雜質(zhì)分離裝置制造方法
【專利摘要】一種用于處理包括纖維（106）和雜質(zhì)（104）兩者的纖維樣品（102）的分離裝置（100），并且包括沿著第一方向旋轉(zhuǎn)并且接收纖維樣品（102）的分離錫林（112）。這些分離錫林（112）具有圓柱體表面（116），圓柱體表面（116）具有沿著縱向軸方向延伸的長(zhǎng)度。具有遠(yuǎn)端的剛性銷（114）從圓柱體表面（116）延伸。所述銷選擇性地接合和保持纖維樣品（102）的纖維（106）。收集表面（126）接收從分離錫林（112）落下的雜質(zhì)（104）。反向空氣流（122）在分離錫林（112）和收集表面（126）之間的分離區(qū)域中沿著基本上垂直于分離錫林（112）并且朝向分離錫林（112）的下側(cè)的方向運(yùn)動(dòng)。反向空氣流（122）在分離區(qū)域內(nèi)的每個(gè)位置處具有足以使反向空氣流（122）不由銷（114）原始保持的纖維（106）吹起向分離錫林（112）、又不足以阻止重力將雜質(zhì)（104）拉下落入反向空氣流（122）的空氣流動(dòng)速度。
【專利說明】雜質(zhì)分離裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維質(zhì)量測(cè)量領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及從纖維(例如棉花)去除非纖維物質(zhì)(例如雜質(zhì))。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]通常評(píng)估自然和非人造纖維的各種不同特性，以便于排列纖維樣品的等級(jí)。這些特性包括很多，例如纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)度、顏色、濕度含量、卷曲、精細(xì)度、以及非纖維含量。例如，測(cè)量棉花纖維的特性以便于提供棉花的質(zhì)量等級(jí)是確定纖維價(jià)值的一個(gè)重要步驟。
[0004]自然纖維，例如棉花會(huì)受到通常稱為雜質(zhì)的非主要纖維材料的污染。該雜質(zhì)可以例如是外皮、種子、細(xì)枝、葉子、灰塵、或石塊。測(cè)量纖維樣品的非纖維含量通過盡可能多地從在纖維樣品中的非纖維含量分離在纖維中的纖維來完成，并且給下列至少兩者稱重或甚至確定它們的量:1)原始纖維樣品，2)從原始纖維樣品分離的纖維，以及3)從原始纖維樣品分離的雜質(zhì)。通常，不是期望的纖維本身的任何物質(zhì)被認(rèn)為是非纖維含量，并且表示為雜質(zhì)。
[0005]US-5, 321，496A公開了一種雜質(zhì)分離裝置，其中纖維樣品與旋轉(zhuǎn)刺狀分離器輪接合。纖維和雜質(zhì)由粘接到刺狀表面并且連同分離器輪一起高速旋轉(zhuǎn)的刺變松弛。由于纖維和雜質(zhì)不同的形狀、質(zhì)量和密度，大多數(shù)的纖維粘接到分離器輪的表面，從而雜質(zhì)和部分纖維被噴射到水平管道中。在管道中的氣流分成兩個(gè)區(qū)域:在靠近分離器輪的第一區(qū)域中，空氣流向分離器輪，并且在遠(yuǎn)離分離器輪的第二區(qū)域中，空氣遠(yuǎn)離分離器輪流動(dòng)。空氣在管道的第一區(qū)域中的水平反向流與被噴射到管道中的顆粒的運(yùn)動(dòng)相反，并且使投入管道的纖維返回到分離器輪。然而，雜質(zhì)顆粒具有足夠高的慣性和能量，以便于克服反向流并且到達(dá)在第一和第二區(qū)域之間的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。它們由在第二區(qū)域中的空氣帶向光學(xué)雜質(zhì)傳感器。具有第二水平管道的第二分離器輪設(shè)置在上面所述裝置下方用于實(shí)現(xiàn)更好的分離。
[0006]另一種雜質(zhì)分離裝置公開在W0-2011/137553A1中。它包括具有流動(dòng)經(jīng)過它的空氣流的水平空氣流通道。纖維供應(yīng)設(shè)備設(shè)置在空氣流通道的前端。在它們表面上承帶鋸齒狀或鋸齒結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)刺輥錫林在空氣流通道中設(shè)置在纖維供應(yīng)結(jié)構(gòu)后面，并且固定脫棉設(shè)備設(shè)置在刺輥錫林的表面附近。在每個(gè)刺輥錫林上，通過重力、離心力、空氣流和機(jī)械脫棉的組合作用使雜質(zhì)與纖維分離。在刺輥錫林下方的空氣流具有水平方向。這種交叉流動(dòng)扮演空氣剪刀的角色，其將從刺輥錫林分離下來的纖維帶走。比纖維重的雜質(zhì)在重力的作用下落入該交叉流動(dòng)中。它們被收集和稱重。根據(jù)W0-2011/137553A1需要用于實(shí)現(xiàn)良好分離的至少兩個(gè)刺輥錫林。
[0007]不利地，現(xiàn)有技術(shù)分離器通常允許顯著數(shù)量的纖維保持混合在分離的雜質(zhì)中，因此使得難以確定原始纖維樣品的總雜質(zhì)含量。并且，上面所述的分離器占據(jù)大量的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，其至少部分地減少例如上面所述的那些問題。具體地，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)與纖維的良好分離。所述裝置應(yīng)該是簡(jiǎn)單的，它的制造成本應(yīng)該是較低的，并且它應(yīng)該僅占據(jù)較小的空間。
[0009]上述和其他需要由根據(jù)本發(fā)明的分離裝置實(shí)現(xiàn):用于處理包括纖維和雜質(zhì)兩者的纖維樣品的分離裝置，所述分離裝置包括:纖維供應(yīng)設(shè)備；分離錫林，其設(shè)置在纖維供應(yīng)設(shè)備附近用于沿著旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)并且從纖維供應(yīng)設(shè)備接收纖維樣品，所述分離錫林具有圓柱體表面，圓柱體表面具有沿著縱向軸方向延伸的長(zhǎng)度(L)，并且具有從圓柱體表面延伸的遠(yuǎn)端的剛性突出部，所述突出部用于選擇性地接合和保持纖維樣品的纖維，所述雜質(zhì)因此沿著基本上向下的方向與所述纖維樣品分離，以及收集表面，用于接收已經(jīng)從分離錫林落下的雜質(zhì)，其特征在于包括:在分離錫林和收集表面之間的分離區(qū)域中用于提供沿著基本上垂直于分離錫林并且朝向分離錫林的下側(cè)的方向運(yùn)動(dòng)的反向空氣流的部件，所述反向空氣流在分離區(qū)域內(nèi)的每個(gè)位置處具有足以使反向空氣流將不由突出部原始保持的纖維吹起向分離錫林的底部并且因此使纖維與分離錫林接合、又不足以阻止重力將雜質(zhì)拉下通過反向空氣流的空氣流動(dòng)速度。
[0010]本發(fā)明的思想在于在分離錫林下方提供豎直向上運(yùn)動(dòng)向分離錫林的下側(cè)表面的整體空氣反向流。空氣的反向流具有足以向上吹起不由分離錫林的表面保持的纖維、又不足以阻止重力將雜質(zhì)拉下來的速度。因此，雜質(zhì)落入空氣的反向流落到收集表面上，在那里它被秤稱重。
[0011]用于處理包括纖維和雜質(zhì)的纖維樣品的分離裝置包括纖維供應(yīng)設(shè)備。它還包括沿著第一方向旋轉(zhuǎn)并且從纖維供應(yīng)設(shè)備接收纖維樣品的分離錫林。這些分離錫林具有圓柱體表面，圓柱體表面具有沿著縱向軸方向延伸的長(zhǎng)度。具有遠(yuǎn)端的剛性突出部從圓柱體表面延伸。雜質(zhì)因此沿著基本向下方向從纖維樣品分離。收集表面接收從分離錫林落下的雜質(zhì)。所述分離裝置還包括在分離錫林和收集表面之間的分離區(qū)域中用于提供沿著基本上垂直于分離錫林并且朝向分離錫林的下側(cè)的方向運(yùn)動(dòng)的空氣的反向流的部件?？諝獾姆聪蛄髟诜蛛x區(qū)域內(nèi)的每個(gè)位置處具有足以使空氣的反向流將不由突出部原始保持的纖維吹起向分離錫林的底部、又不足以阻止重力將雜質(zhì)拉下落入空氣的反向流的空氣流動(dòng)速度。
[0012]分離區(qū)域是例如漏斗狀區(qū)域的區(qū)域，其中空氣流流速滿足上述條件?？諝饬髁魉俨恍枰诜蛛x區(qū)域內(nèi)局部均勻，而相反可以在空間內(nèi)在所有三個(gè)方向改變。在其中用于提供反向空氣流的部件包括由壁側(cè)向限定的反向流腔的實(shí)施例中，鄰近所述壁的區(qū)域?qū)⒉皇欠蛛x區(qū)域的一部分，因?yàn)樵诰o鄰所述壁的空氣流流速為零并且隨著到所述壁的距離增加而沿著徑向方向連續(xù)增加。分離區(qū)域在空氣流流速足以將纖維吹起的地方開始，它設(shè)置在反向流腔的中心，即軸向區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的反向空氣流可以是固定的的，即與時(shí)間無關(guān)，并且是層流的，即沒有湍流。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，用于提供反向空氣流的部件包括設(shè)置在分離錫林下方的反向流腔，其被側(cè)向限定并且沿著基本上垂直于分離錫林并且朝向分離錫林的下側(cè)的方向敞開，以便反向空氣流和雜質(zhì)能夠穿過反向流腔。
[0014]用于提供反向空氣流的部件可以包括設(shè)置在分離錫林附近的真空源?？蛇x地或替代地，用于提供反向空氣流的部件可以包括超壓源例如風(fēng)機(jī)。
[0015]用于提供反向空氣流的部件可以是這樣的，在分離區(qū)域內(nèi)的平均空氣流速是在10米/分鐘(0.17米/秒)到60米/分鐘(1.0米/秒)之間。優(yōu)選平均值為25米/分鐘(0.42米/秒)。最佳平均空氣流流速可以由熟悉本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員理論地和/或經(jīng)驗(yàn)地確定?？諝饬髁魉俚拇_定會(huì)受到準(zhǔn)備分離的纖維和雜質(zhì)的類型、以及受到由分離錫林給到纖維和雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動(dòng)能量和動(dòng)量的影響。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述分離裝置包括用于測(cè)量由收集表面接收的雜質(zhì)和可能混雜到雜質(zhì)中的纖維的重量的秤。校正模塊可以提供用于可視地檢測(cè)在收集表面上的纖維以及從雜質(zhì)和纖維的混合物的重量減去檢測(cè)的纖維的估算重量。
[0017]纖維供應(yīng)設(shè)備可以包括設(shè)置在分離錫林附近的供應(yīng)羅拉，供應(yīng)羅拉用于沿著分離錫林的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)并且在供應(yīng)羅拉運(yùn)動(dòng)正切方向基本上與分離錫林運(yùn)動(dòng)正切方向基本相反的位置處提供纖維樣品給分離錫林。
[0018]分離裝置還可以包括設(shè)置在分離錫林附近的真空源，真空源用于抽取空氣流遠(yuǎn)離分離錫林的圓柱體表面并且從突出部去除纖維。該真空源可以與用于提供上面所述反向空氣流的真空源相同。分離裝置可以仍然還包括棉絨變流器，其由彎曲和平行尖齒制成，其在旋轉(zhuǎn)方向上沿著分離錫林設(shè)置以阻止纖維樣品的簇落入收集表面并且以沿著尖頭引導(dǎo)簇并返回到分離錫林和真空源的。該簇將第二次繞著分離錫林經(jīng)過，從而被打開，或者將由真空源去除。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，分離錫林具有在25cm至80cm之間的長(zhǎng)度，以及在IOcm至30cm之間的直徑。分離錫林可以在IOOOrpm (16.7s4)到2000rpm (33.3s4)之間的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
[0020]突出部可以以傾斜向旋轉(zhuǎn)方向的角度從分離錫林的圓柱體表面延伸。突出部可以包括至少一個(gè)鋸齒或銷。
[0021]分離裝置可以還包括平行于縱軸并且基本上沿著分離錫林的下側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度延伸、并且設(shè)置在突出部的遠(yuǎn)端附近的刀片邊緣，用于選擇性地從纖維樣品去除不由突出部保持的雜質(zhì)。
[0022]分離裝置可以包括設(shè)置在分離區(qū)域下方的靜止腔，靜止腔具有基本上不流動(dòng)的空氣，其中在靜止腔內(nèi)沒有沿著任何方向的受推空氣流。
[0023]可測(cè)量測(cè)收集在收集表面上的雜質(zhì)和可能混雜到雜質(zhì)中的纖維的重量。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，利用校正模塊可視地檢測(cè)在收集表面上的纖維，以及從雜質(zhì)和纖維的混合物的重量減去纖維的估算重量。
[0025]可以利用設(shè)置在分離錫林附近的供應(yīng)羅拉提供纖維樣品給分離錫林，供應(yīng)羅拉沿著分離錫林的旋轉(zhuǎn)方向并且在供應(yīng)羅拉運(yùn)動(dòng)正切方向基本上與分離錫林運(yùn)動(dòng)正切方向基本相反的位置處旋轉(zhuǎn)。
[0026]抽取空氣流遠(yuǎn)離分離錫林的圓柱體表面并且利用設(shè)置在分離錫林附近的真空源從突出部去除纖維是有利的。
[0027]分離錫林可以以IOOOrpm (16.7s_1)到2000rpm (33.3s_1)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
[0028]術(shù)語“向上”、“向下”、“下方”、“上方”、“水平的”、“垂直的”、“高度”在本文獻(xiàn)中表
示地球的重力場(chǎng)，其中認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的裝置是豎立的。
[0029]根據(jù)US-5，321，496A，雜質(zhì)攜帶在相對(duì)于大氣壓為負(fù)壓的空氣流中。它必須被從該空氣流中去除以便稱重。相應(yīng)地，US-5，321，496A教導(dǎo)了光學(xué)雜質(zhì)測(cè)量，而不是重力計(jì)。然而，在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中，落到收集表面上的雜質(zhì)處于大氣壓中。因此，它可以容易收集在秤上并且稱重。該優(yōu)點(diǎn)對(duì)于實(shí)施重力法測(cè)量雜質(zhì)的低成本儀器是很重要的。[0030]應(yīng)該注意到，形成分離的基礎(chǔ)的物理原理在US-5，321，496A和本發(fā)明中是不同的。在US-5，321，496A的水平方向流中，僅沿著它們的原始運(yùn)動(dòng)方向施加到顆粒上的力是水平反向流的空氣阻力。它使已經(jīng)由分離器輪投入水平管道中的雜質(zhì)減速。因此，如果水平管道足夠長(zhǎng)，那么具有任何原始動(dòng)量的任何顆粒將返回到分離輪。相反，在根據(jù)本發(fā)明的豎直分離區(qū)域中，不僅空氣阻力，而且重力施加力到顆粒上。兩個(gè)力互相相反。它們可以通過調(diào)節(jié)豎直空氣流的速度而相對(duì)于彼此平衡。利用恰當(dāng)?shù)目諝饬髁魉?，雜質(zhì)顆粒將不會(huì)返回到分離錫林，與分離區(qū)域的高度無關(guān)。
[0031]豎直反向空氣流比在US-5，321，496A中公開的水平反向空氣流更好地、也比在W0-2011/137553A1中公開的水平交叉空氣流更好地將雜質(zhì)與纖維分離。因此，在本發(fā)明中單個(gè)分離錫林是足夠的。這樣減少了空間需求和根據(jù)本發(fā)明的裝置的成本。而且，本發(fā)明不排除超過一個(gè)分離錫林的使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]通過參考當(dāng)關(guān)聯(lián)附圖時(shí)的詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得清晰，附圖不是按比例的以便于更清楚地示出細(xì)節(jié)，其中所有附圖的相同參考標(biāo)記表示相同元件，其中:
[0033]圖1從根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離錫林的端視圖描述雜質(zhì)分離裝置。
[0034]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離錫林的正視圖。
[0035]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離錫林和突出部的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]現(xiàn)在參考附圖，描述了雜質(zhì)分離裝置100的各種實(shí)施例，其可操作來將在纖維樣品102中的雜質(zhì)顆粒104與纖維106分離。纖維樣品102可以具有各種形式。在一個(gè)實(shí)施例中，纖維樣品102是棉花，但是在其他實(shí)施例中，纖維樣品102由其他自然或人造纖維、或其中的組合形成。纖維樣品102包括單個(gè)纖維106和雜質(zhì)顆粒104兩者。
[0037]在圖1所示的實(shí)施例中，纖維樣品102通過將它供應(yīng)在供應(yīng)羅拉108和供應(yīng)表面或供應(yīng)板110之間來提供給雜質(zhì)分離裝置100。供應(yīng)羅拉108沿著(例如圖1所示的)第一方向以從大約每分鐘一轉(zhuǎn)(0.017s_1)到大約每分鐘四轉(zhuǎn)(0.067s_1)的速度旋轉(zhuǎn)，以便纖維樣品102被拉在供應(yīng)羅拉108和供應(yīng)表面110之間。在如圖所示的實(shí)施例中，供應(yīng)羅拉108沿著順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將纖維樣品102拉向分離錫林112，其也沿著第一方向(在所描述的實(shí)施例中所示的順時(shí)針)并且從每分鐘1000轉(zhuǎn)(16.7s_1)到每分鐘2000轉(zhuǎn)(33.3s—1)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
[0038]在一些實(shí)施例中，供應(yīng)羅拉108由涂覆在鋼軸上的表面平滑的軟物質(zhì)(例如橡膠)形成，其適應(yīng)纖維樣品102的厚度變化并且沿著供應(yīng)羅拉108的軸保持纖維樣品102，以阻止纖維樣品102的過早釋放。供應(yīng)羅拉108可以例如根據(jù)纖維樣品102的變化厚度調(diào)節(jié)使在供應(yīng)羅拉108和供應(yīng)表面110之間的間隙更大或更小。因此，供應(yīng)羅拉108當(dāng)與分離錫林112結(jié)合時(shí)牢固地保持纖維樣品102，有效地減少產(chǎn)生可能被拉出或扔下的未展開纖維簇。
[0039]圖2示出分離錫林112的正視圖。在一些實(shí)施例中，分離錫林112具有從大約250mm至800mm之間的長(zhǎng)度L (沿著軸向方向)，以及從大約IOOmm至大約300mm之間的直徑D。在一些實(shí)施例中，供應(yīng)羅拉108具有基本上等于分離錫林112的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，以及從大約35mm至大約
[0040]7 5mm之間的直徑D。
[0041]回到圖1，供應(yīng)羅拉108和分離錫林112在第一位置處互相鄰近設(shè)置，在該位置供應(yīng)羅拉108運(yùn)動(dòng)正切方向和分離錫林112運(yùn)動(dòng)正切方向基本上互相相反。運(yùn)動(dòng)正切方向限定為在旋轉(zhuǎn)體的表面上的一點(diǎn)的行進(jìn)方向。供應(yīng)表面110保持由供應(yīng)羅拉108接合的纖維樣品102直到纖維樣品102基本上設(shè)置在第一位置處(相對(duì)更早地釋放它)，在該位置處纖維樣品102由沿著相反正切方向運(yùn)動(dòng)的分離錫林112接觸。在供應(yīng)羅拉108和分離錫林112之間的這些相反方向運(yùn)動(dòng)在將它拉開的纖維樣品102上產(chǎn)生許多剪向力。
[0042]應(yīng)該注意到，根據(jù)本發(fā)明的纖維供應(yīng)設(shè)備在US-5，321，496A中公開的設(shè)備基本上不同。后者設(shè)計(jì)來對(duì)纖維破壞最小。因此，分離器輪沿著一方向旋轉(zhuǎn)以便它以與它們被供應(yīng)一致的角度將纖維從供應(yīng)羅拉拉出。在根據(jù)本發(fā)明的纖維供應(yīng)設(shè)備中，分離錫林112沿著與在US-5，321，496A中使用的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。這樣產(chǎn)生強(qiáng)勁的打開動(dòng)作并使雜質(zhì)與纖維的更好分離。
[0043]當(dāng)纖維樣品102分離時(shí)，纖維106趨于大多由分離錫林112的突出部114支配性地接合和保持，而纖維樣品102的雜質(zhì)顆粒104趨于大多不被突出部114接合。當(dāng)突出部114趨于沿著向下方向擊打雜質(zhì)104并且遠(yuǎn)離由突出部114接合的纖維106時(shí)，一些雜質(zhì)104與纖維106在該點(diǎn)分離。在一些實(shí)施例中，突出部114是鋸齒結(jié)構(gòu)，并且在其他實(shí)施例中，鐵突出部114是針刺狀。在一些實(shí)施例中，鋸齒和刺的組合構(gòu)成突出部114。
[0044]在一些實(shí)施例中，并且如圖3詳細(xì)描述，突出部114以相對(duì)于分離錫林112的表面116成角度α從分離錫林112的圓柱體表面116伸出。角度α大約為50度到90度，并傾向分離錫林112的旋轉(zhuǎn)方向。突出部114的長(zhǎng)度為從大約2mm到大約4mm。
[0045]在一些實(shí)施例中，突出部114在整個(gè)分離錫林112的表面116均勻間隔分布。在一些實(shí)施例中，突出部114在整個(gè)表面116的間隔分布依賴于測(cè)試的纖維樣品102的類型。例如，對(duì)于一種類型的纖維樣品102，可以期望將突出部114更間隔開地布置，而對(duì)另一種纖維樣品102，可以期望將突出部114更緊密地在一起地布置。
[0046]再次回到圖1，刀片118設(shè)置在分離錫林112附近，以便刀片118平行于縱軸并且基本上沿著分離錫林112的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。刀片118定位以便，不攜帶在突出部114內(nèi)的雜質(zhì)104大多從攜帶在突出部114內(nèi)的纖維106去除，并且沿著向下方向轉(zhuǎn)向反向流腔120。在一些實(shí)施例中，刀片118的邊緣設(shè)置為非?？拷怀霾?14的端部。在一些實(shí)施例中，刀片118的邊緣是筆直的并且不環(huán)抱配合突出部114。
[0047]一些實(shí)施例包括棉絨變流器134，例如由沿著分離錫林112的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置的彎曲和平行的金屬尖齒制成，其阻止大的材料簇掉落。棉絨變流器134用作過濾器或篩，以幫助阻止纖維106的簇掉落到雜質(zhì)收集表面126，但讓雜質(zhì)104穿過。在一個(gè)實(shí)施例中，棉絨變流器134的尖齒互相平行并且沿著空氣流的方向彎曲。在一個(gè)實(shí)施例中尖齒使纖維簇以比大約6毫米大的尺寸變形，使得不會(huì)勾住單個(gè)纖維106。棉絨變流器134的線的端部在真空源124的附近敞開，以便由棉絨變流器134勾住的材料不會(huì)由棉絨變流器134保持，而取代地由真空源124拉去。
[0048]反向流腔120提供向上朝向的反向空氣流122，其在反向流腔120下部進(jìn)入反向流腔120 (如圖1所示)，以便空氣流122處于向上方向并且基本上與掉落的雜質(zhì)顆粒104和不由突出部114原始接合的纖維106的行進(jìn)方向相反。在一些實(shí)施例中由真空源124和來自旋轉(zhuǎn)分離錫林112的空氣流產(chǎn)生的空氣流122的目的在于將該非接合纖維106吹起向分離錫林112下部，以便它們與突出部114接合，或者由來自旋轉(zhuǎn)分離錫林112的空氣流攜帶到真空源124，并且不連續(xù)向下通過反向流腔120。向上朝向的空氣流122以大約180度改變掉落纖維106的軌跡，從而沿著任何其他方向的空氣流，例如水平交叉空氣流將僅以不超過大約90度來改變纖維106的軌跡。
[0049]為了實(shí)現(xiàn)此，空氣流122至少在反向流腔120內(nèi)的分離區(qū)域中，在每個(gè)位置處具有空氣流流速以便到達(dá)分離區(qū)域的任何纖維106總體上由空氣流122向上提升向這些分離錫林112。然而，空氣流122的速度總體上不足以阻止重力和可能其他影響，例如動(dòng)量，將雜質(zhì)顆粒104向下拉動(dòng)通過反向流腔120。分離區(qū)域處于反向流腔120的中部，像漏斗從反向流腔120的下部延伸到它的上部。在反向流腔120的壁附近中的區(qū)域不屬于分離區(qū)域，因?yàn)樵谠搮^(qū)域的空氣流流速太慢不能將纖維106向上提升。
[0050]在分離區(qū)域內(nèi)的空氣流流速的恰當(dāng)選擇對(duì)于雜質(zhì)和纖維的良好分離是很關(guān)鍵的。為了估算需要的空氣流流速，將引入非常簡(jiǎn)單的模型。我們考慮由均勻材料形成并且具有某種形狀和某種尺寸的纖維或雜質(zhì)顆粒在固定的、層流、同質(zhì)性和等向性的空氣流中朝上流動(dòng)?？諝饬髟陬w粒上施加向上朝向的力，流動(dòng)阻力，其依賴于空氣流流速。我們計(jì)算補(bǔ)償在顆粒上的重力需要的空氣流流速V。在具有該“閾值流速” V的空氣流中，顆粒將漂浮在相同水平；在閾值流速V以下，顆粒將掉落，而在閾值流速”V以上，它將被提升。根據(jù)該模型的閾值流速” V為: [0051]
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理包括纖維(106)和雜質(zhì)(104)兩者的纖維樣品(102)的分離裝置(100),所述分離裝置(100)包括: 纖維供應(yīng)設(shè)備(108，110)； 分離錫林(112)，其設(shè)置在纖維供應(yīng)設(shè)備(108，110)附近用于沿著旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)并且從纖維供應(yīng)設(shè)備(108，110)接收纖維樣品(102)，所述分離錫林(112)具有圓柱體表面(116)，圓柱體表面(116)具有沿著縱向軸方向延伸的長(zhǎng)度(L)，并且具有從圓柱體表面(116)延伸的遠(yuǎn)端的剛性突出部(114)，所述突出部用于選擇性地接合和保持纖維樣品(102)的纖維(106)，所述雜質(zhì)(104)因此沿著基本上向下的方向與所述纖維樣品(102)分離，以及 收集表面(126)，用于接收已經(jīng)從分離錫林(112)落下的雜質(zhì)(104)， 其特征在于包括: 在分離錫林(112)和收集表面(126)之間的分離區(qū)域中用于提供沿著基本上垂直于分離錫林(112)并且朝向分離錫林(112)的下側(cè)的方向運(yùn)動(dòng)的反向空氣流(122)的部件(120，124)，所述反向空氣流(122)在分離區(qū)域內(nèi)的每個(gè)位置處具有足以使反向空氣流(122)將不由突出部(114)原始保持的纖維(106)吹起向分離錫林(112)的底部并且因此使纖維(106)與分離錫林(112)接合、又不足以阻止重力將雜質(zhì)(104)拉下通過反向空氣流(122)的空氣流動(dòng)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中用于提供反向空氣流(122)的部件(120，124)包括設(shè)置在分離錫林( 112)下方的反向流腔(120)，其被側(cè)向限定并且沿著基本上垂直于分離錫林(112)并且朝向分離錫林(112)的下側(cè)的方向敞開，以便反向空氣流(122)和雜質(zhì)(104)能夠穿過反向流腔(120)。
3.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中用于提供反向空氣流(122)的部件(120，124)包括設(shè)置在分離錫林(112)附近的真空源(124)。
4.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中用于提供反向空氣流(122)的部件(120，124)是這樣的，在分離區(qū)域內(nèi)的平均空氣流速是在10米/分鐘到60米/分鐘之間。
5.如權(quán)利要求4所述的分離裝置(100)，其中在分離區(qū)域內(nèi)的平均空氣流速為25米/分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，還包括用于測(cè)量由收集表面(126)接收的雜質(zhì)(104)和可能混雜到雜質(zhì)(104)中的纖維(106)的重量的秤(128)。
7.如權(quán)利要求6所述的分離裝置(100)，還包括校正模塊，用于可視地檢測(cè)在收集表面(126)上的纖維(106)以及從雜質(zhì)(104)和纖維(106)的混合物的重量減去檢測(cè)的纖維(106)的估算重量。
8.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中纖維供應(yīng)設(shè)備(108，110)包括設(shè)置在分離錫林(112)附近的供應(yīng)羅拉(108)，供應(yīng)羅拉(108)用于沿著分離錫林(112)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)并且在供應(yīng)羅拉運(yùn)動(dòng)正切方向基本上與分離錫林運(yùn)動(dòng)正切方向基本相反的位置處提供纖維樣品(102)給分離錫林(112)。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的分離裝置(100)，還包括設(shè)置在分離錫林(112)附近的真空源(124)，真空源(124)用于抽取空氣流遠(yuǎn)離分離錫林(112)的圓柱體表面(116)并且從突出部(114)去除纖維(106)。
10.如權(quán)利要求9所述的分離裝置(100)，還包括棉絨變流器(134)，其由彎曲和平行尖齒制成，其在旋轉(zhuǎn)方向上沿著分離錫林(112)設(shè)置以阻止纖維樣品(102)的簇落入收集表面(126)并且以沿著尖齒引導(dǎo)簇并返回到分離錫林(112)和真空源(124)。
11.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中分離錫林(112)具有在25cm至80cm之間的長(zhǎng)度，以及在IOcm至30cm之間的直徑。
12.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中分離錫林(112)可以在1000rpm到2000rpm之間的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
13.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中突出部(114)以傾斜向旋轉(zhuǎn)方向的角度(α )從分離錫林(112)的圓柱體表面(116)延伸。
14.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，其中突出部(114)包括至少一個(gè)鋸齒或刺。
15.如權(quán)利要求1所述的分離裝置(100)，還包括平行于縱軸并且基本上沿著分離錫林(112)的下側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度延伸、并且設(shè)置在突出部(114)的遠(yuǎn)端附近的刀片邊緣(118)，用于選擇性地從纖維樣品(102)去除不由突出部(114)保持的雜質(zhì)(104)。
16.如權(quán)利要求1-8，10-14之一所述的分離裝置(100)，還包括設(shè)置在分離區(qū)域下方的靜止腔(132)，靜止腔(132)具有基本上不流動(dòng)的空氣，其中在靜止腔(132)內(nèi)沒有沿著任何方向的受推空氣流。
【文檔編號(hào)】D01G31/00GK203546252SQ201320343452
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】由·T·儲(chǔ), 喬納森·W·克萊普斯, W·趙, 邁克爾·E·高文, 和森·M·古拉其 申請(qǐng)人:烏斯特技術(shù)股份公司