具有高耐磨性能的碟片分离机的喷嘴设计探析

摘 要： 喷嘴结构的分离机在高岭土、羊毛脂等行业得到了广泛应用，但该结构的喷嘴易出现喷嘴入口的磨损问题。文章结合碟片分离机喷嘴设计项目，分析了具有高耐磨性能的碟片分离机的喷嘴设计要点。为避免喷出的物料磨损喷嘴体，项目采用一级胶塞和二级胶塞保护喷嘴体，同时喷嘴芯设置于定位台阶里，避免侧漏现象的产生，进而提升物料的分离效果，提高碟片分离机运行的稳定性。

关键词： 高耐磨性能;碟片分离机;喷嘴设计

一、 引言

喷嘴结构的分离机广泛用于高岭土、膨润土、淀粉、羊毛脂等行业，进行液—固或

液—液—固分离。由于喷嘴入口处的离心力非常大，该结构的喷嘴易出现喷嘴入口的磨损，进而影响到转鼓体的磨损。因此，如何设计出具有高耐磨性的喷嘴是提升碟片离心机物料分离效果的关键。

二、 项目概况

喷嘴结构的分离机一般设置2～12个喷嘴，喷嘴口径各不相同，被分离的液料经过高速旋转之后，会产生非常大的离心力，在离心力的作用下高密度的固相会喷出，以达到分离物料的目的。由于碟片分离机的运行速度较高，转速高达6000rpm，半径225mm，因而喷嘴入口位置的离心力最大，使得喷嘴入口磨损严重，会导致转鼓体出现磨损，一定程度上缩短了喷嘴的使用寿命。相较于碟片分离机其他结构而言，喷嘴结构耐磨程度较低，更换较为频繁，这一情况严重降低了生产效率。为了解决上述问题，公司开展了一种具有高耐磨性能的碟片分离机的喷嘴设计项目。该项目采用二级胶塞、一级胶塞保护喷嘴体，有效避免物料磨损喷嘴体。此外，将喷嘴芯设置于定位台阶，保证物料分离操作期间喷嘴芯始终紧贴喷嘴体，并且两者之间的接触面积较小，最大限度上降低了喷嘴芯出现侧漏问题的概率。

三、 具有高耐磨性能的碟片分离机的喷嘴设计要点

进行喷嘴体和喷嘴芯设计时，我们在喷嘴体上设置一级卡槽、二级卡槽和喷嘴芯卡槽，在一级卡槽的内部安装一级胶塞，在二级卡槽内部安装二级胶塞，在喷嘴芯卡槽内部安装喷嘴芯，喷嘴芯的底部要始终与喷嘴芯卡槽底部接触，并在喷嘴芯底部外缘设置定位台阶。定位台阶的上表面始终与喷嘴芯卡槽的底面连接，喷嘴芯底部始终与定位台阶底面齐平，两者间的接缝处要采用橡胶垫黏结在一起，二级胶塞，以及胶塞、喷嘴芯之间按照从上到下的顺序设置物料通道，物料通道为同心通道。该项目的这种设计方式能够有效避免物料喷出时磨损喷嘴体表面，将喷嘴芯放置在定位台阶里，在离心力的作用下喷嘴体与喷嘴芯始终处于紧密相连的状态，两者的接触面积较小，能够最大限度上避免碟片分离机运行期间出现侧漏等问题。

（一）喷嘴体设计要点

项目喷嘴体上设置有一级卡槽、二级卡槽和喷嘴芯卡槽，在喷嘴体的外壁和喷嘴芯的外壁打入二级固定销，要求二级固定销必须穿过定位台阶，并抵住喷嘴芯的外壁。设置一级胶塞时，胶塞的外径要始终大于一级卡槽，二级胶塞外径大于二级卡槽，二级胶塞和以及胶塞外壁上设置有不规则的纹路。一级卡槽设置为圆台柱，台柱的形状为从上至下逐渐减小，喷嘴芯卡槽和二级卡槽均设置为圆柱体，要求喷嘴体内部的通道要贯穿于喷嘴体壳，并延伸至喷嘴体壳内部，在通道两侧设置缓震垫，即胶塞，要求缓震垫始终与喷嘴体壳内壁处于连接状态，能够有效引导外界注入的水流，防止外界物料出现散出情况，降低喷射操作的效果。此外，在物料通道的顶部设置物料出口，底部位设置物料入口。

进行喷嘴体设计期间，设计人员要在喷嘴体连接水管的一端设置锥形螺纹孔，采用这种方式降低物料对喷嘴体的磨损。考虑到该项目碟片分离机主要应用于淀粉、膨润土、高岭土等行业中，选择的喷嘴孔径为3.2～0.5mm，喷嘴数量为2～12个，优先选择耐磨性能较高的OCr18Ni9不锈钢，以期能够延长喷嘴体的使用寿命。

（二）喷嘴芯设计要点分析

本次高耐磨性碟片分离机的喷嘴芯安装在相应的喷嘴卡槽内，喷嘴芯的底部结构要比喷嘴芯卡槽多延伸出一部分，且底部结构外缘还与定位台阶相连，二者位置设置为齐平状态。接缝处使用橡胶垫作为过渡材料，定位台阶的另外一端，也就是上部结构，则直接与喷嘴芯卡槽底部结构相连。与此同时，本次喷嘴芯设计中还使用了若干个一级固定销对自定位台阶与喷嘴芯进行了固定处理，固定方法为从自定位台阶的外边缘向内钉入，穿过自定位台阶外壁直至喷嘴芯的外壁边缘，在中间形成抵靠介质。喷嘴芯自上而下还设置有相应的同心运动物料通道，该物料通道与另一物料入口相连，另一物料入口则再与其他一物料出口相连，这样就形成了循环式的物料进出装置。另外，喷嘴芯外壁部位按照从上向下的方向还设置有卡条，与之配套的喷嘴芯卡槽则在内壁部位按照从上到下的方向设置有卡槽。当喷嘴芯卡到喷嘴芯卡槽中之后，二者所携带的卡条和卡条槽也会卡到一起，其中后两者形成的结构横截面呈现为梯形状态，可以大大增加零件之间的契合度和稳定性。碟片分离机的喷嘴与卡条槽分别均匀分布在喷嘴芯的外壁位置。项目碟片分离机的喷嘴体材质为不锈钢，为了提高分离装置的整体性能，喷嘴芯部分采用了硬质合金材质，有效提高了喷嘴芯的耐磨性能。

相比较于传统分离机设备而言，该喷嘴结构的分离机有效避免了喷出物与喷嘴体的直接接触，进而减少了喷出物对喷嘴体的磨损。此外，噴嘴芯设置在了定位台阶里面，启动离心运动之后，喷嘴芯就会与喷嘴体紧密相贴，但是因为二者的接触面积比较小，所以不会存在明显的侧漏问题。这样就同时解决了传统离心机设备磨损严重和侧漏问题现象频发的问题，而且还有助于延长设备使用寿命。经过精密计算，本次对分离机喷嘴芯进行优化改进设计之后，分离机整体的高耐磨性能得到显著提升，可以在保证生产质量的同时，让生产效率至少提高三倍以上，具有很强的实际应用价值，值得被广泛推广。

四、总结

为提高碟片分离机喷嘴的耐磨性能，进行碟片式分离机喷嘴设计时，可以采用一级胶塞和二级胶塞保护喷嘴体，最大限度上降低物料对喷嘴体的磨损;通过将喷嘴芯设置在定位台里，保证蝶式分离机运行过程中，喷嘴芯始终与喷嘴体处于紧贴状态，有效避免了侧漏等问题的出现，提升碟片分离机的整体性能。

参考文献：

[1]何志华.浅谈碟片式分离机碟片制造工艺[J].科技传播，2016（19）：281-282.

作者简介：  孔德义，南京五创机械制造有限公司。