СОПЛОВОЕ УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ СОРТИРОВКИ ОБЪЕКТОВ
NOZZLE ASSEMBLY AND SYSTEM FOR SORTING OBJECTS

Область техники
Изобретение относится к соплу для выбрасывания газообразных или жидких сред с целью сортировки объектов. Изобретение относится, кроме того, к сопловому устройству, а также к системе и к способу сортировки объектов.
Уровень техники
Сортировальная машина может использоваться, например, в горном деле или в промышленности утилизации/переработки отходов для отсортировывания, из материального потока, определенных объектов, например таких, как пластики, металлы, камни (включая драгоценные камни и алмазы). Подобная машина может использоваться также в пищевой промышленности для сортировки различных типов пищевых продуктов, например таких как картофель или свежие овощи. В типичном варианте сортировальная машина содержит сопловое устройство с соплами, через которые газообразные или жидкие среды выбрасываются в сторону сортируемых объектов, и приемное средство для приема объектов, прошедших сортировку.
Чтобы определить, какие именно объекты должны быть отсортированы из материального потока, сортировальные машины обычно используют излучающие и приемные блоки, в частности такие, как оптический или индукционный излучатель и приемник. Например, как это описано в AT 395545 В, излучающие блоки содержат источники света, такие как диодные источники света, излучающие световые пучки, которые поступают, через линзовую систему, на фотоприемник в приемном блоке. Излучающие и приемные блоки в типичном варианте подключены к центральному компьютерному блоку, который обрабатывает входные данные, основанные на свойствах световых пучков, испущенных излучающими блоками и принятых приемными блоками, и определяет положение, размер и тип индивидуальных объектов в материальном потоке.
После этого, по результатам завершенной компьютерной процедуры идентификации/определения индивидуальных объектов в материальном потоке, производится сортировка этих объектов. Соответствующая операция сортировки осуществляется путем подачи газообразной или жидкой среды на индивидуальные объекты с учетом их идентификации/определения посредством компьютерного блока. Управление сортировальной машиной, содержащей сопло и ведущий к нему питающий канал, может осуществляться посредством клапанов (например соленоидных клапанов), приводимых в действие компьютерным блоком.
Сортировальная машина одного типа, например сортировальная машина, описанная в AT 395545 В, использует сопло, сконфигурированное для выбрасывания газообразной среды в направлении ''снизу вверх''. Другими словами, в этом варианте сопла сконфигурированы для выбрасывания газообразной среды в направлении, имеющем компонент, ориентированный противоположно силе тяжести. Материальный поток транспортируется к соплам, например, на конвейерной ленте, так что объекты в составе материального потока могут получить возможность упасть, выйдя за пределы этой ленты. Во время падения сортируемых объектов сопло выбрасывает в направлении сортируемых объектов газообразную среду, изменяя тем самым траектории их падения, например, заставляя объект упасть в контейнер или на другую конвейерную ленту.
Сортировальные машины с соплами в конфигурации ''снизу вверх'' имеют несколько преимуществ по сравнению с машинами, сопла которых сконфигурированы для выбрасывания газообразных или жидких сред в направлении, имеющем компонент, совпадающий по направлению с силой тяжести. Например, конфигурация ''снизу вверх'' обычно обеспечивает более высокую точность сортировки при меньшем расходе газообразных или жидких сред. Однако сопла в данной конфигурации имеют и недостаток, состоящий в том, что пыли и частицам легче попасть в такие сопла и привести, в результате, к забиванию сопла и/или к повреждению его компонентов, таких как клапаны, находящиеся внутри сопла или перед ним.
Решение одной из этих проблем рассмотрено, например, в DE 202008017748 U1, где описана сортировальная машина, снабженная ловушкой частиц, установленной внутри сопла, чтобы собирать частицы и предотвращать их проникновение глубже в сопло. Однако подобная ловушка частиц требует обслуживания, например ее освобождения от частиц, и, кроме того, усложняет конструкцию сопла. Таким образом, существует потребность в улучшении существующей техники путем разработки улучшенных или по меньшей мере лучше адаптированных сопел и/или сортировальной машины.
Раскрытие изобретения
Соответственно, изобретение направлено на преодоление рассмотренных проблем и на разработку решения, которое, по меньшей мере в некоторой степени, повышает уровень техники и/или предлагает менее сложную конструкцию по сравнению с известными решениями. Эти и другие задачи, которые станут ясны из дальнейшего описания, решены в результате создания соплового устройства и системы для сортировки объектов, использующей такое сопловое устройство.
Изобретательский замысел основан на осознании того, что при выполнении выходной части сопла из гибкого материала частицы и/или пыль или подобные элементы, которые скопились, например, на выходной части сопла, можно легко стряхнуть с сопла в результате отклонения его гибкой выходной части в процессе выбрасывания газообразной среды через выход сопла. Кроме того, риск проникновения частиц и/или пыли в сопло можно уменьшить за счет уменьшения поперечного сечения канала в выходной части, по меньшей мере, когда сопло неактивно, т.е. когда не происходит выбрасывания газообразной среды через выход сопла. Как следствие, такое сопловое устройство, содержащее одно или более сопел, способно функционировать в течение более продолжительных периодов без необходимости остановки системы для чистки или иного обслуживания одного или более сопел.
Согласно первому аспекту изобретения предлагается сопловое устройство для сортировки объектов с использованием газообразной среды. Данное устройство содержит:
сопловой блок, содержащий по меньшей мере одно сопло;
питающий блок, подсоединяемый к средству снабжения газом для подачи газообразной среды к сопловому блоку, и
фиксаторную пластину, сконфигурированную для фиксации соплового блока в заданном положении;
при этом у единственного или каждого сопла имеются:
вход для приема газообразной среды;
единственный выход, имеющий заданное поперечное сечение и предназначенный для выбрасывания газообразной среды в направлении объекта, подлежащего сортировке;
канал, связывающий указанные вход и выход, и
выходная часть, охватывающая по меньшей мере указанный выход и содержащая гибкий материал, способный при выбрасывании, через указанный выход, газообразной среды, полученной от питающего блока, отклоняться, увеличивая тем самым поперечное сечение указанного выхода.
Альтернативно или дополнительно, предлагается самоочищающееся сопловое устройство для сортировки объектов с использованием газообразных или жидких сред. Самоочищающееся сопловое устройство содержит:
сопловой блок, содержащий по меньшей мере одно самоочищающееся сопло;
питающий блок, подсоединяемый к средству снабжения газом для подачи газообразной среды к сопловому блоку, и
фиксаторную пластину, сконфигурированную для фиксации соплового блока в заданном положении;
при этом у единственного или каждого самоочищающегося сопла имеются:
вход для приема газообразной среды;
единственный выход, имеющий заданное поперечное сечение и предназначенный для выбрасывания газообразной среды в направлении объекта, подлежащего сортировке;
канал, связывающий указанные вход и выход, и
выходная часть, охватывающая по меньшей мере указанный выход и содержащая гибкий материал, способный при выбрасывании, через указанный выход, газообразной среды, полученной от питающего блока, отклоняться, увеличивая тем самым поперечное сечение указанного выхода.
Такое выполнение является эффективным, поскольку позволяет, в результате отклонения выходной части, стряхивать частицы и/или пыль, которые удерживались, например, на этой части. Кроме того, в процессе отклонения выходной части, вызванного, например, импульсным или непрерывным потоком газообразной среды, выбрасываемой через выход сопла, частицы и/или пыль имеют меньшую возможность осаждаться на выходные части сопел, поскольку по меньшей мере некоторые из этих частей в процессе выбрасывания газообразной среды являются подвижными. В дополнение к применению газообразных сред, могут использоваться и жидкие среды (например вода), подаваемые под давлением.
Питающий блок содержит средство снабжения газом для подачи газообразной среды к сопловому блоку под первым операционным давлением. Более конкретно, газ, поступающий от средства снабжения газом, имеет операционное давление, обеспечивающее возможность сортировки объектов и/или отклонения выходной части. Операционное давление предпочтительно находится в интервале 0,15-1 МПа, более предпочтительно в интервале 0,2-1 МПа.
Каждое сопло может рассматриваться как содержащее вход и только один выход, имеющий первую площадь, когда сопло находится в состоянии покоя, т.е. когда через сопло не протекает под давлением никакая газообразная среда, другими словами, когда к соплу не подается газообразная среда, имеющая первое операционное давление. Когда же к соплу подается газообразная среда (такая как воздух), имеющая первое операционное давление, выход отклоняется и площадь его поперечного сечения приобретает второе значение, которое больше первого значения.
При этом частицы и/или пыль или аналогичные элементы имеют меньше возможности проникнуть за выходную часть, глубже в канал сопла, поскольку этому препятствует выполнение выходной части с меньшим поперечным сечением, когда сопловое устройство находится в состоянии покоя. Более конкретно, выходную часть можно сконфигурировать так, чтобы минимизировать сопловое отверстие или полностью закрывать его, по меньшей мере когда из сопла, через его выход, не выбрасывается газообразная среда.
Далее, каждое сопло можно сконфигурировать с единственным выходом, причем так, что оно будет сконфигурировано для выбрасывания газообразной среды в одном главном направлении. У каждого сопла имеется канал, обеспечивающий в сопле сообщение по текучей среде между его входом и выходом.
Кроме того, путем использования выходной части, содержащей гибкий материал, уровень давления газообразной среды имеет возможность влиять на размер поперечного сечения выходной части (который может рассматриваться как характеризующий степень открывания сопла или размер поперечного сечения выхода) при выбрасывании газообразной среды через выход сопла. Таким образом, повышение уровня давления газообразной среды приведет не только к увеличению количества газа, выбрасываемого из сопла, как к непосредственному результату повышения давления, но также и к тому, что выходная часть будет отклоняться, увеличивая площадь выхода под действием повышения давления. В результате через выход может выбрасываться еще большее количество газообразной среды.
Следует подчеркнуть, что выходная часть содержит гибкий материал, придающий ей гибкость, т.е. способность отклоняться при выбрасывании газообразной среды через выход. Например, выходная часть может быть выполнена, в основном, из гибкого материала. Следует отметить, что гибкий материал можно охарактеризовать и как упругий, так что выходная часть может быть описана, как упругая.
Должно быть понятно, что чем более гибким является материал выходной части, тем в большей степени она будет отклоняться при истечении газообразной среды через выход сопла. Соответственно, чем менее гибкой будет выходная часть, тем меньше она будет отклоняться при истечении газообразной среды. Следует отметить, что гибкость выходной части определяется не только выбранным(и) материалом (материалами) выходной части, но также ее формой и размерами, в частности ее шириной или толщиной. При этом выходная часть, имеющая меньшую ширину, т.е. являющаяся более тонкой, может отклоняться сильнее, чем выходная часть большей ширины, т.е. более толстая выходная часть. Таким образом, выбор материала, ширины, а также формы выходной части предпочтительно производится таким образом, чтобы выходная часть отклонялась настолько, чтобы находящиеся на ней частицы и/или пыль могли быть сброшены с нее, а также предотвращалось проникновение частиц в канал сопла.
Для фиксации и удерживания соплового блока в заданном положении и в сообщении по текучей среде с питающим блоком предусмотрена фиксаторная пластина.
Форма, толщина или ширина выходной части, а также ее материал предпочтительно выбираются такими, чтобы поперечное сечение выходной части увеличивалось по меньшей мере на 10%, 20%, 40%, 100% и/или не более чем на 200% по сравнению с первым поперечным сечением выходной части, которое она имеет, когда к соплу не прикладывается, со стороны газообразной среды, первое операционное давление, т.е. когда сопло и выходная часть находятся в неактивном состоянии.
Согласно по меньшей мере одному варианту выходная часть имеет куполообразную и/или трубчатую форму. Благодаря приданию выходной части куполообразной формы она может сама закрываться, когда к соплу не подается газообразная среда, имеющая первое операционное давление. В дополнение, куполообразная форма выходной части обладает тем преимуществом, что она является стабильной, когда сопло находится в закрытом состоянии. В дополнение, куполообразная форма является эффективной в терминах гидроаэродинамики, поскольку не содержит никаких острых кромок, которые могли бы приводить к турбулентности газообразной среды, проходящей через выходную часть сопла. Турбулентность могла бы уменьшить эффективность выбрасываемой газообразной среды и привести к увеличению угла, под которым воздушный поток выбрасывается из сопла. Каждое сопло может иметь базовую ширину (ширину в своей нижней части) около 5,2 мм. Разумеется, базовая ширина сопла может выбираться в зависимости от количества и давления газообразной среды, подаваемой к соплу, а также от типа и размера сортируемых объектов. Соответственно, базовая ширина сопла может быть больше 6 мм или меньше 5 мм. Высота сопла составляет, например, около 3,7 мм. Однако она может выбираться в интервале 3-15 мм или даже превышать 15 мм. Высота сопла может зависеть от толщины фиксаторной пластины, т.е. существует определенное соотношение между толщиной этой пластины и высотой сопла.
При отклонении выходной части она может двигаться относительно канала сопла как в осевом, так и в радиальном направлениях. В результате этого движения площади поперечного сечения выходной части и канала сопла станут равными. Возможно также отклонение выходной части в такой степени, что площадь ее поперечного сечения станет больше, чем у канала.
Согласно по меньшей мере одному варианту изобретения выход образован по меньшей мере первой и второй пересекающимися щелями, точка пересечения которых может находиться на оси канала сопла. Пересекающиеся щели разделяют выход сопла на сегменты, каждый из которых отклоняется, когда на него воздействует газообразная среда. За счет выбора длин первой и второй щелей, а также положения точки пересечения щелей можно изменять характеристики отклонения выходной части сопла. Выход предпочтительно имеет от двух до восьми щелей. Как пример, выход предпочтительно снабжается 2-6, более предпочтительно 2-4 щелями. Щели предпочтительно сконфигурированы с одинаковыми углами между ними (на виде вдоль оси сопла). Например, при наличии двух щелей угол между ними выбирается равным 90° (так что щели образуют крест). Если количество щелей, образующих сопловой выход, равно трем, угол между смежными щелями равен 60°. В общем случае, большее количество пересекающихся щелей приводит к снижению давления открывания и к более плавному открыванию сопла. Вместе с тем, увеличение количества щелей может приводить к ускоренному износу материала купола сопла.
Согласно по меньшей мере одному варианту изобретения выходная часть снабжена сквозным отверстием, центр которого может быть совмещен с осью сопла; альтернативно, оно может быть смещено, т.е. его центр не будет находиться на оси сопла. Сквозное отверстие может быть круглым и иметь диаметр около 1,5 мм. Однако, в зависимости от давления газообразной среды, подаваемой к соплу, диаметр отверстия может быть выбран большим или меньшим 1,5 мм. В случае высоких давлений газообразной среды диаметр может быть сделан меньшим, чем 1,5 мм, например составляющим 0,5-1,5 мм. Если же давление подаваемой газообразной среды является низким, диаметр отверстия можно сделать превышающим 1,5 мм, например составляющим 1,5-3 мм или даже большим. Таким образом, существует определенное соотношение между диаметром сквозного отверстия выходной части и давлением газообразной среды, материалом и формой сопла.
Согласно по меньшей мере одному варианту изобретения в фиксаторной пластине выполнены сквозные отверстия, количество которых соответствует количеству сопел, причем каждое сквозное отверстие сконфигурировано для приема сопла. Такая фиксаторная пластина обеспечивает простой вариант фиксации соплового блока, содержащего множество сопел, в сопловом устройстве. При этом каждое сопло может фиксироваться приложением равномерно распределенного усилия, приложенного к соответствующей части сопла. Тем самым снижается риск утечки газообразной среды.
Согласно по меньшей мере другому варианту изобретения у сквозных отверстий выполнены раззенкованные или закругленные углубления, сконфигурированные на наружной поверхности фиксаторной пластины и способствующие отклонению сопла при выбрасывании газообразной среды через выход сопла. Другими словами, при наличии у указанных сквозных отверстий указанных углублений выходная часть сопла получает возможность отклоняться в большей степени. Такое выполнение делает также возможным выталкивание, в процессе отклонения выхода сопла под воздействием газообразной среды, воздуха, захваченного или находящегося в области сквозного отверстия вблизи сопла, и его отведение от сквозного отверстия.
Согласно другому варианту изобретения сопловой блок выполнен в виде цельной детали, которая содержит по меньшей мере два сопла, связанных между собой посредством базовой планки. Использование соплового блока, содержащего сопла, связанные между собой посредством планки, позволяет реализовать недорогой процесс изготовления множества сопел. Планка предпочтительно содержит от 2 до 100 сопел, причем каждое сопло связано с соседними соплами посредством этой планки. Планку и сопла можно изготовить с использованием одного и того же материала. Кроме того, данная конструкция обеспечивает простую установку и быструю замену изношенных сопел. При этом, в зависимости от типа сортируемых объектов, могут использоваться различные наборы сопел, характеризующихся различными параметрами отклонения. Кроме того, благодаря зажатию посредством фиксаторной пластины может быть также обеспечена лучшая фиксация каждого сопла.
Согласно еще одному варианту изобретения выходная часть содержит гибкий материал. Это делает возможным отклонение выходной части, когда сопло находится в активном состоянии, т.е. когда из сопла выбрасывается газообразная среда. Кроме того, такое выполнение позволяет выходной части сопла возвращаться в неактивное (по меньшей мере частично закрытое) состояние, когда газообразная среда не выбрасывается из сопла.
Согласно следующему варианту изобретения стенка канала содержит гибкий материал. При этом выход сопла и выходная часть также могут содержать гибкий материал. Соответственно, весь канал или по меньшей мере его часть может содержать гибкий материал. Например, если сопло имеет куполообразную и/или трубчатую форму, конструкция сопла может быть такой, что, например, и канал, и выход сопла, и выходная часть могут содержать гибкий материал. В таком варианте весь сопловой блок можно изготовить из одного и того же гибкого материала.
Согласно по меньшей мере одному варианту изобретения стенка канала содержит материал, отличающийся от материала выходной части. Как выходная часть, так и выход сопла могут содержать материал, отличающийся от материала стенки канала. Канал можно изготовить из менее гибкого и более структурно жесткого материала. В таком случае канал будет в меньшей степени отклоняться или упруго деформироваться, когда из сопла выбрасывается газообразная среда. Это снижает риск того, что канал будет деформироваться и/или сплющиваться в случае накапливания частиц, например грязи или песка, между наружными стенками канала и фиксаторной пластиной.
Согласно по меньшей мере одному варианту стенка канала и выходная часть сопла выполнены в виде цельной детали.
Согласно другому варианту изобретения выходная часть выполнена с возможностью отделения от стенки канала и/или прикрепления к ней. Такая возможность отделения выходной части от соответствующего сопла облегчает сервисное обслуживание индивидуальных сопел в случае их чрезмерного износа или повреждения. Действительно, при таком выполнении нет необходимости заменять все сопло или весь сопловой блок в случае повреждения единственной выходной части сопла. Кроме того, становится возможным индивидуально конфигурировать каждое сопло для различных характеристик течения газа.
Согласно по меньшей мере одному варианту гибкий материал содержит по меньшей мере один из следующих материалов: каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью. Таким образом, согласно подобным вариантам соответствующий участок выходной части содержит по меньшей мере один из названных материалов: каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью. Предпочтительным является каучук, т.к. это относительно дешевый материал, обладающий желательными свойствами, рассмотренными выше. Другой предпочтительный материал - это полиуретан, также обладающий рассмотренными выше желательными свойствами.
Материал(ы) выходной части предпочтительно выбирают таким образом, чтобы придать поверхности выходной части желательные аэродинамические свойства, например малую шероховатость (т.е. получить гладкую поверхность), с целью ослабить нежелательное сопротивление вследствие трения между газообразной средой и поверхностью выходной части.
Согласно по меньшей мере одному варианту межосевое расстояние для двух смежных сопел составляет 4-8 мм, предпочтительно 5-7 мм, более предпочтительно 5,5-6,5 мм. Расстояние между двумя смежными соплами задается с учетом типа и размера сортируемых объектов. Разумеется, чем меньше межосевое расстояние для двух смежных сопел, тем больше сопел можно установить в устройство для сортировки объектов. Как было отмечено, межосевое расстояние в общем случае составляет 4-8 мм. В одном варианте это расстояние составляет 5-7 мм, а в другом варианте - 5,5-6,5 мм. Согласно одному конкретному варианту межосевое расстояние для двух смежных сопел равно 6,25 мм. Однако, в зависимости от размера каждого сопла, это расстояние может быть увеличено, например, до 8-20 мм или даже более.
По меньшей мере в одном варианте устройство дополнительно содержит средство регулировки давления, сконфигурированное с возможностью управления уровнем давления газообразных сред. В результате давление газообразных или жидких сред можно увеличивать и/или уменьшать. Такое выполнение способствует прецизионной регулировке расхода и давления газообразных сред, текущих через сопла. Данное средство регулировки давления может представлять собой устройство, ограничивающее расход, клапан, регулирующий уровень давления, сужение канала, ограничивающую расход, или перфорированную пластину. Средство регулировки давления может быть общим для всех сопел, например задающим уровень давления для всех сопел соплового блока. Альтернативно, оно может быть локальным регулирующим средством, задающим уровень давления для индивидуального сопла. Данное средство может управляться посредством электрического сигнала или компьютерных команд. Указанное средство позволяет точнее управлять истечением газообразных или жидких сред из выхода сопла, поскольку повышение уровня давления газообразной среды увеличит количество газа или жидкости, истекающего (истекающей) из сопла не только как непосредственное следствие повышения давления, но и за счет того, что выходная часть в результате повышения давления будет отклоняться сильнее, увеличивая площадь поперечного сечения канала на выходе сопла. Соответственно, через выход сопла будет выбрасываться дополнительное количество газообразной среды.
По меньшей мере в одном другом варианте в каждом сопле могут быть выполнены щели, сконфигурированные в форме креста с точкой пересечения щелей, лежащей на оси канала сопла. В этом варианте щели могут разделять выход сопла и его выходную часть на сегменты равных размеров, которые при выбрасывании соплом газообразных сред отклоняются одинаковым образом.
Согласно по меньшей мере одному варианту выходную часть сопла можно, сконфигурировать, как створку или язычок, или даже как набор язычков. Выходная часть может, например, выступать в радиальном направлении из стенки канала по меньшей мере частично в сторону оси канала на расстояние, превышающее 0,1 мм, например составляющее 1-10 мм. Выходная часть может выступать в радиальном направлении из стенки канала таким образом, чтобы полностью блокировать (закрывать) выход сопла, когда оно находится в неактивном состоянии. Альтернативно, выходная часть может выступать в радиальном направлении из стенки канала только частично, так что в неактивном состоянии сопла у его выходной части будет иметься отверстие. Данное отверстие может быть сквозным, например круглым сквозным отверстием, или иметь любую другую форму. Выходная часть может содержать набор створок, каждая из которых выступает в радиальном направлении из стенки канала по меньшей мере частично в сторону оси канала. Например, если канал имеет круглое поперечное сечение, каждая створка может иметь форму сектора круга. Совместно эти сектора могут иметь круглое поперечное сечение. Альтернативно, каждую створку можно сформировать в виде кольца, разделенного на сектора радиальными щелями. По меньшей мере в одном варианте выступающий участок выходной части можно описать как радиально отходящий от этой части в сторону канала. По меньшей мере в одном варианте участок выступает в канал в радиальном направлении на расстояние, большее чем 0,1 мм, например на расстояние 1-10 мм или 1-5 мм.
Дополнительно или альтернативно каждое сопло содержит:
вход для приема газообразных или жидких сред;
выход для выбрасывания газообразных или жидких сред в направлении объекта, подлежащего сортировке;
канал, связывающий указанные вход и выход;
стенку канала, охватывающую канал, и
выходную часть, охватывающую по меньшей мере указанный выход.
При этом у выходной части имеется участок, выступающий в радиальном направлении из стенки канала по меньшей мере частично в сторону оси канала и содержащий гибкий материал, чтобы придать данному участку способность отклоняться при выбрасывании газообразных или жидких сред через указанный выход.
Ширина выступающего участка, т.е. его размер в неактивном состоянии, измеряемый в направлении течения газообразной или жидкой среды через сопло, может, например, превышать 0,05 мм, составляя, например, 0,1-5 мм. По меньшей мере в одном варианте ширина участка превышает 25% толщины стенки канала, составляя, например, от 25% до 100% толщины этой стенки. По меньшей мере в одном варианте ширина выступающего участка меньше 25% толщины стенки канала.
Например, сопло сконфигурировано таким образом, что в результате отклонения данного участка по меньшей мере его часть, например его концевой отрезок, отклоняется по меньшей мере на 20% от положения участка в его неактивном состоянии (т.е. когда через выход сопла не выбрасывается никакая газообразная или жидкая среда). Например, по меньшей мере часть (например концевой отрезок) выступающего участка может смещаться в осевом и/или радиальном направлениях на расстояние, составляющее по меньшей мере 20% ширины этого участка.
Должно быть понятно, что, как вариант, выступающий участок может быть сконфигурирован окружающим выход сопла. По меньшей мере в одном варианте участок выполнен смещенным относительно выхода внутрь канала, например, более чем на 0,5 мм, в частности на 0,5-2 мм. Согласно конкретному варианту выступающий участок сконфигурирован окружающим выход и часть канала, например часть канала, примыкающую к выходу сопла и/или включающую в себя этот выход.
По меньшей мере в одном варианте указанный участок наклонен наружу, в сторону выхода сопла. Другими словами, в этом случае участок выступает из стенки канала по меньшей мере частично в радиальном направлении, в сторону оси канала, и по меньшей мере частично в сторону выхода. Такой участок можно описать как выступающий из стенки канала, в основном, в радиальном направлении, по меньшей мере частично в сторону оси канала, под углом к этой стенке, превышающим 90°. Следовательно, выступающий участок можно также описать, как вытянутый по меньшей мере частично в направлении течения газообразной или жидкой среды. В результате газообразная или жидкая среда может проходить через этот участок без нежелательных дополнительных потерь на трение между данным участком и газообразной или жидкой средой.
Следует отметить, что канал может иметь по своей длине однородное поперечное сечение, за исключением выступающего участка. Согласно по меньшей мере одному альтернативному варианту поперечное сечение канала изменяется по его длине. Например, канал может быть по меньшей мере частично сужающимся в направлении от его входа к выходу. По меньшей мере в одном варианте канал содержит один вход и один выход.
Выступающий участок выходной части может отклоняться в различной степени в зависимости от того, какая среда - газообразная или жидкая - выбрасывается через сопло. Например, сопло, имеющее выступающий участок, может отклоняться сильнее, если через сопло выбрасывается жидкая среда, чем если выбрасывается 13
газообразная среда, поскольку жидкие среды в общем случае имеют намного более высокую плотность, чем газообразные среды. Соответственно, в случае использования жидких сред участок может быть выполнен из более жесткого, т.е. менее гибкого, материала.
Примером газообразной среды может служить сжатый воздух, а примером жидкой среды - вода. Газообразные или жидкие среды могут выбрасываться через выход, например, в форме импульсного или непрерывного потока.
По меньшей мере в одном варианте указанный участок сконфигурирован выступающим в радиальном направлении из стенки канала таким образом, что поперечное сечение выхода меньше, чем поперечное сечение канала. Другими словами, в этом случае выход сопла имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем площадь поперечного сечения канала перед данным участком.
В результате частицы и/или пыль или аналогичные элементы имеют меньше возможности проникнуть за выходную часть, глубже в канал сопла, поскольку этому препятствует выступающий участок на выходе сопла.
Упомянутое поперечное сечение канала перед выступающим участком может измеряться, например, непосредственно перед расположением выступающего участка.
Согласно по меньшей мере одному варианту данный участок может выступать в канал в радиальном направлении и в результате уменьшать поперечное сечение канала до уровня менее 95% поперечного сечения канала на входе. Следовательно, по меньшей мере в одном варианте поперечное сечение выхода сопла меньше 95% поперечного сечения входа. Согласно по меньшей мере одному варианту указанный участок может выступать в канал в радиальном направлении и в результате уменьшать поперечное сечение канала до уровня менее 5% поперечного сечения канала на входе. Следовательно, по меньшей мере в одном варианте поперечное сечение выхода сопла меньше 5% поперечного сечения входа.
Согласно по меньшей мере другому варианту выступающий участок охватывает по периферии по меньшей мере часть канала и/или выхода сопла.
В случае охвата по периферии только части указанного канала и/или указанного выхода участок может отклоняться более легко по сравнению с вариантом, в котором участок полностью охватывает по периферии канал и/или выход. Однако по меньшей мере в одном варианте выступающий участок охватывает по периферии весь канал и/или выход. В этом случае участок может препятствовать частицам и/или пыли проникать в канал по всей периферии канала и/или выхода.
Согласно по меньшей мере одному варианту выходная часть имеет выходную поверхность, параллельную выходу, и расположенное по периферии углубление, отходящее от выходной поверхности по меньшей мере частично в сторону входа.
Такое выполнение является полезным, поскольку данное углубление образует пространство, в которое может смещаться выступающий участок или по меньшей мере его концевой отрезок в результате отклонения данного участка.
Углубление может иметь, например, криволинейный профиль с дном, обращенным к входу сопла. При этом углубление может охватывать по периферии всю выходную поверхность или только ее части. Выходная поверхность предпочтительно обращена от выхода сопла, т.е. в том же направлении, что и этот выход.
По меньшей мере в одном варианте данное углубление содержит внутреннюю поверхность, по меньшей мере часть которой образует, по меньшей мере частично, выступающий участок выходной части.
В результате такого выполнения ширина по меньшей мере части выступающего участка уменьшается, что облегчает его отклонение. При этом выступающий участок или по меньшей мере его концевой отрезок в случае отклонения участка может смещаться в данное углубление.
2
Согласно одному варианту площадь поперечного сечения канала составляет 0,15-350 мм.
2
Согласно другому варианту площадь поперечного сечения канала составляет 0,15-1300 мм.
В вариантах, в которых сопло сконфигурировано в виде трубки, поперечное сечение канала может быть, например, круглым; если же сопло сконфигурировано в виде щели, поперечное сечение канала может быть, например, прямоугольным. В случае круглого поперечного сечения диаметр канала предпочтительно составляет 0,5-20 мм.
Согласно по меньшей мере одному варианту, длина сопла составляет 2-100 мм.
По меньшей мере в одном варианте у выходной части сопла имеется базовая секция, из которой выступает указанный участок и которая содержит гибкий материал.
В результате базовая секция и указанный участок могут быть изготовлены из одного и того же материала. Более того, из одного и того же материала можно изготовить всю выходную часть. Таким образом, согласно этому варианту выходная часть содержит гибкий материал, т.е. является гибкой. По меньшей мере в одном варианте выходная часть и выступающий участок выполнены, как единая деталь.
Согласно подобным вариантам при выбрасывании газообразных или жидких сред через выход сопла базовая секция может, по меньшей мере в определенных пределах, зависящих от таких факторов, как, например, уровень давления газообразных или жидких сред, отклоняться или по меньшей мере вибрировать вместе с выступающим участком. В результате частицы и/или пыль, осевшие на выходную часть, например на ее наружную поверхность, могут быть сброшены с нее в процессе истечения через выход газообразной или жидкой среды.
Следует отметить, что базовая секция выходной части может представлять собой продолжение стенки канала, например составлять часть этой стенки.
Согласно по меньшей мере одному варианту гибкий материал выходной части содержит по меньшей мере один из следующих материалов: каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью.
Согласно вариантам, в которых стенка канала выполнена из гибкого материала, при выбрасывании газообразной среды через выход эта стенка может, по меньшей мере в определенных пределах, зависящих от таких факторов, как, например, уровень давления газообразной или жидкой среды, отклоняться или по меньшей мере вибрировать вместе с выходной частью. В результате, частицы и/или пыль, осевшие на стенку канала, например на ее наружную поверхность, могут быть сброшены с нее в процессе истечения газообразной среды через выход сопла.
По меньшей мере в одном варианте гибкий материал стенки канала содержит по меньшей мере один из следующих материалов: каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью.
Согласно по меньшей мере одному варианту стенка канала содержит материал, отличающийся от материала выходной части. В результате стенка канала и выходная часть могут быть изготовлены независимо одна от другой, чтобы обеспечить соответствие свойств материалов стенки канала и выходной части их функциям. По меньшей мере в одном варианте и стенка канала, и выходная часть являются гибкими, но имеют различную гибкость (или упругость). Согласно одному варианту, в котором стенка канала изготовлена из материала, отличного от материала выходной части, эта стенка выполнена из металла, например из нержавеющей стали, тогда как выходная часть содержит гибкий материал.
По меньшей мере в одном варианте выходная часть выполнена с возможностью отделения от стенки канала и/или прикрепления к ней.
В результате выходная часть может быть сконфигурирована как адаптер, который можно отделить от первого сопла, конкретно, от стенки его канала, и прикрепить ко второму соплу, конкретно, к стенке его канала. Далее, выходную часть можно снять для проведения сервисного обслуживания и затем снова прикрепить к соплу. Кроме того, выходная часть может также быть удалена в случае ее износа и заменена новой выходной частью.
Согласно по меньшей мере второму аспекту изобретательского замысла предлагается сопловое устройство для сортировки объектов, содержащее:
питающий блок, содержащий средство снабжения газом или жидкостью, и
держатель сопел для установки в него множества сопел, каждое из которых сконфигурировано в соответствии с первым аспектом изобретательского замысла. При этом каждое из множества сопел выполнено с возможностью приема газообразной или жидкой среды от средства снабжения газом или жидкостью и с возможностью выбрасывания газообразной или жидкой среды в направлении объекта, подлежащего сортировке.
Таким образом, несколько сопел типа описанных применительно к первому аспекту изобретательского замысла можно сконфигурировать, как множество сопел, предназначенных для сортировки объектов, находящихся в материальном потоке.
Эффективность и свойства каждого сопла из множества сопел согласно второму аспекту изобретательского замысла, в основном, аналогичны описанным выше применительно к его первому аспекту. Варианты, упомянутые в связи с указанным первым аспектом, являются, в основном, совместимыми со вторым аспектом изобретательского замысла.
Каждое сопло может быть соединено со средством снабжения газом посредством отдельного канала. Согласно по меньшей мере одному варианту средство снабжения газом содержит множество патрубков, каждый из которых подведен к отдельному соплу.
В вариантах, содержащих средство снабжения жидкостью и сконфигурированных для выбрасывания жидкой среды через выход каждого сопла, сопловое устройство можно сконструировать несколько отличающимся от вариантов, содержащих средство снабжения газом и сконфигурированных для выбрасывания через выход каждого сопла газообразной среды. Например, могут быть выбраны другие размеры сопел и/или размеры выходных частей, поскольку жидкие среды в общем случае имеют намного более высокую плотность, чем газообразные среды. Соответственно, в случае использования жидких сред выходная часть может быть выполнена из более жесткого, т.е. менее гибкого, материала.
Следует отметить, что каждое сопло или по меньшей мере некоторые сопла могут быть выполнены отделяемыми от держателя сопел и/или прикрепляемыми к нему, что позволит изменять и заменять сопла.
По меньшей мере в одном варианте шаг между двумя смежными соплами (т.е. их межосевое расстояние) во множестве сопел составляет 1-100 мм.
Согласно по меньшей мере одному варианту средство регулировки давления можно сконфигурировать пространственно отделенным от питающего блока, например подсоединенным к компьютерному блоку сортировальной машины, содержащей рассматриваемое сопловое устройство.
По меньшей мере в одном варианте каждому соплу или по меньшей мере некоторым из сопел в составе множества сопел можно придать конфигурацию ''снизу вверх'', рассчитанную на выбрасывание газообразных или жидких сред в направлении, имеющем компонент, ориентированный противоположно силе тяжести.
Согласно по меньшей мере третьему аспекту изобретательского замысла предлагается система для сортировки объектов с использованием газообразных сред, содержащая:
транспортирующее средство для транспортирования материального потока, содержащего сортируемые объекты,
приемное средство для приема объектов, прошедших сортировку, и
сопловое устройство согласно первому аспекту изобретательского замысла.
Эффективность и свойства соплового устройства согласно третьему аспекту изобретательского замысла, в основном, аналогичны описанным выше применительно ко второму аспекту этого замысла. Варианты, упомянутые в связи с первым и вторым аспектами изобретательского замысла, являются, в основном, совместимыми с соплом и сопловым устройством согласно третьему аспекту изобретательского замысла.
Система может также содержать компьютерный блок и приемные и излучающие блоки, служащие для определения того, какие объекты должны быть отсортированы из материального потока. Приемные и излучающие блоки могут быть, например, оптическими или индукционными. Так, излучающий блок может содержать источник электромагнитного излучения, например светодиод, излучающий световые пучки, направляемые, посредством линзовой системы, на фотоприемник в приемном блоке. Альтернативно, приемные и излучающие блоки могут использовать вариации цвета сортируемых объектов. В этом случае в качестве приемного блока можно использовать камеру, а в качестве излучающего блока - флуоресцентный источник света, например флуоресцентную трубчатую лампу. В другом варианте приемные и излучающие блоки могут быть основаны на пропускании рентгеновского излучения с использованием соответствующего матричного приемника.
Согласно по меньшей мере одному варианту излучатель (излучающий блок) содержит источник электромагнитного излучения, например источник света. Альтернативно, излучатель содержит источник рентгеновского или радиочастотного излучения. По меньшей мере в одном варианте приемный блок (приемное устройство) содержит камеру для детектирования света или рентгеновского излучения или другое приемное средство для приема электромагнитного излучения.
Излучающие и приемные блоки в типичном варианте подсоединены к компьютерному блоку, который обрабатывает поступающие в него данные и определяет, например, положение, размер и тип индивидуальных объектов в материальном потоке, исходя из световых пучков, испущенных излучающими блоками и принятых приемными блоками. На основе завершенного определения/ идентификации индивидуальных объектов в материальном потоке может быть осуществлена сортировка этих объектов. Операция сортировки может осуществляться путем выбрасывания соплами соплового устройства газообразной или жидкой среды в сторону индивидуальных объектов с учетом результатов определения/идентификации этих объектов посредством компьютерного блока. Система, содержащая сопловое устройство с подведенными к нему каналами, может управляться клапанами (такими как соленоидные клапаны), приводимыми в действие компьютерным блоком.
Согласно по меньшей мере одному варианту транспортирующее средство содержит конвейерную ленту для транспортирования материального потока, содержащего сортируемые объекты. По меньшей мере в одном варианте транспортирующее средство содержит лоток, сконфигурированный для транспортирования материального потока, содержащего сортируемые объекты. По меньшей мере в одном варианте приемное средство содержит конвейерную ленту для дальнейшего транспортирования принятых и/или просортированных объектов. В одном варианте приемное средство содержит по меньшей мере один контейнер или бункер для принятых и/или просортированных объектов. В одном из вариантов для дальнейшего транспортирования объектов приемное средство содержит по меньшей мере один лоток.
По меньшей мере в одном варианте рассматриваемая система представляет собой сортировальную машину. Согласно другому варианту сортировальной машиной является сопловое устройство.
По меньшей мере в одном варианте система содержит набор смежных сопел. В предпочтительном варианте все сопла расположены с шагом около 25 мм. Как было упомянуто, сортирующая система может также содержать: средство для транспортирования продукта, подлежащего сортировке; средство для сканирования продукта; средство для определения приемлемости или неприемлемости выбранного продукта и средство для переноса принятого или признанного неприемлемым продукта к приемному средству.
Таким образом, сортируемые объекты могут транспортироваться, например, на конвейерной ленте или посредством лотка. В процессе сортировки продукты могут сканироваться, когда они находятся на конвейерной ленте или на лотке или когда они падают с конца ленты или после прохождения по лотку. После этого, по данным, полученным от приемного блока (например по результатам оптического сканирования), может быть принято решение о принятии или отбрасывании объектов. Если это желательно, продукт может быть отсортирован, или проигнорирован, или просто отброшен.
В одном варианте средство, задающее прием или отбрасывание, может учитывать размер объекта, подлежащего сортировке. Альтернативно, данное средство может быть основано на оптическом анализе объекта, подлежащего сортировке, или как на оптическом анализе, так и на учете размера объекта, подлежащего сортировке.
Следует отметить, что средство, задающее прием или отбрасывание, может функционировать с использованием программы, определяющей выбор решения о приеме или отбрасывании на основе соответствующих критериев. Эти критерии могут быть основаны на размере или свойствах объекта, подлежащего сортировке. Следует, однако, отметить, что они могут быть основаны также и на других свойствах объектов.
Сортировочная система может также содержать средство для определения того, находится ли размер просканированного объекта ниже порога определения приемлемости или неприемлемости объекта путем его сбрасывания в воздух, и средство для активации по меньшей мере одного сопла, если размер просканированного объекта находится ниже данного порога.
Сортировочная система может, кроме того, содержать средство для определения того, находится ли размер просканированного объекта выше порога определения приемлемости или неприемлемости объекта путем его сбрасывания в воздух, и средство для активации по меньшей мере одного сопла, если размер просканированного объекта находится выше данного порога.
Согласно по меньшей мере четвертому аспекту изобретательского замысла предлагается способ сортировки объектов с использованием газообразных или жидких сред, выбрасываемых через сопло, соответствующее первому аспекту этого замысла, или через сопло в сопловом устройстве, соответствующем второму и/или третьему аспектам изобретательского замысла. Способ включает следующие операции:
подают газообразные или жидкие среды через вход сопла;
транспортируют газообразные или жидкие среды по каналу к выходу сопла и
обеспечивают выбрасывание газообразных или жидких сред через выход в направлении объекта, подлежащего сортировке.
В результате выбрасывания газообразных или жидких сред через выход выступающий участок выходной части отклоняется, чтобы обеспечить, тем самым, удаление с сопла осевших на него пыли и/или частиц.
Эффективность и свойства сопла в контексте четвертого аспекта изобретательского замысла, в основном, аналогичны описанным выше применительно к первому аспекту этого замысла. Варианты, упомянутые в связи с первым аспектом изобретательского замысла, являются, в основном, совместимыми с четвертым аспектом этого замысла.
Способ может дополнительно включать следующие операции:
осуществляют идентификацию объекта, подлежащего сортировке, посредством компьютерного, излучающего и приемного блоков и
по результатам данной идентификации активируют сопло для приема газообразной или жидкой среды.
Должно быть понятно, что сопло, сопловое устройство и/или систему, описанные выше, можно использовать для сортировки объектов в качестве сортировальной машины или по меньшей мере как часть сортировальной машины.
Все термины, включенные в пункты формулы, должны интерпретироваться согласно их содержанию, принятому в соответствующей области (если прямо не оговорено обратное). Если прямо не оговорено обратное, все упоминания ''элемента, устройства, компонента, средства, операции и т.д.'' следует интерпретировать как относящиеся по меньшей мере к одному такому элементу, устройству, компоненту, средству (к одной такой операции).
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие варианты изобретения, приводимые в качестве примеров.
Фиг. 1а иллюстрирует, в разрезе, сопло согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
Фиг. 1b иллюстрирует, в разрезе, сопло согласно по меньшей мере одному другому варианту изобретения.
На фиг. 1с иллюстрирует, в разрезе, сопло согласно по меньшей мере еще одному варианту изобретения.
На фиг. 2а-2е иллюстрируются различные операции, связанные с выбрасыванием газообразных или жидких сред через сопло согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
На фиг. 3 представлено, в перспективном изображении, сопловое устройство согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
На фиг. 4 схематично представлена система по меньшей мере в одном варианте изобретения.
На фиг. 5а представлены, в перспективном изображении, фиксаторная пластина для фиксации сопел и сопловой блок согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
Фиг. 5b иллюстрирует, в разрезе, сопловой блок согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
На фиг. 6а представлен, в перспективном изображении, сопловый узел согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
На фиг. 6b иллюстрируется, в разрезе, сопловой узел согласно по меньшей мере одному варианту изобретения.
Осуществление изобретения
Далее изобретательский замысел будет раскрыт применительно к соплу, сопловому устройству, содержащему это сопло, и к системе, содержащей это сопловое устройство. Изобретательский замысел будет также раскрыт применительно к способу выбрасывания газообразных или жидких сред через сопло, чтобы провести сортировку объектов, находящихся в материальном потоке. Следует отметить, что данное описание никоим образом не ограничивает объем изобретательского замысла, который охватывает также, например, типы или варианты устройства, отличные от вариантов, представленных на прилагаемых чертежах. Следует отметить также, что упоминание конкретных компонентов применительно к определенному варианту изобретения не означает, что эти компоненты не могут быть использованы и в других вариантах изобретения.
Фиг. 1а иллюстрирует, в разрезе, сопло 1 согласно одному варианту изобретения, служащее для выбрасывания газообразных или жидких сред, чтобы сортировать объекты. У сопла 1 имеется вход 10 для приема газообразных или жидких сред и выход 20 для выбрасывания газообразных или жидких сред в направлении объекта, подлежащего сортировке (как это показано на фиг. 4). Между входом 10 и выходом 20 расположен канал 30, окруженный стенкой 40. У сопла 1 по фиг. 1 имеется также выходная часть 50, охватывающая по меньшей мере выход 20 и имеющая участок 52, выступающий в радиальном направлении из стенки 40 канала в сторону оси С канала 30, которая ориентирована в продольном направлении сопла 1.
Как показано на фиг. 1а, у выходной части 50 может иметься базовая секция 54, от которой в сторону оси С отходит выступающий участок 52. Базовую секцию 54 можно рассматривать как продолжение стенки 40 канала и/или как часть этой стенки.
Выступающий участок 52 в варианте по фиг. 1а может охватывать по периферии по меньшей мере часть канала 30 и/или выхода 20. Альтернативно, этот участок 52 может иметь протяженность по всей периферии канала 30 и/или выхода 20. Ширина участка 52, т.е. его размер в направлении, параллельном оси С, может, например, превышать 0,05 мм, составляя, например, 0,1-5 мм.
Участок 52 по фиг. 1а может выступать в радиальном направлении из стенки 40 канала или из базовой секции 54 выходной части 50 на расстояние, превышающее 1 мм, например на 1-5 мм.
Сопло 1 по фиг. 1а может быть сконфигурировано, например, как трубчатое или щелевое сопло, т.е. канал 30 может иметь круглое или прямоугольное поперечное сечение соответственно.
Выходная часть в варианте по фиг. 1а представлена, как отдельная часть, чтобы подчеркнуть, что в этом варианте она может быть отделена от сопла 1, конкретно, от стенки 40 канала сопла, а затем (например, после ее очистки) снова прикреплена к соплу.
Фиг. 1b иллюстрирует, в разрезе, сопло 1' согласно еще одному варианту изобретения, служащее для выбрасывания газообразных или жидких сред, чтобы сортировать объекты. Сопло 1' по фиг 1b похоже на сопло 1 по фиг. 1а, так что сходные элементы этих сопел имеют те же обозначения. С учетом того, что конструкция и функции сопла 1 по фиг. 1а и сопла 1' по фиг. 1b являются сходными, далее будут, в основном, рассмотрены только различия между этими двумя соплами.
Выходная часть 50' сопла по фиг. 1b также снабжена выступающим участком 52' и базовой секцией 54', но они отличаются по конструкции от выходной части 50, участка 52 и базовой секции 54 сопла по фиг. 1а. В варианте по фиг. 1b участок 52' выступает из стенки 40 канала частично в радиальном направлении, в сторону оси С канала 30, и частично в направлении выхода 20. Таким образом, выступающий участок 52' расположен под углом α (α>90°) к стенке 40 канала и/или к базовой секции 54' выходной части 50', чтобы не создавать нежелательных помех для газообразных или жидких сред. Другими словами, участок 52' имеет составляющую, ориентированную в направлении выхода 20 сопла 1'.
Кроме того, выходная часть 50' по фиг. 1b имеет выходную поверхность 57', обращенную в ту же сторону, что и выход 20. У выходной части 50' по фиг. 1b имеется также расположенное по периферии углубление 58', отходящее от выходной поверхности 57' по меньшей мере частично в сторону входа 10. Внутренняя поверхность 59' этого углубления' образует, по меньшей мере частично, выступающий участок 52'. При этом углубление 58' образует пространство, в которое может смещаться участок 52' или по меньшей мере его концевой отрезок в случае отклонения этого участка (более детальное рассмотрение вопроса об отклонении участка 52' при выбрасывании газообразных или жидких сред через выход 20 будет приведено далее).
Подобно участку 52 на фиг. 1а, выступающий участок 52' на фиг. 1b может охватывать по периферии по меньшей мере часть канала 30 и/или выхода 20. Альтернативно, участок 52' может иметь протяженность по всей периферии канала 30 и/или выхода 20. Ширина участка 52', т.е. его размер в направлении, параллельном оси С, может, например, превышать 0,05 мм, составляя, например, 0,1-5 мм.
Участок 52' по фиг. 1b может выступать в радиальном направлении из стенки 40 канала или из базовой секции 54 выходной части 50 на расстояние, превышающее 1 мм, например на 1-5 мм.
Сопло по фиг. 1b может быть сконфигурировано, например, как трубчатое или щелевое сопло, т.е. канал 30 может иметь круглое или прямоугольное поперечное сечение соответственно.
Фиг. 1с иллюстрирует, в разрезе, сопло 1'' согласно другому варианту изобретения, служащее для выбрасывания газообразных или жидких сред, чтобы сортировать объекты. Сопло 1'' по фиг. 1с похоже на сопло 1 по фиг. 1а и на сопло 1' по фиг. 1b, так что сходные элементы этих сопел имеют те же обозначения.
На фиг. 1с проиллюстрированы различные части и элементы сопла 1'' и отмечены интервалы а, Ь, с, d и е, чтобы подчеркнуть, что размеры различных частей и элементов могут варьировать применительно к различным конструкциям сопел 1,1', 1''. Далее будут рассмотрены каждый из интервалов а, b, с, d и е и числовые значения, соответствующие этим интервалам.
Интервал а соответствует размеру выхода 20 сопла 1'' или поперечного сечения канала 30 у выступающего участка 52''. Согласно по меньшей мере одному варианту данный интервал составляет 0-10 мм.
Интервал b соответствует поперечному размеру канала 30 сопла 1'' перед участком 52''. По меньшей мере в одном варианте интервал b составляет 0,5-20 мм.
Интервал с соответствует ширине участка 52'', т.е. его размеру в направлении истечения газообразных или жидких сред через сопло 1'' (в неактивном состоянии сопла 1''). По меньшей мере в одном варианте интервал с составляет 0,1-5 мм.
Интервал d соответствует расстоянию, на которое участок 52'' может быть смещен внутрь сопла 1'', т.е. расстоянию от выхода 20 сопла 1'' до обращенной к выходу поверхности 53'' участка 52''. Согласно по меньшей мере одному варианту интервал d выбран составляющим 0-5 мм.
Интервал е соответствует длине выходной части 50'', т.е. размеру выходной части 50'' в направлении, соответствующем продолжению стенки 40 канала. По меньшей мере в одном варианте интервал е составляет 0,5-50 мм. Соответственно, если выходная часть 50'' выполнена отдельно от стенки 40 канала, длина этой части может составлять 0,5-50 мм.
По меньшей мере в одном варианте участок 52'' имеет поверхность 55'', обращенную к входу 10, когда сопло 1'' находится в неактивном состоянии (например когда никакая газообразная или жидкая среда не истекает через выход 20), и поверхность 53'', обращенную в неактивном состоянии сопла к выходу 20, т.е., по существу, параллельную в неактивном состоянии выходу 20. Согласно таким вариантам ширина участка 52'', представленная на фиг. 1с интервалом с, соответствует расстоянию от обращенной к входу поверхности 55'' до обращенной к выходу поверхности 53'', например наименьшему расстоянию между этими поверхностями.
В вариантах по фиг. 1а-1с участки 52, 52', 52'' сконфигурированы выступающими в радиальном направлении из стенки 40 канала таким образом, что поперечное сечение А1 выхода меньше, чем поперечное сечение А2 канала. Как проиллюстрировано на фиг. 1а и 1b, отношение А1/А2 составляет около 85% и 75% соответственно. Однако, как проиллюстрировано на фиг. 1с, участок 52'' может быть смещен внутрь канала 30, т.е. не находиться непосредственно на выходе 20 сопла 1''. В этом случае поперечное сечение канала у участка 52'' составляет примерно 35% поперечного сечения канала, измеренного, например, в его средней части или на входе.
Следует также отметить, что поперечные сечения сопел 1, 1', 1'' по фиг. 1а-1с являются симметричными относительно оси С (поэтому обозначение, относящееся к определенному элементу на фиг. 1а-1с имеется только на одной стороне оси С). Действительно, каждое из сопел 1, 1', 1'' по фиг. 1а-1с может быть полностью симметричным относительно оси С, например, если сформировано в виде трубки.
Однако каждое из сопел 1, 1', 1'' может иметь и иную, например щелевую, конфигурацию (т.е. прямоугольную форму поперечного сечения).
Функции сопел 1, 1', 1'' будут рассмотрены далее со ссылками на фиг. 2а-2е, соответствующие соплу 1' по фиг. 1b. Поэтому на фиг. 2а-2е применительно к соплу 1' используются те же обозначения, что и раньше.
На фиг. 2а иллюстрируется сопло 1', аналогичное соплу 1' по фиг. 1b. Сопло 1' на фиг. 2а представлено неактивным, т.е. по каналу 30 сопла 1' не движется никакая газообразная или жидкая среда.
На фиг. 2b показано, что через вход 10 в канал 30 поступила газообразная или жидкая среда 31. Это произошло, например, как следствие открывания клапана (не изображен), установленного перед входом 10 и обеспечивающего поступление газообразной или жидкой среды 31 в сопло 1'.
На фиг. 2с показано, что газообразная или жидкая среда 31 начала истекать через выход 20. Как можно видеть на фиг. 2 с, в результате истечения газообразной или жидкой среды 31 через выход 20 гибкий участок 52' начал отклоняться. В результате, как это было описано ранее, частицы и/или пыль, которые удерживались, например, на выступающем участке 52' и/или на других участках выходной части 50', могут быть сброшены в результате отклонения участка 52'.
На фиг. 2d проиллюстрирована другая степень отклонения участка 52' в процессе выбрасывания газообразной или жидкой среды 31 через выход (фиг. 2d), тогда как на фиг. 2е иллюстрируется формирование полного конуса истечения среды. В зависимости от гибкости участка 52' степень его отклонения под действием давления потока газообразной или жидкой среды 31 будет варьировать.
При закрывании клапана, установленного перед соплом 1', оно снова становится неактивным, т.е. истечение из него газообразной или жидкой среды прекращается.
Таким образом, функционирование сопла 1, 1' можно описать как последовательность следующих операций:
подают газообразные или жидкие среды 31 через вход 10 сопла 1,1' (см. фиг. 2b);
транспортируют газообразную или жидкую среду 31 по каналу 30 к выходу 20 сопла 1,1' (см. фиг. 2b и 2с) и
обеспечивают выбрасывание газообразной или жидкой среды 31 через выход 20 в направлении объекта, подлежащего сортировке (см. фиг. 2d и 2е).
В результате выбрасывания газообразной или жидкой среды 31 через выход 20 выступающий участок 52, 52' выходной части 50, 50' отклоняется, обеспечивая тем самым удаление с сопла осевших на нем пыли и/или частиц 1,1'.
Следует отметить, что вся выходная часть 50, 50' может быть гибкой. Кроме того, гибкой может быть и стенка 40 канала. Выходную часть 50, 50', выступающий участок 52, 52' и/или стенку 40 канала можно сделать гибкой путем использования гибкого материала, такого как, например, каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью. Согласно по меньшей мере одному варианту выходная часть 50, 50', участок 52, 52' и/или стенка 40 канала состоят, в основном, из гибкого материала, например, такого как каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью.
Фиг. 3 иллюстрирует сопловое устройство 100, которое содержит, по меньшей мере в одном варианте изобретения, множество сопел 101 для сортировки объектов с использованием газообразных или жидких сред. Сопловое устройство 100 содержит также питающий блок 102, содержащий средство снабжения газом или жидкостью. Сопловое устройство 100 содержит, кроме того, держатель 106 сопел, в который установлено множество сопел 101, каждое из которых сконфигурировано аналогично любому из сопел 1, 1', 1'', описанных со ссылками на фиг. 1а-1с и 2. Как проиллюстрировано на фиг. 3, сопла 101 установлены в конфигурации ''снизу вверх'', т.е. каждое сопло 101 из множества сопел сконфигурировано для выбрасывания газообразных или жидких сред в направлении, имеющем компонент, ориентированный противоположно силе тяжести (другими словами, при горизонтальном положении соплового устройства 100 каждое сопло 101 сконфигурировано так, чтобы направление выбрасываемых через него газообразных или жидких сред имело составляющую, направленную вверх).
Каждое сопло 101 во множестве сопел 101 сконфигурировано для приема газообразных или жидких сред от средства 104 снабжения газом или жидкостью. Данное средство может быть выполнено, например, в виде множества патрубков 104. Как показано на фиг. 3, каждый патрубок 104 сообщается по текучей среде с соответствующим соплом 101.
Расстояние (шаг) между двумя смежными соплами 101', 101'' может составлять 1-100 мм. В данном случае под шагом понимается межосевое расстояние между двумя смежными соплами 101', 101''.
Сопловое устройство 100 может дополнительно содержать средство 108 регулировки давления, сконфигурированное с возможностью управления давлением газообразных или жидких сред, подаваемых к множеству сопел 101. Средство 108 регулировки давления можно, например, сконфигурировать с возможностью увеличения и/или уменьшения уровня давления подаваемых газообразных или жидких сред. Средство 108 регулировки давления может представлять собой, например, клапан 108.
Фиг. 4 иллюстрирует систему 200, содержащую сопловое устройство 100 (описанное выше со ссылками на фиг. 3) для сортировки объектов 202 с использованием газообразной или жидкой среды 231. Система 200 по фиг. 4 содержит транспортирующее средство в форме конвейерной ленты 204 для транспортирования материального потока, несущего объекты 202, подлежащие сортировке. Система 200 содержит, кроме того, приемное средство 206 в форме двух контейнеров 206А, 206 В для приема объектов 202', прошедших сортировку. Система 200 может также содержать компьютерный блок и приемные и излучающие блоки (не изображены), служащие для определения того, какие объекты 202 должны быть отсортированы из материального потока. Компьютерный блок в типичном варианте управляет, возможно, совместно со средством регулировки давления (проиллюстрированным на фиг. 3) потоками газообразных или жидких сред, подаваемых к соплам соплового устройства 100 в зависимости от определения/идентификации объектов 202.
Как показано на фиг. 4, материальный поток объектов 202 транспортируется посредством конвейерной ленты 204 к сопловому устройству 100, после чего объекты 202, находящиеся в материальном потоке, получают возможность падать с конвейерной ленты 204. В процессе падения объектов 202 определенное сопло ЮГ в составе соплового устройства 100 выбрасывает газообразную или жидкую среду в направлении объекта 202', подлежащего сортировке. В результате траектория падения объекта 202' изменяется по сравнению с траекторией падения объекта, на который не воздействует газообразная или жидкая среда. Как это проиллюстрировано фиг. 4, в результате воздействия сортируемый объект 202' может быть, например, направлен в контейнер 206 В.
Система 200 по фиг. 4 сконструирована так, что некоторые объекты 202 из материального потока, например объекты определенного размера, не вызывают выбрасывания сопловым устройством 100 газообразной или жидкой среды. Эти объекты могут, например, просто падать с конвейерной ленты 204 в контейнер 206А. Объекты 202, не вызывающие выбрасывания соплами устройства газообразной или жидкой среды, могут также быть настолько большими по сравнению с объектами 202', подлежащими сортировке, что влияние на них выбрасываемых газообразных или жидких сред являлось бы слишком слабым.
Объекты 202', подлежащие сортировке, могут, например, идентифицироваться/ определяться компьютерным блоком, блоком излучателя и приемным блоком, описанными ранее. На основе такой идентификации/определения объекта 202', подлежащего сортировке, в сопловом устройстве 100 активируется соответствующее сопло ЮГ, в результате чего в направлении объекта 202' выбрасывается газообразная или жидкая среда 231.
На фиг. 5а представлен, в перспективном изображении, сопловой узел 300, который содержит фиксаторную пластину 301 и сопловой блок 302. Фиксаторная пластина сконфигурирована для использования в сопловом устройстве 100, показанном на фиг. 4. Эта пластина предпочтительно изготовлена из металла; однако, она может быть выполнена и из высокопрочного пластика. У данной пластины имеются верхняя и нижняя поверхности 314, 315. Когда фиксаторная пластина удерживает сопловой блок 302 в требуемом положении, нижняя поверхность 315 обращена к питающему блоку соплового устройства (см. фиг. 3, 4), а верхняя поверхность 314 - к объекту, подлежащему сортировке.
Показанная на фиг. 5а фиксаторная пластина 301 имеет восемь сквозных отверстий 311, каждое из которых сконфигурировано для приема соответствующего сопла 320 при использовании соплового блока 302 в составе соплового устройства 100. Ось каждого отверстия 311 пересекается с линией D. Можно видеть, что количество сквозных отверстий 311 в фиксаторной пластине 301 равно количеству сопел 320 в сопловом блоке 302. Сопловой блок в данном варианте имеет форму цельной планки, несущей связанные между собой сопла 320.
У фиксаторной пластины 301 имеется вырез 313 прямоугольной формы, сконфигурированный для приема соплового блока 302. Длинные стороны выреза 313 параллельны линии D. В фиксаторной пластине 301 выполнены также раззенкованные крепежные отверстия 310, сконфигурированные для приема резьбовой части болта. Каждый соответствующий болт сконфигурирован для ввинчивания в резьбовое отверстие в питающем блоке, а его головка должна прижимать фиксаторную пластину 301 к питающему блоку (не изображен). Крепежным отверстиям 310 может быть альтернативно придана форма под утопленную головку.
Фиксаторная пластина 301 сконфигурирована с восемью полусферическими углублениями 312, положение каждого из которых согласовано с осью соответствующего сквозного отверстия 311. Полусферические углубления 312 в сочетании с каждым соплом уменьшают, в процессе использования сопла 320, риск застревания обломков и грязи между соплом 320 и полусферическим углублением 312. Кроме того, когда сопло 320 отклоняется в результате протекания через него газообразной среды, обломки и грязь могут быть вытолкнуты из области между соплами 320 и полусферическими углублениями 312.
У каждого сопла 320 имеется купольная часть, например полусферической формы, а также первая и вторая щели 321, 322. Щели 321, 322 пересекаются в центральной точке 323 купола сопла 320. Первая и вторая щели 321, 322, сконфигурированы в форме креста. Однако на куполе сопла 320 могут быть выполнены более двух равномерно расположенных пересекающихся щелей 321, 322. Так, можно использовать от двух до четырех и даже до восьми и более пересекающихся щелей. Как правило, большее количество пересекающихся щелей приводит к снижению давления открывания и более равномерному открыванию сопла. Вместе с тем, увеличение количества щелей может приводить к ускоренному износу материала купола сопла. Купол предпочтительно изготовлен из пластика (т.е. полимерного материала), например из каучука, полиуретана, силикона или других материалов со схожей упругостью.
У соплового блока 302 имеется базовая планка 326 с верхней и нижней поверхностями 324, 325 соответственно. Когда сопловой блок 302 зафиксирован фиксаторной пластиной 301, верхняя поверхность 324 соплового блока 302 находится в контакте с нижней поверхностью 315 выреза 313 фиксаторной пластины 301. Нижняя поверхность 325 соплового блока 302 находится в контакте с питающим блоком 102 соплового устройства 100, показанного на фиг. 3. Каждый купол сопла 320 сконфигурирован таким образом, что центральные точки 323 пересечения щелей на куполах сопел 320 расположены на линии Е. Когда сопловой блок 302 зафиксирован фиксаторной пластиной 301, линия D и линия Е совпадают одна с другой. Первая и вторая щели 321, 322 разделяют верхнюю часть купола сопла 320 на четыре сегмента 327 равного размера.
Фиг. 5b иллюстрирует, в разрезе вертикальной плоскостью, проходящей через линию Е, сопловой блок 302 по фиг. 5а. Можно видеть, что купол сопла 320 имеет полусферическую форму при толщине стенок, уменьшающейся по направлению к точке 323 пересечения первой и второй щелей 321, 322. Когда газообразная среда (такая как сжатый воздух) оказывает давление на внутреннюю поверхность 329 купола сопла 320, материал купола сопла 320, включая его сегменты 327, будет раздвигаться, т.е. щели 321, 322 начнут расширяться, так что газообразная среда будет истекать в направлении объекта, подлежащего сортировке. При прекращении поступления газообразной среды к куполу сопла 320 он возвращается в свое неактивное состояние, например в состояние, показанное на фиг. 5а-5b. Расстояние f между центрами смежных куполов составляет в данном варианте 6,25 мм или, в более общем случае, 5,5-6,5 мм. Однако, в зависимости от размера каждого купола сопла 320, расстояние f может быть увеличено, например, до 8-20 мм или даже выбрано превышающим 20 мм. Базовая ширина g каждого купола (измеряемая у верхней поверхности 324 базовой планки 326) составляет 5-6 мм. В представленном варианте эта базовая ширина g примерно равна 5,2 мм. Разумеется, базовая ширина g сопла выбирается в зависимости от давления газообразной среды, прикладываемого к куполу сопла 320, а также от типа и размера сортируемых объектов. Соответственно, базовая ширина g купола сопла 320 может быть больше 6 мм или меньше 5 мм. Высота i купола сопла 320 обычно составляет примерно 3,7 мм, но может находиться в интервале 3-15 мм или даже превышать 15 мм. Эта высота будет зависеть от толщины фиксаторной пластины 301, т.е существует определенное соотношение между толщиной фиксаторной пластины и высотой i купола сопла 320.
На фиг. 5b показаны также вход 330 сопла, его выход и выходная часть 332 купола сопла 320. Вход 330 связан с выходом и с выходной частью 332 посредством канала 331.
На фиг. 6а представлен, в перспективном изображении, сопловой узел 400 согласно по меньшей мере одному варианту изобретения. Фиксаторная пластина, показанная на фиг. 6а, соответствует фиксаторной пластине 301 по фиг. 5а. Однако сопловой блок 302, показанный на фиг. 5а, заменен сопловым блоком 402 с иной конструкцией купола сопла.
Каждый купол 427 сопла сконфигурирован имеющим выход в форме круглого соплового отверстия 423, которое будет подробно рассмотрено со ссылками на фиг. 6b.
На фиг. 6b представлен, в разрезе вертикальной плоскостью, проходящей через линию D, сопловой блок 402 по фиг. 6а. Купол каждого сопла 427 имеет форму, сходную с формой куполов, показанных на фиг. 5а-5b; однако, вместо двух щелей, каждый купол имеет в выходной части 432 сопла круглое сопловое отверстие 423. Каждое такое отверстие центрировано относительно оси соответствующего сопла 427. Разница между использованием щелей (показанных на фиг. 5а-5b) и круглого соплового отверстия 423 состоит в том, что круглые сопловые отверстия 423 не закрываются полностью в отсутствие на входе 430 сопла 427 какой-либо газообразной среды (такой как сжатый воздух). Выходная часть 432 и вход 430 сопла 427 связаны каналом 431. В данном варианте диаметр h каждого круглого соплового отверстия составляет примерно 1,5 мм. Однако, в зависимости от давления газообразной среды, поступающей к куполу сопла 427, этот диаметр может быть больше или меньше 1,5 мм. В случае высоких давлений газообразной среды диаметр h отверстия 423 может быть сделан меньшим, чем 1,5 мм, например составляющим 0,5-1,5 мм. Если же давление подаваемой газообразной среды является низким, диаметр h отверстия 423 можно сделать превышающим 1,5 мм, например составляющим 1,5-3 мм.
Хотя выше были рассмотрены конкретные конфигурации сопла, соплового устройства и использующей их системы, специалисту в соответствующей области будет понятно, что сопло, сопловое устройство и/или система описанного типа могут содержать большее или меньшее количество компонентов различных типов. В частности, специалисту будет понятно, что система по фиг. 4 была представлена, чтобы проиллюстрировать пример структуры системы, соответствующей, например, сортировальной машине согласно изобретательскому замыслу, и поэтому не должна рассматриваться как вносящая какие-либо ограничения. Действительно, изобретательский замысел не ограничен представленными вариантами транспортирующей системы и приемного средства: применимы транспортирующие и приемные средства любого подходящего типа. Аналогично, сопловое устройство, проиллюстрированное на фиг. 3, может быть реализовано в различных вариантах, например содержащих большее или меньшее количество сопел. Кроме того, размеры сопел, представленных на фиг. 5а-6b, т.е. сконфигурированных для применения в составе соплового блока системы для сортировки объектов, могут быть изменены в зависимости от давления газообразной среды, подаваемой к сопловому блоку, а также от типа и размеров сортируемых объектов.
Существенные признаки вариантов изобретения Параграф 1. Сопло для выбрасывания газообразных или жидких сред при сортировке объектов, содержащее:
вход для приема газообразных или жидких сред;
выход для выбрасывания газообразных или жидких сред в направлении объекта, подлежащего сортировке;
канал, связывающий указанные вход и выход;
стенку канала, охватывающую канал, и
выходную часть, охватывающую по меньшей мере указанный выход;
при этом у выходной части имеется участок, выступающий в радиальном направлении из стенки канала по меньшей мере частично в сторону оси канала и содержащий гибкий материал, чтобы придать данному участку способность отклоняться при выбрасывании газообразных или жидких сред через указанный выход.
Параграф 2. Сопло согласно параграфу 1, в котором указанный участок сконфигурирован выступающим в радиальном направлении из стенки канала таким образом, что поперечное сечение выхода меньше, чем поперечное сечение канала.
Параграф 3. Сопло согласно параграфу 1 или 2, в котором указанный участок охватывает по периферии по меньшей мере часть указанного канала и/или выхода.
Параграф 4. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором выходная часть имеет выходную поверхность, параллельную выходу, и расположенное по периферии сопла углубление, отходящее от выходной поверхности по меньшей мере частично в сторону входа.
Параграф 5. Сопло согласно параграфу 4, в котором у углубления имеется внутренняя поверхность, по меньшей мере часть которой образует, по меньшей мере частично, указанный выступающий участок выходной части.
2
Параграф 6. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором площадь поперечного сечения канала составляет 0,15-1300 мм.
Параграф 7. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором у выходной части имеется базовая секция, от которой выступает указанный участок, и в котором базовая секция содержит гибкий материал.
Параграф 8. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором стенка канала содержит гибкий материал.
Параграф 9. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором стенка канала содержит материал, отличающийся от материала выступающего участка.
Параграф 10. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором выходная часть выполнена с возможностью отделения от стенки канала и/или прикрепления к ней.
Параграф 11. Сопло согласно любому из предыдущих параграфов, в котором гибкий материал содержит по меньшей мере один из следующих материалов: каучук, полиуретан, силикон или другие материалы со схожей упругостью.
Параграф 12. Сопловое устройство для сортировки объектов с использованием газообразной или жидкой среды, содержащее:
питающий блок, содержащий средство снабжения газом или жидкостью, и
держатель сопел для установки в него множества сопел, каждое из которых сконфигурировано в соответствии с любым из вариантов 1-11 и предназначено для приема газообразной или жидкой среды от средства снабжения газом или жидкостью и для выбрасывания газообразной или жидкой среды в направлении объекта, подлежащего сортировке.
Параграф 13. Сопловое устройство согласно параграфу 12, в котором шаг между двумя смежными соплами (т.е. их межосевое расстояние) во множестве сопел выбирается в заданном интервале.
Параграф 14. Сопловое устройство согласно любому из параграфов 12-13, содержащее средство регулировки давления, сконфигурированное с возможностью управления уровнем давления газообразных или жидких сред.
Параграф 15. Система для сортировки объектов с использованием газообразных или жидких сред, содержащая:
транспортирующее средство для транспортирования материального потока, содержащего сортируемые объекты,
приемное средство для приема объектов, прошедших сортировку, и
сопловое устройство согласно любому из параграфов 12-14.