卧式螺旋离心机设计计算说明书.docx

800 卧式螺旋卸料离心机设计摘 要:卧式螺旋卸料沉降离心机是一种广泛应用于过程工业的分别悬浮液的离心分别机械。其具有连续操作、处理量大、耗电量低、适应性强等特点，是工业上主要的分别设备之一，现已被广泛应用于化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、环保、军工等各个领域的固液分别。本课题的任务为设计转鼓直径为 800mm 的卧式螺旋卸料沉降离心机。本文首先对卧式螺旋卸料离心机工作原理和主要部件构造作了肯定的介绍；对整体进展了的构造性设计，对一些主要部件进展了重点设计，如转鼓、螺旋等，对关键设备差速器进展了设计选型；对该离心机的主要部件，包括转鼓，螺旋支承轴的强度进展了校核；最终对当今国内外卧式螺旋离心机的争论进展状况进展了总结和展望。关键词：卧式螺旋卸料沉降离心机；设计计算；分别；转鼓；转子IVDesign of a 800horizontal scroll decanter centrifugeAbstract：Horizontal scroll decanter centrifuge is a centrifuge machine which is widely used in processing industrial separation of slurry. As important separating equipment, it has a continuousoperation,largecapacity, lowpowerconsumption,adaptability andother characteristics. Now it also has been widely used in chemical, oil refining, light industry, medicine, food, textile, metallurgy, coal, mineral, marine, environmental protection, military and other fields of solid-liquid separation.The topic for the task is to design a horizontal scroll decanter centrifuge which d rum diameter is 800mm. Firstly, there is a introduce to the operating principle and th e critical piece of horizontal scroll decanter centrifuge in this paper; And then conduct ed on the overall structural design, especially focus on some major design components, s uch as drum, screw and so on, the key equipment differential mechanism has been des igned and chosen; the strength check of the centrifuge, including drum, screw supports haft has also been processed; Finally, the situation of current domestic and foreign ce ntrifuge research and development is summed up and expected.Key Words: horizontal scroll decanter, design-calculation, separation, drum, rotor目 录摘 要I1 绪论11.1 离心机的应用及其进展11.2 离心机的分类11.3 离心沉降21.3.1 离心沉降分别技术的根本原理21.3.2 离心沉降分别机的种类31.4 螺旋卸料沉降式离心机41.4.1 螺旋卸料沉降式离心机的概况41.4.2 卧螺离心机的工作原理51.4.3 卧螺离心机的主要优缺点61.4.4 螺旋卸料沉降式离心机国内外争论现状72 卧螺离心机的主要参数及根本构件82.1 分别因数82.2 主要部件92.2.1 转鼓92.2.2 螺旋输送器102.2.3 差速器112.3 螺旋卸料沉降离心机的技术参数选择122.3.1 转鼓直径122.3.2 转鼓长度132.3.3 转鼓转速142.3.4 转鼓半锥角142.3.5 池深与转鼓半径比142.3.6 螺旋输送器152.3.7 生产力量153.生产力量计算154 传动设计184.1 螺旋卸料离心机差速器184.2 渐开线行星齿轮差速器形式的选择184.3 NC 系列齿轮行星差速器的构造原理194.4 NC 系列行星齿轮差速器的根本参数205 卧螺离心机物料输送的功率计算205.1 启动转鼓等转动件所需功率 N2015.2 启动物料到达工作转速所需功率 N2215.3 抑制轴与轴承摩擦所需功率 N3225.4 抑制空气摩擦所需功率 N4235.5 卸出物料所需功率N2355.5.1 圆锥形转鼓段推料功率计算245.5.2 圆柱段转鼓推料消耗功率计算245.6 卧螺离心机功率确定256. 强度计算266.1 转鼓强度计算266.1.1 圆柱形转鼓强度计算266.1.2 圆锥形转鼓强度计算286.2 轴的强度校核30参考文献341 绪论1.1 离心机的应用及其进展离心分别是利用离心力对液-固、液-液-圈、液-液等非均相混合物进展分别的过程。实现离心分别操作的机械称为离心机 1 。离心机和其它分别机械相比，不仅能得到含湿量低的固相和高纯度的液相，而且具有节约劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件，具有连续运转、自动遥控、操作安全牢靠和占地面积小等优点。因此， 自1836年第一台工业用三足式离心机在德国闯世，迄今一百多年以来己获得很大的进展。各种类型的离心机品种繁多，各有特色，并正在向提高技术参数、系列化、自动化方向进展，且组合转鼓构造增多，专用机种越来越多。现在，离心机己广泛用于化工、石油化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个领域 2 。例如：湿法采煤中粉煤的回收，石油钻井泥浆的回收， 放射性元素的浓缩，三废治理中的污泥脱水，各种石油化工产品的制造，各种抗菌素、淀粉及农药的制造，牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用动物油、米糠油等食品的制造，织品、纤维脱水及合成纤维的制造，各种润滑油，燃料油的提纯等都使用离心机。离心机己成为国民经济各个部门广泛应用的一种通用机械。离心机根本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分别、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的进展而相应进展起来的。例如：18 世纪产业革命后，随着纺织工业的快速进展，1836年消灭了棉布脱水机。1877年为适应乳酪加工工业的需要，制造了用于分别牛奶的分别机。进入20世纪之后，随着石油综合利用的进展，要求把水、固体杂质、焦油状物料等除去，以便使重油当作燃料油使用，50年月研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分别机，到60年月进展成完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理进展的需要，对于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机、碟式分别机和三足式下部卸料沉降离心机有了进一步的进展，特别是卧式螺旋卸料沉降离心机的进展尤为快速。离心机的构造、品种机器应用等方面进展快速，但理论争论落后于实践是个长 期存在的问题。目前在理论争论方面所获得的学问，主要还是用来说明试验的结果， 而在推测机器的性能、选型以及设计计算，往往仍要凭借阅历或试验。但随着现代 科学技术的进展，固-液分别技术越来越受到重视，离心分别理论争论缓慢落后的局面也在乐观扭转。1.2 离心机的分类离心分别依据操作原理可区分为两类不同的过程离心过滤和离心沉降 3 。而与其相应的机种可区分为过滤式离心机和沉降式离心机,具体分类如图1.1所示。第10页 共 35 页1.3 离心沉降图1.1 离心机的分类离心沉降由三个物理过程组成 4 ，即：固体的沉降，依据介质对其中物体运动阻力的流体离心进展；沉渣压实，依据分散系得离心规律进展；从沉渣中排出局部由分子力所保持的液体。离心沉降理论，是由安布勒(Ambler)于 1952 年首次提出， 其后又进展了更深的探讨。1.3.1 离心沉降分别技术的根本原理离心沉降在离心力作用下使分散在悬浮液中的固相粒子或乳浊液中的液相粒子沉降的过程。沉降速度与粒子的密度、颗粒直径以及液体的密度和黏度有关，并随离心力亦即离心加速度的增大而加快。离心加速度值an= w 2 r 可随回转角速度w 和回转半径 r 的增大而快速增加。因此，离心沉降操作适用于两相密度差小和粒子速度小的悬浮液或乳浊液的分别。图 1.2 离心沉降分别原理图离心沉降离心沉降它是利用混合物各组分的质量不同，承受离心旋转产生离心力大小的差异，使颗粒下沉而液体上升，到达清洁、分别目的的方法。组成悬浮系的流体与悬浮物因密度不同，在离心力场中发生相对运动，因而使悬浮系得到分别的沉降操作。当悬浮系作回转运动时，密度大的悬浮物固体颗粒或液滴在惯性离心力的作用下，沿回转半径方向向外运动。此时，颗粒或液滴受三个径向作用力：惯性离心力 Fc= mw 2 r ，式中m 为颗粒质量； w 为回转角速度；r为旋转半径。浮力(方向与惯性离心力相反)。流体对颗粒作绕流运动所产生的曳力。颗粒在此三力的共同作用下,沿径向向外加速运动。对于符合斯托克斯定律的微小颗粒，径向运动的加速度很小，上述三力根本平衡。离心沉降同一颗粒在一样介质中分别作离心沉降和重力沉降时 ,推动颗粒运动的惯性离心力 F 与重力之比称为离心分别因数，它是反映离心沉降设备性能的重要c参数。1.3.2 离心沉降分别机的种类(1) 旋风分别器含尘气体由矩形进口管沿切向进入器内,在器壁的作用下作圆周运动。颗粒被惯性离心力抛至器壁，并集合于锥形底部的集尘斗灰斗中。净化了的气体从中心排气管离去。旋风分别器的分别因数约为52500，一般可分别575m的细小尘粒。旋风分别器构造简洁，没有运动部件，操作不受温度、压力的限制，广泛应用于很多工业部门，用于除去气体中的粉尘，或从气体中回收有用粉料。(2) 旋液分别器其构造和工作原理与旋风分别器根本一样，主要用于悬浮液的增稠或所含固体颗粒的水力分级。(3) 螺旋卸料离心机在长锥形转鼓内装有螺旋推料器，料浆加在转鼓中部，澄清液从转鼓大头端面 的窗口溢出，沉积在转鼓内壁的沉淀，由螺旋推料器推向转鼓小头，经沥干后卸出。此机适宜于处理细分散悬浮液，能获得含水率较小的固体沉淀。(4) 碟式分别机在转鼓内装有很多倒锥形碟片，碟片直径一般为0.20.6m，碟片数为50100。转鼓转速为47008500r/min，分别因数可达400010000。碟式分别机可用于分别乳浊液(如油料脱水等)，也可用于澄清含有少量微细颗粒的液体。(5) 管式高速离心机承受长径比很大的管状转鼓，以便增加转速，提高分别因数。此种离心机的转速通常高于15000r/min，分别因数可达12500。主要用于含细小液滴的乳浊液分别和含少量微细颗粒的悬浮液分别。1.4 螺旋卸料沉降式离心机1.4.1 螺旋卸料沉降式离心机的概况螺旋卸料沉降式离心机是高速运转，连续进料、分别分级、螺旋推动器卸料的 离心机，螺旋卸料沉降式离心机分立式螺旋卸料沉降式离心机和卧式螺旋卸料沉降 式离心机，本文争论的是卧式螺旋卸料沉降式离心机。现该离心机已广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、医药、轻工、食品等工业部门和污水处理工程。它利用离心沉 降法来分别悬浮液，能连续操作、处理量大、无滤布和滤网、单位产量的耗电量较 少、适应性强、修理便利、能长期运转。最初的卧式螺旋卸料离心机是由两对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋之间的差转速，以输送沉渣并被应用于淀粉工业上。真正现代的有有用价值的第一台螺旋离心机首次使用了二级行星齿轮差速器卧螺离心机消灭后，由于具有突出的优点而得到了快速的进展。螺旋卸料沉降式离心机是国际上五十年月制造的机械，七十年月，我国开头引进。国产化一些机型成为原化工部七五科技攻关工程。八十年月我国就开头测绘， 己测绘德国FIOTTWE公司、美国SHAPLESS公司、法国GUINARD公司、瑞典ALFA-Laval公司等国外著名公司生产的多种规格的离心机，并进展仿制，国家产时在全国组织6个生产厂家进展仿制生产。现国内己能生产的螺旋卸料沉降式离心机有WL200，WL350，WL450，WL600，LW800，DLW430，LW350，LW400，LW500， LW620等。随着工业的飞速进展，各行业对高精度、高质量设备的需求量不断增加，当前各种类型的离心机品种繁多，各具特色，并且都向提高技术参数、系列化，机电一体化方向进展。螺旋卸料沉降离心机由于能够连续出料，生产力量大，对物料的适应性强，构造紧凑，占地面积积少等特点，因此应用越来越广泛。目前其进展速度很快，但从总的趋势看；(1) 为了提高单机生产力量，实行加大转鼓直径，增加长径比的方法，如GUINARD公司的D型螺旋卸料沉降式离心机，转鼓直径最大的为1500mm,长径比为4.7。(2) 为了分别固相颗粒比较细，粘度大的悬浮液，实行提高转速度方法，如阿法拉法公司生产的4500离心机，转鼓直径310mm，转速达7600r/min，这样高的转速， 目前我国还不能到达。(3) 目前国外离心机正朝着机电一体化方向进展，己实现在离心机上对分别物料的自动检测与调整，机械性能自动保护，振动的随机检测和自动报警，过载保护分别反响等。我国目前已开头留意机电一体化的争论与应用，但在离心机方面也只是刚刚起步。(4) 适应不同物料及工况的需要，目前国内外离心机制造厂又推出来很多不同型号的防爆型离心机，用于易燃易爆场合的物料分别。1.4.2 卧螺离心机的工作原理卧螺离心机的工作原理如图1.1、图1.2所示，电机通过大、小端带轮分别带动转鼓、差速器旋转，高速旋转的转鼓内有同心安装的具有螺旋叶片的推动器，转鼓由 轴承座支撑。转鼓通过右轴承座处的空心轴与差速器的外壳相连接，差速器的输出 轴带动螺旋输送器与转鼓同向转动，但转速不同，其转差率一般为转鼓转速的0.2 3%。需分别的物料从进料管进入机内，经过螺旋输送器进到转鼓内。在离心力的作用下，转鼓内形成一个环形液池，重相固体粒子离心沉降到转鼓内外表上而形成沉 渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓的小端。沉渣从 小端排渣孔排出。在转鼓的大端盖上开设有假设干个溢流孔，处理后的液体从今处排 出。大端溢流孔位置可以安装可调整的溢流挡板，通过调整溢流口位置、机器转速、转鼓与螺旋输送器的转速差、进料速度就可以转变沉渣的含湿量和澄清液的含固量。图 1.1 卧式螺旋沉降式离心机简图图1.2 卧式螺旋沉降式离心机转鼓简图1.4.3 卧螺离心机的主要优缺点(1) 优点自动、连续操作，无滤网和滤布，能长期运转，修理便利。应用范围广。它能完成以下分别过程：a. 固相脱水对易分别物料，其脱水效果与过滤式离心机一样好。对含有可压缩固相的悬浮液， 在过滤离心机上分别效果很差，甚至无法分别；用卧螺离心机能完成此分别过程。b. 液相澄清它对液相的澄清效果虽然不如分别机，但是可获得比分别机干得多的沉渣，而允许的悬浮液固相浓度比分别机高的多。c. 可分别固相重度比液相轻的悬浮液通常这种物料是用过滤式离心机来分别的，但是当固相是可压缩的物料或滤布清洗、再生有困难时，只有依靠这种构造上稍加改进的离心机进展分别。d. 液-液-固分别固相含量大于14%的液-液-固混合物，在碟式分别机上就难以分别。一般分别这 种物料要先进展液-固分别，再进展液-液分别。然而，用卧螺离心机可以直接把固相和轻、重液相一次分别。e. 粒度分级通过卧螺离心机可以将固相按颗粒大小进展分级。对物料的适应性较大，能分别的固相粒度范围较广，并且在颗粒大小不均匀的条件下，能照常分别得很好。能适应各种浓度悬浮液的分别，浓度的波动不影响分别的效果。构造紧凑、易于密封，某些机型能在高压和低温条件下操作。单机生产力量大(当量沉降面积可达10000 m 2 ，生产力量可达190 m3 / h )，分别质量比较高，操作费用的，占地面积小。(2) 缺点沉渣的含湿量一般比过滤离心机稍高，大致与真空过滤机相等。沉渣的洗涤效果不好。构造比较简单，造价高。1.4.4 螺旋卸料沉降式离心机国内外争论现状螺旋卸料沉降式离心机是高速运转，连续进料、分别分级、螺旋推动器卸料的 离心机，螺旋卸料沉降式离心机分立式螺旋卸料沉降式离心机和卧式螺旋卸料沉降 式离心机，现该离心机己广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、医药、轻工、食品等 工业部门和污水处理工程。利用离心沉降法来分别悬浮液，能连续操作、处理量大、无滤布和滤网、单位产量的耗电量较少、适应性强、修理便利、能长期运转。伴随 着我国经济的快速进展，螺旋卸料沉降式离心机有着宽阔的市场。例如：城市的建 设得到了快速进展，城市的规模扩大，人口增加，水环境污染成了一大难题。据专 家统计，我国城市污水排放量年增加为3亿立方米左右，加快城市污水厂的建设步伐势在必行。城市污水处理厂的污泥脱水设备应用比较广泛的是带式压滤机和螺旋卸 料沉降式离心机。但是，由于螺旋卸料沉降式离心机的技术明显优予带式压滤机， 螺旋卸料沉降式离心机将逐步取代带式压滤机。1954年国际上消灭了真正具有现代有用价值的第一台螺旋卸料沉降式离心机。 依据不同的分别物料，设计者依据物料特点进展特地的设计。现就不同的应用领域， 已有相应的螺旋卸料沉降式离心机消灭，在国际上，该技术已相当成熟。处理气一 液-固三相混合物的螺旋卸料沉降式离心机、处理固相密度比液相密度比小的螺旋卸料沉降式离心机、粒子分级用螺旋卸料沉降式离心机、逆流洗涤螺旋卸料沉降式离 心机、并流式螺旋卸辩沉降式离心机、污泥脱水用螺旋卸料沉降式离心机。在国际 上的兴旺国家，污泥用的螺旋卸料沉降式离心机已标准化、系列化。近几年还在其 构造上依据应用的实践进展了很多改进，消灭了一些的构造设计方面的专利。例如最近推出了一种叫“NOXON”的螺旋卸料沉降式离心机，它的适应性格外强，能处理多种不同尺寸和外形大小的材料，操作便利，用计算机掌握。瑞典阿尔法公司开发的NX型螺旋卸料沉降式离心机，其构造尺寸依据不同尺寸、外形的颗粒而调整其型号，还可以依据的材料要求，设计的螺旋卸料沉降式离心机。它的动平衡和静平衡处理格外好，能在负载下高速运转，其输入和输出口的设计有效地防止物料堵塞。该螺旋卸料沉降式离心机与固体物料有摩擦的部位涂以合金有效防止了磨损，旋转部位用不锈钢材料，使整个运转过程处在一个封闭的系统里，其自动装置充分保障了工作安全。该卧螺离心机能有效分别纤维、粒子等，其处理颗粒的尺寸范围可从1微米到5毫米，而且处理量大，能到达每小时200立方米流量。瑞典阿尔法在螺旋卸料沉降式离心机的理论争论和制造设计已经处于世界先进水平， 从螺旋卸料沉降式离心机的构造设计、使用材料、防腐措施、应用范围、自动掌握和密封装置争论的都很透彻。因此，它的机械设备广泛应用于世界各地的各个领域。国外较著名的离心机生产商有德国FIOTTWE公司、美国SHAPLESS公司、法国GUINARD公司、瑞典ALFA-Laval公司等。我国在螺旋卸料沉降式离心机的理论争论方面也取得了相当不错的进展。80年月，我国开头重视螺旋卸料沉降式离心机的进展，一些科研工作者开头争论国外螺旋卸料沉降式离心机的进展动态，机械工业部通用机械争论所翻译了大量英文和俄文资料，为我国卧式螺旋沉降离心机的设计供给了理论根底。我国在九十年月已能自己研制生产螺旋卸料沉降式离心机，国家在1979年便在工厂进展螺旋卸料沉降式离心机的生产，成功的生产出WL200，WLl000，LWB500，LWG500等型号的产品。重庆江北机械厂是国家最早投入螺旋卸料沉降式离心机生产厂家之一，为我国第一批螺旋卸料沉降式离心机生产作出了较大奉献，为我国离心机理论供给了不少数据和试验。现在该厂引进法国坚纳公司技术，并严格按法国坚纳公司技术标准生产具有国际水准的产品DLW系列产品。该系列产品性能卓越具有完善的工作特点和传动装置，它的差速器可实现无级变速，它是与计算机完善结合的典型，在计算机的屏幕上，我们可看到其主要参数，其自动装置和密封系统也比较先进。金华铁路机械厂通过二十多年的研制生产，也拥有比较雄厚的技术力气，该厂设计制造的螺旋卸料沉降式离心机是在引进、消化、吸取国外先进分别机械的根底上，结合我国石油、地质勘探的需要而研制开发的系列产品，近来己推出最机型LW355x1460，LW400x860，LW500xl250，LWG500x1250。它们的主要特点是能去除泥浆中的有害粗颗粒，调整泥浆比重，降低粘度，其LW500x1250，LW500x1250 的最大处理量能到达50立方米。1958年成立的上海离心机争论所，近些年来通过与国际著名离心机制造公司的亲热合作，己生产出大长径比的螺旋卸料沉降式离心机系列产品，使转鼓的沉降区域物料分别时间延长，从而显著提高固液分别效果，并在此根底上成功的研制了国内第一套污泥脱水成套设备和首辆污泥脱水成套设备工程车；一些高等院校也在这些方面做了不少工作。2 卧螺离心机的主要参数及根本构件2.1 分别因数被分别的物料在离心力场中所受的离心力和它所受的重力的比值，称为分别因数 F ，即：rFF =c= mw2 r = w2 rrGmgg式中m 离心力场中物料的质量kgw 转鼓角速度： w =157 rad/sr 转鼓内半径： r =400 mm将上述各数据代入可得分别因数：w 2 r1572 ´ 0.4Fr2.2 主要部件2.2.1 转鼓= 1005.1g9.81转鼓部件是卧螺离心机的主要部件。转鼓的构造、外形和参数在很大程度上打算了离心机的特点和工艺效果，卧螺离心机可以按转鼓的外形分为圆柱形、圆锥形、圆柱-圆锥形和双锥形等类型 5 - 6 。转鼓的参数一般包括最大内直径、总长度、锥形局部的锥角和溢流环的直径等。图2.1 转鼓构造图转鼓部件主要包括：转鼓筒体2和大小端盖4、1(包括液位调整装置5) 7 。其构造见图2.1。转鼓简体转鼓简体初期的外形为锥形，以后消灭柱-锥形。后者与锥形转鼓相比较，柱-锥形转鼓能大大增加液池的容量，从而提高澄清效果。但是有的螺旋离心机仍旧承受圆锥形转鼓，由于它适用于在脱水的同时还需按粒度大小将物料分类的状况。转鼓简体锥形局部的筒壁磨损比较大。为了削减转鼓的磨损，在其外表沿母线方向塞焊假设干筋条，这不仅能促使在转鼓上形成由沉渣构成的密实保护层，而且可以改善螺旋对沉渣的输送作用，防止沉渣在转鼓圆周上打滑。转鼓圆锥局部的小端，对称地布置有沉渣卸出孔。出渣孔一般有三种形式：径向的、轴向的，半轴向半径向的。径向出渣孔构造简洁；轴向出渣孔可增加转鼓的有效工作长度，不积渣；后者介于前二者之间。为了保护卸渣孔免于磨损，卸渣孔内可安装硬质合金保护衬套。卧螺离心机转鼓的参数一般包括最大内直径、长度、锥形局部的锥角和溢流直径卧螺离心机转鼓最重要的、而且有代表性的参数是最大内直径，这一参数通常 列入离心机的型号。离心机的系列化也是以转鼓最大内直径作为主要参数来制定的。转鼓的最大内直径和转鼓的转速打算了离心机分别因数的大小。转鼓体的全长同最 大直径的比(称为长径比)也是很关键的参数。对于易分别的物料，长径比为 12， 一般在 1.5 左右；对于难分别的物料，长径比为2.54，一般在3 左右；长径比超过4 时，在制造上有困难，但它是将来进展的方向。2.2.2 螺旋输送器螺旋输送器是螺旋卸料离心机的主要部件，它能连续地把沉渣送至排渣口并排出机外，它的构造、材料和参数不仅关系到离心机的生产力量、工作寿命，而且还关系到分别效果的好坏 8 - 9。 螺旋输送器的筒体与转鼓同心安装在轴承上，螺旋输送器边缘所形成的回转外廓通常同转鼓的外形一样。即有单锥、筒锥、双锥等形式。为了输送沉降在转鼓内外表的物料，螺旋与转鼓以一样的方向旋转，但转速不同(一般转差为转鼓转速的 0.23%)，此转差是由行星差速器来实现的。螺旋输送器一般由螺旋叶片、内筒、加料隔仓、左右轴颈等组成(图 2.2)。图 2.2 连续整体螺旋部件示意图图 2.3 内筒是柱-柱的螺旋螺旋输送器推料叶片的形式很多，有连续整体螺旋叶片、连续带状螺旋叶片喝 连续式螺旋叶片等。最常用的是连续整体式螺旋叶片，这种螺旋叶片制造比较简洁， 同时亦适用多种物料分别。螺旋叶片头数，依据使用要求可以是单头螺旋、双头螺旋、也可以是多头螺旋。与单头螺旋相比，双头螺旋能保证沉渣在转鼓内较均匀地分布，运转平稳，并且双 头螺旋有较高的沉渣输送力量。脱液型螺旋卸料沉降离心机一般承受双头螺旋，而 澄清型离心机大都承受单头螺旋。内筒一般是焊接或铸造而成的空心筒体。内筒的外形一般有单锥、柱-锥或由大小柱筒组合而成的形式，筒内用横隔板分隔成一个或两个以上有加料孔的加料隔仓， 以适应因液层深度转变后，沉降区长度的变化而引起加料位置的变化。这是由于过 去认为最适宜的加料位置是在脱水区与沉降区的交界处。但目前认为加料位置放在 转鼓柱锥段交界处较适宜，可避开对沉渣的冲刷，分别效果反而更好。这样，不管 液层深度如何变化，只有一个加料位置，只需一个加料隔仓，可简化内筒构造。螺旋叶片材料一般与转鼓材料一样。但是，当分别物料中的固体粒子磨蚀性很 大时，叶片外表很简洁被磨损。螺旋叶片磨损后，通常会使螺旋的输渣力量降低， 造成沉渣含湿量增大。假设沉渣与螺旋叶片的摩擦力大于沉渣与转鼓内外表的摩擦 力，则沉渣就粘附在螺旋叶片上并和螺旋一起旋转，于是沉渣就不能从转鼓中卸出， 并渐渐塞满转鼓。为防止这种现象发生，就要求叶片材料必需具有高的硬度和耐磨 性，提高螺旋叶片外表的硬度和耐磨性。2.2.3 差速器差速器为行星轮减速器，它由外转子通过空心轴带动旋转，使螺旋推料器的转速比锥形转鼓快肯定的转速，这个差值一般是转鼓转速的0.2 3% ，通常称为差转速 10 - 11。差转速使螺旋推料器的螺旋叶片与转鼓内壁间有相对运动，因而螺旋推料器可以推送固体物料。当悬浮液从右端进料连续参加时，由于转鼓回转产生的离心力的作用下，物料聚拢在转鼓大端，形成一沉降区。在沉降区里，悬浮液中的固相物料受离心力的作用而沉降到转鼓内壁上，并被螺旋推料器送到转鼓小端的枯燥区， 最终从卸渣口甩出。锥形转鼓大端的端面上开有圆形口，到达肯定的深度的澄清液从溢流口流出，这样就实现了固、液的分别。图 2.4 差速机构运动简图2.3 螺旋卸料沉降离心机的技术参数选择一般而言，离心记得技术参数是依据分别过程的要求和经济性原则，综合平衡各种因素而进展选择的。螺旋沉降离心机的技术参数包括(1) 构造方面的参数：转鼓内直径 D、转鼓总长度 L、转鼓半锥角a 、转鼓溢流口处直径 D、螺旋的螺距 S 或升角b ；1(2) 操作方面的参数：转鼓的转速 n 或角速度w 、转鼓与螺旋的转速差Dn 。选择和确定合理的技术参数是设计螺旋沉降离心机的首要任务。选择这些技术参数的依据是：悬浮液的特征、处理量、分别效率的要求、沉渣产量、渣含湿量、输渣功率等。在诸多参数和因素中，必需首先解决主要参数确实定。2.3.1 转鼓直径3 2转鼓直径 D 确实定要考虑离心机系列型号的标准尺寸，单机生产力量的物料性质。转鼓直径是系列型号的主要尺寸数据。系列中转鼓直径的数值是从优先数系中，选取几何级数公比i =正比。= 1.26 来确定的。在 L/D 肯定状况下，生产力量大致与 D 3成本设计中转鼓直径：D=800mm转鼓外形：柱锥形材料：0Crl8Ni9 不锈钢2.3.2 转鼓长度转鼓长度L 按长径比 L / D 值来确定。转鼓体的全长同最大直径的比(称为长径比)也是很关键的参数。对于易分别的物料，长径比为12，一般在1.5左右；对于难分别的物料，长径比为2.54，一般在3左右；长径比超过4时，在制造上有困难，但它是将来进展的方向。现取长径比 L / D =3.2，则转鼓长度 L =800×3.2=2560 mm3当转鼓直径 D、总长度L 、锥段小端出渣口直径 D肯定时，沉降区长度受液层深度 h 和半锥角a 变化的影响。如图2-3 所示当 L、r 、r23不变，将实线所示的a 、ha改为虚线所示尺寸时，可以看出沉降区长度的变化是很大的。因而 h 值和选择对悬浮液处理力量有影响。图 2.5 a ，h 值对沉降区长度的影响示意图L 柱锥段总长度： L = 2560mm角值的L 柱筒段沉降区长度1L 锥段长度2L 锥筒段沉降区长度3r 物料环内径1r 转鼓内径： r22= 400mmr 锥段小端出渣口半径3h 液层深度： h = r - r21a 圆锥段半锥角从图 2.5 可知 柱筒段沉降区长度：r - rL1- k3L = L - 23 = r (2-)1tana2Dtana式中k3= r / r32，一般常用值k3=0.60.7，取k3=0.65将上述各数据代入可得： 锥段小端出渣口半径：r = r ·k323= 0.65 ´ 400 = 260mm柱筒段沉降区长度即转鼓柱筒段长度：r - rL = L - 23= r (2 L - 1- k400 - 2803 ) = 2560 -= 1582mm1tana2Dtanatan 7则转鼓锥段长度 ：L = L - L21= 2560 -1582 = 978mm液层深度 h=50mm则物料环内径：r = 400 - 50 = 350mm1锥筒段沉降区长度：L =h=50= 407mm3tanatan 7则沉降区长度：L= L + L沉降13= 1582 + 407 = 1989 mm2.3.3 转鼓转速参考工业 LW-800 型离心机，转速范围 12502023 r /min又因转鼓材料为1Crl8Ni9Ti不锈钢，这种材料的各种转鼓直径的最大允许转速和分别因数如下表2-1所示。表2-1 最大允许转速和最大分别因数35045060080010004100320024001800140033002350190014001150D(mm)nr/minmaxFr max现选取转速 n=1500 r /min2.3.4 转鼓半锥角一般取取值范围 5°18°；>8°为推送较难输送的沉渣。 本设计选取半锥角：a =7°2.3.5 池深与转鼓半径比规定范围为 0.050.2，现取 0.1。2.3.6 螺旋输送器选择连续整体螺旋输送器，左旋，双头螺旋。2.3.7 生产力量表 2-2 螺旋沉降离心机的生产力量范围系列LW-200LW-350LW-450LW-600LW-800LW-1000生产Q m3/ h 0.5-1.51.5-44-1010-30力量G t / h 0.1-0.30.3-10.75-21.5-42-65-10 Q 值是按 L / D 3 考虑的，当 L / D=4 时， Q 值可以提高 20-30%参考上表，生产力量范围 30 50m3 / h设计参数汇总：表 2-3 根本参数及主要计算数据根本参数单位内容转鼓转速r/min1500差转速r/min30转鼓大段内径mm800转鼓长度mm2560长径比半锥角沉降区长度mm3.27°1989转鼓直段长度mm1582转鼓锥段长度mm978物料粘度cp0.81物料固相密度kg/m³1600物料液相密度kg/m³1360物料颗粒度m15300螺旋螺距mm2003. 生产力量计算离心沉降过程涉及液体在转鼓内的流淌过程、悬浮液中的固相粒子在转鼓内的沉降过程、沉渣的输送和脱水过程，这些过程对沉降离心机的生产力量和技术参数的选择有重要的影响 12 - 1。3 虽然对这些问题都进展过很多试验性和理论性的争论， 但由于悬浮液物料的多样性及悬浮液固相粒子分布的多变性，因此至今还没有