離心卸料式離心機的設計探究

余耀佳

摘要：離心力卸料離心機是一種新型高效的設備，其原理是利用未分離的物料在離心機錐型轉鼓內受到的離心力進行卸料的自動連續卸料離心機。本文在分析卸料式離心機的主要技術特點以及存在的不足的基礎上，提出了新的設計意見，并作了詳細的闡述和分析。

中圖分類號：TH39文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

發展到現在，離心機已有多種模式，包括立式和臥式、過濾和沉降、上卸料和下卸料、人工卸料和自動卸料。主要有：上懸式離心機、離心力卸料離心機、臥式活塞推料離心機、臥式刮刀卸料離心機、三足離心機、進動卸料離心機、振動卸料離心機、螺旋卸料離心機、管式離心機和碟式離心機等。

如何完善離心力卸料離心機對的技術特點，改進分離質量，更好地發揮離心力卸料離心機的強大功效，成為當前需要解決的一個問題。

1離心力卸料離心機及其特點

離心力卸料離心機又名錐籃離心機、慣性離心機。該機型是可移動過濾自動連續離心機中結構最簡單的。其工作原理是：待分離的濾餅，在錐形轉鼓中受到自身所受的離心力分力與篩網之間的摩擦力，從錐形轉鼓小端沿篩網向大端移動，最終自動排除，是一種無卸料裝置的自動連續卸料離心機。離心力卸料離心機適用于分離易過濾的含晶體懸浮液，可分離的粒直徑可達到0.2mm及以上。當離心機的轉鼓角度、運作轉速、篩網間隙等參數確定之后，不同的物料和分離要求只適用于與之相對應的物料分離，因此使用范圍會受到一定的限制。

早在1889年，西方國家已經依據慣性原理設計出類似的慣性離心機，但由于當時還未能生產出其所需要的篩網而沒有得到推廣。直到1956年，西德對此作出了改進，并把這款離心機正式應用于制糖工業。離心力卸料離心機經過幾十年的發展，其技術性能和分離效果都有較大的提高，在某些領域中己逐漸取代其他結構復雜的離心機，并已廣泛使用于制糖、精制鹽、碳酸氰氨等產業中。

如上文所說，離心力卸料離心機并沒有專門的卸料裝置，而是利用未分離的物料在離心機錐型轉鼓內受到的離心力分力實現自動連續卸料，因此它脫水效率高，能在較短停留時間內獲得含濕量較低的濾餅，具有結構簡單、制造快捷、維修便利、操作自動連續、處理物料量大、能耗與費用低等優點。但其也存在一些弱點，如濾液中含固體多；分離的物料質量不穩定，分離的固體含濕量高；對物料性質與濃度的要求高，適應性低；物料停留時間難以控制，易產生跑液；應用范圍受到限制等。

2離心機分離質量的表現

衡量離心分離機分離性能的主要指標是分離因數。它體現了被分離物料在錐型轉鼓內所受到的離心力與自身重力的比值，通常離心機的分離因數越大，分離效率越高，分離效果也越好。工業用離心分離機的分離因數一般在100～20000范圍內，管式超速分離機的分離因數可高達61000，分析專用超速分離機的分離因數可高達600000。決定離心分離機分離性能的另一個指標是轉鼓的工作面積，工作面積越大意味著處理能力也越大。針對離心力卸料離心機，其性能衡量有以下兩個方面。

2.1渣的含液量大小

渣的含液量大小是評定離心力卸料離心機分離性能好壞的一個重要標準。通常要求離心機分離出來的固相（渣）含液量越小越好，然而離心力卸料離心機分離的固相含液量相對較高，如應用于化肥廠的立式離心力卸料離心機，其分離的固相含液量可達4%—5%甚至更高，往往使分離質量達不到標準。

2.2濾液中含固量多少

評價離心機分離質量好壞的另一個重要方面是分離的濾液中含固量多少，一般要求離心機分離的濾液含固量越少越好，如果單純為了避免固相含液量偏高，而選用縫隙較大的篩網使渣的含液量降低，這祥就會導致濾液中含固量升高，分離質量也照樣達不到標準。離心力卸料離心機分離的濾液中含固量相比其他離心機偏高，因此，要增強離心機的分離性能，必須同時滿足以上兩個方面的標準，此外，離心力卸料離心機分離質量高低還有其它方面的要求，如分離的渣顆粒大小等，這里就不贅述了。

綜上所述，離心力卸料離心機是一種用于固液分離的通用設備。其分離效率與性能通常以濾渣含液量，以及濾液中的固相損失比率等來衡量。如果過濾的目標物屬于濾液，通常用濾液澄清度表示其分離質量，它們呈負相關。分離效率與性能是反映離心力卸料離心機工作質量的重要性能指標，不斷開發新技術、設計高效優質的離心機，可以直接為工業生產提供支持。因此，明確影響離心力卸料離心機分離質量的因素，也是至關重要的。經過分析，造成離心力卸料離心機分離質量差的原因是多方面的，如轉鼓末端未能完全密封、物料在錐型轉鼓內停留時間短、篩網密度選擇不當等。

3新型離心力卸料離心機的設計建議

根據上文的分析，提高離心力卸料離心機分離性能的措施必須有針對性，要對不同的影響因素采取與之相對應的方法。

3.1選擇篩網縫隙，降低濾液含固量

針對上文提到的濾液中含固量較多這一因素，主要與篩網縫隙有關，固相含濕量越低，篩網縫隙越大，細顆粒晶體就易從篩網縫隙漏入濾液中，從而使濾液含固量增多；而倘若篩網縫隙太小，細顆粒就易堵塞篩網縫隙，使固相脫水困難，以至固相濕含量增高，因此篩網縫隙的選擇很關鍵，要嚴格根據懸浮液的物料性質進行選擇。如根據懸浮液中固相顆粒的分布與大小，如果顆粒大，就選擇大縫隙的篩網。同時還要考慮懸浮液的固液比，以及懸浮液的粘度等。此外，篩網的制造難易度和使用壽命也要考慮在內。建議在設計新型離心力卸料離心機時，使用金屬條取代板孔網來焊制篩網，在使用過程中有既很少漏晶也不堵塞的優勢,而且增加了使用壽命。

3.2改進轉鼓結構，降低固相濕含量

關于物料在錐型轉鼓內停留時間較短，分離出的固相濕含量高這一問題，除了選擇合適的篩網之外，還可以通過設計更合理的錐型轉鼓結構，提高物料在轉鼓內停留的時間，從而降低固相物料濕含量的途徑來改善。這方面已有一些專利資料，建議研制階梯形轉鼓，其轉鼓分為三個臺階和四個錐段，不僅可以使物料在轉鼓內停留時間提高將近兩倍，而且一旦物料通過臺階時，就會松動濾渣層，更有利于脫水，經過實驗，最終可以使固相物料濕含量降低1%至2%。

3.3轉變密封方式，防止濾液外溢

影響離心機分離質量的另一個重要部分就是密封部分。轉鼓大端密封的好壞程度直接影響分離固相的質量，目前國內大多采用迷宮密封，但是其結構比較復雜，制造與安裝不是很方便，最終的密封效果也不理想。經過一段時間的改進，出現了不少新式密封結構，有些效果比較好。如仿迷宮式密封以及沉渣小室密封，能有效阻止濾液向濾渣泄漏。

4結論

通過以上分析與設計研究，離心力卸料離心機分離質量提高、分離時間有效縮短，實現了改進的目的。離心力卸料離心機是一種新型高效的設備，今后將在解決生產難題的同時創造更多的效益。

參考文獻:

[1]孫啟才，金鼎五．離心機原理結構與設計[M]．北京：機械工業出版社．1987．

[2]王玉卿.提高離心力卸料離心機離質量的一項簡單有效措施[J].過濾與分離,1994(2).

[3]張宏選,王三保.提高離心力卸料離心機分離性能的探討[J].中國化工裝備.2002(2).

[4]張樹群,牛自得.用錐籃離心機分離高溫鹽中硫酸鎂和工業鹽技術研究[J]．鹽業與化工,2007(4).