×3.14×0.245×106×2=2463牛

大油缸向上的推力为

F2=0.095×0.095÷4×3.14×0.6×106=4252.9牛

由于此时已处于平衡状态，故小油缸的产生的推力=F1+F2=6715.9

因此小油缸内压强=6715.9÷（0.025×0.025÷4×3.14）=13.68MPa

由于小油缸与主缸是连通的，主缸内油压强也是13.68MPa，因此主缸产生的推力为

F=0.3×0.3÷4×3.14×13.68×106= 967095.32牛

此时主缸的力一部份由滤室承受，一部份由滤板边框承受，

滤室产生的推力=0.94×0.94×0.6×106= 530160牛

故滤板边框受力为：967095.32牛-530160牛=436935.32牛

故边框所承受的压强为：

P边=436935.32÷（1×1-0.94×0.94）=3.75MPa

当压榨水压强达到1.2MPa时，大油缸压强为1.2MPa，两气缸向上的推力为

F1=0.08×0.08÷4×3.14×0.245×106×2=2463牛

大油缸向上的推力为

F2=0.095×0.095÷4×3.14×1.2×106=8505.86牛

由于此时已处于平衡状态，故小油缸的产生的推力=F1+F2=10968.87牛

因此小油缸内压强=10968.87÷（0.025×0.025÷4×3.14）=22.35MPa

由于小油缸与主缸是连通的，主缸内油压强也是22.35MPa，因此主缸产生的推力为

F=0.3×0.3÷4×3.14×22.35×106=1579517.39牛

此时主缸的力一部份由滤室承受，一部份由滤板边框承受，

滤室产生的推力=0.94×0.94×1.2×106=1060320牛

故滤板边框受力为：1579517.39牛-1060320牛=519197.39牛

故边框所承受的压强为：

P边=519197.39÷（1×1-0.94×0.94）=4.46MPa

分析起来讲，

小缸向下的推力F下=P主×S小

大缸及两气缸向上的推力F上=（P料（水）×S大）+（P气×S气）

在平衡时，向下推力与向上推力是平衡的，把相关数据代入得到：

P主×S小= （P料（水）×S大）+（P气×S气）

即：P主 = （P料（水）×S大+P气×S气×2）÷S小

=14.44P料（水）+5.01

从上述的计算过程可以知道，本装置可提供料压（或压榨水压）与主缸油压之间一种动态平衡，使滤板边框免受过大的压力而损坏。

不同的滤板和不同的压滤压榨工作要求，可通过设置不同的滤板、滤室、主缸缸径，大小油缸缸径及压边气缸缸径和预紧气压来实现，滤板尺寸可达3米×6米，滤室可达2.94×5.94米，压榨工作压强可达15MPa以上，即工作压强可在1-30MPa 之间任意实现，满足不同类型污泥的压滤要求。

本发明还可以有多种变化，如油气缸组合可以上下倒置安装，水油转换皮囊，料油转换皮囊倒置安装，不影响使用效果，均属本专利的应用方式之一。

本发明的另一种变化是不用气缸，而改用一种恒力代替预紧气缸实现压力，如挂一重物，或用恒定的电磁拉力等方法均属本技术的延伸。

Claims (1)

1.一种压滤机自动平衡压力装置，包括顺序设置的止推板、数量为10至120个滤板和压紧板，压紧板连接主缸，还设有进料泵和压榨水泵，进料泵通过进料管连接单数或双数个滤板，压榨水泵通过进水管连接双数或单数个滤板，滤板的个数编号从靠近压紧板的1号开始向止推板方向顺序进行，其特征在于：还设置料油转换皮囊、水油转换皮囊、油气缸组合和稳压贮气罐；

所述料油转换皮囊、水油转换皮囊分别连接进料管和进水管；

所述油气缸组合的上部为小油缸，下部为大油缸，小油缸和大油缸的活塞杆相连接，在大油缸左右两边各布置一个预压气缸，大油缸和两个预压气缸的活塞杆通过一横杆连接，所述小油缸、大油缸和两个预压气缸共四个缸体，通过口字形框架相连接，在口字形框架右侧，设置接近开关，所述小油缸连接主缸，大油缸通过料路阀和水路阀，分别连接料油转换皮囊和水油转换皮囊；

所述稳压贮气罐分别连通两个预压气缸。