在工業生產中,離心機基本上屬于后處理設備,主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程,它是隨著各工業部門的發展而相應發展起來的。例如18世紀產業革命后,隨著紡織工業的迅速發展,1836年出現了棉布脫水機。1877年為適應乳酪加工工業的需要,發明了用于分離牛奶的分離機。進入20世紀之后,隨著石油綜合利用的發展,要求把水、固體雜質、焦油狀物料等除去,以便使重油當作燃料油使用,50年代研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣分離機,到60年代發展成完善的系列產品。隨著近代環境保護、三廢治理發展的需要,對于工業廢水和污泥脫水處理的要求都很高,因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機、碟式分離機和三足式下部卸料沉降離心機有了進一步的發展,特別是臥式螺旋卸料沉降離心機的發展尤為迅速。如今,在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)及合成纖維(聚對苯二甲酸乙二脂)生產的分離設備中,螺旋離心機己成為關鍵設備之一。
我國真正具有現代實用價值的第一臺螺旋離心機是1954年制造的,由于它獨具連續操作、處理量大、單位產量耗電量較少、適應性強等特點而得到了迅速發展,在四十多年的發展中,結構、性能、參數變化很大,分離質量、生產能力不斷提高,應用范圍更加廣泛,在離心機領域中一直占有重要地位。在各種國際展覽會上,各種各樣的螺旋離心機,是所展出的離心機中最吸引人的機型,具有良好的發展前景。
我國從七十年代末開始引進螺旋離心機,對國外著名公司生產的多種規格的臥螺離心機進行了仿制。臥螺離心機是原化工部“七五”科技攻關項目,1989年南京綠洲機器廠仿制了ALFANx42o型大錐角((20)離心機(即L201),用于玉米蛋白的分離,并于1992年制成樣機;此后,重慶江北機械廠、解放軍第4819廠和金華鐵路機械廠等研制開發了一系列的螺旋卸料沉降離心機,并成功地應用于生產實踐。但是就整體水平而言,我國還是遠遠落后于工業發達國家的。隨著現代工業文明的發展和人類對環境以及可持續發展戰略的重視,分離效果好,振動小、噪聲低成為離心機能否被市場接受的重要條件。這就需要離心機具有良好的動態特性。通常,動態特性包括臨界轉速、不平衡響應和穩定性等內容。臥螺離心機的參數選擇及優化是提高臥螺離心機動態特性的首要環節。
為提高螺旋卸料沉降離心機的性能,人們對離心機常見問題進行攻關,對主要部件進行有限元分析。取得了一定的成果。主要有:北京化工大學碩士顧威應用有限元分析軟件ANSYs,建立了螺旋輸送器的參數化三維有限元模型,進行結構靜力學分析,求得螺旋輸送器在各種載荷工況下的應力場和位移場,并參照壓力容器的分析設計法校核了螺旋輸送器的應力強度,考察了螺旋葉片的徑向位移。為結構優化設計奠定了基礎。
中國航空工業高級工程師蔡顯新,提出采用殼單元與環單元禍合的方法對帶分流葉片整體離心葉輪進行彈塑性分析。葉片采用殼單元模擬,輪體來用軸對稱環單元模擬,在葉輪和輪體的交界處近似地滿足雙協調條件:還推導了有關計算公式,并對三個算例進行了計算。結果表明,此方法精度高,省時性好。
哈爾濱工程大學機電工程學院工程師袁夫彩,分析了臥螺離心機內物料的受力情況,推導出螺旋推料力矩的計算公式,并以其為目標函數,以工藝要求為約束條件,運用優化設計理論中的復形調優法對wL一600臥螺離心機參數進行了綜合分析和定量選擇,編制出優化求解的C程序,使得參數確定工作簡捷、方便、合理。
中國農業工程研究設計院沈瑾、都凌漢和上海離心機研究所徐群,對LW一400通用臥式螺旋沉降離心機進行了定向改制:在內螺旋上增設若干縱向葉片,對內螺旋工作面噴涂硬質合金。改進后分離效果和整機壽命均明顯提高。
四川省江北機械廠李福明,根據螺旋卸料離心機的圓錐形螺旋葉片的形體特點,建立了等速螺旋線的極坐標方程式。并通過對wL一200A,wL一350,wL355xl420-N,wL一450及wL一600等型號離心機的生產制造,證明采用展開計算法求解圓錐型螺旋葉片的展開下料圖優于圖解展開法,一有效地滿足了螺旋輸送器制造工藝的可靠性及使用性能要求。