刮刀式自清洗过滤器刮刀机构的设计.pdf

FL U IDM A C H IN ER YV 01 40 N o 12 2012 文章编号 1005 0329 2012 12 0044 03 刮 刀 式 自 清 洗 过 滤 器 刮 刀 机 构 的 设 计 刘建华1 王启伦2 1 新乡学院 河南新乡453003 2 新乡市麒麟机械制造有限公司 河南新乡453002 摘要 刮刀式自清洗过滤器是一种新型的过滤设备 其关键部件是刮刀机构 而目前市场上现有的刮刀机构往往难 于彻底清污 针对刮刀机构的这一缺陷 应广州某化工厂的要求 在分析了国内外许多刮刀机构结构的基础下 联合开发 了新型刮刀机构 工作过程中保证刮刀机构始终与滤网接触 能有效彻底地清除沉积在滤网上的杂物 通过用户使用证 明 使用效果良好 文中介绍了刮刀式自清洗过滤器的工作原理 刮刀机构的结构和设计方法 关键词 刮刀机构 结构设计 过滤器 自清洗 中图分类号 TH l 37 8 TQ051 85 文献标志码 A doi 10 3969 j issn 1005一0329 2012 12 010 D esign on Sc阳perFacm t y U 鸵di nt heN ewType SeIf cleaIl i ng Fnt erswith Scr aper LI UJian hual W AN GQi l un2 1 i n i aJlguni versit y n i aIlg453003 C l i衄 2 im daIlgC it yQ il inM ac Iiner yM aJluf 砬t 皿ngCo IJt d n i aI l g453002 C I ina A bst ract Thet ypeofself cl eaningf il t ersw i t hscm per i sanewt ype of 矗lt eringequi pm ent andit s keypan i s scr aperfacili t y A ndnowm ostofthescm perfaci li t i esar edim culttor em ovesundri esexistedatm ar ket A im edatthedefects the s cr aperfacil i t y w as devel oped t o satisfy thecust om erdem andof G uangzhou the r equir em ents ofachem i cal pl ant basedonthe anal ysi s ofthedo m est i cand foreignm any stm ctureof Scr aperf aci l ity D uri r 培w or kpm cess the scr aper faci li t i es always cont act swithst rai ner t hi s canr em ove par ticl est hom ughl ydeposit ed i nthest m i ner U see饪bctis goodt hr ough the use A ccor di ng t o ident ifybydepanm ent ofhenansci enceand t echnology achi eved tI l edom est ic l eadi ng l evel The paper i nt m ducedthe w or ki ngpr incipl e oftheN ew TypeSencl eani ngFi l t ersw i t hScr aper t he st l l l ct ureand desi gnpm cedures of scr 印erfacili t y K eywor ds scm perfaci l i t y st ruct uraldesi gn fi l t ers sel f c l eani ng 1 引言 自清洗过滤器是一种20世纪70年代末发展 起来的新型过滤器 具有自我清洗 压力损失小等 优点 j 目前已开发出多个系列的产品 如吸污 式自清洗过滤器 刷式 刮式 自清洗过滤器 转 臂式自清洗过滤器和反冲洗式自清洗过滤器 其 中对要求在含有黏稠的介质进行过滤时刷式 刮 刀式 自清洗过滤器具有明显的优势 所以其最 适合用于如冶金 化工 造纸等行业工作条件较为 恶劣的环境使用旧 3o 刷式 刮式 自清洗过滤器利用刷子 刮刀 收稿日期 2012 08 24修稿日期 2012一09 20 来清除过滤元件上的黏稠颗粒 所以刷子 刮刀 机构作为刷式 刮式 自清洗过滤器的关键部件 其清污效果主要取决于刷子 刮刀 机构的结构 目前市场上存在的刷子 刮刀 自清洗过滤器难 于保证局部清污彻底 针对这一缺陷在分析了国 内外现有过滤器结构的基础上H J 应广州某化 工厂的要求 笔者联合开发了HB A F4z一500型刮 刀式自清洗过滤器 本文将详细介绍刮刀式自清 洗过滤器的工作原理 刮刀机构的结构和设计方 法 2012年第40卷第12期流体机械45 2刮式自清洗过滤器的结构和工作原理 刷式 刮式 自清洗过滤器的结构形式很 多哺 设计的新型刷式 刮式 自清洗过滤器的 基本结构如图1所示 当被滤介质进入过滤器 后 小于网孔尺寸的杂质颗粒穿过滤网随过滤 后的介质一起由过滤器出口流出 大于网孔尺 寸的杂质颗粒一部分在重力和水力旋流作用下 直接沉积在过滤器简体底部 一部分则黏附在 滤网上 当滤网上的杂质达到一定厚度时滤网 内外的压差增大 压降损失增大 当压降损失超 过过滤系统工艺要求的损失时 压差传感器发 出信号给控制箱 启动电机 刮刀开始运转在 刮 剪的共同作用下清除滤网上的杂物 刮刀机 构结构如图2所示 电机及减速 万向联 密 封头 出 下调 图1自清洗过滤器的基本结构 件 图2刮刀机构结构 清污过程中刮刀在离心力和弹簧力的共同 作用下保持刮刀始终和滤网相接触 且刮刀和 滤网间法向力较小 接近于0 在刮刀和滤网间 的切向力作用下将杂质清除 同时避免杂质在 法向力作用下被挤压到过滤网上 刮刀清除掉 的颗粒也在重力和水力旋流作用下沉积在过 滤器简体底部 筒体底部的颗粒积聚到一定程 度后 控制箱打开过滤器底部的排污阀排除颗 粒 3刮刀机构的设计 3 1刮刀机构的设计方案 刮刀作为清除滤网上杂质的执行元件 首先 应保证杂质清除彻底 所以结构上保证工作过 程中刮刀与滤网间无间隙存在 且刮刀和滤网 间的夹角为90 以免杂质在径向力作用下被挤 压到滤网内 其次要保证工作过程中刮刀能灵 活运转 故结构上使刮刀能沿径向伸缩 且不应 出现锈蚀等现象 设计的刮刀机械结构 如图2 所示 为保证刮刀运转灵活 且运转准确 所以尽量 简化刮刀机构的结构和运动状态 采用一对水润 滑轴承支撑 刮刀仅做圆周运动 即设计成周向刮 刀结构 即长条状的刮刀围绕滤网轴线周向旋转 来清除滤网内侧污物 刮刀组件结构如图3所 示 图3刮刀组件结构 3 2刮刀机构的结构尺寸的确定 3 2 1最大尺寸L 确定 为保证工作过程中刮刀与滤网间无间隙存 在 所以最大尺寸 按加工 安装极限尺寸确 定 此时弹簧处于自由状态下 在离心力作用下保 证刷子和滤网接触 利用锥销来限定刷子径向位 置 根据行业的制造水平状况 在经济加工精度 下过滤网的圆柱度误差应小于0 0008D D为过 滤网直径 该样机中过滤网直径D 为750m m 弹 簧YB l 8x18x52 2的自由高度风的极限偏差 FL U IDM A C H IN ER Y V 01 40 N o 12 2012 为 0 6m m 一1 所以最大尺寸 为 L D 艿 61 见 式中6 滤网的圆柱度误差m m 6 0 6m m 6 主轴和过滤网的同轴度误差 m m 6 1 0 75m m 巩 弹簧自由高度的极限偏差 m m 见 0 6m m 代人数据计算得 376 95m m 结构设计 时取L 377m m 3 2 2最小尺寸L商 确定 此时弹簧处于压缩状态下 使刮刀和滤网间 法向压力为10N 左右 以保证刷子和滤网接触 刮刀受离心力F 弹簧对刮刀的作用力F 和滤 网对刮刀的作用力F 的联合作用 其中离心力 对于杂质的清除来说 这是一个有害力 为了减 小这一有害的离心力 必须严格限制刮刀的转 速 该样机设计时选取几 17r m i n 1 经计 算滤网对刮刀的作用力F 8 9N 最小尺寸 L i 为 L i D 一6 6l 一致 代人数据计算得 i 373 05m m 结构设 计时取 i 373m m 此时弹簧被压缩量为3 3 m m 符合弹簧最大变形量为4m m 一1 故选取弹簧自由高度为52m m 清污装置的 尺寸 377m m 3 2 3刮刀装置的其它结构及尺寸的确定 在设计时刮刀装置的其它结构及尺寸主要从 降低装配和加工难度 降低制造成本角度考虑 如 为保证其运转的灵活性支撑机构采用聚四氟乙烯 材质制造的水润滑轴承 刮刀装置和减速器轴间 采用万向联轴节联接以补偿相关装配 制造零件 间的同轴度要求 4结语 本文介绍的刮刀机构为自适应式刮刀机构 能自动适应滤网结构形状的变化 采用滑轨机构 和弹簧原件使刮刀能沿径向灵活移动 保证过滤 器工作过程刮刀和滤网之间始终处于紧密贴合状 态 有效保证了清污效果 彻底清除黏附在滤网内 表面上的杂物 使滤网不至于被堵塞 并降低压力 损伤 刮刀沿轴向位置固定 且轴向均布 工作时 仅做圆周运动 保证刮刀运行的可靠性以及滤网 上各位置的杂物均匀清除 减少压力损失 经过 广州某化工厂使用证明该刮刀机构结构合理 运 行可靠 能彻底清除滤网上的杂物 尤其对被虑介 质中含有黏稠性杂物时优越性更为明显 与市场 上现有的刮刀式过滤器相比 适应性更强 该刮 刀机构的研究开发有助于提高我国过滤设备的设 计 制造水平 参考文献 1 王爱伟 朱海军 钱才富 等 自清洗过滤器结构特 点与应用前景 J 石油和化工设备 2007 8 68 70 2 王占军 王宗濂 钟运猷 自动除渣刮板过滤器的 设计 J 化工生产与技术 2009 2 28 30 3 国亚东 闫辉 夏宇宏 等 环形与圆柱形金属橡胶 过滤性能对比研究 J 流体机械 2010 38 7 7 9 4 汪义卉 竖立电动刷式清洗水过滤器 中国 cN201744226u P 2011旬2 16 5 安徽菲利特流体设备制造有限公司 微网孔自清 洗工业废水过滤器 z w ww cnki net 2009 6 黄虹 赵素玲 郭洪 彪自动清渣过滤器研制及应 用 J 石油化工设备 1998 4 l l 13 7 王慧军 基于现代设计方法的滤水器的设计与研究 D 长沙 湖南大学 2005 10 8 林昌杰 林昌豪 全自动免清洗滤水器的研制 J 流体机械 2003 5 16 18 9 常州市铭锦弹簧有限公司 中机生产力促进中心 G B r12089 2009 普通圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参 数 s 北京 中国标准出版社 2009 10 刘建华 贾焕丽 王启伦 水力驱动全自动过滤器的 设计分析 J 机械设计与研究 2012 2 103 105 11 薛胜雄