碟式离心机

液珠移动：利用浮力的分力和摩擦力之和小于离心力向下的分力时，液 珠便向下移动，反之向上移动。
如图2—4所示，为轻重液珠在碟片间隙中流动时候的受力分析情况，则有
液珠离心力: （2—2）
向下的分力： （2—3）
液珠的正压力： （2—4）
浮力： （2—5）
向上分力： （2—6）
正压力： （2—7）
摩擦力: （2—8）
(2—1)
其中 —沉降速度；
A—沉降槽底面积；
图 2—2 增加隔开碟片
（3）引入离心力
悬浮液由中心进料管进入转鼓，从碟片束外缘经碟片间隙向碟片内缘流动。因受离心力作用，固体颗粒在随液体流动的同时沉降到各碟片的内表面，再向碟片外缘滑动，最后沉积到鼓壁上。
图 2—3 引入离心力
液珠分离和移动原理
液珠分离：利用离心力场把不同密度的液珠分层。
重液珠：离心力分力大于摩擦力与浮力分力的和，则液珠向下移动。
离心力分力： （2—9）
轻液珠：浮力分力大于离心力加摩擦力，液珠上浮。
浮力分力： （2—10）
由此可见：轻重液体将分层逆向流动，从不同排出口流出
图 2—4 液珠在碟片间隙中流动时候的受力分析
第三章 碟式分离机的结构及工作机理
碟式分离机是应用最为广泛的分离机械之一，也是在各个领域中数量最多的一种离心分离机械。然而碟式分离机的结构也相当复杂，在自动排渣碟式分离机中还会涉及到自动控制技术，其控制装置也会相当复杂。在本次毕业设计中，设计的是人工排渣碟式分离机，在结构上相对于自动排渣碟式分离机较为简单。
碟式分离机结构
（1）机座传动部分
各种碟式分离机的机座及传动部分大致相似。电动机通过离心离合器、水平轴、一对螺旋增速齿轮及立轴而带动转鼓。立轴是挠性轴，上轴承为挠性轴承，转鼓安装在立轴的上端。传动除可用螺旋齿轮外，还可以用皮带增速传动。所有这些传动装置均安装在机座内。
（2）机壳部分
转鼓外面装有大都为圆形或者锥形的机壳，可接受从转鼓分离出来的重相或者沉渣。机壳上端与悬浮液的输入管及轻相输出管相连。
关键词：固液分离；碟式分离机；转鼓；Alfa Laval；卧螺离心机；
第一章 绪论
离心分离一般包括在碟式，管式，室式等各种分离机内所进行的过程。本章所述仅研究在碟式分离机内所进行的离心过程。
在普通离心机内，非粘性液体的澄清过程，常常会有湍流产生，因而影响分离效率。碟式分离机转速高（一般大于5000转/分），转鼓内安有锥形碟片束，碟片间隙很小，非粘性的液体在这样小的碟片间高速流动，比较容易实现稳定层流流动，从而保证高度分散物系有较好的分离效果。碟片间隙内，这种分散相与连续相的分离过程，也称为薄层离心分离。
碟式分离机的种类和规格很多，但就其分离过程实质而言，基本可分为离心澄清和离心分离两种过程。
主要应用领域
1．矿物油行业：船舶主机、陆用柴油机、电站等燃油和润滑油的净化；
2．乳制品行业：鲜牛乳的澄清和净化、脱脂；
3．植物油行业：棕榈油的净化和澄清，植物油精炼的脱胶、脱皂、脱水和脱蜡等；
4．饮料制品行业：啤酒、果汁、饮料等澄清，植物蛋白的提取、废水处理等；生物工程发酵液的澄清；
（1）分离基础-重力沉降
一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。它是依靠地球引力场的作用，利用颗粒与流体的密度差异，使之发生相对运动而沉降，即重力沉降。
图 2—1 重力沉降
（2）增加隔开碟片
在沉降槽中安入水平板，则可增加槽面积。这样就给出了若干个间隙的分离通道，如N个，每一个的生产能力为 ，因此沉降槽的总生产能力为
我国的碟式分离机研制已经具有四十多年的历史，尤其在近十年来随着机械制造行业的不断发展，碟式分离机的需求越来越大，应用的领域也在扩大。各个企业都参与进来，更加重视碟式分离机的技术研究投入，包括对大型锻件和精密件的材料研究、分离机主要部件的应力分析、机器的稳定性等等。在零件的加工工艺上，随着数控技术的发展，碟式分离机的质量得到很大的提高，许多的机型能达到国外先进水平。随着碟式分离机的发展，越来越多的用户都选择我国的碟式分离机，我国国内用的碟式分离机基本不再靠国外进口。但是，对于大型的碟式分离机，由于国外原材料和制造水平的原因，与国外同类产品还有一定的差距。
沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。
分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在3000以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。
3．按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续式离心机。
碟式分离机发展状况
在工业生产中，离心机基本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩 、分离 、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。例如18 世纪产业革命后，随着纺织工业的迅速发展 ， 1836年出现了棉布脱水机。1877年为适应乳酪加工工业的需要 ，发明了用于分离牛奶的离心机。进入20世纪之后，随着石油综合利用的发展 ，要求把水、固体杂质、焦油状物料等除去，以便使重油当作燃料油使用，50年代研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分离机，到60年代发展成 完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理发展的需要，对 于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机 、碟式分离机和三足式下部卸料沉降离心机有了进一步的发展，特别是卧式螺旋卸料沉降离心机的发展尤为迅速。如今，在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)及合成纤维(聚对苯二甲酸乙二脂)生产的分离设备中，螺旋离心机己成为关键设备之一。
我国真正具有现代实用价值的第一台螺旋离心机是1954年制造的，由于它独具连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点而得到了迅速发展，在四十多年的发展中，结构、性能、参数变化很大，分离质量、生产能力不断提高，应用范围更加广泛，在离心机领域中一直占有重要地位。在各种国际展览会上，各种各样的螺旋离心机，是所展出的离心机中最吸引人的机型，具有良好的发展前景。
DRN200型碟式分离机工作机理
图 3—1人工排渣式碟式分离机
如图3—1所示是人工排渣式碟式分离机。转鼓由圆柱形筒体，锥形顶盖及锁环组成。转鼓中间有底部为喇叭形口的中心管料分配器，中心管及喇叭口有纵向筋条，使液体与转鼓有相同的角速度，液料分配器援助部分套有锥形碟片。在碟片束上面有分隔碟片（碟片盖），其颈部有向心泵。
碟式分离机的种类繁多，我国碟式分离机开发和研制已经逐步实现了系列化、标准化。目前我国已经有一系列的标准，形成了二十多个系列，一百多种规格。
随着我国碟式分离机的不断发展，我国将在大型碟式分离机的自动控制和国际上先进的电器原件有进一步的成就。
第二章碟式离心机分离原理
基本原理
碟式机是沉降式离心机中的一种，用于分离难分离的物料（粘性液体与细小固体颗粒组成的悬浮液或密度相近的液体组成的乳浊液等）。是利用混合液（混浊液）中具有不同密度且互不相溶的轻、重液和固相，在离心力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。分离机中的碟式分离机是应用最广的沉降离心机。
4）排渣装置，如喷嘴排渣转鼓具有喷嘴排渣装置，而活塞排渣转鼓则具有活塞能上下启闭进行自动排渣的机构。
5）自动控制部分
现代碟式分离机大多能自动加料、排渣、停车。因而附有各种形式的自控和遥控设备。
可以看出，碟式分离机机构比较复杂，转鼓零件多，清洗也比较困难，因此在混合液处理量少的间歇生产过程中，它就不如管式离心机用的多。
人工排渣碟式分离机结构简单，价格较为便宜，可得到密实的沉渣。所以广泛用于乳浊液及含少量固体（＜1~5%）悬浊液的分离。缺点是转鼓和碟片之间具有较大的沉渣容积，这部分空间不能充分发挥碟式分离机高效率分离的优点。此外间歇人工排渣生产效率较低，劳动强度较大。
在每一碟片外表面上，沿母线方向常用焊接或其他方法加工有定隙片或筋。后者除了使碟片间隙保持不变外，还可减小液体相对于碟片的位移。
液料加入分配器中心管并进入转鼓底腔，液料中最粗颗粒部分在此分离于转鼓内，其余料沿着中性孔上升，进入碟片间隙内。在间隙内，轻液向轴线方向运动，重液向碟片大直径方向运动。这时细的固粒沉降于碟片下表面上，然后向转鼓周边方向移动，并沉降于转鼓壁上。轻、重分离液分别经各自排液向心泵向机外排出。
分离悬浮液时，在碟片上不需要开进料孔，而分离乳浊液时则需在碟片上开进料孔。在孔的位置与轻、重液分界面（即中性层）的位置相适应，故进料孔也称为中性孔。重相体积越小，中性孔的位置离轴线越远。在极限情况下，设有这些孔，料液将围绕碟片，从四周进入碟片碟片间隙。反之，若轻液体积比较小，中性孔的位置则靠近轴线。料液应沿中性层所确定的中性孔位置，进入碟片，否则就可能破坏正常的分离操作，从而降低分离效果。
高速离心机：3000＜ Fr ＜50000，主要用于分离乳浊液和细粒悬浮液。
超高速离心机： Fr ＞50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。
2．按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离心机及分离离心机。
过滤离心机：转鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。
船用碟式分离机主要用于清除船舶பைடு நூலகம்油机等设备燃油和润滑油中的水分和杂质，以减少机械设备的磨损，延长机械设备的寿命。船用碟式分离机的设计、制造和验收符合GB/T5745-2002船用碟式分离机的标准。
离心机分类
1．按分离因数的大小可分为常速离心机、高速离心机及超高速离心机。
常速离心机：Fr＜3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。
（3）转鼓组件
转鼓是分离机的最主要部分，它包括：
1）转鼓体—底、盖、大螺母、小螺母等
2）碟片组件—碟片架、碟片组
碟片的作用是缩短固体颗粒(或液滴)的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。
3）向心泵
向心泵具有固定在机壳上静止不动的叶轮，叶轮外缘浸没在与转鼓同步旋转的分离液层内，分离液由叶轮外缘进入弧形流道，流至叶轮中心排液管排出。叶轮将旋转液体的动能转变为静压，将转鼓中排出的分离液直接输送至10～20米的高度。
5．淀粉行业：淀粉浆的浓缩和分级；
6．制药行业：抗生素类、生化制药类药剂萃取过程中的净化或澄清，中药药剂的澄清等；
7．化工行业：化工原料的净化或澄清；
8．羊毛脂行业：从洗毛污水中提取和净化羊毛脂；
9．胶乳行业：净化和浓缩天然橡胶乳浆；
10．其他行业：如实验室、石油、焦化、高岭土、纸浆回收、电解液处理、废水处理、环保等，以及动植物蛋白的提取、动物脂肪的提取及精炼、混合脂肪酸的分离。
我国从七十年代末开始引进螺旋离心机，对国外著名公司生产的多种规格的卧螺离心机进行了仿制。卧螺离心机是原化工部“七五”科技攻关项目，1989年南京绿洲机器厂仿制了ALFANx42o型大锥角((20)离心机(即L201)，用于玉米蛋白的分离，并于1992年制成样机；此后，重庆江北机械厂、解放军第4819厂和金华铁路机械厂等研制开发了一系列的螺旋卸料沉降离心机，并成功地应用于生产实践。但是就整体水平而言，我国还是远远落后于工业发达国家的。随着现代工业文明的发展和人类对环境以及可持续发展战略的重视，分离效果好，振动小、噪声低成为离心机能否被市场接受的重要条件。这就需要离心机具有良好的动态特性。通常，动态特性包括临界转速、不平衡响应和稳定性等内容。卧螺离心机的参数选择及优化是提高卧螺离心机动态特性的首要环节。
《摩擦学基础》结课论文
课 题：碟式离心机的工作原理和结构设计
目前国外的碟式离心机的设计图，原理，及3D模型
姓 名：
学 号：
指导老师：
日 期：2013/10/31
摘 要
碟式分离机是立式离心机，转鼓装在立轴上端，通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件—碟片。碟片与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液(或乳浊液)由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当悬浮液(或乳浊液)通过碟片之间的间隙时，固体颗粒(或液滴)在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液层)。沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位，分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒(或液滴)的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除，或通过排渣机在不停机的情况下从转鼓中排出。