一、概述
管式离心机是利用离心力来达到液体与固体颗粒、液体与液体的混合物中各组分分离的机械设备。
管式分离机是目前用离心法进行分离的理想设备,主要用于液-固、液-液或液-液-固三相分离,其最小分离颗粒为1微米,特别对一些液固相比重差异小,固体粒径细、含量低,介质腐蚀性强等物料的提取、浓缩、澄清较为适用。
与其他分离机械相比,具有可以得到高纯度的液相和含湿量较低的固相,而且具有连续运转、自动控制、操作安全可靠、节省人力和占地面积小、减轻劳动强度和改善劳动条件等优点,已广泛应用在生物医学、中药制剂、保健食品、饮料、化工等行业。
二、工作原理
离心技术就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把物料中不同沉降系数和浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的方法。
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。 此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。
管式分离机由机身、传动装置、转鼓、集液盘、进液轴承座组成。转鼓上部是挠性主轴,下部是阻尼浮动轴承,主轴由联接座缓冲器与被动轮联接,电动机通过传送带,张紧轮将动力传递给被动轮,从而使转鼓绕自身轴线高速旋转,形成强大的离心力场。物料由底部进液口射入,离心力迫使料液沿转鼓内壁向上流动,且因料液不同组分的密度差而分层。
三、型号及主要技术参数
管式分离机的型号具体表示方法:
G Q L 105 — A
设计顺序号 A、B、C……
主参数 转鼓直径普通开门式(可省略)
加压密封式 M 特性代号 普通型(可省略)
带冷冻装置 L 基本代号 GF型(分离型) GQ型(澄清型)
GF型(分离型)管式离心机:主要对乳浊液进行液-液-固混合物分离;密度大的液相形成外环,密度轻的液相形成内环,流动到转鼓上部各自的排液口排出,微量固体沉积在转鼓壁上,待停机后人工卸出。
GQ型(澄清型)管式离心机:主要对悬浮液进行液-固相分离;密度较大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成沉渣层,待停机后人工卸出,澄清后的液体流动到转鼓上部的排
液口排出。
主要技术参数
喷嘴 生产能力 电机电机 机器 功率 转速 重量 内径 高度 容积 转速 分离 直径 (通水量)kg/h kw r/min kg mm mm L r/min 因数 mm 45 280 25000 0.45 至 50000 19000 2.7 至 21000 16300 6 至 19000 14000 7.4 至 16000 14000 7- 至 10 15000 约 2、3 60000 约 4、6 22500 约 6、8 21000 5、 约 8、 18000 9 约 8 15500 150 6000 0.75 至 90 12000 1.5 2880 300 转 鼓 GF45 GQ45 GF75 GQ75 75 450 500 GF105 105 GQ105 GF125 125 GQ125 730 1500 2.2 2880 480 730 2000 3.0 2880 520 GF150 137- 730 GQ150 150 3000 3.0 2880 550 四、外形及结构
GF型 GQ型
图一 管式离心机外形结构图
1. 主轴部分 2. 压紧轮部分 3. 电机 4. 机身 5. 进液部分 6. 转鼓 7. 集液盘
五、设备安装与调整
1.设备必须安装在普通混凝土基础上,长×宽×深尺寸为900×900×500mm,并高出地面100mm,四个地脚螺栓固定;
2.设备应留有一定的操作空间及拆装清洗位置;
3.基础平面应相对保持水平,机器的重心应尽量保持与基础的重心重合,安装机身时,采用重锤法找正使机身的上、下孔在一条铅垂线上。 4.电源的连接
核对运转方向,转鼓的转动方向,从上向下看为顺时针运转。 这里应该特别提出的时如果机器的各部分尚未安装好,则不应上传动带,以防把主轴甩弯。
5.传动装置、主轴、转鼓、集液盘的安装
设备到现场后,应重新安装传动带并运转10分钟,注意观察传动带运转情况,当传动带移动到带轮的上端或下端时,停止分离机运转,颠倒传动带,以便使传动带在中间位置运行。如果传动带仍然不在皮带轮的中心位置运行,则可调整固定电机的上、下螺栓的松紧来实现(这实际上是调整电机轴线的平行度)。对传动带压紧力的大小则通过改变转臂的偏转度来实现,当皮带运转正常后,安装安全保护罩。
主轴安装如图二所示,将锁紧套3上旋,并使之固定在上部位置,将主轴2上的锁止螺钉12卸掉,套上主轴连接帽1,从锁紧套的下端穿入并上移,依次安装缓冲器16、下联结座14、上联结座13,最后安装锁止螺钉12,并锁紧。
将主轴2上窜,使其卡紧在空心轴7下部的铜制轴套圆锥面上,从而使主轴2固定在上部空间,打开机门将转鼓部件装入机身中,并使转鼓的底轴进入滑动轴承图二 主传动轴结构图 中。关闭机门,依次安装支承圈、集液盘、1.主轴连接帽 2.主轴 3.锁进套 4.转动座 液盘盖、拧掉转鼓上端的护帽,并将该护5.螺丝 6.螺钉 7.空心轴 8.小带轮9.外轴套 帽随手拧在机身上部侧面的螺纹上,用手10.轴承11.传动销 12.锁止螺钉 13.上联结座 轻拍主轴,同时用另一只手在下部接住,14.下联结座 15.联结器外套 16.缓冲器 以防止与转鼓上端碰撞,检查转鼓上端面17.密封圈 18.锁止螺母19.内轴套 20.轴套 与主轴定位处,确认干净后装配主轴,借助二个专用搬手将主轴连接帽拧紧。
检查上部的传动销11必须在缓冲器的二个孔内,检查集液盘锥盘的上端面与转鼓出液口的轴
向距离不得小于3mm。然后旋下锁紧套3 与液盘盖锁紧。上述工作完成后,可用手转动小皮带轮,
使转鼓旋转,验证安装的正确性,确认无碰撞、无刮带声音后,方可认为安装完毕。 6.外分离环的选择及安装
外分离环的选择是根据物料的性质和理论计算两个手段来实现的,外分离环如果选择不当,会产生以下二种结果:
图三 转鼓结构图
1.护帽 2.转鼓体 3. 压帽 4.外分离环 5.三翼板 6.布料挡板 7.支架 8.底轴 9.轴套 10.螺帽
a.液体中需回收的粒子,会在污液中出现; B.污液中的某些粒子,会在回收液中出现。
由此可见,必须选择合适的外分离环,才能使分离顺利进行,并收到好的分离效果。 安装外分离环时,应将转鼓(见图三)放在专用的台架上固定紧,用圆螺母扳手将外分离环压帽拧开,把选择的外分离环按上;然后,再用圆螺母扳手将外分离环压帽锁紧。澄清型管式分离机的外分离环是固定的,因此,不存在选择问题。 7.进液轴承座的安装
图四 进液轴承座结构图 1.支撑压帽 2.锥形弹簧 3.滚花压帽4.轴承5.定位钉6.机身7.螺钉 8.底盘 9.滑动轴承 10.定位转轴 11. 进液轴承座 12. 连接帽 13. 进液喷嘴14. 接头15. 油杯 进液轴承座(见图四)安装在机身下部的中心孔内,它可以根据生产工艺的要求,每次分离结束后,拆卸清洗,也可以较长时间安装不动,定期进行拆洗。分别向上转动二个定位转轴10,并用手托住进液轴承座12向上送至底盘8中心孔至上死点(安装时注意定位键槽的方向)向下转动两个定位转轴旋转180度,呈向下垂直位置,进液轴承座即被定位并锁紧。这种结构特点是滑动轴承始终处于游动状态下,从而适应转鼓在运转中不断地追随其质量中心的需要,达到自动调心地目的。
六、使用与操作
1.操作前的准备
a.该分离机属于连续分离,停机清渣的机器,所澄清的物料中,所含杂质的百分含量如果低于0.5%,则能发挥理想的分离效果,并获得最佳的经济效益,如高于0.5%,或含有较大颗粒的固相物应先作分离处理,然后用该机作澄清处理;
b.根据物料的特性及工艺条件可以采用高位槽进料,也可以采用泵进料,但不论采用那种形式,进口压力均须适中(进口压力由各使用厂根据自己的工艺条件确定,确定的原则是在满足分离质量的前提下,对于同直径的喷嘴,进口压力越大,则产量越高,可通过试验确定之);
c.进料管的内径应足够大,避免流体的磨檫损失,适当进料量应由在分离机前安装的进料管的阀门来控制,一般情况下,流速越小分离机的产量越小,而液体的澄清质量越高,反之亦然;
d.分离机备有三种直径不同的喷嘴,喷嘴的选择,取决于工艺条件的要求。 2.开机操作
a.启动机器(电源连接无误后);
b.待机器全速无误后,方可打开进料阀门,先将阀门开小待液体从集液盘流出后,将阀门开启到预定的位置;
C.分离操作中,一般情况下,不要中间停止加料;
d.在整个过程中,分离效果的好与坏,并不是始终不变的,一般来说可以这样理解:分离因数越高,分离效果越好,而在分离因数相同的情况下,通过量越小,分离效果越好, 上述公式中,可以看出分离因数的大小与转鼓的直径成正比,而管式分离机在澄清分离过程中,虽然转鼓是不可变的。随着沉渣的增加,而转鼓内的中间空心部分的直径越来越小,新导入的物料承受的离心力也随之减小,显然澄清效果也随着下降,所以为了保持同样的分离效果,分离操作的进料量应该在开始较大,而最后较小的全过程。 3.停机
a.停机前必须先关掉进料阀门,等到集液盘不流出液体时,方能关车。
b.切断电源,待其自由停机,停机时间一般应大于6分钟,转动时间越长,说明机器的性能越好,注意不得在转鼓上及皮带轮上制动机器。 4.排渣及清洗转鼓
a.按装配的反顺序,取下转鼓,带上保护帽;
b.将转鼓放在工作台上的专用台架上固定,然后操作如下: ①用专用的底轴搬手拧开转鼓底轴; ②用拉钩将三翼板拉出(注意不要把手放在转鼓的筒口处,以免三翼板突然拉出时将手划伤)。
c.用专用的括料铲、刷子将转鼓内的沉渣及固相物清除;
d.用洗涤液将转鼓清洗干净(洗涤液的种类由用户根据物料品种而定);
e.洗净转鼓上部的出液口,不得留有沉渣及其凝结物,保证在次分离液畅通。 5.转鼓的装配
a.清洗完毕后,将三翼板放入转鼓内(注意将三翼板的标记与转鼓的对位标记相对应)并将其推至转鼓的顶部。
b.安装底轴,将转鼓固定在台架上,用搬子将底轴锁紧,这里特别应该引起注意的是底轴的旋紧,开始应使手拧紧,使二者的定位标记基本接近,在用搬手锤击一下,即可定位锁紧,如果用手拧紧很费力,或者有异常难听的声音,则说明二者之间有异物或者局部已经研了沟,研出的金属粒,这时应停止安装,拆开后仔细清除干净后,再在二者之间涂上少量的润滑脂,重新安装。
高速管式离心机(DOC)
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