中國古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液,這就是離心分離原理的早期應用。
工業(yè)離心機誕生于歐洲,比如19世紀中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機,和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。
離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉鼓,通常由電動機驅動。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心力作用下各組分分離,并分別排出。通常,轉鼓轉速越高,分離效果也越好。
離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。①離心過濾:懸浮液在離心力場下產生的離心壓力,作用在過濾介質(濾網或濾布)上,使液體通過過濾介質成為濾液;而固體顆粒被截留在過濾介質表面,形成濾渣,從而實現(xiàn)液-固分離。過濾型轉鼓圓周壁上有孔,在內壁襯以過濾介質。②離心沉降:利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現(xiàn)液-固(或液-液)分離。沉降型轉鼓圓周壁無孔。圖3為4種典型的沉降型轉鼓。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后,固體顆粒(或密度較大的液體)向轉鼓壁沉降,形成沉渣(或重分離液)。密度較小的液體向轉鼓中心方向聚集,流至溢流口排出,成為分離液(或輕分離液)。轉鼓均為間歇排渣,適用于含固體顆粒粒度較小、濃度較低的懸浮液或乳濁液分離;圖3b的轉鼓用螺旋連續(xù)排渣,可分離固體顆
離心分離機
離心分離機
粒濃度較高的懸浮液。在具有多層圓錐形碟片的轉鼓中,液體被碟片分成若干薄層,縮短了沉降分離的距離,使分離加快,改善了分離效果。
(1)排除空鼓失衡。對一臺新的離心機轉鼓來說,平衡校正時是將轉鼓安裝在平衡用心軸上進行的,一般須先將其放在動平衡機上進行平衡校正。當其轉鼓裝在實際轉軸上之后其平衡精度會明顯下降,這是因為轉鼓與平衡用心軸之間以及轉鼓與實際轉軸之間的配合條件及同心度是不同的。旋轉設備的振動,有60%左右是由于轉子不平衡引起的,在現(xiàn)場做整機動平衡是消除空鼓失衡后產生的振動是有效的辦法。
隔離振動。采用了空鼓失衡的排除措施后,振動已減小,但卸料時的靜態(tài)作用力是無法用上述辦法來消除的。而采取有效的隔振措施可以達到減小過基礎傳遞出的振的目的。隔振器是中小型旋轉分離機械在設備安裝及減振時經常采用的一種技術手段,一般分為主動隔振和被動隔振兩種。按隔振理論,可把機器當作理想質量體,隔振器由無質量彈簧和理想粘性阻器并連而成,基礎剛性的。要產生隔振效果,只需要激勵頻率大于2倍的固有頻率即可。由于假設與實際情況還有較大距離,激振頻率越高其間差異亦越大,而且單級隔振很難得到20db以上的減振,即使再小的阻尼,隔效果也是只能停留在一定的范圍內。因此,可以采用抗分析法進行隔振研究。