專利名稱:壓榨機輥的復合覆蓋層的制作方法
本發(fā)明涉及一般用機械壓力從濕的固體物質(zhì)中除去液體的裝置。
目前有幾種方法使液體與固體成分或固相混合物分離而形成塊物狀。這些包括真空過濾，壓力過濾，離心和例如在所謂皮帶壓榨機中的壓縮。
所有這些方法都能形成塊狀物，塊狀物雖然看來好象是干的，但可能包含50%(以重量計)以上的水份。在塊狀必須進一步脫水的情況下，一般都是用加熱方法進一步去除所剩余的液相，這當然會使總的費用大大增加，特別是由于現(xiàn)在的能源費用很高。為此，顯然需要一種改進的裝置，該裝置要能以機械方式從濕的混合物中去除足夠的液相，從而避免以上所述的加熱步驟，這不僅是從降低液-固分離成本的觀點出發(fā)，而且也是從節(jié)省寶貴的能源的更進一層的觀點出發(fā)的。
在美國專利NO.4，475，453中，已經(jīng)公開了一種從濕的固體中去除液體物質(zhì)的有效裝置。該裝置的輔助輥和初級輥具有彈性的橡膠狀覆蓋層，彈性的橡膠狀的覆蓋層擴大(延伸)了輔助輥和初級輥之間存在的壓縮作用。
本發(fā)明涉及去除液相的機器，特別是用于使厚的漿狀物，濕的過濾塊和諸如此類物體脫水的脫水機器。這些液體-固體物質(zhì)水份含量的差別是很大的，然而，這些物質(zhì)的共同特點是其中含有水份且固體物質(zhì)的水份很大一部分是可以通過材料進行擠壓而去除的，特別適合于擠壓去除濕固體中液相的機器從特性上分類被稱作“壓榨機”。
本發(fā)明的壓榨機在其壓力輥和要脫水材料之間使用彈性可變形材料層，要脫水的材料通常是放在一對連續(xù)的皮帶之間，至少其中之一能讓從濕的固體物質(zhì)中去除的液體介質(zhì)透過。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，該彈性的可變形層是粘附在壓力輥表面的覆蓋層，所述的覆蓋層有不同等級(大小)的可變形性。最好，覆蓋層有一層由較軟的彈性變形較好的材料，上面則有著一層硬的外表面層，彈性變形較好的材料則牢固地粘附在壓力輥的表面。
或者，復合層可由連續(xù)皮帶介入壓力輥和濕固體之間，該連續(xù)皮帶在靠近夾著濕的固體材料的兩帶處有一硬的表面，在皮帶的硬表面層和壓力輥之間則有一較軟的，較易彈性變形的層。
本發(fā)明特別涉及一種壓榨機，壓榨機有一只由一對皮帶環(huán)繞通過的初級輥，這一對皮帶與至少上面有二相或二層復合表面覆蓋層的輔助輥接觸，這種復合覆蓋層中外層較硬，即為比內(nèi)層變形小，但比內(nèi)層更為耐用的材料。外層可以用下列特性來表示其特征1.它通常是硬的，即，具有較低的變形性，因此能在整個內(nèi)層的較大面上分布(分散)任何施加在外層上的壓力，因而，也延伸了壓縮，從而能對大面積濕固體施加一個均勻分布的壓力。
2.它非常耐用，即耐磨損，腐蝕，沖刷，等等，因此保護了不太耐用的內(nèi)層。
3.它是光滑和沒有孔的，所以它不會被擠壓進多孔皮帶的空隙，不會堵塞皮帶，并且提供一低摩擦的表面和中間夾了一層濕固體物質(zhì)的多孔皮帶相接觸。
4.它是堅韌的，即有高度的抗扯性和高度耐機械疲勞性。
而內(nèi)層則具有下列特性1.它比外層容易變形，有柔性，可以壓縮和伸長以適應施加在壓榨機初級輥和輔助輥之間的壓力，而提供例如一延伸的壓縮作用。
2.它總是比外層厚，典型的是幾倍厚。
3.它牢固地粘附到外層和在它下面的輥的表面。
這里使用的術語“可變形性”是材料在一定表面積上受到一給定負載時的變形百分比?！皬椥宰冃涡浴敝覆牧显谧冃魏竽芡ㄟ^彈性回復到它原來厚度的變形。在本發(fā)明中，彈性可變形復合覆蓋層是在初級輥和有復合覆蓋層的輔助輥之間的加壓接觸時產(chǎn)生變形的。輔助輥上復合覆蓋層應在輔助輥還沒有完成一圈的時間內(nèi)，完成彈回或彈性回復。
參照附圖可以更為方便的進一步敘述本發(fā)明。
圖1表示在壓力輥上具有復合彈性可變形覆蓋層的壓榨機的垂直剖面。
圖1A詳細表示具有復合彈性可變形覆蓋層的壓力輥和有彈性可變形覆蓋層的初級輥與中間夾有固體材料層的一對皮帶之間的相互作用。
圖2詳細表示具有復合彈性可變形的覆蓋層的壓力輥。
圖3是具有復合彈性可變形覆蓋層的壓力輥的垂直剖面圖。復合層中有一層是流體材料。
圖4詳細表示在圖3所示的壓輥和初級輥之間存在的壓縮作用。
圖5表示在兩條皮帶和輔助壓力輥之間放入一條復合彈性可變形皮帶的壓榨機的垂直剖面圖。
圖6是沿圖5的復合彈性可變形皮帶6-6剖面線的橫截面圖。
圖7是具有復合彈性可變形覆蓋層的壓力輥的橫截面圖，覆蓋層中至少有一部分耐磨材料具有細孔。
圖8是具有由三層組成的復合彈性可變形覆蓋層的壓力輥橫截面圖。
圖9和圖10是具有復合彈性可變形覆蓋層的壓力輥的橫截面圖，在復合覆蓋層的各層之間的界面上置有增進粘合的材料。
圖1描述用于濕固體脫水或除去液相的壓榨裝置[10]。濕(的供給)料[11]通過料槽[12]傳送到皮帶[13]上，皮帶[13]有足夠的細孔，當濕料傳送經(jīng)過真空容器[14]上時，濕料被脫水去一部分水。也可以用重力式容器借助于重力聚集來自濕(的供給)料的水。而不要真空幫助。皮帶[13]繞皮帶輪[15]轉動，因此濕料被傾倒在進料導向件[16]上，導向件[16]引導濕料進入皮帶[13]和[17]之間。皮帶[17]也是有細孔的皮帶。當濕料進入皮帶[13]和[17]狹的空間受到壓縮時，借助于真空容器[18]施加一個真空，在濕料受到輥[19]和輥[20]壓縮以前，水可以被除去一部分。初級輥[19]上有單一的彈性可變形覆蓋層[21]，而輥[20]具有復合彈性可變形覆蓋層[22]，覆蓋層[22]已比較詳細地示于圖1A和圖2中。
當濕材料進入皮帶[13]和[17]之間，由輥[20A]施加壓力擠出濕物質(zhì)的水。這些壓力輥中的每一個輥，都環(huán)繞初級輥[19]，這里把它們稱作輔助輥，通過把兩根多孔皮帶彼此擠壓對濕物質(zhì)施加壓力。輔助輥[20A]到[20D]有液壓或氣壓裝置[23]，例如，液壓驅動的活塞或“柱塞”在輔助輥和初級輥[19]之間施加壓力。每一個輔助輥可被施加一個不同的力，以在某一輔助輥和初級輥之間施加或大或小的壓力。
在圖1所示的這類壓榨機中，多孔皮帶[13]和[17]沿著初級輥[19]至少有120°最好為180°左右的包輥度。設置在初級輥周圍的輔助輥數(shù)目可以是不同的，比較典型的是用三個或三個以上的輔助輥。這種壓榨機的其他方面，例如對不同輥施加不同的力和依次增加輔助輥上的彈性可變形覆蓋層的變形率等，在上述的美國專利中，已比較充分地討論過了。
皮帶[13]和[17]之間是連續(xù)的皮帶，它們一般由初級輥[19]驅動，其他的皮帶輪，像皮帶輪[15]，也可以驅動皮帶[13]而皮帶輪[24]則作為皮帶[17]的拉緊或張緊皮帶輪。皮帶輪[25]可以是張緊輪或驅動輪，作驅動輪時，皮帶輪[26]作為張緊輪。皮帶輪[27]和[28]一般是惰輪和改變方向的皮帶輪或輥。因為多孔皮帶的寬度與多孔皮帶組合的皮帶輪通常的長度大于它的直徑，因此呈細長的正圓柱形。
輔助輥上復合彈性可變形表面的細節(jié)示于圖1A和圖2。圖2表示具有復合彈性可變形覆蓋層[22]的輔助輥[20A]，覆蓋層[22]包括一層硬的，耐用的彈性變形材料的表面外層[22A]和一層軟的，彈性變形的內(nèi)層[22B]，內(nèi)層[22B]比表面外層[22A]容易變形。表面外層[22A]和內(nèi)層[22B]二者可以是彈性體材料，其中外層[22A]比[22B]硬，比[22B]的材料變形小。輔助輥上分級的可變形覆蓋層[22]和初級輥上可變形覆蓋層一起，使輥之間產(chǎn)生被延伸的壓縮，從而使在多孔皮帶[13]和[17]上施加壓力，也就是使兩條皮帶之間的濕固體上所受的壓力有較長的持續(xù)時間而且受壓力的表面積也比較大。
每當一個高的壓力施加到兩條皮帶上，特別是加在沒有復合覆蓋層的第一輔助輥與初級輥之間的一個很短的距離上面，也就是，在一個非常短暫的壓縮時，在輔助輥和初級輥之間濕材料沒有進料的傾向。所以，希望延伸壓縮，使?jié)癫牧显诟L時間和更長皮帶長度上承受均勻的壓力，也就是有一個較大的皮帶面積受到壓力。
圖1A表示復合覆蓋層[22]的變形和輥上可變形覆蓋層[21]的變形。
當然，使用直徑非常大的初級輥和大直徑的輔助輥，也可以得到延伸的壓縮。然而，由于考慮制造成本和所需的空間，通常希望初級輥的直徑不大于1.22至1.52米，典型的直徑大致是0.61至1.22米，輔助輥通常的外徑約15.25厘米至30.5厘米，典型直徑約20.3厘米。因此，各自在初級輥和輔助輥上的彈性可變形覆蓋層能夠產(chǎn)生一個延伸壓縮，這樣的延伸壓縮如果不用彈性可變形覆蓋層，則所需的初級輥和輔助輥的直徑可能是現(xiàn)在所用初級輥和輔助輥的10倍至20倍。
復合彈性可變形覆蓋層[22]通常是較軟的，即，總的說來，比初級輥[19]上的覆蓋[21]更易變形。圖1A表示覆蓋層[22]和覆蓋層[21]之間各自的變形率的對比，圖1A中示出了明顯的變形點[29]和[30]。在柔軟底層[22B]與輔助輥[20A]表面和表面外層[23A]之間必須用良好的粘結劑。
表面外層[22A]通常用2至10毫米的厚度，最好是用厚度6毫米左右的。底層[22B]通常約為10至60毫米，取從12.7毫米左右到稍大于76.2毫米的厚度都是有效的。較小直徑的輔助輥比較大直徑輔助輥需要較厚的覆蓋層。
覆蓋層[22]的表面外層或外層[22A]應具備耐磨損，通常不吸收液體，耐化學物品和耐水，不粘結多孔皮帶，即，有足夠硬度不會被壓入多孔皮帶的孔中的特點。通常外表面層應具有一定硬度，即，硬度至少比底層[22B]的硬度大50%。表面外層[22A]通常至少具有的肖氏A硬度為40，最好達到肖氏A硬度50或50以上，能達到60就更好了。
底層通常具有的肖氏A硬度低于40，最好低于30，肖氏A硬度低至10或更低是有用的。外層應是堅韌的，耐磨損的，足夠柔軟的和耐疲勞的，以便外層能在圖1A的點[29]和[30]產(chǎn)生如圖中所示的變形而不致由于疲勞而失效，同時它也要能耐在多孔皮帶和輔助輥外表面之間產(chǎn)生的摩損。
應該明白，任何復合覆蓋層只要外表面堅韌而最終又能提供所需的彈性的，即，凡是彈性變形的都是可以用的。例如，雖然外層一般是橡膠狀材料，它也可以是彈性差的，但是具有良好的韌性，耐磨損性和耐化學物品的塑料材料。然而，表面外層和粘結于輔助輥的底層之間必須粘結得非常牢固。復合彈性可變形表面層也可以是硬度和彈性變形率可以是分級的，即，從輥表面到外層表面的硬度和彈性變形率是有變化的硬度朝外表層方向增加而彈性變形率則朝外表層方向降低。
其他一些使用軟底層和硬外層或表面的技術示于圖3和圖4。圖中表示具有外層[31]的輔助輥，外層[31]在壓力輥的鋼表面[32]周圍形成外殼，其內(nèi)裝有流體材料[33A]。流體未必是彈性可變形的，流體容納在外壁具有彈性的外殼內(nèi)，可以認為是彈性可變形的。當然，氣體是可壓縮的。
在圖3和圖4所示的復合覆蓋物和鋼輪外的充氣胎是相似的。外層[31]和輥表面[32]之間的環(huán)通常是相當窄的，即，其橫截面是一延伸的長方形。外層可以有一個類似于其中嵌有加固裝置鋼鎧裝的輪胎結構，為外層提供徑向剛性和防止壓縮時輥的另一側的外層有過度的“氣球形隆起”。
雖然氣壓，即，壓縮氣體在圖3裝置的環(huán)中是有用的，存在于環(huán)形空間的非常粘稠的液體材料[33B]也是一種非常合適的材料，它和堅韌的，稍為柔軟的外層一起形成復合的覆蓋層。粘稠材料形成延伸壓縮的互作用示于圖4。
粘稠材料可以是非常厚的油脂，固體-液體物質(zhì)或者如此類的材料。最好，粘性材料的粘度或抗流動性高于夾在兩皮帶間的濕固體物質(zhì)。粘性底層的抗流動性必須足夠大，以免外層被壓扁到接觸并與輔助輥表面的形狀相似的程度。
表面外層的端壁應有足夠的剛性，使得粘性材料的流動是環(huán)繞鋼輥的周圍，而沒有任何顯著的橫向流動，即，平行于輥的中心軸的流動。
另一種為了延伸初級輥和輔助輥之間的壓縮，在它們之間設置分級的可變形層的安排示于圖5和圖6，圖中復合皮帶[34]在輔助輥和初級輥之間穿過，使皮帶[34]圍繞輔助輥的周圍的相當大的一部分并至少是通過延伸壓縮的長度與輔助輥相接觸。最好，復合彈性可變形皮帶[34]在相鄰輔助輥的中間區(qū)域與和初級輥相接觸的帶離開，以便讓從濕固體物質(zhì)中擠出或壓榨出的水可以通過多孔皮帶排出，離開濕固體物質(zhì)，收集器[35]可放在鄰近輔助輥之間收集水，從復合皮帶[34]排出，使水不滴到皮帶上，避免由于復合皮帶[34]與多孔脫水皮帶在下一次接觸時，再重新被吸收到濕固體物質(zhì)中去。
一種使復合彈性可變形皮帶[34]在相鄰輔助輥中間從多孔皮帶離開的技術，是用滾輪或一系列滾輪[36]，滾輪[36]使皮帶[34]采取鋸齒形通路環(huán)繞輔助輥，先離開初級輥，然后再回到與第二輥接觸等等，如圖5所示。
圖6表示復合彈性可變形皮帶[34]的橫截面。該皮帶在其每一側都有硬的表面外層[37]，且有較軟，較易變形的內(nèi)芯[38]。輔助輥S1，S2，S3和S4可以是鋼表面輔助輥，或者如有必要的話這些輔助輥可以再加一層橡膠覆蓋層。輔助輥S1，S2，S3和S4可以以不同的力壓向初級輥P1。同時，初級輥P1可以是鋼表面，也可以有橡膠狀的覆蓋層。
圖6的裝置的特點是，復合彈性可變形皮帶[34]比粘結到輔助輥的復合彈性可變形覆蓋層易以更換，也可以用以改進目前的壓榨機，使這些機器吸收本發(fā)明的優(yōu)點而提高質(zhì)量。
圖7表示具有復合彈性可變形覆蓋層的輔助輥S，覆蓋層包括一層薄而硬的，耐用的，可彎曲的表面外層覆蓋層[39]，一層半硬的含有很細的孔[41]的底層[40]。通常，最好外層或表面外層用比底層硬和比底層耐用的材料制造，如圖7所示。然而，在圖7的一個實施例中表面外層和底層是同樣的橡膠狀材料，在底層內(nèi)包含使材料較易變形和較易彎曲的非常細的孔[41]，尤其是使材料更具有壓縮性和延伸性，例如，以便于在與初級輥接觸時延伸壓縮，允許產(chǎn)生一個如圖1A所示的變形。孔能在任何方向被拉長變形，以允許壓縮和延伸。
圖8所示的彈性可變形復合覆蓋層中，有一薄而硬且耐用的表面外層[42]，以及一層粘結到輔助輥表面，基本上與外層[42]材料相同的，薄而硬的層[43]，在外層[42]和[43]之間的內(nèi)芯是較軟，較易彈性變形的層[44]。用較硬的橡膠狀層緊埃在鋼輥S上比用較軟的，容易彈性變形的層覆蓋鋼輥可能更為優(yōu)越。這個實施例的覆蓋層中具有分級(漸變)變形性、在中央有較高的可變形性，接近(上下)表面時變形性逐步降低。
圖9的彈性可變形復合覆蓋層，在表面外層[46]和較軟底層[47]之間交界層處，復合覆蓋的各自的材料之中嵌有纖維織物[45]，以及改進復合覆蓋層中這二層間的粘結牢度。
圖10是幫助復合覆蓋層中兩層間更好粘合的另一種技術，其中纖維織物[48]可以被嵌入每一層，貫穿這二層之間的邊界層，以改進這二層間的邊界層的強度和粘合。
特別有用的復合彈性可變形覆蓋層由一堅韌，耐磨彈性體外層，即，一種硬的，硫化的天然橡膠外層，和比較容易彈性變形的即膠粘體彈性體內(nèi)層組成，后者也可以是天然橡膠或其他高聚物橡膠狀材料，包括氯丁橡膠、氨基甲酸乙酯和諸如此類的材料。
復合彈性可變形覆蓋層包括二層不同的材料，或至少是有不同彈性變形性的材料，最好整體一起硫化，一次使兩層彼此相互粘結并且粘合到輔助輥表面上去，所謂整體一起硫化是指輥和兩層一次一起硫化?；蛘撸扔谜澈蟿┱澈显谝黄鹑缓笳辰Y到輔助輥表面上。
復合覆蓋層可以這樣形成，即用一種可硫化橡膠或橡膠狀材料的薄帶纏繞在輥上，直到達到內(nèi)層所需要的合適厚度。然后將第二條可硫化橡膠或橡膠狀材料的帶狀物纏繞在內(nèi)層上，直到達到表面外層所需要的厚度。然后用一般的方法使整體硫化。第一纏繞在輥上的帶狀物材料，在硫化后，其彈性可變形率(性)比第二次纏繞的帶狀物高。
第二層可以機械加工成標準，光滑的，正圓柱形結構。
權利要求
1.在具有一對脫水皮帶，其中至少有一根皮帶是多孔的，該皮帶被一對或多對加壓輥擠壓，以及采用擴展所述輥提供的壓力面的手段使?jié)窆腆w去水的脫水系統(tǒng)中，其改進之處包括具有分級的變形性的彈性可變形層這種手段，所述的可變形層，至少它的與所述的脫水皮帶之一接觸的表面外層所具有的變形性的比與該表面外層接觸的，在表面外層下面的內(nèi)層的變形性為小。
2.如權利要求
1所述的彈性可變形層，其中所述的可變形層至少包括二層，一層硬的表面外層和一層比所述表面外層容易彈性變形的，在它下面的比較軟的層。
3.如權利要求
1所述的彈性可變形層，其中所述的層具有硬的，耐磨損的，不透水的表面外層和粘結于所述表面外層的，較軟的，容易彈性變形的內(nèi)層。
4.如權利要求
3所述的彈性可變形層，其中所述的較軟的，容易彈性變形的內(nèi)層粘結到它下面的輥表面。
5.如權利要求
1所述的彈性可變形層，其中所述的層包括一硬的，可變形的，耐磨的，不透水的外層，一中間層，和一層軟的粘結到其下的輥表面的內(nèi)層，其中所述的中間層是粘結到所述表面外層和所述的下面內(nèi)層的，中間層的彈性可變形性介于所述表面外層和所述內(nèi)層之間。
6.如權利要求
1所述的彈性可變形層，其中所述的層是具有二個硬表面外層，兩者粘結到較軟的，容易彈性變形的內(nèi)層的皮帶。
7.如權利要求
1所述的彈性可變形層，其中所述的表面外層由一個內(nèi)部流體層支承。
8.如權利要求
7所述的彈性可變形層，其中所述的內(nèi)部流體層是壓縮的氣體。
9.如權利要求
7所述的彈性可變形層，其中所述的內(nèi)部流體層是液體。
10.如權利要求
9所述的彈性可變形層，其中所述的液體是非常粘稠的液體。
11.在具有一對脫水皮帶，其中至少有一根皮帶是多孔的，該皮帶被一對或多對加壓輥擠壓，以及采用擴展所述輥提供的壓力面積的手段使?jié)窆腆w去水的脫水系統(tǒng)中，其改進之處包括具有粘結到所述輥外表面的彈性可變形覆蓋層的壓力施加輥，其中所述的彈性可變形覆蓋層有一硬而可彎曲外層粘結到其下的較軟的，容易彈性變形的內(nèi)層。
12.如權利要求
11的改進，其中所述的硬的耐磨損的外層是橡膠狀材料，該材料具有低的摩擦系數(shù)，其肖氏A硬度約超過40，實際上超過50，許多應用利用的肖氏A硬度超過60。
13.如權利要求
12的改進，其中所述的位于下面的較軟的，彈性可變形內(nèi)層是橡膠狀材料，其摩擦系數(shù)大大地低于所述的表面外層，彈性變形率大大地大于所述的表面外層。
14.如權利要求
11的改進，其中所述的表面外層的厚度約為2毫米至10毫米，所述的下面的內(nèi)層的厚度約為10毫米至60毫米。
15.如權利要求
11的改進，其中所述的直接下面的內(nèi)層的厚度至少是所述表面外層厚度的兩倍。
16.如權利要求
11的改進，其中所述的外層和所述的直接下面的內(nèi)層是橡膠狀材料，用硫化粘結彼此粘結并一起粘合至壓力施加輥的表面。
17.如權利要求
11的改進，其中所述的表面外層有一機械加工的表面光結度。
18.制造權利要求
11的壓力施加輥的過程包括用未硫化的橡膠狀材料在所述輥的表面施加第一層包封層，用未硫化的橡膠狀材料在所述的第一層未硫化材料表面上施加第二層包封層，所述第二層橡膠狀材料含有這樣的成份，使得它在硫化后和第一層材料硫化后相比，是較硬的和彈性變形較小的，將包含所述第一和第二包封層的所述壓力施加輥進行一段時間的硫化，硫化條件要足以使所述的諸層充分地硫化。
19.如權利要求
18所述的過程，其中所述的帶有第一和第二硫化層的壓力施加輥被機械加工，直到所述第二層有充分光滑和均勻的圓柱形表面為止。
專利摘要
在為濕固體脫水的脫水機器中，一個覆蓋著彈性覆蓋層的輥在一個或多個脫水閥上施加壓力，此彈性輥覆蓋層的改進之處在于它是具有分級硬度的多層覆蓋層。這種機器的典型的有覆蓋層的輥有一軟的橡膠狀材料粘結到該輥的表面，而此軟的材料上則被另一層硬的外覆蓋層所覆蓋。
文檔編號B30B9/24GK86104328SQ86104328
公開日1987年2月4日 申請日期1986年6月21日
發(fā)明者史蒂文·S·戴維斯, 馬克斯·A·馬勒, 肯尼思·F·簡開克 申請人:伊凡雷坦克公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan