碟式分离机是当前应用较为广泛的分离设备，并且也是在不同领域当中都有着较大应用数量的分离设备，如在农业、食品加工行业、香料生产行业、医药行业等等都有着较为广泛的应用。我国碟式分离机的研制起步较晚，但发展速度甚快，自70年代初开始研制，现有的规格品种已居其他离心机之首，在生产数量、各领域的应用覆盖面、出口数量等方面与其他形式离心机相比均名列前茅。在技术不断革新的背景之下，自动排渣式碟式分离机也开始得到推广。

1 技术背景

碟式分离机属于立式分离机的一种，该设备的转鼓位于立轴的上端，在电动机的驱动之下，带动传动装置来实现高速旋转。在转鼓之内有一套完整的、堆叠在一起的碟形零件，即为碟片，碟片与碟片之间存在一定的缝隙，而悬浮液或乳浊液也可以经由处于转鼓中心的进料管进入到转鼓之中。悬浮液在通过碟片的间隙时，固体颗粒会在离心机的作用之下，直接在碟片上形成沉渣，沉渣则会沿碟片的表面进行滑动，与碟片相脱离，并且在转鼓之中直径大的部位上积聚，在分离之后，液体可以在出液口排出，在这个过程中，碟片的作用在于减小颗粒的沉降距离，而安装于转鼓中的碟片也可以有效地提高分离机的生产能力。在转鼓内积聚的固体则可以在分离机停机后人工清除，也可以经由排渣结构直接在不停机的状态下直接将其从转鼓之中排出，具有一定的便利性。

碟片分离机设备的排渣方式主要分为三个类型，分别是人工方式、自动方式以及喷嘴方式，其中自动排渣由于技术上的成熟性而得到了较为广泛的应用，本项目所应用的活塞排渣即是自动排渣技术的一种，其可以基于自身的特殊结构来让活塞在纵向移动，在工作过程中，活塞上移，从而形成一个密闭的腔体，物料在其中可以完成分离。成渣积累到一定的体积后，可以经由活塞的下移活动来将其中的部分液体与渣混合排出，从而实现自动排渣过程。但是在排渣工序当中，由于其自身具有一定的离心力，因而活塞密封面与斜面也会受到冲刷，在长期作用之下也容易受到破坏。密封面如果受到破坏，轻则出现泄漏，重则导致分离功能失灵。常见的维修手段为更换活塞，但是会形成一定的成本，加之需要在生产厂家之中进行动平衡校验，因而带来生产的不便。因此，对于本设备来说，较为关键的设计要点即是如何缓解磨损，提高运行效率。

2 自动排渣式碟式分离机设计要点

本项目需要解决的主要的技术问题，即是可以在保证原有的排渣功能之下，可以更为高效地在活塞内部完成固体的分离，并避免内壁被磨损。

本项目所设计的自动排渣碟式分离机当中转鼓总成极为重要，其中包括了弹簧座、作用滑块与转鼓盖、转鼓体与活塞、活塞衬套碟片架与主锁环、碟片压盖。其中作用滑块在弹簧座上进行安装，而转鼓体则在滑块上进行安装，环形侧壁设置于凹陷部位外围，出渣口设置于环形侧壁上，在这种设计之下，活塞可以沿轴向活动，在凹陷部位当中实现安装。活塞顶沿上升过程中，可以与转鼓盖底沿部位形成一个有较强密封性的接触面，直接围成一个空腔。而转鼓盖的外围位于环形侧壁的内侧也可以与其形成一个环形间隔，主锁环可以在安装间隔当中安装，并且与内侧壁共同构成螺纹结构实现连接，并将鼓盖与活塞压紧，保证结构的密封性。

碟片压盖与碟片架在空腔之中以一上一下的形式安装，碟片压盖的底部也设置了一个朝下设置的锥形部件，其锥形部件与转鼓盖内部形成间隔，碟片架底部设置了一个向下设置的锥形托板，并且在锥形部分与锥形托板之间设置碟片。在此基础上，活塞衬套可以设置在活塞内壁部位上，并且为可拆卸结构。

3 技术改良措施

项目具体改良设计要点如下：活塞内壁均为环形锥面结构，活塞衬套与活塞内壁为相互匹配的薄壁回转部件；在碟片数量的设计上，为多个碟片结构，碟片间的间距可以为间距均等设计，也可以为从上到下依次增加的设计；转鼓体当中具有一个锥形主轴孔结构，其夹角控制在6°（±0.5）；在锥形主轴孔当中设置花键，碟片间夹角为75～80°，锥形部的底部需要向内侧折弯，在转鼓盖的底部可以设置密封圈，并且与顶沿形成密封结构，经过上述技术改良措施，达到抗磨损效果。

具体结构方面，半作用滑块在弹簧座上安装，并且在滑块上安装转鼓体，转鼓体上存在环形结构，并且在凹陷部外周的环形侧壁上与出渣口连接，确保活塞可以沿轴向活动在凹陷部位当中安装。活塞的顶部沿上升过程中，也与转鼓盖的底沿形成密封接触，从而合围成一个完整的空腔，活塞的顶沿下降过程中，也可以与底沿形成一个环形的安装间隔，主锁环在安装间隔当中安装，并且与环形侧壁形成螺纹，并将转鼓盖与活塞压紧。

碟片压盖与碟片盖在空腔体之内以一上一下的结构形式安装，碟片压盖的底部具有一个向下设置的锥形部位，该部件与转鼓盖的壁形成间隔，而在碟片架的底部，则具有一个朝下设置的锥形托板。活塞衬套位于活塞内壁上，并且活塞内壁为环形锥面结构，活塞衬套为活塞的内壁相匹配的薄壁回转体件。

碟片数量方面，其可以应用多个碟片结构，可以等距安装，也可以从上至下增加间距。变距式设计有助于提高分离效果，但是其安装难度较高，相比之下，等距安装则可以大大降低安装难度，并提高安装效率。

碟式分离机内部结构有较高的复杂度，因而在设计过程中，针对其中部分环节进行了简化假设，同时模型在空间下的放大或缩小也会导致模型与原型之间存在差异。因而在未来一段时间的设计工作中可以进行如下改进：继续模拟碟式分离机的内部流场，并对于其计算模型进行改进，从而提高计算精度，并提高设计合理性；而在内部流场方面，则可以应用高速拍照手段来进行研究，对于碟片之间的多相流动原理进行深入分析。部分研究表明，碟片之间加入导流筋条可以进一步提高分离效率，可以将其用作进一步参数优化，从而让碟片内的流场情况得到相应的改善，为设备的进一步优化做好准备。

4 总结

碟式分离机作为一种分离设备，其有着高运行频率、低能源消耗的特点，同时也有较强的经济实用性。本项目设计了一种具备自动排渣功能的自动排渣式分离机，将作用滑块在弹簧座上进行安装，转鼓体上具有环形凹陷部位，环形侧壁上具有排渣口结构，活塞可以沿轴向活动安装到凹陷当中，从而在起到排渣效果的同时，也可以有效地避免活塞内部的磨损问题。本文针对其中的技术要点进行了分析与总结，希望可以给相关工作的开展提供一些参考。