具有高耐磨性能的碟片分離機的噴嘴設計探析

摘 要： 噴嘴結構的分離機在高嶺土、羊毛脂等行業得到了廣泛應用，但該結構的噴嘴易出現噴嘴入口的磨損問題。文章結合碟片分離機噴嘴設計項目，分析了具有高耐磨性能的碟片分離機的噴嘴設計要點。為避免噴出的物料磨損噴嘴體，項目采用一級膠塞和二級膠塞保護噴嘴體，同時噴嘴芯設置于定位臺階里，避免側漏現象的產生，進而提升物料的分離效果，提高碟片分離機運行的穩定性。

關鍵詞： 高耐磨性能;碟片分離機;噴嘴設計

一、 引言

噴嘴結構的分離機廣泛用于高嶺土、膨潤土、淀粉、羊毛脂等行業，進行液—固或

液—液—固分離。由于噴嘴入口處的離心力非常大，該結構的噴嘴易出現噴嘴入口的磨損，進而影響到轉鼓體的磨損。因此，如何設計出具有高耐磨性的噴嘴是提升碟片離心機物料分離效果的關鍵。

二、 項目概況

噴嘴結構的分離機一般設置2～12個噴嘴，噴嘴口徑各不相同，被分離的液料經過高速旋轉之后，會產生非常大的離心力，在離心力的作用下高密度的固相會噴出，以達到分離物料的目的。由于碟片分離機的運行速度較高，轉速高達6000rpm，半徑225mm，因而噴嘴入口位置的離心力最大，使得噴嘴入口磨損嚴重，會導致轉鼓體出現磨損，一定程度上縮短了噴嘴的使用壽命。相較于碟片分離機其他結構而言，噴嘴結構耐磨程度較低，更換較為頻繁，這一情況嚴重降低了生產效率。為了解決上述問題，公司開展了一種具有高耐磨性能的碟片分離機的噴嘴設計項目。該項目采用二級膠塞、一級膠塞保護噴嘴體，有效避免物料磨損噴嘴體。此外，將噴嘴芯設置于定位臺階，保證物料分離操作期間噴嘴芯始終緊貼噴嘴體，并且兩者之間的接觸面積較小，最大限度上降低了噴嘴芯出現側漏問題的概率。

三、 具有高耐磨性能的碟片分離機的噴嘴設計要點

進行噴嘴體和噴嘴芯設計時，我們在噴嘴體上設置一級卡槽、二級卡槽和噴嘴芯卡槽，在一級卡槽的內部安裝一級膠塞，在二級卡槽內部安裝二級膠塞，在噴嘴芯卡槽內部安裝噴嘴芯，噴嘴芯的底部要始終與噴嘴芯卡槽底部接觸，并在噴嘴芯底部外緣設置定位臺階。定位臺階的上表面始終與噴嘴芯卡槽的底面連接，噴嘴芯底部始終與定位臺階底面齊平，兩者間的接縫處要采用橡膠墊黏結在一起，二級膠塞，以及膠塞、噴嘴芯之間按照從上到下的順序設置物料通道，物料通道為同心通道。該項目的這種設計方式能夠有效避免物料噴出時磨損噴嘴體表面，將噴嘴芯放置在定位臺階里，在離心力的作用下噴嘴體與噴嘴芯始終處于緊密相連的狀態，兩者的接觸面積較小，能夠最大限度上避免碟片分離機運行期間出現側漏等問題。

（一）噴嘴體設計要點

項目噴嘴體上設置有一級卡槽、二級卡槽和噴嘴芯卡槽，在噴嘴體的外壁和噴嘴芯的外壁打入二級固定銷，要求二級固定銷必須穿過定位臺階，并抵住噴嘴芯的外壁。設置一級膠塞時，膠塞的外徑要始終大于一級卡槽，二級膠塞外徑大于二級卡槽，二級膠塞和以及膠塞外壁上設置有不規則的紋路。一級卡槽設置為圓臺柱，臺柱的形狀為從上至下逐漸減小，噴嘴芯卡槽和二級卡槽均設置為圓柱體，要求噴嘴體內部的通道要貫穿于噴嘴體殼，并延伸至噴嘴體殼內部，在通道兩側設置緩震墊，即膠塞，要求緩震墊始終與噴嘴體殼內壁處于連接狀態，能夠有效引導外界注入的水流，防止外界物料出現散出情況，降低噴射操作的效果。此外，在物料通道的頂部設置物料出口，底部位設置物料入口。

進行噴嘴體設計期間，設計人員要在噴嘴體連接水管的一端設置錐形螺紋孔，采用這種方式降低物料對噴嘴體的磨損。考慮到該項目碟片分離機主要應用于淀粉、膨潤土、高嶺土等行業中，選擇的噴嘴孔徑為3.2～0.5mm，噴嘴數量為2～12個，優先選擇耐磨性能較高的OCr18Ni9不銹鋼，以期能夠延長噴嘴體的使用壽命。

（二）噴嘴芯設計要點分析

本次高耐磨性碟片分離機的噴嘴芯安裝在相應的噴嘴卡槽內，噴嘴芯的底部結構要比噴嘴芯卡槽多延伸出一部分，且底部結構外緣還與定位臺階相連，二者位置設置為齊平狀態。接縫處使用橡膠墊作為過渡材料，定位臺階的另外一端，也就是上部結構，則直接與噴嘴芯卡槽底部結構相連。與此同時，本次噴嘴芯設計中還使用了若干個一級固定銷對自定位臺階與噴嘴芯進行了固定處理，固定方法為從自定位臺階的外邊緣向內釘入，穿過自定位臺階外壁直至噴嘴芯的外壁邊緣，在中間形成抵靠介質。噴嘴芯自上而下還設置有相應的同心運動物料通道，該物料通道與另一物料入口相連，另一物料入口則再與其他一物料出口相連，這樣就形成了循環式的物料進出裝置。另外，噴嘴芯外壁部位按照從上向下的方向還設置有卡條，與之配套的噴嘴芯卡槽則在內壁部位按照從上到下的方向設置有卡槽。當噴嘴芯卡到噴嘴芯卡槽中之后，二者所攜帶的卡條和卡條槽也會卡到一起，其中后兩者形成的結構橫截面呈現為梯形狀態，可以大大增加零件之間的契合度和穩定性。碟片分離機的噴嘴與卡條槽分別均勻分布在噴嘴芯的外壁位置。項目碟片分離機的噴嘴體材質為不銹鋼，為了提高分離裝置的整體性能，噴嘴芯部分采用了硬質合金材質，有效提高了噴嘴芯的耐磨性能。

相比較于傳統分離機設備而言，該噴嘴結構的分離機有效避免了噴出物與噴嘴體的直接接觸，進而減少了噴出物對噴嘴體的磨損。此外，噴嘴芯設置在了定位臺階里面，啟動離心運動之后，噴嘴芯就會與噴嘴體緊密相貼，但是因為二者的接觸面積比較小，所以不會存在明顯的側漏問題。這樣就同時解決了傳統離心機設備磨損嚴重和側漏問題現象頻發的問題，而且還有助于延長設備使用壽命。經過精密計算，本次對分離機噴嘴芯進行優化改進設計之后，分離機整體的高耐磨性能得到顯著提升，可以在保證生產質量的同時，讓生產效率至少提高三倍以上，具有很強的實際應用價值，值得被廣泛推廣。

四、總結

為提高碟片分離機噴嘴的耐磨性能，進行碟片式分離機噴嘴設計時，可以采用一級膠塞和二級膠塞保護噴嘴體，最大限度上降低物料對噴嘴體的磨損;通過將噴嘴芯設置在定位臺里，保證蝶式分離機運行過程中，噴嘴芯始終與噴嘴體處于緊貼狀態，有效避免了側漏等問題的出現，提升碟片分離機的整體性能。

參考文獻：

[1]何志華.淺談碟片式分離機碟片制造工藝[J].科技傳播，2016（19）：281-282.

作者簡介：? 孔德義，南京五創機械制造有限公司。