自動排渣式碟式分離機設計探析
技術支持
碟式分離機是當前應用較為廣泛的分離設備，并且也是在不同領域當中都有著較大應用數(shù)量的分離設備，如在農業(yè)、食品加工行業(yè)、香料生產行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等等都有著較為廣泛的應用。我國碟式分離機的研制起步較晚，但發(fā)展速度甚快，自70年代初開始研制，現(xiàn)有的規(guī)格品種已居其他離心機之首，在生產數(shù)量、各領域的應用覆蓋面、出口數(shù)量等方面與其他形式離心機相比均名列前茅。在技術不斷革新的背景之下，自動排渣式碟式分離機也開始得到推廣。
1 技術背景
碟式分離機屬于立式分離機的一種，該設備的轉鼓位于立軸的上端，在電動機的驅動之下，帶動傳動裝置來實現(xiàn)高速旋轉。在轉鼓之內有一套完整的、堆疊在一起的碟形零件，即為碟片，碟片與碟片之間存在一定的縫隙，而懸浮液或乳濁液也可以經由處于轉鼓中心的進料管進入到轉鼓之中。懸浮液在通過碟片的間隙時，固體顆粒會在離心機的作用之下，直接在碟片上形成沉渣，沉渣則會沿碟片的表面進行滑動，與碟片相脫離，并且在轉鼓之中直徑大的部位上積聚，在分離之后，液體可以在出液口排出，在這個過程中，碟片的作用在于減小顆粒的沉降距離，而安裝于轉鼓中的碟片也可以有效地提高分離機的生產能力。在轉鼓內積聚的固體則可以在分離機停機后人工清除，也可以經由排渣結構直接在不停機的狀態(tài)下直接將其從轉鼓之中排出，具有一定的便利性。
碟片分離機設備的排渣方式主要分為三個類型，分別是人工方式、自動方式以及噴嘴方式，其中自動排渣由于技術上的成熟性而得到了較為廣泛的應用，本項目所應用的活塞排渣即是自動排渣技術的一種，其可以基于自身的特殊結構來讓活塞在縱向移動，在工作過程中，活塞上移，從而形成一個密閉的腔體，物料在其中可以完成分離。成渣積累到一定的體積后，可以經由活塞的下移活動來將其中的部分液體與渣混合排出，從而實現(xiàn)自動排渣過程。但是在排渣工序當中，由于其自身具有一定的離心力，因而活塞密封面與斜面也會受到沖刷，在長期作用之下也容易受到破壞。密封面如果受到破壞，輕則出現(xiàn)泄漏，重則導致分離功能失靈。常見的維修手段為更換活塞，但是會形成一定的成本，加之需要在生產廠家之中進行動平衡校驗，因而帶來生產的不便。因此，對于本設備來說，較為關鍵的設計要點即是如何緩解磨損，提高運行效率。
2 自動排渣式碟式分離機設計要點
本項目需要解決的主要的技術問題，即是可以在保證原有的排渣功能之下，可以更為高效地在活塞內部完成固體的分離，并避免內壁被磨損。
本項目所設計的自動排渣碟式分離機當中轉鼓總成極為重要，其中包括了彈簧座、作用滑塊與轉鼓蓋、轉鼓體與活塞、活塞襯套碟片架與主鎖環(huán)、碟片壓蓋。其中作用滑塊在彈簧座上進行安裝，而轉鼓體則在滑塊上進行安裝，環(huán)形側壁設置于凹陷部位外圍，出渣口設置于環(huán)形側壁上，在這種設計之下，活塞可以沿軸向活動，在凹陷部位當中實現(xiàn)安裝。活塞頂沿上升過程中，可以與轉鼓蓋底沿部位形成一個有較強密封性的接觸面，直接圍成一個空腔。而轉鼓蓋的外圍位于環(huán)形側壁的內側也可以與其形成一個環(huán)形間隔，主鎖環(huán)可以在安裝間隔當中安裝，并且與內側壁共同構成螺紋結構實現(xiàn)連接，并將鼓蓋與活塞壓緊，保證結構的密封性。
碟片壓蓋與碟片架在空腔之中以一上一下的形式安裝，碟片壓蓋的底部也設置了一個朝下設置的錐形部件，其錐形部件與轉鼓蓋內部形成間隔，碟片架底部設置了一個向下設置的錐形托板，并且在錐形部分與錐形托板之間設置碟片。在此基礎上，活塞襯套可以設置在活塞內壁部位上，并且為可拆卸結構。
3 技術改良措施
項目具體改良設計要點如下：活塞內壁均為環(huán)形錐面結構，活塞襯套與活塞內壁為相互匹配的薄壁回轉部件；在碟片數(shù)量的設計上，為多個碟片結構，碟片間的間距可以為間距均等設計，也可以為從上到下依次增加的設計；轉鼓體當中具有一個錐形主軸孔結構，其夾角控制在6°（±0.5）；在錐形主軸孔當中設置花鍵，碟片間夾角為75～80°，錐形部的底部需要向內側折彎，在轉鼓蓋的底部可以設置密封圈，并且與頂沿形成密封結構，經過上述技術改良措施，達到抗磨損效果。
具體結構方面，半作用滑塊在彈簧座上安裝，并且在滑塊上安裝轉鼓體，轉鼓體上存在環(huán)形結構，并且在凹陷部外周的環(huán)形側壁上與出渣口連接，確保活塞可以沿軸向活動在凹陷部位當中安裝。活塞的頂部沿上升過程中，也與轉鼓蓋的底沿形成密封接觸，從而合圍成一個完整的空腔，活塞的頂沿下降過程中，也可以與底沿形成一個環(huán)形的安裝間隔，主鎖環(huán)在安裝間隔當中安裝，并且與環(huán)形側壁形成螺紋，并將轉鼓蓋與活塞壓緊。
碟片壓蓋與碟片蓋在空腔體之內以一上一下的結構形式安裝，碟片壓蓋的底部具有一個向下設置的錐形部位，該部件與轉鼓蓋的壁形成間隔，而在碟片架的底部，則具有一個朝下設置的錐形托板?；钊r套位于活塞內壁上，并且活塞內壁為環(huán)形錐面結構，活塞襯套為活塞的內壁相匹配的薄壁回轉體件。
碟片數(shù)量方面，其可以應用多個碟片結構，可以等距安裝，也可以從上至下增加間距。變距式設計有助于提高分離效果，但是其安裝難度較高，相比之下，等距安裝則可以大大降低安裝難度，并提高安裝效率。
碟式分離機內部結構有較高的復雜度，因而在設計過程中，針對其中部分環(huán)節(jié)進行了簡化假設，同時模型在空間下的放大或縮小也會導致模型與原型之間存在差異。因而在未來一段時間的設計工作中可以進行如下改進：繼續(xù)模擬碟式分離機的內部流場，并對于其計算模型進行改進，從而提高計算精度，并提高設計合理性；而在內部流場方面，則可以應用高速拍照手段來進行研究，對于碟片之間的多相流動原理進行深入分析。部分研究表明，碟片之間加入導流筋條可以進一步提高分離效率，可以將其用作進一步參數(shù)優(yōu)化，從而讓碟片內的流場情況得到相應的改善，為設備的進一步優(yōu)化做好準備。
4 總結
碟式分離機作為一種分離設備，其有著高運行頻率、低能源消耗的特點，同時也有較強的經濟實用性。本項目設計了一種具備自動排渣功能的自動排渣式分離機，將作用滑塊在彈簧座上進行安裝，轉鼓體上具有環(huán)形凹陷部位，環(huán)形側壁上具有排渣口結構，活塞可以沿軸向活動安裝到凹陷當中，從而在起到排渣效果的同時，也可以有效地避免活塞內部的磨損問題。本文針對其中的技術要點進行了分析與總結，希望可以給相關工作的開展提供一些參考。
