JP5582536B2 - 管状篩を備える篩システムおよび管状篩を備える篩システムの操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる篩システム、および請求項１３のプリアンブルによる篩システムの操作方法に関する。

産業において、物質を大きさによって分類すること、および／または粒子が凝集するのを防止すること、または既にそうなってしまった場合にそれらを分解することが望ましい用途が多数ある。

この目的において、具体的には構成および使用される篩の方向が異なる選別システムを適用する、公知の選別機が使用されている。現在の振動式および回転式選別機には、枠に緊張状態で保持された基本的に平面の篩網を有する篩が使用され、これは基本的に、物質が流れる所望の方向に対して直角に向けられている。篩網の開口部によって事前に設定された分類条件を満たさない選別対象物質は、篩の裏に残り、分類条件を満たす選別対象物質のみが、篩から離れることができる。

使用される選別配置に基づく選別機のこれらの区分は、バッチ供給される選別対象物質に十分に適用可能であるが、選別対象物質が連続的に供給される場合には、あまり使用に適していない。そのような場合には特に、渦流式選別機の名称でも知られる、遠心式選別機が使用される。そのような選別機の１つは、例えば、ＤＥ３０１９１１３Ｃ２から知られている。

本明細書で「遠心式選別機」と称されるタイプの選別機では、使用される篩システムは、その内部に選別対象物質が供給される管状篩を有する。管状篩は、管の壁に直接設けられた篩開口部を備える管からなっていてもよい；しかし、篩網が管状篩の表面の一部を形成し、特に平面のみで構成されないように、少なくとも管の長さおよび断面を象る篩枠に緊張状態で配置される篩網によって形成されてもよい。さらに、篩開口部を備える管、およびこの管を包囲する更なる篩網の両方が設けられた実施形態も考えられる。

本特許文書による管は、その長さ方向に延在する開口部を備え、通例として円筒形の断面を有する、延伸中空体である；このように、「管状」という形容詞は、先に使用された定義による管の形状を有する物体を示す。

管状篩の動作は、管壁の少なくとも一部を形成する篩開口部および／または篩網を選別されるべき物質が通過する選別動作を実現する。大量の物質が篩開口部および／または篩網を確実に通過させるために、２つの具体的な拡張付属品がある：選別されるべき物質の濃度が比較的低いときに特に利用されるオプションは、管状篩の内部に、物質を搬送する流体を供給することからなり、これは篩開口部および／または篩網を通じて物質が搬送されるような１つの乱流を伴って供給される。

特に選別されるべき物質の濃度が高いときの、代替オプションは、管状篩の内部にいわゆる「インパクタシステム」、すなわち、管状篩の壁に沿って誘導され、篩開口部および／または篩網ならびに、必要であれば、枠構造の半径方向開口部に選別対象物質を押し通す、通常は金属製の回転ギアを、設けることからなる。

篩システムに関する一般的な問題は、例えば選別対象物質の粒子の凝集によって発生する可能性のある、篩開口部および／または篩網の一時的な閉塞さえも防止すること、ならびに選別対象物質が可能な限り効率的に篩網を通過することを確実にすること、である。遠心式選別機で使用される篩システムでは、例えばインパクタシステムによって、選別対象物質が篩開口部および／または篩網に付着するので、問題は大抵深刻化する。

篩網が篩枠内に緊張状態で配置された平面を形成する平面篩を備える篩システムでは、篩網が目詰まりする傾向を抑えるために、超音波励起を使用することが知られている。そのような篩システムの１つは、例えばＤＥ ４４１８１７５から知られている。しかし、管状篩を備える篩システムにこのアプローチを単純に転用することは、不可能である。スループットが所望の量まで著しく増加することはない。

この先行技術に基づくと、問題は、管状篩を備える遠心式選別機のための篩システム、およびより多くの選別対象物質を達成可能に通過させる管状篩の操作手順である。

本発明の基礎となる知識は、超音波励起の振幅が管状篩の半径方向の成分および軸方向の成分の両方を含んでいる場合、管状篩の超音波励起の結果、選別対象物質のスループットが増加するということである。

従って、本発明固有の篩システムは、篩網が管状篩の壁の少なくとも一部を形成するように、管の少なくとも長さおよび断面を象る篩枠に張られた管および／または篩網の壁に直接配列された篩開口部を備える部分（１２）、ならびに篩枠のために配列された少なくとも１つの超音波変換器、少なくとも第二超音波変換器、および供給管音導体を有する管を有し、管または篩網は超音波変換器および供給管音導体によって超音波励起されることが可能に構成されており、管または篩枠に伝導される超音波励起の振幅は、管状篩の中心軸に対して直交する方向の成分と、管状篩の中心軸と平行な方向の成分と、を有する。このような振動振幅の縦方向および横方向成分を供給することによって、一方では、超音波が管状篩全体に確実に伝播し、他方では、選別対象物質と篩開口部および／または篩網との間の集約的かつスループット向上相互作用を引き起こす振動振幅の成分が、あらゆる場所で利用可能になる。

好適な実施形態において、超音波が励起されると、超音波励起の振幅の両方の成分が、供給管音導体と管または篩枠との間の単一の接点で伝達される。これにより、１つだけの超音波変換器および１つだけの供給管音導体を備える、特に費用効率の高い実施形態が可能になる。

これは特に、１つの供給管音導体が少なくとも１つの屈曲部を有する場合に実現される。有利な方法では、屈曲部の曲率角度は０度より大きく最大９０度であって、９０度の曲率角度はほとんどの用途に特に適している。

直径１２ｍｍの供給管音導体の使用は、特に有利であることが示されている。
篩システムの特に堅牢で耐干渉性のある実施形態は、供給管音導体と、管の表面または篩枠の表面との間に固定リンクが設けられている場合に得られる。これは特に、ネジ留めまたは溶接によって実行可能である。

さらに、供給管音導体と超音波変換器との間に固定リンクを設けることは、篩システムの堅牢性および耐干渉性を促進することが示されている。

ここで、そのように確実な接続を行うのに、特にネジ留めが適している。

特に大きな振動エネルギーを篩網に印加することができる篩システムを得ようとする場合には、２つ以上の超音波変換器および２つ以上の供給管音導体を設けることによってこれが実現される。

さらに、２つ以上の供給管音導体が存在し、管または篩枠が供給管音導体を通じて超音波によって励起されることが可能な場合、管または篩枠への供給管音導体を異ならせることによって伝達される超音波励起の振幅を差別化することによって、管状篩の中心軸に対して直交する方向の成分と、管状篩の中心軸と平行な方向の成分とが生成される。本発明のこの実施形態は、超音波励起の振幅の両方の成分の大きさを慎重に調整する必要がある場合に、証明された。

また、一方では選別対象物質における物質的変化を引き起こす可能性があり、他方では選別対象物質の流れによって汚染および破損する可能性があるので、超音波変換器を選別対象物質の流れの外部に配置してこのような篩システムを操作することは、理にかなっている。選別対象物質が環境に漏れ出すのを防止し、全ての超音波変換器を筐体の外部に配置した筐体を、篩システムが有する場合に、この目標を達成することができる。

ここで管状篩を備えて記載される篩システムは、遠心式篩システムでの使用に特に適している。

篩網が管状篩の表面の少なくとも一部を形成するように、管の少なくとも長さおよび断面を象る管および／または篩枠の壁に直接設けられた篩開口部を備える管を有する管状篩を備える篩システムを操作するための、本発明固有の手順では、篩開口部または篩枠を備える管は、パイプ型篩の中心軸に対して直交する方向の成分と、パイプ型篩の中心軸と平行な方向の成分とを有する振幅を有する超音波によって励起される。これら２つの振幅成分の存在は、一方では超音波励起に起因する振動を管状篩全体に伝播し、他方では、同時に篩上のあらゆる場所で、選別過程の効率を向上させるために、十分な必要条件が保証されることを、確実にする。

管状篩の中心軸と直交する方向の１つの成分および管状篩の中心軸と平行な方向の１つの成分を有する振幅が、ちょうど１つの供給管音導体によって生成される場合に、特に安い材料費でこの過程を実行することが可能である。

管状篩の中心軸と直交する方向の１つの成分および管状篩の中心軸と平行な方向の１つの成分を有する振幅が２つ以上の供給管音導体によって生成される場合、サイズ分布において２つの振動振幅成分は特にうまく制御される。

超音波励起の周波数が変化するというよりむしろ、固定励起周波数で操作しないことによって、スループットがさらに著しく向上する可能性があることは、既に示されている。これは、超音波変換器を駆動するための制御装置を適切に使用することによって生じる。周波数が有利に変化する範囲は、３２ｋＨから３８ｋＨの間にある。周波数変調が、全面的な、すなわち連続的な周波数の変化によって生じる場合に、特に良好な結果が得られる。

本発明の実施形態を、以下の図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第一の実施形態による管状篩を備える篩システムを示す。本発明による、ドアを開くための装置を有するキャビネットを示す。 本発明の第二の実施形態による管状篩を備える篩システムを示す。 本発明の第三の実施形態による管状篩を備えるシステムを示す。

他に何も示されていない場合、全ての図面で同じ構成要素には同じ参照番号が付される。

図１は、図示される実施形態では中空円筒の形状を有する、管状篩１０を備える篩システム１を示す。

管状篩１０は、その間に円筒形部１１３が配置される２つの環状端部１１１、１１２を有する管１１を含む。円筒形部１１３の中には、鮮やかな色で描写された多数の部分１１４があり、そこに管１１は多くの小さな篩開口部を有するが、それらは小さいので、明確さの理由のため図示されない。また、円筒形部１１３の管１１は、篩開口部を備える部分と区別するために暗い色になっている多数の補強リブ１２を有する。

さらに、篩システム１は、２つの超音波変換器１３および２つの供給管音導体１４を有する。本実施形態において、２つの供給管音導体１４および２つの超音波変換器１３の使用は、特に管１１に伝達される振動エネルギーを増加させるのに役立つ。中心軸Ａ−Ａを有する。

管１１は、供給管音導体１４を経由して超音波変換器１３に機械的に接続されている。供給管音導体１４は、屈曲構造を有している。図１の矢印で示すように、超音波変換器１３を通じて、中心軸Ａ−Ａと平行に向けられた振動振幅を有する超音波振動が、供給管音導体１４内に供給される。供給管音導体１４の曲率の結果、振動振幅は、中心軸Ａ−Ａと直交する付加的成分を取得することになる。成分の正確な分割は、供給管音導体１４の幾何学的形状、特にその曲率によって決定される。

接点１１５で、超音波振動は管１１に伝達される。それによって発生した振動は、管１１全体に伝播する。超音波励起の振幅の縦方向成分を通じて、超音波の伝播は管状篩の全長にわたって推進されるが、その一方で選別過程の横方向成分は、パイプ１１の与えられた全ての場所で、選別過程の効率を特に向上させる。

図２は、図示される実施形態では中空円筒の形状を有する管状篩１０を備える篩システム２を示す。管状篩１０は、その間に円筒形部１１３が位置する２つの環状端部１１１、１１２を有する管１１を含む。円筒形部１１３の中には多数の鮮やかな色の部分１１４があり、そこに管１１は多くの小さな篩開口部を有するが、それらは小さいので、明確さの理由のため個別に図示されない。また、円筒形部１１３の管１１は、篩開口部を備える部分と区別するために暗い色になっている、多数の補強リブ１２を有する。

さらに、篩システム２の一部としての、４つの超音波変換器１３と、４つの供給管音導体２４とが考えられる。本実施形態において、４つの供給管音導体２４および４つの超音波変換器１３の使用は、特に管１１に伝達される振動エネルギーを増加させるのに役立つ。篩システムは、中心軸Ａ−Ａを有する。管状篩は筐体１５によって囲まれ、それを通って供給管音導体１４が誘導される。超音波変換器１３は、筐体の外側に配置され、従って選別対象物質との接触が可能な部分の外側に配置されている。

管１１は、供給管音導体１４を経由して超音波変換器１３に機械的に接続されている。図２において、供給管音導体２４は、２つの屈曲部を備えた設計になっている。図１を使用して既に説明されたように、超音波変換器１３を通じて、超音波振動は、中心軸Ａ−Ａと平行に向けられた振動振幅を有する供給管音導体２４の内部に向けられる。供給管音導体２４の曲率の結果、振動振幅は、中心軸Ａ−Ａと直交する付加的成分を取得することになる。成分の正確な分割は、供給管音導体２４の幾何学的形状、特にその曲率によって決定される。従って、図２の実施形態では、供給音導体２４の幾何学的形状が図１の供給管音導体１４とは異なるので、図１の実施形態とは異なる超音波励起の振幅の成分の分割がある。曲率角度と共に、供給管音導体１４および２４の曲率半径および断面も、超音波励起の振幅の２つの成分の到達サイズ分布にとって決定的な役割を果たす。

接点１１５で、超音波振動は管１１に伝達される。それによって発生した管１１の振動は、管１１全体に伝播する。超音波励起の振幅の縦方向成分を通じて、特に超音波の伝播は管状篩の全長にわたって推進されるが、その一方で横方向成分は、選別過程の効率を特に向上させる。

図３は、管状篩３０を備える篩システム３を示す。篩３０は、篩網３２、および篩枠３１を含む。篩枠は、管または中空円筒の断面を象る４つの環状部３１１、３１２、３１３、３１４を含み、これらは、底を通る管の長さが規定されている、枠の部品のような、２つの接続片３１６、３１７を通じて、互いに接続されている。篩枠の構成要素のおかげで、このように管の長さと断面が事前に設定される。篩網３２が管状篩３０の表面の少なくとも一部を形成するように、篩網３２は篩枠上に緊張状態で配置されている。特に、篩網３２は一平面のみに配列されているわけではない。少なくとも２つの環状部３１１、３１２、３１３、３１４および少なくとも１つの接続片３１６、３１７が存在する限りにおいて、より少ないかまたは多い環状部３１１、３１２、３１３、３１４および／またはより少ないかまたは多い接続片３１６、３１７を使用することも可能であろう。

また、図３は、２つの超音波変換器１３、および各々が２つの屈曲部を有する２つの供給管音導体３４を示す。供給管音導体は、接点３１５で篩枠３１に接続されている。篩システム３を操作する際、超音波変換器１３を通じて、超音波振動は、管状篩３０の中心軸Ａ−Ａと平行に向けられた振動振幅を有する供給管音導体３４の内部に供給される。供給管音導体３４の曲率の結果、振動振幅は、中心軸Ａ−Ａと直交する付加的成分を取得することになる。接点３１５で、超音波振動は篩枠３１に伝送される。接点３１５でそれによって発生した篩枠３１の振動は、篩枠３１全体に渡って外向きに伝播し、同時に篩網３２の超音波励起を引き起こす。超音波励起の振幅の縦方向成分は特に管状篩３０の全長にわたる超音波伝播を促進するが、その一方で横方向成分は、選別過程のスループットおよび篩網３２を通じてのスループットを増加させる。

１ 篩システム（第一の実施形態）
２ 篩システム（第二の実施形態）
３ 篩システム（第三の実施形態）
１０ 管状篩
１１ 管
１２ 篩開口部を有する管部
１３ 超音波変換器
１４ 供給管音導体
１５ 筐体
２４ 供給管音導体
３０ 管状篩
３１ 篩枠
３２ 篩網
３４ 供給管音導体
１１１ 端部
１１２ 端部
１１３ 円筒形部
１１４ 補強リング
１１５ 接点
３１１ 篩枠の環状部
３１２ 篩枠の環状部
３１３ 篩枠の環状部
３１４ 篩枠の環状部
３１５ 接点
３１６ 接続片
３１７ 接続片

Claims (16)

1. 管（１１）の壁に直接配置された篩開口部を備える少なくとも１つの部分（１２）を有し、および／または篩枠（３１）が管状篩（１０、３０）の壁の少なくとも一部を形成するように、管の少なくとも長さおよび断面を象る篩枠（３１）、ならびに前記篩枠（３１）に張られた前記篩網（３２）を形成する、前記管（１１）を含む前記管状篩（１０、３０）を備える篩システム（１、２、３）において、
   前記篩システム（１、２、３）は、少なくとも１つの超音波変換器（１３）および、前記超音波変換器（１３）と前記管（１１）との間または前記篩枠（３１）との間に配置された少なくとも１つの供給管音導体（１４、２４、３４）を含み、前記管（１１）または前記篩枠（３１）に伝達される超音波励起の振幅が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有するように、前記超音波変換器（１３）および前記供給管音導体（１４、２４、３４）によって、前記管（１１）または前記篩枠（３１）が超音波励起を受けることが可能なように構成さていることを特徴とする、篩システム（１、２、３）であって、
   超音波励起により、接点（１１５、３１５）での前記管（１１）または前記篩枠（３１）への超音波励起の振幅が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有し、
   少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）が少なくとも１つの屈曲部を有することを特徴とする、篩システム（１、２、３）。
2. 前記屈曲部が、０度より大きく最大９０度までの曲率角度を有することを特徴とする、請求項１に記載の篩システム（１、２、３）。
3. 前記曲率角度が９０度であることを特徴とする、請求項２に記載の篩システム（１、２、３）。
4. 少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）の直径が１２ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
5. 少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）が、前記管（１１）または前記篩枠（３１）の表面上にネジ留めまたは溶接されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
6. 少なくとも１つの前記超音波変換器（１３）が、少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）にネジ留め接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
7. ２つ以上の前記超音波変換器（１３）および２つ以上の前記供給管音導体（１４、２４、３４）が存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
8. ２つ以上の前記供給管音導体（１４、２４、３４）が存在し、前記管（１１）または前記篩枠（３１）が超音波によって前記供給管音導体（１４、２４、３４）を通じて励起可能であり、前記供給管音導体（１４、２４、３４）を異ならせることによって超音波励起の振幅の方向が異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の篩システム（１、２）。
9. 前記篩システム（１、２、３）が、選別対象物質が環境に漏れ出すのを防止する筐体（１５）を有し、存在する全ての前記超音波変換器（１３）が前記筐体（１５）の外部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）を備える遠心式選別機。
11. 前記超音波励起の周波数が変化することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）。
12. 管（１１）の壁に直接配置された篩開口部を備える少なくとも１つの部分（１２）を有し、および／または篩枠（３１）と篩網（３２）とを含む、前記管（１１）を含む管状篩（１０、３０）を備え、前記管（１１）または前記篩枠（３１）が超音波によって励起されて振動する、篩システム（１、２、３）の操作方法において、
    前記管（１１）または前記篩枠（３１）が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有する振幅の超音波励起によって励起され、
    前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と前記、管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有する振幅が、丁度１つの供給管音導体（１４、２４、３４）によって生成されることを特徴とする、篩システム（１、２、３）であって、
    超音波励起により、接点（１１５、３１５）での前記管（１１）または前記篩枠（３１）への超音波励起の振幅が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有し、
    少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）が少なくとも１つの屈曲部を有することを特徴とする、篩システム（１、２、３）の操作方法。
13. 管（１１）の壁に直接配置された篩開口部を備える少なくとも１つの部分（１２）を有し、および／または篩枠（３１）と篩網（３２）とを含む、前記管（１１）を含む管状篩（１０、３０）を備え、前記管（１１）または前記篩枠（３１）が超音波によって励起されて振動する、篩システム（１、２、３）の操作方法において、前記管（１１）または前記篩枠（３１）が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有する振幅の超音波励起によって励起され、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有する振幅が、２つ以上の供給管音導体（１４、２４、３４）によって生成されることを特徴とする、篩システム（１、２、３）であって、
    超音波励起により、接点（１１５、３１５）での前記管（１１）または前記篩枠（３１）への超音波励起の振幅が、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と直交する方向の成分と、前記管状篩（１０、３０）の中心軸（Ａ−Ａ）と平行な方向の成分とを有し、
    少なくとも１つの前記供給管音導体（１４、２４、３４）が少なくとも１つの屈曲部を有することを特徴とする、篩システム（１、２、３）の操作方法。
    
14. 前記超音波励起の周波数が変化することを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の篩システム（１、２、３）の操作方法。
15. 前記超音波励起の周波数が、３２ｋＨｚから３８ｋＨｚの範囲で連続的に変化することを特徴とする、請求項１４記載の篩システム（１、２、３）の操作方法。
16. 前記篩システム（１、２、３）を備える遠心式選別機を操作するための、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の篩システム（１、２、３）の操作方法。

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