過濾式離心機是1種在石油化工、化工、制藥及食品產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用的過濾設(shè)備。在過濾式離心機的發(fā)展過程中,人們對濾渣的卸出方法極為重視,很多離心機以濾渣的卸出方式命名,如刮刀離心機、活塞推料離心機和螺旋卸料離心機等。翻袋式離心機是1種新型過濾式離心機,它有一特殊的固相物料排出機構(gòu)即濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。離心機中的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一濾袋,排渣時,濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)將濾袋翻轉(zhuǎn),濾袋的內(nèi)表面變?yōu)橥獗砻?使固相物料在離心力作用下脫離濾袋。與刮刀離心機、活塞推料離心機和螺旋卸料離心機等相比,翻袋式離心機的過濾表面殘留物少,從而過濾阻力較小。翻袋式離心機具有余濕量小、洗滌效果佳及操縱彈性大等優(yōu)點,在石油化工、化工及制藥等行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用遠景。為在我國發(fā)展翻袋式離心機,作者研究了現(xiàn)有的2種濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu),并提出了1種新的結(jié)構(gòu)。 
    1·操縱原理 
    翻袋式離心機的轉(zhuǎn)鼓分為固定部分和可以進行軸向運動的部分,見圖1。其中轉(zhuǎn)鼓蓋、轉(zhuǎn)鼓蓋連桿、濾布固定板、內(nèi)軸和濾袋為可以軸向運動部分。進料管用來輸送懸浮液,轉(zhuǎn)鼓蓋在裝料或離心過濾過程中封閉轉(zhuǎn)鼓,見圖1a。轉(zhuǎn)鼓蓋由轉(zhuǎn)鼓蓋連桿與濾布固定板相連,濾布固定板由內(nèi)軸牽拉。轉(zhuǎn)鼓與外軸相連并由電機帶動旋轉(zhuǎn)。內(nèi)軸與外軸可相對滑動,在固相排出階段,內(nèi)軸帶動轉(zhuǎn)鼓蓋、轉(zhuǎn)鼓蓋連桿、濾布固定板和濾布移出轉(zhuǎn)鼓,濾布的內(nèi)表面變成了外表面,在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下將沉積物甩出(圖1b)。 
    2·幾種翻袋機構(gòu)比較 
    轉(zhuǎn)鼓蓋的打開和封閉來自內(nèi)軸與外軸的相對運動。牽動內(nèi)軸的方式不同,就會產(chǎn)生不同的濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)決定著轉(zhuǎn)鼓在脫水狀態(tài)時能否密封和在排渣狀態(tài)時濾袋能否翻轉(zhuǎn)并順利排渣,因此是此機型發(fā)展的關(guān)鍵部件。 
    2.1油缸驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 
    油缸驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是翻袋式離心機最早的結(jié)構(gòu),帶動濾袋翻轉(zhuǎn)的內(nèi)軸與油缸的活塞桿成為一體并與活塞相連,油缸與轉(zhuǎn)鼓同速轉(zhuǎn)動,以控制液壓油的進出方向來控制濾袋的翻出或返回。此種結(jié)構(gòu)的缺點:①旋轉(zhuǎn)的油缸與靜止的供油裝置動態(tài)接觸,輕易漏油,污染環(huán)境。②活塞桿出進油缸輕易污染所分離的產(chǎn)品和環(huán)境。③旋轉(zhuǎn)的油缸有較大的轉(zhuǎn)動慣量,會降低軸的臨界轉(zhuǎn)速。 
    油缸驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)近年來已被逐步淘汰。但我國有些離心機制造廠商仍在計劃生產(chǎn)使用油缸驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的翻袋式離心機,原因是有關(guān)專利剛剛過期,生產(chǎn)此種結(jié)構(gòu)的離心機有正當性。此種作法的弊端是降低了產(chǎn)品的競爭能力。 
    2.2海因科爾機械驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 
    德國海因科爾公司自1994年以來,逐步用機械驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)取代油缸驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu),此種機械驅(qū)動式濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu)見圖2。電機通過帶輪驅(qū)動外軸,另一個電機通過帶輪驅(qū)動螺紋軸。當驅(qū)動外軸的電機速度大于驅(qū)動螺紋軸電機的速度時,螺紋軸會相對滑動螺母旋轉(zhuǎn)。滑動螺母由于導向圓筒和導向鍵的限制作用不能旋轉(zhuǎn),故只能使螺紋軸作軸向運動并拉動內(nèi)軸做軸向運動。在內(nèi)軸的拉動下轉(zhuǎn)鼓蓋密封轉(zhuǎn)鼓,使轉(zhuǎn)鼓處于封閉狀態(tài),此時可以進行裝料或離心過濾過程。 
    相反,當螺紋軸電機的速度大于外軸電機的速度時,轉(zhuǎn)鼓蓋離開轉(zhuǎn)鼓,離心機處于卸料狀態(tài)。在圖2中,皮帶輪1右面的所有零件除支座外,均為高速旋轉(zhuǎn)件,這些零件在加料、過濾和洗滌等工況時與轉(zhuǎn)鼓同速。為控制內(nèi)軸的進退,不但要正確地控制螺紋軸電機及外軸電機各自的速度,還要控制它們的相對速度。此結(jié)構(gòu)的題目是旋轉(zhuǎn)件多,影響軸的振動性能,增加了制造難度和機器本錢,且控制難度大。 
    2.3隔離式機械濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 
    我們在深進地研究了上述2種機構(gòu)后[3,4],設(shè)計了隔離式機械濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu),見圖3[5]。此種機構(gòu)的特點是旋轉(zhuǎn)件數(shù)目大幅減少。在圖3中,與外軸固定的帶輪1與導向圓筒之間的軸承使得導向圓筒不再隨外軸一同轉(zhuǎn)動。滑動螺母與內(nèi)軸之間的軸承使得滑動螺母和螺紋軸等零件也不再隨內(nèi)軸一同轉(zhuǎn)動。軸承可傳遞軸向力,但隔離了前后零件之間的轉(zhuǎn)動。 
    螺紋軸在帶輪的帶動下順時針或逆時針旋轉(zhuǎn),從而帶動內(nèi)軸在外軸內(nèi)滑動。此結(jié)構(gòu)的特點:內(nèi)軸的進退與外軸的轉(zhuǎn)速無關(guān),使機構(gòu)更易控制。旋轉(zhuǎn)件減少,降低了制造難度并進步機器的可靠性。轉(zhuǎn)軸長度縮短,使軸的振動性能得到改善。 
    3·結(jié)語 
    通過分析已有的2種濾袋翻轉(zhuǎn)機構(gòu),提出了1種新的機構(gòu)。該機構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)零件少、輕易控制以及制造本錢低等優(yōu)點。此外,新機構(gòu)還縮短了轉(zhuǎn)軸的長度,使軸系的剛度增加,進步了臨界轉(zhuǎn)速,使機器運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。因此種結(jié)構(gòu)與外國專利無關(guān),有理由成為我國離心機制造廠商生產(chǎn)此種離心機的首選結(jié)構(gòu)。