一种新型双级螺旋压榨脱水机设计（机械）

                       王  徽¹  郑晓茜¹  魏  兴²

（1．郑州职业技术学院，河南郑州，450121； 2．二炮驻郑州地区代表室，河南郑州，450004）

摘要：介绍了一种新型双级螺旋压榨脱水机的设计，该新型双级螺旋压榨脱水机内有一个双级螺旋轴，螺旋轴上有高、低压两个螺旋体，两个螺旋体分别驱动。调节螺旋体转速可获取不同的压缩比，物料压榨脱水效果好，提高压榨脱水效率。该压榨脱水机适用于多种物料压榨脱水，具有操作使用方便、工作效率高、节省能耗、降低成本等优点。

关键词：双级螺旋轴；双级螺旋压榨脱水机；节能；高效

中图分类号：TS73 TH6    DOI: 10．I 1980/j. issn．0254-508X．2016. 05.011

    压榨脱水处理设备是制浆造纸、化工、食品、饮料加工等行业加工工艺过程中的重要设备。目前国内外压榨脱水设备主要有：普通螺旋压榨脱水机、带式压滤机、板框式压滤机、锥盘压榨脱水机、同向或异向双螺旋压榨脱水机等。

    不同的压榨脱水设备各有其特点，板框式压滤机所压榨的物料干度能达到40%左右，但设备体积庞大，间歇性运行，一个工作循环需要1.5～2.0 h，工作效率低。带式压滤机能连续运行，但是受滤带抗拉强度和S形压辊刚度的限制，滤网的张紧力不能过大，所压榨的物料干度只能达到20%左右，不能满足多种物料的要求。且带式压滤机和板框式压滤机外壳均为敞开式，物料会污染车间环境。

    相比之下，普通螺旋压榨脱水机结构相对简单，通过一个在滤框内旋转的输送挤压式变径变距螺旋，使物料在输送的过程中体积逐渐减小，机内压强逐渐增大，迫使液体从滤板流出，物料浓度逐步提高，同时通过调节出料端料塞气动背压装置的压力，形成一个紧密的物料塞调节和稳定出料浓度。但是普通螺旋压榨脱水机对被挤压物料依赖性强，螺旋体的压缩比根据特定被挤压物料及含水率而定。一台设备只能用于一种物料的压榨脱水，若更换挤压物料，设备则需要作重大技术改进。本文介绍了一种新型双级螺旋压榨脱水机，该压榨脱水机具有操作使用方便、工作效率高的特点，可适用于多种物料压榨脱水。

1  设备组成和工作原理

1.1设备组成

    D65双级螺旋压榨脱水机主要由电机、驱动装置、压力传感器、料塞及其顶紧装置、网笼、双级螺旋轴和机架组成，其结构示意图如图1所示。

  D65双级螺旋压榨脱水机，包含机架和安装在机架上的网笼、低压螺旋体驱动装置和高压螺旋体驱动装置，网笼的两端分别设有与其内腔连通的进料箱和出料箱，双级螺旋轴套装在网笼内，双级螺旋轴的低压螺旋体和高压螺旋体分别与网笼形成具有容纳空间的低压料仓和高压料仓；低压螺旋体的低压套筒前端伸出进料箱，低压套筒前端与低压螺旋体驱动装置的

动力输出轴传动连接；高压螺旋体驱动装置的动力输出轴与芯轴的一端传动连接，该高压螺旋体的高压套筒后端伸人出料箱，高压套筒后端外侧套装有用以封堵网笼的料塞，料塞靠近出料箱的一侧设有料塞顶紧装置。D65双级螺旋压榨脱水机结构主要尺寸：外形尺寸6500 mm x1200 mm x1350 mm;整机质量13500kg；高压螺旋体直径650 mm长3200 mm，压缩比

1：3.5；低压螺旋体直径650 mm长1500 mm，压缩比1：1.5。

1.2工作原理

    双级螺旋压榨脱水机采用一个双级螺旋轴，双级螺旋轴的低压螺旋体由低压螺旋体驱动装置带动旋转，被挤压物料在进料箱中由低压螺旋体推动进入封闭的网笼，经网笼脱水后，以一定的压力进入低压料仓，在低压料仓内进一步脱水，当达到设定的压力后，安装在网笼上用于检测低压料仓内物料压力的压力传感器发出信号，经控制电路转化与高压螺旋体驱动装置连接，高压螺旋体在高压螺旋体驱动装置带动下开始旋转。在高压螺旋体的作用下物料体积再次逐渐被压缩，形成强大挤压力，使物料中的水分透过网笼排出。脱水后物料继续前进，进入高压料仓，在高压料仓内，物料达到设定的干度后，物料顶开料塞，从出料箱排出。调整料塞的弹簧，控制物料的出料干度。

2结构设计要点    

2.1双级螺旋轴设计

    双级螺旋压榨机中核心部件为双级螺旋轴，该部件的设计是双级螺旋压榨机的关键所在。双级螺旋轴包括芯轴、低压螺旋体和高压螺旋体，其结构示意图如图2所示。低压螺旋体可转动地安装在所述芯轴一端，高压螺旋体固定在芯轴另一端。

    低压螺旋体结构示意图如图3所示，低压螺旋体通过轴承安装在芯轴上，含有低压套筒和固定在低压套筒外表面上的低压螺旋叶片。低压套筒为直径逐渐变大的锥形筒结构，低压套筒两端内表面与芯轴之间分别设有轴承，轴承外侧的低压套筒内表面开设用于安装油封的凹槽。

    高压螺旋体结构示意图如图4所示，高压螺旋体含有高压套筒和固定在高压套筒外表面上的高压螺旋叶片，高压套筒由前部直径逐渐变大的锥形筒和后部圆柱形筒组成，该高压套筒前端面外径与低压套筒后端面外径相等，两端面之间采用动密封结构，以防物料或水分进入芯轴。在上述结构中，低压螺旋体的螺距大于高压螺旋体的螺距。

2.2料塞顶紧装置设计

    双级螺旋压榨脱水机的料塞顶紧装置由顶紧弹簧、弹簧压杆和弹簧套筒组成，其结构示意图如图5示。弹簧套筒固定在出料箱侧壁上，弹簧套筒一端设有弹簧座，另一端安装有用于顶压顶紧弹簧的压紧螺母，弹簧压杆的一端固定在料塞上，另一端穿过弹簧座进入弹簧套筒内并穿出压紧螺母。料塞在顶紧装置的驱动下可沿高压螺旋体后部的圆柱形筒体前后直线移动。当高压料仓内的物料达到一定干度，物料压力大于料塞顶紧装置压力时，物料顶开料塞，流出料箱。调整料塞顶紧装置的压力可以控制物料处理的干度，当物料处理的干度要求发生变化时，调整弹簧压杆的压力可以很方便地控制物料处理的干度，增强压榨脱水的效果。该装置使用方便，易于操作。

2.3节能控制分析

    双级螺旋压榨脱水机的控制装置包含PLC控制器、电动机、压力传感器、A/D转换器等，控制系统示意图如图6所示。

    双级螺旋轴含有两个独立旋转的低、高压螺旋体，两个独立旋转的螺旋体分别由两台电动机驱动。低压螺旋体开机运行，含水物料从进料箱进入低压料仓，在低压料仓内压榨后进入高压螺旋仓，使高压螺旋体进料充足、均匀、提高物料的填充系数，克服物料在高压螺旋体的螺旋槽内向后滑移现象，使高压螺旋体的实际工作压缩比与设计压缩比一致。

    高压螺旋体初始状态不工作，安装在网笼上的压力传感器检测低压料仓内物料压力送给PLC控制电路，当压力超过设定值时，PLC控制电路给高压螺旋体驱动电机发出变频信号，驱动电机带动高压螺旋体以一定速度转动，根据检测压力值可以灵活调整变频控制信号控制高压螺旋体驱动电机转速。压力增加，高压螺旋体加速运行；压力降低，高压螺旋体减速运行；当压力低于设定值时，高压螺旋体停止运行。当低压料仓达到一定压力时高压螺旋体开始工作，由于高压螺旋体和低压螺旋体在旋转运行时消耗动力不同，因此双级螺旋压榨脱水机的总动力比普通螺旋压榨脱水机能节省电力消耗15%~20%。这样可以节省能耗，降低生产成本。

    另外两个独立旋转的螺旋体可以分别以不同的转速进行旋转，从而获取不同的压缩比，使被挤压的含水物料很快达到工艺要求的干度，增强压榨脱水效果，提高压榨脱水效率。这样可以克服普通螺旋压榨脱水机只能用于一种物料压榨脱水的缺点，如更换被挤压物料，设备只需做参数的调整就可以改变高、低压螺旋体的转速，满足不同物料的压榨需求。从而提高生产效率，降低设备成本。

    单螺旋压榨脱水机在制浆造纸、化工、食品、饮料加工行业应用很广。但是针对不同的物料还需要根据不同的结构设计才可适用于化学浆、化机浆、废纸浆等制浆过程的黑液（或废液）提取和浓缩、烟草行业烟梗浆、烟末浆的浓缩，以及污水处理厂的污泥脱水处理工段。这样势必会增加设备成本、造成人力、物力的浪费。本设计的新型双级螺旋压榨脱水机可以很简便地解决这一问题，不需重复设计，只需要针对不同的物料适当地调整就可满足需求。表1为新型双级螺旋压榨脱水机与普通单螺旋压榨脱水机的工作性能参数对比。

4结语

    新型双级螺旋压榨脱水机具有设备运行费用低，动力消耗小；操作环境好、噪音小；自动操作，劳动强度小；操作弹性大，通过调整转速等参数即可获取不同的压缩比得到不同干度的物料；设备连续运行，可靠性和稳定性高；设备整体运输，安装方便。