CN101421052A - 管式筛分离心机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筛分组件。该筛分组件设有串流或平行流的进料多支管，筛分元件可以是单流导向通道的形式，可以单独进行替换。这种元件可以是管状或通道状。

Description

管式筛分离心机

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年4月30日Lilie等人提交的申请序列号为60/566,656、名称为“管式筛分混合器”的临时申请的优先权，本申请为2004年8月提交的美国专利申请序列号为10/922,342的部分连续申请。

技术领域

本发明涉及振动筛分混合器及相关的筛分组件。

现有技术

长久以来，振动筛分离心机包括基座、弹性设置的机架、和机架连接的振动驱动器，以及设置在机架上的筛分组件。设置在振动筛分离心机中的筛分组件通常为平坦的或者有非常轻微的凸面，并与结合其上的单层或多层筛分介质一起以圆形或矩形的结构形成，从而提供一种筛分表面。在一些例子中，筛分介质在结合到支撑结构之前要打褶，从而增加筛分面积。请参阅2002年11月26日授予Glenn Lilie、名称为固体提升的筛分的美国专利US6,484,885，以及1989年04月授予Glenn Lilie、名称为固体筛分的美国专利US4,820,407。使一些筛分介质“起皱”形成褶皱。参看1997年6月10日授权的美国专利5,636,749，该专利的权利人为Wojciechowski，名称为“振动筛选机的波浪形筛子”；以及1995年5月23日授权的美国专利5,417,858，该专利的权利人为Derrick等人，名称为“振动筛选机的筛分组件”；以及1995年5月23日授权的美国专利5,417,859，该专利的权利人为Bakula，名称为“振动筛选机的波浪形筛子及其制造方法”。已经设计了一些振动筛分离心机，这些离心机设有能够引导流体平行流或串流通过其中的多层平台(deck)。参看2003年3月11日授予Mike Wiseman、名称为前后泥浆振动筛的美国专利US6,530,482。

在大多数的筛分过程中，特别是通过重力流将未筛分的物质分配到一种或多种振动筛分离心机的情况中，可利用的表面限制了通过增加离心机尺寸或增加振动筛分离心机数量来增加筛分表面的可能性。本发明的目的是在不增加振动筛分离心机安装空间或占地面积的情况下增加筛分面积。

本发明进一步的目的是当最低的平台显示上层平台的筛分元件失败或其它情况可能导致超过尺寸的颗粒和筛分的物质一起排出的时候，允许其平行流或串流通过多层平台。

本发明进一步的目的是改善操作者的安全。

本发明的进一步目的是从筛分的流体中进行烟尘收集、烟尘排放或附连气体的除去。

本发明的进一步目的是改善液体部分的回收和回收排放、较干燥、超过尺寸的固体。

本发明的进一步目的包括提供易于回收的筛分元件，这些元件主要由不锈钢和非金属粘结剂组成。

发明内容

本发明涉及振动离心机的筛分组件，该组件包括由单个可替换管式筛分元件组成的一个或多个筛分表面，并形成单流导向通道。筛分表面由并排摆放的单个可替换筛分元件形成，这些筛分元件沿着长轴在同一平面或同心圆设置。当多于一种设置的并排的筛分元件需要提供必要的筛分面积时，其它并排设置的筛分元件的优选实施例以垂直的方式堆积在多层平台的振动离心机中。其它并排设置的筛分元件的第二实施例是将其它并排设置的筛分元件和第一种并排设置在单平台多筛分板的振动离心机中的筛分元件设置在同一平面。其它并排设置的筛分元件的第三实施例是以共轴圆的方式设置，后面将做进一步说明。

筛分元件包括一层或多层形成管式形状或单流导向通道的筛分介质。如果需要使用多层筛分介质，这些层可以缝合折叠、层压或其它方式连接起来。优选的，最细的筛分介质(最小尺寸开口的介质)设置在内径，其它的根据粗细逐渐向外设置。和其它公知的筛分设备的单位安装面积的筛分表面积相比，这些筛分元件组成的表面积形成了一个较大的筛分表面积。

一方面，本发明最里面的筛分介质的筛孔尺寸根据所需的筛分工艺确定。其后(径向向外)的筛分介质层通常具有较大的筛孔尺寸，从而为管式或通道形状的筛分元件提供支撑、弹性和刚性。

第二方面，本发明振动离心机的筛分元件设置在两个或多个垂直堆积的平台中，并且和进料多支管流畅相通。进料多支管以平行流的方式将未筛分的物质分配到含有并排设置的管式形状或通道形状的筛分元件的一个或多个平台中。除非为了保证质量的目的而有意再次导向最低的平台之外，每个平台通过回流盘从较低的平台开始分离，其中回流盘在不通过超过一个筛分元件的情况下将筛分的物质导向底部的盘或贮槽中。保留在筛分元件内的物质通过振动沿着管式或通道形状的筛分元件的内表面进行输送，并在振动离心机的末端排出。

第三方面，本发明的振动离心机的筛分元件设置在两个或多个垂直堆积的平台上，并和进料多支管流畅连接，该进料多支管以串流的形式向分离平台分配未筛分的物质。这增加了筛分面积流向上的有效长度，从而增加了筛分效率，并且由于能够在上层平台上筛选出较粗的固体，所以允许较小尺寸的筛孔在没有损坏或超载的情况下于较低的平台上使用。

第四方面，本发明的筛分元件多个平台的应用使得穿过上层平台或平台的所有或部分筛分的物质可以被导向至最低的平台上，其中筛分元件的筛孔尺寸稍微大于上层的筛分元件，从而任何被最低平台拒绝的固体可以给上层筛分元件一个失败的信号，或者提供一些上层筛分元件周围的其它旁路未筛分的物质。

更进一步，本发明的筛分元件和进料多支管组件可以和机架连接，从而可以沿着筛分元件的内表面输送超过尺寸的颗粒，并有利于剩下的液体和小尺寸的颗粒通过筛分介质。

更进一步，本发明的振动机架和振动驱动器一起可以根据工艺条件向上或向下倾斜。

和现有技术中振动离心机中使用的可替换筛分元件相比，由于本发明的单个可替换的筛分元件较小，较轻，易于安装，因此增加了操作者的安全性。

通过利用真空或压差在和液体部分通常流动一致的方向从筛分元件中抽出空气或其它气体，可以实现液体部分和较干燥的超过尺寸的固体的回收。

本发明单位安装面积提供了较大的筛分面积，并改善了多平台振动离心机的性能。通过利用非平面筛分元件增加筛分表面积和过程中流体的接触，可以使得单位安装面积中的筛分面积较大。和现有技术中的振动离心机相比，增加的筛分体积节约了大量的空间，降低了成本，改善了性能。

由于管式或通道形状的筛分元件上振动的输送力量使得被拒绝的固体多次翻滚，所以超过尺寸或其它被拒绝的固体的干度也得到了改善。

附图说明

为了进一步理解本发明的实质和目的，下述附图中类似部件的参考数字是相同的，其中：

图1是剖面侧视图，显示了本发明优选实施例中向三个平台平行进料；

图2为图1所示的设备排放时的端视图；

图3为本发明优选实施例的设备的剖视图，显示了多层平台平行进料时筛过的物质排放到贮槽中；

图4为本发明另一优选实施例的设备的剖面侧视图，显示了通过设置在较低平台上的、逐渐变细的筛分元件向三个平台的串流进料；

图5为剖面侧视图，显示了通过选择设置在最低平台上的、较大的筛分元件向三个平台的进料，并显示了超过尺寸和未筛分物质没有被上层平台的筛分元件拒绝；

图6为显示平台角度变化的剖面侧视图；

图7为剖面侧视图，其中显示了将未筛分物质以平行流的方式分配给两个或多个平台；

图8A是管式筛分元件的侧视图；图8B是管式筛分元件的端视图，该元件由具有光滑(未起褶)筛分表面的多个筛分介质层构成；

图9A是管式筛分元件的侧视图；图9B是管式筛分元件的端视图，该元件由具有起褶筛分表面的多个筛分介质层构成；

图10A是管式筛分元件的侧视图；图10B是由多个筛分介质层构成的管式筛分元件的端视图，该筛分介质设有排放限制，从而增加筛分元件中保留的未筛分物质的沉淀，进而增加了横跨筛子的压差和增加了未筛分物质的筛分面积；

图11A为筛分元件的剖面侧视图；图11B为筛分元件的端视图，其中塑料材料嵌入管子的内径，从而迫使未筛分物质按照非线性路径流动，进而增加了固体的干度；

图12为安装在振动篮中的筛子的侧视图，显示了排放端处的圆锥进口管道和圆锥管固定器。管子通过“卡口方式”的固定器夹在篮子上，易于管件的安装和拆卸；

图13为管式筛围绕机架旋转的剖面侧视图，显示了平行进料；

图14为图13中围绕机架旋转的管式筛的排放端视图；

图15为管式离心机围绕机架旋转的剖面侧视图，显示了串连进料；

图16为等距视图，显示了具有预成形横截面几何形状的可替代筛分元件，该元件安置在具有类似横截面几何形状的多孔通道上，从而使多孔通道的形状和筛分元件相符和保持一致；

图17为振动离心机的剖面侧视图，该离心机使用了具有半圆横截面的、通道形状的筛分元件；

图18为图17中设备的端视图；

图19为单个平台混合器的剖面侧视图；该混合器使用了通道形状的筛分元件，在进料端是一种并排设置的筛分元件，在排放端是一种并排设置的筛分元件；

图20为图19中所示设备的排放端视图，其中附有清除用的进料罐；

图21为等距视图，显示了平坦(非预成形)安置在多孔通道上的可替代筛分元件，该多孔通道的横截面几何形状和长度和多孔通道中的筛分元件相符和保持一致；

图22显示了在多孔通道中保持通道形状筛分元件的另一种方法；

图23A、23B和23C显示了预成形筛分元件的方法；

图24A是未成形、未起褶的筛分元件的顶视图，部分以切割线显示；

图24B是图24A沿着线8-8的横断面视图；

图24C、24D、24E、24F、24G和24E显示的是和24A相关的替代方式的注入；

图25A是未成形、起褶的筛分元件的顶视图，部分以切割线显示；

图25B是图25A沿着线9-9的横断面视图；

图26显示的是在多孔通道中保持筛分元件的方法；以及

图27显示的是在多孔通道中保持筛分元件的另一种方法。

具体实施方式

图1显示了本发明优选实施例的振动筛分离心机1。离心机1包括也可以作为贮槽的基座10，其中振动机架12弹性设置在弹簧14(图2)上作为振动隔振体。机架12是垂直堆积的多平台设计。每个平台的筛分表面由并排布置的管式形状的筛分元件24构成，其中未筛分的物质100流入管式形状的筛分元件24内。弹性设置的机架12由弹簧14支撑(图2)。机架12由振动驱动器驱动，如现有技术中公知的连接到机架12上的一对运动发生器16。进料罐18设置在基座10上，并流畅连接到固定的进料分配堰20上。进料罐18将物料输送到固定的进料分配堰20中。固定的进料分配堰20包括将流体输送到多个料斗进料多支管23的进料喷嘴21，下面将详细讨论。多个料斗15、17和19中的每一个包括进料喷嘴22、33和37，每个喷嘴流畅的和筛分元件24相连。优选的，筛分元件24是管式的形状。筛分元件24基本上优选为和一个或多个一端与进料喷嘴22、33和37相连的平台31、35和39水平设置。筛分元件24的排放端56通过位于机架12的排放端25处的排放端管子支撑60保持。

如图12所示，进料喷嘴22为锥形的，从而可以和元件24相匹配，进而提供液体严密的密封连接。筛分元件24的排放端56由连接到排放端筛分支撑60的圆锥形排放端固定器进行固定和支撑。筛分元件24的排放端56和排放端固定器62的内部匹配，排放端固定器62允许超过尺寸的固体不受限制的排放(图12中没有显示)。喷嘴22、33和37(图1)与排放端固定器62由弹性材料制成，以防止筛分元件24周围出现缝隙。筛分元件24的每个平台31、35、39设有一个独立的排放端筛分支撑60，并允许筛分元件24在每个平台31、35、39分别进行替换(图1)。排放端管式固定器62在排放端筛分支撑60中是可以调节的，从而提供足够的力使元件24得到绝对的支持。筛分元件24的直径介于1-6英寸，优选为2-3英寸。并排设置的筛分元件24的数目可以达到24个；在一些具体的例子中，当使用1英寸筛分元件24时，数目甚至到达50个；当使用6英寸筛分元件24时，数目低至3个。

图3显示了通过3个平台的平行流体流动。在筛分元件24的每个平台31、35、39(图2)下面为回流盘26，该回流盘引导筛分过的物质29流过每个筛分元件24，到达机架12的进料末端11。然后筛分过的物质29通过放出管40重力流到贮槽41中。在优选的实施例中，不需要放出管40。它们可以省略是因为筛分过的物质29可以在进料喷嘴22、33、37和贮槽41之间通过重力流动。从筛分元件24上排出的超过尺寸的固体13直接导向不同级别的筛分元件24的出料口28、30和32，并排送至废料罐中(未示)。

筛分元件24由一层或多层筛分介质构成，这些筛分介质形成末端开口的管式形状，其筛分表面为光滑(图8B)或波浪状的(图9B)。圆形横截面形状的筛分元件24(图8B)是优选的。不过，椭圆、矩形或其它任何能够容纳流动流体的几何形状也可以采用。具有最小筛孔50的筛分介质(图8A)放置在内径中，随后的筛分介质层51、52的孔径向外逐渐变大。这些筛分介质的组合可以用于筛分元件24中。筛分元件24最大的外层52通常具有足够的硬度和弹性。

可选择的，筛分元件24的硬度或弹性可以通过褶皱筛分介质(图9A)进行增加，或者通过使用多孔金属管作为最外层52来增加筛分元件24的硬度或弹性。在一些工艺条件下，筛分元件24需要额外的弹性和硬度抵抗固体负载、液体负载或运动发生器16产生的振动。当筛分介质在工艺条件下磨破或劳损，筛分元件24可以根据需要分别进行替换。筛分元件24可以进一步和塑料填充结合，或者提高筛分管式元件24(图11A&图11B)内径上的流动指示器63，从而增加分离性能或有助于固体的运送。

在图4所示的可替换的优选实施例中，回流盘26和进料多支管23可以用于产生串流，其中所有未筛分的物质100进入最上面的料斗17中，该料斗17首先将流体导入到顶部平台31上的筛分元件24中。穿过筛分元件24的顶部平台31的筛分过的物质29然后通过回流盘26顺序导入中间料斗19中，该中间料斗19供应筛分元件24的中间平台35上的喷嘴33。穿过筛分元件24的中部平台35的筛分过的物质29导入最底部料斗15中，该最底部料斗15供应筛分元件24的最底部平台39上的喷嘴37。不考虑损害或过载，流体串流允许较小筛孔尺寸的筛分元件24用于较低的平台来分离上层平台上的较大的固体，从而大大提高了筛分效率。尽管图4显示了三个平台，在串流时可以增加平台用于进料。

在图5所示的第三个优选的实施例中，最低的平台39用于监测筛分过的物质29的质量和振动离心机的下游。为了控制质量而不是筛分，选择安装在最低的平台39上的筛分元件24优选筛孔尺寸大于安装在上层平台31、35上的筛分元件24的筛孔尺寸。这可以这样实现：(A)以平行流体流动的方式向上层平台输入未筛分的物质100，并在上层平台31、35上安装相同筛孔尺寸的筛分元件24；或(B)以串流的方式向上层平台输入未筛分的物质，最低平台上39的平台31、35上安装的筛分元件24的筛孔尺寸逐渐变小(只显示了三个平台，但是可以使用更多的平台)。在上述A情况和B情况中，将所有或部分上层平台31、35中的筛分过的物资29导入到最低的平台39上，平台39上安装的筛分元件24的筛孔尺寸大于上层平台31、35上安装的筛分元件24的筛孔尺寸。只有在上层筛分元件失败或当其它原因导致上层平台31、35上的筛分过的物质29与未筛分的物质100一起报告时，最低的平台39拒绝超过尺寸的固体13。例如，来自安装在最低平台39上的筛分元件24的超过尺寸的固体13可以排放到螺旋喂送器43或类似的设备中，以隔离和收集超过尺寸的固体13，从而通过仪器或可视监测提供信息，即不必要的粗大的固体13和上层平台31、35下游的筛分过的物质29一起记录。

如图6所示，调整包括筛分元件24的机架12相对于水平方向的角度也是很重要的。最大的向上角度正5度是足以使固体得到充分的干燥。向下的角度负3度可以改善容留在筛分元件24中的超过尺寸的固体13的输送，该筛分元件24对着机架12的排放端25。

如图7所示，当平台31、35、39平行进料时，多料斗进料多支管23阻止了未筛分的物质100通过最低平台39上的一套筛分元件24“走捷径”或先流动。溢洪堰34、36用于确保未筛分物质100顺序进入多料斗进料多支管，首先填充最上部的料斗17，然后填充中间料斗19，最后填充最低料斗15。溢洪堰20的出口21首先将未筛分的物质100导入到料斗17中，该料斗向第一平台31上的筛分元件24进料。如果体积流量比足够高，则未筛分物质100溢满最上面的溢洪堰34，并将未筛分物质100输送到进料多支管23的第二料斗17中，从而导致未筛分物质100进入到第二平台35上的筛分元件24中。如果体积流量比足够高，则未筛分物质100溢满中间的溢洪堰36，并将未筛分物质100输送到进料多支管23的最低料斗15中，从而导致未筛分物质100进入到第三平台39上的筛分元件24中。未筛分物质100在过高的流量比的情况下，进料多支管23能够溢出调剂堰(relief weir)38，从而溢流通过上层平台元件24，并提示或发出信号存在溢流的情况(尽管显示了三个平台，但是在平行进料中可以用更多的平台)。

控制未筛分物质100到不同平台的流量可以用一些替代方法。这些方法包括但不限于通过用控制阀、脉动流控制阀和其它类似的设备改变进料喷嘴22、23和37的节流面积来限制通过进料喷嘴22、23和37的未筛分物质100的流量。

如图10A和10B所示，替代方法可以用于改善筛分元件24的分离效率。通过限制筛分元件24的排放直径48(图10B)，能够增加留在筛分元件未筛分物质的体积(未示)。增加的体积增加了筛分元件24内径上未筛分物质(未示)引起的流体静力学压力。从而使得筛分过的物质(未示)以较高的速率通过筛分元件24。限定喷嘴55(图10A)折叠或连接到筛分元件24的排放端56的内径中。截锥形59在限定喷嘴55的上流侧58上形成内径，从而允许超过尺寸的固体(未示)输送到筛分管式元件24之外。

图13显示了本发明的第四个优选实施例，其中圆柱形机架92可以旋转。未筛分物质以平行流的方式通过筛分管式元件的一或多个同心圆阵列71、75、79(图14)导入。优选的，机架92在旋转时可以同时通过振动模块16振动，尽管振动在一些分离工艺中不是必要的。筛分元件24以同心圆阵列71、75、79(图14)设置，从而增加了圆柱形机架92的直径，而不是前述实施例中的水平平台。机架92由滚动元件76支撑(图14)，从而使得机架低于临界速度旋转，进而可以使未筛分物质100保留在底部的料斗95、97和99中。固定的(非—旋转、非—振动)料斗70将未筛分物质100输入到进料多支管73中，进料多支管73首先将未筛分物质100导入到最内层的料斗95中，该料斗和最内层的圆形阵列71的筛分元件连接畅通。通过进料多支管73的设计，阻止了未筛分物质100从筛分元件24“走捷径”或优先流动，该筛分元件24和中间料斗97或最外层料斗99连接畅通。多料斗进料多支管73的设立使得未筛分物质100以喷流的形式溢流，根据需要顺序从最内层的料斗95到中间料斗97，到最外层料斗99，以处理未筛分物质100增加的流速。未筛分物质100首先流经固定的进料管70，进入料斗95的最内层。最内层阵列71上的筛分元件24和最内层的料斗连接畅通，并筛分所有的未筛分物质100，直至流速的增加达到“溢流点”，使得未筛分物质100溢流至最内层的堰94进入到料斗97中。中间阵列75上的筛分元件24和中间料斗97连接畅通，并筛分进入料斗97中的所有未筛分物质100，直至流速的进一步增加达到“溢流点”，使得未筛分物质100溢流至中层堰96进入到料斗99中。在过高的流动下，进料多支管73能够溢出调剂堰(relief weir)98，过量的未筛分物质100将流过筛分元件24的最内层阵列，并溢流出机架92的排放端93，从而通过设备或可视检测显示“溢流情况”的存在，以及未筛分物质100正在随着超过尺寸的固体一起流失。回流盘77、78将筛分过的物质29导向机架92的进料端91，其中筛分过的物质29分别通过重力在进料喷嘴22、23之间流动，并在机架92的内径89中收集(尽管图中只显示了三个同心阵列，但是在平行流进料中可以使用更多的阵列)。固定的排空管72从机架92的内径89排除筛分过的物质29，正如其在进料端91中收集一样。通过排空管72对筛分过的物质29进行排空需要能够克服吸入升程的泵(未示)。泵产生的真空有助于烟尘的排放和改善分离效果。相应的，筛分过的物质能够通过喷嘴(未示)重力排放，该喷嘴穿过进料端91处的机架92的壁，允许筛分过的物质进入贮槽41(图15)中。机架92由皮带80或连接到外部驱动机90的驱动链驱动旋转。相应的，机架可以由连接到一个或多个旋转元件76(图14)的驱动机(未示)驱动旋转，该旋转元件支撑和集中机架92。相应的，不是旋转机架12，机架12可以通过连接到机架12的发动机90以一个接近360度的角度前后振荡，从而影响相同的筛分。在旋转和振荡的两种情况中，振动是优选但不是必须的。

在图15所示的第5个优选的实施例中，未筛分物质100通过一个或多个管式筛分元件24的圆形阵列71、75、79串流导入。串流通过从固定的进料管70上分离中间料斗97和最外层料斗99，其中固定的进料管70将未筛分物质100导入到最内层的料斗95中，该料斗95和最内存的圆形阵列71的筛分元件24连接畅通。在串流中，所有未筛分物质100首先经过和最内层料斗95畅通连接的筛分元件24导入。经过和最内层料斗95畅通连接的筛分元件24的筛分过的物质29通过回流盘77导入到料斗97中。料斗97和中间圆形阵列97的筛分元件24连接畅通。经过和中间料斗97畅通连接的筛分元件24的筛分过的物质29通过回流盘78导入到料斗99中。料斗99和最外层的圆形阵列79的筛分元件24连接畅通。然后经过和最外层的料斗99畅通连接的筛分元件24的筛分过的物质29经过上述讨论的固定的排空管72排出机架，或通过喷嘴(未示)用非优选的方法排出，这些喷嘴穿过机架92，可以使筛分过的物质29向贮槽41提供情况。

串流排列，其中筛分元件24的最内层阵列71(图14)的筛孔尺寸大于筛分元件24的中层阵列75(图14)，筛分元件24的最外层阵列79(图14)根据颗粒尺寸连续除去固体，以阻止了粗糙颗粒损害设置在中间和最外层的阵列75、79上的较细的筛分元件24，从而增加了较细的筛分元件24的寿命，改善了分离效果。所有筛分管式元件24的圆形阵列的粗糙度相同的串流排列不是优选的，但是这种串流排列可以增加由于多于筛分导致超过尺寸的固体(未示)的拒绝率。如前所述，无论是串流或平行流，最低层的平台79(图14)可以选择筛分元件24，从而筛孔尺寸可以大于设置在内存阵列71、75上的筛分元件24的筛孔尺寸。经过内存阵列71、75的所有或部分筛分物质29可以输送到最外层的阵列79中，从而检测上述分离过程的质量。本实施例中可以有一个或多个分离平台，优选为1-4个。

调整带有筛分元件24的机架92相对于如图13所示的水平位置的角度也是很重要的。向上的正5度(图13)足以使固体得到合适的干燥度。在一些情况下也需要轻微向下的负3度(图13)，以改善筛分元件24中超过尺寸的固体向机架92的排放端93输送。

在第6个优选的实施例中，通道形状的筛分元件24(图16)可以替换管式形状的筛分元件24。如图16所示，由一层或多层筛分介质结合的组件组成的柔软有弹性的筛分元件240插入到刚硬的多孔通道250中时，形成了筛分表面。为了更加清楚的显示，图16中的筛分元件240预成形在多孔通道250中，并设置在刚性多孔通道250上的一定距离235，如同准备插入。不过，也可以使用平坦的非预成形的筛分元件240(图21)。如果预成形，筛分元件240(图16)的预成形半径等于或大于多孔通道250的半径，从而利用筛分元件240的弹性和多孔通道250匹配。优选的，多孔通道250形成一半圆形；不过，也可以使用其它的形状。例如，几何横截面可以是“V”形、半圆形、半椭圆形、悬链线状、双曲线，或者其它能够通过流体流动的类似几何形状。通道优选的半径介于1-3英寸。根据工艺要求，也可以使用其它尺寸。

图16示出了优选的半圆形的多孔通道250。每个多孔通道250都有从两边向内的短折叠230。装配筛分元件240，因而筛分元件240的曲线周界242和曲线周界252紧密配合，其中曲线周界252位于多孔通道250向内的短折叠230的下方。将筛分元件240向内的短折叠230下的一个长边244设置在刚性多孔通道250的一侧，筛分元件240的剩余部分推入通道250中，并固定筛分元件240向内的短折叠230下的另一个长边244，这样就将筛分元件240压入到多孔通道250中。筛分元件240和多孔通道250的形状匹配，由此可以得到多孔通道250的支撑：(a)筛分元件24的弹性；(b)未筛分物质中的液体和固体(未示)；以及(c)利用按照筛分物质通常流过筛分元件240的方向经过筛分元件240的一层或多层的压差激发液体或固体；(d)通过将筛分介质形成多孔通道250曲线周界242的形状产生的压缩力。在使用钢丝网作为筛分介质的情况下，压入与筛分元件240的曲线周界242平行的钢丝网(未示)，从而和向内的折叠230下的多孔通道250的曲线周界252匹配。通过筛分元件240上的保持键形物200和多孔通道250上的保持槽220的匹配，防止了筛分元件由于振动在多孔通道250中移动。图22显示的是可选择的筛分元件保持机构，其中刚性键形物81永久的和每个多孔通道250的排放端连接，从而阻止了筛分元件(未示)由于振动从多孔通道250中移出。保持键形物81立即设置在多孔通道上的向内的短折叠230下面，以防止干扰被拒绝固体(未示)的排放。夹子160很小，从而不会妨碍筛分元件240(未示)的末端填入多孔通道250中。

通过保持键形物200和筛分元件240的长边244的结合或迭片结构，抑制了筛分元件240的额外移动。保持键形物200和一个或多个槽220匹配，其中的槽220在刚性多孔通道250的向内的短折叠230中切削或成形。

图17显示了另一个实施例，其中多平台分离器利用通道形状筛分元件24，而不是用管式形状的筛分元件24(图1)平行流经过三个平台31、35和39。图18显示了图17中利用通道形状筛分元件240的多平台分离器的排放端视图。取代通道形状的筛分元件240能够确保平台31、35和39之间的垂直空间260(图18)减少，从而降低振动离心机的总高度，或者能够加入更多的平台，增加更多的筛分体积。并排的水平空间270(图18)应减到最少，从而增加筛分面积。尽管图17、18中示出了三个平台，但是也可以使用更多的平台。本实施例中既可以使用平行进料(图1)结构，也可以使用串流进料(图4)结构，如上所述用于管式形状的元件。类似的，最低的平台39(图18)可以选择筛分元件240(图17)，从而确保筛孔的尺寸大于安装在上层平台31、35的筛分元件240的筛孔尺寸。上层平台31、35的所有或部分筛分物质流29可以导向最低的平台39，从而监测上述讨论的离心过程的质量。本实施例可以有一个或多个分离平台，优选为1-4个。

图19显示了另一个实施例，其中振动离心机利用了单平台中并排的通道形状筛分元件240的多种排列。如图所示，两种并排通道形状筛分元件240的排列设置在同一个平面上，从而一种排列的并排通道形状的筛分元件的排放端25和另一种排列的并排通道形状的筛分元件240的进料端11邻近，以形成较长的筛分平台和更多的筛分面积。该种结构将具有更多的筛分面积，从而得到较高的容积。单平台可以通过连接多达5个或更多(图19中示出了2个)的通道形状的筛分元件240的多元件阵列而加长，从而得到更高的筛分效率和更高的容积。图20显示了上述单平台振动离心机的排放端。通道形状的筛分元件240很容易的从上面插入到多孔通道250(图16)中，从而有利于单平台上筛分元件240的单独替换，因而在排放端不需要不受限的空间插入或拔出筛分元件240。

如图23A、23B、23C所示，当筛分元件24插入到通道250中时，预成形为通道形状的筛分元件需要设置在压力机180上，以防止一些筛分介质的变形。压力机180突出部分是一样的形状，但是直径比压力机180用于形成筛分元件20的孔道要大或宽。压力机180凹进去的部分185用于将筛分介质形成需要的形状，当插入到孔道250中时，能够提供和筛分元件匹配的弹性形状。单层或多层筛分介质可以形成筛分元件24。当构建层状的筛分元件时，最细的筛分介质如中层86首先设置在压力机的突出部分，然后设置较粗糙的筛分介质层如筛分介质83，接着设置外面的部分。塑料碾压层或胶水层85可以用于较细的筛分介质和较粗糙的筛分介质之间。筛分介质在压力机中形成时，也可以进行筛分元件边缘的密封或浸渍。

如图24A、24B、25A和25B所示，也可以使用未成形的筛分元件。图24A是未褶皱的筛分元件，该元件含有一层或多层筛分介质。图24C到24G详细的列出了浸渍塑料85的替换结构。图25为褶皱的筛分元件，该元件含有一层或多层筛分介质。为了清楚，两个图中都显示了两层。最细的筛分介质如中层86设置在最内层，从而未筛分的物质可以首先穿过最细的筛分介质。其它层83是较粗糙的筛分介质，用于加强筛分元件24的强度和刚度。筛分元件24的长边101不是传输或筛分界面，其可以通过筛分元件的卷边、金属边、橡胶或塑料或环氧树脂的植入进行密封。U形或短边120要求对超过尺寸的颗粒或载体流体是没有障碍的，可以通过卷边、塑料或环氧树脂的植入进行密封。这种密封防止了金属丝布层之间固体的聚集。

图26显示了固定夹160，该固定夹永久性的和通道250出口处的每个孔道250连接，从而防止筛分元件(图26中未示)由于振动从通道250中移出。夹子160立即设置在孔道250上的法兰130下面，防止了通道250较低表面上发生的固体混合。夹子160很小，不会影响筛分元件24末端负载到孔道250中。图26也显示了不需要夹子160的进料端140。

图27显示了另一个筛分元件的设计，其中细条(thin strip)200连接到演示的筛分元件24中的筛分介质上。细条200设置在筛分元件上，以和孔道250上的法兰130中的凹槽220匹配。细条200有两个目的：(a)将筛分元件24固定在通道250中；(b)方便除去筛分元件24。

相应的，本发明公开了一种改进的离心系统，用于增加可利用的筛分面积。尽管本发明公开了具体的实施例和应用，但是本领域的技术人员可以根据本发明进行一些显而易见的改变，这些根据本发明进行的改变也包括在本发明的范围内。

Claims (98)

1、一种使用驱动器的筛分离心机，该离心机包括：

基座；

驱动器驱动的机架；

筛分组件；

设置在所述基座上的所述机架和所述组件；

进料罐，所述的进料罐设在所述基座上；

连接到所述机架上的进料多支管；

所述进料罐和所述进料多支管流畅连接。

2、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的进料罐包含有堰。

3、根据权利要求2所述的筛分离心机，其中所述的堰设有一出口喷嘴。

4、根据权利要求2所述的筛分离心机，其中所述的进料多支管包括设置在所述基座上的多列进料斗，其中至少一个所述的进料斗设置用于接收来自所述堰的流体。

5、根据权利要求4所述的筛分离心机，其中所述的堰设有一出口喷嘴，所述的喷嘴设置用于输送从出口喷嘴到至少一个所述进料斗的流体。

6、根据权利要求5所述的筛分离心机，其中至少有两个进料斗，其中一个所述的进料斗和所述的其它进料斗和所述进料罐流畅连接。

7、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的驱动器包括发动机。

8、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的弹性固定件有弹性，并设有弹簧。

9、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的基座包括一贮槽。

10、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的筛分组件包括通道形状的筛分元件。

11、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的筛分组件包括管式形状的筛分元件。

12、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的进料多支管包括至少一个设有喷嘴的进料斗，该进料斗和所述的筛分组件连接。

13、根据权利要求12所述的筛分离心机，其中所述的筛分组件至少有一个筛分元件，所述筛分元件的形状设有内侧，所述喷嘴设置成锥形，并插入到筛分组件一末端的所述筛分元件的所述内侧。

14、根据权利要求13所述的筛分离心机，其中所述的插入在所述筛分元件和所述喷嘴之间形成密封。

15、根据权利要求13所述的筛分离心机，其中所述的机架设有具有至少一个支撑的排放端，所述筛分元件通过所述机架的所述排放端的所述支撑得到支持。

16、根据权利要求15所述的筛分离心机，其中所述的支撑和所述的筛分元件形成密封。

17、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的机架相对于水平位置可以调整角度。

18、根据权利要求17所述的筛分离心机，其中所述的角度范围为向上5度、向下3度。

19、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的筛分组件包括彼此邻近设置的筛子，从而形成筛分平台，所述的筛分平台的形状是圆柱形的，所述机架的形状是圆柱形的；所述筛分组件设置在所述机架上，所述筛分平台旋转设置在所述基座上。

20、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的机架弹性设置在所述基座上。

21、根据权利要求20所述的筛分离心机，其中所述的每个筛分平台或阵列基本和所述机架的中心线是同轴的。

22、根据权利要求21所述的筛分离心机，其中所述的进料罐与和所述机架中心线最接近的所述的筛分平台或阵列流畅连接。

23、根据权利要求21所述的筛分离心机，其中所述平台或阵列的所述元件在内侧阵列中筛分介质的开口大于其在所述外侧阵列中的开口。

24、根据权利要求21所述的筛分离心机，其中所述的筛分平台或阵列是同中心的。

25、根据权利要求24所述的筛分离心机，其中所述的进料斗和所述的平台之间串流连接流畅。

26、根据权利要求25所述的筛分离心机，其中所述的进料斗和所述的平台之间平行流连接流畅。

27、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述机架中的气压是可控制的。

28、根据权利要求27所述的筛分离心机，其中所述的气压为低度真空。

29、一种使用振动驱动器的筛分离心机，该离心机包括：

基座；

驱动器驱动的振动机架；

筛分组件；

弹性设置在所述基座上的所述机架和所述组件；

其中所述筛分组件包括筛分元件，所述筛分元件排列成平台，每个平台设有一出口，每个出口单独由所述出口支撑；

所述筛分元件可以在所述筛分组件上单独进行替换。

30、根据权利要求29所述的筛分离心机，其中所述的一个平台的每个元件的筛分介质和所述平台上的其它筛分介质的孔尺寸是一样的，所述的每个平台的介质孔尺寸不同，上层的孔尺寸最大。

31、一种使用振动驱动器分离固体的筛分离心机，该离心机包括：

基座；

驱动器驱动的振动机架；

筛分组件；

弹性设置在所述基座上的所述机架和所述组件；

其中所述筛分组件包括至少一个单流导向通道的筛分元件。

32、根据权利要求31所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件为管式形状的筛分元件。

33、根据权利要求31所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件为通道形状的筛分元件。

34、根据权利要求31所述的筛分离心机，其中所述的筛分组件中有一底部水平。

35、根据权利要求31所述的筛分离心机，其中所述的元件彼此邻近且是分开的，元件之间的距离足以允许流动。

36、根据权利要求31所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件排列成平台，每个所述的平台有6-50个所述的元件。

37、根据权利要求36所述的筛分离心机，其中所述的基座包括贮槽，每个所述的平台还设有一回流盘，所述回流盘倾斜，将流体导向所述的下一个平台。

38、根据权利要求36所述的筛分离心机，其中所述的基座包括贮槽，每个所述的平台还设有一回流盘，所述回流盘倾斜，将流体导向所述的贮槽。

39、一种使用振动驱动器的筛分离心机，该离心机包括：

基座；

驱动器驱动的振动机架；

筛分组件；

弹性设置在所述基座上的所述机架和所述组件；

其中所述筛分组件包括两个以上的流动导向形状的筛分元件。

40、根据权利要求39所述的筛分离心机，其中所述的流体连接是串流。

41、根据权利要求39所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件为管式形状的。

42、根据权利要求39所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件为通道形状的。

43、根据权利要求39所述的筛分离心机，其中所述的流动导向筛分元件以平行流连接。

44、根据权利要求39所述的筛分离心机，其中所述的筛分元件可以单独替换。

45、根据权利要求44所述的筛分离心机，其中所述的筛分元件是管式形状的。

46、根据权利要求44所述的筛分离心机，其中所述的筛分元件至少包括一层筛分介质。

47、根据权利要求45所述的筛分离心机，其中所述的筛分介质层连接在一起。

48、根据权利要求44所述的筛分离心机，其中所述的筛分元件是单流导向通道的形式。

49、根据权利要求48所述的筛分离心机，其中所述的筛分介质由成形的元件形成。

50、根据权利要求48所述的筛分离心机，其中所述的筛分介质由单管激光切割或其它机器加工形成，以在所述管道中形成所述的筛孔尺寸。

51、根据权利要求1所述的筛分离心机，其中所述的驱动器为振动驱动器，所述的机架为振动机架，所述机架和所述组件弹性设置在所述基座上。

52、一种和筛分离心机一起使用的筛子，该筛子包括多套独立的流动导向筛分元件。

53、根据权利要求52所述的筛子，其中所述的元件是通道形状的。

54、根据权利要求52所述的筛子，其中所述的元件是管式形状的。

55、根据权利要求48所述的筛分离心机，其中所述的成型元件是成形加工的元件。

56、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分组件，该筛分组件包括：

改进的车架，所述车架设置在振动离心机内；

一组多孔通道，所述通道彼此连接，并和所述机架连接，所述通道和固体传送的方向平行；以及

筛分元件，设置在至少一个所述通道上。

57、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的车架为构架。

58、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道是连接的，从而筛分的物质不会绕过所述的筛分元件。

59、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是半圆形的。

60、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是半椭圆形的。

61、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是悬链线状的。

62、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是双曲线状的。

63、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是矩形的。

64、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是三角形的。

65、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是U形的。

66、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是半圆形的。

67、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状是V形的。

68、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的通道的横截面几何形状不是直线的。

69、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件包括至少一层筛分介质。

70、根据权利要求69所述的筛分组件，其中所述的筛分介质包括至少彼此连接的两个筛子。

71、根据权利要求69所述的筛分组件，其中所述的筛分元件预成型为和所述通道几何形状匹配的形状。

72、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件移动设置在所述通道上。

73、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道的横截面和所述筛分元件一致，从而获得筛分物质最优化的表面积。

74、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道的开放面积方式选择为开放面积最大的方式。

75、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道包括筛分保持机构，所述筛分保持机构防止了所述筛分元件在所述通道内的移动。

76、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件是弹性的。

77、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件的筛分介质多于一个，所述筛分介质允许不同尺寸的物质穿过筛分介质。

78、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道和所述的筛分元件两者都有横截面，所述横截面沿着所述多孔通道和所述筛分元件的长度方向锥形设置。

79、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的车架为不锈钢的或其它合适的材料。

80、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道的半径为0.5—10英寸。

81、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道的长度为12-60英寸。

82、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的调节装置，该调节装置包括：

车架，所述车架设置在振动离心机内；以及

一组多孔通道，所述通道彼此连接，并和所述机架连接，所述通道和固体传送的方向平行。

83、根据权利要求82所述的筛分组件，其中一筛分元件设置在至少一个所述通道上。

84、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道包括闭锁机构，以阻止所述筛分元件向外移动。

85、根据权利要求84所述的筛分组件，其中所述的闭锁机构包括横跨通道上部开口形成的夹子。

86、根据权利要求85所述的筛分组件，其中所述的夹子形成的角度范围为80-100度，其中该角度定义为夹子较低的表面和所述通道内表面垂直切线形成的。

87、根据权利要求85所述的筛分组件，其中所述的夹子形成一个钝角，所述角度定义为夹子较低的表面和所述通道内表面垂直切线形成的。

88、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件有两层或多层筛分介质，所述筛分介质从最细到最粗，所述最细的筛分介质设置在所述多孔通道的上侧。

89、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的筛分元件和所述通道的形状一样，但是稍微宽于所述的通道。

90、根据权利要求56所述的筛分组件，其中所述的多孔通道设有凹口，所述的筛分元件上设有突出，所述筛分元件设置在所述通道中，从而所述突出彼此邻近并插入到所述凹口中。

91、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分元件，该筛分元件包括：

筛子，所述筛子的宽度为10英寸或小于10英寸。

92、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分元件，该筛分元件包括：

筛子，所述筛子设有突出物，从而取保筛子相对于振动离心机位于合适的位置。

93、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分元件，该筛分元件包括：

第一筛子；

第二筛子；

可变形的材料，所述可变形的材料设置在所述第一筛子和第二筛子之间；

所述第一筛子和所述第二筛子通过成形过程的加热和所述粘接材料连接，所述的成形消除了所述其中之一的筛子和所述粘接材料间的气泡。

94、根据权利要求34所述的筛分离心机，其中当所述底部水平的所述部分上出现固体时，所述底部水平的至少一部分在所述筛分组件任何其它水平上显示所述筛分组件内的错误，

95、根据权利要求49所述的筛分离心机，其中所述的成形的元件是模制的。

96、根据权利要求52所述的筛子，其中所述的元件相对小，其中筛分表面的小部分可以独立移动。

97、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分元件，该筛分元件包括：

至少两层筛分介质，其中一部分是非传送或筛分的；

所述部分被覆盖，从而形成密封，防止了固体在所述层之间堆积。

98、一种和振动离心机一起使用、用于筛分物质和传输固体的筛分元件，该筛分元件包括：

至少一层筛分介质；

薄条材料，所述条设置在所述筛分材料上，所述材料用于多孔通道。

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