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专利号: 2019108132548
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种卧螺离心机,其特征在于所述卧螺离心机包括:进料管(1)、螺旋输送器(4)、转鼓(5)、罩壳(6)、差速器(7)、前主轴承(81),螺旋前轴承(82),螺旋后轴承(83),后主轴承(84);所述罩壳(6)内可旋转地设置有所述转鼓(5),所述转鼓(5)内可旋转地设置有螺旋输送器(4),且所述螺旋输送器(4)、转鼓(5)和罩壳(6)轴线重合;所述螺旋输送器(4)与所述转鼓(5)之间形成螺旋流道;所述罩壳(6)分隔成左腔室(62)、中腔室(63)、右腔室(64)共三个腔室,所述左腔室(62)靠近溢流口(51)的顶部开有气相出气孔(61),所述左腔室(62)与所述螺旋流道通过溢流口(51)相连通,所述左腔室(62)通过清液出口(9)与外界相连通;所述右腔室(64)与所述螺旋流道通过排渣口(52)相连通,所述右腔室(64)通过固相出口(10)与外界相连通;

所述进料管(1)包括物料输送管(11)、絮凝剂管(12)、混合管段(13);

所述物料输送管(11)包括:第二法兰(111)和弯管(112);所述物料输送管(11)的弯管(112)进口截面轴线与水平地面垂直,且待分离物料进口方向与重力方向相同;

所述絮凝剂管(12)包括:进口直管段(121)、螺旋管段(122)、出口直管段(123)、双螺旋叶片(124)、锥形出口(125)、第一螺旋管过渡段(126)和第二螺旋管过渡段(127);所述螺旋管段(122)通过第一螺旋管过渡段(126)与所述进口直管段(121)相连接,所述螺旋管段(122)通过第二螺旋管过渡段(127)与所述出口直管段(123)的一端相连接,所述出口直管段(123)的另一端与所述锥形出口(125)大端面相连接,且所述出口直管段(123)侧面上焊接有双螺旋叶片(124);所述混合管段(13)包括:第一法兰(133)、前混合管(134a)、后混合管(134b)和鱼尾形叶片(132),所述前混合管(134a)与后混合管(134b)通过螺纹连接,所述鱼尾形叶片(132)固定在所述后混合管(134b)内;所述后混合管(134b)上固定有锥形流道上壁面(1311)、锥形流道下壁面(1313)、所述锥形流道上壁面(1311)与所述锥形流道下壁面(1313)构成锥形流道,所述锥形流道连通所述进料管(1)和第二物料配给室(3),所述锥形流道上壁面(1311)和锥形流道下壁面(1313)位于所述第二物料配给室(3)内;

所述锥形流道上壁面(1311)进口端小圆弧固定在所述后混合管(134b)上,所述锥形流道下壁面(1313)包括口环(1313a)和导流片(1313b),所述口环(1313a)呈“”形状,且固定于所述后混合管(134b)内,所述导流片(1313b)进口端圆弧与所述口环(1313a)上圆弧相连接;所述锥形流道上壁面(1311)和锥形流道下壁面(1313)均为180°旋转体,且其0°或180°平面与水平地面平行;

所述第一法兰(133)与第二法兰(111)上开有絮凝剂管限位槽(1213)、第一密封槽(1212)和法兰孔(1214),所述第一法兰(133)与第二法兰(111)上的絮凝剂管限位槽(1213)、第一密封槽(1212)和法兰孔(1214)关于法兰面对称;所述第二法兰(111)法兰面上有外凸的密封环(m), 所述第一法兰(133)法兰面上有内凹的第二密封槽(n);安装时,密封圈(1211)放置在所述第一密封槽(1212)中,密封环(m)与所述第二密封槽(n)配合,所述混合管段(13)与所述物料输送管(11)通过第一法兰(133)和第二法兰(111)连接,所述混合管段(13)与卧螺离心机的螺旋输送器(4)、转鼓(5)的轴线重合,且所述进料管(1)的出口位于第一物料配给室(2)内;第一法兰(133)和第二法兰(111)连接上时,所述絮凝剂管限位槽(1213)为圆柱形,所述第一密封槽(1212)为圆环形,其中轴线与所述絮凝剂管(12)进口直管段(121)中轴线重合,所述密封环(m)和第二密封槽(n)为圆环形,其中轴线与第一法兰(133)和第二法兰(111)轴线重合;所述进口直管段(121)的中轴线与水平地面垂直,且限位于所述絮凝剂管限位槽(1213);所述螺旋管段(122)、出口直管段(123)、双螺旋叶片(124)、锥形出口(125)、第一螺旋管过渡段(126)和第二螺旋管过渡段(127)均处于所述混合管段(13)的前混合管(134a)内,且所述螺旋管段(122)、出口直管段(123)、双螺旋叶片(124)、锥形出口(125)的中轴线与所述混合管段(13)轴线重合;

所述螺旋输送器(4)包括螺旋叶片(41)、螺旋输送轴(42);

所述螺旋叶片(41)靠近转鼓(5)大端的第一圈螺旋叶片根部开有形状尺寸相同的扇形孔(411),所述扇形孔(411)圆心位于所述螺旋输送轴(42)轴线上,且所述扇形孔(411)分别开在第一圈螺旋叶片90°,180°,270°,360°位置;所述每一个扇形孔(411)内都固定有一个叶片(41a);

所述螺旋输送轴(42)为空心轴,所述螺旋输送轴(42)靠近转鼓(5)大端侧的圆柱面上开有环形均布的出气口(31),所述螺旋输送轴(42)靠近转鼓(5)小端侧的圆柱面上开有环形均布的出料口(23),所述螺旋输送器(4)的空心轴内固定设置有第一物料配给室(2)和第二物料配给室(3),所述第一物料配给室(2)和所述第二物料配给室(3)随所述螺旋输送轴(42)一起旋转,且所述第一物料配给室(2)通过出料口(23)与所述螺旋流道相连通,所述第二物料配给室(3)通过出气口(31)与所述螺旋流道相连通;

所述第一物料配给室(2)包括第一锥形腔(21)、第一级叶片(A)、第二锥形腔(22)和第二级叶片(B);

所述第一锥形腔(21)呈凸台形状,所述第一锥形腔(21)小端面为凸圆结构,且所述第一锥形腔(21)小端面凸圆(21a)面向进料管(1)的出口;所述第一级叶片(A)周向均匀地焊接在所述第一锥形腔(21)锥面上,所述第一级叶片(A)进口缘与所述进料管(1)的出口平面相齐,所述第一级叶片(A)出口缘与所述第一锥形腔(21)大端面相齐;所述第二锥形腔(22)呈凸台形状,所述第二锥形腔(22)大端面正对所述第一锥形腔(21)大端面,所述第二锥形腔(22)小端面中心贯穿有进料管(1);所述第二级叶片(B)周向均匀地焊接在所述第一锥形腔(21)大端面和所述第二锥形腔(22)大端面之间;所述第一锥形腔(21)、所述第一级叶片(A)、所述第二锥形腔(22)、所述第二级叶片(B)和进料管(1)的中心轴重合;

所述第一级叶片(A)之间形成第一流道,所述第二级叶片(B)之间形成第二流道,所述第一流道连通所述进料管(1)出口和所述第二流道,所述第二流道连通所述第一物料配给室(2)内腔和所述螺旋输送轴(42)与转鼓(5)之间的内腔;

所述第二锥形腔(22)靠近小端面侧设有挡环(22a),所述挡环(22a)所处的平面垂直于进料管(1)的中心轴,所述挡环(22a)大直径端固定在在所述第二锥形腔(22)锥面上,所述挡环(22a)小直径端与进料管(1)不接触;在所述挡环(22a)和所述第二锥形腔(22)小端面之间,所述进料管(1)上设有环形密封圈(1a);

所述转鼓(5)左端连接驱动装置,驱动方式为电机驱动,所述转鼓(5)右端连接差速器(7),所述差速器(7)的输出轴连接螺旋输送轴(42),所述差速器(7)能保证所述螺旋输送器(4)和所述转鼓(5)以一定的转速差同向转动。

2.根据权利要求1所述的卧螺离心机,其特征在于:所述进料管的锥形流道上壁面(1311)锥面倾角α=30°45°,所述锥形流道上壁面(1311)进口圆弧直径与所述混合管段~(13)的内径D相等,所述锥形流道上壁面(1311)出口圆弧直径是所述混合管段(13)内径D的

3倍,所述锥形流道上壁面(1311)上开有半环形均布的若干圈直径为3mm的散气孔(1312),且每半圈散气孔(1312)等距设置;所述锥形流道下壁面(1313)锥面倾角β=25°35°,所述锥~形流道下壁面(1313)进口端圆弧半径是所述混合管段(13)内径D的 倍, 所述锥形流道下壁面(1313)出口圆弧所处平面与所述锥形流道上壁面(1311)出口圆弧所处平面重合,所述锥形流道下壁面(1313)的圆心较所述锥形流道上壁面(1311)的圆心o下移2mm;所述锥形流道上壁面(1311)和所述锥形流道下壁面(1313)出口端圆弧中心位置固定有支杆(1314)用于加固;

所述螺旋管段(122)螺旋圈数为两圈,所述螺旋管段(122)迎流面上沿螺旋线方向开有若干第一出液孔(an),n为所述螺旋管段(122)迎流面上第一出液孔(an)的个数,周向上相邻的两个第一出液孔的夹角δ=30 90°,所述第一出液孔(an)的圆孔直径为5mm‑10mm;

~

所述混合管段(13)与所述物料输送管(11)内径尺寸为D,所述内径尺寸D根据卧螺离心机尺寸确定,所述絮凝剂管(12)内径为0.2D,所述螺旋管段(122)中心螺旋线的直径为

0.5D,所述中心螺旋线到所述混合管段(13)内壁的距离为0.25D,所述中心螺旋线螺距为

1.5D 3D,所述絮凝剂管(12)的锥形出口(125)管长为0.3D,锥角为6°10°,所述双螺旋叶片~ ~

(124)的单个叶片轴向长度K1与鱼尾形叶片(132)的单个叶片轴向长度K2相等,长度均为

1.5D;

所述弯管(112)为90°弯管,且所述弯管(112)中心线弯曲半径为弯管直径的2倍。

3.根据权利要求1所述的卧螺离心机,其特征在于:所述双螺旋叶片(124)包括第一双螺旋叶片(124a)和第二双螺旋叶片(124b),各螺旋叶片螺旋角度均为180°,所述第一双螺旋叶片(124a)由两个结构相同的小螺旋叶片组成,所述第一双螺旋叶片(124a)的小螺旋叶片的螺旋方向与所述螺旋管段(122)的螺旋方向相反;所述第二双螺旋叶片(124b)由两个结构相同的小螺旋叶片组成,所述第二双螺旋叶片(124b)的小螺旋叶片的螺旋方向与所述第一双螺旋叶片(124a)的小螺旋叶片的螺旋方向相反,且所述第一双螺旋叶片(124a)和第二双螺旋叶片(124b)的两个小螺旋叶片均以所述出口直管段(123)轴线为旋转中心相差

180°;所述第一双螺旋叶片(124a)和第二双螺旋叶片(124b)通过双螺旋叶片内螺旋根部(e)焊接在所述出口直管段(123)侧面上,所述第一双螺旋叶片(124a)进口边在所述出口直管段(123)进口端面上,且所述第一双螺旋叶片(124a)进口边与所述进口直管段(121)轴线垂直,所述第一双螺旋叶片(124a)出口边与所述第二双螺旋叶片(124b)进口边在同一平面且呈90°夹角,所述第二双螺旋叶片(124b)出口边在所述出口直管段(123)出口端面上;所述出口直管段(123)侧面上开有第二出液孔(123a),所述第二出液孔(123a)位于所述双螺旋叶片(124)进口边、出口边和中间位置,且周向上与该处叶片间隔90°,且所述第二出液孔(123a)的圆孔直径为5mm‑10mm;所述双螺旋叶片(124)的叶面上沿螺旋方向均匀开有若干第一混流孔(124c),所述第一混流孔(124c)的圆孔直径为10mm‑20mm;所述双螺旋叶片(124)叶片的厚度为2mm;一螺旋方向的双螺旋叶片(124)单个螺旋叶片,在坐标系下其螺旋面满足方程 , ,与之螺旋方向相反的叶片在坐标系下其螺旋面满足方程 , ,其中R为螺旋面上任一点P到原点

O的距离,θ为PO与X轴的夹角, 为二分之一螺距。

4.根据权利要求3所述的卧螺离心机,其特征在于:所述鱼尾形叶片(132)由矩形铁片通过固定一短边,将另一短边绕与短边垂直的对称轴拧转180°得到,所述鱼尾形叶片(132)包括第一鱼尾形叶片(132a)和第二鱼尾形叶片(132b),所述第一鱼尾形叶片(132a)和第二鱼尾形叶片(132b)的拧转方向相反,且所述第一鱼尾形叶片(132a)拧转方向与所述第二双螺旋叶片(124b)的螺旋方向相反,所述第一鱼尾形叶片(132a)进口边与所述第二双螺旋叶片(124b)的出口边呈90°夹角,所述第一鱼尾形叶片(132a)进口边位于所述前混合管(134a)和后混合管(134b)的连接面上,且所述第一鱼尾形叶片(132a)进口边到所述锥形出口(125)的距离为D,所述第一鱼尾形叶片(132a)出口边与所述第二鱼尾形叶片(132b)进口边呈90°夹角,所述鱼尾形叶片(132)叶片厚度为2mm,所述鱼尾形叶片(132)叶面上开有若干第二混流孔(132c),所述第二混流孔(132c)的圆孔直径为10mm‑20mm;一螺旋方向的鱼尾形叶片(132),在该坐标系下其螺旋面满足方程 , ,与之螺旋方向相反的叶片在该坐标系下其螺旋面满足方程 ,

,其中R为螺旋面上任一点P到原点O的距离,为PO与X轴的夹角, 为二分之一螺距。

5.根据权利要求1所述的卧螺离心机,其特征在于:所述螺旋输送器的螺旋叶片(41)靠近转鼓(5)大端为螺旋叶片圈数计数起点,所述出气口(31)到所述溢流口(51)的轴向距离为第1圈螺旋的螺距,所述出气口(31)形状为正方形,个数为8,边长为螺旋输送轴直径的;所述出料口(23)位置设置在距螺旋输送器(4)锥段大端面一个螺距处;所述扇形孔(411)短圆弧端与螺旋叶片(41)的根部重合,所述扇形孔(411)圆心角为10°20°,且所述扇形孔~(411)母线长度为螺旋叶片(41)高度的 ;所述叶片(41a)焊接在所述扇形孔(411)内,所述叶片(41a)出口缘与所述扇形孔(411)在所述螺旋叶片(41)吸力面上的对称线重合,所述叶片(41a)叶剖面为圆弧形,圆弧半径为30mm,圆心角为120°,厚度相等为2mm,且叶片(41a)进口缘气体流动速度方向与螺旋输送器(4)轴线夹角为45°60°。

~

6.根据权利要求1所述的卧螺离心机,其特征在于:所述第一物料配给室的第一锥形腔(21)锥面倾角η为20°35°;所述第一锥形腔(21)壁厚4mm;所述第一锥形腔(21)的大端面半~径R2=75mm 85mm;所述第一锥形腔(21)的大小端面之间的距离为L3=110mm;所述第一锥形~

腔(21)小端面凸圆(21a)半径R1为25mm;所述第一锥形腔(21)小端面锥面倒圆(21b)的半径为10mm;所述凸圆(21a)到进料管(1)出口距离L4为30mm;

所述第二锥形腔(22)锥面倾角Ω为30°50°;所述第二锥形腔(22)壁厚4mm;所述第二~

锥形腔(22)的大端面半径与所述第一锥形腔(21)的大端面半径R2相等;所述第二锥形腔(22)的大小端面之间的距离为L1=90mm;所述第二锥形腔(22)锥面上挡环(22a)厚度为2mm,且所述挡环(22a)到所述第二锥形腔(22)小端面距离为4mm;所述进料管(1)上环形密封圈(1a)厚度为2mm,且所述环形密封圈(1a)到所述挡环(22a)距离为1mm;

所述第一级叶片(A)由5 7个叶片组成;所述第一级叶片(A)为等厚度单圆弧薄叶片,所~

述第一级叶片(A)厚度为2mm;所述第一级叶片(A)安装角度μ为30°,所述第一级叶片(A)沿所述第一锥形腔(21)锥面母线方向焊接;所述第一级叶片(A)叶剖面为圆弧形,圆弧半径R3=20mm,圆弧圆心角λ为70°,所述第一级叶片(A)进口缘(A1)处和出口缘(A2)处为倒圆,其半径为8mm;

所述第二级叶片(B)由9 11个叶片组成;所述第二级叶片(B)叶剖面选用NACA中~

NACA9415;所述第二级叶片(B)入口摆放角γ为40°60°;所述第二级叶片(B)弦长x=70mm;

~

所述第二级叶片(B)高度L2与第一、二锥形腔的大端面之间的距离相等, L2=50mm;所述第二级叶片(B)进口缘到所述第二级叶片(B)旋转中心轴的距离与所述第一锥形腔(21)和第二锥形腔(22)大端面半径R2相等。