Вихретоковый сепаратор, отделяющий модуль, способ отделения и способ регулировки вихретокового сепаратора
Изобретение относится к вихретоковому отделению и может быть использовано для отделения металлических частиц от потока частиц. Вихретоковый сепаратор содержит барабан сепаратора, выполненный с возможностью формирования из потока частиц по меньшей мере первой фракции частиц, движущейся от барабана по первой траектории, и второй фракции частиц, движущейся от барабана по второй траектории, подающее устройство, размещенное спереди по потоку от барабана сепаратора, для подачи частиц к указанному барабану сепаратора, и разделительный элемент, выполненный сзади по потоку от барабана сепаратора для разделения первой фракции частиц и второй фракции частиц. Сепаратор дополнительно содержит сенсорное устройство, выполненное с возможностью обнаружения частиц, по меньшей мере их количества и/или свойств материала, по меньшей мере части одной из фракций частиц. Разделительный элемент установлен с возможностью перемещения на сепараторе таким образом, что расстояние (d) между разделительным элементом и барабаном сепаратора, и/или ориентация разделительного элемента относительно барабана сепаратора, и/или скорость транспортировки подающего устройства являются регулируемыми в зависимости от сигнала сенсорного устройства на основании количества и/или свойств материала обнаруженных частиц. Сенсорное устройство содержит передающую часть, такую как оптический излучатель, выполненную с возможностью передачи энергии в форме луча, и принимающую часть, такую как оптический приемник, для измерения отражения и/или затухания при прохождении частицей пучка энергии, причем сенсорное устройство содержит третью сенсорную часть, такую как электрическая катушка, выполненную с возможностью обнаружения электромагнитных характеристик частиц, проходящих указанную третью сенсорную часть. Сенсорное устройство содержит секцию обнаружения, выполненную с возможностью обеспечения прохождения выборки (т.е. небольшого процента) первой фракции частиц. Сенсорное устройство выполнено с возможностью вычисления содержания металла первой фракции частиц на основании сенсорных подсчетов и заданного отношения средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами, а сепаратор выполнен с возможностью регулировки положения разделительного элемента, по существу, непрерывно, например каждые несколько секунд, на основании указанного сигнала от сенсорного устройства. Технический результат - повышение эффективности отделения частиц от потока отходов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к вихретоковому отделению. Более конкретно, настоящее изобретение относится к вихретоковому сепаратору для отделения частиц от потока частиц, причем такой сепаратор содержит барабан сепаратора, выполненный с возможностью формирования из потока частиц по меньшей мере первой фракции частиц, перемещающейся от барабана по первой траектории, и второй фракции частиц, перемещающейся от барабана по второй траектории, подающее устройство, расположенное спереди по потоку от барабана сепаратора, для подвода частиц указанному барабану сепаратору, и разделительный элемент, выполненный сзади по потоку от барабана сепаратора, для разделения первой фракции частиц и второй фракции частиц.
Общеизвестна технология вихретокового сепарирования для сортировки и отделения металлических частиц от потока частиц. Используя вихретоковый сепаратор, можно восстанавливать металлы, такие как алюминий, из бытовых, промышленных и сожженных отходов, содержащих инертные пластики и другие материалы. Технология вихретокового отделения обеспечивает относительно экономичный способ восстановления значительной части ценного материала из мусора и отходов.
Такой известный вихретоковый сепаратор обычно содержит транспортер для транспортировки потока из частиц отходов к вращательному барабану, содержащему магнитные блоки. Барабан выполнен с возможностью поворота с высокой скоростью, то есть скоростью выше, чем скорость транспортировки транспортера, таким образом, что в металлических частицах создаются вихревые токи. Вихревые токи взаимодействуют с различными металлами в соответствии с их удельной массой и удельным сопротивлением таким образом, что на частице создается выталкивающее усилие. Если металл является легким и проводящим, например, алюминием, частица поднимается и выталкивается от нормального движения потока частиц по первой траектории. Такие выброшенные частицы затем могут быть отделены от частиц неметалла, которые продолжают движение по транспортеру и падают с барабана, отделяющего их от вытолкнутых металлических частиц. В комбинации со скоростью транспортировки транспортера барабан обеспечивает средство для отделения. Разделительный элемент, выполненный сзади по потоку от барабана, направляет две отделенные фракции частиц, проходящие по соответствующим траекториям, в направлении соответствующих сборных емкостей, которые собирают частицы соответствующих фракций.
При использовании вихретокового сепаратора для отделения металлических частиц от потока отходов, разделительный элемент размещается и/или ориентируется относительно барабана оператором отделителя. Состав потока отходов побуждает частицы двигаться по определенной траектории частиц. Следовательно, основываясь на визуальном наблюдении указанной траектории частиц, а также на интуиции, оператор может определить лучшее положение и/или ориентацию для разделительного элемента и отрегулировать элемент соответствующим образом. В случае относительно небольшого диаметра разделяемых частиц, более сложно отделить различные частицы, и соответствующие траектории различных фракций частиц расположены близко или даже частично накладываются. Следовательно, будет сложно определить соответствующее положение для разделительного элемента на основании визуального наблюдения и интуиции.
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в выполнении улучшенного вихретокового сепаратора. Более конкретно, задача настоящего изобретения заключается в выполнении вихретокового сепаратора, который обеспечивает возможность эффективного отделения частиц от потока отходов, даже если частицы, которые должны быть отделены, имеют минимальный диаметр.
Сущность изобретения
Согласно одной особенности настоящего изобретения, предложен вихретоковый сепаратор для отделения частиц от потока частиц вышеупомянутого типа. Данное сепаратор дополнительно содержит сенсорное устройство, выполненное с возможностью обнаружения частиц, по меньшей мере их количества и/или свойств материала, по меньшей мере части одной из фракций частиц, причем сепаратор выполнен с возможностью регулировки, при использовании, положения и/или ориентации разделительного элемента относительно барабана сепаратора и/или скорости транспортировки подающего устройства в зависимости от сигнала сенсорного устройства на основании количества и/или свойств материала обнаруженных частиц, например на основании посчитанного количества частиц, проходящих через сенсорное устройство.
Посредством автоматической регулировки положения и/или ориентации разделительного элемента на основании объективных измерений, произведенных сенсорным устройством, может быть определено оптимальное положение и/или ориентация разделительного элемента относительно барабана сепаратора для конкретного потока отходов. Разделительный элемент подвижно установлен на сепаратор таким образом, чтобы расстояние между разделительным элементом и барабаном сепаратора и/или ориентация разделительного элемента относительно барабана сепаратора регулировались в зависимости от указанного сигнала сенсорного устройства. Сенсорное устройство выполнено с возможностью подсчета количества частиц различного типа, проходящих сенсорное устройство, и на основании собранных данных может определять конкретное положение разделительного элемента. Положение разделительного элемента может быть отрегулировано автоматически, предпочтительно в режиме реального времени. Например, поток отходов может испытывать изменения влагосодержания. В случае постоянной скорости подачи потока отходов, при изменении его влагосодержания, первая траектория, по которой следует первая фракция частиц, изменяется относительно второй траектории, по которой следует вторая фракция частиц. Например, при повышении влагосодержания потока отходов, количество частиц первой фракции частиц, которое обнаруживается около текущего положения разделительного элемента, изменяется. В таком случае положение разделительного элемента может быть отрегулировано таким образом, чтобы количество частиц первой фракции частиц оставалось, по существу, постоянным. Вместо или в дополнение к регулировке положения и/или ориентации разделительного элемента может быть отрегулирована скорость транспортировки подающего устройства. В случае несоответствия количества посчитанных частиц предопределенному значению, скорость транспортировки подающего устройства может быть увеличена или уменьшена. При увеличении скорости частицы будут проходить большее расстояние от отделительного барабана, а в случае снижения скорости, частицы будут падать на более коротком расстоянии от барабана сепаратора. Вследствие такой конструкции вихретокового сепаратора, отделение соответствующих фракций может быть выполнено эффективно, обеспечивая возможность эффективного разделения потоков отходов, содержащих относительно небольшие частицы, например, со средним диаметром, который меньше чем 15 мм или даже меньше чем 10 мм, например между 1-10 мм. Ввиду того что поток частиц, например поток отходов, такой как поток отходов зольного остатка, может иметь, по существу, единственный цвет, например, в большей степени серый, или диапазон цветов, по существу, со схожими цветами, то различные частицы, содержащиеся в указанном потоке отходов, не распознаются лишь по их внешнему виду. Таким образом, невозможно получить тщательного отделения соответствующих фракций частиц от потока отходов зольного остатка на основании визуального обнаружения посредством камеры, такой как черно-белая камера, цветная камера, инфракрасная камера и подобные камеры. Сенсорное устройство согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью обнаружения различных видов частиц, несмотря на внешний вид, например цвет или диапазон цветов различных частиц потока частиц, а также независимо от частиц, покрытых пылью.
Следовательно, чистота отделенной фракции частиц может увеличиться, тем самым, в случае отделения металлических частиц, увеличивая значение восстановленных отделенных фракций частиц.
Кроме того, вследствие того, что положение разделительного элемента основано на указанных объективных измерениях количества частиц, проходящих сенсорное устройство, и ввиду последующей автоматической регулировки положения разделительного элемента получается оптимальное положение разделительного элемента в режиме реального времени, таким образом, повышая постоянную точность операции отделения. Кроме того, инвестиции, которые необходимо вложить для обеспечения улучшенного вихретокового сепаратора, сравнительно небольшие относительно улучшенного качества фракций частиц, которые могут быть восстановлены с помощью указанного улучшенного сепаратора.
Вихретоковый сепаратор выполнен с возможностью регулировки положения разделительного элемента, по существу, непрерывно, например, каждые несколько секунд, например десять секунд, на основании сигнала от сенсорного устройства. Регулировки положения разделительного элемента, как правило, каждые десять секунд достаточно при отделении отдельных фракции частиц от потока отходов зольного остатка. В таком виде потока отходов состав материала не может изменяться быстрее, чем каждые несколько секунд. Поэтому регулировка положения разделительного элемента каждые несколько секунд соответствует указанному виду разделяемого потока частиц. Может быть так, что время между последовательными установками разделительного элемента может быть отличным, т.е. больше или меньше, при необходимости отделения другого вида потока частиц.
Сенсорное устройство содержит первую сенсорную часть, представляющую собой передающую сенсорную часть, такую как оптический излучатель или излучатель звуковых колебаний, выполненную с возможностью передачи энергии, по существу, в форме луча, и вторую сенсорную часть, представляющую собой принимающую сенсорную часть, такую как оптический приемник или приемник звуковых колебаний. Кроме того, в качестве преимущества могут быть использованы другие виды сенсорных устройств, например основанные на микроизлучении, электромагнитном излучении, таком как инфракрасное излучение, и другие подходящие сенсорные устройства, которые выполнены с возможностью излучения энергии в форме луча и вызывают измеряемое отражение и/или затухание при прохождении частицами луча энергии. Сенсорное устройство может быть выполнено с возможностью подсчета частиц, проходящих луч света в виде энергии за единицу времени, и измерения размера соответствующих частиц и/или угловой скорости соответствующих частиц.
Соответствующие фракции частиц могут содержать одну из фракции частиц черного металла, фракции частиц цветного металла и фракции частиц неметалла. Вихретоковый сепаратор может быть выполнен с возможностью отделения по меньшей мере двух фракций частиц от потока частиц. Барабан сепаратора может содержать постоянный магнит или электромагнит. Последний может быть выполнен с возможностью включения и выключения в течение процесса отделения в случае, если одна из отдельных фракций частиц представляет собой фракцию из частиц черного металла.
Для обеспечения возможности более точного определения качества отделенной фракции частиц потока частиц, причем указанная фракция частиц представляет собой фракцию из металлических частиц, сенсорное устройство обеспечено третьей сенсорной частью, такой как электрическая катушка, которая выполнена с возможностью обнаружения электромагнитной характеристики проводящих частиц, проходящих указанную третью сенсорную часть. В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения третья сенсорная часть может содержать по меньшей мере две электрические катушки. По меньшей мере одну для создания магнитного поля и по меньшей мере одну для обнаружения металлических частиц, проходящих указанную третью сенсорную часть. Такая электрическая передающая катушка создает электромагнитное поле, но не излучает чистую энергию, а следовательно, также и пучка энергии, в отсутствие частиц.
Отделение вихревыми токами, в общем случае, является несовершенным. Это означает, что первая фракция частиц, например фракция из металлических частиц, всегда содержит частицы второй фракции частиц, например частицы неметалла, такие как пластмассовые частицы, рядом с первыми частицами. Определяя количество частиц отделенной фракции металла за некоторый период времени и количество фактических металлических частиц, содержавшихся в указанной фракции, расстояние между барабаном сепаратора и разделительным элементом может быть определено более точно. Например, в случае если количество металлических частиц по отношению к количеству частиц неметалла увеличилось, то может возникнуть необходимость перемещения разделительного элемента к барабану сепаратора. С другой стороны, если количество металлических частиц по отношению к количеству частиц неметалла снизилось, то разделительный элемент может быть отодвинут от барабана сепаратора. В дополнение к или вместо перемещения разделительного элемента может быть отрегулирована скорость транспортировки подающего устройства, такого как транспортер, путем увеличения или уменьшения скорости. В конечном счете, при увеличении скорости транспортера, частицы, которые выталкиваются посредством барабана сепаратора, будут проходить по другой траектории и могут падать на большее расстояние от барабана сепаратора, чем при более низкой скорости транспортера.
Следует отметить, что оптимальное положение разделительного элемента зависит от настроек блока вихретокового отделения вихревыми токами, например, скорость транспортера и частота поворота барабана сепаратора.
Сенсорное устройство содержит секцию обнаружения, выполненную с возможностью обеспечения прохождения выборки (то есть небольшой процент) первой фракции частиц, причем сенсорное устройство выполнено с возможностью вычисления содержания металла первой фракции частиц на основании сенсорных подсчетов и заданного отношения средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами. Величина выборки такого чувствительного устройства может равняться максимально 20 частям в секунду. Содержание металла (концентрация металлических частиц) представительного количества частиц (объем выборки) из потока частиц отходов может быть вычислено на основании сенсорных подсчетов и заданного коэффициента k средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами. Содержание металла потока отходов обозначено здесь как G, тогда как m представляет собой среднюю массу частицы и NIRS, NEMS представляют собой сенсорные подсчеты. NIRS представляет собой сенсорный подсчет первой и второй сенсорных частей и представляет общее количество частиц, проходящих указанные сенсорные части. NEMS представляет собой сенсорный подсчет третьей сенсорной части и представляет количество металлических частиц, проходящих указанную сенсорную часть. Поправочный коэффициент подсчета вводится для соответствующих сенсорных частей ввиду вероятности, что он пропускает некоторые частицы, главным образом, вследствие одновременного падения частиц через сенсорное устройство. Содержание металла теперь может быть соотнесено с комбинированными измерениями, произведенными чувствительным устройством, следующим образом:
Z (0<Z<1) означает отношение сенсорных подсчетов, C - отношение поправочные коэффициенты сенсорных подсчетов и k - отношение средних масс частиц, согласно:
Поправочные коэффициенты и k могут быть определены при калибровочном испытании с использованием смеси частиц известного состава (известного содержания).
При наличии сенсорного устройства, содержащего первую и вторую сенсорные части, а также третью сенсорную часть, может быть получено очень тщательное отделение частиц цветного металла от потока частиц, такого как поток отходов зольного остатка. Даже частицы со средним диаметром 1-10 мм могут быть эффективно отделены. Типичный вихретоковый сепаратор выполнен с возможностью тщательного отделения частиц со средним диаметром приблизительно 10 мм и более. Следовательно, с использованием вихретокового сепаратора по настоящему изобретению возможно улучшенное отделение даже для потока отходов с частицами, имеющими, по существу, подобный цвет или оттенок. Поскольку выполняется обнаружение выборки фракции частиц, рассеивание фракции частиц не оказывает существенного влияния на точность отделения посредством сенсорного устройства по настоящему изобретению. В противоположность отделению на основе, например, камеры. В этом случае рассеивание потока частиц приводит в результате к менее точным подсчетам частиц, так как не каждая частица может быть обнаружена камерой. Следовательно, отделение частиц посредством чувствительного устройства по настоящему изобретению очень эффективно.
Следует отметить, что в документе US 2004/0040894 раскрыт вихретоковый сепаратор, содержащий барабан с поворотным магнитным ротором для отделения из потока частиц первой фракции частиц от второй фракции частиц. Вниз по потоку от барабана обеспечен разделительный гребень, который может быть отрегулирован. Устройство дополнительно содержит камеру, выполненную с возможностью распознавания состава отделяемой фракции. Обеспечено регулирующее устройство, выполненное с возможностью регулировки разделительного гребня, на основании распознавания камерой состава фракции, в положение, соответствующее концентрированному отсортированному составу отделенной фракции.
Следует отметить, что сенсорное устройство по настоящему изобретению может быть также использовано преимущественно для контроля качества.
Предпочтительно сенсорное устройство по настоящему изобретению расположено со стороны разделительного элемента и обращено от барабана сепаратора. Например, первая, вторая и третья сенсорные части могут быть выполнены в корпусе, который может быть присоединен к разделительному элементу для эффективного отбора первого потока частиц.
Для обеспечения возможности разделения соответствующих отделенных фракции частиц устройство для отделения может содержать, в дополнительном варианте реализации настоящего изобретения, блок управления, функционально соединенный с сенсорным устройством, устройством подачи частиц и/или разделительным элементом, причем блок управления выполнен с возможностью управления по меньшей мере одной из скоростей подающего устройства, такой как скорость транспортера, перемещения и/или ориентации разделительного элемента относительно барабана сепаратора.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения может быть предпочтительно, если блок управления содержит память для хранения предопределенного отношения по меньшей мере между количеством обнаруженных частиц и положением разделительного элемента и/или скоростью подающего устройства. Блок управления затем может обеспечить возможность свободного перемещения разделительного элемента в случае изменения количества обнаруженных частиц в течение функционирования вихретокового сепаратора. В зависимости от результатов измерений, расстояние между барабаном сепаратора и разделительным элементом и/или оптимальной скоростью подающего устройства может быть известно на основании сохраненного соотношения. Следовательно, новое положение разделительного элемента возникает автоматически при выявлении количества частиц, проходящих сенсорное устройство. Такая система обеспечивает оперативную регулировку разделительного элемента в течение функционирования сепаратора.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения сепаратор может содержать раму, которая принимает разделительный элемент с возможностью перемещения, например, посредством направляющей, выполненной на этой раме. Такое расположение образует простую конструкцию подвижного разделительного элемента и обеспечивает свободное перемещение указанного элемента к барабану сепаратора и от него. В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения устройство для отделения может содержать раму, которая принимает разделительный элемент с возможностью поворота, например дополнительно содержащий двигатель, функционально соединенный с разделительным элементом, таким образом, что указанный разделительный элемент может быть повернут поворотной осью указанного двигателя. Такая конструктивная особенность приводит в результате к простой конструкции поворотного разделительного элемента и обеспечивает свободный поворот указанного элемента относительно отделительного барабана.
Следует отметить, что разделительный элемент в настоящей заявке должен пониматься в широком смысле. Например, разделительный элемент может быть отдельной частью, которая выполнена на раме подвижно и/или с возможностью поворота согласно приведенному выше описанию. Вместо этого разделительный элемент может содержать стенку контейнера или сборной емкости, выполненной внизу траекторий частиц. Указанный контейнер или сборная емкость может быть выполнена с возможностью перемещения относительно барабана сепаратора для обеспечения регулировки положения разделительного элемента.
В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения сепаратор может содержать более одного разделительного элемента. Соответствующие разделительные элементы могут быть выполнены на взаимном расстоянии таким образом, чтобы от потока частиц можно было отделить более двух фракций частиц. Соответствующими разделительными элементами можно управлять одновременно или независимо. В последнем случае может быть выполнено более одного сенсорного устройства, и каждое из этих устройств функционально соединено с блоком управления для управления соответствующими разделительными элементами на основании сигналов от соответствующих сенсорных устройств.
Сенсорное устройство может иметь различные конфигурации и может быть обеспечено различными способами относительно разделительного элемента для точного определения количества проходящих частиц. Например, передающая часть сенсорного устройства может быть расположена таким образом, что при использовании переданная энергия проходит к поверхности разделительного элемента в направлении, по существу, перпендикулярном указанной поверхности разделительного элемента. В качестве альтернативы, передающая часть сенсорного устройства может быть расположена таким образом, что при использовании переданная энергии проходит, по существу, параллельно поверхности разделительного элемента и, таким образом, по существу, параллельно к центральной оси барабана сепаратора.
Кроме того, при любом конструктивном исполнении передающей части принимающая часть сенсорного устройства может быть расположена на расстоянии от поверхности разделительного элемента. В качестве альтернативы, принимающая часть сенсорного устройства может быть расположена таким образом, что при использовании переданная энергия принимается от направления, по существу, параллельного плоскости, проходящей через поверхность разделительного элемента.
Для защиты сенсорного устройства от загрязнения такое сенсорное устройство может быть по меньшей мере частично окружено кожухом. Согласно еще одной особенности настоящего изобретения, кожух может содержать по меньшей мере один элемент листовой формы, причем элемент листовой формы выполнен под углом относительно направления перемещения фракции металлических частиц.
Настоящее изобретение дополнительно относится к отделяющему модулю для использования с вихретоковым сепаратором, таким как известный вихретоковый сепаратор, упомянутый в приведенном выше описании. Согласно настоящему изобретению отделяющий модуль содержит по меньшей мере описанный выше разделительный элемент, сенсорное устройство и блок управления. Настоящее изобретение также относится к способу для преобразования вихретокового сепаратора в вихретоковый сепаратор по настоящему изобретению. Способ включает выполнение вихретокового сепаратора и выполнение описанного выше модуля отделения. После извлечения разделительного элемента из вихретокового сепаратора в данный сепаратор может быть установлен отделяющий модуль. Поэтому блок управления может быть функционально соединен с подающим устройством сепаратора таким образом, что помимо регулировки положения разделительного элемента на основании сигналов от сенсорного устройства также может быть отрегулирована скорость транспортировки подающего устройства. Обеспечивая такой отделяющий модуль и такой способ для адаптации вихретокового сепаратора, известные вихретоковые сепараторы могут быть без труда преобразованы в улучшенные сепараторы по настоящему изобретению, тем самым, обеспечивая аналогичные результаты и преимущества, раскрытые в приведенном выше описании.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу для отделения частиц от потока частиц при использовании описанного выше вихретокового сепаратора по настоящему изобретению, причем такой способ включает:
- подачу потока частиц к барабану сепаратора;
- обнаружение частиц по меньшей мере части одной из фракций частиц, сходящих с барабана;
- подсчет количества частиц;
- определение количества частиц металла по меньшей мере части указанной фракции частиц;
- перемещение разделительного элемента на основании подсчета частиц и на основании подсчета частиц металла для регулировки расстояния и/или ориентации разделительного элемента относительно внешней окружности барабана и/или регулировки скорости транспортировки подающего устройства на основании посчитанного количества частиц.
Такой способ обеспечивает подобные результаты и преимущества, представленные в приведенном выше описании в отношении вихретокового сепаратора по настоящему изобретению.
Вышеупомянутые и другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут наиболее понятны из приведенного ниже подробного описания конкретных вариантов реализации настоящего изобретения, выполненных совместно с сопроводительными чертежами, которые предназначены для иллюстрации, а не ограничения настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен схематический вид сбоку вихретокового сепаратора согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг.2 изображен схематический вид спереди сепаратора, показанного на фиг.1;
На фиг.3 изображен схематический вид сбоку вихретокового сепаратора согласно второму варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг.4 изображен схематический вид спереди сепаратора, показанного на фиг.3;
На фиг.5 изображен схематический вид спереди вихретокового сепаратора согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения; и
На фиг.6 изображен схематический вид сбоку сепаратора, показанного на фиг.5.
Следует отметить, что одинаковые или соответствующие элементы на различных чертежах обозначены одинаковыми или соответствующими ссылочными номерами.
Подробное описание
На фиг.1 и 2 показан первый вариант реализации вихретокового сепаратора 1 согласно настоящему изобретению. Вихретоковый сепаратор 1 выполнен с возможностью отделения частиц 20 цветного металла, такого как алюминий, медь, частиц латуни и цинка, от потока W отходов.
Таким образом, вихретоковый сепаратор 1 содержит транспортер 2 для подвода потока частиц отходов W к барабану 4 сепаратора в направлении транспортировки Rt. Барабан 4 сепаратора содержит вращательный барабан с постоянным магнитом и выполнен с возможностью возбуждения электрических токов, то есть вихревых токов, в пределах объема каждой частицы 20, 22, проходящей вблизи барабана 4. Влияние магнитного поля на индуцированные токи приводит в результате к возникновению усилия Лоренца, которое выталкивает частицы 20 из магнитного поля барабана 4, вызывая в результате образование первой фракции 21 частиц цветного металла, движущейся по первой траектории 6. Остаток от потока частиц, например часть, которая не вытолкнута из магнитного поля барабана 4 посредством созданных вихревых токов, то есть фракция 23 из неметаллических или непроводящих частиц, движется по второй траектории 8, отдаленной от первой траектории 6.
Сепаратор 1 дополнительно содержит разделительный элемент 14, выполненный сзади по потоку от барабана 4 сепаратора, для обеспечения перегородки между фракцией 21 частиц цветного металла потока частиц и непроводящей фракцией 23 потока частиц. Обе фракции 21, 23 частиц могут быть собраны независимо, например, в соответствующем контейнере (не показан), выполненном с обеих сторон разделительного элемента 14.
Следует отметить, что термины «сзади по потоку от» и «спереди по потоку от» определены относительно направления Rt транспортировки частиц 20, 22.
Разделительный элемент 14 может быть расположен с возможностью перемещения по направляющей 15, выполненной на сепараторе 1. Направляющая может быть установлена на раме (не показана), которая может быть присоединена к основанию (не показано), удерживающему транспортер 2 и барабан 4 сепаратора, или может быть отдельной рамой, выполненной рядом с основанием. Также возможны другие подходящие конфигурации. Разделительный элемент 14 дополнительно может быть расположен таким образом, чтобы его ориентация относительно барабана 4 сепаратора могла быть изменена. Другими словами, угол α, образованный разделительным элементом 14 и плоскостью, по существу, параллельной транспортирующему направлению транспортера 2, может быть изменен таким образом, чтобы ориентация разделительного элемента 14 была подогнана к траектории 6, 8 соответствующих фракций 21, 23 частиц. Перемещение разделительного элемента 14 и/или изменение ориентации разделительного элемента 14 может быть вызвано посредством сигнала от сенсорного устройства 11, выполненного на сепараторе 1.
Сенсорное устройство 11 выполнено с возможностью обнаружения количества частиц, в показанном варианте реализации количество частиц 20 фракции неметаллических частиц, проходящих устройство 11 в течение определенного периода времени. Кроме того, сенсорное устройство 11 может быть выполнено с возможностью определения размера частиц 20 или является ли частица 20 цветным металлом, исходя из колебаний сигнала сенсорного устройства. Предпочтительно, сенсорное устройство 11 выполнено с возможностью измерения отражения и затухания при прохождении частицей 20 светового луча 17. Сенсорное устройство 11 выполнено со стороны разделительного элемента 14 и обращено от барабана 4 сепаратора. Согласно первому варианту реализации сепаратора 1 по настоящему изобретению сенсорное устройство содержит светоизлучающую сенсорную часть 12 и светопринимающую сенсорную часть 13, которые взаимодействуют для определения количества проходящих мимо частиц. Светоизлучающая сенсорная часть 12 расположена таким образом, что световой луч 17, излученный сенсорной частью 12, проходит в направлении, по существу, параллельно разделительному элементу 14. Светопринимающая сенсорная часть 13 выполнена, по существу, ортогонально относительно разделительного элемента 14 и обнаруживает частицы 20, проходящие через луч света.
Сепаратор 1 содержит блок 16 управления, функционально соединенный с сенсорным устройством 11, разделительным элементом 14 и транспортером 2. Блок 16 управления содержит память, в которой сохранено предопределенное отношение между количеством частиц 20, проходящих сенсорное устройство 11 в определенном временном интервале, и положением и/или ориентацией разделительного элемента 14 относительно барабана 4 сепаратора. В случае обнаружения определенного количества частиц 20 блок 16 управления может управлять разделительным элементом 14 для корректировки расстояния d до барабана 4 сепаратора и/или ориентации относительно плоскости, по существу, параллельной направлению Rt транспортировки транспортера 2. На основании измерений разделительный элемент 14 может быть размещен оптимально для отделения этого вида потока W частиц, тем самым, увеличивая содержание и восстановление неметаллических частиц 20 из потока W отходов. Например, в случае если определенное количество частиц меньше, чем предопределенный порог, расстояние d между разделительным элементом 14 и барабаном 4 сепаратора может быть уменьшено. В то же время наклон разделительного элемента 14, например угол α, может быть увеличен. В случае если количество частиц превышает предопределенный порог, разделительный элемент 14 может быть отодвинут от барабана 4 сепаратора, а наклон может быть уменьшен.
Блок 16 управления может дополнительно управлять скоростью транспортера для влияния на траекторию 6, 8 частиц отделенных фракций частицы потока W отходов для дополнительного увеличения степени и восстановления неметаллического материала. Сепаратор 1 может дополнительно содержать устройство для взвешивания ленты (не показано) для определения скорости подачи вихретокового сепаратора.
Вместо указанного устройства для взвешивания ленты может быть выполнено ультразвуковое сенсорное устройство (не показано) для определения скорости подачи за счет высоты потока W отходов. Кроме того, блок 16 управления может быть выполнен с возможностью управления положением разделительного элемента 14 и/или скоростью транспортера 2 на основании данных, собранных устройством для определения скорости подачи.
Согласно дополнительному варианту реализации (не показан) вихретокового сепаратора, барабан сепаратора может представлять собой барабан электромагнитного отделителя. При наличии такого барабана, который может быть включен и выключен в течение процесса отделения, например множество раз за секунду, вихретоковый сепаратор может также отделять частицы черного металла от потока частиц, рядом с частицами цветного металла и неметаллическими (то есть не проводящими) частицами. В течение процесса отделения частицы черного металла будут прилипать к барабану сепаратора дольше, чем другой вид частиц из потока отходов. Вследствие прерывистого барабана сепаратора частицы черного металла в конечном итоге могут быть отделены от барабана сепаратора и заключены в контейнере, расположенном, по существу, ниже барабана сепаратора. Неметаллические частицы движутся по второй траектории, а частицы цветного металла движутся по первой траектории, собираясь в контейнере, наиболее удаленном от отделительного барабана.
На фиг.3 и 4 показан второй вариант реализации вихретокового сепаратора 1 согласно настоящему изобретению. Для ясности в приведенном ниже описании будут подробно раскрыты только элементы, которые отличаются от первого варианта реализации. Для раскрытия других подобных частей выполнена ссылка на описание фиг.1 и 2.
Отличие между вихретоковым сепаратором 1 согласно первому варианту реализации и вихретоковым сепаратором 1 согласно варианту реализации, показанному на фиг.3 и 4, заключается в различной конфигурации сенсорного устройства 111. Светоизлучающая сенсорная часть 112 данного устройства 111 расположена таким образом, что, при использовании, световой луч 17 проходит к разделительному элементу 14 в направлении, по существу, противоположном направлению Rt транспортировки. Светопринимающая сенсорная часть 113 чувствительного устройства выполнена таким образом, что световой луч 17 проходит в направлении, по существу, ортогональном от разделительного элемента 14. Работа вихретокового сепаратора 1 по второму варианту реализации соответствует работе сепаратора 1 по первому варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг.5 и 6 показан дополнительный вариант реализации сепаратора 1 согласно настоящему изобретению. Для ясности в приведенном ниже описании будут подробно раскрыты только элементы, которые отличаются от первого и второго вариантов реализации. Для описания других подобных частей сделана ссылка на описание фиг.1 и 2.
Различие третьего варианта реализации вихретокового сепаратора 1 относительно первого и второго вариантов реализации заключается в том, что сенсорное устройство 211 дополнительно содержит электрическую катушку 218 или любой другой подходящий электромеханический датчик, который выполнен с возможностью обнаружения электромагнитной характеристики частиц 20, проходящих указанную катушку 218. Благодаря данной катушке 218 сенсорное устройство 211 может посчитать количество металлических частиц, в данном случае частицы цветного металла, помимо общего количества частиц 20, проходящих через сенсорное устройство 211. Сенсорное устройство 211 согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения может содержать секцию обнаружения, выполненную с возможностью обеспечения прохождения выборки (т.е. небольшой процент) первой фракции 6 частиц. Сенсорное устройство 211 выполнено с возможностью вычисления содержания металла (т.е. концентрацию металлических частиц) первой фракции частиц на основании подсчета первой и второй частей 212, 213 сенсорного устройства и на основании подсчета третьей сенсорной части 218 и заданного отношения средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами. Расчет содержания металла может быть получен с использованием Уравнений (1) и (2), описанных в сущности изобретения.
В случае если отношение между количеством металлических частиц и общим количеством частиц 20 во фракции 21 из металлических частиц ниже предопределенного порога или снижается в течение операции отделения, разделительный элемент 14 может быть размещен очень близко к барабану 4 сепаратора. Блок 16 управления может затем управлять разделительным элементом 14 для перемещения его в положение, более удаленное от барабана 4 сепаратора. В случае если указанное отношение выше конкретного предопределенного порога или увеличивается в течение операции отделения, расстояние d между разделительным элементом 14 и барабаном 4 сепаратора может быть слишком большим. Расстояние d может изменяться до получения оптимального отношения для извлечения большинства металлических частиц из потока частиц отходов. В третьем варианте реализации, показанном на фиг.5 и 6, светоизлучающая сенсорная часть 212 может быть выполнена аналогично светоизлучающей сенсорной части 12 по первому варианту реализации. Однако светопринимающая сенсорная часть 213 может быть размещена на расстоянии светоизлучающей сенсорной части 212, при котором обе сенсорные части 212, 213 расположены на подобном расстоянии от разделительного элемента 14. Таким образом, излученный световой луч 217 проходит по траектории, по существу, параллельной поверхности разделительного элемента, до достижения светопринимающей сенсорной части 213.
Согласно фиг.5 сенсорное устройство 211 по меньшей мере частично окружено кожухом 219. В показанном примере кожух 219 содержит две панели 219a, b в форме листа, например, металла или другого подходящего материала, которые развертываются в форме веера в направлении Rt транспортировки частиц. Такие панели 219a, b защищают сенсорное устройство 211 от загрязнения и/или повреждений и, таким образом, снижают риск поломки сенсорного устройства. Предпочтительно кожух 219 имеет такую форму и размеры, которые обеспечивают удобство его очистки и чрезмерно не препятствуют процессу отделения.
Несмотря на то что в приведенном выше описании частично со ссылкой сопроводительные чертежи были раскрыты примерные варианты реализации настоящего изобретения, нужно понимать, что настоящее изобретение не ограничено этими вариантами реализации. Специалистами в данной области техники могут быть выполнены изменения раскрытых вариантов реализации при осуществлении заявленного изобретения при изучении чертежей, настоящего описания и приложенной формулы изобретения. Например, будет понятно, что вихретоковый сепаратор может содержать сенсорное устройство согласно настоящему изобретению, которое функционально соединено только с подающим устройством и выполнено с возможностью создания сигнала для управления скоростью подающего устройства. В таком примере разделительный элемент необязательно должен быть перемещен. Кроме того, можно понять, что излучающая сенсорная часть и принимающая сенсорная часть могут относиться к различным видам и быть частью различных конфигураций, отличных от конфигураций, описанных в различных вариантах реализации вихретокового сепаратора 1 по настоящему изобретению. Электрическая катушка может быть использована с любым видом первой и второй сенсорных частей, поскольку эти части взаимодействуют для подсчета общего количества частиц, проходящих указанные сенсорные части. Также другие виды третьих сенсорных частей, которые могут выполнять подсчет количества проводящих сенсорных частей, проходящих указанную третью сенсорную часть, могут быть использованы в качестве преимущества. Кроме того, третья сенсорная часть может быть выполнена с возможностью определения вида металлических частиц, проходящих указанную сенсорную часть.
Кроме того, разделительный элемент 14 может иметь различные конструктивные исполнения и содержать различные средства для обеспечения подвижности разделительного элемента 14 относительно барабана 4 сепаратора.
Две или более фракций частиц могут быть отделены посредством вихретокового сепаратора по настоящему изобретению. Число разделительных элементов, которые должны быть использованы, может, таким образом, соответствовать числу отделяемых фракций частиц. В зависимости от вида частиц, которые должны быть отделены, барабан сепаратора может содержать постоянный магнит или электромагнит.
Встречающееся по всему тексту описания выражение «один вариант реализации» или «вариант реализации» означает, что конкретный элемент, структура или характеристика, описанные применительно к варианту реализации, содержится по меньшей мере в одном варианте реализации в настоящем изобретении. Таким образом, наличие фраз «в одном варианте реализации» или «в варианте реализации» в различных местах по всему описанию не обязательно ссылается на один и тот же вариант реализации.
Кроме того, следует отметить, что конкретные признаки, структуры или характеристики по меньшей мере одного варианта реализации могут быть объединены любым подходящим способом для формирования новых, явным образом не описанных вариантов реализации.
1. Вихретоковый сепаратор для отделения частиц от потока частиц, содержащий барабан (4) сепаратора, выполненный с возможностью формирования из потока частиц по меньшей мере первой фракции (21) частиц, движущейся от барабана по первой траектории (6), и второй фракции (23) частиц, движущейся от барабана по второй траектории (8), подающее устройство (2), размещенное спереди по потоку от барабана сепаратора, для подачи частиц к указанному барабану сепаратора, и разделительный элемент (14), выполненный сзади по потоку от барабана сепаратора для разделения первой фракции частиц и второй фракции частиц, причем сепаратор дополнительно содержит сенсорное устройство (11, 111, 211), выполненное с возможностью обнаружения частиц, по меньшей мере их количества и/или свойств материала, по меньшей мере части одной из фракций частиц, причем разделительный элемент установлен с возможностью перемещения на сепараторе таким образом, что расстояние (d) между разделительным элементом и барабаном сепаратора, и/или ориентация разделительного элемента относительно барабана (4) сепаратора, и/или скорость транспортировки подающего устройства (2) являются регулируемыми в зависимости от сигнала сенсорного устройства на основании количества и/или свойств материала обнаруженных частиц, отличающийся тем, что сенсорное устройство содержит передающую часть (12, 112, 212), такую как оптический излучатель, выполненную с возможностью передачи энергии в форме луча, и принимающую часть (13, 113, 213), такую как оптический приемник, для измерения отражения и/или затухания при прохождении частицей луча энергии, причем сенсорное устройство содержит третью сенсорную часть (218), такую как электрическая катушка, выполненную с возможностью обнаружения электромагнитных характеристик частиц, проходящих указанную третью сенсорную часть, при этом сенсорное устройство содержит секцию обнаружения, выполненную с возможностью обеспечения прохождения выборки (т.е. небольшого процента) первой фракции частиц, и при этом сенсорное устройство выполнено с возможностью вычисления содержания металла первой фракции частиц на основании сенсорных подсчетов и заданного отношения средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами, а сепаратор выполнен с возможностью регулировки положения разделительного элемента, по существу, непрерывно, например каждые несколько секунд, на основании указанного сигнала от сенсорного устройства.
2. Вихретоковый сепаратор по п.1, в котором сенсорное устройство расположено со стороны разделительного элемента, обращенной от барабана сепаратора.
3. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором соответствующие фракции частиц содержат одну из фракции частиц черного металла, фракции (21) частиц цветного металла и фракции (23) частиц неметалла.
4. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором барабан (4) сепаратора содержит постоянный магнит или электромагнит, который выполнен с возможностью включения и выключения в течение процесса отделения.
5. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, содержащий блок (16) управления, функционально соединенный с сенсорным устройством, устройством подачи частиц и/или разделительным элементом, причем блок управления выполнен с возможностью управления по меньшей мере скоростью подающего устройства, перемещением и/или ориентацией разделительного элемента относительно барабана сепаратора.
6. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором блок управления содержит память для хранения предопределенного соотношения по меньшей мере между количеством обнаруженных частиц и положением разделительного элемента и/или скоростью подающего устройства.
7. Вихретоковый сепаратор по п.5, дополнительно содержащий устройство для определения скорости подачи частиц подающего устройства к барабану сепаратора, причем блок управления функционально соединен с указанным устройством.
8. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, содержащий раму, которая принимает разделительный элемент с возможностью его перемещения, например, посредством направляющей (15), выполненной на указанной раме.
9. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, содержащий раму, которая принимает разделительный элемент с возможностью его поворота, например, дополнительно содержащий двигатель, функционально соединенный с разделительным элементом таким образом, что разделительный элемент может быть повернут поворотной осью двигателя.
10. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором передающая часть сенсорного устройства расположена таким образом, что при использовании переданная энергия проходит к поверхности разделительного элемента в направлении, по существу, перпендикулярном указанной поверхности разделительного элемента.
11. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором передающая часть сенсорного устройства расположена таким образом, что при использовании переданная энергия проходит, по существу, параллельно поверхности разделительного элемента.
12. Вихретоковый сепаратор по п.10, в котором принимающая часть сенсорного устройства расположена на расстоянии от поверхности разделительного элемента.
13. Вихретоковый сепаратор по п.10, в котором принимающая часть сенсорного устройства расположена таким образом, что при использовании переданная энергия принимается от направления, по существу, параллельного поверхности разделительного элемента.
14. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором сенсорное устройство по меньшей мере частично окружено кожухом (219), например, содержащим по меньшей мере один элемент (219a, b) листовой формы.
15. Вихретоковый сепаратор по п.1 или 2, в котором спереди по потоку и сзади по потоку от разделительного элемента выполнена соответствующая приемная область, например контейнер.
16. Способ отделения частиц из потока частиц с использованием вихретокового сепаратора по любому из пп.1-15, включающий:
- подачу потока частиц к барабану сепаратора;
- обнаружение частиц по меньшей мере части одной из фракций частиц, поступающих от барабана;
- подсчет количества частиц;
- определение количества металлических частиц по меньшей мере части указанной фракции частиц;
- перемещение разделительного элемента на основании подсчета частиц и подсчета металлических частиц для регулировки расстояния (d), и/или ориентации разделительного элемента относительно внешней окружности барабана, и/или регулировки скорости транспортировки подающего устройства на основании посчитанного количества частиц.
