СЕПАРАТОРНЫЙ РОТОРНЫЙ ПИТАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
SEPARATOR ROTARY FEEDER AND METHOD OF ITS APPLICATION

Перекрестная ссылка на близкие заявки
По настоящей заявке испрашивается приоритет заявки US 61/008868, поданной 20 декабря 2007 года, содержание которой целиком включено в 25 данную заявку путем ссылки.
Область техники
Настоящее заявка в общем относится к устройству и способу подачи сыпучего материала. В частности, настоящая заявка относится к использованию роторного (лопастного) питателя для подачи сыпучего материала в систему 30 транспортирования материала. Кроме того, данная заявка в общем относится к устройству и способу отделения сыпучего материала в роторном питателе.
Уровень техники
Многие материалы, такие как пластики, древесная щепа, зерно, мусор, другие сыпучие продукты и измельченные материалы, перемещают в оборудовании транспортирования материалов с использованием роторных шлюзовых измерителей или роторных питателей. Например, измельченный материал может подаваться к другому стационарному обрабатывающему оборудованию, такому как смесители, мешалки или технологические емкости различных типов. Для предотвращения выхода сжатого газа из транспортной линии или другого технологического устройства или попадания в них воздуха измельченный материал может подаваться в транспортную линию или другие системы с помощью роторного шлюзового устройства. В других практических применениях роторный питатель может использоваться для измерения потока материала.
Обычно такие устройства включают входной канал (отверстие), расположенный вверху цилиндрического корпуса, и нижний выходной канал. В корпусе установлен ротор, содержащий группу лопастей, выполненных с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью корпуса и образующих с ней при вращении герметичные полости, служащие для передачи материала от входного канала к выходному каналу. Во многих системах измельченные материалы подаются в верхнюю часть питателя за счет гравитации. В некоторых конструкциях верхний край корпуса имеет режущую кромку, которая вместе с краем лопасти ротора образует нож для резки материала, выступающего за край лопасти ротора при ее прохождении под этой кромкой.
В некоторых системах роторный шлюзовой питатель подает смесь сыпучего материала и материала с диаметром больше необходимого, называемого далее кусковым, в пневматическую транспортную систему, в которой смесь материалов транспортируется к другому обрабатывающему оборудованию, или смесь сыпучего и кускового материала проваливается в гравитационную систему обработки потока материала.
В некоторых технологиях есть необходимость в удалении кускового материала из измельченного сыпучего материала до того, как их смесь будет подана в обрабатывающее оборудование или систему. Это может требоваться, например, для предотвращения загрязнения продукта или предотвращения влияния на работу другого оборудования, установленного ниже по технологической цепочке. В некоторых технологиях, например при производстве полимеров, измельченный полимерный сыпучий материал может направляться на измерительные устройства или регуляторы подачи, такие как ленточные транспортеры, шнековые питатели или другие устройства, подверженные отказам при попадании в них кусковых материалов. В любом случае часто необходимо удалять кусковой материал из измельченного сыпучего материала, в частности, перед подачей материала к измерительному или питающему устройству. Это обычно требует введения в оборудование сепараторного звена перед измерительным или подающим устройством для отсеивания кускового материала.
Одним из таких устройств может быть, например, вибрационный сепаратор, в котором смесь сыпучего материала и кускового материала подается на сито, установленное с наклоном и вибрирующее. Сыпучий материал проваливается сквозь сито, в то время как кусковой материал поступает через верх сита в отводной канал. Сортировочное устройство может стать большим и, как в случае вибрационного сортировочного устройства, может передавать вибрации на опорную конструкцию. Вибрации могут влиять на работу точных измерительных или подающих устройств. Кроме того, так как эти системы транспортирования материалов часто работают на гравитационном принципе, установка сепаратора может также привести к увеличению высоты системы транспортирования материалов, увеличивая тем самым стоимость и сложность конструкции.
Например, в патенте US 4231495 раскрыт роторный шлюзовой питатель для пневматической транспортной линии, содержащий цилиндрический корпус со снабженным прямыми лопастями ротором, установленным в нем и предназначенным для продвижения материалов от верхнего входного канала к нижнему каналу выгрузки.
В патенте US 4940131 раскрыт роторный затвор, снабженный приподнятым устройством поддержания подачи сыпучего материала, нижним устройством приема материала и дистанционным устройством управления. Золотниковый клапан, установленный во входном канале, регулирует поток материала через него.
В патенте US 4076150 раскрыт роторный шлюз, снабженный входным каналом, выходным каналом и регулируемыми лопастями для сохранения герметичности.
В патенте US 6669411 раскрыт роторный шлюзовой питатель, снабженный ротором, помещенным внутри цилиндра, и желобом, соединенным с цилиндром через сквозной входной канал, расположенный в верхней части цилиндра.
Другие ссылки на предшествующий уровень техники включают патенты US 1536124, 2992740, 3151784, 3201007, 4155486, 4164947, 4461700, 4536121, 4635862, 4834783, 4993647, 5725332, 7083069 и 7112120.
Существует потребность в устройстве, способном удалять кусковой материал без введения ощутимых вибраций конструкции и без значительного увеличения вертикального размера системы транспортирования материалов. Желательно также сочетать функцию роторного питателя, например роторного шлюзового питателя, с функцией отделения кускового материала от сыпучего материала в одном элементе оборудования, не вносящем существенной вибрации.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству и способу подачи сыпучего материала, а также к отделению кускового материала (материала с диаметром больше необходимого), который может содержаться в сыпучем материале, от самого сыпучего материала. Одна из групп вариантов выполнения включает устройство роторного питателя и способ использования устройства роторного питателя для подачи сыпучего материала при одновременном отделении кускового материала от сыпучего материала.
В одной из групп вариантов выполнения предлагается роторный питатель для подачи сыпучего материала, содержащий цилиндрический корпус, включающий входной канал (отверстие) питателя, первый выходной канал (отверстие) питателя и второй выходной канал (отверстие) питателя; ротор, установленный в цилиндрическом корпусе и содержащий группу лопастей рабочего колеса, образующих группу разнесенных по окружности полостей, выполненных с возможностью совмещения с входным каналом питателя, первым выходным каналом питателя и вторым выходным каналом питателя и так, чтобы обметать стенку цилиндрического корпуса при вращении ротора в цилиндрическом корпусе; устройство вращения ротора; и сортировочное сито, установленное в первом выходном канале питателя для предотвращения, в основном, выхода кускового материала через первый выходной канал питателя, при этом каждая из группы расположенных по окружности полостей совместится с входным каналом питателя для приема в нее сыпучего материала и кускового материала, поступающих через входной канал питателя, повернется в цилиндрическом корпусе так, чтобы совместиться с первым выходным каналом питателя и выгрузить из нее сыпучий материал, а затем повернется в цилиндрическом корпусе так, чтобы совместиться со вторым выходным каналом питателя после совмещения с первым выходным каналом питателя и выгрузить из нее кусковой материал.
В одном из частных вариантов выполнения сортировочное сито содержит прутковую решетку.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения протяженность сита в направлении вращения может составлять по меньшей мере примерно в 1,5 расстояния между любыми двумя вершинами ротора (лопастей) в группе ориентированных по радиусу лопастей.
По меньшей мере в одном другом варианте выполнения протяженность второго выходного канала в направлении вращения составляет по меньшей мере примерно одно расстояние между вершинами.
По меньшей мере один из вариантов выполнения включает первую режущую кромку на цилиндрическом корпусе у входного канала питателя, взаимодействующую с краями лопастей рабочего колеса при вращении рабочего колеса в первом направлении, вторую режущую кромку на цилиндрическом корпусе у входного канала, взаимодействующую с краями лопастей рабочего колеса при вращении рабочего колеса во втором направлении, или их сочетание.
По меньшей мере один из вариантов выполнения включает третью режущую кромку на цилиндрическом корпусе у первого выходного канала питателя, взаимодействующую с краями лопастей рабочего колеса при вращении рабочего колеса в первом направлении, четвертую режущую кромку на цилиндрическом корпусе у первого входного канала, взаимодействующую с краями лопастей рабочего колеса при вращении рабочего колеса во втором направлении, или их сочетание.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито содержит прутковую решетку, включающую ряд параллельных прутков, ориентированных в том же направлении, в котором вращается ротор.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения параллельные прутки содержат на своей верхней поверхности по меньшей один элемент из группы, включающей наплавки и зубцы.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения прутковая решетка содержит прутки, ориентированные поперек направления вращения ротора.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения параллельные прутки имеют форму поперечного сечения, представляющую по меньшей мере один элемент из группы, включающей пятиугольную, ромбоидную, ромбовидную и в виде бумажного змея (четырехугольник, который имеет 2 соседние короткие стороны одинаковой длины и 2 соседние длинные стороны одинаковой длины), и ориентированы так, чтобы иметь заостренную или узкую верхнюю поверхность, обращенную к разнесенным по окружности полостям.
По меньшей мере один из вариантов выполнения включает по меньшей мере один вход продувочного газа, расположенный вблизи по меньшей одного местоположения из группы, включающей первый выходной канал питателя и второй выходной канал питателя.
По меньшей мере один из вариантов выполнения включает перфорированную перегородку, обеспечивающую сообщение (связь по потоку) между вторым выходным каналом питателя и первым выходным каналом питателя.
В еще одной из групп вариантов выполнения предлагается роторный питатель для подачи сыпучего материала, содержащий цилиндрический корпус, включающий входной канал питателя и выходной канал питателя; ротор, установленный в цилиндрическом корпусе и содержащий группу лопастей рабочего колеса, образующих группу разнесенных по окружности полостей, выполненных с возможностью совмещения с входным каналом питателя и выходным каналом питателя, причем лопасти выполнены так, чтобы обметать стенку цилиндрического корпуса при вращении ротора в цилиндрическом корпусе, в котором каждая полость из группы разнесенных по окружности полостей совместится с входным каналом питателя для приема в нее сыпучего материала и кускового материала из входного канала питателя, повернется в цилиндрическом корпусе так, чтобы совместиться с выходным каналом питателя для выгрузки из нее сыпучего материала и кускового материала; устройство приведения в движение ротора; и сепараторное устройство, соединенное с выходным каналом питателя, при этом сепараторное устройство содержит первый выходной канал сепаратора и второй выходной канал сепаратора, а также сортировочное сито, которое выступает в выходной канал питателя, и при этом кусковой материал и сыпучий материал выгружаются из сепараторного устройства раздельно.
По меньшей мере в одном из частных вариантов выполнения сортировочное сито предотвращает, в основном, выход кускового материала через первый выходной канал сепаратора.
В настоящем изобретении также предлагается способ подачи сыпучего материала, при выполнении которого: подают сыпучий материал и кусковой материал в роторный питатель; вращают группу разнесенных по окружности полостей в роторном питателе у входного канала, чтобы дать возможность сыпучему материалу и кусковому материалу поступить в группу разнесенных по окружности полостей; разделяют кусковой материал и сыпучий материал в роторном питателе; выгружают сыпучий материал через первый выходной канал питателя; и выгружают кусковой материал через второй выходной канал питателя.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления кусковой материал и сыпучий материал разделяют в роторном питателе путем: вращения группы разнесенных по окружности полостей у сортировочного сита, установленного в первом выходном канале питателя, что дает возможность сыпучему материалу выходить через первый выходной канал питателя, предотвращая в то же время выход кускового материала через первый канал питателя; и сгребания кускового материала ко второму выходному каналу питателя.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления кусковой материал и сыпучий материал разделяют в роторном питателе путем: вращения группы разнесенных по окружности полостей у сита, размещенного в первом выходном канале питателя, что дает возможность сыпучему материалу проходить сквозь сортировочное сито; и сгребания кускового материала с сита.
По меньшей мере в одном из вариантов реализации способа роторный питатель включает: цилиндрический корпус, включающий входной канал питателя, первый выходной канал питателя и второй выходной канал питателя; ротор, установленный в цилиндрическом корпусе и содержащий группу лопастей рабочего колеса, образующих группу разнесенных по окружности полостей, выполненных с возможностью последовательного совмещения с входным каналом питателя, первым выходным каналом питателя и вторым выходным каналом питателя, причем лопасти выполнены так, чтобы обметать стенку цилиндрического корпуса при вращении ротора в цилиндрическом корпусе.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления кусковой материал разрезается на более мелкие фрагменты за счет вращения группы лопастей рабочего колеса в непосредственной близости к первой режущей кромке или ко второй режущей кромке так, чтобы кусковой материал измельчался между первой режущей кромкой или второй режущей кромкой и группой лопастей рабочего колеса.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления направление вращения ротора временно меняют на обратное.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления способ включает подачу продувочного газа через вход продувочного газа, расположенный вблизи по меньшей мере одного местоположения из группы, включающей первый выходной канал питателя и второй выходной канал питателя.
По меньшей мере в одном из вариантов осуществления способ включает регулирование скорости потока продувочного газа, поступающего от входа продувочного газа, расположенного вблизи второго выходного канала питателя, так, чтобы перенести по меньшей мере часть любого сыпучего материала, вынесенного во второй выходной канал питателя, в первый выходной канал питателя через по меньшей мере один элемент из группы, содержащей перфорированную перегородку и сортировочное сито.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - сечение предлагаемого в одном из вариантов выполнения изобретения роторного питателя;
на фиг.2 - сечение предлагаемого в другом варианте выполнения изобретения роторного питателя;
на фиг.3 и 4 - схематическое представление сортировочного сита и его компонентов, используемых в вариантах выполнения раскрытых в данном описании роторных сепараторных затворов;
на фиг.5-8 - упрощенное схематическое представление (вид сверху) сортировочного сита, используемого в вариантах выполнения раскрытых в данном описании роторных сепараторных затворов;
на фиг.9 - сечение предлагаемого в одном из вариантов выполнения роторного сепараторного затвора, раскрытого в данном описании.
Осуществление изобретения
Прежде чем приступить к рассмотрению настоящих структур, компонентов, композиций, устройств, программного обеспечения, аппаратных средств, оборудования, конфигураций, схемотехники, систем и (или) способов, нужно понимать, что, до тех пор пока не оговорено иное, настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами структур, компонентов, композиций, устройств, программного обеспечения, аппаратных средств, оборудования, конфигураций, схемотехники, систем, способов и т.д., которые могут изменяться до тех пор, пока не определено иное. Нужно также понимать, что используемая здесь терминология служит только для целей описания конкретных вариантов выполнения и не предназначена для ограничения объема изобретения.
Следует также понимать, что в описании и приложенной формуле изобретения объекты, приведенные в единственном числе, включают множественность объектов, до тех пор пока не оговорено иное.
Раскрытые здесь варианты выполнения относятся в общем к устройству и способу подачи сыпучего материала, а также, как вариант, к отделению кускового материала, который может содержаться в потоке сыпучего материала, от самого сыпучего материала. В частности, варианты выполнения включают устройство роторного питателя и способ использования устройства роторного питателя для подачи сыпучего материала при одновременном отделении кускового материала от потока сыпучего материала.
В используемом в данном описании смысле термин "сыпучий материал" относится к любому измельченному материалу или к любой гетерофазной смеси. В любом варианте выполнения сыпучий (зернистый) материал может содержать гранулированные полимеры, например полиэтиленовый полимер, полипропиленовый полимер или другие полимеры.
В используемом в данном описании смысле термин "кусковой материал" относится к материалу, который больше по размеру, чем другой материал, входящий в измельченный материал или гетерофазную смесь. В любом варианте выполнения кусковой материал может включать слипшийся сыпучий материал. В любом варианте выполнения кусковой материал может представлять собой куски полимеров, например полиэтиленовых полимеров, полипропиленовых полимеров или других полимеров, связанных любым способом, например путем плавления и охлаждения полимерных частиц, или может быть результатом укрупнения полимерных частиц. Например, в любом варианте выполнения измельченный материал может иметь средний размер частиц от примерно 0,127 см до примерно 1,27 см, в то время как кусковой материал может быть больше 2,54 см по длине, ширине и (или) толщине. В других вариантах выполнения измельченный материал может иметь средний размер частиц от примерно 0,005 см до примерно 0,508 см, в то время как кусковой материал может быть больше 1,27 см по длине, ширине и (или) толщине.
Используемый здесь термин "роторный питатель" относится к любому проходному роторному питателю, предназначенному для подачи твердого материала и снабженному корпусом с верхним входным каналом и нижним выходным каналом твердого материала, который содержит ротор, вращающийся в корпусе, перемещая твердый материал через неподвижный корпус. В некоторых приведенных здесь вариантах выполнения роторный питатель может быть роторным шлюзовым питателем, в котором ротор снабжен лопастями, работающими в непосредственной близости к стенке корпуса с целью ограничения потока газов через питатель (или от входного канала к выходному каналу или в обратном направлении) и ограничения газов, выходящих из питателя в атмосферу или поступающих из атмосферы в питатель. В любом варианте выполнения роторный питатель может быть шлюзовым питателем, таким как описан в патенте US 4231495.
Фиг.1 иллюстрирует одну из групп вариантов выполнения, относящихся к роторному питателю, предназначенному для подачи сыпучего материала и содержащему: цилиндрический корпус 102, входной канал 104 питателя, первый выходной канал 106 питателя и второй выходной канал 108 питателя; ротор 110, установленный в цилиндрическом корпусе 102 и содержащий группу лопастей 112 рабочего колеса, образующих расположенную по окружности группу полостей 114, которые могут совмещаться с входным каналом 104 питателя, первым выходным каналом 106 питателя и вторым выходным каналом 108 питателя, причем лопасти выполнены так, чтобы обметать стенку 116 цилиндрического корпуса 102 при вращении ротора в цилиндрическом корпусе 102; устройство вращения ротора 110 (не показано); и сортировочное сито 118, установленное в первом выходном канале 106 питателя для предотвращения, в основном, выхода кускового материала через первый выходной канал 106 питателя, при этом каждая полость из группы расположенных по окружности полостей 114 совместится с входным каналом 104 питателя для приема в нее сыпучего материала и кускового материала, поступающих через входной канал 104 питателя, повернется в цилиндрическом корпусе 102, чтобы совместиться с первым выходным каналом 106 питателя и выгрузить из нее сыпучий материал, а затем повернется в цилиндрическом корпусе 102 так, чтобы совместиться со вторым выходным каналом 108 питателя после совмещения с первым выходным каналом 106 питателя и выгрузить из нее кусковой материал.
В любом из представленных здесь вариантов выполнения цилиндрический корпус 102 может быть выполнен с входным каналом 104, размещенным в верхней его части, и первым выходным каналом 106 питателя и вторым выходным каналом 102 питателя в нижней его части. Цилиндрический корпус 102 может быть закреплен на основании (не показано), на котором он установлен вместе с другими узлами роторного питателя, такими как, например, опорные подшипники и (или) устройство вращения ротора.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения во входной канал 104 питателя поступает поток сыпучего материала за счет гравитационной подачи. Во входной канал 104 питателя может также поступать кусковой материал, содержащийся в потоке сыпучего материала. Размер входного канала 104 может быть выбран в соответствии с объемом сыпучего материала, поступающего в питатель, с учетом размеров кускового материала, ожидаемого для попадания в питатель, или объемов их смеси. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения входной канал 104 включает наклонные стенки 120а, 120b, упрощающие подачу сыпучего материала и кускового материала в группу разнесенных по окружности полостей 114.
В любом варианте выполнения в первый выходной канал 106 питателя поступает сыпучий материал из группы разнесенных по окружности полостей 114, и он передает его в продуктопровод (не показан), подающий сыпучий материал в находящееся ниже по технологической цепочке оборудование. В одном из вариантов выполнения первый выходной канал 106 питателя сообщается с группой разнесенных по окружности полостей 114 и конвейером подачи сыпучего материала (не показан).
В любом варианте выполнения во второй выходной канал 108 питателя может поступать кусковой материал из группы разнесенных по окружности полостей 114, и он может выводить кусковой материал из питателя. В любом варианте выполнения протяженность 122 второго выходного канала питателя в направлении вращения может быть приблизительно равна расстоянию 124 между вершинами двух соседних лопастей ротора. Под соседними подразумеваются любые две вершины вне зависимости от их положения по всей окружности.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения давление в первом выходном канале 106 питателя и втором выходном канале 108 питателя одинаковое. За счет того, что давление в основном одинаковое, не требуется установки газового уплотнения между первым выходным каналом 106 питателя и вторым выходным каналом 108 питателя. В некоторых вариантах выполнения второй выходной канал 108 питателя может находиться под атмосферным давлением, что дает возможность падения кускового материала в бункер через трубопровод (не показан), связанный со вторым выходным каналом 108 питателя. Трубопровод может быть снабжен установленном в нем клапаном (не показан), открывающимся автоматически или вручную для выгрузки кускового материала, скопившегося в трубопроводе. В некоторых вариантах выполнения первый выходной канал 106 может быть связан по потоку с шлюзовым роторным питателем (не показана), дающим возможность подавать сыпучий материал в систему, находящуюся под более высоким или более низким давлением, чем первый выходной канал 106 питателя.
В любом варианте выполнения ротор 110 может быть снабжен группой лопастей 112 рабочего колеса, образующей группу разнесенных по окружности полостей 114. В некоторых вариантах выполнения группа лопастей 112 рабочего колеса может проходить радиально от ступицы ротора и параллельно его оси. В других вариантах выполнения группа лопастей 112 рабочего колеса может располагаться под небольшим углом (менее 30 градусов или менее 15 градусов) к оси, проходящей вдоль вала ротора. В других дополнительных вариантах выполнения группа лопастей 112 рабочего колеса может иметь стрельчатую конструкцию. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения ротор 110 смонтирован в цилиндрическом корпусе 102 и может быть скреплен с валом ротора (не показан), установленным в опорных подшипниках, опирающихся на основание (не показано).
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения у ротора 110 могут быть вершины 126 лопастей рабочего колеса, которые могут быть прямыми и проходить параллельно оси ротора 110. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения вершины 126 ротора могут быть выполнены в виде подгоняемых и съемных элементов (не показаны), которые с возможностью подстройки крепятся по месту к лопастям 112 рабочего колеса. Вершины 126 ротора могут иметь прямоугольную конфигурацию. Противолежащие продольные кромки вершин 126 ротора могут проходить под прямыми углами к противоположным поверхностям и могут быть выполнены так, чтобы устанавливаться таким образом, чтобы эти кромки проходили параллельно оси ротора 110 и в непосредственной близости к внутренней стенке 116 цилиндрического корпуса 102.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения группа лопастей 112 рабочего колеса установлена между торцовыми шайбами ротора (не показаны) и прикреплена своими внутренними краями к ступице ротора, закрепленной коаксиально оси (не показана). Торцовые шайбы и группа лопастей 112 рабочего колеса образуют группу разнесенных по окружности полостей 114, предназначенных для передачи материала от входного канала 104 питателя к первому выходному каналу 106 и второму выходному каналу 108. Прилегание вершин 126 ротора к внутренней стенке 116 цилиндрического корпуса 102 предотвращает или ограничивает прохождение газов между входным каналом 104 и первым выходным каналом 106. В некоторых вариантах выполнения вершины 126 ротора, кроме того, предотвращают или ограничивают прохождение газов между входным каналом 104 и вторым выходным каналом 108. В некоторых режимах работы первый выходной канал 106 может находиться под давлением, превосходящим атмосферное, и в других режимах первый выходной канал 106 может находиться под давлением ниже атмосферного в зависимости от вида находящегося ниже по технологической цепочке оборудования, которое снабжает питатель. Для обеспечения герметичности между торцовыми шайбами (не показаны) и близлежащими торцовыми поверхностями корпуса (не показаны) могут быть введены другие уплотнения, такие как вращающиеся уплотнения (не показаны). В любом варианте выполнения группа разнесенных по окружности полостей 114 может быть выполнена с возможностью совмещения со входным каналом 104 питателя, первым выходным каналом 106 питателя и вторым выходным каналом 108 питателя, и ротор 110 или вершины 126 ротора могут быть выполнены так, чтобы обметать стенку 116 цилиндрического корпуса 102 при вращении ротора 110 в цилиндрическом корпусе 102.
Любой приведенный здесь вариант выполнения может включать устройство вращения ротора 110. Устройство вращения ротора 110 может содержать цепной или ременный привод, соединенный с валом ротора и приводимый в действие электрическим или гидравлическим двигателем, непосредственный электропривод или гидропривод, соединенный с валом ротора, или другое соответствующее средство вращения. В любом варианте выполнения устройство вращения ротора 110 может обеспечивать изменение скорости ротора 110. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения устройство вращения ротора 110 может допускать его движение в прямом и обратном направлениях или вручную или автоматически под действием высокого крутящего момента, необходимого для поворота ротора 110. В некоторых вариантах выполнения может быть подобран электро- или гидропривод с мощностью, достаточной для измельчения кускового материала, присутствие которого возможно в системе. В некоторых вариантах выполнения электро- или гидропривод может развивать мощность примерно от 15 до 50 л.с, а в других вариантах - более 50 л.с.
Любой из вариантов выполнения изобретения может включать сортировочное сито 118 в первом выходном канале 106 для эффективного предотвращения выхода кускового материала через первый выходной канал 106. В качестве сортировочного сита 118 может выступать любое средство, пригодное для того, чтобы пропускать сыпучий материал через первый выходной канал 106 питателя, оставляя в то же время кусковой материал в группе разнесенных по окружности полостей 114. Сортировочное сито 118 дает возможность падения сквозь него сыпучего материала, в то время как кусковой материал сметается с сита 118 ко второму выходному каналу 108 питателя. Используемый здесь термин "сортировочное сито" относится к любой пригодной поверхности, отделяющей кусковой материал от сыпучего материала. В некоторых вариантах выполнения сортировочное сито содержит прутковую решетку, перфорированную поверхность или проволочную сетку, которые установлены так, чтобы отделять крупную фракцию от мелкой. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито может содержать прутковую решетку, состоящую из ряда параллельных прутков, ориентированных в том же направлении, что и вращение ротора 110, параллельно перемещению вершин 126 ротора, или под некоторым углом, лежащим между перпендикуляром и параллелью к направлению движения вершин 126 ротора. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито может находиться в непосредственной близости к вершинам 126 ротора. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито 118 может содержать самоочищающуюся прутковую решетку. Например, самоочищающаяся прутковая решетка может давать возможность перемещения вершин 126 ротора у поверхности прутковой решетки так, чтобы проталкивать кусковой материала по этой поверхности в направлении второго выходного канала 108 питателя или частично продавливать его сквозь прутковую решетку.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения каждая полость из группы разнесенных по окружности полостей 114 совпадет с входным каналом 104 питателя для приема через него сыпучего материала и кускового материала, поступающих через входной канал питателя, повернется в цилиндрическом корпусе 102 так, чтобы совпасть с первым выходным каналом 106 питателя и выгрузить через него сыпучий материал. Затем после выгрузки в общем всего сыпучего материала через первый выходной канал 106 кусковой материал останется в группе разнесенных по окружности полостей 114 и будет сметен во второй выходной канал 108 и выгружен из питателя при совмещении группы разнесенных по окружности полостей 114 со вторым выходным каналом 108 питателя. В некоторых вариантах выполнения направление вращения ротора 110 может быть временно заменено на обратное, чтобы измельчить большие фрагменты кускового материала так, чтобы они могли проходить во входной канал 104. При изменении направления вращения сыпучий материал может быть выгружен через второй выходной канал 108 питателя вместе с кусковым материалом. Поэтому в некоторых вариантах выполнения желательно минимизировать число случаев, когда ротор 110 вращается в обратном направлении.
В любом из приведенных здесь вариантов выполнения в цилиндрическом корпусе 102 могут быть размещены продувочные сопла (не показаны), установленные непосредственно над первым выходным каналом 106 питателя и (или) вторым выходным каналом 108 питателя для вдувания газа в группу разнесенных по окружности полостей 114, способствующего выпадению сыпучего материала из полостей 114.
В любом приведенном здесь варианте выполнения сортировочное сито 118 может иметь ширину, примерно равную протяженности группы ориентированных по радиусу лопастей 112. Сортировочное сито 118 может иметь протяженность в направлении вращения, достаточную для того, чтобы дать возможность в общем всему сыпучему материалу, находящемуся в группе разнесенных по окружности полостей 114, выпасть сквозь сортировочное сито 118 в выходной канал 106 питателя. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения протяженность 128 сита в направлении вращения может быть по меньшей мере примерно в полтора раза больше расстояния 124 между любыми двумя соседними вершинами 126 ориентированных по радиусу лопастей 112.
Любой из вариантов выполнения может включать первую режущую кромку 130 на цилиндрическом корпусе 102 у входного канала 104 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 в первом направлении (направление вперед), вторую режущую кромку 132 на цилиндрическом корпусе 102 у входного канала 104 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 во втором направлении (обратное направление), или их сочетание. В некоторых вариантах выполнения режущие кромки 130, 132 могут представлять собой режущие гребни с базовой частью, приспособленной для установки в посадочные поверхности, выполненные в цилиндрическом корпусе 102. Режущие гребни могут включать базовую часть, имеющую дугообразную внутреннюю поверхность, в основном концентричную оси ротора 110 и корпуса 102, но все же имеющую небольшой эксцентриситет. Режущие гребни могут быть установлены на цилиндрическом корпусе 102 краями, выступающими параллельно оси вращения ротора 110, и в непосредственной близости к траектории прохождения краев вершин 126 ротора. В других вариантах выполнения первая режущая кромка 130 или вторая режущая кромка 132 могут представлять собой поверхность цилиндрического корпуса 102, находящуюся в непосредственной близости к вершинам 126 ротора, или съемные режущие кромки, прикрепленные к цилиндрическому корпусу 102 в непосредственной близости к вершинам 126 ротора.
В других вариантах выполнения роторный питатель может включать третью режущую кромку 134 на цилиндрическом корпусе 102 у первого выходного канала 106 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 в первом направлении, четвертую режущую кромку 136 на цилиндрическом корпусе у первого выходного канала 106 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 во втором направлении, или их сочетание. В некоторых вариантах выполнения режущие кромки 134, 136 могут иметь конструкцию, аналогичную описанной выше для первой и второй режущих кромок 130, 132. В других вариантах выполнения третья режущая кромка 134 или четвертая режущая кромка 136 могут представлять собой поверхности сита 118.
В некоторых вариантах выполнения роторный питатель может включать пятую режущую кромку 138 на цилиндрическом корпусе 102 у второго выходного канала 108 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 в первом направлении, шестую режущую кромку 140 на цилиндрическом корпусе у второго выходного канала 108 питателя, взаимодействующую с краями лопастей 112 рабочего колеса при вращении ротора 110 во втором направлении, или их сочетание. Режущие кромки 138, 140 могут иметь конструкцию, аналогичную описанной выше для первой и второй режущих кромок 130, 132.
По-прежнему со ссылкой на фиг.1 в другой группе вариантов выполнения предлагается способ подачи сыпучего материала, включающий следующие операции: подачу сыпучего материала и кускового материала в роторный питатель; вращение группы разнесенных по окружности полостей 114 в роторном питателе у входного канала 104, чтобы дать возможность сыпучему материалу и кусковому материалу поступить в группу разнесенных по окружности полостей 114; разделение кускового материала и сыпучего материала в роторном питателе; выгрузку сыпучего материала через первый выходной канал 106 питателя; и выгрузку кускового материала через второй выходной канал 108 питателя.
Кусковой материал и сыпучий материал могут быть разделены в роторном питателе любым пригодным средством, совместимым с роторным питателем. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения кусковой материал и сыпучий материал разделяют в роторном питателе путем: вращения группы разнесенных по окружности полостей 114 у сортировочного сита 118, установленного в первом выходном канале 106 питателя, что дает возможность сыпучему материалу выходить через первый выходной канал 106 питателя, предотвращая в то же время выход кускового материала через первый канал 106 питателя; и сгребания кускового материала ко второму выходному каналу 108 питателя. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения полости из группы разнесенных по окружности полостей 114 последовательно проходят у первого выходного канала 106 и затем у второго выходного канала 108. Поэтому сыпучий материал выгружается из группы разнесенных по окружности полостей 114 при прохождении этих полостей у первого выходного канала 106, в то время как кусковой материал остается в полостях 114 с тем, чтобы быть сметенным ко второму выходному каналу 108. В одном из вариантов выполнения поток сыпучего материала и кускового материала, поступающий во входной канал 104 и выходящий из первого выходного канала 106 и второго выходного канала 108, представляет собой поток за счет гравитации.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения кусковой материал и сыпучий материал разделяют в роторном питателе путем: вращения группы разнесенных по окружности полостей 114 у сита, размещенного в первом выходном канале 106 питателя, что дает возможность сыпучему материалу проходить сквозь сортировочное сито 118; и сгребания кускового материала с сита. Сортировочное сито 118 может быть любым пригодным ситом, подобным описанному выше.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения кусковой материал может быть разрублен на более мелкие куски за счет вращения группы лопастей 112 рабочего колеса в непосредственной близости к первой режущей кромке 130 или ко второй режущей кромке 132 так, чтобы кусковой материал измельчался между первой режущей кромкой 130 или второй режущей кромкой 132 и группой лопастей 112 рабочего колеса.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения направление вращения ротора 110 может быть на время изменено на обратное. Изменение направления вращения на обратное обычно производится при попытке питателя разрубить фрагмент кускового материала, который полностью не помещается в одной из полостей из группы разнесенных по окружности полостей 114 и не может быть легко разрублен первой режущей кромкой 130. В этом случае к ротору 110 могут предъявляться требования по крутящему моменту большие, чем обычно. Изменение направления вращения на обратное способствует тому, чтобы в питателе мог быть размельчен кусковой материал большего размера без повреждения или заклинивания роторного питателя.
Фиг.2 иллюстрирует одну из групп вариантов выполнения, относящихся к роторному питателю, предназначенному для подачи сыпучего материала и содержащему: цилиндрический корпус 202, включающий входной канал 204 питателя и выходной канал 206 питателя; ротор 208, установленный в цилиндрическом корпусе 202 и содержащий группу лопастей 212 рабочего колеса, образующих группу разнесенных по окружности полостей 214, выполненных с возможностью совмещения с входным каналом 204 питателя и выходным каналом 206 питателя, причем лопасти выполнены так, чтобы обметать стенку 216 цилиндрического корпуса при вращении ротора 208 в цилиндрическом корпусе 202, причем каждая полость из группы разнесенных по окружности полостей 214 совместится с входным каналом 204 питателя для приема в нее сыпучего материала и кускового материала из входного канала 204 питателя, повернется в цилиндрическом корпусе 202 так, чтобы совместиться с выходным каналом 206 питателя для выгрузки из нее сыпучего материала и кускового материала; устройство приведения в движение ротора 208; и сепараторное устройство 210, соединенное с выходным каналом 206 питателя, при этом сепараторное устройство 210 содержит первый выходной канал 218 сепаратора и второй выходной канал 220 сепаратора, а также сортировочное сито 222, которое выступает в выходной канал 206 питателя, и при этом кусковой материал и сыпучий материал выгружаются из сепараторного устройства 210 раздельно.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сепараторное устройство 210 может быть непосредственно присоединено к выходному каналу 206 питателя или сообщаться с ним по потоку. Сепараторное устройство 210 может содержать первый выходной канал 218 сепаратора, второй выходной канал 220 сепаратора и сортировочное сито 222. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито может выступать в выходной канал 206 питателя. Поэтому кусковой материал и сыпучий материал выгружаются из сепараторного устройства 210 раздельно. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сепараторное устройство 210 выступает в выходной канал 206 питателя таким образом, что сортировочное сито 222 размещается в непосредственной близости к вершинам 224 группы лопастей 212 рабочего колеса. В других вариантах выполнения сортировочное сито может быть вставлено через первый выходной канал 218 сепаратора или помещено между выходным каналом 206 питателя и сепараторным устройством 210.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения сортировочное сито 222 может иметь ширину, примерно равную ширине группы ориентированных по радиусу лопастей 212. Сортировочное сито 222 может иметь протяженность в направлении вращения, достаточную для того, чтобы дать возможность в общем всему сыпучему материалу, содержащемуся в группе разнесенных по окружности полостей 214, выпасть сквозь сортировочное сито 222 при прохождении группы разнесенных по окружности полостей 214 у сортировочного сита 222. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения протяженность 128 сита в направлении вращения может быть по меньшей мере примерно в полтора раза больше расстояния 228 между любыми двумя соседними вершинами 224 ориентированных по радиусу лопастей 212.
По меньшей мере в одном из вариантов выполнения каждая из группы разнесенных по окружности полостей 214 совместится с входным каналом 204 питателя для приема через него сыпучего материала и кускового материала, поступающих через входной канал 204 питателя, и повернется в цилиндрическом корпусе 202 так, чтобы совместиться с первым выходным каналом 206 питателя. При прохождении разнесенных по окружности полостей 214 у сортировочного сита 222 в основном весь или весь сыпучий материал может выпасть сквозь первый выходной канал 218 сепаратора, в то время как кусковой материал останется в группе разнесенных по окружности полостей 214 и будет сметен во второй выходной канал 220 сепаратора и выгружен через него из системы.
Как упоминалось выше, сортировочное сито, используемое в раскрытых здесь вариантах выполнения, может содержать прутковую решетку, дающую возможность сыпучему материалу проходить сквозь нее и предотвращающую прохождение сквозь нее кускового материала. Обращаясь к фиг.1 и 3А, на которых одинаковые номера соответствуют одним и тем же элементам, можно видеть, что показано сортировочное сито, содержащее прутковую решетку, выполненную в соответствии с раскрытыми в данном описании вариантами, которая состоит из рядов параллельных прутков, проходящих в том же направлении, что и направление вращения ротора 112. В любом варианте выполнения сортировочное сито 118 может содержать прутки 302 решетки, проходящие поперек первого выходного канала 106 в непосредственной близости к стенке 116 цилиндрического корпуса 112. Промежутки 304 между прутками 302 решетки могут давать возможность прохождения сыпучего материала сквозь сортировочное сито 118 в первый выходной канал 106. Прутки 302 решетки могут иметь любое поперечное сечение, включая квадратное, круглое, овальное, прямоугольное и др.
За счет вращения лопастей 112 рабочего колеса в прямом направлении F вращения кусковой материал может проталкиваться по поверхности прутковой решетки ко второму выходному каналу 108 питателя. Кроме того, в зависимости от формы кускового материала вращение лопастей 112 рабочего колеса может приводить к частичному продавливанию части кускового материала сквозь решетку. Объем, занятый кусковым материалом, может препятствовать прохождению сыпучего материала через промежутки 304. Например, сыпучие материалы могут быть перенесены кусковыми материалами или могут быть пропаханы, как плугом, вдоль верхней поверхности 305 прутковой решетки 302 ко второму выходному каналу 108 питателя, что снижает эффективность разделения сепараторного роторного затвора.
На фиг.3B-3G представлены несколько примеров выполнения прутков 302 решетки, которые могут предотвратить, минимизировать или уменьшить количество сыпучего материала, выносимого за счет пропахивания, как плугом, переноса или других эффектов, вызываемых кусковым материалом. Например, на фиг.3В верхняя поверхность 305 прутковой решетки 302 может быть сделана зазубренной. Зубцы 306 могут иметь переднюю кромку 307, которая может вызывать разрушение кускового материала при его проталкивании по прутковой решетке 302. Благодаря такому разрушению перенос сыпучего материала кусковым материалом может быть уменьшен, прохождение сыпучего материала сквозь промежутки 304 может быть улучшено. Аналогично, как показано на фиг.3С, наплавки 308 или другие выступы, проходящие вверх от верхней поверхности 305, могут вызывать требуемый эффект разрушения.
Кроме описанного выше переноса сыпучий материал может также задерживаться на верхней поверхности 305 и может быть сдвинут или пропахан, как плугом, по прутковой решетке 302 ко второму выходному каналу 108 питателя, например кусковым материалом или лопастями 112 рабочего колеса, то есть вершинами 126 ротора. При соблюдении требований по сроку службы решетчатого сепаратора 118, технологичности и других аспектов выполнение верхней поверхности 305, по которой сыпучий материал может быть сдвинут по прутковой решетке, как можно меньшей площади может привести к улучшению отделения сыпучего материала на прутковом сепараторе 118. Например, прутковая решетка 302, имеющая такой профиль в поперечном сечении, как пятиугольный (как, например, на фиг.3D), ромбоидный (как, например, на фиг.3Е и 3F) или в виде ромба или бумажного змея (как, например на фиг.3G), может служить иллюстрацией малой площади поверхности, по которой может происходить сдвиг, и на которой может задерживаться сыпучий материал. Могут быть использованы также другие различные формы поверхностей с заостренной или сужающейся верхней кромкой.
В соответствии с фиг.4 в добавление к прутковой решетке 302 могут быть использованы поперечные прутки 310. Поперечные прутки 310 могут быть расположены над прутковой решеткой 302, ниже нее или даже на той же высоте. Поперечные прутки 310 могут предотвращать прохождение, например, плоского или тонкого кускового материала сквозь промежутки 304. Кроме того, поперечные прутки 310 могут вызывать разрушение кускового материала. Например, поперечный пруток, размещенный на верхней поверхности 305, может вызывать разрушение, аналогичное наплавкам 308, описанным выше. Аналогично, поперечные прутки 310, расположенные на той же высоте или ниже прутковой решетки 302, могут вызывать разрушение кускового материала, частично прошедшего сквозь прутковую решетку.
На вынос сыпучего материала из-за переноса и пропахивания, как плугом, можно дополнительно воздействовать путем использования прутковых решеток, проходящих поперечно под углом к направлению вращения ротора 112.
В качестве сортировочного сита могут быть также использованы перфорированные поверхности, проволочная сетка и другие средства. Например, сито из проволочной сетки может иметь квадратные, прямоугольные или другой формы промежутки, которые могут быть ориентированы параллельно или поперечно к направлению вращения ротора 112, как это показано на фиг.7 и 8.
Как упомянуто выше, сепараторные роторные затворы, предлагаемые в раскрытых здесь вариантах выполнения изобретения, могут также содержать продувочные сопла, обеспечивающие вдувание газа в полости, образованные между лопастями рабочего колеса, что способствует выпадению из них сыпучих материалов. Один из примеров использования продувочных сопел, относящихся к роторным сепараторным затвором, предлагаемым в раскрытых здесь вариантах выполнения изобретения, показан на фиг.9, на которой одинаковые номера представляют одинаковые элементы. Использование таких продувочных сопел может дополнительно улучшить отделение сыпучего материала от кускового материала.
Например, одно или более продувочные сопла 902 могут быть расположены вблизи второго выходного канала 220 питателя. Второй выходной канал 220 питателя может находиться под более высоким давлением, чем первый выходной канал 218 питателя, что создает поток газа от продувочного сопла 902 вверх через второй выходной канал 220 питателя и далее в первый выходной канал 218 питателя.
При вращении ротора 208 в прямом направлении газ от продувочного сопла 902 может поступать в полость 214 и проходить сквозь сортировочное сито 222 во второй выходной канал 218, как показано линией траектории потока. Возникающие завихрения потока могут привести к тому, что сыпучий материал и кусковой материал в полости 214 разрыхляются и приходят в движение, что улучшает разделение, достигаемое на сортировочном сите 222, и таким путем приводит к снижению выноса сыпучего материала за счет переноса и пропахивания, как плугом.
Поток газа, выходящий из продувочного сопла 902, может быть также использован для захвата сыпучего материала, который может быть вынесен за сортировочное сито 222 в часть выходного канала 206 питателя, сообщающуюся с выходным каналом 220 сепаратора. Например, скорость потока продувочного газа может быть достаточной для того, чтобы возвратить вынесенный во второй выходной канал 220 сепаратора сыпучий материал обратно через сортировочное сито 222 или через отверстия в разделительной перегородке 906 в первый выходной канал 218 сепаратора. К примеру, линейная скорость газа может быть установлена такой, что она больше конечной скорости падения сыпучего материала и меньше конечной скорости кускового материала, что вовлекает в движение только сыпучий материал и дает возможность кусковому материалу выходить через второй выходной канал 220 сепаратора.
Фразы "включает в основном" и "включающий в основном", до тех пор пока не оговорено иное, не исключают присутствия других операций, элементов или материалов вне зависимости от того, оговорены ли они конкретно в данном описании, до тех пор, пока такие операции, элементы или материалы не влияют на основные признаки и новизну изобретения, кроме того, они обычно не исключают добавлений, относящихся к используемым элементам и материалам.
Для ясности только определенные диапазоны раскрыты здесь конкретно. Однако диапазоны с любым нижним пределом могут включать в себя любой верхний предел, чтобы указать, что диапазон конкретно не заявляется, а также диапазоны с любым нижним пределом могут включать в себя любой нижний предел, чтобы подчеркнуть, что диапазон конкретно не заявляется, и аналогичным образом диапазоны с любым верхним пределом могут включать в себя любой верхний предел, чтобы подчеркнуть, что диапазон конкретно не заявляется. Кроме того, внутри себя диапазон включает все точки или отдельные значения, лежащие между его границами, даже если это специально не подчеркнуто. Поэтому каждая точка или отдельное значение может служить его собственным нижним или верхним пределом в сочетании с любой точкой или отдельным значением, или другим верхним или нижним пределом, чтобы подчеркнуть, что конкретный диапазон не заявляется.
Все относящиеся к предшествующему уровню техники документы полностью включены в данное описание посредством ссылки на все юрисдикции, в которых такое включение разрешено, и объем такого раскрытия согласуется с описанием настоящего изобретения. Кроме того, цитированные здесь документы и ссылки, включая испытательные процедуры, публикации, патенты, журнальные статьи и т.д., включены в данное описание путем ссылки на все юрисдикции, в которых такое включение разрешено, и объем такого раскрытия согласуется с описанием настоящего изобретения.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на несколько вариантов выполнения и примеров, специалистам в данной области понятно, что могут быть предложены другие варианты выполнения, не выходящие за рамки идеи и объема раскрытого здесь изобретения.