專利名稱：用于按照顆粒大小對顆粒進行選擇性分類的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于按照顆粒大小對顆粒進行(良好)選擇性分類(分級)的方法和裝置。
背景技術：
在坯料制備技術中以及對于利用顆粒的產品制造來說，為了實現高效率以及為了滿足質量要求，使用分類的顆粒材料日益重要。此外，在許多情況下通過提供分類的顆粒產品能實現更高的質量和價格預期。對于采用由不同大小的顆粒構成的松散(散裝)材料的各種工業應用來說，對分類的質量、也就是對分類的選擇性存在不同的要求，其中已知不同的評價方法和評價參數來描述分類過程的質量。特別是對于非常窄地分級的進給材料(顆粒)的情況，其中大部分顆粒僅在有效分離尺寸的區域內呈現大小差異，非常期望傳統分類的良好選擇性。另外，對于傳統的、近似二維的分類裝置(僅在平面內起作用，并且具有僅在二維上有效的篩分幾何形狀，例如圓形或矩形開孔金屬板或篩網)來說，在沒有清潔裝置如刷子或震擊球體的情況下，必然會出現卡住的顆粒。
發明內容
本發明的目的是，提出一種用于對顆粒進行分類的方法和裝置，其中該方法和裝置能相對于傳統的分類方法和裝置顯著地提高分類的質量、即分類的選擇性。該目的根據本發明在方法方面通過權利要求1所述的特征實現，在裝置方面通過權利要求10所述的特征實現。本發明的一個重要方面也就在于，對顆粒按照其大小、特別是按照其在歐幾里得空間(笛卡爾坐標系)中的三個主尺寸之一、特別是長度、寬度或厚度進行分類，其中這種分類的特別的質量或選擇性根據本發明如此實現，即為此利用(三維的)篩分結構中的具有三維分類作用的貫通開孔。與現今利用前述的傳統的二維篩分幾何形狀(2D篩分幾何形狀)的情況相比，通過這種結構能以令人吃驚的方式實現選擇性明顯更好的分類。本發明基于一種創新的三維篩分結構，其帶有具有三維分類作用的貫通開孔，其中優選地按照三個最大主尺寸長度、寬度或厚度之一進行分類并且借助于這些主尺寸來定義顆粒尺寸。因此，與傳統的方法相比而言，是在空間中進行大小分類，這導致分類質量和性能的顯著提高。優選地，分類在至少一個振動的和/或優選傾斜的分類平面內進行，其中顆粒優選地在投射運動或滑動運動中沿著分類平面或者與分類平面相關聯地運動，分類平面優選地具有以三維的方式實施的矩形(例如方形)和/或橢圓形(例如圓形)的貫通開孔，其中顆粒優選地也在三維的貫通開孔的區域內沿著傾斜平面運動。然而也可能的是，使用不振動的分類平面。根據分類參數、特別是篩分-結構顆粒材料對之一，用于進行分類的篩分結構至少在貫通開孔的區域內具有取決于所涉及的主尺寸的預定摩擦系數、特別是預定的靜態摩擦(系數)。 優選地，對于按照主尺寸長度a對顆粒混合物或顆粒組分進行分類來說，在具有三維分類作用的貫通開孔的區域內設計盡可能高的附著系數，而在按照主尺寸寬度b或厚度c之一的分類中，在3D篩分結構的具有三維分類作用的貫通開孔的區域內選擇盡可能小的摩擦系數、特別是靜態摩擦系數，其中篩分結構的靜態摩擦系數根據顆粒-襯層摩擦副來選擇，并且優選地，至少在三維的貫通開孔的區域內使用與特定的篩分結構相匹配的分類襯層。更優選地，按照同一主尺寸的具有不同分級的分類在一共同的裝置中進行，其中每個分類平面(篩分平面)具有其自身的卸料裝置。根據本發明的方法的其它優選實施例是從屬權利要求的主題。根據本發明的裝置的特征在于一種具有篩分結構的分類裝置，該篩分結構帶有具有三維分類作用的貫通開孔，優選地設計為從分類平面的基底向一側伸出到篩分結構的顆粒進給側上的上揚擋片(Aufstellklappe)(或上揚管道)，或者設計為從篩分結構的分類平面的基底伸出到篩分結構的提取側上的下沉擋片(Ausfallklappe)(或下沉管道)。在重力狀態下，上揚擋片或上揚管道位于篩分結構的上側(顆粒進給側)上，而下沉擋片或下沉管道位于篩分結構的下側(顆粒提取側)上。優選地，對于按照顆粒的主尺寸長度a進行的分類來說，布置在篩分襯層的顆粒進給側上的上揚擋片與顆粒的輸送方向相反地沿著分類平面布置，而如果是按照顆粒的主尺寸厚度c進行的分類，則限定了貫通開孔的所屬的三維的上揚或下沉管道的上揚或下沉擋片與顆粒的輸送方向相一致或相反地沿著分類平面布置，而對于按照主尺寸寬度b的分類來說，上揚或下沉擋片和由它們限定的三維的上揚或下沉管道優選地與顆粒的輸送方向相一致地沿著分類平面布置。貫通開孔也可布置成沿與顆粒的輸送方向相反的方向定向。通過利用具有三維分類作用的篩分幾何形狀按照顆粒的三個最大主尺寸長度、寬度和厚度之一進行的根據本發明的分類或分級，通過改變在貫通開孔的區域內顆粒的接觸區域的數量和位置和/或數量和/或大小，實現了令人驚訝地高的選擇性和分類質量，這特別是在分級非常窄的進給材料的情況下很有意義，在此情況下大部分的顆粒處在有效分離尺寸的范圍內并且分類過程通常具有低的選擇性。
下面根據實施例和附圖詳細說明本發明。圖中示出圖1示出顆粒的示意圖，具有其最大主尺寸長度a、寬度b、厚度C，圖2示出顆粒上的力平衡，用于描述顆粒的運動特性，圖3示出取決于分類裝置的運動/驅動的顆粒的運動特性(顆粒的投射運動和滑動運動)的示意圖，圖4示出分類裝置的在與分類平面的基底對應的XY平面內的開孔幾何形狀，具有圓形和方形開孔作為在X和Y方向上尺寸相等的貫通開孔的例子(左側)，以及具有矩形和橢圓形的開孔幾何形狀(貫通開孔)作為在X和Y方向上尺寸不同的貫通開孔的例子(右側)，
圖5示出分類裝置中的具有三維分類作用的開孔幾何形狀，其中圖示出3D方形開孔，以及圖恥示出3D矩形開孔，呈具有下沉擋片的形式，圖6示出分類裝置的三維的開孔幾何形狀，其中圖6a示出3D方形開孔，以及圖6b示出3D矩形開孔，具有上揚擋片，其中圖5和6以俯視圖和剖視圖示出3D 貫通開孔的這些開孔幾何形狀，圖7示出根據圖fe和6a的開孔幾何形狀的作用方式的示意圖，其中圖7a示出按照主尺寸a的分類，具有下沉擋片和3D方形開孔，以及圖7b示出具有上揚擋片和3D方形開孔的分類，圖8示出按照主尺寸b的分類，其中圖示出利用帶有下沉擋片的3D圓形開孔的分類，以及圖8b示出利用帶有上揚擋片的3D方形開孔的分類，圖9示出利用3D矩形開孔的按照主尺寸c的分類，圖9a示出具有下沉擋片，圖9b示出利用帶有上揚擋片的3D矩形開孔，圖10示出用于按照最大顆粒幅度、主尺寸(長度)a的分類的、作為分類裝置的篩板的示意圖，圖11示出用于按照最大主尺寸(長度)a的分類的、具有分級的多板裝置的示意圖，圖12示出用于按照最大主尺寸(長度)a的分類的、作為分類裝置的帶有上揚擋片的篩板的示意圖，在以下各圖中，圖12a示出縱剖視圖，圖12b示出俯視圖，圖12c示出沿圖12b中的線A-A截取的局部剖視圖，圖13示出用于按照最大主尺寸(長度)a的分類的、作為分類裝置的篩板的示意圖，具有篩板的平行平面(共面)構型和集成在其中的下沉擋片(帶有具有三維分類作用的貫通開孔)，在以下各圖中，圖13a示出縱剖視圖，圖13b示出俯視圖，圖14示出用于按照最大主尺寸(長度)a的分類的單板分類裝置，在以下各圖中，圖14a示出示意性的縱剖視圖，圖14b以俯視圖示意性地示出分類裝置的具有3D方形開孔的篩分襯層，圖14c以側視圖示意性地示出根據圖14a的分類裝置，其帶有卸料裝置，圖15示出用于按照最大主尺寸(長度)a的分類的多板分類裝置，在以下各圖中，圖15a示出示意性的縱剖視圖，其中圖15b以俯視圖示意性地示出分類裝置的具有3D方形開孔的篩分襯層，以及圖15c以側視圖示出根據圖1 的分類裝置，其具有卸料裝置，用于為了分級而設置的不同的分類裝置，
圖16示出用于按照中間主尺寸(寬度)b的分類的、作為分類裝置的篩板的示意圖，其具有上揚擋片，在以下各圖中，圖16a示出在縱剖視圖中，圖16b示出在俯視圖中，圖16c示出在沿圖16b中的線B-B截取的局部剖視圖中，圖17示出用于按照中間主尺寸(寬度)b的分類的、作為分類裝置的篩板的示意圖，具有篩板的平行平面構型和集成在其中的下沉擋片(帶有具有三維分類作用的貫通開孔)，圖17a示出在縱剖視圖中，圖17b示出在俯視圖中，圖18示出用于按照中間主尺寸(寬度)b的分類的單板分類裝置，在以下各圖中，圖18a示出示意性的縱剖視圖，圖18b以俯視圖示意性地示出分類裝置的具有在貫通平面(圓孔)中的3D圓形開孔的篩分襯層，圖18c以側視圖示意性地示出根據圖18b的分類裝置，其具有卸料裝置，圖19示出用于按照中間主尺寸(寬度)b的分類的多板分類裝置，在以下各圖中，圖19a示出示意性的縱剖視圖，其中圖19b以俯視圖示意性地示出分類裝置的具有在貫通平面中的3D圓形開孔的篩分襯層，以及圖19c以側視圖示出根據圖19b的分類裝置，其具有卸料裝置，圖20示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分類的、作為分類裝置的篩板的示意圖，其具有上揚擋片，圖20a示出在縱剖視圖中，圖20b示出在俯視圖中，圖20c示出在沿圖20b中的線A-A截取的局部剖視圖中，圖21示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分類的、作為分類裝置的篩板，具有篩板的平行平面構型和集成在其中的上揚擋片(帶有具有分類作用的貫通開孔)，圖21a示出在縱剖視圖中，圖21b示出在俯視圖中，圖21c示出在沿圖21b中的線C-C截取的剖視圖中，圖22示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分類的單板分類裝置，在以下各圖中圖22a示出示意性的縱剖視圖，圖22b以示意圖示出分類裝置的具有3D矩形開孔的篩分襯層，圖22c以側視圖示意性地示出具有卸料裝置的根據圖22b的分類裝置，圖23示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分類的多板分類裝置，在以下各圖中圖23a示出示意性的縱剖視圖，圖23b以示意圖示出分類裝置的具有3D矩形開孔的篩分襯層，圖23c以側視圖示意性地示出具有卸料裝置的根據圖2 的分類裝置。
具體實施例方式下面對用于按照進給物料的顆粒大小對顆粒進行選擇性分類(其基于按照顆粒在歐幾里得空間中的三個最大主尺寸之一進行的分類)的方法和裝置的實施例進行了說明，該說明的基礎是顆粒1的幾何形狀，如圖1所示，其中優選地由松散顆粒組成并且可以是任意松散材料的進給物料的這種分類是顆粒的主尺寸，也就是，其最大長度a，其中間的主尺寸、寬度b，及其最小的主尺寸、厚度c，其中在笛卡爾坐標系中確定的顆粒1的這三個主尺寸可由規則體(例如矩形體)在主軸線X、Y和Z上表示出來，或者，如在圖1中明示的那樣，能以橢圓體作為包絡示出，如圖1所示。在本實施例中，采用了具有主尺寸長度a、寬度b和厚度c的橢圓體，其中該包絡橢圓體的體積是最小的。三個主尺寸(長度a、寬度b、 厚度c)的關系可以用a > b > c來描述，其中a垂直于b，b垂直于ν且ν垂直于a。基于對顆粒1在三個空間平面)(Z、ZY和XY中的尺寸的準確定義，高質量分類的任務可分成三種情況(每種按照三個主尺寸之一)來定義。特別是對于非常窄地分級的進給材料的情況，其中大部分顆粒1在其尺寸方面處于有效分離尺寸的區域內，通過在此提出的3D分類(其應理解為一種采用了具有三維分類作用的貫通開孔的分類)，可實現令人驚訝地高質量和選擇性良好的分類，其中還實現了卡住顆粒的顯著減少而不必使用特別的清潔裝置。在圖1中用于定義顆粒幾何形狀的包絡橢圓體具有限定的尺寸關系a b C =
6 :2 : 1。在按照顆粒的主尺寸對顆粒進行的三維的(也就是使用具有三維分類作用的貫通開孔進行的)高選擇性的尺寸分類(在本申請的范疇內也稱為“3D分類”)的情況下，對于在物理方法方面設立模型和定義不同的解決方案變型來說都有用的是，選擇適當的描述要素，借助于它可描述3D分類幾何形狀的功能(分類襯層，篩分結構)。在此用作參數的有 顆粒運動，篩分開孔幾何形狀、即篩分裝置中具有三維分類作用的貫通開孔的幾何形狀，連同它們的特征尺寸以及通常的或要根據分類任務來確定的相關摩擦特性。顆粒運動在此借助于這樣一個指標來描述，該指標由作用于顆粒1的加速力Fa和
重力Fg的、垂直于分類裝置(篩分裝置)的分類平面的分量的比率來描述。該指標稱為篩
分或投射指標Sv。圖2示出了由于線性振動在顆粒加速期間作用在顆粒1上的力的平衡，
用于說明/確定篩分裝置(分類裝置幻的可能的運動現象。篩分指標計算如下 F
權利要求
1.一種用于按照顆粒大小對顆粒進行選擇性分類的方法，所述顆粒大小由其顆粒幾何形狀的最大主尺寸(a，b，c)確定，其中借助于篩分結構(3 ；4 ；5 ；11)中的具有三維分類作用的貫通開孔進行分類。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述顆粒(1)的分類按照最大主尺寸長度 (a)或寬度(b)或厚度(c)之一進行。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分類在至少一個振動的或不振動的、優選為傾斜的分類平面內進行，和/或所述分類平面具有矩形的、特別是方形的、和/ 或橢圓形的、特別是圓形的貫通開孔(3)，和/或所述顆粒在所述具有三維分類作用的貫通開孔(3)的區域內沿著傾斜平面運動。
4.根據前述權利要求1至3中至少一項所述的方法，其特征在于，所述篩分結構(3；4 ； 5 ；11)至少在所述貫通開孔(3)的區域內具有預定摩擦系數、特別是靜態摩擦系數(μ)，該預定摩擦系數取決于待分類的主尺寸以及待分類的材料。
5.根據前述權利要求1至4中至少一項所述的方法，其特征在于，在按照所述主尺寸長度(a)進行分類時，比所述貫通開孔(3)大的顆粒(1)留在所述篩分結構(3 ；4 ；5 ；11)的篩板(11)上。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述篩分結構(3;4;5;11)的分類襯層至少在所述貫通開孔(3)的區域內具有升高的靜態摩擦系數，特別是μ >0.3、尤其是 μ彡0.7的靜態摩擦系數。
7.根據前述權利要求1至4中至少一項所述的方法，其特征在于，所述篩分結構(3；4 ； 5；11)的分類襯層對于按照所述主尺寸最大寬度(b)或最大厚度(c)的分類來說至少在所述貫通開孔的區域內具有降低的靜態摩擦系數、特別是μ <0.3的靜態摩擦系數。
8.根據前述權利要求1至7中至少一項所述的方法，其特征在于，與按照最大主尺寸 (a ；b ；c)進行分類相關聯地，所述顆粒(1)分級成所述最大主尺寸(a ；b ；c)的各大小等級， 和/或按照同一主尺寸被分類的顆粒(1)的多個分級基本上同時進行和/或在空間上相鄰地或者在時間和/或空間上分離地進行。
9.一種用于按照進給物料的顆粒大小對顆粒進行選擇性分類的裝置，所述顆粒大小由顆粒的最大主尺寸確定，所述裝置特別是用于實施根據前述權利要求1至8中至少一項所述的方法，帶有具有篩分結構(3 ；4 ；5 ；11)的分類裝置，所述篩分結構帶有具有三維分類作用的貫通開孔(3)。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述貫通開孔(3)—方面具有從分類平面的基底伸出的上揚擋片( 或上揚管道，和/或另一方面具有從所述分類平面的基底伸出的下沉擋片(4)或下沉管道(6)。
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，對于按照所述主尺寸長度(a)進行的分類來說，所述上揚或下沉擋片(5;4)與所述顆粒(1)的輸送方向相反地沿著所述分類平面布置。
12.根據權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，對于按照所述主尺寸寬度(b)進行的分類來說，由所述貫通開孔(3)的上揚或下沉擋片(5 ；4)限定的上揚或下沉管道(6)與所述顆粒(1)的輸送方向相一致或相反地沿著所述分類平面布置。
13.根據前述權利要求9或10中至少一項所述的裝置，其特征在于，對于按照所述主尺寸厚度(c)進行的分類來說，由所述貫通開孔(3)的上揚或下沉擋片(5 ；4)限定的上揚或下沉管道(6)與所述顆粒的輸送方向相一致或相反地沿著所述分類平面布置。
14.根據前述權利要求9至13中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述具有三維分類作用的貫通開孔(3)在所述篩分結構(3 ；4 ；5 ；11)、特別是篩板(11)的基本上平坦的顆粒進給側(Ila)和所述篩分結構、特別是篩板的基本上平坦的提取側(lib)之間設置有傾斜的開孔管道(6)。
15.根據前述權利要求9至14中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述分類裝置是至少一個平坦的篩板(11)，其具有這樣的開孔幾何形狀，該開孔幾何形狀具有3D矩形孔、3D 方形孔、3D圓形孔或3D橢圓形孔，特別是所述分類平面的基底的圓形、橢圓形、矩形或方形開孔與下沉擋片(4)或下沉管道(6)或者上揚擋片( 或上揚管道的組合。
16.根據前述權利要求9至15中至少一項所述的裝置，其特征在于，在一共同的殼體 (12)中布置有多個分類裝置、特別是篩板(11)，用于在按照一共同的最大主尺寸(a;b;C) 進行分類的情況下形成不同的分級，并且為了將經過分類的顆粒組分送走，每個分類裝置都與一所屬的卸料裝置(15)連接。
17.根據前述權利要求9至16中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述分類裝置作為篩分裝置是圓形的、橢圓形的、線性的或平面的振動器，或者是由傾斜布置的篩分裝置、特別是篩板(U)形成的固定不動的分類平面。
18.根據前述權利要求9至17中至少一項所述的裝置，其特征在于，篩板(11)具有平面平行的上側和下側，并且所述具有三維分類作用的貫通開孔由傾斜的開孔管道(6)形成，所述開孔管道在所述上側和下側(11a，lib)之間延伸，其中所述篩板的厚度(d)根據所述最大主尺寸(a;b ；c)的類型來確定并且所述開孔管道(6)同時形成下沉擋片G)。
全文摘要
本發明涉及一種用于按照顆粒大小對顆粒進行選擇性分類的方法和裝置，所述顆粒大小由顆粒幾何形狀的最大主尺寸(a，b，c)確定，其中借助于篩分結構(3，4，5，11)中的具有三維分類作用的貫通開孔(3)進行分類。
文檔編號B07B1/46GK102574160SQ201080041113
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月15日 優先權日2009年7月16日
發明者G·翁蘭, M·施托伊爾, T·弗爾格納爾 申請人:弗萊貝格工業大學