Устройство для отделения тяжелых частиц материала от легких частиц

 

Изобретение относится к технологии разделения минералов или других порошкообразных материалов, например стружки. Устройство содержит несущую поверхность, проницаемую для газа, на которую подается материал, предназначенный для обработки, камеру и расположенное в ней средство для подачи газовых импульсов через поверхность на материал. Под несущей поверхностью по всей ее длине расположены вентильные элементы, которые в открытом положении формируют отверстия для прохождения газа. Вентильные элементы могут вращаться в одном или в разных направлениях. Устройство позволяет достичь резкого удара газом и обеспечить равномерное распределение импульсов газа на поверхности. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для отделения тяжелых частиц материала от легких частиц, например, в технологии разделения минералов или отделения тяжелых частиц материала от легких частиц, например в технологии разделения минералов или отделения загрязнений от порошкообразного или фрагментарного материала, такого, как стружка или волокнистый материал.

Примерами порошкообразных или фрагментных материалов являются различные волокна, стружка, а также древесная стружка, используемые при производстве стружечных или волокнистых плит и т.п. При производстве таких плит, все чаще используются материалы - отходы. Это приводит к необходимости удаления загрязнений из этих материалов, используемых для производства плит. Такие загрязнения включают различные минералы, кусочки камней, песок и т.д. Известные решения отделения таких загрязнений из материалов используют простой поток воздуха. Такие решения имеют недостаток, состоящий в высоком потреблении энергии и использовании потока газа, невозможно удалить в требуемой степени мелкие частицы загрязнений, что приводит к неудовлетворительному результату очистки.

В технологии разделения минералов известны способы сухой отсадки или импульсного разделения.

Известно устройство для отделения тяжелых частиц минералов от легких частиц, содержащее проницаемую для газа несущую поверхность, предназначенную для подачи на нее обрабатываемого материала, а также средство подачи импульсных потоков газа через несущую поверхность на материал, предназначенный для обработки, включающее камеру, в которую подается газ, причем в стенке этой камеры, противолежащей несущей поверхности, расположено, по меньшей мере, одно отверстие (FR, A, 1388033).

При импульсном разделении короткие газовые импульсы подаются снизу материала, движущегося на несущей поверхности, проницаемой для газа. Газовые импульсы имеют меньшее поднимающее воздействие на тяжелые частицы, чем на более легкие частицы из-за меньшего ускорения первых. Поэтому легкие частицы, которые поднимаются выше во время импульсов газа, опускаются медленнее в паузах и концентрируются, в результате, в верхней части слоя материала. Более тяжелые частицы концентрируются в нижней части слоя. Для разделения слоев они должны двигаться со стороны входного конца несущей поверхности по направлению к ее выходному концу. Это движение производится, например, с использованием направленной вибрации, а разделение производится, например, на выходном конце с использованием разделяющего ножа или еще до него с использованием шнека, который движет нижний слой в одну сторону устройства. Разделение выше упомянутых слоев устанавливается в соответствии с наибольшим количеством получаемого минерала. В этом случае содержание минерала в нижнем слое обычно составляет всего лишь 10-50%, что означает необходимость проведения дальнейшего обогащения. К различным материалам предъявляются разные требования, касающиеся отношения между импульсами газа и перерывами, частотой повторения импульсов и интенсивностью этих импульсов. В известных устройствах средство наддува, вращающийся вентиль и подвод по трубам и распределение газа ниже плоскости материала неприменимы для разделения мелкоизмельченных минералов. Необходимость подачи больших объемов газа в таких устройствах не дает возможности подавать в плоскость разделения часто повторяющиеся импульсы, поэтому их можно применять только для глубокого разделения.

Проблема состоит в том, как достичь резкого удара газом и одновременно обеспечить равномерное распределение часто повторяющихся импульсов, например, на большой поверхности.

В основу изобретения составлена задача создать устройство отделения тяжелых частиц материала от легких частиц, которое не содержало бы недостатков, присущих известным решениям.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для отделения тяжелых частиц материала от легких частиц, содержащем проницаемую для газа несущую поверхность, предназначенную для подачи на нее обрабатываемого материала, а также средство подачи импульсных потоков газа через несущую поверхность на материал, предназначенный для обработки, включающее камеру, в которую подается газ, причем в стенке этой камеры, противолежащей несущей поверхности, расположено, по меньшей мере, одно отверстие, согласно изобретению в отверстии непосредственно под несущей поверхностью расположен, по меньшей мере, один вентильный элемент, а расстояние (X₁), по меньшей мере, в одной плоскости поперечного сечения, перпендикулярной к оси вращения вентильного элемента, по меньшей мере, до одной точки на внешней поверхности вентильного элемента от оси его вращения меньше, чем соответствующее расстояние (X_u) до внешней окружности вращения на внешней поверхности.

Целесообразно, чтобы вентильный элемент или группа, сформированных рядом вентильных элементов, были расположены, по существу, по всей ширине области переработки материала на несущей поверхности, предпочтительно, по всей ширине несущей поверхности.

Возможно также, чтобы вентильный элемент или группа вентильных элементов были расположены, по существу, по всей длине области переработки материала, предпочтительно, по всей длине несущей поверхности.

При этом желательно, чтобы вентильный элемент или группа вентильных элементов были выполнены с возможностью формирования в открытом положении, по меньшей мере, одного отверстия или группы отверстий, в направлении движения по несущей поверхности потока материала или, предпочтительно, под углом, отличным от него, причем через это отверстие/отверстия может проходить газ из камеры.

В предпочтительном варианте выполнения отверстие формируемое с помощью вентильного элемента в его открытом положении, расположено, по существу, по всей ширине области переработки материала на несущей поверхности и/или тем, что устройство имеет ряд таких отверстий, распределенных по всей ширине области переработки.

Целесообразно, когда устройство содержит множество вентильных элементов, расположенных рядом друг с другом.

При этом возможно выполнить вентильный элемент с возможностью вращения в одном направлении или в обоих направлениях вокруг своей оси.

В одном варианте выполнения устройства непосредственной близости друг к другу вентильные элементы установлены с возможностью вращения в одном направлении.

В другом варианте выполнения расположенные в непосредственной близости друг к другу вентильные элементы установлены с возможностью вращения в двух противоположных направлениях.

Решение настоящего изобретения имеет целый ряд существенных преимуществ. Размещая элементы, производящие импульсы газа, в основном ниже поверхности носителя, могут быть получены очень резкие удары газом, улучшающие эффективность разделения. Размещая элементы вентилей, с помощью которых производятся импульсы газа, в основном, по всей ширине и длине области обработки материала поверхности носителя, достигается чрезвычайно равномерный импульс газа, воздействующий на материал, подвергаемый обработке. Благодаря применению вращающихся вентилей, достигается возможность получения очень большого количества импульсов газа за единицу времени, т.е. частоты повторения импульсов. Размещая эти элементы вентилей, в основном, параллельно и в непосредственной близости друг к другу так, что элементы вентилей обычно находятся в контакте друг с другом в закрытом состоянии и имеют щели между ними в открытом состоянии, получается весьма эффективная система вентилей, имеющих большие преимущества. С помощью настоящего изобретения между ними может быть достигнут плотный контакт. Когда система вентилей находится в открытом положении, она распределяет газовый импульс, требуемым образом, практически, по всей ширине поверхности носителя. Применяя элементы вентилей в форме роликов, по меньшей мере, с одним срезом, прорезью или пазом и т.п. на их поверхности, можно получить очень надежный элемент вентиля, имеющий большое количество преимущества.

В дальнейшем настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой упрощенный вид сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - вид сверху другого варианта осуществления устройства по настоящему изобретению, с вентильными элементами в открытом положении; фиг. 3 - сечение по плоскости, перпендикулярной продольной оси вентильного элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением включает поверхность 1 носителя, проницаемую для газа, на которую подается материал, подвергаемый обработке. Устройство, показанное на чертеже, имеет наклоненную поверхность 1 носителя, а материал для обработки, предпочтительно, подается на нее с верхнего края. Поверхность 1 носителя может представлять собой любой известный носитель, который имеет средство для движения материала и разделения слоев материала. Носитель 1 представляет собой, например, наклонную бесконечную ленту, которая движется в направлении, указанном стрелками, причем наклонная часть движется в направлении вверх. Ниже носителя 1 расположены средства 3, 4 для получения импульсов газа и подачи их через поверхность 1 носителя на поток материалов. Средство для получения газовых импульсов содержит камеру 3, расположенную под поверхностью 1 носителя, причем в эту камеру газ подается, по меньшей мере, через одно отверстие, расположенное в стенке, противоположной носителю 1, и, по меньшей мере, один вентильный элемент 4, расположенный в достаточной степени близко к поверхности 1 носителя, для регулирования и/или перекрывания газового потока, проходящего через отверстие/отверстия, посредством которых получаются импульсы газа.

Вентильный элемент 4 или группа, сформированная рядом вентильных элементов, располагается, практически, по всей ширине и/или длине области обработки материала поверхности 1 носителя, предпочтительно, по всей ширине и длине поверхности носителя.

В открытом положении вентильный элемент 4 или группа вентильных элементов формирует, по меньшей мере, одно отверстие 5 или группу отверстий в направлении движущегося на поверхности носителя материала или, предпочтительно, в направлении, отличающемся от него, причем это отверстие (отверстия) пропускают газ из камеры 3. Отверстие 5, прорезь или им подобное, образуемое с помощью вентильного элемента 4 в его открытом положении, располагается, практически, вдоль всей ширины области обработки материала на поверхности носителя и/или имеется несколько таких отверстий, прорезей или им подобных, расположенных по всей ширине области обработки. Может применяться несколько вентильных элементов 4, расположенных рядом друг с другом и/или чередующихся друг с другом. Вентильный элемент 4 вращается вокруг своей оси 9. Расположенные в непосредственной близости вентильные элементы могут вращаться в одном направлении или в противоположных направлениях.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один вентильный элемент 4 расположен, по меньшей мере, в одном отверстии камеры 3, в ее стенке, противоположной поверхности 1 носителя. Вентильные элементы 4, предпочтительно, представляют собой элементы, расположенные в поперечном направлении по отношению к поверхности носителя, причем обычно их ширина равна ширине поверхности 1 носителя и они вращаются вокруг оси, расположенной в поперечном направлении по отношению к поверхности 1 носителя. Вентильный элемент 4 изготовлен таким образом, что в его закрытом положении он находится в контакте, по меньшей мере, с одним уплотняющим элементом 6 и/или с другим, расположенным в непосредственной близости, вентильным элементом 4, не пропуская значительного количества газа из камеры 3 через отверстие, расположенное на противоположной стороне поверхности носителя. В открытом положении, по меньшей мере, одно отверстие открывается между вентильным элементом 4 и уплотняющим элементом и/или расположенным в непосредственной близости, вентильным элементом, пропуская газ для прохода из камеры через отверстие и через поверхность носителя. Предпочтительно, чтобы было установлено некоторое количество вентильных элементов 4, расположенных рядом друг с другом, предпочтительно, расположенных непосредственно под поверхностью 1 носителя, причем каждый из них производит в открытом положении во время вращения вокруг оси, по меньшей мере, один импульс газа на поверхности 1 носителя. В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, вентильные элементы представляют собой ролики, каждый из которых снабжен, по меньшей мере, одной прорезью 5, вырезом, пазом и т.п. Эта прорезь 5 проделывается, например, с помощью срезания с ролика с круговым поперечным сечением части, остающейся в радиальном направлении, за пределами прямой линии, соединяющей пересечение сторон сегмента и окружности. Вырезы 5, прорези или им подобные в соседних роликах расположены, предпочтительно так, что они обращены друг к другу в открытом положении, пропуская газ через отверстия между роликами.

В случае, представленном на чертеже, лента движется с помощью роликов 8, причем, по меньшей мере, один из них представляет собой ведущий ролик.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением работает следующим образом.

Материал 2, предназначенный для обработки, содержащий частицы с большей и меньшей плотностью, подается на наклонную поверхность 1 носителя с ее верхнего края. Короткие поднимающие импульсы газа подаются через поверхность 1 носителя на поток материала. Импульс газа производит меньший подъемный эффект на частицы с большей плотностью, чем на частицы с меньшей плотностью, благодаря меньшему ускорению первых. На наклонной поверхности 1 носителя более легкие частицы, которые поднимаются выше во время газовых импульсов, падают во время перерывов на определенном расстоянии в направлении наклона. Таким образом, в результате повторяемых импульсов газа, более легкие частицы проходят быстрее в направлении наклона, чем более тяжелые частицы. Поскольку носитель представляет собой ленточный конвейер 1, который является проницаемым для газа и движется по наклонной в направлении вверх, со скоростью меньшей, чем скорость движения легких частиц, по направлению наклона вниз, но более высокой, чем соответствующая скорость тяжелых частиц, легкие частицы движутся вниз, в то время как тяжелые частицы движутся вверх. Таким образом, частицы с большей плотностью отделяются от более легких частиц. Легкие частицы, таким образом, удаляются с носителя 1 через его нижний край, в то время как тяжелые частицы удаляются через его верхний край.

Импульсы газа производятся с помощью подаваемого газа, предпочтительно, воздуха, в камеру 3, расположенную ниже поверхности 1 носителя и с использованием вентильных элементов 4 для повторяющегося прерывания газового потока, направленного на носитель 1 снизу. Вентильные элементы 4, предпочтительно, располагаются непосредственно ниже ленточного конвейера 1 и в непосредственной близости к нему, обеспечивая, таким образом, максимальное воздействие газовых импульсов. Вентильные элементы 4 формируются с помощью, в достаточной степени, параллельных роликов, расположенных рядом друг с другом в стенке камеры 3, противоположной поверхности носителя. Направление вращения роликов показано на фиг.1 с помощью стрелок. Соседние ролики, предпочтительно, вращаются в противоположных направлениях. Ролики, предпочтительно, вращаются в фазе друг с другом так, что щели, прорези или им подобные в соседних роликах, поворачиваются одновременно. Можно изменять размер, форму и направление прорезей 5 для управления направлением и формой газовых импульсов. Ролики 4, представленные на чертежах, имеют две прорези, сформированные с интервалом 180^o. Когда ролики вращаются, газовые импульсы получаются в их открытом положении и паузы - в их закрытом положении. Обычно газовые импульсы производятся, например, с частотой 1-10 импульсов в секунду. Длительность газовых импульсов, обычно, составляет 10-50% периода повторения. Ролики вращаются с помощью привода, использующего, например, цепную передачу.

Естественно, что вентильные элементы также могут быть другой формы. Существенным является то, что, по меньшей мере, в одном поперечном сечении, перпендикулярном оси 9 вращения вентильного элемента 4, радиальное расстояние X_r, по меньшей мере, до одной точки на внешней поверхности вентильного элемента 4 от оси 9 вращения меньше, чем соответствующее расстояние X_u, внешней окружности вращения внешней поверхности (фиг.3).

Таким образом, вентильные элементы могут представлять собой, например, удлиненные плоские стержни, расположенные рядом друг с другом. Эти плоские стержни движутся в открытое положение так, что, по меньшей мере, одно отверстие открывается между ними, и в закрытое положение так, что это отверстие будет закрыто. Движение этих плоских стержней может быть линейным или вращательным.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения камера 3 разделена на несколько отделений, причем, по меньшей мере, одно из них используется, при этом можно использовать различное давление в различных отделениях камеры. В этом случае, становится возможным получать, если это требуется, различные газовые импульсы из каждого отделения. Более того, поверхность носителя может быть разделена на несколько зон, в которых, в этом случае, становится возможным применять различную частоту импульсов, интенсивность газовых ударов и т.д. в различных зонах поверхности носителя. При таком решении степень разделения и эффективность устройства могут быть дополнительно улучшены.

Для специалистов в данной области очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается примерами его осуществления, описанными выше, но может изменяться в пределах описания прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, кроме использования для отделения загрязнений от стружки или волокнистого материала, настоящее изобретение может использоваться для других вариантов разделения.

Формула изобретения

1. Устройство для отделения тяжелых частиц материала от легких частиц, содержащее проницаемую для газа несущую поверхность, предназначенную для подачи на нее обрабатываемого материала, а также средство подачи импульсных потоков газа через несущую поверхность на материал, предназначенный для обработки, включающее камеру, в которую подается газ, причем в стенке этой камеры, противолежащей несущей поверхности, расположено, по меньшей мере, одно отверстие, отличающееся тем, что в указанном отверстии непосредственно под несущей поверхностью расположен, по меньшей мере, один вентильный элемент, а расстояние X_r, по меньшей мере, в одной плоскости поперечного сечения, перпендикулярной к оси вращения вентильного элемента, по меньшей мере, до одной точки на внешней поверхности вентильного элемента от оси его вращения меньше, чем соответствующее расстояние (X_u) до внешней окружности вращения на внешней поверхности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вентильный элемент или группа сформированных рядом вентильных элементов расположены, по существу, по всей ширине области переработки материала на несущей поверхности, предпочтительно, по всей ширине несущей поверхности.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вентильный элемент или группа вентильных элементов расположены, по существу, по всей длине области переработки материала, предпочтительно, по всей длине несущей поверхности.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что вентильный элемент или группа вентильных элементов выполнены с возможностью формирования в открытом положении, по меньшей мере, одного отверстия или группы отверстий, в направлении движения по несущей поверхности потока материала или, предпочтительно, под углом, отличным от него, причем через это отверстие/отверстия может проходить газ из камеры.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что отверстие, формируемое с помощью вентильного элемента в его открытом положении, расположено, по существу, по всей ширине области переработки материала на несущей поверхности и/или тем, что устройство имеет ряд таких отверстий, распределенных по всей ширине области переработки.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что оно содержит множество вентильных элементов, расположенных рядом друг с другом.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что вентильный элемент выполнен с возможностью вращения в одном направлении или в обоих направлениях вокруг своей оси.

8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что расположенные в непосредственной близости друг к другу вентильные элементы установлены с возможностью вращения в одном направлении.

9. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что расположенные в непосредственной близости друг к другу вентильные элементы установлены с возможностью вращения в двух противоположных направлениях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3