Centrifugă cu vierme tamis: Specificații de proiectare

Centrifuga cu melc și sită este un echipament de înaltă performanță proiectat în domeniul tehnologiilor de separare solid-lichid. Utilizând forța centrifugă și un design mecanic atent construit, centrifuga cu melc și sită funcționează eficient și continuu în numeroase aplicații industriale. Echipamentele cu acest tip de design sunt capabile să separe materiale care sunt dificil de separat prin alte metode, în special cele cu particule mai mari și caracteristici de curgere unice. Este important să se înțeleagă și să se aprecieze specificațiile de proiectare ale mașinii pentru a optimiza performanța acesteia în diverse activități din toate sectoarele. Din industria de procesare chimică până la producția alimentară, centrifuga cu melc și sită s-a dovedit a fi o mașină extrem de valoroasă în toate operațiunile care necesită separarea eficientă și fiabilă a volumelor mari de materiale.

Funcția principală a centrifugelor cu melc și sită

Centrifugele cu sită sunt construite pe un concept multi-facetal, dar simplu. Suspensia care intră trebuie să treacă prin forțe centrifuge extreme ca urmare a rotației rapide a cuvei. Particulele solide mai grele se deplasează spre peretele exterior și sunt reținute de sită, în timp ce lichidul mai ușor trece prin sită și părăsește centrifuga prin perete. Acest lucru face ca o masă solidă de material separat să crească pe sită. Această masă este denumită „turtă” de echipa de inginerie.

Piesele interioare speciale în spirală care funcționează continuu sunt cele care asigură succesul operațiunii. Există o șurub melcat care se rotește cu o viteză ușor diferită față de vasul principal, ceea ce este denumit viteză diferențială. Acest lucru face ca spirala să împingă constant și treptat tortul de filtru solid spre capătul de evacuare al centrifugii. În același timp, lichidul clarificat urmează o linie separată de evacuare. Această metodă ingenioasă reprezintă singurul proces complet automatizat și continuu de separare a fazelor solid-lichid, fiind ideală pentru procesele industriale care nu pot fi oprite. Întregul sistem funcționează fără niciun efort manual, iar calitatea constantă a produsului obținut pe durata întregului proces este garantată.

Principalele caracteristici tehnice și relevanța lor

La evaluarea centrilor cu tambur perforat, o serie de detalii de proiectare necesită o atenție deosebită, deoarece afectează fundamental performanța și potrivirea pentru anumite aplicații. Diametrul tamburului variază de la aproximativ 200 mm pentru modele mai mici până la 1000 mm pentru unități industriale de mare capacitate. Această dimensiune determină în primul rând capacitatea de procesare a mașinii, deoarece diametrele mai mari permit debite mai mari, deși pot necesita o putere mai mare și un spațiu mai amplu. Viteza de rotație a tamburului, exprimată în mod obișnuit în rotații pe minut (rpm), funcționează împreună cu diametrul pentru a genera forța centrifugă necesară unei separări eficiente. În funcție de model și de cerințele aplicației, vitezele operative obișnuite se situează între 900 și 4000 rpm.

Există, de asemenea, factorul de separare, definit ca raportul dintre accelerația centrifugă și cea gravitațională, care este o caracteristică foarte importantă. Cu cât acest raport este mai mare, cu atât forța de separare este mai puternică, unele modele oferind factori de separare de până la 2000 de forțe G. Această caracteristică determină în mod direct eficacitatea mașinii în procesarea materialelor fine sau a materialelor cu densități ale solidului și lichidului apropiate. Capacitatea de procesare, exprimată în m³/oră, variază, de asemenea, de la modele modeste de 0,5 m³/h până la unități robuste de 30 m³/h sau mai mult. Această caracteristică trebuie potrivită foarte bine cerințelor de producție pentru a obține funcționarea cea mai eficientă a mașinii fără a suprasolicita sistemul.

Înainte de a intra în detalii, este important să stabilim limitele extreme nordice și sudice ale gamei de modele, pentru scopul acestui text care se va limita la centrifugele acomadice. Cea mai scăzută gamă este de aproximativ 3kW pentru compresoare mici, menținută mai sus, în timp ce cea mai mare este de 75kW pentru compresoare mari. Prin urmare, există o diferență de 10 ori. Atunci când analizăm puterea mecanică, structurală și operațională, trebuie să existe o potrivire a puterii, care poate permite în intervalul operațional corespunzător să sprijine eficiența rezultatului energetic. Gama de eficiență operațională în metri pătrați a mașinilor mai mari este de 3200*2200*2300 mm. În ceea ce privește planificarea instalației pentru o unitate proprie, punctele sensibile, precum și greutatea, sunt esențiale. De exemplu, obținerea unui model standard cu o greutate de 550 kg față de aducerea și instalarea unuia de 6000 kg necesită abordări diferite. Aceasta duce la fezabilitatea instalației, care joacă un rol esențial în planificarea partițiilor mari. Atunci când analizăm mașini cu restricții de spațiu, tipul unității gazdă are un rol important.

La utilizarea acestor centrifuge, este esențial să se țină cont de non-compromisul construcției atunci când se folosesc materialele menționate mai sus. Cea mai mare interacțiune cu componentele procesate va fi carcasa exterioară, iar pentru această parte selecția cea mai frecventă o reprezintă oțelurile inoxidabile de tip 316L și 304. Rezistența la coroziune, uzură și abraziune sunt factorii cheie ai acestor oțeluri inoxidabile. Pentru piese și mai abrasive, cum ar fi transportorul elicoidal, aceste modele sunt echipate cu protecție specializată antiuzură sub forma unui cauciuc elastic absorbant de șoc, în care sunt încorporate bucăți din aliaj dur, pentru a prelungi și mai mult durata de funcționare

Sistemul de acționare reprezintă următoarea caracteristică importantă de luat în considerare. Numeroase centrifuge moderne cu melc și sită utilizează două motoare separate, fiecare cu control independent al frecvenței pentru recipient și transportor. Această configurație oferă operatorilor posibilitatea de a controla și modifica independent viteza recipientului și a transportorului, permițând ajustarea vitezei diferențiale. Acest ajustaj al vitezei diferențiale este cel care determină gradul de uscăciune al solidelor, claritatea lichidului, precum și flexibilitatea întregului proces. Diferențialul poate fi realizat cu diverse tipuri de transmisii mecanice, diferențiale hidraulice sau angrenaje cicloidale cu roți cu role. Fiecare soluție are avantajele sale specifice în funcție de aplicație, condițiile de funcționare și cuplul necesar.

Proiectele unităților de descărcare se modifică în funcție de fiecare aplicație diferită. Majoritatea centrifugelor cu melc și sită dispun de sisteme complet automate de descărcare continuă, care permit o funcționare continuă în permanență. Configurațiile unice ale orificiilor de descărcare, jgheaburilor, plăcilor de retenție și sistemelor de descărcare pot fi personalizate pentru a satisface nevoile specifice ale materialului și pentru a asigura o integrare facilă cu sistemele secundare situate în aval. Modelele mai sofisticate includ o combinație unică de sisteme de protecție, cum ar fi controlul vibrațiilor, rulmenții și controlul motorului, pentru a preveni supraîncălzirea și pentru a regla turația excesivă, precum și cuplul transmis pe transportor. Aceste protecții reduc semnificativ riscul de deteriorare și permit activarea automată a protecției sistemului prin suspendarea acestuia atunci când condițiile de funcționare depășesc limitele permise.

Configurații personalizate pentru nevoi specifice

Centrifugele cu melc de ecran sunt disponibile în diverse configurații pentru a satisface nevoile operaționale diferite. Tipul standard se caracterizează prin antrenare monomotor cu frecvență variabilă și reglare continuă a vitezei, utilizând diferențiale cicloidale sau planetare pentru menținerea diferenței de viteză între melc și recipient. În cele mai multe cazuri generale, astfel de configurații sunt potrivite atunci când caracteristicile materialelor procesate sunt destul de omogene, iar condițiile de procesare nu sunt volatile.

Tipul cutiei de viteze mecanice reprezintă următorul pas în astfel de ierarhii de configurare, personalizate cu diferențiale hidraulice de volum mic, dar cu momente mari de împingere. Astfel de configurații sunt deosebit de potrivite pentru separarea materialelor cu dopuri mari de dimensiuni excesive sau cu un conținut inițial ridicat de substanțe solide, mai mare decât cel care ar putea fi separat de configurațiile standard. Aceste echipamente dispun în mod tipic de un sistem de control cu reacție diferențială și funcții de alarmă la suprasarcină la terminalul de ieșire, precum și alarmă la presiune maximă cu funcție automată de oprire. Controlul pas cu pas al diferențialului online, în intervalul 1-30 r/min fără oprirea echipamentului, este o caracteristică foarte valoroasă pentru automatizarea proceselor în cazurile în care sunt necesare ajustări frecvente ale controlului, datorită modificărilor condițiilor de proces.

Pentru materiale dificile în care caracteristicile de curgere creează probleme, alimentarea cu melc prezintă un avantaj. Această configurație are un orificiu specializat de alimentare spiral care permite o alimentare stabilă și constantă, cu vibrații minime sau deloc. Acest design funcționează excepțional de bine pentru procesarea materialelor cristaline cu concentrație ridicată și fluiditate slabă, care la alte modele tind să creeze blocări sau procesări neechilibrate. Datorită sistemului avansat de alimentare, aceste centrifuge pot oferi rezultate constante indiferent de variațiile de vâscozitate sau concentrație a solidelor din lotul procesat.

Aplicații industriale și compatibilitate cu materialele

Domeniul larg de aplicare al centifugelor cu melc de ecran în diverse industrii demonstrează flexibilitatea acestora. În industria chimică, sunt utilizate pentru procesarea diferitelor cristale, fibre și particule plastice, acolo unde integritatea particulelor nu este esențială. În industria minieră, aceste mașini sunt folosite pentru clasificarea suspensiilor minerale, deshidratarea sterilului și tratarea prin deshidratare a diferitelor minereuri. Designul lor special, cu protecție suplimentară antiuzură, le face foarte potrivite pentru materialele mai abrazive prelucrate în industria minerală.

Un alt domeniu important în care aceste mașini pot fi utilizate este procesarea alimentelor și include utilizarea centrifugelor cu melc de sită pentru separarea amidonului, dezhidratarea proteinelor și procesarea pulpei de fructe. În aceste domenii sensibile ale procesării alimentelor, suprafețele ușor de curățat și materialele rezistente la coroziune sunt esențiale pentru respectarea standardelor de igienă. În producția de antibiotice, industria farmaceutică utilizează aceste centrifuge pentru separarea unui brou de fermentație și alte procese care necesită o separare solid-lichid fiabilă și controlată.

Utilizările legate de mediu ale acestor centrifuge în tratarea apelor uzate industriale și a apelor menajere includ îngroșarea eficientă și deshidratarea nămolului, ceea ce reduce semnificativ cantitatea de nămol care trebuie eliminată sau supusă unui proces suplimentar. Capacitatea lor de a funcționa în mod continuu este o cerință pentru aceste aplicații cu volum mare, unde oprirea nu este permisă. Abilitatea lor de a lucra cu diferite tipuri de nămol și cu concentrații variabile de solide, fără necesitatea unor modificări majore, este unul dintre motivele pentru care sunt atât de populare. De fapt, multe dintre aceste modele pot procesa alimentări care conțin un conținut mult mai ridicat de substanțe solide decât este posibil cu alte tehnologii.

Considerații și optimizarea performanței

Pentru a obține maximum de eficiență de la o centrifugă cu melc de ecran, trebuie evaluate mai multe caracteristici operaționale. Una dintre acestea este controlul debitului de alimentare. Dacă alimentarea are un debit prea mare, sistemul va fi suprasolicitat și se va bloca. Dacă debitul de alimentare este prea scăzut, sistemul își va pierde eficiența și se va uza mai mult. Rezultatele procesării și factorii care le influențează, cum ar fi concentrația alimentării și distribuția dimensiunilor particulelor, depind în mod specific de caracteristicile materialului. Modelul centrifugei va determina modul în care interacționează unele dintre aceste caracteristici. De multe ori, operatorii încearcă să optimizeze compromisul dintre descărcarea solidelor, lichidul efluent și conținutul rămas de umiditate.

Controlul centrifugului cu vierme pentru ecran modern îi va permite utilizatorului să ajusteze fin sistemul după necesități. De exemplu, acționările cu frecvență variabilă permit ajustări mai precise sau mai puțin precise ale vitezelor recipientului și transportorului elicoidal, iar acestea pot fi adaptate cerințelor operațiunii. Gradul de uscăciune al tortului final depinde în mare măsură de timpul de retenție în zona de separare. Acesta este dictat de viteza diferențială dintre recipient și transportorul spiral. Este un caz frecvent ca vitezele diferențiale mai scăzute să producă solide mai uscate, dar cu dezavantajul unei capacități mai reduse. Vitezele mai mari vor produce un conținut de umiditate mai scăzut, dar și cu dezavantajul obținerii unei mase solide mai mici. Găsirea vitezei potrivite pentru cerințele unei aplicații poate necesita o ajustare fină, care de obicei se face în faza de punere în funcțiune.

La alegerea și utilizarea acestor dispozitive, nu uitați niciodată de considerentele legate de întreținere. Modelele cu subsisteme complete de monitorizare care urmăresc parametri precum turația, vitezele diferențiale, vibrațiile, temperaturile rulmenților și cuplul transportorului elicoidal sunt de o valoare inestimabilă în evitarea opririlor neplanificate costisitoare. Inspecțiile periodice de întreținere a componentelor uzate, în special spiralele transportorului și suprafețele de separare, permit un funcționament constant, iar înlocuirile pot fi programate pentru a evita defectele. Pentru a maximiza eficacitatea întreținerii și pentru a se asigura că utilizarea mașinii este optimizată, majoritatea producătorilor de mașini oferă supraveghere la instalare, instruire privind exploatarea și asistență în întreținere.

Tehnologiile de separare prin centrifugă cu melc de ecran oferă puncte forte și slabe unice față de alte opțiuni. În comparație cu presele filtrante, acestea permit o funcționare continuă în locul procesării pe loturi, oferă un grad mai mare de automatizare și ocupă mai puțin spațiu. Pe de altă parte, pentru unele materiale, presele filtrante pot fi mai rentabile în aplicațiile cu capacitate redusă și pot produce torturi mai uscate. În plus, centrifugele cu melc de ecran asigură o operațiune continuă, evitând timpul de nefuncționare asociat întreținerii mediilor filtrante, care este frecvent la presele filtrante, și astfel sporesc capacitatea generală de procesare.

În comparație cu centrifugele decantare fără site, cele echipate cu site și melci realizează un drenaj mai complet datorită efectului combinat al forței centrifuge și al sitelor. Acest lucru poate duce la solide evacuate mai uscate într-un număr mai mare de aplicații, în special în cazul materialelor mai complexe, cum ar fi cele cristaline sau fibroase. În schimb, centrifugele decantare pot reține o cantitate mai mare de materiale fine și pot fi un instrument mai potrivit pentru anumite aplicații, în special atunci când materialele ar putea obtura suprafețele sitei. Alegerea tehnologiei depinde foarte des de caracteristicile specifice ale materialului și de cerințele procesului.

Sistemele de vibrație și alte separatoare bazate pe gravitație de pe piață tind să aibă costuri inițiale și de funcționare mai mici, dar din punctul de vedere al separării pure și al capacității de procesare, nu pot concura cu sistemele centrifuge. În operațiunile de separare fină sau de prelucrare în volum mare, centrifugele cu site elicoidale sunt adesea cea mai eficientă soluție din punct de vedere al costurilor, chiar dacă au un preț inițial mai mare. Funcționarea lor continuă este asociată cu cerințe reduse de forță de muncă în comparație cu un sistem manual în loturi, iar atât costurile inițiale, cât și cele de funcționare ale centrifugului tind să fie mai mici atunci când se ia în considerare volumul de material procesat pe durata de viață a sistemului.

Tendințele viitoare și evoluțiile tehnologice

Îmbunătățirile tehnologice concentrate pe performanță, eficiență și utilizare continuă să modeleze evoluția centrifugului cu melc de ecran. Progresele în știința materialelor creează aliaje mai rezistente la coroziune și mai durabile, care îmbunătățesc durata de viață a componentelor critice în aplicații solicitante. Suprafețele netratate și acoperirile specializate concepute pentru a rezista la substanțele abrazive sunt îmbunătățiri care pot reduce întreținerea și costurile. Aceste îmbunătățiri se traduc printr-o îmbătrânire mai elegantă a componentelor și o performanță stabilă în timp.

Gradul de sofisticare al sistemelor de control este în creștere, iar controlerele logice programabile care permit automatizarea completă a proceselor, inclusiv pornirea, oprirea și controlul proceselor în timp real pentru optimizare, devin din ce în ce mai frecvente. Sistemele mai noi sunt capabile să mențină autonom performanța optimă fără ajustare manuală, prin controlul și reglarea variabilelor din proces. Capacitatea de a menține performanța optimă fără ajustare manuală a crescut eficiența și a redus costurile. Posibilitatea de a controla aceste sisteme la distanță, inclusiv întreținerea predictivă, are un potențial imens în domeniul industrial.

Un alt domeniu de dezvoltare îl reprezintă eficiența energetică. Pentru a reduce costurile operaționale și impactul asupra mediului, producătorii lucrează la o dinamică a fluidelor îmbunătățită, la proiecte de motoare mai eficiente și la sisteme avansate de management al energiei. Modelele mai noi integrează sisteme de recuperare a energiei care captează și reutilizează energia care ar fi fost pierdută sub formă de căldură. Accentul pus pe sustenabilitate în toate industriile va face ca aceste câștiguri de eficiență să aibă o influență tot mai mare asupra selecției echipamentelor. Îmbunătățirea separării și proiectarea avansată a sitezelor și a modelelor de curgere pentru diverse procese sunt obiectivul cercetărilor menite să ducă potențialul acestor mașini la niveluri și mai înalte.

În analiza finală, centrifuga cu melc de ecran este o tehnologie rafinată de separare ale cărei parametri sunt rezultatul unui design avansat pentru multiple utilizări. Parametrii de proiectare includ dimensionarea fundamentală și proiectarea energetică, controlul operațional, selecția materialelor componentelor și integrarea sistemului. Aceste principii de proiectare vor determina tehnologia cea mai potrivită pentru o anumită cerință operațională. În plus, aceste mașini, pe măsură ce evoluează tehnologia, sofisticarea proiectării și integrarea modelului de procesare, vor rămâne instrumente industriale intens utilizate.