CN102300647A - 利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置以及使用这种装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置，该装置能够将物料分离成两部分，即细物料部分和粗物料部分，该装置包括：壳体(6)；圆柱形转子(2)，该圆柱形转子能围绕竖直轴线相对于所述壳体旋转，该圆柱形转子位于所述壳体的内部，并设置有规则地分布在上出口孔周边上的叶片(3)，通过所述上出口孔抽吸含有尺寸小于给定粒度的颗粒的气流；一组竖直桨叶，所述桨叶可以定向，并且沿着虚拟圆柱体的母线规则地围绕转子分布，所述桨叶将气流引导向转子；用于在桨叶和转子之间引入颗粒的装置；收集装置，该收集装置位于转子的下方，用于已下落而没有被带走的、尺寸大于所述给定粒度的颗粒。根据本发明，所述收集装置包括流化床周边系统，该周边系统的床围绕转子的轴线至少在所述桨叶的下方和在包括在桨叶(7)和转子(2)之间的间隙下方延伸，在流化床的水平部分中的流化气体的速度小于1米/秒，使得能够在细物料与粗物料之间产生再次分离，在该再次分离中，所述细物料被送回至所述区域和所述转子之间的间隙中。

Description

利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置以及使用这种装置的方法
技术领域
本发明涉及利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置，以及使用该装置的方法。
背景技术
此类型的装置允许将存在于气流中的颗粒流分离成两部分：低于给定粒度的细部分；和高于所述粒度的粗部分。
这种装置在相应的工业领域也称为“离心作用空气选择器”。
利用带竖直轴线的圆柱形转子来实现分离，转子设置有规则分布在转子周边的叶片；在叶片之间颗粒受到相对抗的力，即一方面的由转子旋转所产生的、倾向于排斥颗粒的离心力，和另一方面的由被吸向转子中心的气体的速度所产生的、倾向于将颗粒随之带向所述气体的出口的拖曳力。
因此，对于具有最大尺寸的颗粒而言，离心力更大，而对于具有最小尺寸的颗粒而言，拖曳力更大，这实现了被处理物料的粒度选择。因此，尺寸小于给定选择粒度的物料与气体一起被带向所述气体的出口，而尺寸大于所述给定粒度的物料则下落并由于重力作用而被收集。
尤其是在文档FR-2.642.994或FR-2.658.096中描述了这种具有高分离性能的装置。
待处理物料的供给可以同时由上部以重力作用的方式（在此情况下物料一般由固定在转子上的旋转盘来分散）、或者作为在进入的气体中的悬浮物、再或者通过组合所述两种供给方式来实现。
在现有技术的已知装置中，借助于位于转子下方的倒锥形料斗来实现收集尺寸大于给定选择粒度的物料。料斗的壁必须具有大的相对于水平面的斜度(一般为50°至60°)，以确保物料向位于锥顶点的出口的重力流动。此斜度决定了锥形料斗的高度，该锥形料斗的高度构成完整装置的高度的相当大的一部分。因此，该料斗的高度不能减小，并且会造成在某些设备中集成的问题。
此外，此下料斗的结构和体积要求在装置的上部提供转子的机动化。为此，气体的出口之后紧接着肘拐（coude），以能够使转子的马达位于此肘拐的上面。然而，此构造必须设置连接马达与转子的旋转轴，该旋转轴具有足够的长度，以能够穿过肘拐。在此肘拐的内部，必须用套来保护旋转轴，该套的专用外部覆层必须是耐磨损的。
然而，由文档GB 943722已知一种前一代选择器，该选择器能够将粉状物料分离成两部分（具有细粒度的部分和具有粗粒度的部分），并且教导借助于流化床收集系统来收集物料，该流化床收集系统具有小的斜度，以减小装置的高度。
此类型装置的另一个弊端在于，尺寸小的颗粒与尺寸大的颗粒之间的分离并不完全，低于所述给定粒度的细颗粒的一部分与最粗颗粒一起落入料斗中。
所述与粗物料一起被排斥的细颗粒的比率通常称为“选择旁通量（by-pass de sélection）”，并构成缺陷。此缺陷可能是由群体效应造成的，吸附到更粗的颗粒上的细颗粒被转子排斥，因而落入料斗中，该缺陷甚至可能是由粉状物料在装置中的不良供给而造成的。
发明内容
本发明的目的是克服所有的或部分的上述弊端。
更具体地，本发明的目的是提出一种这样的装置、甚至方法，该装置或方法允许减小选择旁通量，即与粗物料一起被排斥的细物料的比率。
本发明的另一个目的可以是提出一种具有有限高度尺寸的粒度分离装置。
本发明的另一个目的可以是提出一种这样的装置，该装置的转子的机动化结构被显著地简化。
从以下描述中，其它目的和优点将得以体现，该描述仅仅是以示例性的方式给出的，而不是为了限制该描述。
本发明首先涉及一种利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置，该装置能够将物料分离成两部分，即细物料部分和粗物料部分，该装置包括：
- 壳体；
- 圆柱形转子，其能够围绕竖直轴线相对于所述壳体旋转，该圆柱形转子位于所述壳体的内部，并且设置有分布在所述转子周边的叶片；
- 用于在所述壳体内供给气流的装置，所述气流穿过所述叶片进入所述转子；
- 一组桨叶，该组桨叶位于所述壳体的内部、围绕所述转子、相对于所述壳体是固定的、任选地能够定向，并且相对于叶片共轴地设置，以便被所述进入的气流穿过；
- 用于将待分选的固体物料引入所述壳体内的装置；
- 转子的出口，所述出口允许排出所述气流和所带走的细物料；
- 收集装置，该收集装置位于所述转子的下方，用于下落的、没被带走的粗物料。
根据本发明，所述收集装置包括流化床周边系统，该周边系统的床围绕所述圆柱形转子的轴线至少在所述桨叶下方和在包括在所述桨叶和所述转子之间的间隙下方延伸，在流化床的水平部分中的流化气体速度小于1米/秒，从而产生细物料与粗物料之间的再次分离，在该再次分离中，所述细物料被送回到所述桨叶和所述转子之间的间隙中。
本发明还涉及一种使用根据本发明的粒度分离装置的方法，在该方法中，在所述壳体内在装置的转子和桨叶之间引入一部分粉状物料，并将该粉状物料部分分成：一方面，颗粒尺寸小于给定粒度的、被所述穿过转子而进入的气流带向装置的出口(特别是上出口)的细物料部分；另一方面，颗粒尺寸大于所述给定粒度的、被转子向装置的收集装置排斥的粗物料部分，在该方法中，确定在流化床水平部分中的流化空气的平均速度小于1米/秒，从而最小化小于所述给定粒度的颗粒在排斥物中的比率。
附图说明
通过阅读以下伴有附图的说明将更好地理解本发明。在这些附图中：
- 图1是现有技术的粒度分离装置的示意图；
- 图2是根据本发明的、根据一实施例的粒度分离装置的视图；
- 图3是根据本发明的、根据第二实施例的装置的示意图；
- 图4是示出根据图1的现有技术设备的、作为粒径的函数的排斥率的图；
- 图5是根据本发明的、根据第三实施例的装置的示意图。
具体实施方式
图1是示出现有技术的分离装置的示意图。
该装置1'包括壳体6'，在壳体6'内部，在其周边设置有叶片3'的转子2'可以围绕竖直的旋转轴线旋转。
一组桨叶7'相对着叶片围绕转子2'。桨叶允许在朝叶片3'的方向上向着转子的中心引导气流。桨叶沿着竖直轴线设置有枢轴，该枢轴允许桨叶的运动，以调整桨叶的朝向，从而使到达转子的气体的速度适合转子的转速。
所有导向桨叶的枢轴都连接到相同的装置，该相同的装置允许同时使所有桨叶相对于转子的周边表面沿着相同角度来朝向。
设置在装置的转子和桨叶下方的料斗10'允许收集已下落的、被转子排斥的物料，而由所抽吸的气体所带动的物料则通过出口9'排出。
该出口9'之后紧接着肘拐90'，以准许转子的机动化装置位于此肘拐的上方。共同地属于转子及其机动化装置(未示出)的旋转轴21'穿过此肘拐，在该肘拐内部，旋转轴21'由套22'来保护。
装置的气体供给是由壳体6'以及竖直套5'来实现的，该竖直套向着下方延长所述壳体6'并围合料斗10'。
待分选的物料可在所供给的气流中处于悬浮，或者在转子的上部在引入点8'处倒入。
如图1中所见，根据现有技术，料斗10'具有对于装置是可观的高度，因此参与高度尺寸。料斗还要求将机动化装置置于转子2'的上方。
本发明涉及利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置1，该装置包括：
- 壳体6；
- 圆柱形转子2，其能够围绕竖直轴线相对于所述壳体旋转，该圆柱形转子位于所述壳体的内部，并且设置有分布在所述转子的周边上的叶片3；
- 用于在所述壳体6内供给气流的装置，该气流穿过所述叶片3而进入所述转子2中；
- 一组桨叶7，这些桨叶位于所述壳体6的内部、围绕着所述转子2、相对于所述壳体是固定的、任选地能够定向，并且相对于叶片共轴地设置，以被所述进入的气流穿过；
- 用于将待分选的固体物料引入所述壳体6内的装置；
- 出口，特别地位于所述转子2的上方，特别地相对于所述用于供给气流的装置而布置为能够在所述转子的内部产生上升的气流，所述出口9允许排出所述尤其是上升的气流和所带走的细物料；
- 收集装置10，其低于所述转子2，用于下落的、没有被带走的粗物料。
“桨叶7相对于壳体6是固定的”指的是桨叶不会与转子的叶片3一起旋转。然而，任选地，这些桨叶是可以定向的，从而使到达转子的气体的速度适应所述转子的转速。
为此，桨叶7可以设置有沿着竖直轴线的枢轴，所有导向桨叶的枢轴都连接到相同的装置，该相同的装置允许同时以相对于转子周边表面的相同角度来对所有桨叶进行定向。
根据本发明，所述收集装置10包括流化床周边系统，该周边系统的床围绕着圆柱形转子2的轴线A至少在所述桨叶7的下方和在包括在所述桨叶7和转子2之间的间隙的下方延伸。
此外，为了减小选择旁通量，流化床的水平部分中的流化气体速度小于1米/秒，特别是包括在30至50毫米/秒之间，从而在细物料与粗物料之间产生再次分离，在该再次分离中，所述细物料被送回到所述桨叶7和所述转子2之间的间隙中。
如图所示，根据图2中的示例，流化床周边系统可以包括构成周边通道的凹槽11，所述通道的底部具有鼓风装置16、17、18。
在大致水平的平面内的所述凹槽11被构造成能够构成用于如此收集的颗粒物料的所述流化床。
鼓风装置可以采用多孔壁18（例如：布）的形式，该多孔壁在入口腔（plenum）17的下游限定所述凹槽的底部，该入口腔17设置有气体供给16。
替代地，鼓风装置可采用多个尤其是金属的喷嘴的形式，这些喷嘴分布在所述凹槽的底部，并且位于设置有气体供给的入口腔的前方。
所述凹槽的周边通道可以由一组按照多边形配置首尾相接的直沟槽所构成。
所述装置可以具有用于将在所述凹槽中所收集的物料倒入一个或多个收集器22中的装置。为此，这些装置可采用上溢、下溢、倾析装置等的形式。
根据一个未示出的示例，多边形的每个直沟槽都可具有微小的斜度，通道的各段因此构成了同样多的气动滑槽。可以在每个气动滑槽的底部设置收集器，用以收集颗粒物料。
根据另一个实施例，如图2中所示，该实施例涉及在周边通道内部的收集器22。根据此示例，通过溢出或上溢使物料排出周边通道。
因此，收集器22可以位于周边通道的内部，如图2中所示，位于周边通道上，特别是位于多边形的角处，或者设置在周边通道的外部。
一旦物料被收集在收集器22中，物料可以由搬运装置23排出。搬运装置23可以是气动滑槽，或者机械输送机(如阿基米德螺旋输送机、链式输送机、振动通道、带式输送机等)。
有利地，收集装置10的出口14可以位于相对于转子位置减小的竖直距离处。
在壳体6中所供给的物料可以以悬浮物的形式与进入的气流一起被提供。替代地或附加地，所供给的物料可以以重力作用的方式在转子上方被提供，并且可以由旋转固定到转子上的旋转盘24来分散。在所有情况下，所供给的物料大量地到达桨叶与转子叶片之间的区域，在此区域中进行大部分的选择。
现在描述图2和图3的示例。
图2中的示例包括具有竖直轴线A的圆柱形转子2，该圆柱形转子在其周边设置有规则地隔开的叶片3。转子2被含有颗粒的气流所穿过，该气流通过转子2的侧表面进入，并在转子的上基部的中心处在轴向方向上向着出口9输出。另一下基部25则完全封闭。
借助于竖直轴26由马达组来使转子2运动。
通过转子2的旋转作用，颗粒受到离心力，该离心力对抗颗粒穿过叶片3而实现的进入，而气体的速度产生拖曳力，该拖曳力将颗粒带向中心。这两个力之间的平衡使得最细的颗粒与气体一起被带向出口9，而粗颗粒则被转子排斥并下落，以被收集装置10收集。
根据本发明，收集装置10包括流化床周边系统，该周边系统的流化床围绕圆柱形转子2的轴线A至少在桨叶7下方和在包括在装置的桨叶7和转子2之间的间隙下方延伸。因此，床覆盖了所述在桨叶7和转子的叶片3之间的间隙，大部分被转子排斥的、没有被带走的物料从该间隙处下落。
转子2被一排竖直桨叶7所围绕，竖直桨叶规则地隔开，并沿着虚拟圆柱来布置。这些桨叶设置有沿着竖直轴线的枢轴，枢轴允许桨叶的运动，以便调整桨叶的朝向，从而使到达转子的气体的速度适应转子的转速。所有桨叶7的枢轴都连接到相同的装置，该相同的装置允许同时以相对于转子的周边表面的相同角度来对所有桨叶进行定向。
转子2还设置有位于周边叶片3和轴26之间的叶片27，叶片27用于将从周边叶片3出来的气流导向出口孔，因此避免在转子内部形成涡流。
向转子2供给的物料由上引入点81来提供，并且由盘24来分散。粉状物料的一部分也可以与气流51一起被提供。所分散的、或者在气流中处于悬浮的物料大部分在桨叶和转子之间的间隙中被分选。
根据图2中的这个示例，气流供给装置由所述壳体6和竖直套5所构成，该竖直套向着下方延长所述壳体6。因此，壳体/竖直套组件从下向上围合所述收集装置10以及桨叶7/圆柱形转子2组件。根据图2中的这个示例，收集装置10包括构成周边通道的凹槽，所述周边通道由一系列首尾相接的直沟槽来构成。根据此非限制性示例，流化床的颗粒物料以上溢的方式来倾倒。如图所示，所述凹槽的外边缘21高于内边缘20，所述内边缘构成向着收集器22倾倒物料的边缘。收集器22借助于整体水平的搬运装置23(例如气动滑槽)来排出物料。
图3中的示例与图2的示例的不同之处在于用于供给气流的装置的形式。
根据图3中的这个示例，所述用于供给气流的装置由所述壳体6构成，壳体6围绕桨叶7/圆柱形转子2组件，收集装置10除外，收集装置10可自由地通达，特别是在维修的情况下。所述桨叶7实现了与圆柱形转子2的轴线A共轴的虚拟圆柱的侧表面。限定在所述壳体6的内壁和所述虚拟圆柱的侧表面之间的体积构成螺旋体。
图3中的装置的其它元件与图2中的相同。螺旋体在切割转子轴线的各径向平面中的正截面可以是随着源于气体供给入口61的中心角度尤其是线性地减小。
在粉状物料作为气流中的悬浮物来供给的情况下，构成螺旋体外壁的壳体6可具有双倾斜，其中：下壁部64特别是以相对于水平面大于或等于30°的角度倾斜；上壁部65竖直。
倾斜的下壁64通过其倾斜允许避免粉状物料的沉积，因而避免在螺旋体内形成不动的物料层。
有利地，根据图5中所示的实施例，流化床周边系统可以允许所述系统内部留有空间30，因而允许由下方用比上机动化简单得多的实施来机动化转子。
根据此配置，注意到可借助于长度减小的旋转轴26来进一步限制高度尺寸。根据这个示例，构成所述凹槽11的周边通道的各部分可具有一个或多个斜度，如上所述，在斜度的底部可以设置一个或多个物料收集器。
本发明的优点在于收集装置、更具体地流化床的、旨在减小旁通量的布置和工作方式。
因此，有利地，水平部分中的流化床的气体的速度可以小于1米/秒，特别是包括在30至50毫米/秒之间，从而最小化与粗的排斥物一起带走的最细颗粒的量。
确定此流化空气的平均速度，以使得产生再次分选（再次分离），在该再次分选中，只有尺寸小于给定粒度的最细的颗粒才被离开通道的空气带走，并被送回到进入所述装置的桨叶和叶片之间的间隙中的气流中。因此，最细的颗粒在第一次选择过程中被转子所排斥的一部分可返回至在转子前方的分选区。
如果，相反地，在此流化过程中，尺寸大于给定选择粒度的粗粒径颗粒被离开通道的空气流带走，则这些颗粒将再次经历分选过程，被转子排斥，而不导致任何损害装置性能的风险。因此，本发明还涉及一种使用根据本发明的、利用离心作用对固体粉状物料进行粒度分离的装置1的方法，在该方法中，在所述壳体6内在装置的转子和桨叶之间引入一部分粉状物料，并将该粉状物料部分分成：一方面，颗粒尺寸小于给定粒度的细物料部分，其被所述穿过转子而进入的气流带向装置的出口（尤其是上出口）；另一方面，颗粒尺寸大于所述给定粒度的粗物料部分，其被圆柱形转子排斥并落入装置的所述收集装置中。
根据本发明的方法，确定在流化床水平部分中的流化空气的平均速度小于1米/秒，从而最小化小于所述给定粒度的颗粒在排斥物中的比率。
当然，可以实施其他实施例，而不因此超出本发明由所附权利要求所限定的范围。

Claims (14)

1.一种利用离心作用对固体粉状物料进行选择性粒度分离的装置(1)，该装置能够将物料分离成两个部分，即细物料部分和粗物料部分，该装置包括：
- 壳体(6)；
- 圆柱形转子(2)，该圆柱形转子能够围绕竖直轴线相对于所述壳体旋转，该圆柱形转子位于所述壳体的内部，并设置有分布在所述转子(2)周边上的叶片(3)；
- 用于在所述壳体(6)内供给气流的装置，所述气流穿过所述叶片(3)而进入所述转子(2)；
- 一组桨叶(7)，所述桨叶位于所述壳体(6)的内部、围绕所述转子(2)、相对于所述壳体是固定的、任选地能够定向，并且相对于叶片(3)共轴地设置，以被所述进入的气流穿过；
- 用于在所述壳体(6)内在桨叶(7)和所述转子(2)之间引入待分选的固体物料的装置(8）；
- 转子(2)的出口(9)，该出口用于允许排出气流和所带走的细物料；
- 收集装置(10)，该收集装置位于所述转子(2)的下方，用于下落的、没有被带走的粗物料，
所述粒度分离装置的特征在于，所述收集装置(10)包括流化床周边系统，该周边系统的床围绕转子(2)的轴线(A)至少在所述桨叶(7)的下方和在包括在所述桨叶(7)和转子(2)之间的间隙下方延伸，在流化床的水平部分中的流化气体的速度小于1米/秒，从而在细物料和粗物料之间产生再次分离，在该再次分离中，所述细物料被送回至所述区域和所述转子之间的间隙中。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述流化床周边系统包括构成周边通道的凹槽(11)，所述通道的底部具有鼓风装置(16、17、18)。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述周边通道由一组按照多边形配置首尾相接的直沟槽所构成。
4.如权利要求2或3所述的装置，其中，所述鼓风装置采用多孔壁(18)的形式，例如布的形式，该多孔壁在入口腔(17)的下游限定所述凹槽(11）的底部，该入口腔设置有气体供给(16)。
5.如权利要求2至3中任一项所述的装置，其中，在入口腔的下游，多个喷嘴分布在所述凹槽的底部，所述入口腔设置有气体供给。
6.如权利要求2至5中任一项所述的装置，该装置具有用于将在所述凹槽中收集的物料倒入一个或多个收集器(22)内的装置。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述收集器(22)借助于搬运装置(23)，如气动滑槽、阿基米德螺旋输送机、链式输送机、振动通道、带式输送机等，来排出物料。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，在所述流化床的水平部分中的流化气体的、小于1米/秒的速度包括在30至50毫米/秒之间。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述气流供给装置由所述壳体(6)和竖直套(5)来构成，该竖直套向下延长所述壳体，壳体/竖直套组件从下向上围合所述收集装置(10)和桨叶(7)/圆柱形转子(2)组件。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述气流供给装置由所述壳体(6)所构成，该壳体(6)围绕桨叶(7)/圆柱形转子(2)组件，所述收集装置(10)除外，气体供给侧向地实现，并且其中，所述桨叶(7)实现与所述圆柱形转子的轴线(A)共轴的虚拟圆柱的侧表面，限定在所述壳体(6)的内壁和所述虚拟圆柱的侧表面之间的体积构成螺旋体。
11.如权利要求10所述的装置，其中，构成所述螺旋体外壁的所述壳体(6)具有双倾斜，其中：下壁部(64)以相对于水平面大于或等于30°的角度倾斜；上壁部(65)竖直。
12.如权利要求10或11所述的装置，其中，所述转子的驱动装置位于所述转子下方。
13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，出口(9)高于转子(2)，该出口相对于所述气流供给装置布置为能够在所述转子(2)内产生上升的气流。
14.一种使用如权利要求1至13中任一项所述的固体粉状物料选择性粒度分离装置(1)的方法，其中，在所述壳体(6)内在所述装置的桨叶和转子之间引入一部分粉状物料，并且将该粉状物料部分分成一方面的颗粒尺寸小于给定粒度的细物料部分和另一方面的颗粒尺寸大于所述给定粒度的粗物料部分，所述细物料部分被所述穿过所述转子而进入的气流带向装置(1)的出口(9)，特别是上出口，而所述粗物料部分则被所述圆柱形转子向着所述装置的所述收集装置排斥，在所述方法中，确定流化床的水平部分中的流化空气的平均速度小于1米/秒，从而最小化小于所述给定粒度的颗粒在排斥物中的比率。
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