摘要:基金项目:“九五”国家科技攻 关课题(96-909-02-01-04) 。包括步进式阶梯格栅的组成、工作原理、结构特性、关键技术研究、产品的主要技术性能指标。
关键词:步进式 阶梯格栅
1 的组成、工作原理
由驱动装置、传动机构、机架、动栅片、静栅片等部分组成,如图1所示。工作原理是通过设置于上部的驱动装置,带动两组分布于机架两边的偏心轮和连杆机构,使一组阶梯形栅片相对于另一组固定阶梯形栅片作小圆周运动,将水中的漂浮渣物截留在栅面上,并将渣物从水中逐步上推至栅片顶端排出,实现拦污、清渣的目的。由此可见,它从根本上改变了以往机械的直形或弧形栅条拦渣、移动齿耙作单向直线或曲线运动除渣的模式,而是通过两组阶梯形薄栅片的相对运动来实现拦渣清污过程。
2 的结构特性
工作时,动、静栅片由特定的隔离块隔离,相互不接触,间隙在整个运动过程中保持不变。在的卸渣口处,由于设置在静栅片端部的特殊隔离块与动栅片之间的空隙较小,当动栅片将渣物运送到卸渣口处进行卸渣时,隔离块对挂在动栅片上的渣物能够自行清除,具有特定的自洁净功能。
栅片阶梯由拦渣边和承渣边构成。工作时水中的渣物能较均匀地分布在栅片组阶梯承渣面上,有时会在栅片组阶梯面上形成毯状层,改善了栅片的受力状况,避免集中荷载出现。在满足栅片设计刚度、强度的前提下,采用较薄栅片以减小断面形状系数,增大了的过水面积,其水头损失较具有同样水力条件、同等规格的其他小;栅片的宽度比其他形式栅条的宽度大,这使栅片在顺水流方向的抗弯能力增强,承载能力增大,具有能适应较高水力负荷的能力。
的传动系统均在水面上,结构简单紧凑,既避免了水中软纤维物质对传动机构的缠绕、卡阻,又为的维护、检修提供了方便。
的动、静栅片采用特定的挂钩插在经机加工确保尺寸精度要求的机架之上。这种固接形式结构稳定可靠,方便了动、静栅片的更换,在不需断流的情况下即可更换动、静栅片。
目前,多数的现场安装工作量较大,麻烦较多,有时还会耽误工期。因此,将机架设计成轻型框架结构,既可采用焊接又可采用螺栓连接;其他主要零部件一次加工成型,可在厂内拼装或在现场组装,还可根据需要改现有框架式结构为封闭式结构,改善的工作环境。
3 关键技术研究
的技术关键在于:栅片运动轨迹、栅片阶梯几何尺寸与栅片装配角度的匹配,传动形式以及用于间隔动静栅片的隔离块在栅片上装配位置的确定。
研究中,通过对栅片运动轨迹模拟,发现栅片的阶梯形状、装配角度以及固定方式都与栅片运动轨迹有关。当动、静栅片采用完全相同的阶梯形式,栅片阶梯的拦渣和承渣边采用90°夹角,栅片以45°角度装配时,栅片组所形成的托渣面、拦渣面与水平面分别都具有特定的夹角,这样既满足了栅片在水中的拦渣效果,又增大了的托渣量。
对传动形式在动栅片组的连杆铰接处,一端采用钢性联接结构,另一端采用可调结构;通过 动平衡计算,在传动系统的主、从动轴上设置了平衡配重,用于消除因动栅片组在旋转运动过程中所产生的重量不平衡,减少或消除传动机构的运动冲击。在连杆上,设置了调节 机构用于调节和校正连杆系统与动栅片组的相对位置,使栅片的装配和调整更加准确和方便。
分析栅片运动轨迹可知,其传动机构的关键是确定偏心轮的偏心距,它的大小关系到传动机构的结构布置、栅片的运动速度、运动稳定性及驱动机构中减速装置的配置。偏心距与栅片阶梯几何尺寸(即阶梯拦渣边和承渣边长度、夹角等)、栅片安装倾斜角有关。当栅片装配夹角>45°时,由于栅片拦渣边必须≤90°,为确保栅片阶梯的承渣边尽可能长,需增加栅片的宽度,否则将削弱栅片的强度。栅片阶梯尺寸加大,偏心轮的偏心距也将增大。对于以一定重量恒速运动的机构,由于运动偏心距的加大,机构运动冲击和振动也会增加,且所需功率增大。
栅片上隔离块的装配间距、装配位置及形状也是影响运行的技术关键。隔离块的装配位置应从动、静栅片的相对运动轨迹考虑,以确保动栅片在运动过程中不脱离与静栅片上隔离块的接触。隔离块的形状应以对水流造成的阻力最小为前提来确定。
4 产品的主要技术性能指标
RSS —I型样机见图2。主要技术性能指标如下:过水流量≥500m3/h,栅间隙6mm,适用沟渠宽度1200mm,沟渠深度≤850mm,有效宽度1010mm,装机容量0.75kW。
经对样机的反复测试、修改及调整,开发出适应我国处理和工业处理浅渠道需求的 阶梯RSS型系列化产品,其主要技术性能指标见表2。
表2 RSS型阶梯主要技术性能参数规格型号 | 名义宽度 (mm) | 有效宽度 (mm) | 配套电机功率 (kW) | 间隙 (mm) | 设备总高 (mm) | 允许流速 (m/s) | 适用渠深 (mm) | 排渣高度 (mm) |
RSS-500 | 500 | 310 | 0.75~3 | 3~10 | 1700~2350 | 0.5~1 | 850~1500 | 400~500 |
RSS-600 | 600 | 410 |
RSS-800 | 800 | 610 |
RSS-1000 | 1000 | 810 |
RSS-1200 | 1200 | 1010 |
RSS-1500 | 1500 | 1310 |
RSS-1800 | 1800 | 1610 |
RSS-2000 | 2000 | 1810 |