径保险螺栓联接 ,一旦盘面发生故障使得回转阻
力增大时 ,联轴器会自动剪断螺栓 ,从而保护传动
系统 。
平盘转速采用变频调速器进行控制 。操作时
可根据物料性质 、产量大小 、含水量要求和洗涤洁
图 4 双排异径球式回转支承示意图 3. 3 分配阀
分配阀是过滤机中另一关键部件 ,阀内过滤 、 洗涤 、空气吹扫 、滤饼吸干和滤饼卸除死区等各区 域位于一个过滤周期 ,即 360°范围内 。每区所占 角度的合理分配是设计时应考虑的首要问题 。通 过对进口过滤机使用情况的现场调查 ,参考引进
图 3 平盘模拟梁的示意图
3. 2 回转支承
100m2 转鼓过滤机的区域分配 ,结合物料的洗涤
平盘总成通过回转支承和托架装于基础上 , 传动装置通过小齿轮和回转支承外齿圈来带动平 盘的回转运动 ,所以回转支承既要承载平盘 、物料 和洗水等重量载荷 ,又要承受物料不均和螺旋卸
特性 ,对母液区 、一次洗涤区 、二次洗涤区和三次 洗涤区域做出合理分配 ,相对延长 3 次洗涤后吸 干部分的作用时间 ,从而使最终物料含水量尽可 能低 。
2 结构特点 水平盘式真空过滤机由卸料螺旋 、下料和洗
涤装置 、滤网与滤布 、平盘总成 、传动装置 、回转支 承 、分配阀以及润滑系统等组成 ,如图 2所示 。
图 2 水平盘式真空过滤机结构简图
物料通过下料装置均匀分布在平面圆盘上 ,
d. 过滤和洗涤工序在同一机上实现 ,并可
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
液体通过盘面上的滤饼 、滤布流向平面圆盘的真 根据产品的需要进行多次逆向洗涤 ,既能保证产
料的翻倒力矩等载荷 ,同时还要传递平盘的回转 运动 。回转支承的精度也决定着平盘回转运动的
3. 4 传动装置 传动装置 采 用 了 普 通 减 速 电 机 和 蜗 轮 减 速
精度 ,为此在调研了国内大型轴承厂的基础上 ,受 机 。由于小齿轮与减速机输出轴的安装距离较
到起重机回转支承的启发 ,采用 JB2300284 双排 远 ,所以此处选用了可调节长度的万向联轴节 ,以 异径球式回转支承 021系列 ,其结构如图 4所示 。 补偿安装精度误差 。另外还在联轴节上采用了缩
滤 、一次洗涤 、二次洗涤 、三次洗涤和卸料等操作 。 物料 。
根据产品或工艺需要 ,还可在盘面上加蒸汽罩进
g. 水平盘式过滤机结构简单 ,维护方便 ,易
行烘干 。
于实现自动化控制 。
水平盘式真空过滤机具有以下特点 :
3 关键部件的设计
a. 盘面可承受较大的料液冲击 ,承载能力 3. 1 平盘总成
a. 滤布再生 。滤布使用 1 080h时后用苛性 碱煮布 ,即可使滤布再生 。
b. 该过滤机的真空设计 ,使氢铝水分小于 11 % 。
c. 该过滤机有多级淋洗装置 ,大大降低了氢 铝附碱 ,使其小于 0. 01%。
d. 该设备设计产能为 5 900kg / (m2 ·h) ,而 试验运行条件下可达到 6 280kg / (m2 ·h) ,超出 原设计产能 。
中铝山东分公司自 1997年下半年开始 ,经过 大量研究 、实验和分析后 ,从技术设计与生产制造 上分别解决了大型平盘平面度 ,回转支承的精度 , 热处理 ,气液过流通道的最佳横断面积 ,过滤介 质 、滤饼 、滤液的过滤性能 、工艺操作条件 、要求与 分配阀恰当分区 ,滤饼留层物料与新料的混合等
诸多问题 ,开发研制出 15m2 水平盘式真空过滤 机 ,并已成功应用于本公司玛瑙生产线上 。 1 工艺概述
之上 ,从盘面下抽真空 ,过滤方向与重力方向相 液 、母液及真空的过流通道 。回转支承也安装于
同 ,过滤动力为重力与真空吸力之和 ,所以过滤效 此 ,以支承整个平盘总成 。因而平盘总成的设计
率高 。
要点有 :
c. 吸滤过程中 ,大颗粒先下降至底层 ,细颗
a. 有足够的刚度 ,以承受载荷和负压 ;
粒物料沉于上层 ,过滤层结构合理 ,阻力小 。
平盘过滤机对于颗粒状物料及滤饼需要洗涤 的物料均有着很大的优势 ,结构简单 ,操作维护比 较容易 ,但此类设备国内无厂家制造 ,从国外引进 价格又相当高 ,而且还存在诸多与工艺条件 、过滤 介质及过滤产品不相适宜等问题 ,造成诸如母液 和洗液互窜等缺陷 ,致使该设备不能经济地使用 在生产线上 。
空室 ,再经由分配阀连接真空管道排出过滤机 。 品质量 ,又可节约新水 ,提高洗液浓度 。
平面圆盘共有 20个互不连通的真空室 ,其下部由
e. 采用刮切和螺旋结合的卸料方式 ,盘面
母液 、强洗液 、中洗液 、弱洗液和反吹 5个区的分 上始终保留一层物料 ,吸干水分是由上而下来完
配阀与真空管道 、受液槽连接 。传动装置由变频 成 ,可保证产品的质量 ,盘面的留层物料厚度可根
相当重要的工作 ,它直接关系到同直径过滤机的 过滤性能 。
由于平盘体积庞大而相对负载较小 ,一般说 来只要有相当的刚度以保证其在吊运过程中不产 生失效变形 ,那么其强度完全足够 。在设计上可 简化为如图 3所示的梁的设计 ,即确定 L 形主梁 的大小 。根据经验 , 在确定了 L 形主梁的大小 后 ,其他方面只要能够保证结构所需尺寸 ,其刚度 和强度可远远满足要求 。考虑到平盘总成是真空 作业 ,故其内还需加适当的支承以防吸瘪变形。 另外 ,平盘总成的几何形状精度是过滤机成败的 最关键因素之一 。在结构设计的同时 ,必须综合 考虑制造工艺过程 。
器 、电机 、减速机 、万向联轴器和小齿轮等组成 ,通 据产品质量要求调节 。
过回转装置使平面圆盘向一定方向回转 ,使其 20
f. 水平盘式真空过滤机的过滤物料在盘面
个扇区依次通过分配阀的母液 、强洗液 、中洗液 、 之上 ,由下料装置布料 ,适用于过滤颗粒变化范围
弱洗液和反吹 5个区 ,从而完成盘面上的布料 、过 大的物料 ,特别是大颗粒物料和比重大易沉淀的
净度要求 ,配合洗涤水量来无级控制平盘转速以 达到最佳运转参数 。
15m2 平盘过滤机传动系统的主要参数如下 : 电机 Y160M 26 转速 970 r/m in 功率 7. 5
kW 减速机 CW S2802502ⅠVF 圆弧圆柱蜗杆减
速机 整个平盘传动的总传动比为 50 ×152 /19 =
图 6 下料装置结构示意图 洗涤管和喷嘴的安装是根据盘面直径由内向 外逐渐密集 ,以使作业面喷水量均匀 。而喷嘴与
分配阀所对应区域的相对位置 ,一般是根据过滤 物料的脱水性质和盘面的转速 , 以提 前 200 ～ 300mm 左右为佳 。 4 应用效果
中铝山东分公司于 2000年试制了两台 15m2 平盘过滤机 ,并于 2001年 2月用于新玛瑙生产线 上 。两年来 ,设备运转平稳可靠 、流程操作简单 、 节水节电节碱效果明显 、滤布使用寿命长以及设 备运行费用低 ,主要优势如下 :
e. 过滤产品质量提高 ,达到国际先进水平 , 现产品已出口到韩国 、日本及荷兰等国 。
f. 螺旋卸料避免了卸料堵漏斗和掉入杂物 现象 ,降低了劳动强度 ,同时也降低了噪声 ,利于 环保 。 5 经济效益 5. 1 投资效益
从国外购买需 200 万元 /台 , 自行制造仅需 90万元 /台 。现我公司玛瑙生产线上共用 2 台 , 直接节约设备投资 220万元 。另外备品备件费用 也大为降低 。由于单台设备的产能大大提高 ,不 仅节约了占地面积 ,同时也减少了厂房等基建投 资。 5. 2 生产效益
图 1 工艺流程简图
3 牟晓红 ,女 , 1970年 5月生 ,高级工程师 。山东省淄博市 , 255052。
第 32卷 第 4期 化 工 机 械
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从以上工艺可看出 ,选择洗水量大小和洗涤 次数的多少 ,可有效地控制产品的表面洁净度。 同时 ,还可根据产品的含水率要求 ,合理选择滤饼 厚度及平盘的转数 ,从而得到最佳操作参数组合 。
在同一工艺流程中 ,与原 28m2 真空转鼓过 滤机和压滤机相比 :
a. 该 设 备 使 用 功 率 低 , 设 备 运 转 率 高 (95% ) ,按电价 0. 45 元 / ( kW ·h)计算 ,每年每 台可节电 7. 81万元 。
b. 该设备产能高 ( 5. 96 t/ h) ,滤布使用周期 为 60天 ,滤布价格 6 000元 /台 。而压滤机产能仅 为 2～2. 5 t/ h,滤布价格 5 000 元 /台 ; 28m2 真空 转鼓过滤机产能虽为 12 t/ h,但其滤布周期仅为 6 天 。如此算下来 ,使用该设备后 ,每年可节滤布
图 5 卸料装置结构示意图 15m2 过滤机卸料螺旋的主要技术参数为 :
电机 Y132S24 转速 1440 r/m in 功率 5. 5kW
减速机 XWD5. 526摆线针轮减速机 总速比 11 3. 6 下料与洗涤装置 如图 6所示 ,来料通过下料箱和鸭形下料嘴 , 以一定的速度冲击留层物料 ,同时结合空气反吹 作用将物料重新混合均匀并过滤 。根据现场使用 经验得知 ,此下料形式可防止留层物料愈结愈实 , 防止滤饼阻力的增加 ;同时空气反吹又将滤布缝 隙中的颗粒吹松并吹出 ,从而也减少了滤布阻力 。
第 32卷 第 4期 化 工 机 械
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400 3. 5 卸料装置
水平盘式真空过滤机的主要特点之一就是为 了保证产品质量 ,可根据水分情况先卸除合格物 料 ,而将水分含量相对大的留层物料仍留在盘面 上参与下一周期的过滤和洗涤 。由于工况条件不 同 ,对物料的要求也不尽相同 ,所以设计时首先要 考虑卸料刮板的可调整性 。如图 5所示 ,操作时 可将紧固螺钉松开 ,然后开始调整调节螺钉至适 当位置 ,最后再拧紧紧固螺钉 。
b. 有足够的精度 ,以保证良好的运转 ;
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化 工 机 械 2005年
c. 大小合理的真空室及气液流动通道 ; d. 滤布的安装固定要求 。 首先 ,将整个平盘均分为 20 个扇区 ,采用气 密焊接 ,成为 20个相对独立的真空室 。真空室的 划分主要依据洗涤次数的多少 ,原则上洗涤次数 越多可分区越多 ,这样有利于洗液分离 ,而平盘表 面的有效利用面积也会越大 ,但制造上相对困难 一些 。而且分区太多势必会减少滤液和气体的过 流断面 ,从而影响气液的排出速度 。当然也可通 过增加空心岛 、耐磨板和分配阀的直径来扩大过 流断面 ,但这样会造成制造成本升高和占地面积 增加 。为此 ,合理选择扇区大小 、空心岛直径 、耐 磨板和分配阀的直径 ,即合理选择过流断面积是