污泥干燥機面積較小一般為雙軸,面積較大的為四軸。本文以雙軸式槳葉干燥機設計為例。
雙軸式槳葉干燥機的兩根主軸均為中空軸,中間留有孔道,用以通入加熱介質或排出冷凝水,沿徑向設置多個短管,與焊裝在中空軸外圈的槳葉相通,軸兩端分別設有支撐用軸頸和傳動用鍵槽,其典型結構如圖1-1所示。由于主軸在高溫狀態下傳遞扭矩,且較長,設計時要考慮到熱脹冷縮、熱應力、強度、剛度及撓度等問題。
圖1-1 槳葉干燥機主軸見圖
兩軸在機體內平行排列,如圖1-2所示,兩排槳葉相互嚙合,相向旋轉。軸間距L大于槳葉^大外圓直徑和主軸直徑之和的一半,即槳葉旋轉時,其^大外圓不能與對面軸的表面相碰,根據加工精度,^小間隙可取為5~10mm。取較小的L值,可以提高攪拌效果,但相應的攪拌功率提高,通常用于含水率較高、粘性較大,需強烈攪拌的物料。相反,較大的L值,常用于較松散物料,在不影響攪拌效果前提下,可以降低攪拌功率。
主軸內通入的加熱介質,常用的有飽和蒸汽、熱水、導熱油等,為了保持加熱面較高的傳熱速率,加熱介質進出主軸、槳葉的結構應^設計,按加熱介質的不同,通常有以下幾種結構:
(1)進出飽和蒸汽型
飽和蒸汽做熱源,主要是利用蒸汽潛熱的高傳熱系數,設計時應盡量避免流道內有冷凝水存留。本著這一原則,目前,進出飽和蒸汽型結構可分為有芯管和無芯管式,分別見圖1-3a和圖1-3b,有芯管式的主軸內插入一根較細的芯管,作為冷凝水通道,芯管與主軸管設一短管連同,短管一端與主軸外圓平齊,另一端深入芯管一小段,防止短管被芯管內冷凝水淹沒,防止冷凝水倒流,深入芯管的深度按冷凝水量計算,該短管靠近槳葉大端,在其轉過右側水平位置后開始排水,至接近垂直位置時截止,每轉一圈排水一次。該結構因增加了芯管,結構較復雜,施工也很麻煩,但由于芯管提高了排水水位,當主軸軸徑較大時,不會在主軸階梯軸內存留冷凝水,因而也不必設較大的機體傾角。進蒸汽短管焊接在主軸上,伸出外圓一小段,避免水倒流。有芯管式因蒸汽和冷凝水走不同通道,可在軸的同一端進蒸汽并排出冷凝水,傳動側軸頭不走蒸汽和冷凝水,避免軸承及潤滑等受高溫影響。
無芯管式也設短管兩個,回水管靠近大端,伸出主軸外表端與主軸平齊,蒸汽管靠近另一端,伸出主軸端應外伸一小段,理由同上。兩短管深入主軸內部的長度,應以不被冷凝水淹沒為宜。無芯管式排水位置與有芯管式相同,結構簡單,施工方便,但由于利用主軸內腔作回水通道,如中空軸由階梯狀鋼管制成,中間段階梯軸直徑較大,水位低于出口水位,會有部分冷凝水排不出去,影響傳熱,尤其在機體傾角小時,此問題較為突出。
芯管直徑和各短管直徑,以及外伸長度,都與冷凝水總排量和主軸轉數有關,須仔細測算并在設計時留有余量,設計原則是有水即排,力求排凈。
(2)進出熱水或導熱油型
利用導熱油和熱水作熱源時,為了加大傳熱效果,應盡量做到流速快、均勻、流道通暢、無返混和局部渦流等,為此,結構上與蒸汽型應有不同,現行設計也有兩種方式,即芯管式和隔板式,見圖1-4,其中圖1-4a為芯管式,圖1-4b為隔板式。
芯管式中空軸只做進水用,增設芯管回水。設回水短管一個,靠近槳葉大端,連接中空軸與芯管,兩端分別與中空軸外表和芯管內徑平齊。另有進水口一個,位于槳葉尖端的中空軸上,為了提高液體在槳葉中流速,避免出現局部渦流,在槳葉中設導流板1~2塊。熱介質由中空軸經進水口流入槳葉,再經導流板由回水短管返回芯管,由回轉接頭排出。
隔板式不設芯管,中空軸由中間隔板一分為二,一半進水,另一半回水,每一半均在軸壁上開有進水和回水口,熱流體由進水半軸進入槳葉,放熱后再流入另一半軸排出,這種結構簡單,制作成本低,但存在問題是,隔板封閉不完全時會有熱流體短路現象。