目錄
**章 離心法發(fā)展史 1
第二章 流體及顆粒在離心立場中的運動 3
2.1轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體的自由表面 3
2.2轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體的壓力 4
2.3顆粒在離心力場中的運動——離心機分離性能預測 5
第三章 沉降離心機 9
3.1沉降式離心機工作原理 9
3.2沉降式離心機 10
參考文獻： 17
 


**章 離心法發(fā)展史
人類很早就發(fā)現(xiàn),利用引力場可以分離不同分子質(zhì)量的物質(zhì),并在淘金等技術(shù)中應(yīng)用這種方法.利用引力場分離不同分子量的氣體已有近百年的歷史.早在1895年,德G的布雷迪克(Bredig)shou先利用這種方法分離了混合氣體。后來，當發(fā)現(xiàn)了元素存在不同的同位素以后，很快就有人利用引力場來分離了同位素。1919年，林德曼（Lindemann）和阿斯頓（Aston）指出：若在地面和三萬米的高空分別對空氣取樣，則樣品的氖同位素組成將有明顯差別。并認為在實際工作中**有希望的分離方法是采用氣體離心機，但是都未獲得成功。知道1934年，美G弗吉尼亞大學學者比姆斯（Beams）shou先研制成功了能分離氣體同位素的離心機，并實現(xiàn)了氯同位素的分離。**此，用離心機來分離同位素在理論和實驗上都初步得到了驗證。當采用離心法分離不同分子量的氣體時，其分離效應(yīng)僅取決于兩種氣體分子量之差，而與氣體平均分子量的大小無關(guān)。也就是說，離心不像氣體擴散法等一些其他分離方法那樣，分離效應(yīng)會隨著氣體平均分子量的增大而減小。因此擁立新發(fā)來分離同位素是特別適合的。在第二次世界大戰(zhàn)期間，一些G家開始研究生產(chǎn)核武器用的濃縮鈾的方法，離心法被公認為是一種有希望的方法。于是，離心法研究工作進入了分離鈾同位素的階段。shou先探索用氣體分離機來分離鈾同位素的是美G，在比姆斯研究工作的基礎(chǔ)上，他們改進了分離機，shou先實現(xiàn)了鈾同位素的分離。伺候，他們根據(jù)熱擴散等分離方法中提出了多極化原理，成功的研制了利用軸向逆流方式使分離效應(yīng)得到倍增的逆流的離心機，使離心機取得了很好的分離效果。但是，由于工程技術(shù)上的原因，無論是單臺離心機的分離能力。還是離心機的運行可靠性，都還無法達到工業(yè)生產(chǎn)的要求，工作只停留在實驗室研究階段。
五十年代起，離心法分離鈾同位素的研究工作集中在離心機機型的研制方面，目前是研究滿足工業(yè)生產(chǎn)的具有一定分離能力的離心機。在這方面做出貢獻的主要是德G科學家，其中**的有蘇聯(lián)呢、聯(lián)邦德G和美G從事研究的齊佩（Zippe）和在伯恩大學從事研究的柏羅特（Groth）。他們分別研制成了兩種不同類型的分離機，在本節(jié)后面將對他們做專門介紹。其中齊佩研制的離心機**富有創(chuàng)造性，一起簡單而獨特結(jié)構(gòu)滿足了工業(yè)用離心機長壽命低能耗的要求，吧離心法研究工作向前推進了一大步，為離心法在實驗室研究向生產(chǎn)規(guī)模做出了重要貢獻。
六十年代中期，由于核電站的迅速發(fā)展，對核燃料的需要量激增，加上齊佩離心機為了工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)，分離法研究工作引起了更多G家重視，并有了很大的發(fā)展。研究的*域從單臺離心機逐漸擴大到級聯(lián)裝置和小型試驗工廠。在單機研究方面，為了增加分離能力采用了新的高強度轉(zhuǎn)子材料，是離心機在更高圓周運動轉(zhuǎn)速下運行，同時不斷增加轉(zhuǎn)子長度，這些為了離心法在工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了更有力的條件。在這個階段中，西歐的英G、聯(lián)邦德G、荷蘭三G處于**地位，它們于1974年分別創(chuàng)建了三座年分離功為二十噸左右的離心試驗工廠，成功生產(chǎn)了低濃鈾。
七十年代后期，離心法生產(chǎn)濃縮鈾開始進入成熟階段。離心機性能的不斷改進和試驗工廠的順利投產(chǎn)證明了離心法可以再經(jīng)濟性方面與氣體擴散法相競爭，成為以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)弄所有的新方法。根據(jù)目前各G公布的計劃來看，在近期擬建的新濃縮鈾工廠中,英G、聯(lián)邦德G、日本等G都選擇了離心法。1980年英G、聯(lián)邦德G、荷蘭三G合作建成了兩座年分力功為200t離心示范工廠。到1985年這兩座工廠總的分離功已擴大到約1500t，計劃到八十年代末再把分離能力增加一倍。日本在建成離心實驗工廠，于1984年開始建設(shè)年分離功為200t的離心示范工廠。美G政府曾于1977年決定本G第四個濃縮工廠采用離心法。伺候，他們加強了離心法及有關(guān)技術(shù)的研究工作，于1983年建成了年分離量為23t的離心示范工廠，并繼續(xù)進行先進的大型離心機的研究工作。后由于激光分離法的進展和濃縮鈾大量過剩等種種原因，于1985年決定停建離心濃縮工廠。
在離心法分離鈾同位素的發(fā)展過程中，理論工作也占有相當重要的地位。早期在分離理論方面做出貢獻的有馬丁（Martin）、科恩（Cohen）等人。尤其是美G學者科恩，他以熱擴散柱分離理論為基礎(chǔ)，**早對各種類型離心機的分離性能進行了比較系統(tǒng)的分析，初步建立了離心法的基本理論。此后，離心分離理論的研究工作不斷深入、隨著離心法從實驗室向工業(yè)規(guī)模過度。近年來，有關(guān)離心法的研究報告陸續(xù)發(fā)表，大大擴展和豐富了離心分離理論的內(nèi)容。
 


第二章 流體及顆粒在離心立場中的運動

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體的自由表面#p#分頁標題#e#

離心機開動后，因轉(zhuǎn)鼓的帶動，使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體在受重力作用的同時，還受到離心力的作用，形成一個旋轉(zhuǎn)的自由表面（如圖）
a.靜止                            b.低速                   
 
                  c.高速                              d.忽略重力
在自由液面上任取一單元體（如b），其質(zhì)量為dm，回轉(zhuǎn)半徑（所處徑向位置）為r₀，離鼓底的高度為l，設(shè)轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度為ω，則此單元所受的離心力C和重力G分別為：
 
 
 
                
這兩個力的合力F的方向應(yīng)垂直于該點自由液面的切線，故：
                
 積分，得
               
由此可見，液體的自由表面為一旋轉(zhuǎn)拋物面。
當轉(zhuǎn)速增大時，拋物面逐漸下凹，甚**可能< 0（如c）；同時，周圍液體上升。因此，實踐中為防止液體溢出，轉(zhuǎn)鼓頂部應(yīng)設(shè)一定高度的溢流堰，只讓一定量的液體（澄清液）溢出。
當轉(zhuǎn)速極大，以**重力相對于離心力可忽略不計時，則自由液面趨近于圓柱面，即r₀ = R₀ = （如d）。

2.2轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體的壓力

在鼓內(nèi)物料中任取一單元體或微分體積：
               
因其角速度ω旋轉(zhuǎn)運動，故旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力為：
 
 
 
微分體積上壓力的徑向平衡條件為：
 
 
忽略二次項，化簡得
 
 
參考圖b沿徑向?qū)ι鲜椒e分，得
 
 
這是物料中某一徑向位置有離心作用產(chǎn)生的離心壓力，式中r₀為自由液面的徑向位置。由此可見，在水平面內(nèi)，離心壓力是徑向位置的函數(shù)，在鼓壁處達到**大值：
 
 
另外，在一般情況下，由于隨軸向位置而變，所以沿鼓壁的不同高度處，鼓壁所受的離心壓力是不同的。由圖b可看出，當=0時，離心壓力達到**大值：
                
當< 0時，離心壓力的**大值發(fā)生在靠近鼓底的鼓壁上。
實際上，在離心機的正常操作條件下，因重力影響課忽略，所以r₀沿軸向課認為是常數(shù)，從而離心壓力沿軸向也可近似的看作常數(shù)。因此，上述情況（r₀常數(shù)）僅適用離心機的啟動、停車等非正常情況。
計算離心壓力的意義在于確定轉(zhuǎn)鼓的離心應(yīng)力，同時，由于離心壓力是離心操作的驅(qū)動力，因此，離心壓力也是離心過濾操作的設(shè)計基礎(chǔ)。

顆粒在離心力場中的運動——離心機分離性能預測

離心機轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(zhuǎn)，帶動了轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體和顆粒的高速旋轉(zhuǎn)，于是，顆粒就作離心沉降運動。在分析顆粒的運動的時，作如下解釋：
1、 由于離心力與重力之比（分離因素）很大，因而足以克服顆粒的布朗擴散力；
2、 雖然有些大顆粒可能>1（即過渡區(qū)甚**湍流區(qū)），但它們往往總是以100%的效率被分離。也就是說，離心機的分離效率主要決定于小顆粒的分離特性。因此，離心機分離性能的分析是以小顆粒（即<1）的斯托克斯沉降為基礎(chǔ)的；
3、 先以結(jié)構(gòu)簡單的管式離心機（離心力和重力之比——分離因數(shù)很大）的分析著手，即重力影響忽略不計，鼓內(nèi)液體自由面為圓柱面。這種分析方法，稍加修正就能用于其他類型的離心機；
4、 忽略干擾沉降；
5、 忽略哥氏力；
6、 除上述簡化外，忽略顆粒的加速時間，即假定顆粒加速到終了沉降速度是瞬時即達
雖然上述建設(shè)顯得有些過分簡化，但由于離心機內(nèi)流動的低湍流特性，**后的分析結(jié)果還是能比較合理地反映離心機的性能。
這樣，顆粒的沉降速度（徑向）為：
 
其中：
式中——離心加速度；
——顆粒所在的徑向位置
由式得
假定顆粒從某一徑向位置r開始沉降，一直到壁面，即徑向位置R，則顆粒完成沉降所需的時間為：
由上式知，顆粒完成沉降所需的時間是其徑向位置#p#分頁標題#e#的函數(shù)。顆粒是否能完成沉降——達到徑向位置R，一方面決定于顆粒所處的其實徑向位置，另一方面還決定于顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的允許的停留時間，或平均停留時間。怎么計算呢？shou先，為簡便起見，作如下假設(shè)：
1、 液體的軸向運動為柱塞流，即沿轉(zhuǎn)鼓橫截面的液流速度均勻分布，并忽略端效應(yīng)的影響
2、 顆粒與液體具有相同的軸向速度
由圖可知，流體的通流面積為（－）。若通過離心機的流量為Q，則流體的平均軸向速度為：
顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間為：
 
式中（－）為流體的體積，成為轉(zhuǎn)鼓的有效容積，用表示，則：
由上述可知，處理量Q越大，允許停留時間越短。
顆粒從起始徑向位置走完分離區(qū)全長(軸向)，剛好能沉降（徑向）到達鼓壁（對重分散相而言）的臨界條件為：
 
即
 
或
或
此式的物理意義為：時間常數(shù)為的顆粒在允許停留時間內(nèi)完成沉降的**小起始徑向位置。起始徑向位置大于此值，則此顆粒不能完成沉降。因此，顆粒為x或時間常數(shù)為的顆粒的粒級效率值可定義為半徑r與R之間的換裝液層體積占鼓內(nèi)液體總體積的比值：
 
將式代入式得：
從上式可導出分割粒度或分割常數(shù)，令G(x)=0.5,得
由上式代入式，可導出管式離心機的生產(chǎn)能力，即
即
其中，即在重力場下的終了沉降速度
 
由于式中的
計算不方便，人們利用對數(shù)函數(shù)的近似值：
 
 
得
若定義
則
這就是管式離心機的常數(shù)，決定于離心機的操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，其梁綱為面積（）
對于圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋卸料離心機
 
對于柱-錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋卸料離心機
 
對于碟式離心機
式中

式為理論的基本表達式，可用來預測離心機的性能，即處理量或分割粒度。預測的處理量即為對應(yīng)于分割粒度的生產(chǎn)能力。小于此流量，分割常數(shù)為的顆粒大部分能完成沉降而被分離醋來；否則，分割常數(shù)為的顆粒大部分不能完成沉降。利用常數(shù)，可對幾何和動力想死的離心機（如同一類型的離心機）進行操作性能比較，或?qū)ν愋碗x心機作比例放大。設(shè)或保持不變，則由式可得
注意，不同類型的離心機之間的“橫向”比較或比例。


第三章 沉降離心機

沉降式離心機工作原理

離心機的長度和生產(chǎn)能力(進料量)要求固體顆粒有一**小沉降速度，稱需要速度，否則固體顆粒會隨液體一起溢出。同時，物料的特性及離心機的轉(zhuǎn)鼓半徑和轉(zhuǎn)速決定了固體顆粒的有效沉降速度，即有效速度。
3.1.1.需要速度
沉降式離心機簡要操作過程為:當轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時，物料附于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成液環(huán)，稱液池；假設(shè)液池中夾雜量很少，固體顆粒一旦沉降**轉(zhuǎn)鼓壁就被卸去；另外，假設(shè)固體顆粒進入離心機后沿池深h均勻分布并沉降，而當顆粒沉降時，它必須通過h/2的徑向距離。
為保證固體顆粒不隨液體溢出，顆粒的滯留時間t給定一個有效沉降時間的上限。設(shè)物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)柱形流動，則：#p#分頁標題#e#
t=L/U二L(A/Q)                                                  (1)
式中，L為進料口**溢流口的距離(離心機沉降部分的長度)，U為總體流速，由進料量Q(體積流量)和液環(huán)截面積A確定。已知顆粒沉降所需要的高度和滯留時間，為保證顆粒被卸去，則顆粒沉降的需要速度為:
V_s(req)= (h/2)/t=(1/2)(h/L)(Q/A)                                     (2)式(2)表明了沉降式離心機與普通重力沉降器的等效性。因LxA是液池的體積，h是池深，故LxA/h近似為液池的“截面積”。在沉降過程中，顆粒通過該面積降**轉(zhuǎn)鼓壁。因此，式(2)即為沉降表面積除以進料量，是沉降方面很常見的公式。
3.1.2有效速度
斯托克斯(Stokes)公式是沉降方面**有用的關(guān)聯(lián)式。該式導出了單個顆粒在粘度為μ的無限流體介質(zhì)中的臨界沉降速度，顆粒的凈重(扣除浮力)與粘性阻力平衡。該沉降速度V_s為:
V_s=(△ρ/18μ)gd² (G/g)                                            (3)式中:d---顆粒直徑，m
Μ---粘度，kg/m·s
△ρ---顆粒與流體的密度差，kg/m³
g一重力加速度，m/s²，取9.8
G/g由下式確定:
G/g= /g                                                   (4)式中:---轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，r/s
---轉(zhuǎn)鼓半徑，m
式(4)為離心加速度與重力加速度的比值。對于重力沉降，比值為1，對于離心沉降，該比值取決于轉(zhuǎn)鼓半徑和轉(zhuǎn)速。若直徑1μm顆粒在水中重力沉降，顆粒與水的密度差大約5%，則其沉降速度相當小，僅為0.0001cm/s。如果該顆粒在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為3000r/m，直徑為60.96cm的離心機中沉降，則離心加速度G約是重力加速度的3000倍，由式(3)得其沉降速度為0.03cm/s。該有效速度為工業(yè)生產(chǎn)的實際值，大于前述的0.05cm/s的需要速度。
3.1.3需要速度和有效速度的合成
令式(2)等于式(3)并整理，得Q=2V_s(lg)() /g)(LA/h)                             (5)式中，V_s(lg)為重力沉降速度(稱Stokes沉降速度);為轉(zhuǎn)鼓和液池的平均半徑。式(5)表明，沉降式離心機的進料量隨重力沉降速度，離心作用強度G/g和沉降表面積的增大而增大。對對轉(zhuǎn)鼓為圓柱形的離心機，其沉降表面積A和池深h為:
A=π(-)                                                 (6a)
h=-                                                    (6b)
式中，和分別為轉(zhuǎn)鼓和液池的半徑。將式(6)代入式(5)，得
Q=2V_s(lg)×(/g)x2πL                                     (7)
Q=重力沉降速度x G x表面積
上述關(guān)系精確地基于極限軌跡原理和斯托克斯定律。對于不同幾何形狀的離心機，同樣可導出該關(guān)系式，總之，進料量與顆粒沉降特性，G和表面積有關(guān)。式(7)與實驗(如現(xiàn)場試驗)存在著差異，這是因為公式中未考慮綜合因素。其中二個主要因素是:(1)復合向心力的作用，顆粒大小分布，滯沉降和顆粒形狀，(2)流體動力學的作用，對連續(xù)式離心機應(yīng)值得考慮。

沉降式離心機

3.2.1單鼓式沉降離心機
1.撇液式離心機
機構(gòu):如圖所示,撇液式轉(zhuǎn)鼓離心機主要有轉(zhuǎn)鼓(長徑比約為0.6)、撇液管和刮刀組成。
 
工作流程：進料料液由上部引入，加到鼓底處。清液通過溢流堰溢出。靠近沉淀層的清液由撇液管吸出。固體的排出決定于其流動性。軟的或塑性固體在全速轉(zhuǎn)動時由撇液管吸出。粗的或纖維型固體用刮刀在低速刮下，然后經(jīng)鼓底出口落下卸出（鼓底開口）。
   由于液料加入后往往不在整個流通截面上均勻流動，而趨向在自由液面附近的液層流動——表面流動。這會導致流速加大，停留時間縮短，對分離不利。因此，有的設(shè)計在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)加了特殊的擋板，限制這種流動。
撇液式轉(zhuǎn)鼓離心機通常用于在質(zhì)量濃度為3%~5%料漿的脫水和從廢液中回收固體，處理量6~10m#p#分頁標題#e#³/h，轉(zhuǎn)速范圍450~3500r/min。


2.管式離心機
結(jié)構(gòu)：如圖所示，管式離心機主要結(jié)構(gòu)特點為細長無孔轉(zhuǎn)鼓（直徑70~160mm，長徑比4~8），懸掛于離心機上端的橡膠撓性驅(qū)動軸上，其下部與中空軸連接，中空軸**于機殼底部的導向軸襯內(nèi)。
 
工作流程：物料經(jīng)下部一固定的進料管進入底部空心軸，而后被導入鼓底，由于鼓內(nèi)十字形擋板的作用，加速**轉(zhuǎn)鼓速度發(fā)生沉降。管式離心機可用于液-液分離和固—液分離。對于液—液分離，輕液通過驅(qū)動軸周圍的環(huán)形擋板環(huán)溢流而出，重液則從轉(zhuǎn)鼓上端排除。轉(zhuǎn)鼓上端裝有可更換的不同內(nèi)徑換裝隔液環(huán)來調(diào)節(jié)輕重液的分層界面。由于液—液混合物沒有流動性問題，因此由于液—液分離的管式離心機為連續(xù)操作。對于固—液分離，由于固相沉淀物流動性差，只能采用間隙式操作。固相出口必須關(guān)閉，停車拆下轉(zhuǎn)鼓進行清理。否則，固體越積越多，流通截面減小。流速加快，停留時間減小，會降低分離效率。
為了避免過分頻繁的清洗，管式離心機通常用于處理含固量小雨1%的懸浮液。在生產(chǎn)過程中為了保持連續(xù)處理，采用兩臺離心機交替使用。
優(yōu)點：1平均允許停留時間要比同體積的轉(zhuǎn)鼓式離心機的長；2分離能力大；3結(jié)構(gòu)緊湊和密封性好；
缺點：1容量小；2分離能力較碟片式的低；3固—液分離只能為間隙操作。


3.螺旋卸料式離心機
1螺旋式卸料離心機的形式
螺旋卸料式離心機，根據(jù)主軸方位分為臥式和立式兩類，但以臥式為主，簡稱“臥螺”；按功能或用途，螺旋卸料式離心機可分為脫水型、澄清型、三相分離型和分級型等幾類；按轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體與沉渣的流動方向可分為逆流式和并流式兩種。
螺旋卸料式離心機，轉(zhuǎn)鼓圓錐形或柱—錐形，螺旋卸料器；進料管為螺旋輸送器的空心軸，在此空心軸上某一軸向位置（偏向底流口）開有進料口；溢流口（若干個溢流孔）在轉(zhuǎn)鼓的大端，底流口（排渣孔）在轉(zhuǎn)鼓的小端。
立式螺旋卸料離心機其結(jié)構(gòu)特點為整個機體為立式，上部驅(qū)動，下面進料、排渣、上面排液；澄清區(qū)和干燥區(qū)的長度可通過環(huán)形溢流堰調(diào)節(jié)；濾餅可洗滌；離心機裝有轉(zhuǎn)矩超載安全裝置，以保護減速器。電機通過皮帶輪帶動轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)鼓再通過行星齒輪減速帶動螺旋輸送器轉(zhuǎn)動。物料通過加料管進入轉(zhuǎn)鼓中部，液體沿螺旋上升流動，由調(diào)整液層厚度的可調(diào)式溢流擋板孔溢出。沉降于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的沉渣由螺旋輸送器推向卸料口卸出，立式螺旋卸料式離心機的型號及主要技術(shù)參數(shù)如表7-3所示。
立式螺旋卸料式離心機適用于分離含固相顆粒5μm以上的懸浮液的脫水和固相含量少的懸浮液的澄清,特別是固體顆粒濃度即顆粒變化范圍較大、固體相對密度較大的懸浮液的分離。如淀粉懸浮液脫水，回收植物蛋白，分離可可、咖啡、茶等慮漿，及魚油去雜=魚肉制取等。
2螺旋卸料式離心機的主要部件
轉(zhuǎn)鼓  轉(zhuǎn)鼓是螺旋卸料式離心機的關(guān)鍵部件之一，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括轉(zhuǎn)鼓直徑D、轉(zhuǎn)鼓長度L、轉(zhuǎn)鼓錐角θ、轉(zhuǎn)鼓的溢流直徑D_u。轉(zhuǎn)鼓直徑D是轉(zhuǎn)鼓的**大內(nèi)壁直徑。轉(zhuǎn)鼓長度L是沉降區(qū)長度L和脫水區(qū)長度L之和。這些參數(shù)直接影響到螺旋卸料式離心機的分離能力、處理能力和輸渣能力。
轉(zhuǎn)鼓有轉(zhuǎn)鼓體、大端軸頸和小段軸頸用止口噢誒和螺釘連接而成。轉(zhuǎn)鼓筒體可選用碳鋼、不銹鋼及玻璃鋼。如分離因數(shù)高又要求耐腐蝕，應(yīng)選用高強度不銹鋼喉鈦合金材料制作。
轉(zhuǎn)鼓大端軸頸的凸緣上開有溢流口，分離液經(jīng)此流出轉(zhuǎn)鼓。溢流口直徑?jīng)Q定液池的深度，直接影響離心機的分離能力和生產(chǎn)能力。為提高離心機對物料的適應(yīng)性，溢流口徑位置應(yīng)可調(diào)。
轉(zhuǎn)鼓小端的出渣口形式和耐磨性十分重要。出渣口與渣的摩擦強度比任何部分都大，因此易于磨損，為保護出渣口，通常采用噴涂耐磨材料后可拆換的耐磨襯套。轉(zhuǎn)鼓小端出渣口6外裝有左套環(huán)2和右套環(huán)3，兩套環(huán)由螺釘4夾緊在轉(zhuǎn)鼓1上，并使出渣口6于組合出渣口7同軸，出渣口6內(nèi)裝有耐磨襯套5，襯套5可選用淬火鋼、鎢合金等耐磨性好的材料制造。襯套中套的環(huán)狀凸緣8裝在沉孔9中，以防止襯套做軸向運動。當襯套局部磨損后，可擰松螺釘4、襯套5轉(zhuǎn)動一定角度，使未磨損的部分工作，當襯套磨損嚴重不能再使用時，拆下套環(huán)2和3更換之。
螺旋輸送器   螺旋輸送器的作用是利用螺旋與轉(zhuǎn)鼓間的轉(zhuǎn)速差將沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上的沉渣輸送到轉(zhuǎn)鼓小端的出渣口排出。連續(xù)整體螺旋主要部件由做軸頸、螺旋筒體和有軸頸組成。左、右軸頸上裝有軸承，通過它們裝在轉(zhuǎn)鼓的左、右軸頸內(nèi)，以實現(xiàn)螺旋與轉(zhuǎn)鼓的同時同向但有速度差的旋轉(zhuǎn)運動。右軸頸上的事一對止推軸承以承受螺旋推渣時產(chǎn)生軸向力。左軸頸童工花鍵軸將差速器和螺旋連接起來。螺旋卸料式離心機工作時，特別是當物料中有泥沙甚**是沙粒存在時，例如分離礦料時，螺旋葉片會產(chǎn)生磨損，當物料有腐蝕性時尤甚。螺旋葉片磨損后，通常使螺旋的分渣能力降低。因此，要求螺旋葉片具有一定的耐磨性。螺旋葉片的本體材料一般與轉(zhuǎn)鼓相同，現(xiàn)有三種方法來增加螺旋葉片的耐磨性。①在葉片易磨損部位堆焊硬質(zhì)合金（如鈷鉻，古鎳合金、碳化鎢等，以碳化鎢的耐磨性**好）。②采用表面噴涂技術(shù)，即在葉片易磨損部位噴涂耐磨材料如碳化鎢等。噴涂的方法有火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等。爆炸噴涂形成的涂層結(jié)合強度大、表面硬度高（如噴涂碳化鎢和鈷混合粉末時硬度HV=1300）、光潔度好、加工溫度低（一般在200°C以下），故螺旋變形小。③采用可更換的耐磨扇形片，即用可裝拆的耐磨扇形片作為螺旋外圈。#p#分頁標題#e#
③螺旋卸料式離心機的工作過程
電動機通過帶動轉(zhuǎn)動傳動裝置帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓作同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速不同，其轉(zhuǎn)差率一般為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.2％~3％，以產(chǎn)生螺旋輸送卸料作用。物料從右端的中心料管經(jīng)進料孔進入轉(zhuǎn)鼓。在離心作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成了一環(huán)形液池，重相顆粒離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片輸送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)，從排渣孔12連續(xù)甩出，澄清液從溢流孔11流出，經(jīng)機殼的排液室排出。因此，螺旋卸料式離心機可連續(xù)工作。調(diào)節(jié)溢流板溢流口位置、機器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速差和進料速度，就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量。
螺旋卸料式離心機可用于回收晶體和聚合物、城市污泥及工業(yè)污泥脫水，也可用于分級操作。例如，用于高嶺土分級、去粗，10μm以上100％去除，2μm以下的產(chǎn)品達80%~85%。用于污泥脫水時，只能用大分子量聚合電解質(zhì)作為絮凝劑時才能將污泥的含水率從95%以上降到60%~70%。
④螺旋卸料式離心機的特點
螺旋卸料式離心機與其他離心機比較，能自動、連續(xù)操作，單機生產(chǎn)能力大；對固體顆粒粒度和濃度的變化不敏感，因此，可以分離含固相顆粒粒度0.005~2㎜、固相濃度1%~50%（重量）的懸浮液；分離因數(shù)、轉(zhuǎn)鼓長徑比涉及范圍大，轉(zhuǎn)鼓液池深度可調(diào)，因此，對物料的適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍廣。
但是螺旋卸料式離心機的沉渣含液量較高，雖然能對沉渣進行洗滌，但洗滌效果不好。另外，螺旋卸料式離心機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動件加工精度高，結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高。
⑤螺旋卸料式離心機的主要應(yīng)用
脫水  對易分離物料，可以得到含液量較低的固體。對那些用過濾機和過濾離心機不可經(jīng)行分離或分離效果極差的物料，可以通過選用適當工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的螺旋卸料式離心機來完成分離過程。
澄清  微細顆粒懸浮液可以采用分離因數(shù)高、長徑比大的螺旋卸料式離心機來完成。例如活性污泥，經(jīng)絮凝劑處理后，用螺旋卸料式離心機分離，分離液的固相含量完全達到排放標準。
輕固相分離  即密度比水小的固體顆粒的分離。
液—液—固三相混合物的分離   固相濃度大于14%的液—液—固三相混合物用碟式分離機難以分離，一般用液—固和液—液兩個分離過程，而用螺旋卸料式離心機可以實現(xiàn)三相一次性分離。
固相顆粒粒度分級，可采用適當?shù)姆蛛x因數(shù)和合理的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
⑥常用的螺旋卸料式離心機
脫水型臥式螺旋卸料式離心機  這類離心機風分離因數(shù)一般小于3000，常采用處理易分離物料、即固體顆粒的自然沉降速度較快、沉渣較容易分離的懸浮液，如洗煤廠的浮選精礦和尾礦、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、淀粉、食用油渣的混合液等。轉(zhuǎn)鼓呈錐形或柱——錐形，轉(zhuǎn)鼓長徑比較小，一般為1~2，直徑比較澄清型臥式螺旋卸料離心機大，轉(zhuǎn)鼓錐角20°~36°。錐角大，脫水分離因數(shù)高，有利于沉渣脫水。另外，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液池淺，一般池深h與轉(zhuǎn)鼓半徑R之比為0.10~0.20.螺距較大，一般是螺旋直徑的1/2~1/5，以提高沉渣的輸送能力。
澄清型臥式螺旋卸料式離心機  這類離心機的分離因數(shù)一般大于3000，用于固體顆粒細微、滑膩的懸浮液（如活性污泥）等的澄清，特點是轉(zhuǎn)鼓呈柱—錐形或雙錐形，轉(zhuǎn)鼓長徑比一般為2.5~4，轉(zhuǎn)鼓錐角常小于20°（用于活性污泥處理時，轉(zhuǎn)鼓錐角小于8°，否則排渣困難）。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液池深度較深，一般h/R=0.2~0.4，螺旋輸送器的螺距較小，一般是螺旋直徑的1/5~1/6，有利于輸送滑膩的沉渣。
表7-5為Sarplers公司的臥式螺旋卸料離心機的技術(shù)參數(shù)。該離心機的直徑從150mm的小型機到家大于1m的超大型機。該離心機可用于淀粉乳脫水、果汁纖維分離、動植物油的凈化、大豆蛋白的脫水、味精的脫水、廚房用油的凈化等。
 
 
3.2.2多鼓式沉降離心機
如前所述，多鼓式沉降離心機轉(zhuǎn)鼓的排列為徑向排列。這樣，不但使空間利用率高，而且可以提高離心機的性能。單鼓式離心機內(nèi)的物料徑向厚度達，要沉降的顆粒距離長，導致生產(chǎn)能力小或效率低。徑向排列多股式離心機由多個不同直徑的轉(zhuǎn)鼓同軸安裝，形成多個分離室（故也稱多室式離心機），使顆粒**大沉降距離從單轉(zhuǎn)鼓的整個液層厚度減為鼓于鼓之間的徑向間隙，大大減小了要顆粒沉降的距離，從而可顯著提高離心機的性能。缺點是結(jié)構(gòu)較為復雜。
分局離心機內(nèi)無聊的流動形式，徑向排列多鼓式沉降離心機有兩種類型：一種為并聯(lián)式，每一個分離式獨立進、出料；另一種為串聯(lián)式，物料shou先加到內(nèi)分離室，然后逐級向外流動、分離。
（1） 多股并聯(lián)式沉降離心機
① 三轉(zhuǎn)鼓沉降離心機
結(jié)構(gòu)：三轉(zhuǎn)鼓沉降離心機，亦稱三轉(zhuǎn)式離心機，有三個不同直徑的轉(zhuǎn)鼓組成。
進料:由一個進料歧管將進料分別輸給三個轉(zhuǎn)鼓。
排料：三個轉(zhuǎn)鼓獨立排料。
優(yōu)點：減小沉降距離，增加停留時間，顧客在較低轉(zhuǎn)速（650r/min左右）下工作。
② 碟式離心機
結(jié)構(gòu)：碟式離心機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組（有100或100個以上）錐形碟片，間距0.4~3mm，
錐角70°~100°。碟片上沿錐面周向有3個均布的進料孔（哦、孔徑6~13mm）和3條均布的筋以此形成碟片間隙。對于奶油分離機，筋高0.3mm~0.4mm；對于酵母分離機，筋高0.8~1mm。碟片與轉(zhuǎn)鼓同軸安裝，以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。衛(wèi)士轉(zhuǎn)鼓容量**大，一般轉(zhuǎn)鼓高度與直徑之比為1。碟片外徑與轉(zhuǎn)鼓**大內(nèi)徑之比為3/4時，可得到**佳性能。#p#分頁標題#e#
工作流程：進料沿轉(zhuǎn)鼓中心引入（軸向進料），以薄層在碟片間沿徑向向內(nèi)流動，在離心力的作用下，顆粒或重相沉積在錐形碟片下表面上，并向下向外滑動，**后甩到轉(zhuǎn)鼓壁上；液體或輕相向中心流動，以溢流流出。由于碟片將分離室分成若干層，縮短了顆粒所需完成沉降路程，從而縮短了沉降時間，加速了離心分離過程。這就是采用碟片的原因。
碟片離心機可用于固液分離和液液分離。用于固液分離時，固體顆粒的粒度范圍為0.5~500μm。由于液液分離時，可以來分離乳化液。由于液液混合物中常常含有固相，因此，碟式離心機用于固液分離和液液分離時都有排渣要求。
根據(jù)固體卸料方式，碟式分離機有人工排渣、環(huán)閥排渣和噴嘴排渣三種不同的結(jié)構(gòu)形式。不同機型的碟式離心機，隨被分離物料的性質(zhì)和分離要求的不同，分離效果和處理能力也不同。碟式離心機的基本技術(shù)參數(shù)有轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)速、當量稱將面積等。不同碟式離心機的基本蠶食如表7-6所示。
人工排渣型   亦稱固體保留型轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)簡單，間隙操作，人工卸料，用于處理固體濃度小于5%的懸浮液。固體的容量為5L~20L，常用于牛奶脫脂。固體保留型碟式離心機直徑約為150~300mm，轉(zhuǎn)速一般為5500~10000r/min。
噴嘴型    轉(zhuǎn)鼓為雙錐體，椎體周邊均勻分布的排渣噴嘴，能連續(xù)排渣，從而能連續(xù)操作。這種轉(zhuǎn)鼓能提供較大的固體存留空間。為了避免發(fā)生沉積固體積累或堵塞現(xiàn)象，并能獲得較濃的泥漿，噴嘴的數(shù)目和直徑需要精心的設(shè)計（噴嘴數(shù)一般為12~24，直徑為0.75~2mm）。底流分率一般為5%~50%。這種離心機可用于粘土、高嶺土、顏料、酵母、油、焦油、濕法磷酸的脫水、澄清，也可用于羊毛脂分離提取等，噴嘴排渣碟式分離機用于濃縮過程中，濃縮比可達5~20。這種分離機適用于處理固體顆粒粒度0.1~100μm、體積濃度6%~12%的懸浮液，**大處理能力可達300m³/h。因通過噴嘴的流體流速很大，噴嘴需要耐磨材料如硬質(zhì)合金、剛玉和碳化硼等制成。
環(huán)閥排渣型   環(huán)閥排渣型碟式離心機又稱自動 排渣或活塞排渣碟式分離機。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有與其同軸的排渣活塞裝置，周邊有若干個一定圓弧長度的環(huán)槽排渣口。這種排渣口能比圓形排渣口排更粗、更粘稠的沉渣。根據(jù)固體沉積厚度，液壓作用，活塞可上下移動，自動啟閉排渣口—斷續(xù)自動排渣，也可以由定時器來控制排渣口的啟閉。
環(huán)閥排渣型碟式分離機為固體卸出型，分離因數(shù)5000~9000，適于處理固相顆粒0.1~500μm、濃度2%~6%、固液相密度相差大于0.01g/cm³的懸浮液，亦可用于處理在剪切作用下容易破碎或解聚的固體，還可使不已壓實的固體得到較好濃縮脫水，以及各種汁液的澄清，等等。**大處理能力40m³/h。
按液壓作用方式，環(huán)閥排渣型碟式離心機可分為間接泄壓式和直接作用式兩種。下面以間接泄壓式為例介紹環(huán)閥排渣型碟式離心機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。
間接泄壓式環(huán)閥排渣型碟式離心機專門的泄水閥使活塞下腔內(nèi)的水迅速寫呀，活塞在上下操作水腔室內(nèi)液壓差的作用下，向下移動，經(jīng)行排渣。泄水閥可徑向或軸向安裝。
轉(zhuǎn)鼓液封侯可開始加料，由于離心力作用，被分離的物料對活塞產(chǎn)生一個大的下推壓力。但由于活塞控制腔的水系作用在一個較大的半徑上，故操作水對活塞上推力要比物料產(chǎn)生的下推力大，使活塞能牢固控制地壓緊封圈，吧物料密封在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)經(jīng)行操作。造物料分離過程中，控制腔要進入小量補充水，以補充因活塞密封圈密封不嚴的微小泄露，以及因轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料溫度較高引起水蒸發(fā)而損失的水，從而保證分離過程中有穩(wěn)定的操作水腔的壓力。
當分離一段時間后，沉渣聚集于轉(zhuǎn)鼓沉渣區(qū)達到一定量時（沉渣延及碟片大端直徑）從分離液質(zhì)量變差或其他方法液叛變出。這是需要進行排渣過程。排渣時，先關(guān)閉加料閥，停止加料。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)加水把轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的輕液排完。液壓進水裝置將操作液通過通道進入泄水閥的小活塞3內(nèi)，此處半徑大于控制腔的半徑，產(chǎn)生的離心壓力比控制腔處的大，所以操作水推動小活塞項轉(zhuǎn)鼓中心方向移動，使小閥頭2打開一個縫隙通道口，控制腔內(nèi)的水便通過從口，從排水口排出，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉渣和料液的下推壓力使活塞下落，打開排渣孔，沉渣遂在離心力作用下派駐轉(zhuǎn)鼓外。
（2） 多股串聯(lián)式沉降離心機
結(jié)構(gòu)：多股串聯(lián)式沉降離心機在一個密閉的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)分為阮干個同軸圓筒分離室，一般分為三個分離室。
工作流程：料液shou先從中間加入到**里面的分離室，進過**次沉降后，溢流到外層分離室進行沉降，依次進行下去。
優(yōu)點：除了上述三鼓式沉降離心機的優(yōu)點外，多股串聯(lián)沉降離心機還有一個分離作用。由于離心力與轉(zhuǎn)鼓直徑成正比，所以分離因數(shù)從里向外逐漸增大。因此，里面轉(zhuǎn)鼓上沉積的為粗顆粒，外面轉(zhuǎn)鼓上沉積的為細顆粒。