УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗАГРУЖАЕМОГО МАТЕРИАЛА, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, НА ЛЕГКУЮ ФРАКЦИЮ МАТЕРИАЛА И НА ТЯЖЕЛУЮ ФРАКЦИЮ МАТЕРИАЛА
DEVICE AND METHOD OF CHARGING MATERIAL SEPARATION INTO, AT LEAST, LIGHT MATERIAL FRACTION AND HEAVY MATERIAL FRACTION

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к области разделения загружаемого материала, по меньшей мере, на легкую фракцию материала и тяжелую фракцию материала с признаками независимых пунктов 1 и 2 формулы изобретения.
Уровень техники
Из публикации ЕР263276 В1 известен всасывающий сепаратор с ламинарным течением, выполненный с изогнутым центробежным сепаратором, выпускным элементом, поперечноточным ротором и корпусом с пневматической трубой. Он позволяет осуществлять фракционирование загружаемого материала.
Однако это устройство имеет недостаток, заключающийся в недостаточной возможности контроля загружаемого в устройство по его осевой длине материала. Кроме того, боковая подача загружаемого материала увеличивает опорную поверхность устройства.
Раскрытие изобретения
Задачей предложенного изобретения является устранение известных недостатков, в частности, создание устройства и способа, при помощи которых можно разделять загружаемый материал, по меньшей мере, на легкую фракцию материала продукта и, по меньшей мере, на тяжелую фракцию материала, причем устройство для фракционирования должно позволять надежно контролировать подачу загружаемого материала в сепаратор устройства фракционирования и, кроме того, обеспечивалась его компактная конфигурация. Другая задача предложенного изобретения - это создание устройства и способа, при помощи которых разделение в устройстве фракционирования могло осуществляться энергетически благоприятно.
Эти задачи решаются устройством, а также способом согласно независимым пунктам Формулы изобретения.
Согласно изобретению устройство фракционирования для разделения загружаемого материала, по меньшей мере, на легкую фракцию материала и, по меньшей мере, на тяжелую фракцию материала содержит, по меньшей мере, одно впускное отверстие для загружаемого материала, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для легкого материала для легкой фракции материала и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для тяжелого материала для тяжелой фракции материала. Кроме того, устройство фракционирования содержит генератор потока для создания газового потока в устройстве фракционирования для разделения загружаемого материала на легкую фракцию материала и тяжелую фракцию материала. В частности, генератор потока производит воздушный поток. Кроме того, устройство фракционирования содержит изогнутый центробежный сепаратор для отделения из газового потока, по меньшей мере, легкой фракции материала. В направлении транспортирования загружаемого материала, вниз по потоку от впускного отверстия, расположено транспортирующее устройство для транспортирования загружаемого материала в центробежный сепаратор. По меньшей мере, 50% газа может направляться в устройстве для фракционирования в виде кругового движения потока. В частности, в виде кругового движения потока может направляться от 55% до 95%, предпочтительно от 65% до 90% и особенно предпочтительно - от 75% до 85% газа. Круговое движение потока направляется вокруг транспортирующего устройства.
Под понятием "загружаемый материал" понимают в рамках данной заявки сыпучий материал, т.е. зернистый или также кусковой материал, существующий в сыпучем виде и, в частности, текучий и/или, например, с возможностью транспортировки посредством шнекового транспортера.
Под разделением загружаемого материала, по меньшей мере, на легкую фракцию материала и, по меньшей мере, на тяжелую фракцию материала в рамках данной заявки понимают относительное разделение по специфическому весу и/или по размерам частиц загружаемого материала. При этом легкой фракцией материала является, например, такая фракция, которую можно отделить от загружаемого материала в центробежном сепараторе или также в известном из уровня техники зигзагообразном воздушном сепараторе посредством воздушного потока. Тяжелой фракцией материала в этом примере является такая фракция, которую нельзя транспортировать посредством воздушного потока и которую направляют, например, посредством действия гравитации в выпускное отверстие для тяжелого материала.
Под "генератором потока" согласно данной заявке понимают устройство для производства газового потока и, в частности, воздушного потока, например, вентилятор, воздуходувку или даже турбину.
Под „изогнутым центробежным сепаратором" согласно данной заявке понимают изогнутый трубопровод, приспособленный для направления газового потока, в котором вследствие кривизны центробежные силы оказывают влияние на проводимые в потоке частицы, т.е. на легкую фракцию материала для отделения частиц от газового потока. Такие устройства известны, например, из ЕР 263276 В1, из ЕР 0178316 В1, а также из ЕР 0668108 В1.
Под "транспортирующим устройством" согласно данной заявке понимают устройство, приспособленное для транспортировки загружаемого материала. Например, для этого подходят качающиеся транспортеры, пневматические транспортеры, цепные транспортеры, ленточные конвейеры или также шнековые транспортеры, а также любые их комбинации. Качающиеся транспортеры также часто называют вибротранспортерами и они известны из Уровня техники. Такие качающиеся транспортеры могут быть выполнены, например, как виброванны.
Под „круговым движением потока вокруг транспортирующего устройства" согласно данной заявке понимают направление произведенного генератором газового потока в поперечном сечении через центробежный сепаратор вокруг расположенного в устройстве для фракционирования транспортирующего устройства. В частности, транспортирующее устройство расположено, по меньшей мере, частично, по существу, вдоль и/или, по существу, - параллельно к продольной оси устройства для фракционирования внутри, по меньшей мере, частично замкнутого газового потока кругового движения потока; в частности, продольная ось устройства для фракционирования расположена в угловом диапазоне от 45° до 135° к среднему круговому движению потока, предпочтительно от 80° до 100° и особенно предпочтительно, по существу, вертикально к среднему круговому движению потока; согласно заявке вертикальное расположение продольной оси к среднему круговому движению потока означает угол 90°.
В результате согласно изобретению устройство фракционирования имеет преимущество в том, что загружаемый материал можно подавать с возможностью его контроля посредством транспортирующего устройства в центробежный сепаратор для достижения наиболее эффективного и надежного разделения. Этого можно достичь, например, посредством того, что загружаемый материал распределяется в устройстве для фракционирования как можно более равномерно посредством транспортирующего устройства, поэтому в газовый поток, по существу, везде вносится одинаковая масса загружаемого материала, так что разделение на легкую фракцию материала и тяжелую фракцию материала может происходить везде, по существу, при одинаковых условиях, вследствие чего повышается надежность и качество разделения. Другим преимуществом согласно изобретению устройства фракционирования является более компактная конфигурация устройства фракционирования по сравнению с уровнем техники, что достигается при направлении кругового движения потока вокруг транспортирующего устройства. Вследствие этого возможна более высокая пропускная способность загружаемого материала через устройство для фракционирования при одинаковом размере устройства для фракционирования по сравнению с Уровнем техники.
Кроме того, другим преимуществом является возвращение по меньшей мере 50% газа в виде кругового движения потока, вследствие чего эксплуатация устройства фракционирования становится энергоэффективнее, так как вследствие этого нужно подводить и ускорять меньшее количество газа.
Предпочтительно, если транспортирующее устройство выполнено в виде качающегося транспортера. В частности, загружаемый материал можно транспортировать посредством транспортирующего устройства, по меньшей мере, по существу вертикально к площади поперечного сечения через круговое движение потока.
Под формулировкой „по существу вертикально к площади поперечного сечения через круговое движение потока" в рамках данной заявки понимают сечение параллельно к среднему круговому движению потока через устройство для фракционирования на участке центробежного сепаратора. Например, это сечение находится при цилиндрическом выполнении устройства фракционирования вертикально к продольной оси цилиндрического устройства фракционирования, причем круговое движение потока направляется, по меньшей мере, частично вдоль стенки цилиндра внутри цилиндра.
Выполнение транспортирующего устройства в виде качающегося транспортера имеет преимущество в том, что качающийся транспортер надежен в эксплуатации и, например, посредством управления и/или регулировки качающегося транспортера можно контролировать транспортировку загружаемого материала в центробежный сепаратор. Загружаемый материал распределяется, например, посредством качающегося транспортера в устройстве для фракционирования с наибольшей равномерностью, причем загружаемый материал транспортируют, например, через щель качающегося транспортера в центробежный сепаратор. Кроме того, в устройстве фракционирования может быть расположен, по меньшей мере, один клапанный затвор в качестве элемента, помогающего распределять загружаемый материал в центробежный сепаратор.
Особенно предпочтительно, если центробежный сепаратор выполнен, по меньшей мере, с частичным сужением в направлении потока на участке выпуска для легкой фракции материала и, в частности, по меньшей мере, частично с сужением на конус. Преимущество этого состоит в том, что при сужении ускоряется поток для последующего улучшения отделения легкой фракции материала из газового потока в центробежном сепараторе. Кроме того, при таком выполнении участка выпуска достигают лучшей транспортабельности из устройства для фракционирования, так как вследствие этого выпускное отверстие для легкого материала имеет только более меньшую поверхность.
Особенно предпочтительно, если центробежный сепаратор имеет, по меньшей мере, частично на обращенной к генератору потока стороне внутреннюю стенку, по меньшей мере, с одним отверстием для направления газового потока к генератору потока.
Преимущество этого в том, что внутренняя стенка центробежного сепаратора, обращенная к генератору потока, обеспечивает направление газового потока к генератору потока и одновременно на участках внутренней стенки без отверстия является барьером для легкой фракции материала в газовом потоке. Это обеспечивает, по существу, наименьшую транспортировку частиц легкой фракции материала в генератор потока.
Однако альтернативно можно и отказаться от внутренней стенки на участке выпуска, вследствие чего также обеспечивается направление газового потока к генератору потока.
Предпочтительно, если направление транспортирования транспортирующего устройства выполнено, по меньшей мере, по существу по горизонтали, в частности, частично вдоль продольной оси устройства для фракционирования.
Под понятием "по горизонтали" согласно данной заявке понимают направление, по существу, вертикально к направлению действия гравитации.
Преимущество этого в том, что при горизонтальном направлении транспортирования загружаемый материал можно надежно транспортировать при значительном исключении, например, гравитации, вследствие чего достигают лучшей возможности контроля распределения загружаемого материала в устройстве для фракционирования.
Особенно предпочтительно, если центробежный сепаратор выполнен с внутренней стороны гладким. В частности, центробежный сепаратор не имеет на направляющей материал стенке прерывистый ход стенки.
Под "направляющей материал стенкой" согласно данной заявке понимают такую стенку центробежного сепаратора, к которой при использовании по назначению доставляется легкая фракция материала вследствие центробежной силы и направляется газовым потоком вдоль этой направляющей материал стенки.
Под понятием "непрерывный" согласно данной заявке понимают математическое определение. Другими словами, ход стенки не имеет перерывов, например, выступающих вперед или вдающихся ступеней.
Такое гладкое выполнение и, в частности, также выполнение в виде непрерывной стенки имеет преимущество в том, что в устройстве для фракционирования возможно наименьшее количество отложений продукта легкого материала, что способствует улучшению гигиенических свойств.
Под понятием "гладкий" в рамках данной заявки понимают среднюю шероховатость Ra поверхности в диапазоне от 0,2 μm до 6,3 μm и, в частности, от 0,8 μm до 3,2 μm.
Среднюю шероховатость Ra поверхности называют также среднеарифметической высотой микронеровностей. При этом шероховатость поверхности измеряют согласно DIN ISO 4287 германского промышленного стандарта, например, при помощи пертометра М2 фирмы Маар.
Особенно предпочтительно, если загружаемый материал можно распределять при помощи транспортирующего устройства вдоль продольной оси устройства для фракционирования.
Предпочтительно, если внутренняя стенка имеет устройство для направления газового потока к генератору потока.
Преимущество в том, что газовый поток, направляемый в кругом процессе к генератору потока из центробежного сепаратора, можно лучше контролировать. Это имеет дальнейшее преимущество в том, что уменьшается количество частиц легкой фракции материала, транспортируемого к генератору потока, что повышает надежность и срок службы устройства для фракционирования.
Особенно предпочтительно, если направляющее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, пластинки, причем пластинка выступает в центробежный сепаратор.
Под "пластинкой" согласно данной заявке понимают, по существу, прямоугольный плоскостной элемент, т.е. его длина больше, чем ширина, а ширина больше, чем толщина плоскостного элемента.
Пластинка имеет длину, по существу, параллельную продольной оси устройства для фракционирования. Пластинка выступает в центробежный сепаратор, причем пластинка выступает в диапазоне от 1 мм до 20 мм, предпочтительно от 2 мм до 10 мм и особенно предпочтительно - от 3 мм до 8 мм.
Наиболее предпочтительно, если пластинка образует с внутренней стенкой угол величиной от 90° до 180°, предпочтительно - от 100° до 170° и особенно предпочтительно - от 140° до 160°.
Угол определяют согласно данной заявке в направлении против вращения часовой стрелки, исходя от внутренней стенки, причем угол 90° соответствует вертикали на внутренней стенке на обращенной к центробежному сепаратору стороне в поперечном сечении к круговому движению потока.
Предпочтительно, если угол пластинки можно регулировать.
В этом есть преимущество, что направление газа регулируется в контуре для улучшения эффективности кругового движения потока и одновременной минимизации транспортировки частиц из легкой фракции материала в генератор потока.
Следующий аспект данного изобретения касается способа разделения загружаемого материала, по меньшей мере, на легкую фракцию материала и, по меньшей мере, на тяжелую фракцию материала при помощи устройства для фракционирования. В частности, этот способ осуществляется при помощи выше описанного устройства. Устройство фракционирования содержит, по меньшей мере, одно впускное отверстие для загружаемого материала, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для легкого материала и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для тяжелого материала. Устройство фракционирования содержит далее генератор потока, изогнутый центробежный сепаратор и направление транспортирования. Способ содержит этап транспортирования загружаемого материала, по меньшей мере, в одно впускное отверстие устройства для фракционирования, непосредственно после этого загружаемый материал поступает на и/или в расположенное вниз по потоку от впускного отверстия транспортирующее устройство. Затем происходит транспортирование загружаемого материала посредством транспортирующего устройства в центробежный сепаратор. Вслед за этим происходит отделение легких фракций материала от тяжелой фракции материала посредством произведенного генератором потока газового потока. Затем происходит отделение легких фракций материала из газового потока в центробежном сепараторе, причем, по меньшей мере, 50% газа в газовом потоке направляется в виде кругового движения потока в устройстве для фракционирования. Круговое движение потока направляется вокруг транспортирующего устройства.
Этот способ имеет все разъясненные выше в отношении к устройству фракционирования преимущества.
Предпочтительно, если отделение легкой фракции материала от тяжелой фракции материала осуществляют при помощи газового потока и гравитации.
В частности, загружаемый материал транспортируют посредством транспортирующего устройства в центробежный сепаратор, причем газовым потоком транспортируют только легкую фракцию материала вдоль центробежного сепаратора. Тяжелую фракцию материала транспортируют посредством гравитации к выпускному отверстию тяжелого материала для дальнейшей обработки.
Преимущество этого в том, что можно регулировать фракционирование в соответствии с требованиями, регулируя газовый поток. К тому же для отделения тяжелой фракции материала посредством гравитации не требуется другое устройство, вследствие чего способ можно осуществлять более энергоэффективно.
Особенно предпочтительно распределение загружаемого материала вдоль продольной оси устройства для фракционирования при помощи транспортирующего устройства.
Преимущество в том, что можно достигать наиболее равномерного распределения вдоль продольной оси устройства для фракционирования, вследствие чего происходит более надежное и точное разделение.
Особенно предпочтительно, если круговое движение потока содержит долю газа газового потока в пределах от 55% до 95%, предпочтительно - от 65% до 90% и особенно предпочтительно от 75% до 85%.
Преимущество этого в том, что в круговом движении потока проводится наибольшая доля газа, вследствие чего снижаются энергозатраты, а также потребление воздуха устройством для фракционирования.
Далее для лучшего понимания приводится более подробное разъяснение других преимуществ соответствующего изобретению устройства и соответствующего изобретению способа при помощи фигур и примеров выполнения, не ограничивая ими изобретение. На чертежах показаны:
фиг.1. Схематическое изображение согласно изобретению устройства для фракционирования в разрезе, параллельно к круговому движению потока через центробежный сепаратор;
фиг.2. Перспективное изображение согласно изобретению устройства для фракционирования согласно фиг.1;
фиг.3. Перспективное изображение согласно изобретению устройства для фракционирования согласно фиг.1 с показанным транспортирующим устройством.
На фиг.1 схематически изображено соответствующее изобретению устройство 1 фракционирования в поперечном сечении параллельно к круговому движению потока через центробежный сепаратор 10 устройства 1 для фракционирования.
Устройство 1 фракционирования имеет впускное отверстие 5 для загружаемого материала 2, а также выпускное отверстие 6 для легкого материала для легкой фракции 3 материала и выпускное отверстие 7 для тяжелого материала для тяжелой фракции 4 материала. Кроме того, устройство 1 фракционирования имеет выполненного в виде вентилятора генератор 8 потока для производства воздушного потока в устройстве 1 для фракционирования. Кроме того, устройство 1 фракционирования имеет центробежный сепаратор 10 с изогнутой направляющей стенкой 14 материала для проведения легкой фракции материала. На участке 11 выпуска, не выполненном в данном случае с коническим сужением, на обращенной к вентилятору стороне расположена внутренняя стенка 12 с несколькими отверстиями 13 для направления воздушного потока к вентилятору. Кроме того, эта внутренняя стенка 12 имеет несколько пластинок 15 для лучшего направления воздуха к вентилятору.
Загружаемый материал 2 транспортируют при эксплуатации вдоль стрелки 16 во впускное отверстие 5 устройства 1 фракционирования и он падает вниз по потоку от впускного отверстия 5 на выполненное в виде качающегося транспортера транспортирующее устройство 9 для транспортирования загружаемого материала в центробежный сепаратор. Качающийся транспортер выполнен как, так называемая виброванна, соединенная посредством не видимой щели с центробежным сепаратором 10, причем загружаемый материал может транспортироваться через щель.
Посредством выполненного в виде вентилятора генератора 8 потока в устройстве 1 фракционирования производится воздушный поток вдоль показанных под ссылочной позицией 19 стрелок. При этом 80% воздушного потока снова подводятся через отверстия 13 к вентилятору. В частности, вентилятором соответственно всасывается 20% свежего воздуха.
Затем посредством воздушного потока 19 легкая фракция 3 материала отделяется от тяжелой фракции 4 материала. Это происходит при регулировке скорости потока воздуха, поэтому легкая фракция 3 материала транспортируется в первый участок центробежного сепаратора 10 навстречу направлению действия силы тяжести, действующей по существу параллельно к стрелке 16. Тяжелая фракция 4 материала транспортируется силой тяжести к выходному отверстию 7 для тяжелого материала и выходит из устройства для фракционирования вдоль стрелки 18.
Легкую фракцию 3 материала ускоряют в центробежном сепараторе 10, по существу, до скорости воздушного потока 19 и транспортируют центробежным усилием к направляющей стенке 14 материала. Из - за этого легкая фракция материала собирается, по существу, на направляющей стенке 14 материала, вследствие чего происходит отделение легкой фракции 3 материала от воздушного потока.
Легкая фракции 3 материала транспортируется таким образом вдоль направляющей стенки 14 материала к выпускному отверстию 6 легкого материала и выходит из устройства для фракционирования вдоль стрелки 17. При этом через выпускное отверстие 6 для легкого материала транспортируется также 20% воздушного потока из устройства 1 фракционирования.
Посредством вентилятора из участка 11 выпуска отсасывается почти 80% воздуха и снова подводится снова к центробежному сепаратору 10. Посредством пластинок 15, имеющих с внутренней стенкой 12 угол а равный 150°, обеспечивается, что обратно подведенный в вентилятор воздух по существу освобожден от частиц легкой фракции 3 материала.
В вентиляторе обратно подведенный воздух, а также всосанный свежий воздух ускоряют для разделения загружаемого материала 2 на легкую фракцию 3 материала и тяжелую фракцию 4 материала до необходимой скорости, что изображено стрелкой 23.
На фиг.2 изображено альтернативное соответствующее изобретению устройство 1 фракционирования. Начиная отсюда и в дальнейшем одинаковыми ссылочными позициями на фигурах обозначены одинаковые компоненты.
В данном случае в отличие от фиг.1 участок 11 выпуска 11 выполнен с коническим сужением в направлении потока.
Дополнительно к изображению согласно фиг.1 в данном случае видны вентиляционные прорези 20, служащие для всасывания свежего воздуха. Кроме того, на чертеже показаны приводы 21 для не видимого транспортирующего устройства, а также привод 22 для не видимого генератора потока.
На фиг.3 изображено устройство 1 фракционирования согласно фиг.2, причем для лучшей наглядности опущены некоторые элементы.
В изображенном на фигуре открытом сбоку устройстве 1 фракционирования показано выполненное виде качающегося транспортера транспортирующее устройство 9 с относящимися к нему приводами 21. Теперь посредством этого транспортирующего устройства 9 доставленный через впускное отверстие 5 загружаемый материал можно транспортировать в устройство 1 фракционирования вдоль продольной оси устройства 1 для фракционирования, по существу, параллельно к качающемуся транспортеру или вертикально к действию направления гравитации для распределения загружаемого материала по продольной оси устройства 1 фракционирования.