平衡旋转底盘连续沉降槽 所属技术领域
本发明涉及一种用于分离液体中的固体颗粒的分离装置——连续沉降槽。
背景技术
连续沉降槽作为一种分离装置，其显著的特点是分离操作的连续性和稳定性，能够满足现代工业连续化大生产的客观要求，在环保、采矿和化工等领域被广泛采用。
从理论分析知，连续沉降槽的分离能力仅与其直径有关。直径越大，分离能力越强，因此，增大连续沉降槽的直径既有利于企业扩大生产规模，又有利于提高产品质量。但是，在工业化生产中，因固体物料的持续排放随着连续沉降槽直径的增大而越来越缺乏行之有效的技术手段，在其现有技术的基础上，如果仅从几何相似的角度一味地放大连续沉降槽的直径，不仅设备的正常运行与操作存在很大困难，而且，设备的投资成本和运行费用会急剧增加，从技术经济指标分析是不合理的，
【发明内容】
目前，我国大多数工业企业所使用的连续沉降槽存在的主要问题是：沉降截面小(直径一般在10-20m之间)、技术手段落后、分离效率低、自动化程度低。因其处理量小，很多大型企业只能通过增加设备数量以满足生产需求，一次性设备费用很大，特别是所含土建工程费用占设备总投资的比例很大。
激烈的市场竞争，要求企业不断提高产品质量和扩大生产规模，因此，必须探索新的技术手段，以提高该类设备的整体技术水平。
本发明提出一种全新的固体物料排放方法，从而使连续沉降槽的直径可以成倍增大(如果考虑经济性和企业生产规模，以40-50m为宜)。此项技术方案能够有效地解决该类设备上述提及的各种缺点与不足。极大地提高该类设备地大型化和自动化水平。
本发明所采用的技术方案是：见说明书附图，部件(1)平衡底盘作周向旋转运动；部件(2)排放装置作经向往复运动。两者的二维运动，完成固体物料的排放任务。该技术方案的关键是部件(1)平衡底盘和部件(2)排放装置的设计。下面结合附图简要说明其工作原理。
一、平衡底盘。平衡底盘的设计是利用液体浮力与重力相平衡的力学原理。详见说明书附图，对底盘进行受力分析：
1、在静置状态下，底盘主要受如下力的作用：
底盘自身重力：G＝mg； (1)
上部液体压力：F1＝ρ1gh1s； (2)
下部液体浮力：F2＝(ρ2gh2+P)s； (3)
固体物料压力：F3＝λ(ρ-ρ1)gh1s； (4)
底盘浸没于上、下液面部分所受液体浮力计为：F4(5)符号说明：
m——底盘质量：
g——重力加速度；
s——底盘截面积；
s1——气相空间截面积；
ρ——固体物料密度；
ρ1——上部液体密度；
ρ2——下部液体密度；
h1——上部液位高度差；
h2——下部液位高度差；
λ——物料固液比；
P——气相空间压力；
当底盘所受上述各力的合力为零时，底盘将平衡于液体中的某一位置。此时有：
F1+F3+G＝F2+F4 (6)
将式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)代入式(6)，有：
ρ1gh1s+λ(ρ-ρ1)gh1s+mg＝(ρ2gh2+P)s+F4 (6a)化简得到：
P＝ρ1gh1+λ(ρ-ρ1)gh1-ρ2gh2+(mg-F4)/s (6b)
对于给定的连续沉降槽设计，等式右端各参数的值是确定的，从而可以算出平衡底盘所需气相空间压力P＝P0。
2、在运转状态下，气相空间压力：P＝P0+f(h2)； (7)
随着操作中物料的波动而发生变化，底盘原有的平衡被破坏，引起底盘位移。当底盘发生微小位移时，对下部液体而言，因其是封闭的和不可压缩的，所以下部液体的液面差h2将发生很大的变化(因s1＜＜s)。依据式(3)、(7)知，P与F2均是h2的函数，下部液体对底盘的浮力将发生很大的变化，该变化将极大地抑制底盘的位移，使底盘达到新的平衡。因此在设备正常运转时，底盘的位置是相对稳定的，其上下位移的范围很小。
在设备运转时，底盘同时受来自原动机的动力矩和旋转时克服摩擦及液体阻尼而产生的阻力矩的作用。当底盘匀速转动时，其所受合外力矩为零。因底盘在液体中处于悬浮状态，尽管其截面较大，所受阻力矩的作用却不大，从而使底盘的旋转成为可能。为有效传递力矩，底盘被设计成具有一定刚性的组合结构。
二、排放装置。该装置的工作原理是采用液压系统带动部件(2)相对于底盘作径向往复运动，从而将沉积于底盘上的固体物料有序地排出。该装置采用全自动控制系统，固体物料排出槽外的源动力主要是依靠送料泵的吸程、沉降槽内的液位静压和部件(2)内设置的机械动力装置。排放物料的固液比高于现有同类装置。为适应不同物料特性，排放装置的运动周期在一定范围内是可调节的。
有益效果
本技术方案的有益效果是：由于采用底盘旋转的方式，使得连续沉降槽可以平置于地面，从根本上解决了制约该类设备大型化的关键因素，设备直径成倍增大。设计能力相同的情况下，设备投资费用，特别是土建工程费用成倍降低；本技术方案所采用的固体物料排放方式巧妙利用了送料泵的吸程和液位静压，使所需机械动力减小，设备效率明显提高；同时，采用该技术方案，使得设备运行更稳定、操作更容易，可以达到DCS全程监控的自动化控制水平。