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，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)境治理過程中，江河湖泊疏浚等也會產(chǎn)生大量的污泥。污泥是一種量大面廣且對人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄物。目前，污泥減量化、無害化處置已經(jīng)成為在城鎮(zhèn)水污染控制與治理過程中非解決不可、刻不容緩的重大共性問題。

污泥常見的處置技術(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。對于上述常見污泥處置方法，都需要對污泥進(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)動時(shí)變化較小或基本無變化，相鄰葉片之間的污泥在干燥過程中受到外力較小，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)干燥過程惡化，能耗升高。

由此可見，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)展亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，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為凸出部內(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)軸通過傳動機(jī)構(gòu)與電機(jī)相連，且能使相鄰的轉(zhuǎn)軸逆向轉(zhuǎn)動；該轉(zhuǎn)動是同速轉(zhuǎn)動或差速轉(zhuǎn)動。

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)熱通過熱工質(zhì)在轉(zhuǎn)軸和葉片的空腔內(nèi)流動實(shí)現(xiàn)，熱工質(zhì)可由轉(zhuǎn)軸一端進(jìn)入，再從另一端流出，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；污泥在干燥機(jī)的流動主要依靠干燥機(jī)自身傾斜所產(chǎn)生的勢能差來完成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明通過轉(zhuǎn)軸葉片結(jié)構(gòu)在運(yùn)動過程中周期性的相互嚴(yán)密嚙合使葉片之間的相對空間發(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)動空間，使葉片運(yùn)動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)動的2根空心圓柱狀的中空轉(zhuǎn)軸1，轉(zhuǎn)軸1通過傳動機(jī)構(gòu)與電機(jī)相連，且能使相鄰的轉(zhuǎn)軸1逆向轉(zhuǎn)動；該轉(zhuǎn)動是同速轉(zhuǎn)動或差速轉(zhuǎn)動。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為凸出部內(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需與傳動機(jī)構(gòu)相連，且保證相鄰轉(zhuǎn)軸1均為逆向轉(zhuǎn)動，可同速轉(zhuǎn)動，亦可差速轉(zhuǎn)動，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，熱工質(zhì)可由轉(zhuǎn)軸一端熱工質(zhì)進(jìn)口4進(jìn)入，再從另一端熱工質(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)動時(shí)，相鄰轉(zhuǎn)軸1之間的相對空間由于相鄰葉片2的互相嚙合和分離，會發(fā)生急劇變化，附著在該相對空間干燥機(jī)葉片和壁面上的污泥會不停的受到外力壓迫，污泥會隨之發(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)的流動主要依靠干燥機(jī)自身傾斜所產(chǎn)生的勢能差來完成，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。