本發(fā)明涉及污泥干燥設(shè)備，尤其涉及一種用于污泥干燥機(jī)的具有嚙合葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加強(qiáng)，污水的產(chǎn)生及其數(shù)量在不斷的增長(zhǎng)，污水處理率逐步提高，伴隨產(chǎn)生了大量剩余污泥。此外，在水環(huán)境治理過(guò)程中，江河湖泊疏浚等也會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。污泥是一種量大面廣且對(duì)人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄物。目前，污泥減量化、無(wú)害化處置已經(jīng)成為在城鎮(zhèn)水污染控制與治理過(guò)程中非解決不可、刻不容緩的重大共性問(wèn)題。

污泥常見(jiàn)的處置技術(shù)主要包括衛(wèi)生填埋，土地利用、焚燒及建材利用。而一般污水污泥廠排放的機(jī)械脫水污泥含水率仍然高達(dá)80％左右，為了滿足進(jìn)一步的處理和處置要求，往往要將污泥含水率降至40～50％，甚至更低。對(duì)于上述常見(jiàn)污泥處置方法，都需要對(duì)污泥進(jìn)行不同程度的干燥處理，因此污泥干燥是污泥進(jìn)行后續(xù)處理的重要一步。

熱干燥技術(shù)是常用的污泥干燥技術(shù)，其中尤以間接傳熱干燥技術(shù)居多。當(dāng)污泥在間接傳熱干燥機(jī)中干燥時(shí)，含水率較高的污泥將呈現(xiàn)流體狀態(tài)，隨著污泥被干燥，含水率降低，污泥干燥將進(jìn)入粘滯區(qū)(65％-30％左右)，污泥的粘性和塑性將會(huì)隨之上升，并在50％-60％含水率時(shí)達(dá)到最大粘性和塑性，此時(shí)大部分污泥將結(jié)成硬塊并粘附在干燥機(jī)傳熱表面上，且難以破碎、清理，從而阻礙污泥干燥表面更新，以及污泥干燥過(guò)程的傳熱傳質(zhì)，進(jìn)而造成污泥干燥速率下降，能耗升高。

現(xiàn)有污泥間接傳熱干燥機(jī)以槳葉式以及圓盤式污泥干燥機(jī)為主，根據(jù)處理量包括單軸，雙軸以及四軸等不同模式，各轉(zhuǎn)軸上按一定距離垂直分布若干葉片，葉片多呈圓盤狀或楔形槳葉狀，由于相鄰葉片之間的空間結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)變化較小或基本無(wú)變化，相鄰葉片之間的污泥在干燥過(guò)程中受到外力較小，在高粘性狀態(tài)時(shí)易以一定厚度(多為葉片間距)粘附在換熱表面，且難以破碎和干燥，亦即干燥機(jī)攪拌效果和自清潔效果變?nèi)?，從而使整個(gè)干燥過(guò)程惡化，能耗升高。

由此可見(jiàn)，改進(jìn)干燥機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)軸和葉片結(jié)構(gòu)以保證干燥機(jī)在處理污泥高粘狀態(tài)時(shí)具有較好的攪拌、自清潔和干燥效果是目前干燥技術(shù)發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于污泥干燥機(jī)的具有嚙合葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸，能夠使干燥機(jī)在處理污泥高粘狀態(tài)時(shí)具有較好的攪拌和自清潔效果，以提高干燥機(jī)干燥和傳熱速率。

為解決其技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

提供一種用于污泥干燥機(jī)的具有嚙合葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸，包括由電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的中空轉(zhuǎn)軸，以及設(shè)于轉(zhuǎn)軸上的中空葉片，葉片與轉(zhuǎn)軸的中空部分相互連通；所述轉(zhuǎn)軸至少有2根，呈空心圓柱狀；在轉(zhuǎn)軸上間隔布置了多個(gè)葉片組，每個(gè)葉片組中包括至少兩個(gè)相互交叉的葉片；葉片具有以轉(zhuǎn)軸為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在葉片兩個(gè)末端的表面均設(shè)有同方向的凸出部，使葉片的側(cè)面呈凹字形；同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上葉片的凸出部具有相同方向，相鄰轉(zhuǎn)軸上葉片凸出部的方向與之相反；當(dāng)任一葉片處于兩個(gè)轉(zhuǎn)軸所形成的平面上時(shí)，均有一個(gè)位于相鄰轉(zhuǎn)軸上的葉片與其嚙合；所述嚙合是指，兩個(gè)葉片之間部分重合且保持間距，一個(gè)葉片的凸出部位于另一個(gè)葉片的凸出部與其轉(zhuǎn)軸之間的范圍內(nèi)，兩個(gè)葉片的凸出部呈相對(duì)方向且具有相同高度。

本發(fā)明中，每個(gè)葉片組中均包括兩個(gè)相互垂直交叉的葉片；葉片垂直于轉(zhuǎn)軸，其整體呈橢圓星形，外緣是由兩個(gè)與轉(zhuǎn)軸相切的等徑圓弧相交組成的。

本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)軸和葉片具有下述公式中所述的結(jié)構(gòu)或尺寸關(guān)系：

R≥2r 公式(1)

式中，R為葉片外緣的圓弧半徑，r為轉(zhuǎn)軸半徑，l為凸出部的內(nèi)緣與轉(zhuǎn)軸圓心之間的距離，m為凸出部?jī)?nèi)緣與葉片末端之間的距離，n為凸出部的內(nèi)緣的半寬度，x為葉片末端與相鄰轉(zhuǎn)軸圓心之間的最近距離。

本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電機(jī)相連，且能使相鄰的轉(zhuǎn)軸逆向轉(zhuǎn)動(dòng)；該轉(zhuǎn)動(dòng)是同速轉(zhuǎn)動(dòng)或差速轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明中，在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸上，能夠相互嚙合的兩個(gè)葉片組的幾何中心是相互對(duì)應(yīng)的，即兩個(gè)葉片組的幾何中心連線垂直于這兩個(gè)轉(zhuǎn)軸。

本發(fā)明中，干燥機(jī)導(dǎo)熱通過(guò)熱工質(zhì)在轉(zhuǎn)軸和葉片的空腔內(nèi)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)，熱工質(zhì)可由轉(zhuǎn)軸一端進(jìn)入，再?gòu)牧硪欢肆鞒觯部刹捎霉軆?nèi)分管等形式使熱工質(zhì)從同一端進(jìn)入流出；污泥在干燥機(jī)的流動(dòng)主要依靠干燥機(jī)自身傾斜所產(chǎn)生的勢(shì)能差來(lái)完成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)軸葉片結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中周期性的相互嚴(yán)密嚙合使葉片之間的相對(duì)空間發(fā)生急劇變化，使附著在干燥機(jī)葉片和壁面上的污泥不停的受到來(lái)自其他與其相嚙合葉片或與壁面相鄰近葉片頂端凸出結(jié)構(gòu)的大范圍、近距離的外力壓迫，從而發(fā)生劇烈形變、剪切、破碎和脫落，實(shí)現(xiàn)污泥干燥過(guò)程中干燥機(jī)的攪拌和自清潔效果，解決污泥在粘滯區(qū)時(shí)難以破碎以及粘壁的問(wèn)題，保證污泥換熱表面不斷更新，從而增大污泥干燥機(jī)的干燥速率，提高干燥機(jī)的污泥處理能力和粘性處理范圍。此外，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相較于現(xiàn)有的槳葉式以及圓盤式污泥干燥機(jī)，多個(gè)葉片組的嚴(yán)密嚙合和葉片頂端凸出結(jié)構(gòu)有效擴(kuò)大了葉片在干燥機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)空間，使葉片運(yùn)動(dòng)范圍幾乎覆蓋了整個(gè)干燥機(jī)內(nèi)部空間，避免了混合死角的產(chǎn)生。

(2)本發(fā)明提出的設(shè)計(jì)方法能夠有效的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的意圖，根據(jù)干燥機(jī)材質(zhì)、所需污泥處理能力、污泥種類和熱工質(zhì)種類，可確定轉(zhuǎn)軸的所有參數(shù)，保證本發(fā)明能夠運(yùn)用于不同類型不同處理規(guī)模的干燥機(jī)，為各類干燥機(jī)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是具有嚙合橢圓星形葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是嚙合橢圓星形葉片結(jié)構(gòu)三視圖；

圖3是具有嚙合橢圓星形葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸側(cè)視旋轉(zhuǎn)示意圖。

圖中，轉(zhuǎn)軸1、葉片2、葉片3、熱工質(zhì)進(jìn)口4、熱工質(zhì)出口5、葉片組6。

具體實(shí)施方式

參考附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

用于污泥干燥機(jī)的具有嚙合葉片的自清攪拌式轉(zhuǎn)軸如圖1所示。包括由電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的2根空心圓柱狀的中空轉(zhuǎn)軸1，轉(zhuǎn)軸1通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電機(jī)相連，且能使相鄰的轉(zhuǎn)軸1逆向轉(zhuǎn)動(dòng)；該轉(zhuǎn)動(dòng)是同速轉(zhuǎn)動(dòng)或差速轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)軸1上間隔布置了多個(gè)葉片組6，每個(gè)葉片組6中均包括兩個(gè)相互垂直交叉的中空葉片2、3；葉片2、3與轉(zhuǎn)軸1的中空部分相互連通。葉片2、3垂直于轉(zhuǎn)軸1，具有以轉(zhuǎn)軸1為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。葉片2、3的整體呈橢圓星形，外緣是由兩個(gè)與轉(zhuǎn)軸1相切的等徑圓弧相交組成的。在葉片2、3表面的兩個(gè)末端均設(shè)有同方向的凸出部，使葉片2、3的側(cè)面呈凹字形；當(dāng)任一葉片2或3處于兩個(gè)轉(zhuǎn)軸1所形成的平面上時(shí)，均有一個(gè)位于相鄰轉(zhuǎn)軸上的葉片與其嚙合；所述嚙合是指，兩個(gè)葉片之間部分重合且保持間距，一個(gè)葉片的凸出部位于另一個(gè)葉片的凸出部與其轉(zhuǎn)軸之間的范圍內(nèi)，兩個(gè)葉片的凸出部呈相對(duì)方向且具有相同高度。在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸上1，能夠相互嚙合的兩個(gè)葉片組6的幾何中心是相互對(duì)應(yīng)的，即兩個(gè)葉片組6的幾何中心連線垂直于這兩個(gè)轉(zhuǎn)軸。

所述轉(zhuǎn)軸1和葉片2、3具有下述公式中所述的結(jié)構(gòu)或尺寸關(guān)系以保證該技術(shù)合理存在與葉片正常運(yùn)行：

R≥2r 公式(1)

式中，R為葉片外緣的圓弧半徑，r為轉(zhuǎn)軸半徑，l為凸出部的內(nèi)緣與轉(zhuǎn)軸圓心之間的距離，m為凸出部?jī)?nèi)緣與葉片末端之間的距離，n為凸出部的內(nèi)緣的半寬度，x為葉片末端與相鄰轉(zhuǎn)軸圓心之間的最近距離。

作為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)優(yōu)選方案，設(shè)計(jì)葉片時(shí)還可以進(jìn)一步作出下述限定：

葉片外緣的圓弧半徑R與轉(zhuǎn)軸半徑r之間具有下述尺寸關(guān)系：

R∶r＝5～8∶1 公式(6)。

葉片的厚度a與葉片凸出部的高度b之間具有下述尺寸關(guān)系：

a∶b＝1∶1.5～2.5 公式(7)。

假設(shè)相互嚙合的兩個(gè)葉片中，一個(gè)葉片的凸出部距離另一個(gè)葉片的距離為c，所述葉片的厚度a與距離c具有下述尺寸關(guān)系：

a∶c＝1∶0.25～0.75 公式(8)。

假設(shè)相互嚙合的兩個(gè)葉片中，一個(gè)葉片的凸出部距離另一個(gè)葉片的距離為c，且該嚙合葉片組合與相鄰的另一個(gè)嚙合葉片組合之間的最近距離為d；則兩者具有下述尺寸關(guān)系：

c∶d＝1∶0.75～1.5 公式(9)。

設(shè)計(jì)方法說(shuō)明：

(1)根據(jù)干燥機(jī)材質(zhì)，所需污泥處理能力，污泥種類和熱工質(zhì)種類，確定干燥機(jī)所需傳熱系數(shù)，從而確定熱工質(zhì)流量，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)軸半徑r和葉片寬度a。

(2)為保證轉(zhuǎn)軸運(yùn)行正常，即運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸之間不碰撞，外沿圓弧半徑R需滿足公式(1)；再根據(jù)污泥粘性、干燥機(jī)污泥處理量以及公式(6)確定外沿圓弧半徑R；建議當(dāng)污泥處理量較大、污泥粘性較小時(shí)，需向公式(6)上限取值；當(dāng)污泥處理量較小、污泥粘性較大時(shí)，需向公式(6)下限取值；應(yīng)同時(shí)考慮污泥處理量和污泥粘性綜合決定。

(3)為保證轉(zhuǎn)軸運(yùn)行正常，即運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸之間不碰撞，需根據(jù)公式(2)確定葉片伸出部分靠近轉(zhuǎn)軸圓心的內(nèi)沿與轉(zhuǎn)軸圓心的距離l；葉片伸出部分高度m和葉片伸出部分靠近轉(zhuǎn)軸圓心的內(nèi)沿的半寬度n可直接分別根據(jù)公式(3)和公式(4)確定。

(4)為保證轉(zhuǎn)軸運(yùn)行正常，即運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸之間不碰撞，同時(shí)為保證轉(zhuǎn)軸對(duì)于污泥的攪拌和自清潔效果，需根據(jù)公式(5)確定葉片頂端與相鄰轉(zhuǎn)軸圓心之間的最近距離x。

(5)為保證轉(zhuǎn)軸對(duì)于污泥的攪拌和自清潔效果，建議分別根據(jù)公式(7)和公式(8)確定葉片伸出部分長(zhǎng)度b和同一葉片組或相鄰轉(zhuǎn)軸相鄰葉片組內(nèi)伸出部分相對(duì)的兩葉片中其中一個(gè)葉片靠近葉片組的中心的內(nèi)沿與另一個(gè)葉片伸出部分的外沿的距離c。

(6)為保證轉(zhuǎn)軸對(duì)于污泥的攪拌和自清潔效果，建議根據(jù)公式(9)確定同一轉(zhuǎn)軸上相鄰葉片組相靠近葉片的相靠近外沿之間距離d。

使用方法說(shuō)明：

當(dāng)安裝了所述轉(zhuǎn)軸的污泥干燥機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸1需與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，且保證相鄰轉(zhuǎn)軸1均為逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，可同速轉(zhuǎn)動(dòng)，亦可差速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示；干燥機(jī)導(dǎo)熱用熱工質(zhì)在轉(zhuǎn)軸1和葉片2的空腔內(nèi)流動(dòng)，熱工質(zhì)可由轉(zhuǎn)軸一端熱工質(zhì)進(jìn)口4進(jìn)入，再?gòu)牧硪欢藷峁べ|(zhì)出口5流出，也可采用管內(nèi)分管等形式使熱工質(zhì)從同一端進(jìn)入流出；如圖3所示，相鄰轉(zhuǎn)軸1上的相鄰葉片組6在逆向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相鄰轉(zhuǎn)軸1之間的相對(duì)空間由于相鄰葉片2的互相嚙合和分離，會(huì)發(fā)生急劇變化，附著在該相對(duì)空間干燥機(jī)葉片和壁面上的污泥會(huì)不停的受到外力壓迫，污泥會(huì)隨之發(fā)生劇烈形變、剪切，污泥塊將隨之破碎和脫落，從而實(shí)現(xiàn)該空間內(nèi)污泥的攪拌和自清潔效果；此外，葉片2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相較于現(xiàn)有的槳葉式以及圓盤式污泥干燥機(jī)，葉片2運(yùn)動(dòng)范圍幾乎覆蓋了整個(gè)干燥機(jī)內(nèi)部空間，避免了混合死角的產(chǎn)生；污泥在干燥機(jī)的流動(dòng)主要依靠干燥機(jī)自身傾斜所產(chǎn)生的勢(shì)能差來(lái)完成，污泥在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間主要由污泥進(jìn)口流量，干燥機(jī)自身的傾斜角度和干燥機(jī)出口溢流高度決定。

最后，仍需注意的是：以上舉例僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例子。本發(fā)明不限于以上所述例子，可有許多變形。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。