三足式敞口离心机出料装置的设计

朱洪江

(吉林化工学院机电工程学院)

三足式敞口离心机在化工生产过程中是一种常用的设备，通常用于成品或半成品物料的脱水。一般情况下，对于疏松性质物料的脱水离心机完全能够胜任。因为物料脱水后质地比较松散，所以过滤包很容易被取出，但在某些情况下则不然，例如某试剂厂新上马的淀粉胶项目，其生产流程为：稀料配制→反应釜搅拌加热→离心机脱水→干燥机烘干→粉碎机粉碎→成品包装。其中，离心机脱水工艺就出现了取料难的问题，原因是在内腔较大而敞口较小的离心机内，从反应釜出来的淀粉胶稀料经脱水后是呈蜡状的，质地发硬并且相互粘合为一体。对于这种情况，厂方常用的办法是停车后手工清除，除此之外，目前并没有更好的解决方法。

笔者对脱水工序所用的敞口离心机构造进行了仔细地观察和认真地研究，为其设计安装了一套机械出料装置。该装置能在不停车的状态下使90%左右脱水后的淀粉胶在离心机中被高速切削而飞出，过滤包内10%左右的余料可待停车后轻松取出。

1 取料方式的设计原理

针对工艺过程中原有的取料难的问题，采用带有一定角度的切削刀来对脱水后的蜡状淀粉胶进行切削，凭借离心机的高速运转可使切屑直接喷射出离心机敞口(图1)。

图1 切削方式示意图

2 实现切削方式的机构运动简图设计

2.1 切削刀运动轨迹和机构运动简图

根据离心机的空间结构和场地的实际情况来看，出料装置的机构切削刀的运动轨迹应满足如图2所示的轨迹要求。

图2 切削刀运动轨迹

根据上述要求设计的出料装置机构运动简图如图3所示。

图3 出料装置机构运动简图

2.2 实现一支摇臂进行全程操作的机构组合

升降运动采用齿轮齿条机构；横向移动采用梯形螺纹丝杠机构；采用滑套机构(图4)将二者结合在一起。

图4 滑套组合结构

2.3 可拆卸的切削刀及过载缓冲结构的设计

可拆卸的切削刀及过载缓冲结构的设计如图5所示。笔者采用扭簧式套管来连接切削刀和主杆，当切削刀与物料的接触力过大时，切削刀会被迫旋转切削角度，但又始终保持与物料接触。这样既保证切削的连续性，又不会损坏装置与设备。

图5 切削刀结构及过载缓冲示意图

3 出料操作过程

首先摇动摇臂(方向视安装情况定)放下主杆到既定的限位位置(图2，过程1)，在这一过程中，主杆靠重力作用下降，并通过齿条带动齿轮和摇臂同步转动，故摇臂状态为被动，直至主杆的重力与其上端的弹簧拉力达到平衡为止；继续同方向摇动摇臂，此时摇臂变为主动状态，促使齿轮沿着丝杠的梯形螺纹带动主杆向前移动直至止点(图2，过程2)；继续同方向摇动摇臂，由于齿轮已经运行到丝杠前端的止点，不能再继续前移，只好随丝杠一起转动，带动齿条使主杆克服上端的弹簧拉力而再次下降直至最低点(图2，过程3)，在这一过程中，摇臂的状态仍为主动。该过程亦即切削出料过程；反方向摇动摇臂，主杆在上端弹簧的拉动下上升至弹簧与主杆重力的平衡点(图2，过程4)，此过程摇臂为被动；继续反方向摇动摇臂，齿轮带着主杆沿丝杠后退至后端止点(图2，过程5)，该过程摇臂状态为主动；继续反方向摇动摇臂，由于齿轮已经被丝杠后方的止点限制不能继续后移，只能随着丝杠一起转动，从而带动齿条及主杆上移回至起始点(图2，过程6)，此过程为摇臂齿轮带动齿条克服主杆的重力使之上移的过程，摇臂的状态为主动，注意最后必须将摇臂固定好，防止主杆自动下降；停车将过滤包连同剩余的物料取出后即可进行下一次投料脱水，为防止切削刀刮伤过滤包，本装置的设计只能出90%左右的物料，余下仍需手工清理。

4 结束语

通过生产现场的实际应用，该装置的出料效果非常好，不但超出了预期的设计目的，而且还有更多的收获：解决了出料难题，保证了企业的正常生产；出料速度快、生产效率高。加装置之前每出一次料需30min左右，加装置之后只需7～8min。若采用两个过滤包轮流作业，生产效率可达加装置前的4倍左右；操作极为简单，只需摇动摇臂即可完成全部操作；在切削出料过程中，通过控制切削刀的吃刀量还可以控制颗粒度，即吃刀量越浅颗粒度越细；由于第四点的原因，90%左右的物料被省去了生产流程中的粉碎工序；同时90%左右的物料呈粉末状飞出时很大程度上已被风干，因此干燥工序所需的能量又被节省了大部分。综上所述，该装置已接受过了实践的检验，具有操作简单、高效节能的特点。该装置制造安装精度较低，没有特殊要求，便于普及。