沉降过滤倾析式离心机

技术领域

本发明涉及沉降过滤倾析式离心机(screen bowl decanter centrifuge)。

背景技术

一种已知的沉降过滤倾析式离心机包括可水平旋转的转鼓(bowl)，该转鼓内同轴安装有螺旋输送器，用于以略微不同的速度旋转，以将通过离心作用沉积在转鼓的内表面上的固体向转鼓的固体排放端输送。转鼓的另一端具有液体出口。转鼓的大部分通常是圆柱形的，但在固体排放端具有截头圆锥形部分。该截头圆锥形部分向排放端会聚并提供倾斜的斜坡。固体沿着该斜坡被输送器从容纳在转鼓中的液体池中牵引出。因此，斜坡为这种被输送出液体池的固体提供了干燥区域。在已知的沉降过滤式离心机中，截头圆锥形斜坡部段由同轴设置的圆柱形筛网(screen)部段补充，该圆柱形筛网部段沿输送方向位于斜坡下游。

因此，沉积在转鼓的圆柱形/圆锥形部段中进行，但随后输送出液体池的固体被输送通过筛网部段，从而改善脱水作用。

后一种机器结构特别适用于容易排水的材料。因此，它们在煤和其他矿物的脱水中得到了广泛的应用。然而，在这种应用中，考虑到待处理产品的数量，使用超大型的机器非常有必要。然而，超大型离心机器的设计和制造上的严重限制是扭矩要求，即驱动输送器所需的扭矩。许多因素导致了这种扭矩要求，但是被输送通过筛网的产品的摩擦效应提供了主要的部分。如果能够实现输送扭矩的减少，这将具有双重的益处，即消除影响与输送器驱动关联的齿轮箱的一些设计限制(因此减小它的尺寸和成本)，以及非常有效地减少总功耗。

沉降过滤倾析式离心机的替代结构公布在我们的早期申请GB 2 064 997A中，该结构意在减少输送器扭矩。该文献公布了一种沉降过滤倾析式离心机，其中，从朝向固体出口端的方向考虑，转鼓的筛网部段为发散的圆锥形的形式。

这种布置的明显优点是，因为固体上的离心力有助于它们沿着筛网部段通过，所以发散的筛网部段的设置显著降低了输送扭矩要求。然而，发散部段的角度应该小于离心机使用的固体产品的摩擦角度，以便确保在可忽略的行进时间固体不会简单地在发散表面上向外流动。例如，在煤的情况下，摩擦角度通常在大约20°到25°的范围内，例如大约22°。

一个额外的明显优点是，当固体被向着转鼓的出口端输送时，固体所遇到的筛网部段的较大直径提供了较大的G因数，并因此改善了脱水。同时，筛网部段的发散特性意味着，随着固体向排放端移动，越来越大的筛网区域变得可用，因此堆积在筛网上方的固体高度逐步降低，这进一步改善了排水设施。

然而，评估倾析器的性能的一个重要方面是它的功耗。由倾析器消耗的电能的很大一部分被用于将供给到倾析器的液体和固体混合物加速至倾析器固体转鼓的高转速。对于给定的转鼓转速(rpm)，当材料(固体或液体)从倾析器排放时，能量损失随着材料排放的半径(即距旋转组件的中心线的距离)的平方而增加。动能损失为：

排放质量×(排放半径×2π×rpm/60)

发明内容

本发明是考虑到上述情况而设计的。

根据本发明的第一方面，提供了一种沉降过滤倾析式离心机，其包括可水平旋转的转鼓，该转鼓内同轴安装有螺旋输送器，用于以略微不同的速度旋转，以将通过离心作用沉积在转鼓的内表面上的固体朝向转鼓的固体排放端输送。转鼓的另一端具有液体出口。该转鼓具有：无孔截头圆锥形部分，该截头圆锥形部分朝向固体排放端会聚并提供倾斜的斜坡，固体沿着该斜坡被输送器牵引离开容纳在转鼓中的液体池；以及穿孔筛网部分，该穿孔筛网部分沿固体排放的方向位于无孔截头圆锥形部分的下游，用于帮助固体脱水。其中，穿孔筛网部分包括：第一部分，该第一部分在无孔截头圆锥形部分的下游，相对于转鼓的旋转轴线以第一角度倾斜；以及发散的第二部分，当在固体排放的方向上考虑时，该第二部分位于第一部分的下游且相对于转鼓的旋转轴线以第二角度倾斜。并且其中，螺旋输送器邻近转鼓的无孔部分和穿孔筛网部分两者。

通过筛网部段排放的液体大部分出现在它行进经过筛网的初始部分期间。如果筛网最初仅以较小的角度倾斜(例如0°，使得第一穿孔筛网部分是圆柱形的)，随后是发散部段，那么，与没有较小(例如零)倾斜的上游部段的完全发散的筛网的能量损失相比，这种液体的初始损失导致的能量损失较低。这是因为对于本发明的组合而言，排放液体的平均半径较小。

螺旋输送器优选基本上延伸可旋转转鼓的整个长度。

第一穿孔筛网部分可以略微会聚。例如，相对于转鼓的旋转轴线，第一穿孔筛网部分的倾斜角度可以从0°到5°。

第一穿孔筛网部分可以略微发散。例如，相对于转鼓的旋转轴线，第一穿孔筛网部分的倾斜角度可以从0°到5°。

在一种优选的实施例中，第一穿孔筛网部分是圆柱形的。

在一种优选的实施例中，穿孔圆柱形筛网部分邻近无孔截头圆锥形转鼓部分定位。

在一种优选的实施例中，穿孔发散截头圆锥形筛网部分邻近穿孔圆柱形筛网部分定位。

第二发散可渗透筛网部段的角度可以小于与离心机一起使用的固体产品的摩擦角。这确保在可忽略的行进时间固体不会简单地在发散表面上向外流动。

可替代地，第二发散可渗透筛网部段的角度可以大于与离心机一起使用的固体产品的摩擦角。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的具体实施例(仅作为示例)，附图中：

图1是根据本发明的沉降过滤倾析式离心机的实施例的纵向横截面；以及

图2是图1的横截面的分解图。

具体实施方式

附图中示出的离心机包括转鼓10，该转鼓支撑在轴承12、14中，用于围绕水平轴线A-A旋转。转鼓10包括直径相对较大的无孔第一圆柱形部分16、无孔截头圆锥形部分18和筛网部分20。筛网部分20包括：第一圆柱形筛网部分22，该第一圆柱形筛网部分22的内直径与截头圆锥形转鼓部分18的最小直径相同；以及发散的截头圆锥形筛网部分24，该截头圆锥形筛网部分与圆柱形筛网部分22相邻接。圆柱形壁部分16的左手端(如附图中所看到的)被径向壁26封闭。该径向壁26通过穿过圆柱形部分16和壁26上的配合凸耳27a、27b中的对准孔的螺栓(未示出)固定到圆柱形部分16的外端。壁26包含用于限定用于确定建立在转鼓中的环形液体池的深度的溢流堰的一个或更多个孔28。图1中由点划线30表示的该池的液位由可调节板29的径向位置决定。该可调节板29延伸横过孔并螺栓固定至壁26。并且将注意的是，液体池与无孔截头圆锥形部分18沿其长度的大约三分之二相接触。

筛网部分20就在无孔截头圆锥形部分18的下游且由已知的薄筛网构件32形成。该薄筛网构件32由支撑框架34支撑。该支撑框架34具有更大的孔36。该孔36允许液体通过筛网32的不受限制地通过。筛网部分20的右手端(如在附图中看到的)被另一径向壁38封闭。无孔截头圆锥形部分18和圆柱形筛网部分22的内部邻接端通过穿过无孔截头圆锥形部分18和圆柱形筛网部分22上的配合凸耳35a、35b中的对准孔的螺栓(未示出)固定在一起。并且径向壁38通过穿过筛网部分20和壁38上的配合凸耳37a、37b中的对准孔的螺栓(未示出)被固定到筛网部分20的外端。

第一螺旋输送器46在转鼓10内同轴地支撑在轴承40、42、44中。该螺旋输送器46包括从中空的滚筒50的外表面向外延伸的螺旋形翼板48。中空的滚筒50的左手端(如在附图中看到的)附接到安装在轴承40中的中空轴52，且滚筒的相对端附接到实心轴54。该实心轴54通过轴承40、42可旋转地安装在互补成形的套筒56中。该套筒56从径向壁38向外延伸。该径向壁38封闭筛网部分20。中空轴52允许将待处理的浆料引入滚筒50的内部。滚筒15具有在相邻圈的输送器翼板46之间的多个孔58，用于将浆料引入转鼓的无孔圆柱形部分16和截头圆锥形部分18中。

如从附图中可以看出的，第一螺旋输送器46部分地延伸到圆柱形筛网部分22中，且在圆柱形筛网部分22和发散的截头圆锥形筛网部分24的区域中与第二螺旋输送器60相邻接。第二螺旋输送器60与第一螺旋输送器46同轴对齐，并且包括可滑动地配装在中空的滚筒50的端部上的套筒62和从套筒62的外表面向外延伸的螺旋形翼板64。第二螺旋输送器60通过在于第一螺旋形翼板68的端部处焊接到滚筒50的外表面的带66的外表面上滑动它的套筒62被径向定位，并且在套筒62的纵向最外端处通过穿过径向向内延伸的固定凸耳70的紧固螺栓68而被固定到第一螺旋输送器。该固定凸耳70朝向套筒62的纵向外端定位且通过螺纹连接被接纳在第一螺旋输送器46的中空的滚筒50的端壁中。

在使用中，以已知的方式通过马达(未示出)旋转转鼓10，并且齿轮箱(也未示出)以与转鼓10相同的方向旋转第一螺旋输送器46和第二螺旋输送器60，但速度与转鼓10略微不同。待分离的浆料通过中空轴52被引入到中空的滚筒50中，且经由滚筒的圆柱形壁中的孔58进入转鼓10的内表面。

以已知的方式，选择转鼓10的旋转速度使得浆料被离心地压靠转鼓10的内表面。浆料内的固体沉淀在转鼓的壁上，并且因为第一螺旋输送器46以与转鼓10略微不同的速度旋转，分离的固体沿着壁、朝向并沿着无孔截头圆锥形壁圆锥部分18滚动。分离的液体从径向壁26中的孔28中排放出。

第一螺旋输送器46对固体的滚动使固体纵向移动到筛网部分20上。固体首先遇到圆柱形筛网部分22，然后是发散的截头圆锥形筛网部分24。其中，持续的旋转导致更多量的液体将被径向排放，这允许越来越干燥的固体被滚动到右侧(如附图中所示出的)，在那里，它们能够以已知的方式通过固体排放端口(附图中不可见)排出。

发散的部段的角度应该小于离心机正使用的固体产品的摩擦角度，以便确保在可忽略的行进时间固体不会简单地在发散表面上向外流动。例如，在煤的情况下，摩擦角度通常在大约20°到25°的范围内，例如大约22°。

由倾析式离心机消耗的电能的很大一部分被用于使供给到倾析器的液体和固体混合物加速至转鼓的无孔圆柱形和截头圆锥形部分的高转速。对于给定的转鼓转速(rpm)，当材料(固体或液体)从倾析器排放时，能量损失随着材料被排放的半径(即距旋转组件的中心线A-A的距离)的平方而增加。动能损失E

E

因此，通过筛网部段排放的液体大部分出现在它经过筛网的初始部分期间。通过提供筛网，该筛网初始是圆柱形随后是发散部段(在固体的滚动方向上)，因此，与没有圆柱形部段的仅发散筛网的液体能量损失相比，液体的初始损失导致的液体能量损失较低，这是因为对于圆柱形/发散筛网的组合，在其上排放液体的平均半径较小。

此外，本发明实现了与发散筛网相关联的较低扭矩要求的优点。

本发明不限于前述实施例的细节。

例如，虽然与无孔截头圆锥形部分18相邻的筛网部分22已经被描述为圆柱形的，但它可以略微会聚(例如，相对于转鼓的旋转轴线倾斜从0°到5°)或者可以略微发散(例如，相对于转鼓的旋转轴线倾斜从0°到5°)。