一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置及离心方法

技术领域

本发明涉及固液分离技术领域，具体为一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置及离心方法。

背景技术

离心装置作为传统的固液相分离装置，被广泛应用于化工、石油、医药和食品等领域，是主要的工业设备之一。其主要利用混合液中具有密度相差较大，且互不相容的固相物体和液相物体，通过离心力筛分，获得不同的沉降速度，从而进行分离。

其中，卧式离心装置相较于其他的离心装置，例如立式离心装置，重心更低，稳定性好，便于进行大容量的离心处理。然而，相较于立式离心装置，卧式离心装置的旋转离心结构通过双端进行支撑，在离心的过程中无法双端受力平衡，因此容易导致单侧磨损较大，在进行连续性离心过程中，会导致旋转不够稳定，造成离心的波动较大，在运转中容易因为离心力发生晃动，降低分离的效率。

此外，一般的卧式离心机都采用单侧导向离心，一端为进口，一端为出口，容易造成出口端被固体物堵塞，影响离心分离效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置及离心方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置，包括壳体、分离装置、调节装置和驱动电机，驱动电机和壳体紧固连接，驱动电机和分离装置传动连接，壳体上设有工作腔，分离装置和调节装置分别置于工作腔内，分离装置包括输送器，输送器外层设有转鼓，驱动电机和输送器传动连接，驱动电机一侧设有差速器，差速器通过锥齿轮组分别与转鼓和输送器传动连接，调节装置和分离装置连接。

壳体作为主要的承载基础，用于对其他各装置进行安装，通过驱动电机输入转矩，再通过差速器将转矩差速输入到输送器和转鼓上，使输送器和转鼓以不同转速转动，即形成转速差，高速旋转的输送器和转鼓将密度较大的固体物离心贴合到转鼓内壁上，液体物则由于密度较小，受到的离心力较小，处于固体物内层，从而进行固相和液相的分离，通过调节装置对双端旋向相反的输送器所输送的悬浮液进行分流，保证输送器两端受力均衡，防止离心过程中造成轴端磨损过大，影响离心平顺性和离心质量。

进一步的，输送器包括中轴，中轴两端分别设有离心区，两个离心区分别设有分离桨叶，两侧分离桨叶螺旋布置，两个分离桨叶旋向相反，两个分离桨叶分别和中轴表面紧固连接，中轴上设有料道，分离装置还包括进料管，进料管和料道管道连通，料道沿周向设有若干出料口，出料口末端朝向转鼓内层；

中轴上设有分配区，分配区位于两个离心区之间，调节装置包括补偿组件，补偿组件和中轴传动连接，补偿组件包括调节环、收卷辊和补偿桨叶，中轴上设有回转槽，调节环和回转槽间歇转动连接，调节环上设有补偿室，收卷辊置于补偿室内，收卷辊上缠绕有若干卷的补偿桨叶，补偿桨叶两端分别和两侧的分离桨叶紧固连接，补偿桨叶位于分配区内。

中轴两端通过轴承支撑在工作腔内，中轴外圆沿轴向分为三个区域，两端为离心区，主要用于安装分离桨叶，使悬浮液受到分离桨叶作用产生离心，中段区域为分配区，中轴上的料道的出料口位于分配区，为了保证出料均匀性，出料口沿中轴轴向等距设置有若干个，在中轴旋转过程中，料道内的悬浮液在离心作用下从出料口流出，通过补偿组件调节两侧总桨叶的长度，总桨叶的长度为分离桨叶的长度和处于同角倾斜的补偿桨叶长度，通过调节调节环两侧的总桨叶长度配比，从而对两侧悬浮液配比进行调节，使双端重量保持平衡，降低离心过程中的晃动，降低磨损，初始状态下，补偿桨叶全都收卷在收卷辊上，且两侧的补偿桨叶在收卷辊上层叠收卷，放卷时一起进行放卷，根据需要调节接入总桨叶的补偿桨叶长度，从而调节悬浮液导向配比，通过补偿室对收卷辊进行旋转支撑。

进一步的，补偿组件还包括收卷电机，收卷电机和收卷辊间歇传动连接，调节装置还包括调向缸和换向电机，换向电机置于回转槽内，调节环内圈设有齿形面，换向电机输出端设有齿轮，齿轮和调节环的齿形面啮合，换向电机和调节环传动连接，调向缸置于补偿室的两个出口处，调向缸输出端设有卡块，调向缸和卡块通过球节传动连接，补偿桨叶上设有调向槽，卡块和调向槽传动连接，中轴上设有导向槽，补偿桨叶和导向槽适配。

收卷电机为收卷辊旋转提供动力，当需要进行调节时，收卷电机输出转矩带动收卷辊转动，使补偿桨叶从收卷辊上放卷，补偿桨叶为弹性金属，可以完成收卷和放卷过程，当收卷电机放卷时，换向电机通过齿轮和调节环的内圈的齿形面啮合，使调节环转动，使放卷的补偿桨叶从补偿室伸出，通过补偿室出口的两个调向缸对补偿桨叶的伸出状态进行调节，调向缸通过卡块插入补偿桨叶的调向槽内，从而对补偿桨叶竖立或者贴合中轴的状态进行切换，补偿桨叶竖立状态为插入导向槽，可以推动悬浮液移动，为接入总桨叶状态，贴合中轴的状态，补偿桨叶无法推动悬浮液前移，为不接入总桨叶状态。

进一步的，壳体两端分别设有检测槽，调节装置还包括感压组件，两组感压组件分别置于检测槽内，感压组件和中轴抵接，感压组件包括磁柱、感压线圈和复位弹簧，感压线圈和磁柱置于检测槽内，磁柱上端和中轴抵接。

通过壳体两侧的检测槽分别对感压组件进行安装，磁柱一端穿过感压线圈，上端和中轴抵接，磁柱可以和检测槽进行摩擦接触，当中轴两侧受到的离心的悬浮液重量产生差异时，受到悬浮液较重的一端中轴推动磁柱下行，感压线圈做切割磁感线运动，产生感应电流，从而对中轴受力不平衡状态进行自动检测。

进一步的，感压线圈和相邻的调向缸电连；

换向时：导通的调向缸使补偿桨叶插入导向槽内，未导通的调向缸使相邻的补偿桨叶和中轴外圈贴合。

当检测到不平衡状态时，收卷电机对补偿桨叶进行放卷，通过换向电机使放卷后的补偿桨叶仍呈螺旋状布置，便于推动悬浮液移动，初始状态下，调向缸带动补偿桨叶放卷处于直立状态，即补偿桨叶伸出补偿室后插入导向槽内，和感压线圈导通的调向缸所在侧重量较大，调向缸驱动卡块移动，从而带动此侧的补偿桨叶处于和中轴外圈贴合状态，不和中轴间产生倾斜角度，即无法推动悬浮液移动，使重量较轻的中轴一侧总桨叶长于重量较重的一端，即使更多配额的悬浮液进入重量较轻的一端，对中轴双端重量进行自动平衡，提高离心平顺性，降低轴端磨损。

作为优化，磁柱远离中轴一端设有复位弹簧，复位弹簧底端和检测槽连接。中轴在对磁柱进行压接传动过程中，通过磁柱对复位弹簧压紧，当双端重量平衡后，通过复位弹簧对磁柱进行复位，便于进行连续性重量监测。

作为优化，分离桨叶沿远离中轴竖直中心面的方向螺径递减设置。通过分离桨叶螺径渐变设置，使分离桨叶转动过程中推动转鼓内层的固体物向轴端移动，便于进行分离导出。

作为优化，壳体端部设有出渣口，转鼓上设有若干溢流口，溢流口倾斜布置，溢流口进口处朝向中轴端部。通过出渣口将离心后的固体物从出渣口排出，通过倾斜布置的溢流口，使液体不会在离心惯性作用下进入溢流口，当转鼓和输送器中间的液体压力增大时，在压差作用下，推动液体从溢流口流动，进行固液相分离。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过调节调节环两侧的总桨叶长度配比，从而对两侧悬浮液配比进行调节，使双端重量保持平衡，降低离心过程中的晃动，降低磨损；当收卷电机放卷时，换向电机通过齿轮和调节环的内圈的齿形面啮合，使调节环转动，使放卷的补偿桨叶从补偿室伸出，通过补偿室出口的两个调向缸对补偿桨叶的伸出状态进行调节，调向缸通过卡块插入补偿桨叶的调向槽内，从而对补偿桨叶竖立或者贴合中轴的状态进行切换；当中轴两侧受到的离心的悬浮液重量产生差异时，受到悬浮液较重的一端中轴推动磁柱下行，感压线圈做切割磁感线运动，产生感应电流，从而对中轴受力不平衡状态进行自动检测；当检测到不平衡状态时，收卷电机对补偿桨叶进行放卷，通过换向电机使放卷后的补偿桨叶仍呈螺旋状布置，和感压线圈导通的调向缸所在侧重量较大，调向缸驱动卡块移动，从而带动此侧的补偿桨叶处于和中轴外圈贴合状态，不和中轴间产生倾斜角度，即无法推动悬浮液移动，使重量较轻的中轴一侧总桨叶长于重量较重的一端，即使更多配额的悬浮液进入重量较轻的一端，对中轴双端重量进行自动平衡，提高离心平顺性，降低轴端磨损。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的双端反向螺旋示意图；

图3是图2视图的局部A放大视图；

图4是本发明的总桨叶延程调节示意图；

图5是本发明的补偿桨叶调节动力传动示意图；

图6是图1视图的局部B放大视图；

图中：1-壳体、11-工作腔、12-检测槽、13-出渣口、2-分离装置、21-输送器、211-中轴、2111-离心区、2112-分配区、2113-回转槽、2114-导向槽、2115-料道、212-分离桨叶、22-转鼓、221-溢流口、23-进料管、3-调节装置、31-补偿组件、311-调节环、3111-补偿室、312-收卷辊、313-补偿桨叶、314-收卷电机、32-感压组件、321-磁柱、322-感压线圈、323-复位弹簧、33-调向缸、34-卡块、35-换向电机、4-驱动电机、5-差速器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供技术方案：

如图1～图6所示，一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置，包括壳体1、分离装置2、调节装置3和驱动电机4，驱动电机4和壳体1紧固连接，驱动电机4和分离装置2传动连接，壳体1上设有工作腔11，分离装置2和调节装置3分别置于工作腔11内，分离装置2包括输送器21，输送器21外层设有转鼓22，驱动电机4和输送器21传动连接，驱动电机4一侧设有差速器5，差速器5通过锥齿轮组分别与转鼓22和输送器21传动连接，调节装置3和分离装置2连接。

壳体1作为主要的承载基础，用于对其他各装置进行安装，通过驱动电机4输入转矩，再通过差速器5将转矩差速输入到输送器21和转鼓22上，使输送器21和转鼓22以不同转速转动，即形成转速差，高速旋转的输送器21和转鼓22将密度较大的固体物离心贴合到转鼓22内壁上，液体物则由于密度较小，受到的离心力较小，处于固体物内层，从而进行固相和液相的分离，通过调节装置3对双端旋向相反的输送器21所输送的悬浮液进行分流，保证输送器21两端受力均衡，防止离心过程中造成轴端磨损过大，影响离心平顺性和离心质量。

进一步的，输送器21包括中轴211，中轴211两端分别设有离心区2111，两个离心区2111分别设有分离桨叶212，两侧分离桨叶212螺旋布置，两个分离桨叶212旋向相反，两个分离桨叶212分别和中轴211表面紧固连接，中轴211上设有料道2115，分离装置2还包括进料管23，进料管23和料道2115管道连通，料道2115沿周向设有若干出料口，出料口末端朝向转鼓22内层；

中轴211上设有分配区2112，分配区2112位于两个离心区2111之间，调节装置3包括补偿组件31，补偿组件31和中轴211传动连接，补偿组件31包括调节环311、收卷辊312和补偿桨叶313，中轴211上设有回转槽2113，调节环311和回转槽2113间歇转动连接，调节环311上设有补偿室3111，收卷辊312置于补偿室3111内，收卷辊312上缠绕有若干卷的补偿桨叶313，补偿桨叶313两端分别和两侧的分离桨叶212紧固连接，补偿桨叶313位于分配区2112内。

中轴211两端通过轴承支撑在工作腔11内，中轴211外圆沿轴向分为三个区域，两端为离心区2111，主要用于安装分离桨叶212，使悬浮液受到分离桨叶212作用产生离心，中段区域为分配区2112，中轴211上的料道2115的出料口位于分配区2112，为了保证出料均匀性，出料口沿中轴211轴向等距设置有若干个，在中轴211旋转过程中，料道2115内的悬浮液在离心作用下从出料口流出，通过补偿组件31调节两侧总桨叶的长度，总桨叶的长度为分离桨叶212的长度和处于同角倾斜的补偿桨叶313长度，通过调节调节环311两侧的总桨叶长度配比，从而对两侧悬浮液配比进行调节，使双端重量保持平衡，降低离心过程中的晃动，降低磨损，初始状态下，补偿桨叶313全都收卷在收卷辊312上，且两侧的补偿桨叶313在收卷辊312上层叠收卷，放卷时一起进行放卷，根据需要调节接入总桨叶的补偿桨叶313长度，从而调节悬浮液导向配比，通过补偿室3111对收卷辊312进行旋转支撑。

进一步的，补偿组件31还包括收卷电机314，收卷电机314和收卷辊312间歇传动连接，调节装置3还包括调向缸33和换向电机35，换向电机35置于回转槽2113内，调节环311内圈设有齿形面，换向电机35输出端设有齿轮，齿轮和调节环311的齿形面啮合，换向电机35和调节环311传动连接，调向缸33置于补偿室3111的两个出口处，调向缸33输出端设有卡块34，调向缸33和卡块34通过球节传动连接，补偿桨叶313上设有调向槽，卡块34和调向槽传动连接，中轴211上设有导向槽2114，补偿桨叶313和导向槽2114适配。

收卷电机314为收卷辊312旋转提供动力，当需要进行调节时，收卷电机314输出转矩带动收卷辊312转动，使补偿桨叶313从收卷辊312上放卷，补偿桨叶313为弹性金属，可以完成收卷和放卷过程，当收卷电机314放卷时，换向电机35通过齿轮和调节环311的内圈的齿形面啮合，使调节环311转动，使放卷的补偿桨叶313从补偿室3111伸出，通过补偿室3111出口的两个调向缸33对补偿桨叶313的伸出状态进行调节，调向缸33通过卡块34插入补偿桨叶313的调向槽内，从而对补偿桨叶313竖立或者贴合中轴211的状态进行切换，补偿桨叶313竖立状态为插入导向槽2114，可以推动悬浮液移动，为接入总桨叶状态，贴合中轴211的状态，补偿桨叶313无法推动悬浮液前移，为不接入总桨叶状态。

进一步的，壳体1两端分别设有检测槽12，调节装置3还包括感压组件32，两组感压组件32分别置于检测槽12内，感压组件32和中轴211抵接，感压组件32包括磁柱321、感压线圈322和复位弹簧323，感压线圈322和磁柱321置于检测槽12内，磁柱321上端和中轴211抵接。

通过壳体1两侧的检测槽12分别对感压组件32进行安装，磁柱321一端穿过感压线圈322，上端和中轴211抵接，磁柱321可以和检测槽12进行摩擦接触，当中轴211两侧受到的离心的悬浮液重量产生差异时，受到悬浮液较重的一端中轴211推动磁柱321下行，感压线圈322做切割磁感线运动，产生感应电流，从而对中轴受力不平衡状态进行自动检测。

进一步的，感压线圈322和相邻的调向缸33电连；

换向时：导通的调向缸33使补偿桨叶313插入导向槽2114内，未导通的调向缸33使相邻的补偿桨叶313和中轴211外圈贴合。

当检测到不平衡状态时，收卷电机314对补偿桨叶313进行放卷，通过换向电机35使放卷后的补偿桨叶313仍呈螺旋状布置，便于推动悬浮液移动，初始状态下，调向缸33带动补偿桨叶313放卷处于直立状态，即补偿桨叶313伸出补偿室3111后插入导向槽2114内，和感压线圈322导通的调向缸33所在侧重量较大，调向缸33驱动卡块34移动，从而带动此侧的补偿桨叶313处于和中轴211外圈贴合状态，不和中轴211间产生倾斜角度，即无法推动悬浮液移动，使重量较轻的中轴211一侧总桨叶长于重量较重的一端，即使更多配额的悬浮液进入重量较轻的一端，对中轴双端重量进行自动平衡，提高离心平顺性，降低轴端磨损。

作为优化，磁柱321远离中轴211一端设有复位弹簧323，复位弹簧323底端和检测槽12连接。中轴211在对磁柱321进行压接传动过程中，通过磁柱321对复位弹簧323压紧，当双端重量平衡后，通过复位弹簧对磁柱321进行复位，便于进行连续性重量监测。

作为优化，分离桨叶212沿远离中轴211竖直中心面的方向螺径递减设置。通过分离桨叶212螺径渐变设置，使分离桨叶212转动过程中推动转鼓22内层的固体物向轴端移动，便于进行分离导出。

作为优化，壳体1端部设有出渣口13，转鼓22上设有若干溢流口221，溢流口221倾斜布置，溢流口221进口处朝向中轴211端部。通过出渣口13将离心后的固体物从出渣口13排出，通过倾斜布置的溢流口221，使液体不会在离心惯性作用下进入溢流口221，当转鼓22和输送器21中间的液体压力增大时，在压差作用下，推动液体从溢流口221流动，进行固液相分离。

一种双端反向螺旋推料的卧式离心装置的离心方法，离心方法包括以下步骤：

1)进液离心；通过进料管23将悬浮液送入料道2115内，在离心力作用下使悬浮液流出，通过差速设置，使固体物贴合在转鼓22外层，液体位于转鼓22内层；

2)双端平衡检测；中轴211在离心过程中，悬浮液对中轴211施加反向作用力，会对中轴211双端平衡状态造成影响，对双端离心分离的悬浮液重量进行监测；

3)出料导向分配，均衡重量；对中轴211重量较轻的一端，延长总桨叶长度，从而提高进入离心分离的总量，使中轴两端受力平衡，防止造成单端磨损过大，影响离心分离效率。

4)固液分离导流。通过重量平衡后的输送器21，将固液离心分离后的固体物和液体物分别进行引流，便于进行连续性离心。

本发明的工作原理：在中轴211旋转过程中，料道2115内的悬浮液在离心作用下从出料口流出，通过补偿组件31调节两侧总桨叶的长度，总桨叶的长度为分离桨叶212的长度和处于同角倾斜的补偿桨叶313长度，通过调节调节环311两侧的总桨叶长度配比，从而对两侧悬浮液配比进行调节，使双端重量保持平衡；当收卷电机314放卷时，换向电机35通过齿轮和调节环311的内圈的齿形面啮合，使调节环311转动，使放卷的补偿桨叶313从补偿室3111伸出，通过补偿室3111出口的两个调向缸33对补偿桨叶313的伸出状态进行调节，调向缸33通过卡块34插入补偿桨叶313的调向槽内，从而对补偿桨叶313竖立或者贴合中轴211的状态进行切换，补偿桨叶313竖立状态为插入导向槽2114，可以推动悬浮液移动，为接入总桨叶状态；当中轴211两侧受到的离心的悬浮液重量产生差异时，受到悬浮液较重的一端中轴211推动磁柱321下行，感压线圈322做切割磁感线运动，产生感应电流；当检测到不平衡状态时，收卷电机314对补偿桨叶313进行放卷，通过换向电机35使放卷后的补偿桨叶313仍呈螺旋状布置，便于推动悬浮液移动，初始状态下，调向缸33带动补偿桨叶313放卷处于直立状态，即补偿桨叶313伸出补偿室3111后插入导向槽2114内，和感压线圈322导通的调向缸33所在侧重量较大，调向缸33驱动卡块34移动，从而带动此侧的补偿桨叶313处于和中轴211外圈贴合状态，不和中轴211间产生倾斜角度，即无法推动悬浮液移动，使重量较轻的中轴211一侧总桨叶长于重量较重的一端，即使更多配额的悬浮液进入重量较轻的一端，对中轴双端重量进行自动平衡。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。