专利名称：具有扬水轮的材料分类器的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料分类器、材料清洗器和脱水设备，且更具体地涉及具有扬水轮的材料分类器。
背景技术：
材料分类器用于许多不同的目的，包括根据大小和/或颗粒密度对固体进行的分离或分类。公知了许多不同类型的材料分类器，包括机械和非机械的类型。
根据一种材料分类器，待分离的固体被混合在合适的液体(例如水)中，以形成液体—固体混合物或浆料。然后，将该混合物引入到分类器箱中。较大的颗粒沉淀到分类器箱的底部，而细颗粒保持悬浮在液体介质中(称之为溢流)。使用具有飞行器(flight)、提升器、拖曳器、叶片、收集器、刮除器或其它装置的从动轮使沉淀在箱底部的固体材料升高，并将其排出到用于收集和输送沉淀材料的出料槽、传送器带或其它装置上。液体被吸出分类器或作为溢流排出。这种材料分类器还提供固体颗粒的清洁。
该第一种的公知材料分类器(在1914年8月18日授权的美国专利No.1,107,472中示出了其一示例)使用围绕柱形分类器箱或容器的周向间隔开的V形槽(“铲斗”)或刮除器。该容器部分地填充有水并缓慢地旋转。比水轻的材料会漂浮在水面上并通过溢流槽排出容器。较重的材料沉积到容器的底部并在铲斗旋转时被铲斗铲起。当铲斗在容器内到达特定高度时，铲斗的内容物被倾倒于斜槽上，该斜槽将材料排出容器。
该第一种的另一公知材料分类器(在1940年12月31日授权的美国专利No.2,226,750中示出了其一示例)使用具有径向间隔开的叶片的圆形轮。被叶片铲起的较重固体被推到排料口。较轻的固体保持悬浮并在诸如坝的溢流点处排出分类器。分类器叶片具有允许叶片在它们向上运动超出排料口时缩回的凸轮机构。在向下旋转过程中，叶片下降到水沿边以使由于进入水中的叶片引起的液体起伏最小。
通常用于分砂和聚集体清洁的另一种分类器使用用于沿分类器移动砂子/聚集体的螺旋机构。这些设计通常被称为转鼓或螺旋传送器型分类器，在1979年4月24日授权的美国专利No.4,151,074中示出了其一示例。螺旋分类器复杂、易磨损、并且维护和装配昂贵且成本高。
另一种分类器使用细长的分类器箱或槽。液体—固体混合物在分类器箱的一端处以相当高的流速被引入。在分类器箱底部附近沿其长度设置有多个排出管/出口。较大和较重的颗粒沉淀到分类器入口附近。较小和较轻的颗粒保持悬浮状态比较重/较大颗粒更长，并在沉淀之前从入口行进的更远。液体利用溢流或其它装置排出分类器箱。通过打开合适的排出管，可将具有希望颗粒大小/密度的固体材料从分类器中排出。通常，排出的材料随后由脱水设备(例如，螺旋传送器)进行处理，以从中脱去水分。
现有的分类器设计的共有缺陷在于，良好的分类能力通常是以容量为代价的，反之亦然。通常，材料分类器或者具有良好的分类能力但容量低，并且具有复杂的回收系统，或者具有较高的容量和相对简单的回收系统，但分类能力差。而且，具有良好分类能力的材料分类器通常提供比很少使用的最细级材料通常所需的更高的分类能力。
大多数材料分类器的另一缺陷在于体积大且不易在工作现场之间移动。一些材料分类器，例如那些位于采矿场或聚集体坑的材料分类器，通常为需要支撑结构的大型装置，且因此不能被输送。其它类型的分类器，例如螺旋传送器和从动轮设备能被输送。但是，这些类型的材料分类器通常必须例如使用叉车、铲车或起重机装载到卡车上以输送到希望的地点，并从卡车上卸下。除了造成停工之外，分类器的装载和卸载需要在初始目的地和最终目的地执行装载/卸载操作的设备。此外，这些类型的分类器可能需要在输送时进行一些拆卸，在抵达时重新组装。
发明内容
本发明提供了一种具有扬水轮的材料分类器。示例性实施例提供了一种材料分类器，其执行清洁、分离和脱水操作，且在一些实施例中提供了一种制造更容易且成本更低的材料分类器，该材料分类器可相对容易地输送。在一些示例性实施例中，扬水轮相对于水平面成角度旋转。在另一示例性实施例中，本发明提供了一种具有多个串联布置的扬水轮的分类系统，在一些实施例中，这些扬水轮被单独驱动，从而使每个扬水轮可以以不同的速度旋转。在又一示例性实施例中，扬水轮偏离分类流。
本发明在其各个示例性实施例中，设法提供一种改进的材料分类器，其具有成本效益、更可靠、不易于磨损、需要更少的维护、具有更高的容量、和/或相对紧凑且可相对容易地输送。此外，在各种示例性实施例中，本发明的材料分类器能用于对砂和其它材料进行分类，具有便于供料和排放的布局，能串联使用以增加容量或生产量或提高固体材料的等级。
根据本发明的一个示例，提供了一种材料分类器，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类，该材料分类器包括限定用于容纳液体—固体混合物的储存器的箱；和可旋转地定位在所述箱内的扬水轮，该扬水轮绕相对于水平基准倾斜的轮轴线旋转，该扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在扬水轮绕其轮轴线旋转过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
根据本发明的另一示例，提供了一种材料分类器，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类，该材料分类器包括限定用于容纳液体—固体混合物的储存器的箱；驱动带；和悬挂于驱动带的扬水轮，其至少部分地位于所述箱内以绕一轮轴线旋转，该扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在扬水轮旋转过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
根据本发明的另一示例，提供了一种分类系统，用于对其中具有不同等级的固体材料的液体—固体混合物进行分类，该分类系统包括限定用于容纳液体—固体混合物的储存器的箱；可旋转地定位在所述箱内以绕一轮轴线旋转的第一扬水轮，该第一扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在第一扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出；和可旋转地定位在所述箱内以绕一轮轴线旋转的第二扬水轮，该第二扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在第二扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
根据本发明的再另一示例，提供了一种对材料进行分类的方法，该方法包括下列步骤将液体—固体混合物引入到箱中至预定填充高度；使扬水轮绕一轮轴线旋转以从所述箱的底部铲起沉淀的固体材料，该轮轴线相对于垂直基准以一锐角定位；和使扬水轮进一步旋转，以当铲起的材料超出所述箱的上边缘时将铲起的材料从扬水轮排出。
根据本发明的再另一示例，提供了一种用于对聚集体材料进行分类的材料分类器，该材料分类器包括支架；箱，其安装在支架上以容纳聚集体材料和流体的混合物，该箱具有带有倾斜的面朝上的表面的侧壁；扬水轮，其具有多个径向延伸的铲子用于从所述箱铲起聚集体材料，该扬水轮位于所述面朝上的表面附近并具有大致平行于并面对该面朝上的表面的板；悬浮驱动系统，用于驱动所述扬水轮，该悬浮驱动系统包括一对固定到所述支架上的间隔开的带引导器和经过所述引导器的环带，所述扬水轮悬挂于所述引导器之间的带，用于沿大致平行于所述面朝上的表面的方向旋转；以及加压流体源，用于向扬水轮的板施加加压流体以使所述轮偏离所述面朝上的表面；所述扬水轮和侧壁布置成这样，从而在使用中所述铲子将从所述箱铲起的聚集体材料通过所述侧壁的边缘排出。
本领域技术人员在阅读下面结合附图的关于本发明具体实施例的描述之后，将会明白本发明的其它方面和特点。
下面参照以示例的方式示出本发明实施例的附图，且图中
图1是根据本发明一个实施例构造成的材料分类器的侧视图，具有示出扬水轮的切除部分；图2是图1的材料分类器的顶视图；图3是图1的材料分类器的立体图；图4是图1的材料分类器的端视图；图5是图1的材料分类器的扬水轮的立体图；图6是与用于输送被排出的固体材料的传送器带关联的图1的材料分类器的示意图；图7是根据本发明构造成的材料分类器的第二实施例的侧视图；图8是用于根据本发明实现的材料分类器的扬水轮的替换实施例的立体图；图9A是图1的材料分类器的剖面端视图，示出在操作过程中箱中的水位；图9B是具有图8的扬水轮的材料分类器的剖面端视图，示出在操作过程中箱中的水位；图10是根据本发明构造成的材料分类器的另一实施例的剖面端视图；图11是沿线11-11剖取的、图10的扬水轮的剖视图；图12是根据本发明构造成的、具有三个扬水轮和悬挂驱动系统的分类系统的示意图；图13是扬水轮的局部端视图，该扬水轮具有沿周向连接到其上的U形引导器；图14是扬水轮的局部端视图，该扬水轮具有沿周向连接到其上的L形引导器；图15是根据本发明构造成的材料分类器的另一实施例的侧视图；图16是沿线16-16剖取的图15的扬水轮的剖视图；和图17是图16扬水轮的由附图标记17表示的部分的放大视图；图18是根据本发明一个实施例的材料分类器的示意图；图19是图15的材料分类器的扬水轮的分解图，示出安装到内毂上的内板和外板；图20是材料分类器的扬水轮的分解图，除了单个板安装在内毂上之外该扬水轮与图19中示出的类似；图21是图15的材料分类器的扬水轮的立体图；图22A是材料分类器的侧视图，该材料分类器具有连接于其出料槽上的用于铲起材料的偏向器(diverter)；以及图22B是材料分类器的端视图，该材料分类器具有连接于其出料槽上的用于铲起材料的偏向器。
在不同的附图中用相同的附图标记来表示相同的部件。
具体实施例方式
首先参照图1至图4，示出了根据本发明实现的用于对液体—固体混合物进行分类的系统12。该系统12包括分别由附图标记14a、14b和14c表示的材料分类器14；支架16；轮18；连结装置(hitch)20；和混合室22。材料分类器14串联连接以形成一系列的以材料分类器14a开始的三个分类器级(stage)。在其它实施例中，可以采用更多或更少的级。如果需要的话，也可以采用单个材料分类器14。
每个材料分类器14包括箱或料斗30，和成角度安装的扬水轮32，该扬水轮具有多个径向延伸的弯曲的铲子或提升器34。轮32和它们的相应铲子34将沉淀的材料铲出箱30并使其沉积到排放斜坡或槽36上。每个出料槽36将铲起的材料引导到相应的传送器带37(图6)上。传送器带37将材料传送到别处，例如传送到排放堆(未示出)上以露天存储。在其它实施例中，出料槽36可以将铲起的材料引导到公共的传送器带。可以使用其它传送装置从出料槽36传送所述材料。每个轮32由独立可控驱动机构38驱动。例如，在一个实施例中，每个轮驱动机构38为静压驱动器。电动机39为三个液压泵供能，每个泵驱动独立的静压驱动器。在其它实施例中，使用替换的驱动机构，诸如例如用于每个轮的独立电动机。在一示例性实施例中，轮32的旋转速度在各个级是不同的，且轮32在第一级具有比轮32在第二级更高的每分钟转速(rpm)，而轮32在第二级又具有比轮在第三级更高的每分钟转速。通常，较慢的转速产生更小的搅动从而允许较轻的材料沉淀在箱30的底部以使其能被铲子34收集。但是，转速慢会降低从所述箱中收集沉积的材料的速度。因此，当选择轮32的合适转速时要考虑工艺要求。
现在参照图6和图9A，将更详细地描述箱30。每个箱30都具有底壁55和邻近相应的轮32的侧壁54。侧壁54在其上部包括有护板53。排放区或开口51限定在侧壁54的邻近护板53的上部中。出料槽36在侧壁54的上边缘33处安装在每个箱30的侧壁54的外表面上，以与排放口51连通。在每个侧壁54的下部中设置有排泄口61，用于在停工期间排空各个箱30。
侧壁54的角度对应于轮32相对于垂直基准“V”安装的角度T°，从而确保基本上所有被轮32铲起的固体材料都保持在铲子34上，直到铲子34到达它们各自的出料槽36。可替换地，侧壁54的倾斜度或角度可以相对于水平基准限定。在这种情况下，侧壁54以相对于水平基准(例如，支架16的底座)的角度θ定位。
当铲子34到达出料槽36时，由铲子34运载的铲起的材料落下到槽36并落在相应的传送器带37上。箱30还可包括在它们之间的溢流坝或闸门40。在一些实施例中，闸门40限定了允许水和悬浮材料经过至分类器系统中的下一级的开口。在其它实施例中，没有闸门且箱30彼此导通。
现在参照图5，将更详细地描述轮32的一个实施例。每个轮32包括铲子或提升器34、内毂44、辐条46、驱动轴48、和外毂50。如图5所示，内毂44可包括铲子从其延伸的大致柱形的壁或环，至少一些铲子的宽度大于所述柱形壁的宽度。但是，在其它实施例中，内毂44可包括两个或更多个间隔开的同心环，这些同心环从铲子34的相应端部边缘插入。如图5所示，外毂50包括同心支撑杆52，但是其它结构的外毂50也是可以的。每个轮32的驱动轴48连接到其相应的驱动机构38上(图1至图4)。为了便于从铲子34排放材料，轮32成角度地安装以至少具有在相应的材料分类器14内相对于垂直基准V成角度T°(称为倾斜角)的向下定位侧。因此，每个轮32的旋转轴线相对于水平基准H以角度T°定位。在各个实施例中，基于系统12所用于的分类应用来选择倾斜角。例如，在一个实施例中，该倾斜角相对于垂直基准等于或小于50度。在另一示例性实施例中，该倾斜角相对于垂直基准大致为32度。但是，这种角度仅为示例且倾斜角在各个实施例中可以变化以对所分类的材料实现所需的结果。
每个铲子34均包括与箱30底部上的沉积材料接触的外部铲子边缘35。铲子34这样定位，以使铲子34的弯曲部分朝轮32的运动方向开口，从而允许铲子34铲起沉积在箱30底部上的材料。不同形状的铲子34都是可以的。在一个示例性实施例中，铲子30是可拆卸的，以通过降低其整体高度而有助于系统12的输送。在这种实施例中，利用螺栓或其它适合的可拆卸紧固件将铲子34安装到内毂44上。在其它示例性实施例中，外毂50的支撑杆52被分为多个部分，且每个部分都安装有多个铲子34。这些部分于是可以根据需要安装到内毂44上和从内毂44上拆卸，从而允许更容易地输送和修理系统12。在一个示例性实施例中，内毂44比铲子34窄，使得内毂44与侧壁54间隔开，以允许水在轮32的旋转过程中流出铲子34的延伸超出内毂44的内边缘部分42。
如图9A所示，在一个示例性实施例中，底壁55垂直于侧壁54，使得底壁55大致平行于铲子34的外铲子边缘35，且从而使得沉积的聚集体材料收集在轮32所在的箱30的那部分中。当轮32与全部的铲子34一起向上旋转时，铲子34升出水面且材料被捕获于铲子34中并且铲子34由侧壁54支撑。当铲子从水中浮现时，被铲子34捕获的水流出并回到箱30中。当铲子34进一步旋转时，铲起的材料进行脱水从而从铲起的材料中排出携带的水。脱水持续进行直到铲子34到达箱30的顶部并被排放。
现在参照图1和图6，将描述由系统12收集的固体材料的排放。在示出的实施例中，各级的出料槽36与相应的传送器带37相关联，但是也可以使用单个传送器带。出料槽36朝向传送器带37向下定位，以便于排放。可以在出料槽36的一侧或两侧上设置垂直引导器58，用于朝向槽36的下端引导铲起的材料并将其引导到相应的传送器带37上。在其它实施例中，出料槽36可以将铲起的材料引导到单个传送器带上。在一些应用场合中，可以使用单个传送器，其具有用于来自每个分类器级的材料的单独通道。在其它实施例中，对于全部扬水轮可以使用单个传送器带。使用共用传送器带允许铲起的材料被调配以形成具有在产品公差内的颗粒尺寸/密度分布的混合聚集体。例如，在一些应用中，可以选择从每个分类器级铲起的材料量，从而在调配后，最终产品在每个颗粒尺寸/密度范围内具有希望量的材料。采用这种方案，可以制造具有希望特性以用于不同应用场合的、清洁且脱水的聚集体。
如图22A和图22B所示，由扬水轮收集的材料的一部分可以被剥除或去除。在示出的实施例中，出料槽36包括偏向器270。偏向器270在一端包括与出料槽36中的开口271连通的中空管道或管子。软管272可以安装在偏向器270的另一端上。被排放到槽36上的铲起材料的一部分通过偏向器270和管272落下。管272将被偏向的材料排放到传送器带274上，用于输送到别处，例如输送到一个分离的排放堆。材料的轨迹避开或绕过偏向器270而进入传送器带37用于收集作为最终产品的一部分，该轨迹由附图标记“d”表示。使用偏向器270允许通过去除或偏向任何过多部分而获得所需量的收集在扬水轮32中的铲起材料，以满足最终产品的要求。在其它实施例中，可以使用枢转安装杆或臂，而不是偏向器管。在这种情况下，所述杆可被枢转地安装以绕其中心枢转。所述枢转安装杆可以例如是指状闸门。杆位置的调整改变从出料槽36的主要部分偏向的铲起材料的部分(其作为最终产品的一部分排放到传送器带37上)以增大或减少被偏向的材料量。
现在参照图1至图4，更详细地描述系统12的示例性实施例的操作。用附图标记56表示轮32的运动方向。在这个实施例中，每个分类器14的轮32沿混合室22的方向旋转。聚集体材料通过传送器带(未示出)或其它输送装置被输送到混合室22中。聚集体材料可以是已经被预先筛分的，以去除大于应用公差的颗粒，例如石块。通过进水管(未示出)将水连续供给到混合室22中。水和聚集体材料形成经过混合室22的液体—固体混合物或浆料。液体—固体混合物被供应到第一分类器14a的箱中。闸门40在第一分类器14a的箱30和第二分类器14b的箱30之间设置开口，该开口允许水和悬浮材料从第一级流到第二级。同样，闸门40在第二分类器14b的箱30和第三分类器14c的箱30之间设置开口，该开口允许水和悬浮材料从第二级流到第三级。闸门40还可设置在最后级14c的箱30的排放端处。在其它实施例中，输出腔59(图2)与混合室或供料箱22相对定位。来自第三箱的液体溢出所述箱的端壁中的突起或坝而流入到输出腔59中。输出腔59中的开口与流出到尾池(未示出)的软管或管子相连。
闸门40包括控制机构，该控制机构通过升高或降低闸门40使闸门开口增大或缩小。控制闸门开口的尺寸使得能够控制水和悬浮固体在分类器级之间的流速，并随之控制每个箱30中的水位。在一个示例性实施例中，调节流过系统12的水以使水位从第一级下降到第二级，接着从第二级下降到第三级。在其它实施例中，水位可以从第一级向最后级增大。除了闸门40之外，或者替换闸门40，可以使用其它装置用于控制通过系统12的流动。在一些实施例中，还可以通过从一个或多个较后级泵送一些水回到较前级，而控制箱30中的水位。水在箱30之间的流动还受分类系统12的水平程度的影响。如果分类系统不水平，则每个箱中的水位将受系统的水平程度的影响。
虽然本发明的多个方面可用于对许多不同类型的材料(例如各种类型的聚集体和通过污水或废水处理操作回收的固体)进行分类，但是下面将描述系统12作为砂分类器的用途。
在分类系统的第一级14a中，选择轮32的速度以在第一级14a中收集希望等级或量的沉积固体。在一些实施例中，轮32的旋转有助于水在第一分类器14a的箱30中的搅动，以使得大体上小于预定质量的砂粒保持悬浮，而大体上重于预定质量的砂粒沉淀到箱30的底部，这些砂粒在该底部被铲子34铲起。随着轮32旋转，向上运动的铲子34从水中浮现。随着铲子34浮现，被铲子34捕获的水排出并返回到箱30。一些悬浮的砂粒被水带回到箱30中。随着轮32进一步旋转，从铲起的材料中排去携带的水直到铲子34到达排放开口51。一旦位于排放开口，由铲子34运载的铲起材料滑落并下落到出料槽36以到达例如传送器带37的收集设备(图7)。保持悬浮在第一级的水中的较轻颗粒然后运行通过闸门40而进入第二级的箱30中。
在第二级14b中，与第一级类似，轮32以一速度旋转，使得在第二级14b中收集希望量或等级的沉淀固体。在一些实施例中，轮32的旋转有助于水在第二分类器14b的箱30中的搅动，以使得大体上低于一定质量的颗粒悬浮在箱30的水中，而大体上重于该质量的颗粒沉淀到箱30的底部上，这些颗粒在该底部被第二级的轮32的铲子34铲起。与在第一级一样，当铲子34随着轮32旋转而从水中浮现时，由铲子34捕获的水最初被排出并返回到箱30中。随着轮32进一步旋转，从铲起的材料中排去携带的水直到铲子34到达排放开口51。一旦位于排放开口，由铲子34运载的铲起材料滑落并下落到出料槽36以到达传送器带37。保持悬浮在第二级的水中的较轻颗粒然后运行通过下一个闸门40而进入第三级的箱30中。
在第三级14c中，去除非常细的颗粒或残渣。第三分类器14c的轮32以足够慢的速度运动，从而使至少一些残渣颗粒可沉淀到箱30的底部，在该处通过轮32的铲子34铲起这些残渣颗粒并使它们沉淀在第三级的出料槽36上。水通过最后的闸门40(图9A)离开第三级并被传送到尾池(未示出)。该水包含没有沉淀在第三级的箱30底部上的残留的悬浮固体。选择第三级14c中的轮32的旋转速度以使得去除预定百分比的残渣颗粒。在一个实施例中，选择轮32的速度以获得20％回收的残渣颗粒。残渣颗粒的回收减少了对从尾池回收残渣的需求以及与此相关的费用。
在其它实施例中，从第三分类器级去除更细的颗粒，而大部分残渣颗粒(例如具有小于400微米的特定直径的颗粒)保持悬浮。残渣颗粒作为溢流离开分类器系统并被传送至尾池。
因此可以理解，在这个示例性实施例中，通过系统12的砂子被清洁，被分类为不同的尺寸，且至少部分脱水。在各级提取的尺寸范围取决于许多变量，包括例如聚集体材料和水被供给系统12中的速度、发生在混合室22中的搅动、距混合室22的距离、轮32旋转的速度、轮32上的铲子34的尺寸和数量、以及级间的闸门开口的位置和尺寸。
可以采用可编程序逻辑控制器(PLC)或其它合适的控制器来改善对下列因素的过程控制聚集体材料被供给系统12的速度、水被供给系统12的速度、轮32的旋转速度、和级间的闸门开口可能的尺寸。
现在描述系统12的改变。在一个实施例中，第一级中的轮32以在8至12rpm之间的转速旋转，第二级中的轮32以在4至6rpm之间的转速旋转，而第三级中的轮32以小于4rpm的转速旋转。提供这样的速度仅作为非限制性示例且用于轮32的其它速度也是可以的，其中希望的轮速度取决于下列因素轮尺寸、箱尺寸、铲子的数量和尺寸、倾斜角和分类的材料。此外，每个轮32的转速是可选择参数且并不必须与当前实施例一样在连续级之间递减。在一些实施例中，每个轮32以相同的速度旋转。
其中轮速度、轮尺寸、铲子的数量、铲子尺寸、形状和间距、倾斜角、箱尺寸、闸门尺寸和开口是在本发明的不同实施例中可以变化的参数，且在一些实施例中可以在分类器级之间变化，以实现被分类的材料的所需结果。例如，在一些实施例中，第三级中的轮32具有比第一和第二级中的轮32更窄的铲子34。由于与去除大块材料的第一和第二级相比，在第三级中去除的聚集体材料的体积较小，因此在第三级中可以使用较短的铲子34。
通常，将轮速度设定为尽可能快地旋转，但又足够慢以允许发生至少一定程度的脱水。如果轮的速度被设定得过高，则铲起的材料中将保留过多的水，且在一些情况下，被铲子34捕获的水不会排出，从而与排放的材料一起被铲出箱30。设定每个轮的铲子34的数量，使得轮32被填充，然而铲子34不能被塞得如此紧密以使得一个铲子34的操作与相邻铲子34的操作发生干涉。一般将铲子34的长度设定为实现每小时特定吨的容量。轮直径一般尽可能地大以增大容量，但对于待输送系统12(例如在货物集装箱中)又足够小，且足够小以由终端用户可控制地装配。
在图1至图4示出的实施例中，系统12由共用支架16支撑，该支架在其一端处具有轮18，并在其相对端处具有连结装置20，从而可以例如通过利用货物卡车拖拽系统12而容易地移动分类器。在一个非限制性示例实施例中，系统12为易于在标准货物集装箱中(例如，内部尺寸大致为7′-6″×39′-6″的集装箱)被输送的大小。在这种情况下，系统可以作为正常合法负载被输送，而没有特殊的负载限制。在其它实施例中，系统可以具有固定的结构而不易于搬运。在其它实施例中，分类器14是独立的单元，其并不共享公共框架。
现在参照图7，示出了根据本发明实现的用于对液体—固体混合物进行分类的系统60的另一示例性实施例。除了轮32的定向不同，系统60与系统12类似。系统60包括分别由附图标记62、64和66表示的三个材料分类器。第一和第二分类器62和64沿连结装置20的方向，即下游方向旋转，而第三分类器66朝向混合室22沿相反方向，即上游方向旋转。轮32的运动方向分别由附图标记72、74和76表示(图7)。与系统12一样，铲子34沿轮32的运动方向弯曲以铲起沉淀在箱30底部上的材料。在其它实施例中，第一和第二分类器朝向混合室22旋转，而第三分类器远离混合室22旋转。
现在参照图8和图9B，示出了根据本发明的材料分类器80的另一实施例。除了安装到扬水轮上的铲子形状不同外，材料分类器80与材料分类器14类似。每个材料分类器80包括具有侧壁54的箱或料斗30，以及成角度安装的轮82，该轮具有多个径向延伸的弯曲的铲子或提升器84。每个铲子84具有与箱30底部上沉淀的材料接触的外铲子边缘85。如前所述，轮82和它们相应的铲子84用于实现两个目的搅动每个箱30的内容物；和将材料铲出箱30并使其沉积在出料斜坡或出料槽36上。
与系统12的铲子34类似，铲子84沿轮82的运动方向弯曲，以铲起沉淀在箱30底部上的材料。但是，铲子84远离侧壁54呈锥形，使得外铲子边缘85大致平行于箱30中的水面。这样，每个铲子84的锥度对应于轮82安装在箱30内的倾斜角度。铲子84的锥形改善了当铲子84在排放操作过程中从水中浮现时由其运载的水的喷出。
现在参照图9A和图9B，将更详细描述铲子84的锥形。图9A示出了其中容纳有例如砂子和水的液体—固体混合物的材料分类器14的轮32。箱30中的水位由附图标记86表示。为了方便起见，只示出了一个铲子34。同样，图9B示出了其中容纳有例如砂子和水的液体—固体混合物的材料分类器80的轮82。箱30中的水位由附图标记86表示。
现在参照图9A，将明白当轮32在水位86处从水中浮现时，铲子34的整个外铲子边缘35并没有同时从水中浮现，而是首先浮现铲子34的上部88。现在参照图9B，将明白所述锥形允许铲子84的整个外铲子边缘85同时从水中浮现，从而允许被捕获的水从铲子84从其两侧均匀地喷射。
材料分类器的其它变形也是可以的。可以使用单个较大的箱代替用于每个轮32的分开的箱，来容纳所有的轮32。在单个箱的结构中可能需要对分类器进行微小的调节，例如可能需要隔板或挡板来提供分类器级之间的一定程度的分离。在这个实施例中，保持悬浮的较轻颗粒被允许流至最靠近最后的轮32的箱的远端。在其它实施例中，使用更多或更少分类器级，例如在一个示例性实施例中只使用两个分类器级，且来自第二级的溢流包含被传送到尾池中的非常细的颗粒或残渣。在再其它示例性实施例中，只使用单个分类器级和轮。在另一示例性实施例中，使用多个分类器级，且轮32以不同的速度操作，而倾斜角相对于垂直基准V为大致0°，轮连续偏移以允许材料排放。例如，可以串联使用三个垂直定向的材料分类器。
本领域技术人员将明白在本发明的一些实施例中，轮32相对于分类流通过系统12的流动(即液体—固体混合物的流动)偏移到一侧，从而在每个箱中，分类流能从混合室的入口经过偏置的扬水轮流出到位于分类系统的相对端处的出口。轮32的偏置使得轮32与分类系统部分或完全隔离或分离，这取决于具体的实施例。在这种情况下，轮32的旋转对分类流的搅动的作用非常小，或根本没有作用，而与混合室22相距的距离在其它变量保持恒定时成为影响在特定级中的沉淀速度和沉淀的颗粒尺寸的主要因素之一。在这些实施例中，分类系统可包括纵向延伸的隔板，其限定用于容纳液体—固体混合物以进一步隔离扬水轮32与分类流的进入通道。纵向隔板可以与扬水轮相对布置，并可以与侧壁54和/或扬水轮32的内侧对齐。在一些实施例中，纵向隔板大致平行于侧壁54延伸。在一些应用中，液体—固体混合物可以以高流速被引入到进入通道中。在这种应用中，进入通道相对紊流，而包围扬水轮的液体—固体混合物相对平静从而便于沉淀。
现在参照图10和图11，将描述根据本发明的用于对液体—固体混合物进行分类的分类系统100的另一实施例。除了系统100使用悬挂驱动系统使扬水轮旋转，而不是如系统12和60中使用驱动轴实现驱动系统外，系统100在操作和功能上与前面描述的系统12和60类似。系统100包括一个或多个材料分类器102，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类。材料分类器102包括箱104，其具有侧壁106和底壁108，从而限定用于容纳液体—固体混合物的储存器。侧壁106相对于水平基准(例如，支架106的底座)以角度θ定位。轮110至少局部悬挂在箱104内以绕垂直于侧壁106的轮轴线旋转。在一些示例性实施例中，侧壁106相对于水平基准的角度θ大于30度且小于90度。在其它实施例中，侧壁106相对于水平基准的角度θ大于40度且小于70度，而在一些实施例中，侧壁106相对于水平基准的角度θ大于50度且小于60度。在一个示例性实施例中，侧壁106相对于水平基准的角度θ大致为56度。上述示例仅为示例性的且在不同的实施例中也可以采用其它角度。
轮110包括内毂112和多个间隔开的铲子114，这些铲子从内毂112径向延伸，用于在轮110绕其轮轴线旋转的过程中铲起沉淀在底壁108上的固体材料并随后将铲起的固体材料排出箱104。内毂112可包括大致柱形壁或环，铲子从该壁或环延伸，至少一些铲子具有大于柱形壁的宽度。但是，在其它实施例中，内毂112可包括从铲子114的相应端部边缘插入的两个或更多个间隔开的同心环。轮110悬挂在箱104中并由驱动带118驱动。轮110还可包括圆周引导器或轨道116，用于与驱动带118配合以使扬水轮110绕其轮轴线旋转，引导器116绕扬水轮110的外周设置。如本领域技术人员可以理解的，轮110并不是刚性安装。轮110从驱动带118的悬挂允许轮轴线关于大致垂直于轮轴线的平面浮动，例如轮110可以关于侧壁106浮动。
如图10和图13所示，在一个示例性实施例中，引导器116具有U形截面，用于容纳驱动带118。引导器116在一些实施例中可以具有L形截面(图14)并可以由角铁制成。在当前实施例中，引导器116提供用于供驱动带118在其上运行的光滑轨道，但是如果需要的话，还可以提供用于接合驱动带118的齿。除了前文描述的包括同心支撑杆52的外毂50之外还可以使用引导器116，或者用引导器116来代替所述外毂50。在一个示例性实施例中，引导器116包括围绕轮110的外周安装的平轨，并且在平轨外表面上安装一对间隔开的同心杆。支撑轨间隔开以使得驱动带118至少部分容纳在引导器116中。提供用于驱动所述驱动带118的驱动器120，用于使轮110在箱104内旋转。驱动器120接合并驱动所述驱动带118从而使轮110绕其轮轴线旋转。用于每个轮110的出料槽36收集排放的固体材料并将其引导到相应的传送器带(未示出)上，排放的固体材料在该处将被输送到别处，例如被输送到排放堆以露天存储。
驱动带118可以是驱动链、线缆、薄片(web)、皮带、绞合线或类似装置。在一些实施例中，驱动带118包括驱动链，且驱动器120包括从动链轮121a和被动链轮(passive sprocket wheel)121b。从动链轮121a可以由电动机117驱动。从动链轮121a和被动链轮121b相互横向偏置大于轮110的外径的距离并位于高于轮轴线的位置处，从而允许轮110悬挂于它们之间。被动链轮121b并不驱动所述驱动链，但在其被从动链轮121a拉动时允许所述链从其经过。在其中驱动带为线缆或皮带的其它实施例中，驱动器可以包括从动轮或辊和被动(引导)辊，例如皮带轮，用于被动地允许驱动线缆或皮带经过它。
侧壁106包括与轮110相对的下部122，用于阻止被铲起的固体材料当铲子在箱104内旋转时从铲子114中排出；和上部124，铲子114在其上排出被铲起的固体材料。上部124包括护板53并限定邻近护板53的排放区或开口51。出料槽在侧壁106的上边缘33处安装在每个箱104的侧壁106的外表面上，与排放开口51连通。铲子114当旋转得高于排放开口51时排出被铲起的固体材料。在示出的实施例中，底壁108大致垂直于侧壁106。如图10所示，分类器还可包括纵向延伸的隔板144，其限定用于容纳液体—固体混合物并有助于使扬水轮110与分类流隔离的进入通道146。纵向隔板144可以布置成与扬水轮110相对，且可以与侧壁106和/或扬水轮110的内侧对齐。在一些实施例中，纵向隔板144大致平行于侧壁106延伸。纵向隔板144并不延伸到分类系统的底部，以允许液体—固体混合物在其下方经过而进入并填充箱104。纵向隔板144还可沿其长度限定有开口，以允许液体—固体混合物从中经过。在一些实施例中，系统使用中央箱而不是用于每个扬水轮的分离的箱。在这些实施例中，横向隔板或挡板(未示出)可以位于扬水轮之间。在一些应用中，液体—固体混合物可以以高流速被引入到进入通道中。在这种应用中，进入通道相对紊流而包围扬水轮的液体—固体混合物相对平静以便于沉淀。
如图11所示，在一个示例性实施例中的材料分类器102包括多个间隔开的辊126，它们的一端可旋转地安装在轮110的内毂112上并从该处径向向内延伸。辊126从内毂112径向向内延伸，并被定位成用于在轮110绕其轮轴线的旋转过程中在侧壁106上滚动。每个辊126具有用于在侧壁106上滚动的辊表面128。辊表面128可以由具有低摩擦阻力的材料制成。在一些实施例中，辊126为氨基甲酸乙酯支撑辊。辊126安装成保持轮110与侧壁106之间的第一操作距离。在一些实施例中，该第一操作距离可以为例如大约1/4英寸，但是在其它实施例中可以使用其它距离。侧壁106大致为平面并包括具有支撑面的中央支撑部分，辊126定位在该支撑面上用于滚动。辊126和支撑面130减小了与轮110的旋转相关的摩擦。
轮110悬挂于驱动器120从而保持轮110和底壁108之间的第二操作距离，其可以为例如大约1英寸。在轮110绕其轮轴线旋转时，轮110相对于驱动器120的悬挂允许轮110相对于侧壁106浮动，从而减少了阻挡材料卡在轮110和侧壁106之间的机会。通过相对于支撑面130布置辊126而形成的第一操作距离确保轮110在旋转时不会直接在侧壁106上运行，从而降低了否则可能出现的摩擦。辊126和支撑面130还降低了摩擦阻力和使轮110绕其轮轴线旋转所需要的工作。
图12表示具有三个材料分类器102(分别由附图标记102a、102b和102c表示)的分类系统。这三个材料分类器102位于在一端的从动链轮121a和在另一端的被动链轮121b之间。被动链轮140布置在第一材料分类器102a和第二材料分类器102b之间。被动链轮142布置在第二材料分类器102b和第三材料分类器102c之间。虽然从动链轮121a和被动链轮121b布置在材料分类器102上方，但是被动链轮140和142并不一定要布置在分类器102上方。在示出的实施例中，单个从动链轮121a用于驱动多个扬水轮110，且被动链轮140、142或其它引导装置插设在其间。在其它实施例中，每个材料分类器102可以具有它自己的驱动带118和驱动器120。在这种情况下，每个轮110是可独立控制的且是可独立驱动的。
类似于上面关于系统12和60所描述的工艺参数和操作条件(例如扬水轮的旋转方向和转速)也可以应用于系统100。在一些应用中，扬水轮110的悬挂能为例如易于聚集的麻烦材料提供改善的性能。将轮110悬挂在箱104中而不是固定该轮可以减少材料粘接或被捕捉在铲子114和侧壁106之间的机会，因为轮110在旋转时能在侧壁106上的任何障碍物上方浮动。此外，因为轮110没有被刚性安装，允许轮轴线关于大致垂直于轮轴线的平面(例如在侧壁106上)浮动。使用驱动带118通过形成与使用驱动轴相比更大的减速比还可以减少使轮110旋转所需的工作。因此，轮110相对容易驱动和施加转矩，并允许使用更小的驱动电动机。在一些实施例中，可以利用7∶1的减速比。
系统100可以如上面参照系统12和60所述的一样，连接到PLC或其它合适的控制器上。通常，压力负载单元或应变计(未示出)测量施加到轮110上的负载并将该信息传递给PLC。该PLC于是调节轮110的旋转速度，从而随着负载的增加而增大旋转速度并随着负载的减少而降低旋转速度。这样，可以实现固体材料的改善分类和脱水。利用PLC还可以监视和控制其它因素以改善分类处理的控制。
现在参照图15至图19和图21，将描述根据本发明的用于对液体—固体混合物进行分类的系统200的另一实施例。系统200具有与前文所述的系统100类似的悬挂驱动系统。系统200包括一个或多个材料分类器202，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类。材料分类器202包括箱204，其具有侧壁206和底壁208，以限定用于容纳液体—固体混合物的储存器。侧壁206相对于水平基准(例如，支架16的底座)以角度θ定位。轮210至少部分悬挂在箱204内以绕垂直于侧壁206的轮轴线旋转。在一些示例性实施例中，侧壁206相对于水平基准的角度θ大于30度并小于90度。在其它实施例中，侧壁206相对于水平基准的角度θ大于40度并小于70度，且在一些实施例中，侧壁206相对于水平基准的角度θ大于50度并小于60度。在一个示例性实施例中，侧壁206相对于水平基准的角度θ大约为56度。上述示例仅为示例性且在不同的实施例中可以采用其它角度。
轮210包括内毂212和多个间隔开的铲子214，这些铲子从内毂212径向延伸，用于在轮210绕其轮轴线旋转的过程中铲起沉淀在底壁208上的固体材料并随后将铲起的固体材料排出箱204。如图15至图17，图19和图21所示，内毂212可包括从铲子214的相应端部边缘插入的两个或更多个间隔开的同心环213。但是，在其它实施例中，内毂212可包括大致柱形壁或环，铲子从该壁或环延伸，至少一些铲子具有大于柱形壁的宽度。轮210悬挂在箱204中并由驱动带218驱动。轮210从驱动带218的悬挂允许轮轴线关于大致垂直于轮轴线的平面浮动，例如，轮210可关于侧壁206浮动。轮210还可包括圆周引导器或轨道216，用于与驱动带218配合以使扬水轮210绕其轮轴线旋转。引导器216绕扬水轮210的外周设置。引导器216可类似于前文描述的引导器116。
驱动带218至少部分容纳在引导器216内。设置用于驱动带218的驱动器220，用于使轮210在箱204内旋转。驱动器220接合并驱动所述驱动带218从而使轮210绕其轮轴线旋转。用于每个轮210的出料槽(未示出)收集排放的固体材料并将其引导到相应的传送器带(未示出)上，排放的固体材料在该处将被输送到别处，例如被输送到排放堆以露天存储。驱动带218和驱动器220可以类似于前文所述的驱动带118和驱动器120。
轮210悬挂于驱动带218从而保持轮210和底壁208之间的操作距离。轮210从驱动器的悬挂允许轮210在绕其轮轴线旋转时相对于侧壁206浮动，从而减少了阻碍材料卡在轮210和侧壁206之间的机会。
侧壁206包括与轮210相对的下部222，用于阻止被铲起的固体材料当铲子在箱204内旋转时从铲子214中排出；和上部224，铲子214在其上排出被铲起的固体材料。上部224限定排放被铲起的材料所通过的排放区或开口51。上部224还可包括护板53，其在铲子214到达铲子旋转上部的排放开口51之前阻止被铲起的固体材料从铲子214排出。出料槽在壁206的上边缘33处安装在每个箱204的侧壁206的外表面上，与排放开口51连通。铲子214当旋转得高于排放开口51时排出被铲起的固体材料。在示出的实施例中，底壁208大致垂直于侧壁106。如图16和图18所示，材料分类器202还可包括纵向延伸的隔板244，其限定用于容纳液体—固体混合物并有助于使扬水轮210与分类流隔离的进入通道246。纵向隔板244可以布置成与扬水轮210相对，且可以与侧壁206和/或扬水轮210的内侧对齐。在一些实施例中，纵向隔板244大致平行于侧壁206延伸。纵向隔板244并不延伸到分类系统的底部，以允许液体—固体混合物在其下方经过而进入并填充箱204。纵向隔板244还可沿其长度限定有开口，以允许液体—固体混合物从中经过。如图18所示，分类系统200可包括细长的中央箱201，而不是用于每个扬水轮210的分开的箱。在这些实施例中，横向隔板或挡板248可以位于扬水轮之间。横向隔板248部分延伸横过中央箱201并限定相应扬水轮的箱204。横向隔板248间隔开以限定从在一端处的混合室22延伸到在其相对端处的出口的串联箱204。所述出口可以位于输出腔内，该输出腔与混合室22相对定位。在一些实施例中，来自箱201的液体溢出所述箱的端壁中的突起或坝并流入到输出腔中。输出腔中的开口与流出到尾池(未示出)的软管或管子连接。
如图18所示，扬水轮210偏离至少部分隔离扬水轮210与分类流的进入通道246。在这种应用中，距混合室22的距离变为影响固体材料的沉淀速度的其中一个主要因素。在一些应用中，待分离的液体—固体混合物可以以高流速被引入到进入通道246中。在这种应用中，进入通道相对紊流而包围扬水轮的液体—固体混合物相对平静以便于沉淀。
如本领域技术人员将理解的，开始被供给到混合室22内的聚集体的具体特性可以变化。结果，在各级获得必须的分离所需的工艺参数的确定通常需要在待分离材料的不同批次之间进行调节。轮速度的调节允许操作员改变在每个扬水轮210处收集到的材料的颗粒尺寸/密度或等级。对于新批次的待分离材料，操作员可以收集由扬水轮210排放的材料的样本。然后利用筛盘或其它合适的测试方法对该样本进行测试以确定颗粒尺寸分布。基于该颗粒尺寸分布，可以增大或减小一个或多个扬水轮210的轮速度，以改变收集到的材料的颗粒尺寸/密度或等级。然后可以对利用新的操作参数收集的材料进行测试。采用重复处理，可以确定对于每个轮处的材料获得希望的颗粒尺寸/密度或等级所需的工艺参数，用于颗粒聚集体供给。
如图15和图16所示，侧壁206可包括限定储存器250的壳体251。壳体251容纳在轮210的内毂212内。在示出的实施例中，壳体251由大致柱形的壳体构成，其连接到侧壁206的内表面上，然而也可以采用其它形状。在其它实施例中，壳体251可以由侧壁206中的凹槽形成。进口管252通过侧壁206中的开口254连接到储存器250。在示出的实施例中，进口管252和储存器250基本与轮轴线在同一直线上(同轴)。进口管252连接到将水供给到储存器250内的水源，例如水泵(未示出)。与形成储存器250一端的进口管252相对地布置有一对板。所述板包括内板262和外板264。内板262限定允许来自储存器250的水从中退出的多个开口或孔。内板262还可包括安装到其内侧以与内板262中的开口连通的中空管道或喷嘴266。在其它实施例中，内板262具有开口，但不包括喷嘴。此外，可以改变横过内板262的开口的尺寸和形状。在一些实施例中，进口管252的直径为1-2″并向直径为14″的储存器250供料。在一些示例性实施例中，内板262可以定位成与侧壁206相距大约12″以限定储存器250的深度，且喷嘴266的直径可以为1/2″。
外板264被固定到轮210的内毂212上。如图15至图17、图19和图21所示，在示出的实施例中，外板264安装到内毂212的同心环213上。外板264包括圆周导环268，当轮悬挂在箱204内时，该圆周导环朝向侧壁206向内延伸。导环268的直径大于内板262的直径，从而在它们附近提供一定间隙。当不在操作中且没有水从进口管252流出时，外板264抵靠内板262定位并由内板262局部支撑。由于内板262和外板264之间的接触，被分类的固体材料(例如砂子)通常不能进入储存器250。如图19所示，横向构件269将外板264固定到内毂212的同心环213的外部。在导环268和内板262之间提供足够的间隙，以允许轮210在绕其轮轴线旋转的过程中上下浮动。
在一些实施例中，内板262限定了6个均匀分布的开口。内板262中的这些开口的数量、尺寸和分布可以根据待施加于轮210上的水压以及形成水垫和平衡轮210所需的分布而变化。在一些应用中，通过内板262分配的水应使轮平衡以便于其旋转。
在操作过程中，来自进口管252的水填充储存器250。随着储存器250中的水压增大，水通过喷嘴266被排出且最终通过内板262中的开口。通过内板262中的开口被排出的水压靠外板264，推动轮210远离侧壁206并在轮210和侧壁206之间形成小的缓冲或间隔。形成在轮210和侧壁206之间的间隔被来自储存器250的水填充，从而当轮210绕其轮轴线旋转时形成水垫。这个水垫允许轮210在不直接运行在侧壁206上的情况下旋转，从而降低了否则可能出现的摩擦。在不受理论限制的情况下，水通过内板262的排放在某些应用中可提供水垫或滑水效应，从而在内板262和外板264之间提供润滑，由此降低磨损。
由于在内板262与外板264上的导环268之间的间隙，轮210能在导环268的范围内关于内板262浮动。在一些应用中，这个间隙的益处在于，轮210可在没有紧密公差的情况下被悬挂并绕其轮轴线旋转，从而简化了材料分类器202的结构并降低了其制造成本。在一些应用中，另一优点是由于在例如诸如旋转点的原则性运动部件处不使用紧密公差，因此减少了材料分类器202失速的危险。使用紧密公差会增大失速的危险，因为被分类的砂子或其它固体材料可能会引起堵塞或粘合。在一些应用中，失速可能需要操作员手动挖开分类器箱。
图20中示出了本发明的替换实施例，其中去除了内板262，且类似于外板264的单个板265位于开口254附近用于在水源的压力作用下将水接收到侧壁中，从而使扬水轮在绕其轮轴线旋转时能在那附近旋转。在这个实施例中，板265并不像外板246一样包括有导环268。在这个实施例中使用横向构件269将板265固定到内毂212的同心环213内部。轮210在绕其轮轴线旋转的过程中可以关于板265浮动。在没有导环268的情况下，轮210的运动自由度会比前文所述的图15至图19中示出的实施例更大。在操作过程中，通过来自进口管252的水压靠板265，在外板264和侧壁206之间形成水垫。
根据另一示例性实施例，提供了一种用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类的材料分类器，其包括箱，限定用于容纳液体—固体混合物的储存器；驱动带；和扬水轮，其至少部分地在所述箱内并悬挂于所述驱动带，以绕轮轴线旋转，该扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在扬水轮的旋转过程中从所述箱铲起材料且随后将铲起的材料从所述箱排出。
根据另一示例性实施例，提供了一种用于对聚集体材料进行分类的材料分类器，其包括支架；箱，其安装在所述支架上用于容纳聚集体材料和流体的混合物，该箱具有带有倾斜的面朝上的表面的侧壁；扬水轮，其具有多个径向延伸的铲子，用于从所述箱铲起聚集体材料，该扬水轮位于所述面朝上的表面附近并具有一板，该板大致平行于所述面朝上的表面并面对该表面；悬挂驱动系统，用于驱动扬水轮，该悬挂驱动系统包括固定在所述支架上的一对间隔开的带引导器和经过所述引导器的环带，所述扬水轮悬挂于引导器之间的带，用于沿大致平行于所述面朝上的表面的方向旋转；和加压流体源，用于向扬水轮的板施加加压流体，以使轮偏离所述面朝上的表面；所述扬水轮和侧壁这样布置，使得在使用中所述铲子将从所述箱铲起的聚集体材料经过侧壁的边缘排出。
在一些实施例中，扬水轮串联布置。
在一些实施例中，扬水轮可以是独立可控制的，从而允许扬水轮以不同的速度并沿不同的方向旋转。
在一些实施例中，分类系统可包括在所述箱第一端处的进口，用于将液体—固体混合物供给到进入通道内；和位于所述箱的相对第二端处的出口，用于接收来自所述箱的溢流。
在一些实施例中，分类系统包括成角度安装的出料槽，其连接到所述箱的外表面上并与每个扬水轮相对，所述出料槽安装在所述箱的上边缘。
在本发明的另一方面中，提供了一种对材料进行分类的方法。根据一个示例性实施例，提供了一种对材料进行分类的方法，包括下列步骤将液体—固体混合物引入到箱中直到预定填充高度；使扬水轮绕轮轴线旋转以从箱的底部铲起沉淀的固体材料，所述轮轴线相对于垂直基准以一锐角定位；和使所述扬水轮进一步旋转，从而当铲起的材料位于所述箱的上边缘之上时从所述扬水轮排出铲起的材料。
在一些实施例中，扬水轮相对于垂直基准以大于30度且小于90度的角度旋转。
在一些实施例中，扬水轮相对于垂直基准以大于40度且小于70度的角度旋转。
在一些实施例中，扬水轮相对于垂直基准以大于50度且小于60度的角度旋转。
在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，可以其它具体形式实现本发明。本发明的某些修改和变形对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，当前讨论的实施例应被认为是示例性的而不是限制性的，本发明的范围由后附的权利要求而不是前文的描述来限定，因此在权利要求书的等同物的意义和范围内的所有变化都函盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种材料分类器，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类，该材料分类器包括箱，其限定用于容纳所述液体—固体混合物的储存器；和扬水轮，其可旋转地定位在所述箱内以绕相对于水平基准倾斜的轮轴线旋转，该扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在所述扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
2.如权利要求1所述的材料分类器，其特征在于，所述轮安装成允许所述轮轴线关于大致垂直于所述轮轴线的平面浮动。
3.根据权利要求1所述的材料分类器，其特征在于，还包括驱动带，所述扬水轮至少部分地悬挂于该驱动带上；和驱动器，其操作地连接至所述驱动带，用于驱动所述驱动带以使所述扬水轮绕其轮轴线旋转。
4.根据权利要求3所述的材料分类器，其特征在于，所述驱动带包括驱动链，所述驱动器包括从动链轮和被动链轮，所述从动链轮和被动链轮以大于所述扬水轮外径的距离彼此横向偏离并位于高于所述轮轴线的位置处，从而允许所述扬水轮悬挂于其上。
5.根据权利要求3所述的材料分类器，其特征在于，所述箱包括邻近所述扬水轮的下侧的侧壁，该侧壁大致垂直于所述轮轴线延伸，所述侧壁包括上边缘，所述铲子当旋转得高于所述上边缘时经过该上边缘排出被铲起的固体材料。
6.根据权利要求5所述的材料分类器，其特征在于，所述侧壁限定用于接收来自水源的水的开口，所述材料分类器还包括一板，该板安装在所述扬水轮上并位于所述开口附近用于在来自所述水源的压力下接收水。
7.根据权利要求6所述的材料分类器，其特征在于，所述扬水轮包括内毂，所述铲子从该内毂径向延伸，所述板固定到所述扬水轮的所述内毂上。
8.根据权利要求3所述的材料分类器，其特征在于，还包括壳体，其限定用于接收水的储存器，该壳体具有与侧壁中的开口连通的第一端；内板，其安装到所述壳体的第二端以形成该壳体的封闭端，所述内板限定多个从中贯通的开口；和外板，其固定到所述扬水轮上并位于所述内板附近，从而使得当所述扬水轮绕其轮轴线旋转时，所述扬水轮能在那附近旋转。
9.根据权利要求8所述的材料分类器，其特征在于，所述扬水轮包括内毂，所述铲子从该内毂径向延伸，所述外板固定到该内毂上。
10.根据权利要求8或9所述的材料分类器，其特征在于，还包括中空管道，这些中空管道以与所述内板中的开口流通的方式安装到所述内板的内表面。
11.根据权利要求3所述的材料分类器，其特征在于，还包括多个间隔开的辊，它们在一端处可旋转地安装到所述扬水轮上并从该处径向延伸，所述辊这样被定位，从而在所述扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中使所述辊在所述箱的侧壁上滚动。
12.根据权利要求3所述的材料分类器，其特征在于，所述轮轴线相对于垂直基准的角度大于30度且小于60度。
13.一种分类系统，用于对包含待分离的固体材料的液体—固体混合物进行分类，该分类系统包括箱，其限定用于容纳所述液体—固体混合物的储存器；第一扬水轮，其可旋转地定位在所述箱内以绕一轮轴线旋转，该第一扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在所述第一扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出；和第二扬水轮，其可旋转地定位在所述箱内以绕一轮轴线旋转，该第二扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在所述第二扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
14.根据权利要求13所述的分类系统，其特征在于，还包括第三扬水轮，其可旋转地定位在所述箱内以绕一轮轴线旋转，该第三扬水轮包括多个周向间隔开的铲子，用于在所述第三扬水轮绕其轮轴线旋转的过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。
15.根据权利要求13或14所述的分类系统，其特征在于，所述扬水轮中至少一个的轮轴线相对于水平基准以一锐角定位。
16.根据权利要求13或14所述的分类系统，其特征在于，所述扬水轮中每一个的轮轴线相对于水平基准以一锐角定位。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的分类系统，其特征在于，所述箱包括邻近所述扬水轮的下侧的侧壁，该侧壁大致垂直于所述扬水轮的轮轴线延伸，所述侧壁包括上边缘，所述铲子当旋转得高于该上边缘时经过该上边缘排出被铲起的固体材料。
18.根据权利要求17所述的分类系统，其特征在于，还包括容纳在所述箱内的纵向延伸隔板，该纵向隔板与所述扬水轮相对布置并限定用于接收所述液体—固体混合物的进口通道。
19.根据权利要求18所述的分类系统，其特征在于，所述纵向隔板大致平行于所述侧壁延伸。
20.一种对材料进行分类的方法，该方法包括下列步骤将液体—固体混合物引入到箱中至预定填充高度；使扬水轮绕一轮轴线旋转以从所述箱的底部铲起沉淀的固体材料，该轮轴线相对于垂直基准以一锐角定位；和使所述扬水轮进一步旋转，从而当铲起的材料超出所述箱的上边缘时将铲起的材料从所述扬水轮排出。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述扬水轮相对于所述垂直基准以大于30度且小于60度的角度旋转。
全文摘要
提供了一种用于对包含待分离的固体材料的液体－固体混合物进行分类的材料分类器。该材料分类器包括限定用于容纳所述液体－固体混合物的储存器的箱；和扬水轮，其包括多个周向间隔开的铲子，用于在扬水轮的旋转过程中从所述箱铲起材料并随后将铲起的材料从所述箱排出。还提供了分类系统和对材料进行分类的方法。
文档编号B03B5/48GK1878614SQ200480032944
公开日2006年12月13日 申请日期2004年11月9日 优先权日2003年11月10日
发明者托尔·J·约翰森 申请人:托尔环球企业有限公司