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课 题：碟式离心机的工作原理和构造设计
现在国外的碟式离心机的设计图，原理，及3D模型
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指导老师：
日 期：/10/31
目录
第一章 绪论 2
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碟式分离机发展状况 3
第二章 碟式离心机分离原理 5
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7
第三章 碟式分离机的构造及工作机理 8
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DRN200型碟式分离机工作机理 9
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第四章 碟式分离机的重要参数的设计计算 11
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第五章 碟式分离机的传动系统 16
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蜗杆涡轮传动构造设计及校核 18
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第六章 碟式分离机的其它构造 19
分派器作用及构造设计 19
碟式分离机的向心泵 19
21
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22
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第七章 现在国外的碟式离心机的设计图，原理，及3D模型 25
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Laval卧螺离心机的设计图 26
Alfa Laval卧螺离心机的设计原理 29
Alfa Laval卧螺离心机3D模型 30
结论 31
参考文献 32
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去除，或通过排渣机在不停机的状况下从转鼓中排出。
核心词：固液分离；碟式分离机；转鼓；Alfa Laval；卧螺离心机；
第一章 绪论
离心分离普通涉及在碟式，管式，室式等多个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，经常会有湍流产生，因而影响分离效率。碟式分离机转速高（普通不不大于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，从而确保高度分散物系有较好的分离效果。碟片间隙内，这种分散相与持续相的分离过程，也称为薄层离心分离。
碟式分离机的种类和规格诸多，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。
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、废水解决等；生物工程发酵液的澄清；
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．其它行业：如实验室、石油、焦化、高岭土、纸浆回收、电解液解决、废水解决、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。
船用碟式分离机重要用于去除船舶柴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-船用碟式分离机的原则。
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，重要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。
高速离心机：3000＜ Fr ＜50000，重要用于分离乳浊液和细粒悬浮液。
超高速离心机： Fr ＞50000，重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，合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。
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，重要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。
按操作方式的不同可分为间歇式离心机和持续式离心机。
碟式分离机发展状况
在工业生产中，离心机基本上属于后解决设备，重要用于脱水、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对应发展起来的。例如18 世纪产业革命后，随着纺织工业的快速发展 ， 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，随着石油综合运用的发展 ，规定把水、固体杂质、焦油状物料等除去，方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。随着近代环保、三废治剪发展的需要，对 于工业废水和污泥脱水解决的规定都很高，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快速。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，螺旋离心机己成为核心设备之一。
我国的碟式分离机研制已经含有四十数年的历史，特别在近十年来随着机械制造行业的不停发展，碟式分离机的需求越来越大，应用的领域也在扩大。各个公司都参加进来，更加重视碟式分离机的技术研究投入，涉及对大型锻件和精密件的材料研究、分离机重要部件的应力分析、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，许多的机型能达成。随着碟式分离机的发展，越来越多的顾客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，由于的因素，与国外同类产品尚有一定的差距。
我国真正含有当代实用价值的第一台螺旋离心机是1954年制造的，由于它独具持续操作、解决量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点而得到了快速发展，在四十数年的发展中，构造、性能、参数变化很大，分离质量、生产能力不停提高，应用范畴更加广泛，在离心机领域中始终占有重要地位。在多个国际展览会上，多个各样的螺旋离心机，是所展出的离心机中最吸引人的机型，含有良好的发展前景。
我国从七十年代末开始引进螺旋离心机，对国外知名公司生产的多个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。随着当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。这就需要离心机含有良好的动态特性。普通，动态特性涉及临界转速、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。
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、原则化。现在我国已有一系列的原则，形成了二十多个系列，一百多个规格。
随着我国碟式分离机的不停发展，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
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构成的悬浮液或密度相近的液体构成的乳浊液等）。是运用混合液（混浊液）中含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，达成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。
（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，运用颗粒与流体的密度差别，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，每一种的生产能力为，因此沉降槽的总生产能力为
(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：运用离心力场把不同密度的液珠分层。
液珠移动：运用浮力的分力和摩擦力之和不大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状况，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）
重液珠：离心力分力不不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：浮力分力不不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