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1、目 录摘要3关键词31 前言42 方案选择52.1 循环方案52.2 双管道方案62.3 方案比较73 过滤部分的设计73.1 过滤桶的设计83.1.1 过滤盘的设计83.1.2 计算内压圆筒壳体的壁厚83.1.3 过滤桶的结构设计103.1.4 循环桶的设计113.2 传动部件设计113.2.1 带传动的设计113.2.2 空心轴的设计133.3 电动机的选择163.4 阀门的选择与设计173.5 传感器的选择与信号检测183.5.1 传感器的选取183.5.2 信号检测183.6 控制面板的设计194 控制部分的设计194.1 控制系统的选择195 设计的应用195.1 过滤器的发展195
2、.2 盘片过滤器的特点205.3 盘片过滤器的应用领域20参考文献21致谢22附录222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 410128）摘 要：本文以自行开发50m3/h处理量全自动清洗过滤器为基础，研制设计了一台处理量为50m3/ h、工作压力为1.6-2.5 Mpa，要求过滤精度为0.1-200m,过滤总面积为10，电动机功率为5.5KW，工作温度为-5-105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
3、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Automatic Vertical Filter Machine Design Author：Zhou Shaojie Tutor: Gao Yingwu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：Based on design of automatic self-cleaning filter on industrial scale (
4、50 m3/h), A auto control self-cleaning filter on industrial scale( 50m 3/h) , work pressure(1.6-2.5Mpa) , filtration accuracy(0.1-200m), filtration surface(10) , Motor power(5.5 KW) and work temperature(-5 - 105 )has been designed . Auto control self-cleaning filter drive itself to clean completely
5、by its pressure of filtrated liquid and without stop.Volume of the filteris so little and precision can be modulated to fit for kinds of industry produce. In this paper, a suit of drawing and design procedures of such filter has been given.Mechanism during filtration in the filter has been studied a
6、re obtained.Key Words: filter，structure; control system；Programmable enfroller1 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105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，一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
7、现了真空过滤。20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1。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2。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，以完成一次过滤循环。 液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力
8、，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3。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
9、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一致，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4。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
10、压力作为过滤的推动力，一般为间歇操作。 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4。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
11、，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5。利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向。2 方案选择2.1 循环方案管道系统如图1：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F2进入泵内，经F3（此时F1、F5关闭）进入循环桶，然后从F4进入过滤桶进行过滤，此
12、时F9关闭，过滤液经F5再次进入循环桶。过滤过程：待滤液由F2进入泵内，经F3（此时F1、F5关闭）进入循环视筒，然后从F4进入过滤桶进行过滤（期间可以通过S1观察过滤循环过程）滤液由F7再次进入循环桶，直至完全过滤通过S2经F9流出（可以从F11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1Min内，打开F10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，F2、F3关闭，将F1打开，清洗水从F1、F6进入过滤桶中进行清洗，洗出的滤渣从F8中排出。F1清洗水入口阀 F2待滤液入口阀 F
13、3循环液入口阀F4循环液出口阀 F5流向控制阀 F6冲洗阀 F7排气阀 F8排渣阀 F9成品出口阀 F10余液出口阀 F11取样阀 S1循环视筒S2正常工作视筒图1 管道系统图Fig.1 Piping system diagram2.2 双管道方案双管道系统如图2：图2 双管道系统图Fig.2 Pairs of piping system diagram过滤：阀1、阀4开启，阀2、阀3关闭；反冲洗：阀2、阀3开启，阀1、阀4关闭过滤过程：过滤液由泵泵入，经过阀1后进入过滤桶过滤，滤后液经过视筒后从阀4排出（阀2、阀3处于关闭状态）。反冲洗过程：清洗水由泵泵入，经过阀2以及视筒后，对过滤桶进行反
14、冲洗，滤渣由阀3处排出（阀1、阀4处于关闭状态）。2.3 方案比较方案1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2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1为基本方案。3 过滤部分的设计3.1
15、 过滤桶的设计3.1.1 过滤盘的设计过滤精度为0.5-100m，故滤网采用涤纶布料可以达到要求而且表面光滑，再在上涂上一层硅藻土增加过滤流量，水面上部采用气压，压强大小为1.6MPa，最大可达到2.5MPa，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F10，完成过滤。另外该系统在-5105的范围内工作6。已知条件：过滤面积：10；正常工作压力1.6MPa、最大工作压力2.5MPa。.选定过滤介质的半径（R），厚度（H），片间间隙（h）以及片数（N）分别为：R=0.4m、H=0.03m h=0.02m 每一片的过滤面积为：S=*R*R=3.14*0.4*0.4=0.502N=10/S=10/0.502=19.9所以片数需要20片才能满足过滤需要
