CN206500054U - 用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污泥干燥设备，旨在提供一种用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴。包括中空转轴及相连通的中空叶片；每个叶片组中包括至少两个相互交叉的叶片；叶片具有以转轴为中心的对称结构，在叶片两个末端的表面均设有同方向的凸出部，使叶片的侧面呈凹字形；同一个转轴上叶片的凸出部具有相同方向，相邻转轴上叶片凸出部的方向与之相反；当任一叶片处于两个转轴所形成的平面上时，均有一个位于相邻转轴上的叶片与其啮合。本实用新型能实现污泥干燥过程中干燥机的搅拌和自清洁效果，解决污泥在粘滞区时难以破碎以及粘壁的问题，增大污泥干燥机的干燥速率，提高干燥机的污泥处理能力和粘性处理范围，同时避免产生混合死角。

Description

用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴

技术领域

本实用新型涉及污泥干燥设备，尤其涉及用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴。

背景技术

随着中国工业化进程的加快及城市基础设施建设的加强，污水的产生及其数量在不断的增长，污水处理率逐步提高，伴随产生了大量剩余污泥。此外，在水环境治理过程中，江河湖泊疏浚等也会产生大量的污泥。污泥是一种量大面广且对人体和环境都具有很大危害作用的固体废弃物。目前，污泥减量化、无害化处置已经成为在城镇水污染控制与治理过程中非解决不可、刻不容缓的重大共性问题。

污泥常见的处置技术主要包括卫生填埋，土地利用、焚烧及建材利用。而一般污水污泥厂排放的机械脱水污泥含水率仍然高达80％左右，为了满足进一步的处理和处置要求，往往要将污泥含水率降至40～50％，甚至更低。对于上述常见污泥处置方法，都需要对污泥进行不同程度的干燥处理，因此污泥干燥是污泥进行后续处理的重要一步。

热干燥技术是常用的污泥干燥技术，其中尤以间接传热干燥技术居多。当污泥在间接传热干燥机中干燥时，含水率较高的污泥将呈现流体状态，随着污泥被干燥，含水率降低，污泥干燥将进入粘滞区(65％-30％左右)，污泥的粘性和塑性将会随之上升，并在50％-60％含水率时达到最大粘性和塑性，此时大部分污泥将结成硬块并粘附在干燥机传热表面上，且难以破碎、清理，从而阻碍污泥干燥表面更新，以及污泥干燥过程的传热传质，进而造成污泥干燥速率下降，能耗升高。

现有污泥间接传热干燥机以桨叶式以及圆盘式污泥干燥机为主，根据处理量包括单轴，双轴以及四轴等不同模式，各转轴上按一定距离垂直分布若干叶片，叶片多呈圆盘状或楔形桨叶状，由于相邻叶片之间的空间结构在转轴转动时变化较小或基本无变化，相邻叶片之间的污泥在干燥过程中受到外力较小，在高粘性状态时易以一定厚度(多为叶片间距)粘附在换热表面，且难以破碎和干燥，亦即干燥机搅拌效果和自清洁效果变弱，从而使整个干燥过程恶化，能耗升高。

由此可见，改进干燥机内部转轴和叶片结构以保证干燥机在处理污泥高粘状态时具有较好的搅拌、自清洁和干燥效果是目前干燥技术发展亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴，能够使干燥机在处理污泥高粘状态时具有较好的搅拌和自清洁效果，以提高干燥机干燥和传热速率。

为解决其技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

提供一种用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴，包括由电机实现驱动的中空转轴，以及设于转轴上的中空叶片，叶片与转轴的中空部分相互连通；所述转轴至少有2根，呈空心圆柱状；在转轴上间隔布置了多个叶片组，每个叶片组中包括至少两个相互交叉的叶片；叶片具有以转轴为中心的对称结构，在叶片两个末端的表面均设有同方向的凸出部，使叶片的侧面呈凹字形；同一个转轴上叶片的凸出部具有相同方向，相邻转轴上叶片凸出部的方向与之相反；当任一叶片处于两个转轴所形成的平面上时，均有一个位于相邻转轴上的叶片与其啮合；所述啮合是指，两个叶片之间部分重合且保持间距，一个叶片的凸出部位于另一个叶片的凸出部与其转轴之间的范围内，两个叶片的凸出部呈相对方向且具有相同高度。

本实用新型中，每个叶片组中均包括两个相互垂直交叉的叶片；叶片垂直于转轴，其整体呈椭圆星形，外缘是由两个与转轴相切的等径圆弧相交组成的。

本实用新型中，所述转轴和叶片具有下述公式中所述的结构或尺寸关系：

R≥2r 公式(1)

式中，R为叶片外缘的圆弧半径，r为转轴半径，l为凸出部的内缘与转轴圆心之间的距离，m为凸出部内缘与叶片末端之间的距离，n为凸出部的内缘的半宽度，x为叶片末端与相邻转轴圆心之间的最近距离。

本实用新型中，所述转轴通过传动机构与电机相连，且能使相邻的转轴逆向转动；该转动是同速转动或差速转动。

本实用新型中，在相邻的两个转轴上，能够相互啮合的两个叶片组的几何中心是相互对应的，即两个叶片组的几何中心连线垂直于这两个转轴。

本实用新型中，干燥机导热通过热工质在转轴和叶片的空腔内流动实现，热工质可由转轴一端进入，再从另一端流出，也可采用管内分管等形式使热工质从同一端进入流出；污泥在干燥机的流动主要依靠干燥机自身倾斜所产生的势能差来完成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过转轴叶片结构在运动过程中周期性的相互严密啮合使叶片之间的相对空间发生急剧变化，使附着在干燥机叶片和壁面上的污泥不停的受到来自其他与其相啮合叶片或与壁面相邻近叶片顶端凸出结构的大范围、近距离的外力压迫，从而发生剧烈形变、剪切、破碎和脱落，实现污泥干燥过程中干燥机的搅拌和自清洁效果，解决污泥在粘滞区时难以破碎以及粘壁的问题，保证污泥换热表面不断更新，从而增大污泥干燥机的干燥速率，提高干燥机的污泥处理能力和粘性处理范围。此外，叶片转动时，相较于现有的桨叶式以及圆盘式污泥干燥机，多个叶片组的严密啮合和叶片顶端凸出结构有效扩大了叶片在干燥机内的运动空间，使叶片运动范围几乎覆盖了整个干燥机内部空间，避免了混合死角的产生。

(2)本实用新型提出的设计方法能够有效的实现本实用新型的意图，根据干燥机材质、所需污泥处理能力、污泥种类和热工质种类，可确定转轴的所有参数，保证本实用新型能够运用于不同类型不同处理规模的干燥机，为各类干燥机的设计提供依据。

附图说明

图1是具有啮合椭圆星形叶片的自清搅拌式转轴结构示意图；

图2是啮合椭圆星形叶片结构三视图；

图3是具有啮合椭圆星形叶片的自清搅拌式转轴侧视旋转示意图。

图中，转轴1、叶片2、叶片3、热工质进口4、热工质出口5、叶片组6。

具体实施方式

参考附图，对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴如图1所示。包括由电机实现驱动的2根空心圆柱状的中空转轴1，转轴1通过传动机构与电机相连，且能使相邻的转轴1逆向转动；该转动是同速转动或差速转动。在转轴1上间隔布置了多个叶片组6，每个叶片组6中均包括两个相互垂直交叉的中空叶片2、3；叶片2、3与转轴1的中空部分相互连通。叶片2、3垂直于转轴1，具有以转轴1为中心的对称结构。叶片2、3的整体呈椭圆星形，外缘是由两个与转轴1相切的等径圆弧相交组成的。在叶片2、3表面的两个末端均设有同方向的凸出部，使叶片2、3的侧面呈凹字形；当任一叶片2或3处于两个转轴1所形成的平面上时，均有一个位于相邻转轴上的叶片与其啮合；所述啮合是指，两个叶片之间部分重合且保持间距，一个叶片的凸出部位于另一个叶片的凸出部与其转轴之间的范围内，两个叶片的凸出部呈相对方向且具有相同高度。在相邻的两个转轴上1，能够相互啮合的两个叶片组6的几何中心是相互对应的，即两个叶片组6的几何中心连线垂直于这两个转轴。

所述转轴1和叶片2、3具有下述公式中所述的结构或尺寸关系以保证该技术合理存在与叶片正常运行：

R≥2r 公式(1)

式中，R为叶片外缘的圆弧半径，r为转轴半径，l为凸出部的内缘与转轴圆心之间的距离，m为凸出部内缘与叶片末端之间的距离，n为凸出部的内缘的半宽度，x为叶片末端与相邻转轴圆心之间的最近距离。

作为进一步的设计优选方案，设计叶片时还可以进一步作出下述限定：

叶片外缘的圆弧半径R与转轴半径r之间具有下述尺寸关系：

R∶r＝5～8∶1 公式(6)。

叶片的厚度a与叶片凸出部的高度b之间具有下述尺寸关系：

a∶b＝1∶1.5～2.5 公式(7)。

假设相互啮合的两个叶片中，一个叶片的凸出部距离另一个叶片的距离为c，所述叶片的厚度a与距离c具有下述尺寸关系：

a∶c＝1∶0.25～0.75 公式(8)。

假设相互啮合的两个叶片中，一个叶片的凸出部距离另一个叶片的距离为c，且该啮合叶片组合与相邻的另一个啮合叶片组合之间的最近距离为d；则两者具有下述尺寸关系：

c∶d＝1∶0.75～1.5 公式(9)。

设计方法说明：

(1)根据干燥机材质，所需污泥处理能力，污泥种类和热工质种类，确定干燥机所需传热系数，从而确定热工质流量，进而确定转轴半径r和叶片宽度a。

(2)为保证转轴运行正常，即运行时转轴之间不碰撞，外沿圆弧半径R需满足公式(1)；再根据污泥粘性、干燥机污泥处理量以及公式(6)确定外沿圆弧半径R；建议当污泥处理量较大、污泥粘性较小时，需向公式(6)上限取值；当污泥处理量较小、污泥粘性较大时，需向公式(6)下限取值；应同时考虑污泥处理量和污泥粘性综合决定。

(3)为保证转轴运行正常，即运行时转轴之间不碰撞，需根据公式(2)确定叶片伸出部分靠近转轴圆心的內沿与转轴圆心的距离l；叶片伸出部分高度m和叶片伸出部分靠近转轴圆心的內沿的半宽度n可直接分别根据公式(3)和公式(4)确定。

(4)为保证转轴运行正常，即运行时转轴之间不碰撞，同时为保证转轴对于污泥的搅拌和自清洁效果，需根据公式(5)确定叶片顶端与相邻转轴圆心之间的最近距离x。

(5)为保证转轴对于污泥的搅拌和自清洁效果，建议分别根据公式(7)和公式(8)确定叶片伸出部分长度b和同一叶片组或相邻转轴相邻叶片组内伸出部分相对的两叶片中其中一个叶片靠近叶片组的中心的內沿与另一个叶片伸出部分的外沿的距离c。

(6)为保证转轴对于污泥的搅拌和自清洁效果，建议根据公式(9)确定同一转轴上相邻叶片组相靠近叶片的相靠近外沿之间距离d。

使用方法说明：

当安装了所述转轴的污泥干燥机运行时，转轴1需与传动机构相连，且保证相邻转轴1均为逆向转动，可同速转动，亦可差速转动，如图3所示；干燥机导热用热工质在转轴1和叶片2的空腔内流动，热工质可由转轴一端热工质进口4进入，再从另一端热工质出口5流出，也可采用管内分管等形式使热工质从同一端进入流出；如图3所示，相邻转轴1上的相邻叶片组6在逆向转动时，相邻转轴1之间的相对空间由于相邻叶片2的互相啮合和分离，会发生急剧变化，附着在该相对空间干燥机叶片和壁面上的污泥会不停的受到外力压迫，污泥会随之发生剧烈形变、剪切，污泥块将随之破碎和脱落，从而实现该空间内污泥的搅拌和自清洁效果；此外，叶片2转动时，相较于现有的桨叶式以及圆盘式污泥干燥机，叶片2运动范围几乎覆盖了整个干燥机内部空间，避免了混合死角的产生；污泥在干燥机的流动主要依靠干燥机自身倾斜所产生的势能差来完成，污泥在干燥机内的停留时间主要由污泥进口流量，干燥机自身的倾斜角度和干燥机出口溢流高度决定。

最后，仍需注意的是：以上举例仅为本实用新型的具体实施例子。本实用新型不限于以上所述例子，可有许多变形。本领域普通技术人员可从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于污泥干燥机的具有啮合叶片的自清搅拌式转轴，包括由电机实现驱动的中空转轴，以及设于转轴上的中空叶片，叶片与转轴的中空部分相互连通；其特征在于，所述转轴至少有2根，呈空心圆柱状；在转轴上间隔布置了多个叶片组，每个叶片组中包括至少两个相互交叉的叶片；叶片具有以转轴为中心的对称结构，在叶片两个末端的表面均设有同方向的凸出部，使叶片的侧面呈凹字形；同一个转轴上叶片的凸出部具有相同方向，相邻转轴上叶片凸出部的方向与之相反；当任一叶片处于两个转轴所形成的平面上时，均有一个位于相邻转轴上的叶片与其啮合；所述啮合是指，两个叶片之间部分重合且保持间距，一个叶片的凸出部位于另一个叶片的凸出部与其转轴之间的范围内，两个叶片的凸出部呈相对方向且具有相同高度。

2.根据权利要求1所述的自清搅拌式转轴，其特征在于，每个叶片组中均包括两个相互垂直交叉的叶片；叶片垂直于转轴，其整体呈椭圆星形，外缘是由两个与转轴相切的等径圆弧相交组成的。

3.根据权利要求2所述的自清搅拌式转轴，其特征在于，所述转轴和叶片具有下述公式中所述的结构或尺寸关系：

R≥2r 公式(1)

式中，R为叶片外缘的圆弧半径，r为转轴半径，l为凸出部的内缘与转轴圆心之间的距离，m为凸出部内缘与叶片末端之间的距离，n为凸出部的内缘的半宽度，x为叶片末端与相邻转轴圆心之间的最近距离。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的自清搅拌式转轴，其特征在于，所述转轴通过传动机构与电机相连，且能使相邻的转轴逆向转动；该转动是同速转动或差速转动。

5.根据权利要求1至3任意一项中所述的自清搅拌式转轴，其特征在于，在相邻的两个转轴上，能够相互啮合的两个叶片组的几何中心是相互对应的，即两个叶片组的几何中心连线垂直于这两个转轴。