渦流分離設備、分離模塊、分離方法以及調(diào)節(jié)渦流分離設備的方法
【專利摘要】一種用于從顆粒流（w）分離顆粒（20）的渦流分離設備（1），其中該設備（1）包括：分離鼓（4），其適合于形成第一顆粒部分（21）以及第二顆粒部分（23）；位于分離鼓（4）上游的供給裝置（2），用于將顆粒（20）供應至所述分離鼓（4）；以及設置于分離鼓（4）下游的分隔元件（14），用于分隔相應的部分（21，23），其中該設備（1）還包括傳感器裝置（11，111，211），其設置用于從顆粒部分（21）之一的至少部分中檢測顆粒（20），至少其數(shù)量和/或材料特性，其中該分離設備（1）構(gòu)造為在使用中基于所檢測顆粒的數(shù)量和/或材料特性基于來自傳感器裝置（11，111，211）的信號調(diào)節(jié)分隔元件（14）相對于分離鼓（4）的位置和/或方位和/或供給裝置（2）的傳輸速度。
【專利說明】渦流分離設備、分離模塊、分離方法以及調(diào)節(jié)渦流分離設備的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及渦流分離技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用于從顆粒流分離顆粒的渦流分離設備，其中分離設備包括:分離鼓，其適合于從顆粒流至少形成從鼓沿著第一軌跡移動的第一顆粒部分以及從鼓沿著第二軌跡移動的第二顆粒部分；位于分離鼓上游的供給裝置，用于將顆粒供應至所述分離鼓；以及設置于分離鼓下游的分隔元件，用于將第一顆粒部分與第二顆粒部分分隔開。
【背景技術(shù)】
[0002]公知地，渦流分離技術(shù)用于從顆粒流分類和分離金屬顆粒。通過使用渦流分離設備，能從家用、工業(yè)和焚化廢物(包括惰性塑料和其他材料)回收金屬比如鋁。渦流分離技術(shù)提供了從垃圾和廢物回收大部分有價值材料的相對成本有效的方法。
[0003]這種已知的渦流分離設備通常包括將廢物顆粒流朝著由磁塊構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)鼓傳輸?shù)妮斔蜋C構(gòu)。鼓適合于以高的旋轉(zhuǎn)速度自旋，即速度高于輸送機構(gòu)的傳輸速度，以使得在金屬顆粒中產(chǎn)生渦流。渦流與不同金屬基于其質(zhì)量密度和電阻率而相互作用，以使得在顆粒上產(chǎn)生斥力。如果金屬是輕質(zhì)導電的，例如鋁，顆粒被提升并且沿著第一軌跡從正常顆粒流排出。這些排出的顆粒那么可與非金屬顆粒分離，非金屬顆粒繼續(xù)沿著傳送機構(gòu)行進并且落到將它們與排出的金屬顆粒分開的鼓上。設置于鼓下游的分隔元件將沿著相應軌跡移動的這兩個分離的顆粒部分朝著收集相應顆粒部分的相應接收器導向。
[0004]在使用渦流分離器來從廢物流分離金屬顆粒時，分隔元件由分離器的操作者相對于鼓定位和/或定向。廢物流的成分使得顆粒沿著一定顆粒軌跡行進。因而，在視覺地觀察到所述顆粒軌跡后并且還基于操作者的直覺，操作者可確定分隔元件的最佳位置和/或定向并相應地調(diào)節(jié)該元件。在待分離顆粒具有相對較小的直徑時，更加難以分離不同顆粒并且不同顆粒部分的相應軌跡緊密地間隔或者甚至部分地重疊。因而，基于視覺觀察和直覺確定分隔元件的適合位置將是困難的。
[0005]因此，本發(fā)明的目標是提供一種改進的渦流分離設備。更具體地，本發(fā)明的目標是提供一種渦流分離設備，其使得即使待分離顆粒具有極小直徑也能以有效的方式從廢物流分離顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了上述類型的用于從顆粒流分離顆粒的渦流分離設備。該分離設備的特征在于其還包括傳感器裝置，其布置用于從顆粒部分之一的至少部分中檢測顆粒，至少顆粒的數(shù)量和/或材料特性，其中該分離設備構(gòu)造為在使用中基于所檢測顆粒的數(shù)量和/或材料特性基于來自傳感器裝置的信號調(diào)節(jié)分隔元件相對于分離鼓的位置和/或方位和/或供給裝置的傳輸速度，例如基于穿過傳感器裝置的顆粒的計數(shù)數(shù)量。
[0007]通過基于客觀的傳感器量測自動地調(diào)節(jié)分隔元件的位置和/或方位，對于具體廢物流，可確定分隔元件相對于分離鼓的最佳位置和/或方位。優(yōu)選地，分隔元件可移動地安裝至該設備以使得分隔元件與分離鼓之間的距離和/或分隔元件相對于分離鼓的方位可基于來自傳感器裝置的所述信號調(diào)節(jié)。傳感器裝置可適合于計數(shù)穿過傳感器裝置的不同類型顆粒的數(shù)量并且基于收集的數(shù)據(jù)確定具體的分隔元件位置。操作者可調(diào)節(jié)位置或分隔元件的位置可自動地調(diào)整，優(yōu)選地實時進行。例如，廢物流可經(jīng)受其濕氣含量的改變。在廢物流的供給速度保持恒定的情況下，在其濕氣含量改變時，第一顆粒部分所遵循的第一軌跡相對于第二顆粒部分所遵循的第二軌跡改變。例如，如果廢物流變得更潮濕，在當前分隔元件位置附近檢測到的第一顆粒部分的顆粒數(shù)量改變。在此情況下，分隔元件的位置可調(diào)節(jié)以使得第一顆粒部分的顆粒數(shù)量保持大致不變。對于分隔元件的位置和/或方位的調(diào)節(jié)而言替代地或另外地，可調(diào)節(jié)供給裝置的傳輸速度。在計數(shù)顆粒的數(shù)量不符合預定值時，供給裝置的傳輸速度可增大或減小。在增大速度時，顆粒將從分離鼓行進較大距離，并且在速度減小的情況下，顆粒將以距分離鼓較短的距離結(jié)束。由于渦流分離設備的這種構(gòu)造，相應顆粒的分離能以有效且客觀的方式實施，使得能有效分離包含相對較小顆粒的廢物流，例如平均直徑小于15毫米或者甚至小于10毫米，例如在1-10毫米之間的顆粒。由于顆粒流，例如廢物流，比如底灰廢物流，可大致由基本上單色，比如基本上灰色、或具有大致類似顏色的顏色范圍構(gòu)成，包括在所述廢物流中的不同顆粒僅借助于其外觀是不可識別的。因此，不可能借助于照相機，比如黑白照相機、彩色照相機、紅外線照相機以及類似照相機基于視覺檢測獲得各個顆粒部分從底灰廢物流的精確分離。根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置構(gòu)造為檢測不同種類的顆粒，而不管外觀，比如顆粒流的不同顆粒的顏色或顏色范圍，并且還不管由灰塵覆蓋的顆粒。
[0008]因而，所分離顆粒部分的純度由此可增大，在分離金屬顆粒的情況下，增加所回收的分離顆粒部分的價值。
[0009]而且，由于分隔元件的位置基于通過傳感器裝置的顆粒的數(shù)量的客觀傳感器量測并且由于分隔元件的位置的后續(xù)自動調(diào)節(jié)，實時獲得分隔元件的最佳位置，因而增強分離操作的連續(xù)準確度。除此以外，用于提供改進渦流分離設備的投資相對于可由所述改進分離設備回收的顆粒部分的改進質(zhì)量而言相對較低。
[0010]優(yōu)選地，渦流分離設備構(gòu)造為基于來自傳感器裝置的信號基本上連續(xù)地調(diào)節(jié)分隔元件的位置，例如每幾秒，比如十秒。在從底灰廢物流分離顆粒部分時，每十秒調(diào)節(jié)分隔元件的位置通常就足夠。在這種廢物流中，材料的組分不會比每幾秒變化地更快。因此，每幾秒調(diào)節(jié)分隔元件的位置與待分離顆粒流的所述種類相一致。在需要分離另一種顆粒流時，分隔元件的連續(xù)調(diào)節(jié)之間的時間可以不同，即更長或更短。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，傳感器裝置優(yōu)選地包括:第一傳感器部分，其是發(fā)送器傳感器部分，比如光學發(fā)送器或聲音發(fā)送器，適合于以大致束狀(beam shape)發(fā)送能量；以及第二傳感器部分，其是接收器傳感器部分，比如光學接收器或聲音接收器。而且有利地可使用其他種類的傳感器裝置，例如基于微輻射、電磁輻射比如紅外輻射、以及構(gòu)造為在顆粒通過能量束時發(fā)送光束形能量并且引起可測量反射/或衰減的其他適合傳感器裝置。傳感器裝置可構(gòu)造為計數(shù)每單位時間通過作為能量的光束的顆粒，并且測量相應顆粒的尺寸和/或相應顆粒的角速度。
[0012]各個顆粒部分可包括鐵顆粒部分、非鐵金屬顆粒部分以及非金屬顆粒部分之一。渦流分離設備可構(gòu)造為從顆粒流分離兩種或更多顆粒部分。分離鼓可包括永磁體或電磁體。后者可構(gòu)造為在分離過程期間接通和切斷，在分離顆粒部分之一是鐵金屬顆粒部分的情況下。
[0013]為了能更準確地確定顆粒流的已分離顆粒部分的質(zhì)量，所述顆粒部分是金屬顆粒部分，有利地可提供具有第三傳感器部分的傳感器裝置，比如電線圈，其構(gòu)造來檢測通過所述第三傳感器部分的導電顆粒的電磁響應。在本發(fā)明的進一步改進中，第三傳感器部分可包括至少兩個電線圈。至少一個用于產(chǎn)生磁場并且至少一個用于檢測通過所述第三傳感器部分的金屬顆粒。這種電氣發(fā)送線圈產(chǎn)生電磁場，但是不發(fā)出凈能量，因而也不發(fā)出能量束，在顆粒缺失時。
[0014]渦流分離 總體上是不完美的。這意味著第一顆粒部分，例如金屬顆粒部分，一直包含緊鄰第一顆粒的第二顆粒部分的顆粒，例如非金屬顆粒，比如塑料顆粒。通過確定一段時期內(nèi)已分離金屬部分的顆粒數(shù)量以及包含于所述部分中的實際金屬顆粒的數(shù)量，分離鼓和分隔元件之間的距離可更準確地確定。例如，在金屬顆粒的數(shù)量相對于非金屬顆粒的數(shù)量而言增大的情況下，可期望將分隔元件朝著分離鼓移動。另一方面，如果金屬顆粒的數(shù)量相對于非金屬顆粒的數(shù)量而言減少，分隔元件可移動遠離分離鼓。對于移動分隔元件而言另外地或替代地，供給裝置比如傳輸機構(gòu)的傳輸速度，可通過增大或降低速度來調(diào)節(jié)。歸根結(jié)底，在增大傳輸機構(gòu)的速度時，借助于分離鼓排出的顆粒將行進不同的軌跡并且可結(jié)束于相比較低傳輸速度而言距分離鼓更大的距離處。
[0015]要說明的是，分隔元件的最佳位置取決于渦流分離單元的設置，例如傳輸機構(gòu)的速度和分離鼓的旋轉(zhuǎn)速度。
[0016]在本發(fā)明的進一步改進中，傳感器裝置包括構(gòu)造為允許通過第一顆粒部分的樣品(即，小百分比)的檢測段，其中傳感器裝置構(gòu)造為基于傳感器計數(shù)以及非金屬與金屬顆粒之間的給定平均顆粒質(zhì)量比來計算第一顆粒部分的金屬等級。這種傳感器裝置的抽樣數(shù)量可以最大為每秒20份。來自廢物顆粒流的代表性顆粒數(shù)量(抽樣數(shù)量)的金屬等級(金屬顆粒集中度)可由傳感器計數(shù)以及非金屬和金屬顆粒之間的給定平均顆粒質(zhì)量比來計算。廢物流的金屬等級由此標記為G，而m是平均顆粒質(zhì)量并且NIKS、Nems是傳感器計數(shù)。Niks是第一和第二傳感器部分的傳感器計數(shù)，并且表示通過所述傳感器部分的總顆粒數(shù)量。Nems是第三傳感器部分的傳感器計數(shù)，并且表示通過所述傳感器部分的金屬顆粒數(shù)量?？紤]到各個傳感器部分錯失一些顆粒(主要是由于顆粒通過掉落穿過傳感器裝置)的幾率，對于相應傳感器部分引入計數(shù)糾正因數(shù)。金屬等級現(xiàn)在可與混合傳感器量測關(guān)聯(lián)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種用于從顆粒流分離顆粒的渦流分離設備，其中所述分離設備包括:分離鼓(4)，其適合于從顆粒流至少形成從所述鼓沿著第一軌跡(6)移動的第一顆粒部分(21)以及從所述鼓沿著第二軌跡(8)移動的第二顆粒部分(23);位于所述分離鼓上游的供給裝置(2)，用于將顆粒供應至所述分離鼓；以及設置于所述分離鼓下游的分隔元件(14)，用于將第一顆粒部分與第二顆粒部分分隔開，其特征在于:所述分離設備還包括傳感器裝置(11、111、211)，所述傳感器裝置設置用于從所述顆粒部分之一的至少部分中檢測顆粒，至少顆粒的數(shù)量和/或材料特性，其中所述分離設備構(gòu)造為在使用中基于所檢測顆粒的數(shù)量和/或材料特性根據(jù)來自傳感器裝置的信號調(diào)節(jié)分隔元件相對于分離鼓(4)的位置和/或方位和/或供給裝置(2)的傳輸速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的渦流分離設備，其中所述分隔元件可移動地安裝至所述設備以使得分隔元件與分離鼓之間的距離(d)和/或分隔元件相對于分離鼓的方位根據(jù)來自傳感器裝置的所述信號可調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的渦流分離設備，其中所述設備構(gòu)造為基于來自傳感器裝置的信號大致連續(xù)地，例如每幾秒鐘，調(diào)節(jié)分隔元件的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置包括發(fā)送器部分(12、112、212)，比如光學發(fā)送器，適合于以大致束狀發(fā)送能量，以及接收部分(13、113,213),比如光學接收器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置包括第三傳感器部件(218)，比如電線圈，其構(gòu)造為檢測通過所述第三傳感器部件的顆粒的電磁響應。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置包括檢測段，所述檢測段構(gòu)造為允許通過第一顆粒部分的樣品(即，小百分比)，其中所述傳感器裝置構(gòu)造為基于傳感器計數(shù)以及非金屬與金屬顆粒之間的給定平均顆粒質(zhì)量比來計算第一顆粒部分的金屬等級。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置布置于所述分隔兀件背離所述分離鼓的一側(cè)處。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中各顆粒部分包括鐵金屬顆粒部分、非鐵金屬顆粒部分(21)以及非金屬顆粒部分(23)中的一種。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述分離鼓(4)包括永磁體或構(gòu)造為在分離過程期間接通或切斷的電磁體。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述分離設備包括操作性地連接至所述傳感器裝置、所述顆粒供給裝置和/或所述分隔元件的控制單元(16)，其中所述控制單元構(gòu)造為控制供給裝置速度、分隔元件相對于分離鼓的位移和/或方位中的至少其中之一。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一個的渦流分離設備，其中所述控制單元包括存儲器，以存儲至少已檢測顆粒的數(shù)量與分隔元件位置和/或供給裝置速度之間的預定關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11任何一項所述的渦流分離設備，其中所述設備還包括用于確定所述供給裝置至分離鼓的顆粒供給速度的裝置，其中所述控制單元操作性地結(jié)合至所述>j-U ρ?α裝直。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述分離設備包括框架，所述框架可滑動地接收所述分隔元件，例如借助于設置于所述框架上的導向件(15)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述分離設備包括可旋轉(zhuǎn)地接收所述分隔元件的框架，例如還包括馬達，所述馬達操作性地結(jié)合至所述分隔元件以使得所述分隔元件能通過所述馬達的旋轉(zhuǎn)軸線而旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置的發(fā)送器部分設置為使得在使用中發(fā)送的能量在與分隔元件表面大致垂直的方向上朝著分隔元件表面行進。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-14任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置的發(fā)送器設置為使得在使用中發(fā)送的能量大致平行于分隔元件表面地行進。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置的接收器部分設置為距分隔元件表面一個距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或16的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置的接收器部分設置為使得在使用中發(fā)送的能量從與分隔元件表面大致平行的方向接收。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述傳感器裝置至少部分地由蓋(219)包圍,所述蓋例如包括至少一個片狀元件(219a、b)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項所述的渦流分離設備，其中所述分隔元件的上游和下游設置有相應的接收區(qū)域，例如容器。
21.一種用于與渦流分離設備一起使用的分離模塊，其中所述分離模塊至少包括根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的分隔元件、傳感器裝置和控制單元。
22.一種用于將渦流分離設備改變?yōu)楦鶕?jù)權(quán)利要求1-20任何一項所述的渦流分離器的方法，其中所述方法包括: 一提供渦流分離設備； 一提供根據(jù)權(quán)利要求19的分離模塊； 一從渦流分離設備移除分隔元件； 一將分離模塊安裝至渦流分離設備。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述方法還包括將所述控制單元連接至所述分離設備的至少供給裝置。
24.用于從顆粒流分離顆粒的方法，其優(yōu)選地通過使用根據(jù)權(quán)利要求1-17任何一項所述的渦流分離設備，其中所述方法包括: 一將顆粒流供應至分離鼓； 一檢測來自鼓的顆粒部分之一的至少部分的顆粒的數(shù)量； 一計數(shù)所述顆粒數(shù)量； 一基于顆粒計數(shù)移位分隔元件以調(diào)節(jié)分隔元件相對于鼓的外圓周的距離(d)和/或方位和/或基于所計數(shù)的顆粒數(shù)量調(diào)節(jié)供給裝置的傳輸速度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中顆粒部分之一包括金屬顆粒部分，并且其中還確定顆粒部分的至少部分的金屬顆粒的數(shù)量，其中分隔元件的位置和/或方位基于金屬顆粒計數(shù)而改變。
【文檔編號】B03C1/247GK103459040SQ201280015912
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月28日
【發(fā)明者】P·C·雷姆, M·C·M·貝克爾, S·P·M·貝爾科特, M·A·拉赫曼 申請人:焚化爐底灰研究與發(fā)展公司