CN103781554A

CN103781554A - 用于分离具有不同比重的材料的方法和系统

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Publication number: CN103781554A
Application number: CN201280033792.1A
Authority: CN
Inventors: 克林顿·D·沃什伯恩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-05-07
Also published as: AU2012278799B2; CA2841846C; WO2013006807A2; US9132454B2; CA2841846A1; US20140202934A1; AU2012278799A1; US8720696B2; US20130008835A1; WO2013006807A3

Abstract

一种用于分离具有不同比重的材料的系统、方法和设备，包括材料流动路径表面，该材料流动路径表面具有捕获结构，该捕获结构耦接有振动器以在该表面浸没在静止的流体中时使该表面振动。

Description

用于分离具有不同比重的材料的方法和系统

相关技术的历史

现有技术通常通过使诸如水或空气之类的介质脉动或流动以使较低比重的材料移动离开较高比重的材料来完成具有不同比重的材料的分离。通过使用现有技术难于使较高比重的材料的较小颗粒被回收。迄今为止已知的发明存在有多个缺点，这些缺点包括但不限于未能分离出较小的颗粒、需要大量的流体、需要大量的能量、体积庞大、沉重、昂贵、效率低、不允许在不容易获得水的区域中使用、破坏环境、需要化学制品、需要操作者的经常关注、遗漏有价值的材料、需要大量专门的技术来操作、难于清洁、以及在分离结束之后需要对材料的大量后处理和/或提炼。

需要一种系统和/或方法，其解决在本文中描述的问题中的一个或更多个问题和/或当熟悉该说明书时可以引起本领域的技术人员关注的一个或更多个问题。

发明内容

根据本领域的现有状态并且特别地根据本领域的通过目前可利用的方法和系统未彻底解决的问题和需要提出了本发明。因此，提出了本发明以提供用于对具有不同比重的材料进行材料分离的方法和系统。

可以存在有一种用于分离具有不同比重的材料的系统，该系统包括下述装置中的一个或更多个：材料进给装置，可以构造成进给颗粒材料；材料流动路径表面，该材料流动路径表面可以与材料进给装置连通，使得从材料进给装置进给的颗粒材料由材料流动路径表面接收，其中，材料流动路径表面可以包括材料捕获结构；和/或振动器，振动器可以功能上耦接至材料流动路径表面和/或可以构造成使得材料流动路径表面振动。系统也可以不包括与所述系统连通的流动流体。

可以存在有一种分离具有不同比重的材料的方法，该方法包括以下步骤中的一个或更多个：将颗粒材料进给至可以具有材料捕获结构的材料流动路径表面上，其中，材料流动路径表面可以浸没在静止的（大致上静止/不运动，使得基本上不通过其流动而引起颗粒运动）流体中；和/或使材料流动路径表面振动，从而将较重的颗粒捕获在材料捕获结构中。静止的流体可以选自由空气、水和油组成的一组流体。

可以存在有一种材料分离设备，该材料分离设备包括下述部件中的一个或更多个：振动模块，所述振动模块可以构造成产生振动力；控制模块，所述控制模块可以功能上耦接至振动模块和/或可以构造成控制振动模块的操作；和/或表面，所述表面可以具有材料捕获器，其中，该表面可以功能上耦接至振动模块使得该表面由此被振动。

在该说明书中对特征、优点或类似语言的提及并不意味着可以通过本发明实现的所有特征和优点应当在或是在本发明的单个实施方式中。更适当地，涉及特征和优点的语言被理解为意味着结合一个实施方式描述的具体特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿该说明书，对特征和优点的讨论或类似语言不是必须指同一实施方式。

而且，所描述的本发明的特征、优点和特性可以以任何适当的方式结合在一个或更多个实施方式中。相关领域的技术人员将认识到可以在没有特定实施方式的具体特征或优点中的一个或更多个特征或优点的情况下实施本发明。在其他例子中，可以在某些实施方式中认识到未出现在本发明的所有实施方式中的附加的特征和优点。

根据以下描述和所附权利要求，本发明的这些特征和优点将变得更明显，或可以由如下文所阐述的本发明的实践而被学习。

附图说明

为了容易地理解本发明的优点，将通过参照附图中示出的具体实施方式呈现对以上简要说明的本发明的更具体的描述。应当指出的是本发明的附图未按比例绘制。附图仅是示意性表示，并非意在描绘本发明的具体参数。应当理解的是这些附图仅描述了本发明的典型实施方式并且因此并不被认为限制了本发明的范围，本发明将通过使用附图根据附加特异性和细节进行描述和解释，在附图中：

图1示出了材料流动路径表面的多个实施方式的透视图；

图2是包括多个同中心的材料收集区的多个堆叠的圆形盘的透视图；

图3示出了倾斜的材料流动路径表面的多个实施方式的透视图；

图4是具有倾斜的表面和多个同中心的材料收集区的多个圆形盘的透视图；

图5是材料流动路径表面的透视图；

图6是用于分离具有不同比重的材料的系统的局部横截面正视图；

图7是图6的系统的局部横截面侧视图；

图8是用于分离具有不同比重的材料的径向系统的一部分的俯视图；

图9是图8的径向系统的局部横截面侧视图；

图10示出了材料流动路径表面的各种实施方式；以及

图11是分层的材料流动路径表面的透视图。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在将参照图中示出的示例性实施方式，并且将使用具体的语言来描述这些示例性实施方式。然而，应当理解的是并不意在由此对本发明的范围进行限制。相关领域的技术人员和具有本公开的所有权的人员将想到的对本文示出的创造性特征的任何改变和进一步修改以及如本文所示出的本发明的原理的任何附加应用被认为在本发明的范围内。贯穿该说明书，对“实施方式”、“示例”或类似语言的提及表示结合实施方式描述的具体特征、结构、特性或其组合包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿该说明书，短语“实施方式”、“示例”和类似语言的出现可以但并不必须全部指代同一实施方式、不同的实施方式或附图的一个或更多个图。此外，对于两个或更多个特征、元件等而言，措辞“实施方式”、“示例”或类似措辞的提及并不意味着所述特征必须是相关的、不同的、相同的等。

尽管使用了任意相似或相同的语言来描述每个实施方式，但实施方式或示例的每个语句被认为独立于实施方式的任何其他语句。因此，在一个实施方式被确定为“另一个实施方式”的情况下，该确定的实施方式独立于由语言“另一实施方式”描述的任何其他实施方式。当权利要求和/或现有技术可以或者直接地或间接地、隐含地或明确地指示时，本文中描述的特征、功能等被认为能够整体上或部分地彼此接合。

如本文中使用的“包括”（“comprising”）、“包括”（“including”）、“包含”（“containing”）、“是”（“is”）、“是”（“are”）、“特征在于”（“characterized by”）及其语法上的等同物是不排除附加的未引用的元件或方法步骤的包括性或开放性术语。“包括”（“comprising”）被解释成包括更具限制性的术语“由…组成”（“consisting of”）和“主要由…组成”（“consisting essentially of”）。

为了更特别地强调该说明书中描述的功能性单元中的许多功能性单元的实施独立性，它们被称作模块。例如，模块可以实施为硬件电路，该硬件电路包括定制VLSI电路或门阵列、诸如逻辑芯片之类的现成半导体、晶体管或其他分立部件。模块也可以用可编程硬件装置实施，该可编程硬件装置例如为现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等。

模块也可以以用于由各种类型的处理器执行的软件实施。经识别的可编程或可执行代码的模块可以例如包括计算机指令的一个或更多个物理的或逻辑的块，这些计算机指令的一个或更多个物理的或逻辑的块可以例如被组织成对象、过程或函数。

然而，经识别的模块的可执行部分不需要在物理上定位在一起而是可以包括存储在不同位置中的不同指令，这些指令当在逻辑上结合在一起时，构成该模块并达到该模块的所述目的。

实际上，可执行代码的模块和/或程序可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在若干不同的代码段上、分布在不同的程序之间以及分布在若干存储装置上。相似地，在本文中，操作数据可以在模块中被识别和示出，并且可以以任何适当的形式实施并且组织在任何适当类型的数据结构中。操作数据可以被收集成单个数据集，或者可以分布在包括不同存储装置的不同位置上并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号而存在。

本文中讨论的不同的系统部件和/或模块可以包括下述方面中的一个或更多个：包括用于处理数字数据的处理器的主机服务器或其他计算系统；耦接至所述处理器的用于存储数字数据的存储器；耦接至处理器的用于输入数字数据的输入数字转换器；存储在所述存储器中并由所述处理器可访问以指导由所述处理器进行的数字数据处理的应用程序；耦接至处理器和存储器的用于显示源自由所述处理器处理的数字数据的信息的显示装置；以及多个数据库。本文中使用的各种数据库可以包括：设备规格表、位置元数据表、处理参数表、振动变化表、进度时间表和/或在本发明的操作中有用的类似数据。如本领域的技术人员将理解的，本文中讨论的任何计算机可以包括操作系统（例如Windows Vista、NT、95/98/2000、OS2、UNIX、Linux、Solaris、MacOS等）以及通常与计算机有关联的各种常规支持软件和驱动器。所述计算机可以处于能够访问网络的家庭或商业环境中。在示例性实施方式中，访问是通过商用网络浏览器软件包经由因特网进行的。

在本文中，可以在功能块部件、抓屏、用户交互、任意抽样、可选选择、不同处理步骤等方面对本发明进行描述。本文描述的这些方面中的每一者在本发明的示例性实施方式中可以是一个或更多个模块。应当理解的是这种功能块可以通过任意数量的构造成执行具体功能的硬件和/或软件部件来实现。例如，本发明可以采用可以在一个或更多个微处理器或其他控制装置的控制下实现各种功能的各种集成电路部件，例如存储元件、处理元件、逻辑元件、查找表等。相似地，本发明的软件元件可以通过任意编程或脚本语言、利用由数据结构、对象、处理、例程或其他编程元素的任意组合实现的各种算法来实施，这些编程或脚本语言例如为C、C++、Java、COBOL、汇编程序、PERL、Visual Basic、SQL存储过程、AJAX、可扩展标记语言（XML）。此外，应当指出的是本发明可以采用任意数量的用于数据传输、信号发送、数据处理、网络控制等的常规技术。而且，本发明可以通过客户侧脚本语言来检测或防止安全问题，该客户侧脚本语言例如为JavaScript、VBScript等。

此外，在文本中，许多功能性单元和/或模块被描述为与其他功能性单元和/模块“通信”。“通信”指的是功能性单元和/或模块可以彼此通信的任意方式和/或途径，这些功能性单元和/或模块例如为但不限于计算机、膝上型计算机、PDA、模块和任意类型的硬件和/或软件。一些非限制性示例包括经由网络、无线网络、软件、指令、电路、电话线、网线、卫星信号、电信号、电场和磁场和/或脉冲等传输、发送和/或接收数据和元数据。

如本文使用的，术语“网络”可以包括任何电通信装置，该电通信装置结合有电通信装置的软件和硬件部件。根据本发明的多方之间的通信可以通过任意适当的通信通道完成，该适当的通信通道比如为例如电话网、外联网、内联网、因特网、交互设备的点（销售设备的点、个人数字助理、便携式电话、信息服务亭（kiosk）等）、联机通信、脱机通信、无线通信、应答器通信、局域网（LAN）、广域网（WAN）、被组网的或被链接的装置等。此外，尽管本发明可以通过TCP/IP通信协议实施，本发明也可以通过使用IPX、Appletalk、IP-6、NetBIOS、OSI或任意数量的现有的或未来的协议来实施。如果网络具有公共网络例如因特网的性质，假定网络是不安全的并向偷听者开放则可以是有利的。通常，与结合因特网使用的协议、标准和应用软件相关的具体信息对于本领域的技术人员而言是公知的并且因此这里不需要进行详细描述。例如，参见DILIP NAIK的INTERNET STANDARDS AND PROTOCOLS（1998）；不同作者的JAVA2COMPLETE（Sybex1999）;DEBORAH RAY和ERIC RAY的MASTERING HTML4.0（1997）;以及LOSHIN的TCP/IP CLEARLY EXPLAINED（1997），这些文献的内容通过参引并入本文。

本文中描述的操作部件中的任意操作部件或所有操作部件可以通过一个或更多个模块、控制模块、数据库、控制和/或类似物及其组合而被操作、控制、管理、发起和/或导致其操作的终止。作为非限制性示例，可以存在有控制模块，该控制模块可以根据时间表、脚本、表格和/或类似方面来控制振动器（振动装置）的操作，该控制可以使得振动器在一段时间内以变化的方式振动和/或响应于方法/系统/设备的一个或更多个检测到的特征来振动，该一个或更多个检测到的特征例如但不限于通过一个或更多个传感器、换能器和/或数据采集模块而获得的信息，该数据采集模块例如但不限于可以对在系统/方法/设备或流体流的一个或更多个点或部分处对一个或更多个特征（重量、温度、流速、密度、颜色、反射率、传导率、热传导率、体积、所处理的材料体积等）进行测量的测量模块。作为非限制性示例，可以存在有控制模块，该控制模块可以指示振动器不对称地振动以将重材料驱动进入多个捕获器，直到在捕获器中或在其他地方测量到特定重量或其他特征为止，并且之后使振动器改变振动以驱动设备腾空、清洁或在其他方面改变其操作模式，同时也使进给装置停止进给新的材料。一旦被清洁或腾空，控制模块可以检测到该清洁或腾空然后恢复到之前的操作状态。

例如，本发明的各种实施方式比如在图6至图7和图8至图9中示出的实施方式使用了运动和重力将具有不同比重的材料分开。在这方面，使各种材料的颗粒进入运动。使得处于运动中的较高比重的颗粒将较低比重的颗粒移置到特定的材料收集区中。通过较高比重的颗粒实现的较低比重的颗粒的这种移置允许回收更多的具有较高比重的颗粒。在典型的实施方式中，较高比重的材料和较低比重的材料围绕彼此移动，使得响应于所引起的运动和重力，相对于彼此而言较低比重的材料趋于向上而较高比重的材料趋于向下。在各个实施方式中，较高比重的材料被捕获在材料收集区（例如，腔体或槽）中，而较低比重的材料被移置为越过材料收集区的边缘。

在本发明的各种实施方式中，可以使用摇动、转动、往复运动以及其他运动来实现材料运动。例如，该运动可以以几何学的方式实现，该几何学的方式比如为线性的、成角度的、螺旋的、指数的、正弦曲线的等。

较低比重的材料与较高比重的材料的分离可以发生在干燥环境中或发生在其他介质中，比如发生在水（例如，淡水、盐水）、油或各种溶液中。浸没在这种其他介质中通常用于降低表面张力，使得材料颗粒围绕彼此更有效地移动，并且在一些情况下可以用于使有机材料溶解或脱节（disarticulate）。

为了捕获作为目标的较高比重的材料（例如，金、铁），沿着材料流动的路径放置有材料收集区，该材料收集区可以包括例如腔体、槽、凹陷、沟槽、通道、凹槽或凹痕。在典型的实施方式中，辅助材料进入材料收集区，较高比重的材料趋于向下移动（即，响应于重力）并且使较低比重的材料移置，使得较低比重的材料被向上推（即，沿与重力相反的方向）并且被推出材料收集区的边缘，并且使得较低比重的材料流动离开材料收集区。应当理解的是，在一些应用中，所需要的材料是较高比重的材料，而在另外的应用中，所需要的材料是较低比重的材料。在另外的情况中，可以需要较高比重的材料和较低比重的材料中的两者，或者较高比重的材料和较低比重的材料都不是所需要的，在这些情况下，目标仅仅是将这些材料分离。在不偏离本发明的原理的情况下可以使用许多不同的系统构型，比如说，该系统构型例如为水平表面或倾斜表面，这将在下文中进行更详细的讨论。

现在总体上参照图1至图5，可以采用各种不同的构型来形成材料流动路径表面。在采用具有材料收集区的水平材料流动路径表面的各种实施方式中，材料收集区可以具有下述几何形状：例如，简单的正方形顶部、成角度的顶部、圆形底部和倾斜的壁。术语“水平”指的是垂直于重力方向的表面。术语“倾斜”指的是不垂直于重力方向的表面。在图1至图5中的每一者中，箭头指示材料根据本发明的原理沿一个或更多个材料流动路径表面流动的主方向。材料收集区可以是线性的、放射状的、空间螺旋的或其他构型。

图1示出了材料流动路径表面的三个实施方式，该三个实施方式各自包括平的表面和在材料流动路径表面的端部附近的多个材料收集区。在图1中示出了材料流动路径表面102、104和106。在本发明的一些实施方式中，如图1所示的脊部可以用于形成材料收集区，图1中示出的材料收集区为一组限定的三个连续的凹槽。，用于形成材料收集区的脊部可以如在材料流动路径表面106中示出的是成角度的以形成成角度的材料收集区，并且也可以如在材料流动路径表面104中示出的在其最上部是成角度的。相反，材料流动路径表面102示出了三个连续的材料收集区，这三个材料收集区中的每个材料收集区由大致为矩形的脊部限制。如在材料流动路径表面106中，使脊部成角度可以用于阻止被捕获在给定的材料收集区中的较高比重的材料流至材料收集区的外侧，而如在材料流动路径表面104中示出的脊部的成角度的最上部可以用来促进较低比重的材料流动逸出前面的材料收集区而进入后面的材料收集区。

除了以上情况之外，图1示出，可以采用不同构型的材料收集区的深度和轮廓。特别地，材料流动路径表面102、104和106中的每一者具有凹槽，这些凹槽例如具有不同的深度以及与对相对应的凹槽进行限制的前面的脊部和后面的脊部相关的圆形下表面和垂直下表面。还将理解的是如由设计约束条件所决定的，可以采用具有倾斜的或水平的构型的材料流动路径表面。

当试图分离诸如但不限于金的重颗粒时，许多方法采用了结合流体动力学原理的流动流体，这些方法可以是非常复杂的并且受到环境的约束。因此，使用这些方法和系统变得有问题，遭受失败和不一致的结果。本方法则更可靠。另外，本方法提供了在需要使用流动流体的系统中所没有的许多益处。静止的流体在下述方面是有用的：降低颗粒粘附于彼此的趋势和/或使颗粒在其他影响下更有可能运动，同时仍限制流体对颗粒的运动的影响。其中，颗粒位于振动的或以其他方式遭受振动运动的表面/基部/路径/平台等上时，颗粒进入液化状态，在该液化状态中，颗粒表现得更像是液体并且因此较轻的颗粒将趋于上升而较重的则趋于下沉。

图2示出了下述实施方式：在该实施方式中，圆形盘用作材料流动路径表面并且包括在圆形盘的外圆周附近的多个同中心的材料收集区（例如，凹槽）。如图2所示，圆形盘是水平的并且将用在下述系统中：该系统利用了绕圆形盘的中心轴的旋转运动，使得例如置于圆形盘的中央区域上的材料将根据本发明的原理朝向圆形盘的外周而向外移动并且被捕捉在凹槽中。

在一个非限制性示例中，盘可以通过对诸如铝或塑料之类的材料进行机加工、通过模制塑料或复合物和/或通过使诸如但不限于金属之类的弹性材料以可变形的方式成形来构造。盘可以通过围绕周长的枢轴、滚子等被约束至旋转中心和/或被安装至中心轴，或通过弹簧或杆被悬置并且围绕质心被旋转地震动等。

在图3中，示出了材料流动路径表面的实施方式，该材料流动路径表面包括倾斜的表面和在材料流动路径表面的端部附近的多个材料收集区（例如，凹槽）。图3示出了材料流动路径表面302、304、306和308。材料流动路径表面302、304和306中的每一者沿如由图3的箭头所示出的、材料在通向至多个连续的材料收集区的区域中流动的方向而向下倾斜。将理解的是材料流动路径表面302、304和306的材料收集区分别类似于材料流动路径表面102、104和106的材料收集区。

材料流动路径表面308在材料在通向至多个连续的材料收集区（即，凹槽）的区域中流动的方向上是水平的。与材料流动路径表面302、304和306相反，材料流动路径表面308包括由脊部抹圆的表面形成的多个凹槽，这些脊部抹圆的表面在与材料流动方向相反的方向上形成相对锋利的尖端。

图4示出了形式为圆形盘的多个材料流动路径表面。图4的圆形盘可以以与图2中所示出的圆形盘相似地方式使用。如图2所示，圆形盘各自包括与圆形盘的外圆周邻近的多个同中心的材料收集区（例如，凹槽），并且圆形盘各自从圆形盘的中心朝向材料收集区倾斜。另外，与图2所示的圆形盘相反，图4的圆形盘各自从圆形盘中心至材料收集区域向下倾斜。

图5示出了材料流动路径表面502，该材料流动路径表面502由金属片形成并具有在材料流动路径表面的端部附近通过金属片的弯曲部形成的材料收集区503（例如，槽）。如上述情况，箭头示出了流体流动的方向。在本发明的各个实施方式中可以使用许多不同的材料，比如说，这些材料例如为经铣削的材料、模制的材料、和成形的材料例如金属片。材料收集区503包括大致沿与材料流动的方向相反的方向突出的唇状部504。唇状部504限定材料收集区503的上边界并且用于阻止已经收集在材料收集区503中的材料流出材料收集区503。

现在将在下文中讨论本发明的各种实施方式的操作的示例。在图6至图7中示出了第一示例。在由图6至图7示出的示例中，使用了包括类似于图5的材料收集区的材料收集区的金属片材料流动路径表面。

图6至图7示出了可以用于分离具有不同比重的材料的系统600。图6是系统600的局部正视图，而图7是系统600的局部横截面侧视图。为了清楚起见，系统600的各种特征在图6和图7中的仅一者中示出。

现在具体地参照图6至图7，系统600包括金属片材料流动路径表面21，金属片材料流动路径表面21包括在金属片材料流动路径表面21的下端附近形成材料收集区40的成角度的部分。在系统600中，材料收集区40被示出为类似于图5所示的材料收集区的槽。系统600还包括运动产生机构（motion-imparting mechanism），该运动产生机构被示出为包括凸轮80的马达60。应当理解的是可以采用任何适当的运动产生机构，无论是以电的方式、以液压方式、以气动方式、经由内燃机可操作的还是以其他方式可操作的均可以采用。马达60和位于马达60与金属片材料流动路径表面21之间的连杆机构101向金属片材料流动路径表面21产生（impart）左右运动12；然而，可以根据设计约束条件的限制而采用其他类型的运动。系统600还包括将材料进给至金属片材料流动路径表面21的储料器14，和将较低比重的材料18从箱20移除的湿式带16，在箱 20中包含有金属片材料流动路径表面21的至少一部分。储料器14的下部可以位于或不位于箱20中的液体水平面之下。箱20在图6至图7中被示出为填充有液体，但箱20不是必须以此方式填充。在其他实施方式中，没有采用箱。

材料在金属片材料流动路径表面21的上部22附近从储料器14进给至金属片材料流动路径表面21上。在典型的实施方式中，马达60通过连杆机构101向金属片材料流动路径表面21产生正弦曲线形式的左右运动12。在材料与金属片材料流动路径表面21接触之后，材料由于运动和重力而朝向材料收集区40沿着金属片材料流动路径表面21向下传送。当材料沿着金属片材料流动路径表面21向下移动时，材料的一部分24沉积在金属片材料流动路径表面21上。当更多的材料沿着材料流动路径表面21向下移动并且材料中的一些沉积在材料收集区40中时，存在于材料收集区40中的较低比重的材料通过如由箭头28所指示的较高比重的材料的进入材料收集区40中的运动而如由箭头26所指示的那样被向上推。当更多的材料被进给至金属片材料流动路径表面21上时，一些材料开始以下述方式填充材料收集区40：以此方式使得较高比重的材料进入材料收集区40而移置材料收集区40中的较低比重的材料，并且最终因此被移置的较低比重的材料被上升至材料收集区边缘30以上的水平面并落在湿式带16上。湿式带16操作以将落在湿式带16上的材料传输至箱20之外。应当理解的是除了湿式带16之外或作为湿式带16的替代，可以使用任何适当的机构，比如说，例如螺旋推运器、升降机或其他聚合型材料移除系统。

为了使对将所积聚的较高比重的材料从材料收集区40周期性地移除的需要最小化，金属片材料流动路径表面21的下端如图6中所示在其点32与点34之间向下地倾斜，并且较高比重的材料的出口36位于点34附近。较高比重的材料的出口36可以用于提供对已经形成在材料收集区40中的较高比重的材料的连续进给。作为点32与点34之间的倾斜的替代方案或除了点32与点34之间的倾斜之外，可以对材料流动路径表面21施加不对称运动以将材料推向较高比重的材料的出口36。为了避免液体中的悬浮的较低比重的材料过饱和，设置有清洁液体进给装置38和浑浊液体出口40以允许根据需要而交换液体（例如，水）。

图8至图9示出了用于分离具有不同比重的材料的放射状系统700。图8是放射状系统700的局部俯视图。图9是放射状系统700的局部横截面侧视图。应当理解的是为了清楚示出起见，放射状系统700的一些特征在图8和图9中的一者中示出但并未在图8和图9中均示出。

以类似于系统600的方式操作的放射状系统700包括形式为圆形盘702的材料流动路径表面。圆形盘702包括由连续边缘706形成的连续的材料收集区704（例如，槽），该连续边缘706具有面向内的唇状部。圆形盘702还包括由连续边缘710形成的连续的材料收集区708（例如，槽），该连续边缘710具有与连续边缘706的面向内的唇状部类似的面向内的唇状部。该连续的材料收集区708与连续的材料收集区704同中心，并且具有比连续的材料收集区704更大的周长。如由图9所呈现的，连续的边缘706和710中的每一者的唇状部定形状为阻止较高比重的材料移动出前面的连续的材料收集区704或708。此外，连续的材料收集区708低于连续的材料收集区704，使得形成了连续的材料收集区级。连接至马达和凸轮（未示出）的连杆机构714向圆形盘702产生相互成角度的运动。如上所述，可以采用其他机构来根据需要向圆形盘702产生运动。在不偏离本发明的原理的情况下，与系统600的特征类似的并且在图8至图9中未明确示出的其他特征可以适于与放射状系统700一起使用。

在放射状系统700的操作期间，材料通过储料器41进给至圆形盘702的中央区域712，圆形盘702被示出为浸没在液体中。材料响应于重力以及通过连杆机构714向圆形盘702产生的运动而朝向连续的材料收集区704向外地传送。在典型的实施方式中，中央区域712包括水平部分，该水平部分用于提供下述表面：从储料器14进给的材料可以在在圆形盘702上径向地向外并向下前进之前更均匀地成角度地分布在该表面上。响应于重力和所产生的运动，材料中的较高比重的材料在连续的材料收集区704中向下（大致为图9中的方向50）移动，并且材料中的较低比重的材料通过较高比重的材料而被向上（大致为图9中的方向55）移置并且越过连续的边缘706。以相似的方式，材料中的从连续的材料收集区704逸出的较高比重的材料朝向连续的材料收集区708运动并且可以以与上述方式类似的方式被连续的材料收集区708捕获。在另外的实施方式中，可以根据需要给系统600或者放射状系统700添加任意数量的连续的材料收集区。

材料中的从连续的材料收集区708被移置并且落入圆形盘702的外边缘717之外的较低比重的材料落在放射状系统700的箱720的倾斜底部表面718上。倾斜的表面718上的较低比重的材料如由箭头722所指示地朝向湿式带716移动。湿式带716将较低比重的材料传输出箱720。如以上关于系统600所讨论的，箱720和其中的液体的使用是可选的并且可以按照设计约束条件根据需要而作为系统700的一部分被采用或不采用。

图10至图11示出了本发明的不同示例性实施方式的各个部分。在图11中，采用了多个分层的材料流动路径表面，其中，分层的材料流动路径表面中的不同的材料流动路径表面可以由不同的材料导管进料和/或通过单个材料导管进料。

在与图11相关的一个实施方式中，进给至所示出的实施方式的上部的材料由一个或更多个导管分开和/或被改道至较低的水平面。通常，对于结构而言理想的是被定形状和定尺寸为使得材料在其被改道时被均匀地分布。

在每个水平面上，设置有大致平的区域以允许更均匀的分布。存在有与该大致平的区域连通的倾斜区域，该倾斜区域之后使材料加速以允许材料沿斜面向下流入薄层中。当在终止倾斜区域的分离通道处积聚起材料时，较重的材料将更易于停留在下面的位置，而较轻的材料将更容易地向上移动并且最终越过腔体边缘。因此，可以仅通过所需的小的工作区域来并行地处理材料。

应当理解的是上述实施方式仅说明了本发明的原理的应用。本发明可以在不偏离其精神或主要特性的情况下以其他具体形式实施。所描述的实施方式在各方面被认为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，并非由前述说明指示。在权利要求的等同替代的含义和范围内的所有变化包含在权利要求的范围内。

例如，尽管图中示出了圆形路径，可以预想的是可以存在有用于材料横过的螺旋形的或螺旋状的路径。此外，可以存在有平台/基部/基础的不对称振动，使得材料可以被偏置以沿特定的方向行进。在螺旋状或螺旋形路径的情况中，也可以存在有导致“闭塞端”的一个或更多个捕获器或路径，重的材料可以被捕获在其中。之后可以沿相反的方向施加不对称的振动以使得重的材料离开捕获器。可以存在有以下述方向可访问的路径：该方向使得路径通向回收容器或者允许重的材料从该结构卸下（泵送离开、捕获、传输等）。

另外，尽管图中示出了大致为矩形的和圆形的平台，但是平台的可能的形状是很多的。

此外，振动可以是线性的、成角度的、放射状的、圆形的或沿任意其他方向。可以不对称地施加振动并且因此引起颗粒沿特定的方向或路径流动。

另外，表面/平台可以是倾斜的或平的或其组合。表面/平台可以浸没在流体中或者不浸没在流体中。存在有可以配合以分离材料的多个表面。

最后，可以预想的是装置的部件可以由各种材料构造，这些材料包括但不限于金属片、陶瓷、树脂、塑料、天然纤维、木材、织物材料和类似复合物及其组合。

因此，尽管上文已经结合本发明的目前被认为最实用并且优选的实施方式特别地并且详细地对本发明进行了描述，但是对于本领域的普通技术人员而言将明显的是在不偏离如在权利要求中阐述的本发明的原理和构思的情况下，可以进行许多变型，这些变型包括但不限于在尺寸、材料、形状、形式、功能和操作方式、组件和用途方面的变化。而且，应当补充的是实施方式可以被限制为由本文中描述的特征、功能、结构、方法中的一者或多者组成或主要由其组成。

Claims

1.一种用于分离具有不同比重的材料的系统，包括：

a.材料进给装置，所述材料进给装置构造成进给颗粒材料；

b.材料流动路径表面，所述材料流动路径表面与所述材料进给装置连通，使得从所述材料进给装置进给的颗粒材料由所述材料流动路径表面接收，其中，所述材料流动路径表面包括材料捕获结构；以及

c.振动器，所述振动器功能上耦接至所述材料流动路径表面并且构造成使得所述材料流动路径表面振动，其中，所述系统不包括与所述系统连通的流动流体。

2.一种分离具有不同比重的材料的方法，包括下述步骤：

a.将颗粒材料进给至具有材料捕获结构的材料流动路径表面上，其中所述材料流动路径表面浸没在静止的流体中；以及

b.使所述材料流动路径表面振动，从而将较重的颗粒捕获在所述材料捕获结构中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述静止的流体选自由空气、水和油组成的一组流体。

4.一种材料分离设备，包括：

a.振动模块，所述振动模块构造成产生振动力；

b.控制模块，所述控制模块功能上耦接至所述振动模块并且构造成控制所述振动模块的操作；以及

c.表面，所述表面具有材料捕获器，所述表面功能上耦接至所述振动模块使得所述表面由此被振动。