CN1118339C - 垂直轴空气分选机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有中央物品输入的一垂直轴空气分选机，它具有设置在转子位置的一切向分选空气输入口；沿转子四周一定的径向距离布置的一固定的导向叶片环；一偏流轮转子，其带有一侧轴承；以及带有细料与粗料排出口的一壳体，由此一驱动轴、与该驱动轴共轴设置的一环形细料分出腔、与该驱动轴共轴设置的一环形粗料分出腔、以及分选机轴承均布置在同一侧并位于转子之下，以允许方便地清洗与拆卸。在一优选的发明设计中，该驱动轴通过插入的一支承件与转子相连，以允许采用流线型设计的细料排出口便于细料流动，并且传递扭矩。

Description

垂直轴空气分选机

本发明涉及一种采用中央物品输入的垂直轴空气分选机，其具有设置在转子位置的一切向分选空气输入口；沿转子四周在一定的径向距离布置的一固定的导向叶片环；由一偏流轮转子限定的一环形分选区，其中该偏流轮转子具有一侧轴承，并且在离转子外周一定径向距离设置有共轴的叶片导向环；一用于转子的驱动轴，它具有一侧轴承；以及带有细料与粗料排出口的一壳体。

这种设计的空气分选机已由德国专利申请DE3521638A1中得知，其中当原料由绕一轴转动的转轮输入旋转运动中时被分选，此时分选空气向心地流动，以将分选轮四周上的旋转的原料均匀地分配到分选区。

被分选的原料从中央输入分选机，然后由一离心板在一大的表面面积上进行分配，并在转子周围上使物品按一钟形云流的轨迹运动，通过分选轮叶片。分选空气沿向心方向流过分选轮；细料运转到转子内部。重力促使不要的粗料向下运动，存积在一环形粗料分出腔中。

空气流经分选区的方式是向心的。旋转的偏流轮使粗料径向偏转到外侧，并且将细料与分选空气一起传送到转子内侧。被分选出的细料然后轴向向下偏转并且最后从转子中排出。

转子的驱动装置与轴承布置在中央物品输入的同侧。

此处通过中央物品输入已较好地解决了获得一稳定与连续的物品输入的要求。由于转子离心板上的区域对于中央物品输入必须保持清洁，但是这一设计中驱动装置与轴承位于同一区域，这一现有技术状况仅能允许一不能令人满意的中央产品输入、驱动装置以及借助于一空心驱动轴的轴承的布置。这一设计，尤其是其轴承，相当复杂，它仅适于低速情况并且安装极为困难。

这种分选机的另一不足是粗料的排出，它是借助于沿一定的角度向下延伸的一输送通道进行的。该输送通道的作用是使进入的粗料运转，并且经整个粗料分出腔将其分配到仅设置在沿该粗料分出腔周围某一位置的一排出口。

对于按照现有技术状况设计的分选机，有关粗料排出的问题已满意地解决。然而其缺点是轴向输入通道必须采用大的尺寸。

另一带有从上面进行中央物品输入的现有技术的设计描述在德国专利DE-PS894803中。该空气分选机的主要特点是采用带有细料排出口设置在驱动装置侧的一侧转子轴承。输送的原料在转子的封闭的盖板上中央输入。由于转子与驱动轴垂直设置，盖板充当一离心板，并且将输送的原料均匀地分配于转子的整个范围。这就得到了物品的均匀分配云流(方式)，其在转子周围上流动。

分选空气向心地流过转子，并将细料输送到转子内，而粗料则由旋转的叶片所阻挡。被分选出的细料最后沿离心方向从转子内排出。

另外，从DE1607631A1中也公开了一种类似的空气分选机。

在按现有技术制作的空气分选机情况中，其盖板以及分选轮叶片是由伸入转子内的驱动轴的一延伸的部分支承。其缺点是转子的内侧并不能完全免除安装件，并且这妨碍了转子内的理想流动方式。

另一缺点是细料排出口不能可靠地与分选区密闭分开，从而飞溅的颗粒由于经分选轮叶片与壳体之间的间隙进入而会破坏已经分选出的细料。

这一设计并不非常稳定，并且在壳体内拆卸与安装转子极为困难。这种空气分选机尤其不适于高速情况。

因此，本发明的目的是发明一种垂直空气分选机，它带有中央物品输入和离心板，其转子、轴承、驱动装置及壳体的整个构造是如此设计的，使得转子在整个速度范围内稳定，便于在分选机壳体内拆卸与安装转子，同时可促进一理想的流动方式，另外可确保容易清洗并且允许工作腔被有效地密封开。

本发明设计通过这种空气分选机来达到上述目的，它具有一个中央物品输入口，一个转子，一个设置在转子位置的切向分选空气输入口；沿转子四周在一定的径向距离布置的一固定的导向叶片环；由所述的转子和所述的距所述的转子外周一个径向距离的同轴叶片导向环限定的一环形分选区，一用于转子具有一侧轴承的驱动轴，以及一个带一环形细料分出腔和一环形粗料分出腔的壳体，其中，所述的驱动轴、细料分出腔、粗料分出腔和所述的轴承均设置在转子之下的同一侧，其中，所述的驱动轴由一个支承件连接到转子上，所述的支承件具有孔以允许细料经其流入和分出。

空气分选机已众所周知，例如由德国专利DE-PS3638915C2中已知，其除了在一侧被驱动的一转子外，还具有轴向向下延伸的一细料排出口。

然而，其粗料排出口仍然设置在与分选轮叶片同一面上，并沿径向延伸至外侧。这种设计的装配要求较高并且清洗非常耗时。

对于新的分选机，特别是用于高技术物品的这些分选机，通过便于分解和清洗整个分选机，可以设置大的存储空间。这对于药品、颜料、超细粉末和调色剂尤为重要。

对于上述原料，分选批量小，并且频繁地改变物品。因此显而易见，便于清洗和分解是一个主要的要求。

这一要求需要一紧凑的和节省空间的分选机设计，其中诸如分选空气输送区、细料排出区与粗料排出区彼此相互紧密地设置。

为了允许彻底地清洗分选机内部，必须将分选机完全分解成其元部件。但由于这样一事实，即诸如驱动装置、轴承、物品输送管、细料排出口与粗料排出口的功能连接是沿分选机周围分布，这显得特别困难。

因此，本发明设计的分选机的基本思路是，将所有的功能连接设置在分选机的一侧。物品输入除外，因为业已证实从上面进行中央物品输入是理想的。

由于所有的功能连接布置在分选轮下面的垂直方向，可从上面经分选机壳体上的一盖容易地接近分选轮。仅仅需要拆去上面的壳体盖，以允许分解本发明设计的空气分选机。

转子经一专门的支承件以可拆卸的方式连接到驱动轴上。在一优选设计中，该连接方式是通过一中央螺钉。在拆去该螺钉后，转子可从驱动轴上取下，并且沿向上的方向从分选机壳体内轴向拆去。

支承件的主要作用是从驱动轴向转子传递扭矩。与此同时，该支承件也完全地支承转子。这一设计允许转子内的空间保持十分清洁。

支承件上便于流动的开口用来将被分选出的细料从分选轮内输送走。支承件的承载凸缘可采用流线型设计，以一方面防止降低流速，或者影响流动，并且另一方面产生一风扇作用，来使细料随分选空气加速流出内部区域。

合适的凸缘形状采用呈现空间曲线的横截面方式，因此其用作一排出导引装置。这使得空气流动的效率最优。

该支承件在分选轮叶片环与支承件上开口之间过渡区域的内部直径的合适选择，使得该支承件以如同一带孔的板一样的方式发生作用。

过渡区的外周被设计成一密封表面，从而在分选腔与细料排出口之间进行良好的密封。

在一优选的发明设计中，该密封为可由流体清洗的那种。

分选机壳体的内壁被设计成可提供良好的可接近性。当转子拆去时，可容易地从上面清洗该分选机壳体。存积在分选机壳体内壁上的物品也可容易地移去。在分选过程中任何掉落到分选机壳体底上的原料均可被吸出。

这种分选机设计是比现有技术的更简单的形式。对于现有技术中的分选机壳体，其清洗孔为通常设置在分选机壳体侧的窗口型开口。但是，从这些侧面孔水平地移去存积的物品是极为困难的，因为从分选机壳体内壁掉落的任何存积物品，在重力作用下趋向于垂直地下落，而不通过水平设置的清洗孔。

本发明设计的转子没有侧切(undercut)，即除了上壳体盖之外，该分选机壳体无需被拆卸分解。

在这种设计的分选机情况中，即其分选轮具有相对短的轴向范围和一物品循环系统，从而使物品只通过分选轮一次，假若物品在分选区中停留的时间太短的话，则这是不利的。这影响了粗料的质量，因为可以预想不是所有的细料都从原料中分选出来，因此在排出的粗料中细料所占的部分仍然相对较高。

对于这种类型的分选机，被分选的原料在重力作用下沿着转子从顶到底传送。除了径向紊统外，输送的原料基本上沿着重力向下的路线。即输入的原料只通过分选机一次并且仅仅是一简短的过程。由于原料在分选机内停留的时间短，使细料不可能全部从原料流中分离和分选出来。因此被阻挡的粗料部分仍然含有较高比例的精细微粒。结果，使得粗料的质量不再最好。

此外，分选机的垂直布置与输入的原料的向下的流动方向，导致原料在分选区的变化的聚集，这则意味着不可能最佳地利用转子的整个长度。

为了允许控制停留时间和物品在分选腔内的聚集，从而可通过转子分离出大部分的细料，并且由此优化粗料的质量，该分选机装备有一螺旋状部件，它与分选轮共轴地延伸并且伸入环形分选腔内。

想法是影响进入分选机内物品的停留时间。因为对于传统的分选机，新输入的原料与已分选的物品的混合发生在外侧分选区，各微粒的停留时间变化很大对分选质量有负面影响。无论如何，停留时间是对于分选质量的一个重要因素。它表示微粒与分选轮或者导向叶片接触的次数，并且因而表示从粗糙颗粒中分离出精细颗粒的概率。

传统的分选机的另一个问题是液态颗粒状的乳浊液趋向于分离到一力场内。这会局部地导致太高的颗粒聚集。并且颗粒聚集越利害，就越难以从被分选的原料中分离出细料。这对分选质量也会产生不利的影响。

分选区中的新螺旋状部件也允许分选轮区域的颗粒聚集以一种可控制的方式进行调节。这使得可防止所不希望的颗粒聚集。

因此使用这样一种本发明设计的螺旋状部件有助于不但控制颗粒的停留时间，而且也控制颗粒的聚集。

通过在分选轮与导向叶片环之间插入一个或多个螺旋状部件，可以获得这些效果。所述的螺旋状部件使在分选腔内旋转的输入原料在导向叶片与分选轮之间输送。输送效果可作为螺旋状部件螺距的函数而调节。当螺旋状部件接近粗料排出口时增大螺距，可加强输送效果并且因而缩短停留时间。反之如果减少螺距一直到角度变负，则输送效果转向物品输入口，物品会克服重力作用向上输送，并且由此获得了一附加的最终的粗料分选效果。

根据具体的问题，螺旋状部件的螺距可在分选轮的整个高度内的各个部分都不同。这就得到了物品在分选轮的整个高度内停留时间的变化。

例如，输入的原料通过在分选轮的上部分具有陡的螺距而可快速引入，但通过较平缓的螺旋状部件的螺距而可在中央部分停留较长的时间(或者通过具有一负的螺距而获得最终的分选作用)，并且在分选轮的底部，通过具有陡的螺距的一螺旋状部分，可以很快的排出被分选的粗料。

颗粒聚集的控制是确定螺旋状部件数目的函数。基于这一事实，即对于本发明设计的分选机，输入原料通常均匀地输送过分选轮的整个半径，每一个螺旋状部件与被分选的整个原料的部分进行接触。因此通过螺旋状部件的数目限制了最大的颗粒聚集。为了在分选轮的整个高度调节各个部分的颗粒聚集，可改变螺旋状部件的数目。

所需的螺旋状部件不必延伸过分选轮的整个高度，而也可在分选轮的高度内的局部进行布置。

本发明设计的分选机也具有位于转子下的一平的环形板，它延伸过环形粗料分出腔的整个底。与其它方案相比，这具有最大的优点。

如果本发明设计的环形板装备有刮刀，所述的刮刀牢固地连接在环形板的表面上，则这可加强传送效果，但其也具有被分选的粗料被刮刀弄碎的危险，因而对粗料的质量产生不利的影响。

如果粗料的质量并不特别重要，则这种刮刀便于粗料的高的通过量。

另一种可能性是引入一附加的空气流，其对粗料会作用一所希望的传送效果。但是，该空气流必须足够强，这就对分选产生了不利的影响，因为分选机的设计非常紧凑。

另一发明思路是通过一附加的空气流使被分选的粗料流化，并且通过一旋转的环形板将其传送到粗料排出口。一附加的固定的板防止被分选的粗料流回到分选腔内。

按本发明的一个方面，支承件的至少20％的圆周表面具有这些槽形孔。

另外，支承件表面上具有孔的面积的百分比，至少与转子的表面上具有孔的面积的百分比一样大。

按本发明的又一种变型，可流体清洗的密封件的清洗沟轴向布置。

但是，可流体清洗的密封件的清洗沟也可以径向布置。

另一种可供选择的方案为，上面所提到的螺旋状部件固定于固定的导向叶片环的内周。

另外，该螺旋状部件可具有一正螺距。

不过，该螺旋状部件也可具有一负螺距。

在本发明的又一种变型中，所述的螺旋状部件仅位于分选腔径向范围内的部分区域。

借助附图，下面详细描述本发明。

图1表示具有封闭的驱动轴的本发明设计的一空气分选机的横剖面；

图2表示具有断开的驱动轴的本发明设计的一空气分选机的横剖面。

对于图1中的空气分选机，其驱动轴2被支承在壳体1的下端。该驱动轴2伸入壳体1内并且其顶端与转子8相连。在壳体1内，固定的导向叶片环3设置在与分选轮叶片环9同一高度位置。

整个转子8通过螺纹装置12以可拆卸的方式连接于驱动轴2上。作为被设计成一离心板16，转子8的盖板由一可快速拆卸的盖螺钉11密闭，以允许接近螺纹装置12，从而可从驱动轴2上拆卸整个转子8。

分选空气经导向叶片环3后面的分选空气入口4输送。在壳体1内，环形粗料分出腔13与环形细料分出腔14设置在分选轮叶片环9下，并与驱动轴共轴。

转子8的底盖板15具有孔，允许细料从转子8内分出到细料分出腔14中。

在图2的空气分选机中，驱动轴2在其伸入细料分出腔的位置是断开的，并且由支承件10取代；这允许细料从转子8内分出到细料分出腔14中。

支承件10包括底板18、环形板17和流线型隔开的肋条10a，其共同构成驱动轴2与转子8之间的一连接部件，并且构成用于从转子8内分出细料的孔。

转子8包括分选轮叶片环9、离心板16和盖板15，并且其牢固地连接于支承件10上。该连接在板15与17的区域可采用可分开的方式，并且可沿转子的四周均匀地插入螺栓19。

在板15、17和壳体1的区域设有一可流体清洗的密封件20，图中所示为轴向布置，其可靠地将分选腔21与细料分出腔14隔开。

在转子8与支承件10之间的轴向过渡区域，底盖板15在环形板17内周之上伸出，并由此在支承件10上伸向内侧区域，从而形成一带孔的板，它在过渡区域具有节流作用。

产品输入转子8的盖板16，其构成为一离心板。在转子8的外侧与导向叶片环3的内侧之间的环形通道，构成历经转子8的整个高度的分选腔21。

输入的原料经分选腔21垂直地流动。为了同时控制聚集在分选腔21内的分选原料与其停留的时间，一螺旋状部件29沿着分选腔21的几乎整个径向宽度和沿着转子8的整个高度延伸。在图中所示的设计结构中，采用了具有恒定螺距的一单个螺旋状部件。

分选空气的流动方向垂直于输入原料的运动方向。分选空气从分选空气入口22，经固定导向叶片环3水平地流向分选腔21，并且以与输入原料的流动方向成直角方向流过该腔。

被分选出的细料经细料排出口23随分选空气而轴向分出。被分选出的粗料经位于分选腔21下的粗料分出腔13而分出，并且经粗料排出口24而排出。

粗料排出环25牢靠地固定在分选轮8a上，并且在粗料分出腔13内转动。固定的保持环26位于粗料分出腔13之上并且牢靠地固定到壳体1上。

在粗料分出腔13的底与粗料排出环25之间为孔27，用于输送清洗空气28。

Claims (30)

1.一种垂直轴空气分选机，具有一个中央物品输入口，一个转子，一个设置在转子位置的切向分选空气输入口；沿转子四周在一定的径向距离布置的一固定的导向叶片环；由所述的转子和所述的距所述的转子外周一个径向距离的同轴叶片导向环限定的一环形分选区，一用于转子具有一侧轴承的驱动轴，以及一个带一环形细料分出腔和一环形粗料分出腔的壳体，其中，所述的驱动轴、细料分出腔、粗料分出腔和所述的轴承均设置在转子之下的同一侧，其特征在于：所述的驱动轴由一个支承件连接到转子上，所述的支承件具有孔以允许细料经其流入和分出。

2.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

支承件上的便于流动的孔，对于大多数部件来说，都设计成轴向的槽。

3.如权利要求2所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

轴向的槽沿周向均匀地分布。

4.如权利要求3所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

支承件的至少20％的圆周表面包括所述的槽。

5.如权利要求4所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

支承件表面上具有孔的面积的百分比，至少与转子的表面上具有孔的面积的百分比一样大。

6.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

支承件上便于流动的孔沿一圆周设置，该圆周偏离分选轮叶片的外圆周。

7.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

转子采用一可拆卸的方式连接于支承件上。

8.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

具有节流作用的一带孔的板，设置在转子与支承件之间的过渡处转子的流动区内侧。

9.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

一密封件设置在支承件与转子之间的过渡区位于细料分出腔与分选腔之间。

10.如权利要求9所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该密封件为可由一流体清洗的一种密封件。

11.如权利要求10所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

可流体清洗的密封件的清洗沟轴向布置。

12.如权利要求10所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

可流体清洗的密封件的清洗沟径向布置。

13.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

在分选腔内设置有至少一个螺旋状部件，它与分选轮共轴地延伸。

14.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件固定于固定的导向叶片环的内周。

15.如权利要求13或14所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件具有一正螺距。

16.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件具有一负螺距。

17.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件的螺距沿其长度变化。

18.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件在分选腔的不同高度处具有不同的螺距。

19.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件仅位于分选腔径向范围内的部分区域。

20.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该螺旋状部件仅位于轴向分选腔高度的部分区域。

21.如权利要求13所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

在分选腔内具有几个螺旋状部件。

22.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

在分选轮之下设置有一环形板，该环形板在粗料分出腔内转动。

23.如权利要求22所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

转动的环形板固定地连接于分选轮上。

24.如权利要求22或23所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

环形板在环形粗料分出腔的内侧壁与粗料分出腔的底之上径向延伸。

25.如权利要求22所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

在粗料分出腔的底与环形板之间设有一通道，该通道适于一流体流动，以允许粗料流动输送。

26.如权利要求22所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

环形板设有刮刀，它们沿圆周均匀的分布，并且伸入粗料分出腔内。

27.如权利要求22所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

用于粗料的一固定的保持环与转动的环形板共轴设置。

28.如权利要求27所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

该固定的保持环固定地连接于壳体上。

29.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

粗料排出口轴向地向下伸出于粗料分出腔外。

30.如权利要求1所述的垂直轴空气分选机，其特征是：

细料排出口轴向地向下伸出于细料分出腔外。

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