CN1516613A - 用于分离物料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分离物料的方法，其中混合物料在至少大致平行于重力场延伸的流动方向上引导通过通道；通过冲刷流体在于混合物料的流动方向横向的方向上输送通过通道，将要分离的混合物料的至少一物料成分从混合物料中移出并从通道排出。另外，本发明涉及一种特别适用于实施所述方法的装置。

Description

用于分离物料的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的分离物料的方法。本发明还涉及一种按照权利要求13的前序部分所述的分离物料的装置。

背景技术

所述类型的方法和装置已知于DE 100 38 932中。在此公知的方法中，将要分离的混合物料引入垂直布置的通道并在重力场的影响下流过此通道。在此通道中，多个引导构件顺序布置，该引导构件在与混合物料流动的方向相反的方向上引导流入该通道的冲刷流体流。因此，移出区域形成在每个引导构件的区域内，其中冲刷流体流过混合物料的质量流，因此移出将要分离的混合物料的物料部分，并将后者在混合物料引入通道的通道端部处从通道排出。由于所采用的大量引导构件必须准确地相互对齐并定位在通道内以便冲刷流体在通道中产生所需流动效应，用来实施该方法的装置具有相应的复杂结构。

发明内容

本发明以分别提供一种用于分离物料的方法和装置为目的，通过该装置或通过使用该方法，可以特别简单的方式将不同物料成分从混合物料中分离出来。

此目的按照本发明通过具有权利要求1特征的方法得以解决。此目的还按照本发明通过具有权利要求13特征的装置得以解决。

本发明的其他有利的变型将从说明书、附图和各自相关的从属权利要求中得以明白。

在按照本发明的方法中，混合物料，特别是包括固体和流体成分的混合物料引导通过通道以便在至少平行于重力场的方向上沉积。当在流体流的截面上观看时，特别是其密度和浮力的物理特性相互不同的混合物料以大致均匀的方式分布在混合物料的流体流中。为了改进物料在沉积过程中的分离，冲刷流体在与混合物料流动方向横向的方向上输送通过通道，即以冲刷流体通流过通道并相对于流体流横向的方向上至少部分离开通道的角度上引导进入通道。通过将冲刷流体横向引入流体流中，可以实现的是由于垂直流动方向在混合物料中均匀分布的物料成分由于其物料特性相互分离，其中将要分离的物料成分通过冲刷流体移出并从通道排出，同时其他物料成分抵抗横向流动的冲刷流体，但不从通道排出。通过本发明的方法，由于垂直流动方向在流体流中均匀分布单一物料成分并通过在横向引导冲刷流体进入流体流，可以方便和有效的方式分离物料。按照本发明的方法特别适用于冲洗、吸附或解吸附、离子交换、热处理、深部过滤，还可用于这种混合物料的析取。该方法可以连续或准连续的方式进行。

在本发明优选方法的变型中，提出通过至少局部限制通道的引导构件引导冲刷流体进入和/或离开通道。通过该引导构件，冲刷流体可以限定的方式引入混合物料的流体流中，以便实现混合物料如所希望抵抗冲刷流体并相对其横向流动。

当使用所述的引导构件时，另外有利的是，如果在混合物料的流动方向上观看，引导构件可以其平的侧部倾斜，使得可沉积在引导构件上的例如晶体、长链分子或类似物的混合物料的颗粒物料成分由于引导构件的倾斜角度至少部分滑回到路过的混合物料中。通过引导构件的倾斜位置，可以特别实现的是可沉积在引导构件上的颗粒物料成分不积累到这些物料成分不希望地通过通道并由冲刷流体排出通道的程度。

代替引导构件或作为引导构件的补充，在另一方法变型中提出通过至少局部限制通道的至少一个流体可透过表面部段输送冲刷流体进入和/或离开通道。特别适合作为流体可透过的表面部段是过滤器介质，例如膜、滤布或类似物，其具有过滤器效果并且只有冲刷流体以及通过冲刷流体从混合物料中分离出来的物料成分可透过。

为了保持最少的分离物料所需的技术设备量，在该方法的优选实施例中提出只通过重力作用输送混合物料通过通道。

作为选择，可以通过例如泵的输送装置输送混合物料通过通道，由此可以在通道中调整混合物料流动的更高速度，并且可以增加分离物料的生产能力。另外，根据将要分离的混合物料，还可以在与重力相反的方向上输送混合物料通过通道，使得重力的作用与混合物料流动方向相反，因此进一步改进物料分离。

另外，在优选方法变型中提出在混合物料中产生与混合物料连续流动叠加的振动和/或间歇运动，由此特别在混合物料的颗粒物料成分之间产生相对运动，颗粒之间的部分可改变或破碎，使得冲刷流体可以流过。另外，由于叠加运动，抵消或很大程度地防止了在流体流中形成优选流动路径。如果通过通道的混合物料的流体流的流动截面是圆形或椭圆形，另外提出在混合物料中产生与连续流动叠加的转动运动，由此在其效力方面另外加强了所述效果。

由于冲刷流体进入通道的横向流动在通道纵向流动的混合物料上作用相应的压力，因此通道中混合物料的流动性能受到影响并可以改变，另外有利的是将冲刷流体的流动速度调整到混合物料的流动速度。为此，提出相对于混合物料的流动速度调整冲刷流体的流动速度，使得始终保持通过通道的混合物料的流体速度。其中特别有利的是如果调整冲刷流体的流动速度，至少以大致完全的方式防止保持在混合物料中的物料成分从通道排出。

在此方法变型中，由于横向流入的冲刷流体使得混合物料的流动速度降低，进一步提出另外降低作为混合物料已经流过的通道长度的函数的流动速度。通过有选择地降低流入通道的冲刷流体的流动速度，可以实现流过通道的混合物料的流动速度只降低到避免单个通道部段之间流动速度中出现任何差别以及避免对于流过通道的混合物料的流动性能有不利影响的程度。

在按照本发明的特别优选方法变型中，冲刷流体的流动速度通过设定冲刷流体进入通道时流过的表面和冲刷流体离开通道时流过的表面之间相应的比例来进行调整。这里该比例至少大致与冲刷流体流过通道时经历的压力降相对应，由此同样根据该比例的冲刷流体的流动速度可同时受到影响。

为了特别有效地进行物料分离，有利的是将冲刷流体重复输送通过通道，并且其中每次重新流过通道时，冲刷流体的横向流动方向可不同于冲刷流体至少先前横向流过通道的横向流动方向。由于混合物料流动通过时冲刷流体在不同位置上并最好在不同的横向流动方向上进行重复，流体流中出现的物料成分浓度差别可以进行补偿，因此可以在恒定冲刷流体用量下改进将要分离的物料成分的排出，或者可以在降低的冲刷流体用量下恒定地排出将要分离的物料成分。

本发明的另一方面通过权利要求13限定的用于分离物料的装置来表示。通过按照本发明的装置，可以实施所述的方法，并可获得从中而来的优点。

按照本发明的装置特别的特征在于用于冲刷流体的入口部分和出口部分设置在通道壁上，其中在与通道的纵向横向观看时入口部分和出口部分至少在多个部段上以直接或偏置的方式相对。由于按照本发明入口部分和出口部分的配置，可以实现的是冲刷流体可以与混合物料流动方向横向的方向引导通过通道，并且其中冲刷流体的流动速度可例如通过有选择地调整入口部分和出口部分之间压力差来进行调整。

在该装置的优选实施例中，入口部分和/或出口部分包括多个引导构件，通过该引导构件，冲刷流体可有选择地引导进入和/或离开通道。

在混合物料的流动方向上，引导构件以其平的侧部最好相对于通道纵向以预定角度倾斜地延伸。尽管可以实现的是冲刷流体以预定角度但仍在混合物料的流动方向上流入通道，避免了混合物料的流体流的不希望的紊流。

当按照本发明的装置同样用来分离包括颗粒物料成分的混合物料时，引导构件相对于通道纵向倾斜地延伸的预定角度与混合物料的所涉及颗粒物料成分的静止角相对应是格外有利的，至少以大致完全的方式防止引导构件上的颗粒物料成分在该角度上沉积。以此方式，可以避免颗粒物料成分沉积在引导构件上并可以通过冲刷流体从通道中排出。

为了能够另外改变冲刷流体的流动速度以及冲刷流体的流动方向，最好可变地进行调整相互平行布置的引导构件的距离和/或引导构件相对于通道纵向倾斜地延伸的预定角度。

为此混合物料的流体流在通道中具有椭圆形或圆形流动截面，在本发明中提出至少在入口部分和/和出口部分处将通道设计呈椭圆形或圆形的截面形式。在此实施例中，引导构件设计成环形或环部段形状，并且至少在多个部段上布置成与通道同心。

作为选择，提出在入口部分和/和出口部分处在通道上设置多边形截面形状，其中引导构件在此形式的通道中是带状。

为了进一步影响冲刷流体在通道内的流动性能，另外提出在通道纵向上以弯曲形式设计引导构件，由此在冲刷流体中防止紊流的形成。

代替引导构件或作为引导构件的补充，提出在入口部分和/或出口分布处设置流体可透过表面部段，冲刷流体可流过该表面部段，并且如果需要将要分离的物料成分也可通过该表面部段。特别在混合物料包括颗粒物料成分时，可以有选择地防止颗粒物料成分从流体流中排出。

为了影响冲刷流体的流动速度，提出冲刷流体流过的入口部分的表面设置成比冲刷流体流过的出口部分的表面尺寸小，因此可以实现冲刷流体通过通道时的流动速度的降低，并且防止混合物料的流体流中出现不希望的紊流。

如果打算重复使用冲刷流体分离物料，在通道处设计多个入口部分和出口部分是格外有利的，其中每个入口部分具有指定的出口部分，并且在通道纵向上观看，具有指定出口部分的入口部分跟随具有指定出口部分的入口部分，并且各自跟随的入口部分设置在与前一个入口部分相对的通道壁上。因此可以实现冲刷流体以交叉形式在不同的通道部段上流过通道并随后流过混合物料，即在相对的横向流动方向上流过，这进一步改善将要从混合物料分离的物料成分的排出。

为了通过相同冲刷流体重复流过，还提出将形成在下游的入口部分和上游的与前者相对形成的入口部分相连，物料可以实现额外的逆流分离。

附图说明

以下通过参考附图的优选实施例给出本发明的进一步描述，附图中：

图1表示按照第一方法变型分离物料装置的第一实施例在操作期间的示意截面图；

图2表示按照第二方法变型图1装置在操作期间的示意截面图；

图3表示按照第三方法变型分离物料装置的第二实施例在操作期间的示意截面图；

图4表示按照第四方法变型图3装置在操作期间的示意截面图；以及

图5表示按照第五法变型分离物料装置的第三实施例在操作期间的示意截面图。

具体实施方式

图1是分离物料的装置10的截面图的示意表示。装置10具有在其纵向上至少大致平行于地球重力场延伸的通道12。在所示实施例中，通道12具有圆形截面。通道12的一个部段由多个圆形引导构件14构成，该引导构件等间距地连续布置在通道12的纵向上。引导构件14通过将未示出的金属板材分成图1左侧所示的第一部分16和图1右侧所示的第二部分18来进行划分。

由引导构件14限定的两个部分16和18的开口连接到未示出的用于冲刷流体的流体通道上，并且这里两个流体通道可例如由围绕装置10同心布置的管(未示出)构成，该装置如部分16和18一样分成两个分开的流动部分。

如果装置10按照第一方法变型操作，具有沉积物特性并包括至少一种流体物料成分以及至少一种颗粒物料成分22的混合物料20引入通道12，其中在通道12的入口和出口一侧，通过通道12的混合物料20的流动速度唯一地通过箭头所示的重力产生。通过术语流体流，混合物料20的沉积物流在本文中也可得到理解。

如图1所示，引导构件14以倾斜方式呈角度地布置在混合物料20的流动方向上，并且在这种情况下将在下面说明倾斜配置的作用。

当混合物料20流过通道12时，冲刷流体24引入在此方法变型中用作入口部分的第二部分18中，冲刷流体在与混合物料20的流动方向横向的方向上流过通道12并在用作出口部分的第一部分16处离开通道12，如箭头所示。作为冲刷流体24，使用一种其密度不同于颗粒物料成分22的密度的流体。因此，将要从混合物料20中分离的混合物料20的至少另一物料成分可通过冲刷流体24在通道12内移出，并从通道12通过第一部分16排出。

由于冲刷流体24的横向流动，沉积在倾斜引导构件14上的颗粒物料成分22以某种程度向前拖动。但是，引导构件14相对于通道纵向以倾斜方式布置，使其倾斜角度至少与颗粒物料成分22的静止角相对应，即在该角度上，一旦沉积颗粒达到特定数量时，引导构件14上的颗粒物料成分22的颗粒开始滑动，并通过经过混合物料20的流体流再次向前拖动。由于引导构件14的倾斜位置，一方面很大程度防止了颗粒物料成分22错误地通过冲刷流体24向前拖动并从通道12排出，并且在另一方面，设置一个空间，向前拖动的颗粒可沉积在该空间中并重新引导。

在所述的方法变型中，混合物料20的流动速度唯一地取决于重力。在改进的方法变型中，进一步提出通过振动、间歇或脉冲和/或转动运动另外叠加在混合物料20的流动上。由于这种附加的速度分量，特别是颗粒物料成分22至少瞬时经历相互之间的相对运动，由此颗粒之间的部分改变并破坏，使得冲刷流体24可以通过其中。另外，完全或至少很大程度地防止在流体流中形成混合物料20的优选流动路径。

在图2中，所述装置10表示成按照本发明第二方法变型进行使用。为此，装置10围绕水平线枢转180°，使得圆形引导构件14向下指向。在此方法变型中，混合物料20从下面在与重力相反的方向上输送通过通道12，并且这里垂直运动同样可叠加另外的振动、间歇或转动运动。另外，在此实施例中，冲刷流体24通过用作装置10的入口部分的第一部分16输入通道12并通过用作出口部分的第二部分18离开通道12。在这种情况下，将要分离的物料成分也通过冲刷流体24从混合物料18移出并通过第二部分18从通道12排出。如果固体物质比该流体轻，证实此配置是有利的，正如例如水中冰晶的情况。固体物质接着向上沉积。

在图3中，给出分离物料的装置10的第二实施例的示意表示。在第二实施例中，装置10a具有通道12a，其具有大致矩形流动截面。在图3左侧所示的通道12a的侧壁上形成带状引导构件14插入其中的矩形开口13a。通过这里未示出的调整装置，引导构件14a可相对于通道12a的纵向调整其倾斜角度。另外，引导构件14a相互平行延伸的距离可通过相同的调整装置来改变。此外，多个引导构件14a可独立于其他引导构件14a进行调整，使得开口13a的截面可以改变。

与引导构件14a相对布置的通道壁设置流体可透过的介质15a，例如膜、滤布或类似物。开口13a构成连接到未示出的冲刷流体24的流体管线上的通道12a的第一部分16a。由过滤器介质15a构成的第二部分18a同样连接到冲刷流体24的流体管线上。

当按照第三方法变型操作装置10a时，混合物料20在垂直方向引导通过通道12a，并且这里流过通道12a的混合物料20只通过重力产生。一旦混合物料20流过通道12a，冲刷流体24引导通过用作入口部分的第一部分16a，即通过开口13a进入通道12a，同时引导构件14a预先确定冲刷流体24的运动方向。冲刷流体24在与混合物料20的流动方向横向的方向上流过通道12a并通过构成出口部分的过滤器介质15a离开通道12a，如箭头所示。为此，过滤器介质15a以如下方式设计，使其只有冲刷流体24以及将要从混合物料20中分离的至少一种物料成分可以透过。一旦冲刷流体24进入通道12a，它使得将要从混合物料20中分离的物料成分移出并从通道12a通过过滤器介质12a排出。

由于过滤器介质15a只有冲刷流体24和将要分离的物料成分可以透过，特别是颗粒物料成分22保持在通道12a内，由此在分离物料期间实现了特别高的效率。

如果冲刷流体24的流动方向在通道12a内将要改变或冲刷流体24的流动速度将要降低或增加，引导构件14a可通过调整装置在其倾斜角度和相互之间的距离上进行调整，使得装置10a可针对具有不同物理特性的不同混合物料20灵活地进行调整。

在图4中，装置10a表示成按照第四方法变型进行使用。此第四方法变型不同于图3所示方法变型之处在于在此例中冲刷流体24通过用作入口部分的过滤器介质15a流入通道12a并通过用作出口部分的开口13a流出。

在图5a中，表示用于分离物料的装置10b的第三实施例。该装置10b基本上与参考图1和2描述的装置10相对应，但在装置10b的情况下，两个装置10连续布置形成连接通道12b。装置10b因此具有带有引导构件14b的第一和第二部分16b和18b，以及带有引导构件30b的第三和第四部分26b和28b，其中管部段32b布置在引导构件14b和30b之间。

在此方法变型中，由于重力产生的作用，混合物料20同样输送通过通道12b。同时冲刷流体24在图5底部左侧所示的第三部分26b内引入通道12b，冲刷流体通过第四部分28b离开通道12b，而将要从混合物料20中分离的物料成分排出通道12b。但是，离开第四部分28b的冲刷流体24不排出，而是输送到图5右侧所示的第二部分18b，通过该部分流入通道12b，并随后通过第一部分16b离开通道12b。由于此方法变型，冲刷流体24重复引导通过混合物料20的流体流，因此实现冲刷流体24的逆流，即与混合物料20的流动方向相反的流动。一方面通过流过通道12b的冲刷流体24的不同横向流动方向可以实现对于混合物料20中出现的浓度差别进行补偿。另一方面，至少部分补偿由于冲刷流体的横向流动产生的对于混合物料20的流体流的流动性能的影响。

所述的装置和所述的方法变型特别用于冲洗、吸附或解吸附、离子交换、热处理、深部过滤或还可用于析取。另外，特别是具有沉积物特性的混合物料按照本发明的装置和方法进行处理，该物料主要包括颗粒物料成分并还具有与流体性能相对应的流动性能。

Claims (23)

1.用于分离物料的方法，其中：

混合物料(20)在至少大致平行于重力场延伸的流动方向上引导通过通道(12)；以及

冲刷流体(24)输送通过通道(12)，并使得将要分离的混合物料(20)的至少一物料成分从混合物料(20)中移出并从通道(12)排出，

其特征在于，

冲刷流体(24)在与混合物料(20)流动方向横向的方向上输送通过通道(12)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冲刷流体(24)通过至少局部限制通道(12)的引导构件(14、30)引导进入和/或离开通道(12)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在混合物料(20)流动方向上观看，引导构件(14、30)以其平的侧部以如下方式倾斜，使得可沉积在引导构件(14、30)上的混合物料(20)的颗粒物料成分(22)至少部分滑动回到经过的混合物料(20)中。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，冲刷流体(24)通过至少局部限制通道(12)的至少一流体可透过的表面部段引导进入和/或离开通道(12)，最好通过过滤器介质(15)。

5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，混合物料(20)由于重力流过通道(12)。

6.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，如果需要，混合物料(20)还在与重力相反的方向上输送通过通道(12)。

7.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，在混合物料(20)中，产生振动、间歇和/或转动运动以便叠加在混合物料(20)的连续流动上。

8.如权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，冲刷流体(24)的流动速度相对于混合物料(20)的流动速度进行调整，使得始终保持通过通道(12)的混合物料(20)的流体流动，并且最好至少以大致完全的方式防止保持在混合物料(20)中的一种或多种物料成分从通道(12)中排出。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，冲刷流体(24)的流动速度作为混合物料(20)已经流过的通道(12)的长度的函数来降低。

10.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过通道(12)的冲刷流体(24)流动速度按照冲刷流体(24)进入通道(12)时流过的表面(16、18)和冲刷流体(24)离开通道(12)时流过的表面(16、18)之间的比例进行调整。

11.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，

冲刷流体(24)重复输送通过通道(12)；以及

对于每次重新流过通道(12)，冲刷流体(24)的横向流动方向最好不同于通过通道(12)的冲刷流体(24)的至少先前横向流动的横向流动方向，特别是最好至少不同于前一次横向流动的横向流动方向。

12.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在通道(12)中，产生的混合物料(20)的流体流是多边形、圆形或椭圆形的流动截面。

13.用于分离物料的装置，特别是实施上述权利要求1～12任一项所述的方法的装置，其包括：

至少一用于引导通过将要分离的混合物料(20)的通道(12)，其包括至少一入口部分(16、18)和至少一用于冲刷流体(24)的出口部分(18、16)，使得将要从混合物料(20)中分离的物料成分移出通道(12)，其特征在于，

入口部分和出口部分设置在通道壁上，以及

在横过通道(12)纵向上观看，入口部分(16、18)和出口部分(18、16)至少在多个部段上以直接或偏置的方式相对。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，入口部分(16、18)和/或出口部分(18、16)包括多个用于引导冲刷流体流进入和/或离开通道(12)的引导构件，该引导构件最好大致平行相距一段距离进行布置。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，

在混合物料(20)的流动方向上，引导构件(14)以其平的侧部以倾斜方式相对于通道(12)的纵向呈预定角度延伸；以及

该预定角度最好与混合物料(20)的颗粒物料成分(22)的静止角相对应，在该角度上，以至少大致完全的方式防止在引导构件(14)上沉积颗粒物料成分(22)。

16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，引导构件(14)之间的距离和/或至少一引导构件(14)的预定角度可以可变地调整。

17.如权利要求14、15或16所述的装置，其特征在于，

通道(12)至少在入口部分(16、18)和/或出口部分(18、16)内具有椭圆形或圆形截面形式；以及

引导构件(14)设计成环形或环形部段形式，并至少在多个部段上与通道(12)同心布置。

18.如权利要求14、15或16所述的装置，其特征在于，

通道(12)至少在入口部分(16、18)和/或出口部分(18、16)内具有多边形截面形式；以及

引导构件(14)是带状。

19.如权利要求14～18所述的装置，其特征在于，在通道(12)的纵向观看，引导构件(14)是弯曲的。

20.如权利要求13～19任一项所述的装置，其特征在于，在入口部分(16、18)和/或在出口部分(18、16)处设置最好是过滤器介质(15)的至少一流体可透过表面部段，冲刷流体(24)以及如果需要将要分离的物料成分可流过其中。

21.如权利要求13～20任一项所述的装置，其特征在于，冲刷流体(24)流过的入口部分(16、18)的表面小于冲刷流体(24)流过的出口部分(18、16)的表面。

22.如权利要求13～21任一项所述的装置，其特征在于，

多个入口部分(26、18)和出口部分(28、16)设置在通道(12)处，其中每个入口部分(26、18)具有指定的出口部分(28、16)；以及

在通道的纵向上观看，带有指定出口部分(16)的入口部分(18)跟随带有指定出口部分(28)的入口部分(26)，其中各自跟随的入口部分(26)设置在与先前入口部分(18)相对的通道壁上。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，在混合物料(20)的流动方向上观看，布置在下游的出口部分(28)与相对后者直接布置在上游的入口部分(18)流体连接。

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