精品資料（2021-2022年收藏的）翻袋式離心機(jī)

1、翻袋式離心機(jī)介紹德國海因克爾(Heinkel) 公司研制的翻袋式離心機(jī), 從工作原理及結(jié)構(gòu)性能等方面討論了該機(jī)的優(yōu)越性以及在制藥行業(yè)的應(yīng)用前景。在1998 年11 月舉辦的北京國際制藥設(shè)備展銷會(huì)上, 德國海因克爾(Heinkel) 公司隆重推出一種新生代翻袋式離心機(jī)(圖1) , 引起了國內(nèi)廠家的極大興趣。它是當(dāng)今制藥業(yè)、食品加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)及原料加工業(yè)中的理想離心過濾設(shè)備。常規(guī)離心機(jī)只適用于分離和提純那些使用切刮方法進(jìn)行卸料的產(chǎn)品, 且在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)必然會(huì)形成殘余濾渣層而造成物料的較大損失或晶粒的破壞。而“翻袋式”則完全克服了上述缺點(diǎn), 這是目前世界上使物料損失小、提純度高、洗滌效果佳、產(chǎn)品余濕量小

2、的一種離心過濾設(shè)備, 特別適用于制藥與化工行業(yè), 可作為當(dāng)今離心機(jī)行業(yè)發(fā)展新產(chǎn)品的首選項(xiàng)目。70 年代由于離心過濾設(shè)備的用戶對(duì)其安全可靠性、經(jīng)濟(jì)效益、自動(dòng)化及環(huán)境保護(hù)等方面不斷提高的要求, 使普通的立式或臥式離心設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)制藥、化工及食品加工等行業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)。德國的海因克爾公司首先意識(shí)到這一點(diǎn), 并著手開始研究和開發(fā)全新的離心過濾設(shè)備。他們將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)從原先的填料、洗滌及離心過濾等工藝, 轉(zhuǎn)移到如何使藥料在不打開設(shè)備的情況下卸料的過程, 并在濾袋上不留任何殘余藥料。這就需要對(duì)離心設(shè)備進(jìn)行全新的設(shè)計(jì), 甚至傳統(tǒng)的離心鼓的結(jié)構(gòu)也應(yīng)作相應(yīng)的改進(jìn)。    

3、;世界上第一臺(tái)翻袋式離心機(jī)就此誕生了。其轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)被創(chuàng)造性地分成軸向固定部分及軸向運(yùn)動(dòng)部分(圖2)。這種結(jié)構(gòu)使得濾袋在卸料過程中被翻轉(zhuǎn)過來,物料在離心作用下被甩離濾袋并保證了濾袋上不留任何殘余物料。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)也首次使得在不用任何其他機(jī)械裝置及人藥接觸的情況下卸料過程得以順利實(shí)現(xiàn)。1工作原理    在圖2 (a) 中, 固定輸入管(1) 用來輸送懸浮液和蒸氣, 從出口(2) 進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔(3) , 傳動(dòng)軸(4) 由內(nèi)軸和外軸組成, 且與輸入管(1) 同軸。殼體( 5) 與傳動(dòng)軸外軸相連, 而內(nèi)軸則與轉(zhuǎn)鼓蓋內(nèi)盤(6) 相連, 轉(zhuǎn)鼓蓋外盤(7) 通過8

4、 根連桿(8) 與傳動(dòng)軸(4) 連接。內(nèi)外軸以同樣速度旋轉(zhuǎn), 同時(shí)內(nèi)軸可按(14) 的方向移出使濾布外翻圖2 (b) , 所需動(dòng)力可靠液壓或全機(jī)械(螺旋推進(jìn)) 方式提供。此時(shí)濾布(9) 則在內(nèi)盤(6) 的周邊與殼體(5) 的周邊展開成圓筒狀, 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速減慢, 轉(zhuǎn)鼓壁表面的物料沿箭頭(15) 方向被離心甩出。    以轉(zhuǎn)鼓直徑為450 mm 的翻袋離心機(jī)為例, 其一個(gè)工作周期可劃分為以下8 個(gè)部分;(a) 在2000 r/m in 轉(zhuǎn)速下裝料60 s;(b) 在2300 r/m in 轉(zhuǎn)速下甩干30 s;(c) 在2300 r/m in 轉(zhuǎn)速下加入洗滌水

5、, 持續(xù)10s;(d) 在2300 r/m in 轉(zhuǎn)速下第二次甩干20 s;( e) 在2300 r/m in 轉(zhuǎn)速下用加壓蒸汽處理20s;(f) 在2300 r/m in 轉(zhuǎn)速下第三次甩干30 s;(g) 在15 s 內(nèi)將轉(zhuǎn)速降至1150 r/m in;(h) 在10 s 內(nèi)濾布外翻卸料。    因此, 在轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí), 需要著重考慮以下4 種工況。    工況1: 轉(zhuǎn)鼓閉合, 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)為空載, 轉(zhuǎn)速為2000 r/m in;    工況2: 轉(zhuǎn)鼓閉合, 轉(zhuǎn)鼓滿載(裝載

6、系數(shù)一般為018) , 轉(zhuǎn)速為2300 r/m in;    工況3: 轉(zhuǎn)鼓閉合, 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)只有干物料, 轉(zhuǎn)速為1150 r/m in;    工況4: 轉(zhuǎn)鼓外翻, 轉(zhuǎn)速為1150 r/m in;2性能特點(diǎn)    1977 年, 翻袋離心機(jī)HF 系列經(jīng)過近10 年的研究與開發(fā)終于正式投放市場(chǎng), 其獨(dú)特的設(shè)計(jì)受到廣泛贊譽(yù), 其優(yōu)點(diǎn)也在化工業(yè)、制藥業(yè)、食品加工業(yè)及原料加工業(yè)的使用過程中得到進(jìn)一步的認(rèn)可。1990 年以后, 海因克爾公司又推出了第二代翻袋式離心機(jī), 現(xiàn)已成為在技術(shù)與性

7、能上都是世界第一的固液分離設(shè)備。    相對(duì)于第一代HF 標(biāo)準(zhǔn)系列, 第二代HF 系列又有了新的突破, 其先進(jìn)性如下。(1) 加壓式離心    在離心脫水的同時(shí), 對(duì)加工區(qū)域(轉(zhuǎn)鼓) 加壓以降低產(chǎn)品的濕度, 可以明顯提高經(jīng)濟(jì)效益。提供了在加壓區(qū)域加壓至016M Pa 的條件下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行洗滌的可能性。新一代HF 系列只是對(duì)加工區(qū)域加壓, 這樣使所有至今生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)HF 系列都可以改進(jìn)成加壓式離心。加壓式離心的主要優(yōu)點(diǎn)有:(a) 超過離心法能達(dá)到的脫水極限, 使被加工藥品達(dá)到更低的濕度(見表1) ;(b) 有效地加工可塑

8、性產(chǎn)品, 如賽璐璐等;(c) 縮短工藝流程時(shí)間以提高產(chǎn)量;(d) 蒸汽洗滌, 消毒除菌;(e) 可同時(shí)利用干燥氣體進(jìn)一步干燥;(f) 集脫水和烘干于一體的性能節(jié)省了普通加工工藝中的進(jìn)一步干燥的工藝(如烘干工藝) 并節(jié)省了能源。(2) 無液壓裝置    現(xiàn)代化制藥過程對(duì)環(huán)境的清潔及無菌有很高的要求, 故液壓裝置往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果。如由于設(shè)備裝置不密封或?qū)Ч艿钠屏褜⑹勾笈a(chǎn)品造成嚴(yán)重的污染。    新一代的HF 系列已經(jīng)取消了所有的液壓裝置。翻袋和卸料過程中的軸向運(yùn)動(dòng)被機(jī)械裝置替代。如果由于操作失誤在轉(zhuǎn)鼓高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同

9、時(shí)啟動(dòng)了卸料工藝, 當(dāng)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速超過危險(xiǎn)值時(shí), 計(jì)算機(jī)將自動(dòng)地鎖定轉(zhuǎn)鼓的軸向運(yùn)動(dòng)以避免意外事故。3安全指標(biāo)與運(yùn)用范圍    HF 系列的標(biāo)準(zhǔn)安全裝置有以下特點(diǎn):(1) 防爆氣體保護(hù)(2) 軸承溫度及振動(dòng)監(jiān)測(cè)(3) 機(jī)殼鎖定監(jiān)測(cè)(4) 雙重的轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)及過載監(jiān)測(cè)(5) 在過高轉(zhuǎn)速下自動(dòng)鎖定轉(zhuǎn)鼓的軸向運(yùn)動(dòng), 禁止卸料(6) 特殊設(shè)計(jì)的軸承使蒸汽不能接觸軸承以提高軸承壽命    對(duì)于不同用戶在選購離心過濾設(shè)備以前所提出的以下要求, 第二代HF 系列是符合這些要求的唯一選擇。(1) 絕對(duì)密封的加工過程;(2) 無人看管的全自

10、動(dòng)操作;(3) 可通過循環(huán)系統(tǒng)來降低防爆氣體的用量;(4) 卸料時(shí)保證晶粒不破碎;(5) 物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)分布均勻以減少離心過濾設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng), 可以保證離心機(jī)放在高層建筑中運(yùn)轉(zhuǎn);(6) 保證最佳洗滌效果, 相對(duì)于普通離心過濾設(shè)備的洗滌過程, HF 系列可以節(jié)約90% 的洗滌劑用量;(7) 保證卸料后在濾袋上不留任何殘余物料;(8) 只需對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單地清洗, 即可生產(chǎn)其他產(chǎn)品, 其純度可以達(dá)到很高的要求;(9) 自動(dòng)控制填料, 并通過計(jì)算機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料的質(zhì)量, 還可計(jì)算出產(chǎn)品的濕度;( 10) 可以加工常規(guī)固液分離設(shè)備不能加工的產(chǎn)品, 例如難以過濾的產(chǎn)品或易爆及可塑性產(chǎn)品。翻袋式離心機(jī)有一

11、特殊的固相物料排出機(jī)構(gòu)即濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是翻袋式離心機(jī)最重要的部件之一。為改善翻袋式離心機(jī)的性能,通過對(duì)現(xiàn)有2 種濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)分析,研究設(shè)計(jì)了1 種新型的翻袋機(jī)構(gòu),減少了轉(zhuǎn)動(dòng)零件的數(shù)量,提高了可靠性,降低了機(jī)器成本。關(guān)鍵詞: 過濾離心機(jī); 濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu); 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過濾式離心機(jī)是1 種在石油化工、化工、制藥及食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的過濾設(shè)備。在過濾式離心機(jī)的發(fā)展過程中,人們對(duì)濾渣的卸出方法極為重視,很多離心機(jī)以濾渣的卸出方式命名,如刮刀離心機(jī)、活塞推料離心機(jī)和螺旋卸料離心機(jī)等。翻袋式離心機(jī)是1 種新型過濾式離心機(jī),它有一特殊的固相物料排出機(jī)構(gòu)即濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。離心機(jī)中的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一濾袋,

12、排渣時(shí),濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將濾袋翻轉(zhuǎn),濾袋的內(nèi)表面變?yōu)橥獗砻?使固相物料在離心力作用下脫離濾袋。與刮刀離心機(jī)、活塞推料離心機(jī)和螺旋卸料離心機(jī)等相比,翻袋式離心機(jī)的過濾表面殘留物少,從而過濾阻力較小。翻袋式離心機(jī)具有余濕量小、洗滌效果佳及操作彈性大等優(yōu)點(diǎn),在石油化工、化工及制藥等行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。為在我國發(fā)展翻袋式離心機(jī),作者研究了現(xiàn)有的2 種濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),并提出了1 種新的結(jié)構(gòu)。1 操作原理翻袋式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓分為固定部分和可以進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)的部分,見圖1。其中轉(zhuǎn)鼓蓋、轉(zhuǎn)鼓蓋連桿、濾布固定板、內(nèi)軸和濾袋為可以軸向運(yùn)動(dòng)部分。進(jìn)料管用來輸送懸浮液,轉(zhuǎn)鼓蓋在裝料或離心過濾過程中封閉轉(zhuǎn)鼓,見圖1a 。轉(zhuǎn)

13、鼓蓋由轉(zhuǎn)鼓蓋連桿與濾布固定板相連,濾布固定板由內(nèi)軸牽拉。轉(zhuǎn)鼓與外軸相連并由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。內(nèi)軸與外軸可相對(duì)滑動(dòng),在固相排出階段,內(nèi)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓蓋、轉(zhuǎn)鼓蓋連桿、濾布固定板和濾布移出轉(zhuǎn)鼓,濾布的內(nèi)表面變成了外表面,在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下將沉積物甩出(圖1b) 。2 幾種翻袋機(jī)構(gòu)比較轉(zhuǎn)鼓蓋的打開和關(guān)閉來自內(nèi)軸與外軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。牽動(dòng)內(nèi)軸的方式不同,就會(huì)產(chǎn)生不同的濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)決定著轉(zhuǎn)鼓在脫水狀態(tài)時(shí)能否密封和在排渣狀態(tài)時(shí)濾袋能否翻轉(zhuǎn)并順利排渣,因此是此機(jī)型發(fā)展的關(guān)鍵部件。2.1 油缸驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1 油缸驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是翻袋式離心機(jī)最早的結(jié)構(gòu),帶動(dòng)濾袋翻轉(zhuǎn)的內(nèi)軸與油缸的活塞桿成為一體并與活塞相

14、連,油缸與轉(zhuǎn)鼓同速轉(zhuǎn)動(dòng),以控制液壓油的進(jìn)出方向來控制濾袋的翻出或返回。此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn): 旋轉(zhuǎn)的油缸與靜止的供油裝置動(dòng)態(tài)接觸,容易漏油,污染環(huán)境?；钊麠U出入油缸容易污染所分離的產(chǎn)品和環(huán)境。旋轉(zhuǎn)的油缸有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,會(huì)降低軸的臨界轉(zhuǎn)速。油缸驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)近年來已被逐步淘汰。但我國有些離心機(jī)制造廠商仍在計(jì)劃生產(chǎn)使用油缸驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻袋式離心機(jī),原因是有關(guān)專利剛剛過期,生產(chǎn)此種結(jié)構(gòu)的離心機(jī)有合法性。此種作法的弊端是降低了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。2.2 海因科爾機(jī)械驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2 德國海因科爾公司自1994 年以來,逐步用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取代油缸驅(qū)動(dòng)式濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),此種機(jī)械驅(qū)動(dòng)式濾袋翻

15、轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)見圖2。電機(jī)通過帶輪驅(qū)動(dòng)外軸,另一個(gè)電機(jī)通過帶輪驅(qū)動(dòng)螺紋軸。當(dāng)驅(qū)動(dòng)外軸的電機(jī)速度大于驅(qū)動(dòng)螺紋軸電機(jī)的速度時(shí),螺紋軸會(huì)相對(duì)滑動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)?；瑒?dòng)螺母由于導(dǎo)向圓筒和導(dǎo)向鍵的限制作用不能旋轉(zhuǎn),故只能使螺紋軸作軸向運(yùn)動(dòng)并拉動(dòng)內(nèi)軸做軸向運(yùn)動(dòng)。在內(nèi)軸的拉動(dòng)下轉(zhuǎn)鼓蓋密封轉(zhuǎn)鼓,使轉(zhuǎn)鼓處于關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)可以進(jìn)行裝料或離心過濾過程。相反,當(dāng)螺紋軸電機(jī)的速度大于外軸電機(jī)的速度時(shí),轉(zhuǎn)鼓蓋離開轉(zhuǎn)鼓,離心機(jī)處于卸料狀態(tài)。在圖2 中,皮帶輪1 右面的所有零件除支座外,均為高速旋轉(zhuǎn)件,這些零件在加料、過濾和洗滌等工況時(shí)與轉(zhuǎn)鼓同速。為控制內(nèi)軸的進(jìn)退,不但要準(zhǔn)確地控制螺紋軸電機(jī)及外軸電機(jī)各自的速度,還要控制它們的相對(duì)速度。此結(jié)構(gòu)的問題是旋轉(zhuǎn)件多,影響軸的振動(dòng)性能,增加了制造難度和機(jī)器成本,且控制難度大。2.3 隔離式機(jī)械濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)我們?cè)谏钊氲匮芯苛松鲜? 種機(jī)構(gòu)后3 ,4 ,設(shè)計(jì)了隔離式機(jī)械濾袋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),見圖35 。此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)件數(shù)量大幅減少。在圖3 中,與外軸固定的帶輪1 與導(dǎo)向圓筒之間的軸承使得導(dǎo)向圓筒不再隨外軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑒?dòng)螺母與內(nèi)軸之間的軸承使得滑動(dòng)螺母和螺紋軸等零件也不再隨內(nèi)軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承可傳遞軸向力,但隔離了前后零件之間