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全自动立式过滤机的设计

传动部件设计带传动的设计空心轴的设计.电动机的选择.阀门的选择与设计.传感器的选择与信号检测传感器的选取信号检测.控制面板的设计控制部分的设计.控制系统的选择设计的应用.过滤器的发展.盘片过滤器的特点.盘片过滤器的应用领域参考文献致谢附录全自动立式过滤机的设计学生周少杰指导老师高英武湖南农业大学东方科技学院长沙摘要本文以自行开发处理量全自动清洗过滤器为基础，研制设计了台处理量为工作压力为，要求过滤精度为.,过滤总面积为，电动机功率为.，工作温度为的全自动自清洗过滤器。该过滤器在运行过程中无须停运以清洗过滤元件，整机体积较小，精度可调节，适合于各类工业生产。本文给出了这种过滤器的整体设计方法以及设计图纸，并对过滤器内部过滤机理进行分析，讨论了几个过滤参数，并应用于过滤器控制系统设计之中。关键词过滤机结构控制系统可编程序控制器前言过滤机是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固液分离的设备。过滤机广泛应用于化工石油制药轻工食品选矿煤炭和水处理等部门。中国古代即已应用过滤技术于生产，公元前二百年已有植物纤维制作的纸。公元年，蔡伦改进了造纸法，他在造纸过程中将植物纤维纸浆荡于致密的细竹帘上，水经竹帘缝隙滤过，薄层湿纸浆留于竹帘面上，干后即成纸张。最早的过滤大多为重力过滤，后来采用加压过滤提高了过滤速度，进而又出现了真空过滤。世纪初发明的转鼓真空过滤机实现了过滤操作的连续化。此后，各种类型的连续过滤机相继出现。间歇操作的过滤机因能实现自动化操作而得到发展，过滤面积越来越大。为得到含湿量低的滤渣，机械压榨的过滤机得到了发展。用过滤介质把容器分隔为上下腔，即构成简单的过滤器。悬浮液加入上腔，在压力作用下通过过滤介质进入下腔成为滤液，固体颗粒被截留在过滤介质表面形成滤渣或称滤饼。过滤过程中过滤介质表面积存的滤渣层逐渐加厚，液体通过滤渣层的阻力随之增高，过滤速度减小。当滤室充满滤渣或过滤速度太小时，停止过滤，清除滤渣，使过滤介质再生，以完成次过滤循环。液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力，因此在过滤介质的两侧必须有压力差，这是实现过滤的推动力。增大压力差可以加速过滤，但受压后变形的颗粒在大压力差时易堵塞过滤介质孔隙，过滤反而减慢。悬浮液过滤有滤渣层过滤深层过滤和筛滤三种方式。滤渣层过滤是指在经过过滤初期后，形成了初始滤渣层，此后，滤渣层对过滤起主要作用，这时大小颗粒均被截留深层过滤是指过滤介质较厚，悬浮液中含固体颗粒较少，且颗粒小于过滤介质的孔道，过滤时，颗粒进入后被吸附在孔道内的过滤筛滤是过滤截留的固体颗粒都大于过滤介质的孔隙，过滤介质内部不吸附固体颗粒的过滤方式，例如转筒式过滤筛滤去污水中的粗粒杂质。在实际的过滤过程中，三种方式常常是同时或相继出现。过滤机的处理能力取决于过滤速度。悬浮液中的固体颗粒大粒度均匀时，过滤的滤渣层孔隙较为畅通，滤液通过滤渣层的速度较大。应用凝聚剂将微细的颗粒集合成较大的团块，有利于提高过滤速度。对于固体颗粒沉降速度快的悬浮液，应用在过滤介质上部加料的过滤机，使过滤方向与重力方向致，粗颗粒首先沉降，可减少过滤介质和滤渣层的堵塞在难过滤的悬浮液如胶体中混入如硅藻土膨胀珍珠岩等较粗的固体颗粒，可使滤渣层变得疏松滤液粘度较大时，可加热悬浮液以降低粘度。这些措施都能加快过滤速度。过滤机按获得过滤推动力的方法不同，分为重力过滤器真空过滤机和加压过滤机三类。重力过滤器是借助悬浮液的重力和位差，在过滤介质上形成的压力作为过滤的推动力，般为间歇操作。真空过滤器是在滤液出口处形成负压作为过滤的推动力。这种过滤机又分为间歇操作和连续操作两种。间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液，连续操作的真空过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬浮液。加压过滤器以在悬浮液进口处施加的压力，或对湿物料施加的机械压榨力作为过滤推动力，适用于要求过滤压差较大的悬浮液，也分为间歇操作和连续操作两种。过滤机应根据悬浮液的浓度固体粒度液体粘度和对过滤质量的要求选用。先选择几种过滤介质，利用过滤漏斗实验，测定不同过滤介质和不同压差下的过滤速度滤液的固体含量滤渣层的厚度和含湿量，找出适宜的过滤条件，初步选定过滤机类型，再根据处理量选定过滤面积，并经实际试验验证。正在发展的新型过滤设备有机械力压榨过滤设备能实现无滤渣层过滤的动态过滤机洗选煤炭污水处理化工和石油工业用的大型过滤设备。在过滤理论研究方面，滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算过滤速度过滤设备的模拟和放大稀薄液体澄清过滤和动态过滤机理，以及过滤介质的研究，都是重要的课题。利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向。方案选择.循环方案管道系统如图此过滤过程有四个过滤阶段，预过滤过程过滤过程滤余液过程反冲洗过程。预过滤过程待滤液由进入泵内，经此时关闭进入循环桶，然后从进入过滤桶进行过滤，此时关闭，过滤液经再次进入循环桶。过滤过程待滤液由进入泵内，经此时关闭进入循环视筒，然后从进入过滤桶进行过滤期间可以通过观察过滤循环过程滤液由再次进入循环桶，直至完全过滤通过经流出可以从中取样检验，从而调整滤网密度。滤余液过程收到“管高压差”信号后，开始反冲洗过程前的约内，打开将管道内的余液滤出以方便反冲洗，防止堵塞反冲洗管道。反冲洗过程当“管高压差”达到预定压力值或者达到预定时间后，关闭，将打开，清洗水从进入过滤桶中进行清洗，洗出的滤渣从中排出。清洗水入口阀待滤液入口阀循环液入口阀循环液出口阀流向控制阀冲洗阀排气阀排渣阀成品出口阀余液出口阀取样阀循环视筒正常工作视筒图管道系统图双管道方案双管道系统如图图双管道系统图.过滤阀阀开启，阀阀关闭反冲洗阀阀开启，阀阀关闭过滤过程过滤液由泵泵入，经过阀后进入过滤桶过滤，滤后液经过视筒后从阀排出阀阀处于关闭状态。反冲洗过程清洗水由泵泵入，经过阀以及视筒后，对过滤桶进行反冲洗，滤渣由阀处排出阀阀处于关闭状态。.方案比较方案原理较简单，管道系统相对较为复杂，但是过滤精度较高，可靠性较强，由于采用循环过滤且用闭环控制，待网内外压差值满足排放条件时，指挥排污阀进行排污，使过滤精度得以提高并且采用先进的控制方式和优质的信号转换器从而具有性能稳定，维护管理方便，日常维护少，只须做定期维护即可等特点，具有明显的实用价值经济价值和推广价值。方案原理简单，过滤和反冲洗装置简单，但是由于过滤和反冲洗管道共用较多且没有排除管道余液的设计，故过滤精度难以保证，维护较多以及容易发生堵塞等情况。综上所述，最终方案选取为方案为基本方案。过滤部分的设计.过滤桶的设计过滤盘的设计过滤精度为.，故滤网采用涤纶布料可以达到要求而且表面光滑，再在上涂上层硅藻土增加过滤流量，水面上部采用气压，压强大小为.，最大可达到.，可以使过滤更加快捷。滤后液通过下部孔流出，从取样阀中取样调节流速从而保证过滤精度，达到保准后，打开，完成过滤。另外该系统在的范围内工作。已知条件过滤面积正常工作压力.最大工作压力.。.选定过滤介质的半径，厚度，片间间隙以及片数分别为.每片的过滤面积为∏所以片数需要片才能满足过滤需要，也因此过滤滤芯长度过滤部分应等于顶部密封片厚度顶部螺母厚度.过滤片零件图如图计算内压圆筒壳体的壁厚已知.由壁厚计算公式计算厚度计算压力焊接接头系数材料的许用应力在已知设计温度下的许用应力，在厚度为时，在厚度为时，焊接接头系数设定圆筒内径腐蚀裕量设计厚度材料的许用应力厚度为时，筒体厚度计算由钢材标准规格，圆整可得壁厚为图过滤片零件图.圆筒的半径由滤饼半径确定取圆筒中固定空心轴端的顶尖高度为顶尖的直径锥角圆筒边缘设计，边缘厚度凸缘高度固定顶尖板的厚度长度宽度但容器制成后必须经过压力试验合格后才能交付，压力的目的主要是检查加工制造工艺的问题和焊缝的强度，以及各连接面的紧密性等。对压力试验般都用水压试验。对水压试验时，筒体相应压力的验算公式为水按规定水压试验压力水.故水又，其中查表所得为.，故.与水压系数的积为.由于,故筒体强度满足水压试验的要求。过滤桶的结构设计过滤桶设计是整个管道系统的重点。直接从桶上引出的有个管道底部个管道顶部个管道，如图。桶底正中引出的滤后管，然后连接正常工作视筒，再接上个阀门成品出口阀，正常工作是从这流出成品液和取样阀，用于刚开始工作是取出样品，从而确定各项参数桶底斜锥面引出排渣管，引出后分成个方向个是反冲洗时使用的排渣管，上面安装着排渣阀另个是循环过滤的循环管，通过流向控制阀，单向阀使压力过大时形成循环过滤桶内靠壁处装有反冲洗管道，连接冲洗阀后也分成个方向个直接连到水泵上另个接上余液出口阀其作用是在滤余液过程中将管道以及过滤桶的液体流出图过滤桶.桶顶的个循环管道向上连接循环视筒和循环液出口阀接到循环桶底部桶顶的另个循环管道向上连接排气阀和压力表，然后接到循环桶顶部，以保持过滤桶以及循环筒压力的正常。循环桶的设计结构介绍循环桶的工作原理比较简单，需要设计的参数也较少，主要分为管道其中条的作用待滤液通过待滤液入口阀水泵循环筒入口阀从循环桶下部泵入，在循环桶上部压力的作用下从右边下方的循环出口通过后进入过滤桶过滤另外条是顶部的管道，上面连接排气阀和压力表和过滤桶顶部连接在起以保持压力。循环桶的容量设计因为循环桶所受压力不是很大，且不是全封闭的，所以可以不许校核桶壁承受应力。设定桶壁厚桶高度半径容积.。.传动部件设计带传动的设计确定计算功率由机械设计表查得工作情况系数.,故.选择带的带型根据，由机械设计教材由图选用型确定带轮的基准直径并验算带的速度初选小带轮的基准直径，由表和表，取小带轮的基准验算带速.因为,故带速合适计算大带轮的基准直径，根据式，计算大带轮的基准直径根据表，圆整为确定带的中心距与基准长度.根据上式，初定中心距计算带所需的基准长度∏∏由表选带的基准长度按式计算实际中心距验算小带轮上的包角计算带的根数计算单根带的额定功率由和,查表得.根据，和型带，查表得.查表得小带轮包角.，表得.,.计算带的根数.所以带的根数为根。小带轮设计材料选取采用腹板式结构为电机轴的直径,当.时，根据前面设计得小轮直径，大轮直径，故查表应选用带长系列长度修正系数.的皮带，小皮带轮的零件图大带轮设计采用轮辐式结构，.,为轴的直径当.时，.图小皮带轮零件图.大带轮的零件图如图空心轴的设计空心轴的直径设计式中即空心轴的内径与外径之比通常取，.查机械设计教材，如表表轴常用几种材料的及值轴的材料通过查机械设计教材表，查得带的传动效率值为取.图大皮带轮零件图.轴的结构设计确定装配方案根