中国古代,人们用绳索的一端系住陶罐,手握绳索的另一端,旋转甩动陶罐,产生离心力挤压出陶罐中浆果的汁液,这就是离心分离原理的早期应用。
工业离心机诞生于欧洲,比如19世纪中叶,先后出现纺织品脱水用的三足式离心机,和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。
离心分离机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下各组分分离,并分别排出。通常,转鼓转速越高,分离效果也越好。
离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。①离心过滤:悬浮液在离心力场下产生的离心压力,作用在过滤介质(滤网或滤布)上,使液体通过过滤介质成为滤液;而固体颗粒被截留在过滤介质表面,形成滤渣,从而实现液-固分离。过滤型转鼓圆周壁上有孔,在内壁衬以过滤介质。②离心沉降:利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理,实现液-固(或液-液)分离。沉降型转鼓圆周壁无孔。图3为4种典型的沉降型转鼓。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,固体颗粒(或密度较大的液体)向转鼓壁沉降,形成沉渣(或重分离液)。密度较小的液体向转鼓中心方向聚集,流至溢流口排出,成为分离液(或轻分离液)。转鼓均为间歇排渣,适用于含固体颗粒粒度较小、浓度较低的悬浮液或乳浊液分离;图3b的转鼓用螺旋连续排渣,可分离固体颗
离心分离机
离心分离机
粒浓度较高的悬浮液。在具有多层圆锥形碟片的转鼓中,液体被碟片分成若干薄层,缩短了沉降分离的距离,使分离加快,改善了分离效果。
(1)排除空鼓失衡。对一台新的离心机转鼓来说,平衡校正时是将转鼓安装在平衡用心轴上进行的,一般须先将其放在动平衡机上进行平衡校正。当其转鼓装在实际转轴上之后其平衡精度会明显下降,这是因为转鼓与平衡用心轴之间以及转鼓与实际转轴之间的配合条件及同心度是不同的。旋转设备的振动,有60%左右是由于转子不平衡引起的,在现场做整机动平衡是消除空鼓失衡后产生的振动是有效的办法。
隔离振动。采用了空鼓失衡的排除措施后,振动已减小,但卸料时的静态作用力是无法用上述办法来消除的。而采取有效的隔振措施可以达到减小过基础传递出的振的目的。隔振器是中小型旋转分离机械在设备安装及减振时经常采用的一种技术手段,一般分为主动隔振和被动隔振两种。按隔振理论,可把机器当作理想质量体,隔振器由无质量弹簧和理想粘性阻器并连而成,基础刚性的。要产生隔振效果,只需要激励频率大于2倍的固有频率即可。由于假设与实际情况还有较大距离,激振频率越高其间差异亦越大,而且单级隔振很难得到20db以上的减振,即使再小的阻尼,隔效果也是只能停留在一定的范围内。因此,可以采用抗分析法进行隔振研究。