專利名稱：平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重力分離過(guò)程的連續(xù)沉降分離裝置，具體涉及一種設(shè) 有可動(dòng)底盤的平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽。
背景技術(shù)：
沉降槽作為一種重力分離裝置，用于分離懸濁液中的固體懸浮物質(zhì)， 其工作原理是基于懸濁液的不穩(wěn)定性，懸浮于液體中的固體顆粒物質(zhì)在重 力場(chǎng)作用下緩慢向下沉降，從而實(shí)現(xiàn)固、液兩相的分離。固體顆粒的沉降 速度與顆粒大小、液體黏度、比重以及沉降截面大小有關(guān)。對(duì)給定的物料 介質(zhì)，在連續(xù)沉降操作過(guò)程中，沉降速度只與設(shè)備的沉降截面有關(guān)，固體 顆粒的絕對(duì)沉降速度應(yīng)大于液體通過(guò)沉降截面的上升速度?？梢?jiàn)對(duì)于重力 沉降設(shè)備而言，增大設(shè)備的沉降截面是提高設(shè)備分離效率和處理能力的唯 一有效途徑。
連續(xù)沉降的特點(diǎn)是分離操作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè) 生產(chǎn)的客觀要求，在市政、環(huán)保、采礦、冶金、發(fā)電、化工等領(lǐng)域被廣泛 應(yīng)用。市政工程主要用于城市給、排水的凈化與處理；環(huán)保領(lǐng)域用于城市 污水、工業(yè)廢水的凈化處理；采礦領(lǐng)域如金屬礦石的水選、煤礦洗煤用水 的澄清循環(huán)使用；冶金、發(fā)電用于水質(zhì)凈化；化工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于工藝用 水的凈化處理，無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、如產(chǎn)品蒸發(fā)法制取前的鹵水凈化、 化學(xué)法析出后的沉淀分離、氯堿行業(yè)鹽水進(jìn)槽電解前的精制、凈化等，上 述處理過(guò)程都涉及到連續(xù)沉降分離技術(shù)。
連續(xù)沉降槽按液體流向可分為平流式、豎流式和輻流式。大型的金 屬結(jié)構(gòu)連續(xù)沉降槽其液流方式主要采用輔流式，輻流式的特點(diǎn)是液體在 槽內(nèi)呈水平流動(dòng)擴(kuò)散，分散效率高，混凝效果好；連續(xù)沉降槽按沉降泥的 匯集方式可大致歸納為兩種機(jī)械法和重力法。所謂機(jī)械法是指沉降泥的 匯集過(guò)程通過(guò)專設(shè)的機(jī)械裝置執(zhí)行。機(jī)械法的應(yīng)用較為普遍， 一般情況下直徑大于20m的沉降槽宜采用機(jī)械刮泥的方式；重力法沉降泥的匯集方式 是在沉降槽底部設(shè)若干錐形斗，沉降泥在重力作用下延錐斗斜面下滑，匯 聚到各錐形斗中，沉降泥的排出主要依靠槽體內(nèi)物料的液柱靜壓和排泥泵 的吸程。
在生產(chǎn)實(shí)踐中由于沉降泥的連續(xù)排出一直缺乏行之有效的技術(shù)手 段，嚴(yán)重制約了沉降設(shè)備向大型化的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械排泥方式由于存在 沉降泥的匯集過(guò)程，排泥效率差，而且隨著沉降設(shè)備的大型化，沉降截面 增大，采用傳統(tǒng)的機(jī)械方式匯集沉降泥變得越來(lái)越困難，如果仍然依靠現(xiàn) 有技術(shù)手段，不僅設(shè)備的投資成本和運(yùn)行費(fèi)用會(huì)顯著增加，甚至設(shè)備的正 常操作與穩(wěn)定運(yùn)行也無(wú)法得到可靠保障。重力法因不設(shè)機(jī)械刮泥裝置，設(shè) 備大型化不存在問(wèn)題，但為確保設(shè)備的正常運(yùn)行，沉降泥的排出需要依靠 大量的液體攜帶，液體含率達(dá)到排污總量的95-98%，而其中沉降泥的排量 只占2-5%，造成物料的大量浪費(fèi)，分離效率極差，設(shè)備運(yùn)行成本很高，而 且大量的排污對(duì)環(huán)境的侵害也是不容忽視的，因此需要對(duì)排污作二次分離 處理。
現(xiàn)有技術(shù)中的連續(xù)沉降槽存在的主要問(wèn)題是排泥的技術(shù)手段落后， 原理簡(jiǎn)單，科技含量不高；設(shè)備結(jié)構(gòu)陋笨，有效沉降截面積小、分離效率 低；設(shè)備的處理能力、運(yùn)行的穩(wěn)定性、操作與控制水平跟不上現(xiàn)代工業(yè)的 發(fā)展節(jié)奏；設(shè)備投資及運(yùn)行成本高，特別是所含土建工程費(fèi)用占設(shè)備總投 資的比例很大；更關(guān)鍵的是現(xiàn)有技術(shù)不能有效合理地解決設(shè)備大型化的問(wèn) 題，因?yàn)樘幚砟芰π。芏啻笮推髽I(yè)只能通過(guò)增加設(shè)備數(shù)量以滿足生產(chǎn)需 求。隨著環(huán)境治理標(biāo)準(zhǔn)的提高，南水北調(diào)工程，城市化進(jìn)程，重化工業(yè)的 發(fā)展，江河湖海等區(qū)域環(huán)境的治理，國(guó)家對(duì)水資源的綜合有效利用及水環(huán) 境治理提出了更高的要求和發(fā)展規(guī)劃，重力沉降分離技術(shù)的創(chuàng)新必將給國(guó) 家和社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；另外，企業(yè)產(chǎn)能的規(guī)?；?迫切需求大型沉降分離設(shè)備的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一 種重力分離裝置一一平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽。該平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽與同類設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)相比，可從根本上解決制約重力分離裝置大型化和智能 化的技術(shù)難題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該重力分離裝置一一平 衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽包括沉降槽，該沉降槽為槽體內(nèi)設(shè)有可動(dòng)底盤及底盤 平衡裝置的連續(xù)沉降槽。
可動(dòng)底盤是設(shè)置在沉降槽內(nèi)部可繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)的圓盤，其結(jié) 構(gòu)為相對(duì)槽體獨(dú)立的具有一定剛度的組合結(jié)構(gòu)，盤體內(nèi)設(shè)有許多總?cè)莘e一定 的空腔(每個(gè)空腔的大小是不一定相等的，但空腔的總?cè)莘e是限定的)，盤 面為平面。底盤設(shè)于沉降槽的底部并覆蓋整個(gè)沉降截面，將沉降槽分成上、 下兩個(gè)容腔。
工作狀態(tài)下，底盤懸浮于沉降槽底部并處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，在外力驅(qū) 動(dòng)下，底盤可同時(shí)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)。
沉降槽內(nèi)設(shè)多部沉降泥采集裝置一一機(jī)械采集器。機(jī)械采集器由驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)臂和聯(lián)接在旋轉(zhuǎn)臂上的用于采集沉降泥的刮泥盤組成。機(jī)械采集 器水平分布于沉降截面的不同位置、且為底盤平面上方，并可以繞各自旋轉(zhuǎn) 中心轉(zhuǎn)動(dòng)。刮泥盤的刮泥間隙可通過(guò)底盤的軸向平動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由于維持底盤的懸浮與穩(wěn)定平衡是至關(guān)重要的，因此，本發(fā)明還包括 維持底盤懸浮平衡而設(shè)的動(dòng)密封裝置和氣相平衡室，其中動(dòng)密封裝置用于封 閉底盤下部容腔內(nèi)的工作介質(zhì)，氣相平衡室用于維持底盤的穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
動(dòng)密封裝置設(shè)于底盤與沉降槽槽體形成的環(huán)形間隙之間，用以封閉底 盤下部的容腔。動(dòng)密封裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)密封和平動(dòng)密封兩種密封副構(gòu)成，解決底 盤在既繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，又沿軸向平動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的密封難題。其中轉(zhuǎn)動(dòng) 密封由與槽體焊接為一體的靜環(huán)組和與底盤焊接為一體的動(dòng)環(huán)組構(gòu)成；平動(dòng) 密封由靜環(huán)組的腔體側(cè)壁與一對(duì)可上下同步平移的滑動(dòng)密封環(huán)構(gòu)成。動(dòng)密封 裝置采取液壓密封。
底盤可通過(guò)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)執(zhí) 行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸以及與二者相聯(lián)接的滑動(dòng)聯(lián)軸器。轉(zhuǎn)軸為空心的剛性軸，位于 槽體中心且其底部與底盤剛性連接。在沉降槽底板上還設(shè)有軸心定位裝置用 以固定底盤的旋轉(zhuǎn)中心。所述氣相平衡室置于轉(zhuǎn)軸內(nèi)，氣相平衡室為中空的 半封閉氣相空間，其上端封閉，下端與沉降槽的下部容腔連通，其對(duì)底盤的穩(wěn)定平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)為自力調(diào)節(jié)。
待處理的物料通過(guò)物料分散系統(tǒng)進(jìn)入沉降槽，物料分散系統(tǒng)設(shè)置在底 盤平面上方，由呈水平輻射分布的多根進(jìn)料管路及與之連通的多個(gè)分布器組 成。
設(shè)備準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)，首先向底盤的下部容腔內(nèi)注入液態(tài)工作介質(zhì)，直到 其從底盤平面上方溢出，此時(shí)，氣相平衡室內(nèi)的氣體被液態(tài)工作介質(zhì)封閉； 然后，向動(dòng)密封裝置內(nèi)注入液態(tài)密封介質(zhì)，使動(dòng)密封裝置進(jìn)入密封狀態(tài)，至 此底盤下部容腔被封閉，繼續(xù)注入液態(tài)工作介質(zhì)，基于液體的不可壓縮性， 底盤開(kāi)始沿軸向緩慢上升，直到其與沉降槽的底板脫離而懸浮于沉降槽底 部；當(dāng)動(dòng)密封裝置進(jìn)入密封狀態(tài)后，工藝物料具備進(jìn)槽條件；當(dāng)?shù)妆P緩慢上 升到設(shè)定位置，工藝物料開(kāi)始從沉降槽頂部的出液裝置溢流時(shí)，設(shè)備進(jìn)入穩(wěn) 定工作狀態(tài)，此時(shí)，底盤受其下部容腔內(nèi)工作介質(zhì)的浮力和氣相平衡室的壓 力作用與其自身重力和工藝物料的壓力相平衡；運(yùn)行中底盤受氣相平衡室的
變壓調(diào)節(jié)作用，使其處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)(注釋物體的平衡有三種類型，即 穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)平衡和隨遇平衡)。底盤在平衡狀態(tài)下受旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū) 動(dòng)作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)沉降泥落到底盤上時(shí)隨同底盤一起旋轉(zhuǎn)，設(shè)置于底盤 上方的多部機(jī)械采集器繞各自旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)以采集底盤上的沉降泥，其與底 盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是在底盤平面上形成若干彼此相切的環(huán)形螺旋帶，在一定 的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡可以遍及整個(gè)沉降截面，從而完成沉降 泥的采集過(guò)程。各機(jī)械采集器均有相互獨(dú)立的排泥管路，沉降泥于槽外匯集 后經(jīng)排泥泵向外輸送。
從機(jī)械原理上分析，本發(fā)明采取的技術(shù)方案只是將現(xiàn)有技術(shù)沉降槽中 刮泥耙的轉(zhuǎn)動(dòng)替換為底盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)原理具有相似性，但從沉 降泥的運(yùn)行軌跡分析，二者是截然不同的現(xiàn)有技術(shù)手段刮泥耙的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 其作用是使沉降泥向旋轉(zhuǎn)中心移動(dòng)匯集，然后經(jīng)中心排泥管導(dǎo)出槽外，排泥 效率差，制約了設(shè)備的處理能力；而本發(fā)明技術(shù)方案沉降泥的收集不存在向 旋轉(zhuǎn)中心匯集的過(guò)程，而是直接被機(jī)械采集器采收后導(dǎo)出槽外，排泥效率得 到顯著提高，這也意味著設(shè)備的機(jī)械能耗會(huì)顯著降低，而且設(shè)備的沉降截面 越大，這種優(yōu)勢(shì)將越明顯；從設(shè)備結(jié)構(gòu)分析，現(xiàn)有技術(shù)的排泥方式需要沉降 槽底面設(shè)置一定的錐度，以利于沉降泥的定向移動(dòng)，且錐度越小，移動(dòng)越快，
7但是錐度的設(shè)置相應(yīng)增加了設(shè)備的制造成本和制造難度，而本發(fā)明技術(shù)方案 涉及的沉降槽不存在上述問(wèn)題。關(guān)于沉降泥的排放，本發(fā)明技術(shù)方案同樣充 分利用了排泥泵的吸程和槽體內(nèi)物料的液柱靜壓力。
本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是由于采用底盤平衡旋轉(zhuǎn)的方式，沉降 泥的持續(xù)排放有了更為經(jīng)濟(jì)、可靠和便捷的技術(shù)手段，設(shè)備的處理能力與分 離效率得到顯著提高；該平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽可以提高沉降設(shè)備運(yùn)行的
穩(wěn)定性和操作彈性，使設(shè)備的操作與控制能夠更好地與現(xiàn)代工業(yè)智能化的操 作控制水平相適應(yīng)。本發(fā)明技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具備大型化應(yīng)用的先進(jìn)的經(jīng) 濟(jì)、技術(shù)特性，是沉降設(shè)備向大型化方向發(fā)展的理想的技術(shù)途徑。


圖l為本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的工作原理圖； 圖2為本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽優(yōu)選的物料分散及沉降泥排 放原理示意圖4為圖2中局部I的放大圖5為本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的動(dòng)密封裝置工作原理圖； 圖6為圖2中A-A向剖視圖； 圖7為圖6中的B-B向剖視圖； 圖8為底盤縱向結(jié)構(gòu)示意圖9為本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的流程控制原理圖。 圖中l(wèi)-槽體，2-進(jìn)料管路，3-底盤，4-底板，5-氣相平衡室，6-軸 心定位裝置，7-分布器，8-排泥管路，9-機(jī)械采集器，10-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，11-動(dòng) 密封裝置，12-緩沖槽，13-排泥泵，14-伺服泵，15-貯罐，16-電器、儀表 和控制平臺(tái)，17-出液裝置，18-運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，19-滑動(dòng)聯(lián)軸器，20-轉(zhuǎn)軸， 21-頂板結(jié)構(gòu)，22-動(dòng)密封條，23-靜密封條，24、 26-滑動(dòng)密封環(huán)，25-靜環(huán) 組，27-動(dòng)環(huán)組，28-刮泥盤
PT-壓力變送器，PIC-壓力顯示與控制器，PE-壓力檢測(cè)儀，PV-壓力調(diào) 節(jié)閥，PI-壓力顯示器，PG-現(xiàn)場(chǎng)壓力顯示儀，F(xiàn)IC-流量顯示與控制器，F(xiàn)0-限流孔板，F(xiàn)QC-流量累積控制器，F(xiàn)Y-流量計(jì)算器，F(xiàn)T-流量變送器，F(xiàn)V-流量調(diào)節(jié)閥，TE-溫度檢測(cè)儀，TG-現(xiàn)場(chǎng)溫度顯示儀，TI-溫度顯示儀，MLSS-污泥濃度，I-連鎖控制器，DR-倒淋，HS-轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，H0A-手動(dòng)/關(guān)/自動(dòng) 轉(zhuǎn)換器，ZS-位置開(kāi)關(guān)，M-電機(jī)，NI-應(yīng)力顯示器，NE-應(yīng)力檢測(cè)儀，LIT-物位顯示與傳感器，LICA-物位顯示、控制與報(bào)警器，LY-液位計(jì)算器，LV-液位調(diào)節(jié)閥，AY-分析計(jì)算器，AE-分析檢測(cè)儀，AIC-分析顯示與控制器，SY-頻率計(jì)算器，SE-頻率檢測(cè)儀，SIC-頻率顯示與控制器，H-高位報(bào)警，L-低 位報(bào)警。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。 下面實(shí)施例為本發(fā)明的非限定性實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽在正常運(yùn)行時(shí)涉及三 種介質(zhì)，分別是工藝物料Lid,、工作介質(zhì)Lid2和密封介質(zhì)Lid3。三種介質(zhì) 的物性可以相同，也可以不同，需視具體設(shè)計(jì)任務(wù)確定。 一般情況下，工作 介質(zhì)Lid2和密封介質(zhì)Lid3宜采用工業(yè)循環(huán)水。
如圖2所示，本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的結(jié)構(gòu)特征是在沉 降槽的底部設(shè)有可以旋轉(zhuǎn)的底盤3，以及為底盤3的穩(wěn)定平衡與旋轉(zhuǎn)而設(shè)置 的氣相平衡室5、動(dòng)密封裝置11和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō) 明本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的設(shè)備結(jié)構(gòu)組成與工作原理。
本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽具備如下結(jié)構(gòu)組成和功能單元
一、沉降截面和有效沉降高度
該單元由槽體1和底板4兩部分組成，槽體1的直徑?jīng)Q定了設(shè)備沉降 截面的面積，也就決定了設(shè)備的分離能力，因此槽體直徑是沉降分離設(shè)備
的基本設(shè)計(jì)參數(shù)，槽體直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為
式中，Q隨——最大設(shè)計(jì)流量，m7h;
q?！砻尕?fù)荷，m7m、h，其值通過(guò)沉降試驗(yàn)確定； D——沉降槽槽體直徑，m;
S =it D2/4 (2) S—一沉降槽的沉降截面積，m2。沉降槽的有效沉降高度
<formula>formula see original document page 10</formula> 式中，h2—一沉降槽有效沉降高度，m;
t——沉淀時(shí)間，hr。 槽體總高度的設(shè)計(jì)
<formula>formula see original document page 10</formula>式中，H——槽體總高度，m;
h,——沉降槽超高，m，取O. 3m; h3——緩沖層高度，m，取O. 3-0. 6m; h4—一底盤高度，m，根據(jù)具體設(shè)計(jì)任務(wù)確定。 h5——底盤軸向行程，m，取0.2-0. 4m;
本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的底板4不再具有匯集沉降泥的結(jié) 構(gòu)特征，底板4的表面為水平面，且與槽體l全位置焊接。 二、軸向平動(dòng)和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤
底盤是本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的核心部件，設(shè)置在沉降槽底 部。與現(xiàn)有技術(shù)中的沉降設(shè)備不同的是，沉降泥不是落到沉降槽的底板4上， 而是落到底板上方的可以升降、旋轉(zhuǎn)的底盤3上并隨同底盤3—起旋轉(zhuǎn)。設(shè) 備運(yùn)行時(shí)底盤可通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)其在軸向行程hs范圍內(nèi)的平衡位置，當(dāng) 底盤3完全與底板4脫離后便可在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18的作用下勻速旋轉(zhuǎn)，沉降 槽開(kāi)始正常工作；當(dāng)沉降槽準(zhǔn)備停用時(shí)，底盤3同樣可以通過(guò)控制系統(tǒng)控制 回落到底板4上。底盤3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下條件
1、強(qiáng)度條件。底盤在平衡狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度傳遞力矩， 阻力矩主要來(lái)自于底盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)克服密封副的滑動(dòng)摩擦而形成的摩擦力矩 Mt和克服液體阻尼形成的阻尼力矩M2，因底盤的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)得極低，因此阻尼 力矩M2相對(duì)于摩擦力矩M,極小，可以忽略不計(jì)。底盤強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的最大扭矩
<formula>formula see original document page 10</formula> 式中，M——設(shè)計(jì)最大扭矩，N'm;
M！——密封副摩擦力矩，N m; k——工況系數(shù)，k=1.2—1.6; f一 一轉(zhuǎn)動(dòng)密封副材料間的摩擦系數(shù)；q——密封室內(nèi)密封介質(zhì)Lid3的壓強(qiáng)，Pa;
b——轉(zhuǎn)動(dòng)密封副的結(jié)合面寬度，m;
d"~~^轉(zhuǎn)動(dòng)密封副密封面中心圓直徑，m。
2、 靜力平衡條件。底盤的靜力平衡(原理詳見(jiàn)下文)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定 運(yùn)行的前提條件。需要指出的是底盤3在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能利用其 在液體中所受的浮力來(lái)平衡自身的重力，以降低維持其穩(wěn)定平衡所需的氣相 平衡室5內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P，從而有效減小動(dòng)密封裝置11兩側(cè)流體的壓力差， 這樣在設(shè)計(jì)密封比壓一定時(shí)，施加到密封介質(zhì)Lid3的壓強(qiáng)q可以減小，從而 可以減小底盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩Mi，降低設(shè)備動(dòng)力消耗和投資費(fèi)用。為此， 底盤在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)一定容積的空腔Sv,，來(lái)獲得液體浮力。如 圖8所示， 一定容積的空腔2vi由分布于整個(gè)底盤平面的容積大小不等的封 閉空間Vi組成，其設(shè)計(jì)原理與浮頂罐中浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)極為相似。
3、 剛度條件。底盤所受工藝物料Li山的液柱靜壓力和氣相平衡室的壓 力皆為均布載荷，甚至底盤的自重也可近似為均布載荷，因此底盤在結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)時(shí)對(duì)限定總?cè)莘e的空腔Vi也應(yīng)盡可能分散布置，正如圖8所示的那樣，以
期底盤浸沒(méi)于工作介質(zhì)Lid2中所獲得的液體浮力能夠盡可能均布于整個(gè)沉降
截面。如果底盤結(jié)構(gòu)的空腔分布不當(dāng)，底盤局部受力不均，必然會(huì)產(chǎn)生較大 地?fù)锨冃?，從而使底盤軸向位移的有效行程h5減小，影響底盤的位置調(diào)節(jié) 和安全運(yùn)行；底盤平面不平整將不利于沉降泥的機(jī)械采集和動(dòng)密封裝置的密 封；荷載分布不合理也將使底盤的制造成本增加。因此，剛度條件是要確保 底盤的撓曲變形控制在較小的范圍。
底盤靜力平衡的力學(xué)原理是如圖l所示，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，處于懸浮狀態(tài) 的底盤在靜置狀態(tài)下主要受如下力的作用
底盤自身重力G = g&ni (6)
工藝物料Li山的壓力Fi^p!gh6S (7) 工作介質(zhì)Lid2的浮力？2 = ^^(2111^+2 Vi) (8) 氣相平衡室的壓力F3 =-(P+p2gh7)s (9)
符號(hào)說(shuō)明
m,——構(gòu)成底盤各零部件的質(zhì)量，kg;
Sm,——底盤總質(zhì)量，Kg;g ^~~^重力加速度，m/s2;
S——底盤橫截面積，m2;
Pi —~~構(gòu)成底盤各零部件的材料密度，kg/m3;
Pl——工藝物料Lid!的密度，kg/m3;
p2——工作介質(zhì)Lid2的密度，kg/m3;
h6——工藝物料Lid!的液柱高度，h6=h2+h3， m;
h7——?dú)庀嗥胶馐覂?nèi)工作介質(zhì)Lid2的液柱高度，m;
P ——?dú)庀嗥胶馐覂?nèi)氣體的壓強(qiáng)，Pa;
Vi —一底盤各封閉空間的容積，m3;
2Vi——底盤設(shè)計(jì)空腔的總?cè)莘e，m3， Sv尸S[mi(p,-p2)/p,]/p2。
當(dāng)?shù)妆P所受上述各力的合力等于零時(shí)，底盤將平衡于液體中的某一位 置，此時(shí)有
G + F!+F2+F"0 (10) 將式(6)、 (7)、 (8)、 (9)代入式(10)，有: gSmi +pigh6s -p2g(2;mi/pi+2 vO-( P +p2gh7)s = 0 (10a)
得到
P = g{pih6 - p2h7 - [Smi (p2 -pi)/pi + p2 2 v, ]/s} (10b)
上式表明氣相平衡室內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P是h7的函數(shù)；
而氣相平衡室內(nèi)的氣體從開(kāi)始被封閉到設(shè)備運(yùn)行， 一直處于全封閉狀 態(tài)，對(duì)氣相平衡室內(nèi)質(zhì)量一定的氣體而言，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有
Pivi/Ti = p2v2/T2 (11) 在此，指定狀態(tài)1為氣體被封閉時(shí)的狀態(tài)，狀態(tài)2為設(shè)備運(yùn)行時(shí)的氣體
狀態(tài)，
各狀態(tài)參數(shù)的值確定如下
Pi——狀態(tài)l時(shí)的氣體壓強(qiáng)，Pa， Pl=PQ (絕壓)；
——狀態(tài)l時(shí)的氣相空間體積，m3， Vl = Sl.h8; Sl——?dú)庀嗥胶馐业臋M截面積，m2; h8——?dú)庀嗥胶馐腋叨龋琺，取& = (0.8-1.2)116;
——狀態(tài)l時(shí)的氣體溫度，k，取工作介質(zhì)Lid2進(jìn)槽時(shí)的溫度。 P2——狀態(tài)2時(shí)的氣體壓強(qiáng)，Pa, p2 = P (絕壓)；
12vr~_狀態(tài)2時(shí)的氣相空間體積，m3， v2 = Sl.(h8-h7);
T2——狀態(tài)2時(shí)的氣體溫度，k，取工藝物料Lid!的溫度。
將各參數(shù)的值代入式ll中，得到P與h7的另一函數(shù)關(guān)系式
P - h8/(h8-h7) T/T, P0 (11 a)
聯(lián)立方程式10b、 lla并化簡(jiǎn)，可以得到一個(gè)關(guān)于h7的一元二次方程式 ah72 + bh7+c-0 (12)
式中
a = p2g ;
b = g(P2hg + plh6 - [Snii (p2 —p,)/pi +p2 2 Vj ]/s};
c = gh8{ pih6 - [Snii (p2 -Pi)/pi + P2 Z Vi ]/s}- P。 h8 T2/Ti ;
方程式(12)的解可表示為
A7 =(-6±W - 4ac)/2a (12a) 對(duì)于給定的連續(xù)沉降槽，上式中各物理量的數(shù)值已知，系數(shù)a、 b、 c的
值是確定的，只要h7在0《h7〈hs的范圍內(nèi)有解，則底盤的靜力平衡就能夠 實(shí)現(xiàn)。h7是否會(huì)出現(xiàn)無(wú)解或在0《117<118的范圍內(nèi)無(wú)解的情況，這可以從公式 (lla)作定性分析當(dāng)h7在h7E[0， hs)的范圍內(nèi)變化時(shí)，P在[PqIVT。 +
k)的范圍內(nèi)變化，可見(jiàn)，底盤在氣相平衡室的氣壓作用下是一定能夠?qū)崿F(xiàn)靜
力平衡的，也就是說(shuō)h7在0《h7〈hs的范圍內(nèi)一定有解。
實(shí)際操作過(guò)程中還可以通過(guò)調(diào)控氣相平衡室5內(nèi)的氣體質(zhì)量，以改變初 始?xì)鈮篜o來(lái)調(diào)整平衡狀態(tài)下h7的數(shù)值。
三、氣相平衡室
如圖2所示，氣相平衡室5為半封閉的氣相空間，其頂部封閉，底部與 底盤3的下部容腔連通，其對(duì)底盤的穩(wěn)定平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)為自力調(diào)節(jié)。優(yōu)選 的氣相平衡室的理想位置是將其設(shè)計(jì)在中空的轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部。轉(zhuǎn)軸為空心的剛 性軸，其下部與底盤固定連接，上部通過(guò)滑動(dòng)聯(lián)軸器與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)， 在沉降槽底板上還設(shè)有軸心定位裝置用以固定底盤的旋轉(zhuǎn)中心。
氣相平衡室的功能是維持底盤的穩(wěn)定平衡，其原理是
設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)備階段，當(dāng)工作介質(zhì)Lid2充滿底盤的下部容腔后，與其連
通的氣相平衡室的底部通道被液體封閉，形成封閉時(shí)的初始?xì)鈮篜o。此后， 隨著工藝物料Li山和工作介質(zhì)Lid2不斷注入槽內(nèi)，氣相平衡室內(nèi)的氣體被工作介質(zhì)Lid2不斷壓縮，最終形成穩(wěn)定平衡狀態(tài)下的氣壓P，此時(shí)，氣相平衡 室施加到底盤的力F3如表達(dá)式(9)所示。
設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行階段，如果工藝物料Li山的密度pi發(fā)生變化，將會(huì)改變 底盤的靜力平衡，引起底盤軸向位移。當(dāng)?shù)妆P發(fā)生軸向位移時(shí)，其下部容腔 的體積將發(fā)生變化，由于液態(tài)的工作介質(zhì)Ud2被密封且不可壓縮，底盤下部 容腔體積的改變將導(dǎo)致氣相平衡室內(nèi)氣體體積的改變，且二者的體積變化量
相等，此時(shí)有如下關(guān)系式
Ah s — Ah7 sj =0 (13) 式中
Ah —一底盤軸向位移變化量；
Ah7——?dú)庀嗥胶馐覂?nèi)工作介質(zhì)Lid2的液柱高度變化量； 上式求導(dǎo)，得到
dh7 = s/Sl.dh (13a) 將式lla對(duì)h7求導(dǎo)，并將式13a代入，得到
dP = h8T2 P0 / (h8-h7)2 T! s / si dh (14)
上式表明底盤的軸向位置變化將引起氣相平衡室內(nèi)氣壓的改變。因S,
<<s，所以，當(dāng)?shù)妆P發(fā)生微小軸向位移dh時(shí)，氣相平衡室內(nèi)氣壓的變化量dP 變化很大，根據(jù)式(9)知，底盤受來(lái)自氣相平衡室的壓力F3將顯著變化， 該力的變化總是抑制底盤的位移傾向，使其始終指向初始的平衡位置，因此 底盤的平衡是穩(wěn)定平衡，底盤的這種穩(wěn)定平衡特性是通過(guò)氣相平衡室內(nèi)氣壓 的關(guān)聯(lián)變化實(shí)現(xiàn)的，屬自力調(diào)節(jié)作用。
正是基于上述特性，使本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽對(duì)工藝物料 Li山的密度變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和操作彈性得到充
分體現(xiàn)。氣相平衡室的橫截面積Si和高度h8可以設(shè)計(jì)選定，這兩項(xiàng)參數(shù)的選
擇將影響氣相平衡室對(duì)底盤進(jìn)行變壓調(diào)節(jié)的靈敏性。 四、動(dòng)密封裝置
動(dòng)密封裝置11的作用是封閉底盤3下部容腔內(nèi)的工作介質(zhì)Lid2。只有 工作介質(zhì)Lid2被有效封閉的情況下，才能保障底盤在氣相平衡室5作用下的 穩(wěn)定平衡，底盤軸向位移才可以通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于底盤的運(yùn)動(dòng)方 式不僅僅是繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還存在軸向平動(dòng)，現(xiàn)有的填料密封、機(jī)械密封，
14甚至于忙罐浮頂密封技術(shù)，在此條件下均不能滿足要求。
本發(fā)明技術(shù)方案為此專門設(shè)計(jì)一種動(dòng)密封裝置11設(shè)于底盤3和槽體1
形成的環(huán)隙之間。如圖5所示，因底盤存在繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng) 分量，所以動(dòng)密封裝置也是由轉(zhuǎn)動(dòng)密封副ZFh ZF2和平動(dòng)密封副PF卜PF2、 PF3、 PF4兩種密封構(gòu)成。
如圖4所示，動(dòng)密封裝置11分為動(dòng)環(huán)組27和靜環(huán)組25兩大部件，動(dòng) 環(huán)組27與底盤3密封焊接、靜環(huán)組25與槽體1密封焊接。動(dòng)密封裝置11準(zhǔn) 備進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，首先向靜環(huán)組25的腔體內(nèi)注入密封介質(zhì)Lid3，滑動(dòng)密封 環(huán)24、 26在密封介質(zhì)Lid3的液壓推動(dòng)下各自向靜環(huán)組腔體的外側(cè)移動(dòng)，設(shè)置 于動(dòng)環(huán)組27上的一對(duì)動(dòng)密封條22與嵌于滑動(dòng)密封環(huán)24、 26中的一對(duì)靜密封 條23分別配合形成轉(zhuǎn)動(dòng)密封副ZF,和ZF2，構(gòu)成對(duì)工作介質(zhì)Licb的二級(jí)密封， 密封壓力源自密封介質(zhì)Lid3的液體靜壓強(qiáng)q;與此同時(shí)，滑動(dòng)密封環(huán)24、 26 在密封介質(zhì)Lid3的液體靜壓強(qiáng)q作用下與靜環(huán)組的腔體側(cè)壁壓緊，從而形成 PF卜PF2和PF3、 PF4兩組平動(dòng)密封副，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封介質(zhì)Lid3的密封。在底盤 不發(fā)生軸向位移時(shí)，平動(dòng)密封相當(dāng)于靜密封；底盤發(fā)生軸向位移時(shí)，因密封 介質(zhì)Lid3是不可壓縮的，滑動(dòng)密封環(huán)24、 26隨底盤同步位移，密封幅PF!、 PF2、 PF3、 PF4的密封位置隨之改變。平動(dòng)密封的密封壓力同樣來(lái)自于密封介 質(zhì)Lid3的液體靜壓強(qiáng)q。對(duì)密封介質(zhì)Lid3實(shí)施密封是為了確保轉(zhuǎn)動(dòng)密封副ZF,、 ZF2密封壓力的穩(wěn)定。
底盤在軸向位移過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)密封副ZF卜ZF2與底盤同步位 移并始終 處于密封狀態(tài)。設(shè)備正常操作與控制過(guò)程中可以對(duì)密封介質(zhì)Lid3的壓強(qiáng)q進(jìn) 行調(diào)整，以改善密封狀態(tài)或底盤的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷。設(shè)備停車階段，底盤準(zhǔn)備回落時(shí)， 動(dòng)密封裝置應(yīng)泄壓，解除密封狀態(tài)。
動(dòng)密封裝置11較好地解決了底盤繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)分量 同時(shí)存在的密封問(wèn)題，是本發(fā)明技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
五、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)
底盤3在平衡狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)完成，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng) 由運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18、滑動(dòng)聯(lián)軸器19和轉(zhuǎn)軸20組成。
運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18的減速機(jī)構(gòu)采用行星擺線針輪減速機(jī)，電動(dòng)機(jī)采用變 頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)的結(jié)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)直聯(lián)型，這樣選型的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是使運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18的整體結(jié)構(gòu)非常緊湊、傳動(dòng)比大、輸出扭矩大、設(shè)備重量輕。 采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)一者可以有效控制底盤力矩，保障設(shè)備安全運(yùn)行；二者 便于調(diào)整排泥負(fù)荷、增強(qiáng)設(shè)備的操作彈性。
轉(zhuǎn)軸20的作用是傳遞扭矩，帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸20與底盤3可采用焊 接連接。因所需傳遞的扭矩較大，同時(shí)考慮兼作氣相平衡室5的需要，轉(zhuǎn)軸 20宜設(shè)計(jì)成中空的管式結(jié)構(gòu)。為防止底盤運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生徑向偏移，設(shè)軸心定位 裝置6與底板4固定對(duì)旋轉(zhuǎn)中心定位。
運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18與轉(zhuǎn)軸20之間宜采用滑動(dòng)聯(lián)軸器19聯(lián)結(jié)。因底盤3 存在軸向的位移行程h5，滑動(dòng)聯(lián)軸器19的滑動(dòng)行程應(yīng)大于此行程。
底盤3在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18的驅(qū)動(dòng)下作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其所受合外力矩為零， 轉(zhuǎn)動(dòng)不影響底盤的穩(wěn)定平衡，但底盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)必須是在底盤處于穩(wěn)定的懸 浮狀態(tài)下才可進(jìn)行，在設(shè)備的開(kāi)、停車階段，底盤不宜旋轉(zhuǎn)。
六、 物料分散系統(tǒng)
物料分散系統(tǒng)由呈水平輻射分布的多根進(jìn)料管路2及與之連通的多個(gè)分 布器7組成。對(duì)沉降操作而言，進(jìn)料流速及流體在槽內(nèi)的分布方式對(duì)沉降的 影響是至關(guān)重要的，進(jìn)料流速過(guò)快或物料在槽內(nèi)分布不均都不利于沉降。水 平輻射的流動(dòng)擴(kuò)散方式對(duì)顆粒沉降的影響是最小的，也最有利于物料在整個(gè) 沉降截面的分布擴(kuò)散，因此本發(fā)明技術(shù)方案優(yōu)選采用多中心水平輻射流物料 分散系統(tǒng)。當(dāng)動(dòng)密封裝置11進(jìn)入密封狀態(tài)，工藝物料Li山具備進(jìn)槽條件時(shí)， 如圖2、 3所示，工藝物料Lidi于槽體底部分多條進(jìn)料管路2進(jìn)入槽內(nèi)，每根 進(jìn)料管路上設(shè)有多臺(tái)分布器7，進(jìn)料管路與分布器設(shè)置的數(shù)量需根據(jù)沉降設(shè) 備沉降截面大小及物料流量具體確定。工藝物料Li山以各個(gè)分布器為輻射中 心呈水平流動(dòng)向周圍擴(kuò)散。
物料分散系統(tǒng)設(shè)計(jì)得是否合理會(huì)對(duì)大型沉降設(shè)備的處理能力、分離效率 以及設(shè)備的操作與控制產(chǎn)生非常大的影響。
七、 排泥系統(tǒng)
在實(shí)現(xiàn)了沉降泥隨底盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，對(duì)沉降泥的采集可以有多種 技術(shù)手段。本發(fā)明提供的優(yōu)選方案是如圖3所示，在沉降截面投影方向的 不同位置，底盤平面上方沿徑向排列設(shè)置若干機(jī)械采集器9，當(dāng)?shù)妆P3圍繞 旋轉(zhuǎn)中心0以角速度co作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械采集器圍繞各自的旋轉(zhuǎn)中心Oi以角速度C0i作局部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其與底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是在底盤平面上形 成若干彼此相切的環(huán)形螺旋帶，在一定的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡 可以遍及整個(gè)沉降截面，完成沉降泥的采集過(guò)程。
排泥系統(tǒng)由排泥管路8、機(jī)械采集器9、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10、緩沖槽12和排泥 泵13組成。機(jī)械采集器9的結(jié)構(gòu)如圖6、 7所示，在機(jī)械釆集器內(nèi)部設(shè)有可 以垂直升降的刮泥盤28，當(dāng)機(jī)械采集器在各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)IO作用下旋轉(zhuǎn)時(shí)， 帶動(dòng)刮泥盤旋轉(zhuǎn)，刮泥盤依靠自身重力和刮泥時(shí)沉降泥的反作用力緊貼在底 盤表面，將沉積在底盤上的沉降泥刮起，采集到的沉降泥在排泥泵13的吸程 和工藝物料U山的液柱靜壓作用下被污泥區(qū)的液體攜帶排出槽外。當(dāng)通過(guò)控 制系統(tǒng)調(diào)整底盤3的軸向位置時(shí)，刮泥盤28將隨著底盤同時(shí)升降，從而使得
刮泥間隙h9發(fā)生變化，刮泥間隙h9的變化可以調(diào)節(jié)排污的固、液相組成和流
量，這是因?yàn)閷?duì)于連續(xù)沉降這種穩(wěn)定沉降操作過(guò)程而言，其沉降泥層的厚度 是相對(duì)穩(wěn)定的，當(dāng)?shù)妆P運(yùn)行于其設(shè)計(jì)行程h5的上限時(shí)，刮泥間隙h9最小，可 以設(shè)計(jì)為零，此時(shí)系統(tǒng)排污量最小甚至中斷排污；當(dāng)?shù)妆P運(yùn)行于其設(shè)計(jì)行程 hs的下限時(shí)，刮泥間隙h9達(dá)到設(shè)計(jì)最大值，此時(shí)刮泥盤與底盤分離，排污量 最大、液相含率最高。調(diào)整底盤的軸向平衡位置是本發(fā)明技術(shù)方案調(diào)整沉降 槽排污組成與流量的重要技術(shù)手段。
圖3關(guān)于沉降泥的排放原理示意圖中表明，每一部機(jī)械采集器9在底盤 3平面上控制一環(huán)形區(qū)域內(nèi)沉降泥的采集，各環(huán)形區(qū)域彼此同心，由于各機(jī) 械采集器控制的環(huán)形區(qū)域的面積不同，因此排污負(fù)荷也各不相同。為控制排 污組成的相對(duì)穩(wěn)定，各機(jī)械采集器宜選用不同的工作轉(zhuǎn)速叫且轉(zhuǎn)速可以變頻 調(diào)節(jié)。變頻調(diào)節(jié)是本發(fā)明技術(shù)方案調(diào)整沉降槽排污組成與流量的又一項(xiàng)重要 技術(shù)手段。基于排污負(fù)荷不等，每一部機(jī)械采集器均應(yīng)單設(shè)排泥管路8，以 消除管路阻力不相等對(duì)排污造成的不利影響。緩沖槽12是一種容積相對(duì)較大 的封閉容器，其作用是匯集各排泥管路的排污，使排泥泵13能夠在相對(duì)穩(wěn)定 的流量下工作，穩(wěn)定工況，提高效率。
八、 出液裝置
出液裝置17設(shè)置在沉降槽的頂部，其結(jié)構(gòu)是沿沉降槽槽體1焊接鋸齒 形溢流堰并與排液管路連通，澄清后的清液經(jīng)溢流進(jìn)入溢流堰后導(dǎo)出槽外。
九、 頂板結(jié)構(gòu)頂板結(jié)構(gòu)21的主要功能是支承運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18，同時(shí)封閉的頂板結(jié)構(gòu) 可以將沉降槽與外界隔離，對(duì)槽內(nèi)工藝物料Li山起到防揮發(fā)、防污染和保溫
等作用。
十、控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的連續(xù)沉降槽而言是必須具備的中樞神經(jīng) 系統(tǒng)，設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)和操作指令的執(zhí)行均依靠控制系統(tǒng)來(lái)完成?？刂?br> 系統(tǒng)由伺服泵14、貯罐15、電器、儀表和控制平臺(tái)16組成。圖9示出了本 發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽的流程控制原理圖?？刂葡到y(tǒng)含以下監(jiān)測(cè)與 控制功能
1、 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與顯示包括以下內(nèi)容
a、 工藝物料LicU的進(jìn)料流量FT-FIC，進(jìn)料溫度TE-TI、 TG和含污濃 度AE-AIC的監(jiān)測(cè)；
b、 排出污泥的流量FT-FIC及污泥濃度AE-AIC監(jiān)測(cè)；
c、 物位監(jiān)測(cè)與顯示，包括底盤平衡位置或行程、貯罐內(nèi)Lid2的液位LIT。
d、 密封介質(zhì)Lid3的壓強(qiáng)PE-PT-PIC和氣相平衡室壓強(qiáng)PG的監(jiān)測(cè)；
e、 轉(zhuǎn)軸應(yīng)力監(jiān)測(cè)NE-NI并連鎖I，該連鎖為設(shè)計(jì)給定參數(shù)值，不可任意
修改；
f、 電機(jī)頻率監(jiān)測(cè)SE-SIC;
g、 泵的出口壓力監(jiān)測(cè)PG、 PT-PI;
h、 調(diào)節(jié)閥FV、 LV、 PV的開(kāi)度以及位置開(kāi)關(guān)ZS，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HS的位置。
2、 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制與調(diào)節(jié)。
a、 進(jìn)出物料流量的控制與調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)進(jìn)出物料流量在一定的流量變化 范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，流量控制范圍以不至于引起設(shè)備調(diào)整運(yùn)行姿態(tài)為限度，保 持排污濃度的相對(duì)穩(wěn)定。流量調(diào)節(jié)的過(guò)程是流量傳感器FT將限流孔板FO 的流量信息傳送到流量顯示與控制器FIC，F(xiàn)IC根據(jù)流量設(shè)定條件控制流量 調(diào)節(jié)閥FV的開(kāi)度，直到其滿足給定條件，從而完成對(duì)物料流量的調(diào)節(jié)。對(duì) FIC的條件設(shè)定來(lái)自于相應(yīng)AIC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
b、 密封壓力的控制與調(diào)節(jié)。由于動(dòng)密封裝置不可避免地存在一定程度 的泄漏，導(dǎo)致密封介質(zhì)Lid3的壓強(qiáng)q逐漸下降，因此需要對(duì)該壓力的波動(dòng)進(jìn) 行控制與調(diào)節(jié)，以維持動(dòng)密封裝置ll在設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行期間始終保持良好的密封狀態(tài)。當(dāng)密封壓力低于設(shè)定值下限時(shí)，控制器PIC通過(guò)連鎖系統(tǒng)I啟動(dòng)伺 服泵14,同時(shí)開(kāi)啟壓力調(diào)節(jié)閥PV-B，當(dāng)壓力值高于設(shè)定值上限時(shí)，控制器 PIC開(kāi)啟壓力調(diào)節(jié)閥PV-A進(jìn)行泄壓。若密封介質(zhì)Lid3與工作介質(zhì)Licb不能 采用同一介質(zhì)時(shí)，該控制應(yīng)分立設(shè)置。
c、 轉(zhuǎn)軸應(yīng)力監(jiān)測(cè)與控制。底盤的懸浮平衡與旋轉(zhuǎn)，要求底盤的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)簡(jiǎn)約，重量輕，因此，應(yīng)力求底盤荷載的準(zhǔn)確性，減小設(shè)計(jì)荷載的安全裕 度。為此，在轉(zhuǎn)軸20的上端部設(shè)應(yīng)力檢測(cè)裝置NE，用以監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)軸和底盤的 受力情況，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到設(shè)定最大值時(shí)，觸發(fā)安全連鎖I啟動(dòng)，底盤旋轉(zhuǎn)中斷。 在排除底盤超負(fù)荷的原因后，重新啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)18。
d、 電機(jī)頻率的控制與調(diào)節(jié)。電機(jī)的頻率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速是成正比的，因 此通過(guò)改變電機(jī)頻率就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)底盤及機(jī)械采集器的轉(zhuǎn)速的控制與調(diào)節(jié)。 從而調(diào)整排污的污泥濃度MLSS (控制MLSS為一范圍值)，以適應(yīng)工藝物 料Lich污泥組成變化的需要，增強(qiáng)設(shè)備對(duì)物料的適應(yīng)性和操作彈性，控制排 污濃度穩(wěn)定有利于污泥的后續(xù)處理；另外，電機(jī)頻率的改變直接關(guān)系到電機(jī) 的功率輸出，因此，頻率的控制與調(diào)節(jié)也是設(shè)備運(yùn)行中調(diào)整底盤所受荷載的
重要手段。
e、 污泥濃度的控制與調(diào)節(jié)。污泥濃度MLSS除了通過(guò)調(diào)整各變頻電機(jī) 的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)之外，更為有效的調(diào)節(jié)措施是控制與調(diào)節(jié)底盤的軸向平衡位 置。圖9所示的控制原理表明，變頻調(diào)節(jié)與底盤位置調(diào)節(jié)的指令均來(lái)自于污 泥濃度的控制指令A(yù)IC-2， AIC-2通過(guò)AY-LY、 AY-SY的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將其控制 指令傳遞到控制器LICA-1和SIC，當(dāng)控制指令符合LICA-1和SIC的動(dòng)作執(zhí) 行條件時(shí)，從而引發(fā)電機(jī)頻率或底盤位置的調(diào)節(jié)。
f、 底盤平衡位置的控制與調(diào)節(jié)。本發(fā)明技術(shù)方案涉及的連續(xù)沉降槽對(duì) 其所特有的底盤部件的控制與調(diào)節(jié)是控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。沉降槽從開(kāi)車、 運(yùn)行到停車的全過(guò)程都是通過(guò)對(duì)底盤的軸向位置的控制和調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)
行準(zhǔn)備階段，底盤3置于沉降槽的底板4上，不具備旋轉(zhuǎn)條件，因此，首先 應(yīng)使底盤上升與沉降槽的底板脫離；穩(wěn)定運(yùn)行階段，也需要對(duì)底盤的平衡位 置適時(shí)作出修正與調(diào)節(jié)。對(duì)底盤進(jìn)行修正的原因是動(dòng)密封裝置11總是難以避 免地存在一定程度的泄漏，造成工作介質(zhì)Lid2向工藝物料Li山側(cè)泄漏，泄漏 將導(dǎo)致底盤的緩慢下沉，如不對(duì)其適時(shí)進(jìn)行修正，底盤將不可避免地與底板接觸，威脅到設(shè)備的運(yùn)行安全，對(duì)底盤進(jìn)行位置調(diào)節(jié)是為了調(diào)整其與機(jī)械釆 集器9之間的刮泥間隙h9 (圖7)，以調(diào)節(jié)排污流量及排污濃度；而在停車 階段，底盤又需要回落到沉降槽的底板上。
控制系統(tǒng)對(duì)底盤軸向位置的控制與調(diào)節(jié)是通過(guò)伺服泵14完成的。當(dāng)?shù)?盤3需要上升時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)控制伺服泵14及相關(guān)控制閥ZS的開(kāi)閉將工 作介質(zhì)Lid2由貯罐15加注到底盤的下部容腔內(nèi)，因下部容腔被封閉，基于流 體的不可壓縮性，底盤將緩慢上升；反向操作，則底盤將緩慢下降。設(shè)備在 穩(wěn)定運(yùn)行階段，對(duì)底盤的升降控制與調(diào)節(jié)采取自動(dòng)控制，其控制原理是控 制執(zhí)行器UCA-1根據(jù)物位傳感器LIT-1反饋的底盤位置檢測(cè)信息，并根據(jù) AIC-2發(fā)出的數(shù)據(jù)指令判斷其是否具備動(dòng)作執(zhí)行條件，需要進(jìn)行底盤位置調(diào) 節(jié)時(shí)，控制執(zhí)行器LICA-1通過(guò)LY-FY數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將操作指令傳遞到流量累積 控制器FQC。 FQC控制伺服泵電機(jī)及相應(yīng)的控制閥門ZS，使工作介質(zhì)Lid2 在底盤的下部容腔與貯罐之間實(shí)現(xiàn)定向地質(zhì)量傳遞，從而調(diào)節(jié)底盤到指定平 衡位置。
底盤初始平衡位置的適宜高度為其軸向行程h5的0.8-0.9倍。在滿足安 全設(shè)置的前提下，實(shí)際操作中允許對(duì)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)控制參數(shù)進(jìn)行修改。
g、貯罐液位的控制與調(diào)節(jié)。工作介質(zhì)Lid2在沉降槽和貯罐15之間傳遞 時(shí)，需要對(duì)貯罐的液位進(jìn)行控制。為防止液位過(guò)低導(dǎo)致侍服泵抽空或形成汽 蝕，影響泵的正常工作，同時(shí)為了確保貯罐中的水量滿足沉降槽最低的用水 量要求。在貯罐中設(shè)定了液位下限。當(dāng)貯罐中的液位到達(dá)設(shè)定的液位下限時(shí)， 控制器LICA-2發(fā)出低位報(bào)警指示并打開(kāi)液位調(diào)節(jié)閥LV-A從給水管線向貯罐 中注液，在液位到達(dá)設(shè)定的正常液位范圍時(shí)，關(guān)閉LV-A;當(dāng)貯罐中的液位到 達(dá)設(shè)定的液位上限，工作介質(zhì)Lid2仍然從沉降槽流向貯罐時(shí)，LICA-2控制器 將關(guān)閉調(diào)節(jié)閥LV-C,與此同時(shí)打開(kāi)LV-B向排水管線送液。貯罐液位上、下限 的設(shè)置以保證設(shè)備的安全、正常運(yùn)行為底限。
貝亡罐15的作用是貯存工作介質(zhì)Lid2，便于工作介質(zhì)Lid2隨時(shí)于貯罐和 沉降槽之間進(jìn)行質(zhì)量傳遞。當(dāng)外部條件能夠提供承擔(dān)此項(xiàng)功能的類似設(shè)備或 管網(wǎng)，則該附屬設(shè)備可以不必專設(shè)。
控制系統(tǒng)對(duì)關(guān)系到設(shè)備安全運(yùn)行的操作指令采取連鎖控制。
20
權(quán)利要求
1、一種重力分離裝置—平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽，包括沉降槽，其特征是該沉降槽為槽體內(nèi)設(shè)有可動(dòng)底盤(3)及底盤平衡裝置的連續(xù)沉降槽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)沉降槽，其特征是沉降槽設(shè)有的可動(dòng) 底盤(3)為可繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)的圓盤，其設(shè)置在沉降槽的底部并 覆蓋整個(gè)沉降截面，底盤結(jié)構(gòu)為具有一定剛度的組合結(jié)構(gòu)，其盤體內(nèi)設(shè)有 許多總?cè)莘e一定的空腔，盤面為平面，底盤將沉降槽分成上、下兩個(gè)容腔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)沉降槽，其特征是沉降槽內(nèi)設(shè)有多部 沉降泥采集裝置一一機(jī)械采集器(9)，所述機(jī)械采集器由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋 轉(zhuǎn)臂和聯(lián)接在旋轉(zhuǎn)臂上的刮泥盤組成，機(jī)械采集器水平分布于沉降截面的 不同位置、且為底盤平面上方，刮泥盤的刮泥間隙可通過(guò)底盤的軸向平動(dòng) 進(jìn)行調(diào)節(jié)，各機(jī)械采集器均有相互獨(dú)立的排泥管路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)沉降槽，其特征是底盤(3)在工作 狀態(tài)下懸浮于沉降槽底部并處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，在外力驅(qū)動(dòng)下，底盤可同 時(shí)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向平動(dòng)，機(jī)械采集器(9)可分別繞各自旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng) 以采集降落到底盤上的沉降泥，其與底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是在底盤平面上 形成若干彼此相切的環(huán)形螺旋帶，在一定的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 軌跡可以遍及整個(gè)沉降截面，從而完成沉降泥的采集過(guò)程，并將沉降泥排 除到沉降槽外。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)沉降槽，其特征是底盤(3)處于穩(wěn) 定平衡狀態(tài)，所述維持底盤穩(wěn)定平衡的平衡裝置為動(dòng)密封裝置(11)和氣 相平衡室(5)，其中動(dòng)密封裝置(11)用于封閉底盤下部容腔內(nèi)的工作 介質(zhì)Lid2，氣相平衡室(5)用于調(diào)節(jié)底盤的受力平衡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)沉降槽，其特征是所述動(dòng)密封裝置 (11)設(shè)置于底盤與沉降槽槽體形成的環(huán)形間隙之間，用以封閉底盤下部的容腔，動(dòng)密封裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)密封和平動(dòng)密封兩種密封副構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)密 封由與槽體焊接為一體的靜環(huán)組和與底盤焊接為一體的動(dòng)環(huán)組構(gòu)成；平動(dòng) 密封由靜環(huán)組的腔體側(cè)壁與一對(duì)可上下同步平移的滑動(dòng)密封環(huán)構(gòu)成，動(dòng)密 封裝置采取液壓密封。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)沉降槽，其特征是底盤(3)通過(guò)旋 轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(18)、轉(zhuǎn) 軸(20)以及與二者相聯(lián)接的滑動(dòng)聯(lián)軸器(19)，轉(zhuǎn)軸位于槽體中心且其 底部與底盤(3)剛性連接，所述氣相平衡室置于轉(zhuǎn)軸內(nèi)，氣相平衡室(5) 為中空的半封閉氣相空間，其上端封閉，下端與沉降槽的下部容腔連通， 其對(duì)底盤的穩(wěn)定平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)為自力調(diào)節(jié)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的連續(xù)沉降槽，其特征是在沉降槽底板上還 設(shè)有軸心定位裝置用以固定底盤的旋轉(zhuǎn)中心。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)沉降槽，其特征是待處理的物料通過(guò) 物料分散系統(tǒng)進(jìn)入沉降槽，物料分散系統(tǒng)設(shè)置在底盤平面上方，由呈水平 輻射分布的多根進(jìn)料管路(2)及與之連通的多個(gè)分布器(7)組成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)沉降槽，其特征是槽體的下容腔與 外部可存儲(chǔ)工作介質(zhì)的貯罐通過(guò)管道連通。
全文摘要
一種平衡旋轉(zhuǎn)底盤連續(xù)沉降槽，其包括沉降槽，槽體內(nèi)設(shè)有可動(dòng)底盤(3)及底盤平衡裝置。底盤懸浮于沉降槽底部并處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。降落到底盤上的沉降泥隨同底盤在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；底盤上方設(shè)置若干可以繞各自旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械采集器(9)，用以采集底盤上的沉降泥，其與底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是在底盤平面上形成若干彼此相切的環(huán)形螺旋帶，在一定的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡可以遍及整個(gè)沉降截面，從而完成沉降泥的采集過(guò)程，并將沉降泥排除到沉降槽外。
文檔編號(hào)B01D21/34GK101547726SQ200680056531
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者武奮超 申請(qǐng)人:武奮超