加压转鼓过滤机的设计及有限元分析.pdf

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1、第37卷第6期化工机械715加压转鼓过滤机的设计及有限元分析李栋8马辉范德顺徐鸿(北京化工大学)摘要基于压力环境可以大幅度提高过滤的推动力，以及在单台过滤机上连续完成悬浮液过滤、滤饼洗涤、滤饼干燥、滤饼卸料和滤网清洗等工序的设计思想．提出新型加压转鼓过滤机的机械设计方案。使用有限元分析法对复杂栽荷作用下的过滤机内转鼓、外鼓进行强度和刚度的校核。关键词加压转鼓过滤机有限元法强度刚度分析中图分类号TQ051．8+5文献标识码A文章编号0254-6094(2010)06-0715-04加压转鼓过滤机是一种高效的固液分离装置，可以全自动连续操作运行，结构紧凑，生产率高，整体密闭，工作环境卫

2、生、安全，可以用来过滤易挥发和有毒的物料，具有广泛的应用范围。笔者借鉴其它形式转鼓过滤机的结构特点¨。1，深入分析新型加压转鼓过滤机的工作原理、运行特点和性能要求，开发出具有创新特色的加压转鼓过滤机。对其中一些结构进行了设计，并采用ANSYS有限元分析软件对过滤机内转鼓、外鼓等关键零部件的强度和刚度进行了校核，为设计方案的结构可靠性提供了参考。1主要结构设计及工作原理1．1主要结构设计新型加压转鼓过滤机主要由内转鼓、外鼓、分配头、动密封装置和传动系统等组成，图1是过滤机结构简图。1．1．1内转鼓内转鼓放置在静止的外鼓内，由固定在外鼓两端中心的轴承支承，电机通过减速箱带动在外鼓内旋转

3、。在内转鼓两端与外鼓之间均装有动密封装置，使内转鼓与外鼓之间的空间构成可以承受压力的密封空间。内转鼓外侧部分用轴向棱柱与环向隔环分隔成若干个过滤单元室。每个过滤单元室底部均装有滤网。过滤时，滤网上方形成滤饼，滤液则通过滤网，进入连通单元室与分配头图1新型加压转鼓过滤机结构简图1——减速器；2——联轴器；3——内转鼓；4——分配头；5——外鼓；6——密封隔块装置；7——排液管系；8——端盖的排液管，导至分配头处排出过滤机。为适应不同过滤物料的性质，滤网可以更换，并且滤饼厚度也可在一定范围内调节。1．1．2外鼓静止的外鼓由两端的固定支座支承。外鼓内侧的轴向密封隔块把外鼓与内转鼓之间的密

4、封空间沿周向进一步分隔成具有不同操作功能的密封腔室。在内转鼓转动的任一时刻，每个腔室都能对应内转鼓上一定个数的过滤单元室，形成密封的物料过滤、滤饼洗涤、滤饼干燥、滤饼卸出和滤网冲洗等功能操作区。料液、洗涤液或干燥气均可以带压注入不同的腔室以实现各自不同的功能。·李栋，男，1985年12月生，硕士研究生。北京市，100029。716化工机械2010钲1．1．3分配头分配头的结构类似于内转鼓与外鼓的耦合结构，也是由动芯以及静止外壳组成。静止的外壳以及动芯外表面被密封隔块分隔成不同腔室，任一时刻，不同腔室都能对应一定个数的排液管开口，在转鼓不同位置处的各腔室中分别通过滤网的滤液、洗涤液、

5、干燥气、冲洗液等，均可以分别经由不同的排液管送至分配头内不同的腔室分别排出。1．1．4动密封结构需要有两种动密封：一种是外鼓和内转鼓之间的内部空间与外鼓外界之间的动密封，安装在外鼓和内转鼓之间的环形缝隙处，使这一内部空间可以承受压力；另一种是把上述内部密封空间进一步沿周向分隔为承受不同压力和介质、具有不同功能、彼此相互密封的若干腔室的动密封，采用固定在外鼓内侧的轴向密封隔块来实现，使转动的内转鼓上的过滤单元室顺序进入不同功能的密封腔室后就能分别完成不同的工作，如物料过滤、滤饼洗涤、滤饼干燥、滤饼卸出和滤网冲洗等工作。动密封结构要求弹性好、摩擦系数低、耐磨损、耐腐蚀、无污染、导热好。

6、1．1．5传动系统新型加压转鼓过滤机采用变频调速三相异步电动机、变频器、摆线针轮减速器以及膜片联轴器等组成变频调速装置，使过滤机转速在0．1—1r／min之间进行调节。这种传动系统的特点是工作扭矩大，转速低，节省电能，速度可调范围大，使过滤机适应不同的物料和过滤工况，提高了过滤机的使用范围。1．2工作原理在带压状态下，料液进入到过滤密封腔室内的各过滤单元室中进行以压差为推动力的过滤，滤液通过排液管经分配头中的滤液腔室排出；过滤后存有滤饼的过滤单元室随着内转鼓的旋转循序进入到滤饼洗涤密封腔室，用洗涤液进行滤饼洗涤，洗涤后的洗涤液通过排液管经分配头中的洗涤液腔室排出；装有已洗净滤饼的过

7、滤单元室随着内转鼓的旋转再循序进入到滤饼干燥密封腔室，用热风穿过滤饼的方式进行滤饼干燥，穿过滤饼的热湿气体通过排气管经分配头中的干燥气腔室排出；装有已干燥滤饼的过滤单元室随着内转鼓的旋转再循序进入到滤饼卸出密封腔室，通过反吹或刮刀将干燥滤饼卸至料斗内；卸完干燥滤饼的空过滤单元室随着内转鼓的旋转再循序进入到滤网冲洗密封腔室，用冲洗液冲去堵塞在滤网孔隙中的残留滤饼渣，穿过滤网的冲洗液通过排液管经分配头中的冲洗液腔室排出；冲洗干净的过滤单元室随着内转鼓的旋转再次进入过滤密封