CN1492784A - 筛选机 - Google Patents
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Abstract
筛选机械(100)使用电控变换器振动分离的筛网(102)。变换器(104)可以是压电板、分离的压电器件或电磁振动器。另外，变换器(104)可以直到连接到筛网(102)或通过振动放大器(116)连接到筛网。变换器(104)和/或放大器(116)可以不同的附加位置连接到筛网。一个或多个变换器(104)能够用作传感器来提供工作控制的反馈。
Description
技术领域
本发明一般涉及材料的物理分离领域，具体涉及振动筛。
背景技术
振动筛可用于许多工业，例如，矿业、食品加工、沙石业等等，用来从粗部份中分离出不均质体的细部份。例如，矿业(比如铁燧岩加工)在粉碎矿石后采用振动筛从粗矿石中分离出细矿石。典型的筛选处理包括将包含细部分和粗部分的不均质体放置在筛网上。然后振动筛网，使细部分通过筛网而粗部分留在筛网上。
一般，用旋转不平衡的电动马达振动筛网。电动不平衡的马达又重又大，通常需要较多维护和笨重的支承结构。另一个缺点是这样的结构通常包括几个运动机件，许多这些机件十分笨重，还有许多轴承。这些运动机件和轴承需要较多维护并会产生热量和很大的噪声。而且，电动马达的功率输出大部分转化为笨重支承结构的无用弹性形变，并产生噪声和热量。
为了正确地阐述，采用举例方式描述在铁燧岩加工中上述类型振动筛的使用。在铁燧岩加工中使用的许多筛选操作包括一个电机去振动待筛选铁燧岩荷载的至少17倍的荷载。此外，在铁燧岩加工中使用的振动筛产生的噪声会导致工作环境的安全问题。铁燧岩工业确认振动筛占用了大部分维护成本并导致了大多数生产损耗。
为上述原因、以及下面本领域的普通技术人员在阅读并理解了本发明说明书后将明了的其它原因，在工艺上需要振动筛更小更轻，并需要具有更少的运动机件和更少的轴承，从而产生的噪声更小，需要更少的维护，停机时间减小，并比常规的振动时间功率更有效。
发明内容
具有常规振动筛的上述问题和其它问题将通过本发明的实施例论述，并将通过阅读和研究下面的说明书理解。本发明的实施例提供了筛选机。
具体而言，在一个实施例中，提供的筛选机具有筛网和基本上固接到筛网的变换器，其中变换器施加振动运动给筛网。
另一个实施例提供的筛选机具有一个底部和一个连接到底部的筛网，以用尺寸分离材料。筛选机也包括振动马达，振动马达具有压电元件和位于压电元件和筛网间的振动放大器。
另一个实施例提供筛选方法。筛选方法包括从电源传送交流电压给变换器。交流电压使变换器产生产生振动输出。该方法包括通过基本固接变换器到运动放大器放大变换器的振动输出，并通过基本固接运动放大器到筛网，施加放大的振动输出到筛网来振动筛网。该方法包括使用变换器的部分作为传感器，并从传感器中发送监控信号到表示筛网振动幅度的控制电路。还包括从控制电路发送控制信号到电源，使用控制信号调节发送到变换器的交流电压幅度，从而调节筛网的振动幅度。
另一个实施例提供了清除筛网阻塞的方法。该方法包括在控制电路从作为变换器一部分的传感器接收监控信号，其中传感器施加第一振动运动到筛网，这是第一交流信号从信号发生器/放大器发送给传感器的结果，其中监控信号表示筛网阻塞。该方法包括计算控制电路的监控信号，发送控制信号到信号发生器/放大器，其中控制信号使信号发生器/放大器叠加第二交流信号到第一交流信号上。还包括发送叠加的第一和第二交流信号到施加振动运动到筛网的传感器。作为叠加第一和第二交流信号的结果，该振动运动包括第一和第二振动运动的叠加。
附图说明
图1是本发明筛选机实施例的顶视图。
图2是图1部分的放大图。
图3a是振动筛网的变换器实施例的侧示图。
图3b示出具有分立器件列阵的变换器。
图4a到4d是放大由变换器施加给筛网振动的运动放大器的不同实施例的侧视图。
图5a和5b放大由变换器施加给筛网的振动的运动放大器的其它实施例的侧视图。
图6是控制由变换器施加给筛网的振动的控制装置的实施例方框图。
图7是控制由变换器施加给筛网的振动的控制装置的另一个实施例方框图。
图8是清除筛网阻塞方法的流程图。
图9是在清除筛网阻塞中发送给变换器的叠加波形的例子。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考作为说明书一部分的附图，其中通过说明性示范实施例的方式示出，在实施例中实施本发明。这些实施例经详细描述，确保本领域的普通技术人员可实施本发明，可理解在不背离本发明精神和范围的情况下，可采用其它实施例，并可进行逻辑机械和电的变化。因此，下面的详细描述不能从限制意义上来理解。
本发明的实施例采用变换器和运动放大器的组合，代替了电动机和使用常规振动筛的旋转不平衡，以及伴随的笨重的支撑结构和许多的运动机件和轴承。变换器可为压电板、分立的压电器件或电磁振动器。在本发明的实施例中，这些变换器连接到筛网并用于振动筛网。
本发明的第一实施例通过图1中筛选机械100的简化顶部视图示出。筛选机100包括基部101和筛网102。变换器104基本固接到筛网102。筛网102和变换器104将在下面详细描述。筛网用于从粗材料中分离细材料。采用弹簧型座架103将筛网安装到基部。弹簧型座架103使筛网独立于安装基底移动。
筛网102包括框架106，后者具有两个相对的边界108和垂直于边界108的两个相对的界110。边界108和110可为固体或中空的固体。边界108和110的截面形状可为环型、矩形、正方形、多角形等等。边界108和110可用钢铁、塑料、陶瓷、铝等等制作。边界108可通过焊接、胶合、螺栓固定、使用帽螺钉等等连接到边界110。另外，方框104可通过铸造等形成单一器件，使边界108和110形成一体。本领域的普通技术人员将理解图1是简化图，集中于本发明，许多特点没有示出。例如，在图1中没有示出材料输入和输出机构和控制器件。
筛网102包括包含于框架106中的网格112。网格112能够用钢铁、塑料、陶瓷、铝、尿烷、橡胶等制作。网格112能够通过焊接、胶合、螺栓固定、使用帽螺钉等等连接到框架106。网格尺寸符合被筛选出材料的尺寸。
在一个实施例中，变换器104是压电材料，诸如铅、镁和铌酸盐(PMN)的配方或铅、锆酸盐和钛酸盐(PZT)等等的配方。在另一个实施例中，变换器104是电磁振动器或不平衡马达。在另一个实施例中，变换器104包括一体化的变换器和传感器部件(例如都为压电材料)。在另一个实施例中，变换器104包括分离、相邻的变换器和传感器部分，例如，变换器部件是电磁振动器，传感器部分是压电材料，都是压电材料，等等。
当对压电材料(诸如变换器104)施加交流电时，压电材料交替地扩展和收缩。当交变的扩展和收缩的压电材料接触物体(诸如筛网102)时，交替的扩展和收缩使物体振动。相反，当振动物体(诸如筛网102)时，在压电材料上施加了交替的力，压电材料交替地伸展和收缩，使压电材料产生表示振动的交流电压。在此方式中，压电材料可被用作传感器。这些事实可被用于构建具有感测功能的变换器。例如，变换器能够包括相邻的压电部件，一部件具有用于接收交流电压输入的引线，另一部件具有用于输出表示振动电压的输出的引线。
在另一个实施例中，变换器104是连接到筛网102的电磁振动器，电磁振动器施加振动运动给筛网102。
图2是筛选机100的圈出(在图1中)区域114的放大示图。图2示出变换器104的一个实施例，包括振动板104a和104b，各为PMT、PZT等等。在另一个实施例中，振动板104a和104b中的至少一个是电磁振动器。如图所示，盖板104a和104b基本通过螺栓固定、螺钉、胶合等固接到运动放大器116和夹合在它们之间的运动放大器116。在下文中，“基本固接”称作“连接”，包括这些连接方法和本领域的普通技术人员所知的适当的等价技术方案。变换器对筛网施加横向力，如箭头107所示。如下所述，这些力可被放大，以对筛网提供振动。
在一个实施例中，盖板104a和104b分别包括电引线104c和104d。在一个实施例中，引线104c和104d用于输入交流电压，使各个盖板施加振动运动到运动放大器116。在另一个实施例中，引线104c和104d中的一个用于输出表示运动放大器116振动运动的电压，使相应的盖板用作传感器。
压电和电磁振动器的结构和工作原理对技术人员是公知的。因此，在这里没有提供详细的结构和工作原理。由本描述可以理解，对变换器104进行电控制以提供物理运动。如下所述，和谐地使用多个变换器件和/或将放大器放置在变换器件和筛网间能够提高物理运动。
框架106能够在其各个角选择性地伸展118。在各个伸展118使运动放大器116连接到框架106。在其它实施例中，框架106在框架106角落(没有示出)的中间位置包括伸展118。在这些实施例中，运动放大器116能够在这些伸展118连接到框架，使各个运动放大器具有连接的变换器104。运动放大器116能够是钢铁、铝、塑料、合成物、纤维增强层压材料等等。
在操作中，变换器104施加振动作用到运动放大器116(箭头107)。运动放大器106放大振动(也就是，振动的位移和加速度)并传输放大的振动到框架106，从而导致框架102振动。当变换器104和运动放大器116连接到框架106的位置(例如，变换器104和延伸118间的距离)之间的距离增加时，放大也增加。
在另一个实施例中，变换器104基本以运动放大器116的谐振频率施加振动给运动放大器116，在此例中运动放大器116可称为谐振器。当基本达到谐振条件时，运动放大器116不仅放大变换器的位移输出，而且放大功率输出。
在另一个实施例中，变换器104用于从筛网102的特定区域转换能量，并在另一个更有用的区域聚焦能量，从而使系统更有效。能够直接或放大后使用聚焦的能量来振动筛网102。在下述专利中详细描述了能量怎样从一个区域转换并聚焦到另一个区域，这些专利是：美国专利6116389，颁布于2000年9月12日，标题为“APPARATUS AND METHOD FOR CONFINEMENT AND DAMPING OF VIBRATION ENERGY”；和美国专利6032552，颁布于2000年3月7日，标题为“VIBRATION CONTROL BYCONFINEMENT OF VIBRATION ENERGY”，在此通过引用合并其内容，和待批准的美国专利申请09/721,102，申请于2000年11月22日，标题为“ACTIVE VIBRATIONCONTROL BY CONFINEMENT”在此通过引用合并其内容。
图3a示出连接到放大器116的变换器104的层叠的实施例。在此实施例中，变换器104包括层层叠加的压电层104-1到104-N。各个压电层104-1到104-N的材料为铅、镁和铌酸盐(PMN)，或铅、锆酸盐和钛酸盐(PZT)等等。在一个实施例中，压电层104-1到104-N平行地电互连。层104-1到104-N的叠层通过倍增数层的力或振动位移来放大振动。在一个实施例中，一个或多个层104-1到104-N能够用作传感器。那就是，压电器件能够用于提供运动以响应施加的电压，或提供电压以响应物理改变。
图3b是连接到运动放大器116的变换器104侧面图。变换器包括分立的压电器件117的列阵。各个器件对放大器(或直接对筛网)提供物理移动，以影响施加的电压。一个或多个器件再一次合成为传感器。
图4a到4d示出运动放大器116的不同实施例的侧面图。图4a示出直线型运动放大器116。图4b示出C型运动放大器116，图4c示出S型运动放大器116。本领域的普通技术人员可理解在图4a到图4c中示出的运动放大器116的实施例可用各种方式合并来形成运动放大器116的其它实施例。例如，图4d示出的运动放大器116的实施例包括连接在一起的C型运动放大器。
在图4a到图4d中示出的运动放大器116的实施例中，变换器104连接到端区域116-1或116-2中的一个，运动放大器116在端区域116-1或116-2的另一个连接到框架106。在操作中，变换器104施加振动运动到端区域116-1或116-2中的一个。运动放大器116放大变换器104和端区域116-1或116-2中的另一个间的振动，其中振动施加到框架106。
在图4a到4d中示出的运动放大器116的实施例基于基础悬臂，这里变换器连接到自由端。不过，可选择运动放大器的尺寸和形状来根据工程的需要提高或降低筛网的运动，而本发明不限于放大器任意的尺寸、长度、截面形状或整个几何结构。例如，图5a示出运动放大器116的实施例，包括在两个端部钉住的梁。图5b示出运动放大器116的实施例，包括一对梁，分别在其端部钉住，并由基本为刚性的连接器116-3将两个梁连接在一起。在图5a中，在支撑端部问的位置变换器104连接到梁，在区域116-1运动放大器116连接到框架106。在图5b中，变换器104能够连接到端支撑部间位置的梁的至少一个，而在区域116-1运动放大器116连接框架106。
图6是控制变换器104的振动输出602和筛网102振动的控制装置600的方框图。电源606电连接到变换器104变换器部分的输入端，并通过它传输交流电压。变换器104的传感器部分输出端连接到控制电路608的输入端并将表示筛网102振动的监控信号传输给它。控制电路608的输出端连接到电源606的输入端，并发送控制信号给它。在一个实施例中，控制信号上下调节电压幅度从而调节输出602的幅度。
在操作中，电源606传输交流电压到变换器104的变换器部分。交流电压使变换器部分产生振动输出端602，602通过运动放大器116施加振动运动到筛网102。传感器部分传输表示筛网102振动的监控信号到控制电路608。
在一个实施例中，监控信号表示筛网102的振动幅度。控制电路608将幅度与预定幅度比效，传输控制信号到电源606。控制信号调节由电源606传输的交流电压幅度到变换器部分，从而调节筛网102振动的幅度。在一个实施例中，预定幅度是需要保持通过网格112被筛选的物质细部分流的幅度。
图7是控制变换器104振动输出端702及筛网102的另一个控制装置700的方框图。信号发生器/放大器706电连接到变换器104变换器部分的输入端并将交流电压传输给它。变换器104传感器部分的输出电连接到控制电路708的输入端，并传输表示筛网102振动的监控信号给它。控制电路708的输出端连接到信号发生器/放大器706的输入端和传输控制信号给它。
在操作中，信号发生器/放大器706传输交流电压到变换器104的变换器部分。交流电压使变换器部分产生振动输出702，振动输出通过运动放大器116施加振动运动到筛网102。传感器部分传输表示筛网102振动的监控信号到控制电路708。
在一个实施例中，监控信号表示筛网102振动的幅度。控制电路708将幅度与预定幅度比较，并发送控制信号到信号发生器/放大器706。控制信号调节由信号发生器/放大器706向变换器部分传输的交流电压的幅度，从而调节筛网102振动的幅度。在一个实施例中，预选的幅度是需要通过网格112筛选的物质细部分流的幅度。
在另一个实施例中，监控信号表示筛网102振动的幅度。控制电路708将频率与预选频率比较，并传输控制信号到信号发生器/放大器706。控制信号调节由信号发生器/放大器706传输到变换器部分的交流电压频率，然后调节筛网102的振动频率。在一个实施例中，预选频率是能够保持物质的细部分流通过网格112被筛选所需要的幅度。
在另一个实施例中，监控信号表示筛网102振动的频率和幅度。控制电路708将频率和幅度与预选的频率和幅度相比较，并发送控制信号到信号发生器/放大器706。控制信号调节由信号发生器/放大器706传输到变换器部分的交流电压的频率和幅度，从而调节筛网102振动的频率和幅度。在一个实施例中，预选的频率和幅度是能够保持物质的细部分流通过网格112被筛选所需要的频率和幅度。
在另一个实施例中，装置700用于采用方法800清除筛网102的堵塞，该方法由图8的流程图表示。在筛选工业中，筛网堵塞称为“筛孔堵塞”。方法800的方框810包括从控制电路708的变换器104的传感器部分监控信号，这里监控信号表示筛网的负载。方框820包括估算控制电路的监控信号。估算包括将监控信号与表示堵塞筛网的预选值比较。如果监控信号表示负载低于预选值，则筛网没有堵塞，则方法800沿“否”路径从方框830移到方框840，不进行操作。而如果监控信号表示负载超过预选值，则筛网被堵塞了，于是方法800沿“是”路径从方框830到方框850进行处理。
方框850包括传输控制信号到信号发生器/放大器706的控制电路708。控制信号使信号发生器/放大器706叠加高能脉冲波到变换器104的变换器部分的振动运动。这在图9中的一个实施例中示出。在此实施例中，y(t)表示振动运动且h(t)表示高能脉冲波。在此例中，h(t)比y(t)频率低，幅度高。高能脉冲波使变换器部分施加高能脉冲到筛网102。这样，高能脉冲疏通了筛网102的堵塞，从而清除了筛网的堵塞。
结论
已经描述了本发明的实施例。在一个实施例中，描述了一种筛选机械，以用于取代使用不平衡马达的声音响、体积大的筛选机械。这种机械使用电控变换器来振动分离筛网。变换器可以是压电板，分立的压电器件或电磁振动器。而且，变换器可以直接或通过振动放大器耦合到筛网。描述了不同的连接位置以耦合变换器和/或放大器到筛网。在一个实施例中，一个或多个变换器用作传感器来提供工作控制的反馈。
虽然在此说明书中示出并描述了特定的实施例，本领域的普通技术人员将理解能够取得相同效果的安排可以取代所示的特定实施例。本申请将覆盖本发明的任何改变和变化。例如，筛网可以有多种不同的形状，例如，环形、矩形、椭圆等等。
Claims (32)
1.一种筛选机械，其特征在于，包括：
筛网；
运动放大器，基本固定到筛网上；和
变换器，基本固定到运动放大器上，其中，变换器通过运动放大器施加振动运动到筛网上。
2.如权利要求1所述的筛选机械，其特征在于，变换器包括压电材料、电磁振动器、多个多层压电层，多个并联电互连的多层压电层，和多个变换器之一。
3.如权利要求1所述的筛选机械，其特征在于，变换器部分用于感测筛网的振动。
4.如权利要求1所述的筛选机械，其特征在于，还包括电源，它具有电连接到变换器上的输出端。
5.如权利要求4所述的筛选机械，其特征在于，还包括控制电路，具有耦合到变换器感测输出端的输入端和连接到电源输入端的输出端。
6.如权利要求1所述的筛选机械，其特征在于，还包括控制电路，具有连接到变换器感测输出端的输入端，还包括信号发生器/放大器，具有连接到控制电路输出端的输入端并具有连接到变换器的输出端。
7.一种筛选机械，其特征在于，包括：
框架；
网格，包围在框架内并连接在框架上；
运动放大器，基本固定在框架上；和
变换器，基本固定在运动放大器上，施加振动运动到运动放大器，其中运动放大器放大振动运动并施加放大的振动给框架，从而给与网格。
8.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，框架包括两个第一相对边界和与第一边界垂直的两个第二相对边界。
9.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是直线型并包括两个端部，其中一个端部连接到框架而另一个端部连接到变换器。
10.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是C型并包括两个端部，其中一个端部连接到框架而另一个端部连接到变换器。
11.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是S型并包括两个端部，其中一个端部连接到框架而另一个端部连接到变换器。
12.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是互相连接的多个C型运动放大器并包括两个端部，其中一个端部连接到框架而另一个端部连接到变换器。
13.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是直梁并在其两个端部钉住，其中变换器连接到两个端部间的梁，且框架连接到两个端部间梁的位置。
14.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，运动放大器是至少两个直梁，各个梁在其两个端部钉住，这些梁基本由耦合在各个梁端部间的各个梁上的耦合器固定连接，其中变换器连接在两个端部间的至少一个梁上，而框架连接在两个端部间的至少一个梁上。
15.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，变换器包括压电材料、电磁振动器、多个多层压电层，多个并联电互连的多层压电层，和多个变换器之一。
16.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，变换器部分用于感测筛网的振动。
17.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，还包括电源，它具有电连接到变换器上的输出端。
18.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，还包括控制电路，具有耦合到变换器感测输出端的输入端和连接到电源输入端的输出端。
19.如权利要求7所述的筛选机械，其特征在于，还包括控制电路，具有连接到变换器感测输出端的输入端，还包括信号发生器/放大器，具有连接到控制电路输出端的输入端并具有连接到变换器的输出端。
20.一种筛选方法，其特征在于，包括：
从电源发送交流电压到变换器，其中交流电压使变换器产生振动输出；
通过基本固定变换器到运动放大器，放大变换器的振动输出；
通过基本固定运动放大器到筛网，施加放大的振动输出到筛网，来振动筛网；
使用变换器的部分作为传感器；
从传感器发送表示筛网振动幅度的监控信号到控制电路；
从控制电路发送控制信号到电源；和
使用控制信号调节传送到变换器交流电压的幅度，从而调节筛网振动的幅度。
21.如权利要求20所述的筛选方法，其特征在于，还包括为变换器使用压电材料和电磁振动器之一。
22.如权利要求20所述的筛选方法，其特征在于，放大变换器的振动输出通过使用直线型运动放大器来完成。
23.如权利要求20所述的筛选方法，其特征在于，放大变换器的振动输出通过使用C型运动放大器来完成。
24.如权利要求20所述的筛选方法，其特征在于，放大变换器的振动输出通过使用S型运动放大器来完成。
25.如权利要求20所述的筛选方法，其特征在于，放大变换器的振动输出通过使用多个互连的C型运动放大器来完成。
26.一种筛选方法，其特征在于，包括：
从电源发送交流电压到变换器，其中交流电压使变换器产生振动输出；
通过基本固定变换器到运动放大器，放大变换器的振动输出；
通过基本固定运动放大器到筛网，施加放大的振动输出到筛网，来振动筛网；
使用变换器的部分作为传感器；
从传感器发送表示施加到筛网的振动的幅度和频率中至少一种的监控信号到控制电路；
从控制电路发送控制信号到信号发生器/放大器；和
使用控制信号调节传送到变换器的交流电压的幅度和频率中至少一种，从而调节筛网振动的幅度和频率中至少一种。
27.一种清除筛网堵塞的方法，其特征在于，包括：
从构成变换器一部分的传感器接收控制电路的监控信号，其中作为从信号发生器/放大器传送给变换器第一交流信号的结果，变换器施加第一振动运动到筛网，其中监控信号表示筛网堵塞；
估算控制电路的监控信号；
发送控制信号到信号发生器/放大器，其中控制信号使信号发生器/放大器叠加第二交流信号到第一交流信号；和
发送叠加的第一和第二交流信号到施加振动运动到筛网的变换器，振动运动包括叠加第一和第二振动运动，以作为第一和第二交流信号叠加的结果。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括使用包括第一和第二振动运动叠加的振动运动清除筛网的堵塞。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，第二交流信号与第一交流信号相比，至少幅度更大或频率更低。
30.一种筛选机械，其特征在于，包括：
基底；
连接到基底的筛网，由尺寸来筛选材料；和
振动马达，包括：
压电器件，和
振动放大器，位于压电器件和筛网之间。
31.如权利要求30所述的筛选机械，其特征在于，压电器件从基本包括平板和分立器件的器件组中选择。
32.如权利要求30所述的筛选机械，其特征在于，振动放大器的形状从包含直线型、C型和S型的一组中选择。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050803 Termination date: 20160219 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |