立式离心脱水机 【技术领域】
本发明涉及一种立式离心脱水机，它是利用离心力的作用进行固液分离的设备，主要用于选煤、选矿、化工等行业，如精煤、煤泥水、各种矿浆、氧化铝等固液分离作业。
背景技术
在上述各种行业中，利用离心方法脱水的设备应用最广，原因是这类设备具有生产能力高，脱水效果好，能耗低，设备投资少，占地面积小等优点。
在选煤行业里，第一类离心脱水设备有刮刀卸料和振动卸料两种离心脱水机，同时又有立式和卧式之分。图1为刮刀卸料立式离心脱水机示意图，它主要由机壳1、配料盘2、筛网3、刮刀4、集水槽5、差速器6、内出轴7、外出轴8和底座9等组成。其工作原理是：电机通过差速器6的内出轴7和外出轴8分别带动螺旋刮刀4和筛网3作差速旋转。物料经配料盘2进入螺旋刮刀4和筛网3之间，并随之旋转。在离心力作用下，水分透过料层，穿过筛网进入集水槽5而后排出。干物料由螺旋刮刀推动沿筛面向下移动刮出筛网，实现固液分离。图2为振动卸料离心脱水机示意图，主要由机壳1、配料盘2、筛网3、集水槽5、底座9、给料管10、皮带轮11和激振装置12组成。其工作原理是：主电机经皮带轮11带动筛网3旋转，振动电机驱动激振装置12带动筛网3作轴向振动。物料由进料管10经配料盘2进入到筛网3根部，在随筛网旋转的同时沿筛网表面轴向移动，水分透过料层，穿过筛网进入集水槽5而后排出，干物料移动到筛网大端排出，实现固液分离。
第二类离心脱水设备是沉降离心机和沉降过滤离心机，图3为沉降过滤离心机示意图。它主要由机壳1、筛网3、集水槽5、差速器6、底座9、给料管10、皮带轮11、螺旋13、外转鼓14和配料孔15等构成。其工作原理是：电机经皮带轮11带动外转鼓14旋转，后者再通过差速器6带动内转鼓上的螺旋13差速旋转。物料由进料管10输入到内转鼓内，经配料孔15再进入外转鼓内，并随之旋转。在离心力作用下，料浆中固体颗粒逐渐向外转鼓14内壁沉积，已沉积的物料在螺旋13的推动下由外转鼓14之沉降段16向装有筛网3的过滤段移动，通过筛网3进一步脱水，此部分滤液透过筛网进入集水槽5排出，干物料沿筛网内表面移动自外转鼓14左端排出；沉降段16之澄清液由外转鼓14右端溢流到集水槽5排出，完成固液分离。
上述第一类离心脱水机，主要用于粒度0.5mm以上的物料脱水，其中刮刀卸料离心脱水机的问题是：刮刀和筛网磨损严重，寿命低，能耗较高。振动卸料离心脱水机则对不同物料适应能力差，常因物料性质和入料多少造成卸料困难，降低机器工作可靠性。上述第二类沉降过滤离心机，主要用于粒度0.5mm以下物料脱水，因其物料更细且主要靠沉降原理脱水，要求离心因数更高，因此螺旋13以及外转鼓14磨损更为严重，脱水效果差，产量低，能耗大，设备制造成本高。
【发明内容】
本发明设计了一种彻底克服上述问题的立式离心脱水机，如图4所示。其技术方案是：机壳1和差速器6分别固定在底座9上，差速器6的输出轴为套装在一起的内出轴7和外出轴8，内外出轴上端分别装有内转子21和外转子22，内外转子又通过由销轮18和齿轮19构成的销轮转动机构(也可采用不完全齿轮传动机构)建立起传动连接。内转子21由圆筒形上段，下面连接多个配料筒24和配料槽25组成，配料筒24和配料槽25的数量与后面所述的同时卸料筛板数量相同；外转子22由上圆板、下圆板和多个中间隔板构成，通过多个中间隔板将外转子在圆周方向上均等地分成若干个扇形腔室23，其数目根据设备大小和产量决定。在每个扇形腔室23的外圆端安装一个筛板20，所有筛板的旋转轴心在同一个圆周上，每个筛板的周边与扇形腔室23之间装有密封，筛板的上下轴颈通过轴承与外转子22转动连接，各筛板可以绕其自身轴线旋转；筛板结构见图6，它由实心上轴颈28、边框29、纵横筋板30、筛网31、空心下轴颈32和隔板33组成。设备运转中，有几块在圆周上均布的筛板20同时进行旋转卸料，并依次连续进行，筛板20总数应为同时卸料筛板数的整数倍；实现几块筛板按程序依次同时旋转卸料的机构是销齿传动机构(也可以采用不完全齿轮传动机构)，如图4、图5和图7所示。该机构由销轮18、齿轮19、锁止板34、锁止弧35、柱销36等组成。销轮18固定在内转子21上段，随内转子同速旋转。销轮18之节圆上均等地装有若干组柱销36，其组数与每组柱销数应满足使同时卸料筛板旋转180度的需要。销轮18上还均等地装有多个锁止弧35，其数目与同时卸料筛板数相同。齿轮19固定在筛板20的轴颈上端，其齿数应为偶数。齿轮端面对称地固定着两个锁止板34，锁止板34与锁止弧35弧面相吻合。内转子21之配料槽25相对于锁止弧35前端迟后一个相位角α(见图7)，该角度应大于筛板20中心角之半。
本发明离心脱水机之工作原理如下：电机通过差速器6的内出轴7和外出轴8分别带动内转子21和外转子22进行差速旋转，物料由进料槽17进入内转子各配料筒24和配料槽25，并随之旋转。借助物料的势能和离心力将其配送到对应的外转子扇形腔室23内，由于内外转子差速旋转，各配料槽25将连续不断地自一个腔室向另一个腔室供料。进入扇形腔室23的物料在离心力作用下，水分透过料层和筛网31进入筛板20内，自筛板下轴颈内孔流入集水槽5并排出。截留于筛网表面的滤饼在随外转子旋转中继续不断地进行脱水、干燥，当销轮18上某组柱销36转到相应的哪块筛板20时，相应的销止弧35也转到解除该筛板锁止位置，柱销36拨动齿轮19带动筛板20旋转180度。随即，锁止弧进入锁止状态锁住该筛板。同时，筛板20转到外面一侧的滤饼，在离心力的作用下进行卸料；转到里面一侧筛网则准备下一循环受料。如此连续不断地同时有几个筛板进行受料-脱水-干燥-旋转180度-卸料等程序，完成脱水工作。
图5为本发明立式离心脱水机第二种结构形式。其技术方案是，内转子21上段为圆筒形，下段为一个环形圆筒，在其环形空间内设置外径相同内径不等的多层配料盘27。同时，加长配料槽18，使之与筛板20之间保持一个很小间隙；外转子22之上下圆板间不设中间隔板，不分成小的扇形腔室，在筛板外一圆周上设置若干个支撑杆26，将外转子上下圆板连接成一个整体。筛板20的上下轴颈通过轴承与外转子22转动连接，所有筛板的旋转轴心在同一个圆周上，筛板与筛板之间装有密封，全部筛板20围成一个完整的筛板圈，其中每个筛板又可单独绕其自身轴线旋转。当机器工作时，内转子的配料槽25直接向筛板20连续布料，在筛板圈内侧形成一个连续的物料层，同时，又满足多个筛板20同时旋转卸料的要求。
本发明离心脱水机达到以下效果：
1、具有用离心过滤方法来实现脱水之优点，产能高、脱水效果好；
2、可利用来料所具有的势能和动能，以利充分节能；
3、筛板做成两面筛网中间分隔结构，实现筛板一侧受料、脱水，另一侧进行卸料，两侧并行工作，提高效率；
4、本发明设计了一种旋转筛板结构，在利用离心力脱水和干燥之后，通过将筛板旋转180度利用离心力进行卸料。由于本发明技术方案在筛板表面上无任何零件运动，滤饼沿筛面相对静止，并且完全利用滤饼在脱水时就已具有的离心力卸料，从而消除了现有设备所存在的刮料和推料磨损及能耗，提高了筛网等相关零部件的寿命，实现节能。
5、由于第4条的原因，本发明筛板可以采用滤布过滤，因此可以用于更细的物料脱水，扩大机器使用范围；
6、同样鉴于第4条的原因，在筛板旋转卸料时，转到外侧之筛面由于离心力的作用，滤网形成一个向外突起的弧形，使滤饼卸除更容易、更彻底，对粘度较高物料的卸料尤为重要。同时对滤网还具有自动清理作用；
7、本发明设计的销齿传动机构，保证机器按规定程序解除琐止、旋转(包括转角控制)和锁定相应筛板，动作准确可靠，结构简单紧凑；
8、本发明的离心脱水机易于向大型化发展，以满足大产能之需要。
【附图说明】
图1为现有选煤等行业应用的刮刀卸料离心机示意图
1、机壳 2、配料盘 3、筛网 4、刮刀 5、集水槽 6、差速器 7、内出轴 8、外出轴 9、底座；
图2为现有选煤等行业应用的卧式振动离心脱水机示意图
1、机壳 2、配料盘 3、筛网 5、集水槽 9、底座 10、给料管 11、皮带轮 12、激振器；
图3为现有选煤等行业应用的沉降过滤离心机示意图
1、机壳 3、筛网 5、集水槽 6、差速器 9、底座 10、给料管 11、皮带轮 13、螺旋 14、外转鼓 15、配料孔 16、外转体沉降段；
图4为本发明立式离心脱水机第一种结构形式示意图
1、机壳 5、集水槽 6、差速器 7、内出轴 8、外出轴 9、底座 17、给料槽 18、销轮 19、齿轮 20、筛板 21、内转子 22、外转子 23、扇形腔室 24、配料筒 25、配料槽；
图5为本发明立式离心脱水机第二种结构形式示意图
1、机壳 5、集水槽 6、差速器 7、内出轴 8、外出轴 9、底座 17、给料槽 18、销轮 19、齿轮 20、筛板 21、内转子 22、外转子 25、配料槽 26、支撑杆 27、多层配料盘；
图6为本发明立式离心脱水机筛板示意图
(a)筛板主视图(b)筛板俯视图(c)平面筛板之横断面图(d)弧面筛板之横断面图
28、上轴颈 29、边框 30、纵横筋板 31、筛网 32、下轴颈 33、中间隔板；
图7为本发明立式离心脱水机之销齿传动机构示意图
18、销轮 19、齿轮 34、锁止板 35、锁止弧 36、柱销；
【具体实施方式】
根据本发明图4至图7之技术方案，机壳1和差速器6分别固定在底座9上，差速器6的输出轴为套装在一起的内出轴7和外出轴8，内外出轴上端分别装有内转子21和外转子22，筛板20的上下轴颈通过轴承与外转子22转动连接，内外转子又通过由销轮18和齿轮19构成的销轮转动机构(也可采用不完全齿轮传动机构)建立起传动连接。机器工作时，电机驱动差速器6通过其内出轴7和外出轴8带动内外转子进行差速旋转，物料由给料槽17经内转子21配送到外转子22之对应扇形腔室23内，筛板受料并借助离心力脱水和干燥后旋转180度，再利用离心力进行卸料；水分透过料层和筛网进入筛板20内，自筛板下轴颈内孔流入集水槽5并排出。销齿传动机构控制筛板的解除锁定-旋转-转角大小-再锁定等设定程序。本实施例在内转子、外转子和筛板部分又分为如下两种结构形式：
第一种结构形式如图4所示，内转子21由圆筒形上段、下面连接多个配料筒24和配料槽25组成，配料筒24和配料槽25的数量与上面所述的同时卸料筛板数量相同；外转子22由上圆板、下圆板和多个中间隔板构成，通过多个中间隔板将外转子在圆周方向上均等地分成若干个扇形腔室23，其数目根据设备大小和产量决定。在每个扇形腔室23的外圆端安装一个筛板20，所有筛板的旋转轴心在同一个圆周上，每个筛板地周边与扇形腔室23之间装有密封，筛板的上下轴颈通过轴承与外转子22转动连接，各筛板可以绕其自身轴线旋转；
第二种结构形式如图5所示，内转子21上段为圆筒形，下段为一个环形圆筒，在其环形空间内设置外径相同内径不等的多层配料盘27。同时，加长配料槽18，使之与筛板20之间保持一个很小间隙；外转子22之上下圆板间不设中间隔板，不分成小的扇形腔室，在筛板外一圆周上设置若干个支撑杆26，将外转子上下圆板连接成一个整体。筛板20的上下轴颈通过轴承与外转子22转动连接，所有筛板的旋转轴心在同一个圆周上，筛板与筛板之间装有密封，全部筛板20围成一个完整的筛板圈，其中每个筛板又可单独绕其自身轴线旋转。