专利名称：微粒去除设备及其相关方法/系统的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求2004年8月13日提交的申请号为10/917,941的美国专利申请的优先权，在此引入其全部内容作为参考。
背景技术：
本发明涉及用于加工物体(例如，含铁球粒、药片、粗岩石以及集料、煤等)的系统、设备和/或方法。更具体地说，本发明涉及从进行加工的物体(例如，这种微粒和物体的混合物，比如包括了圆形的整个含铁球粒、球粒碎片和球粒灰尘的供料混合物)中分离微粒。
在各种工业中，用于去除微粒的材料筛选是比较普通的做法。例如，这种筛选或分离操作普遍应用于比如采矿、食物产品制造、木材产品制造、药物产品制造等。
已经描述了筛分球粒、矿石、团块或其他粗料的不同技术。例如，通常所用的分离方法是使用振动和/或筛分装置从粗料中分离微粒。
在铁矿石和铁燧岩采矿工业中，全世界生产超过20亿吨铁矿石球粒，并且大部分需要在装入制铁鼓风炉之前进行筛选。一般来说，通过使用振动筛选装置已经实现了现有球粒筛选。然而，这种振动筛选装置的资金成本和操作成本(例如，与这种装置有关的维护成本)非常高，这使得从供料混合物(例如，包括这种球粒、灰尘、球粒碎片等的供料混合物)中分离微粒不经济。此外，这种振动筛选装置可能引起与微粒分离的整体球粒的物理破损和磨损。
发明内容
本发明的系统、设备和/或方法克服了在这里所述的涉及以前使用或描述的其他分离系统或方法的一个或多个问题。本发明用于从供料混合物中(例如，供料混合物包括物体和微粒，比如带有球粒灰尘和球粒碎片的圆形含铁球粒)分离物体的微粒去除设备的一个实施例包括环形带。至少部分环形带可以沿着相对于水平面的斜面向上移动(即，所述斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于微粒的静止角)。所述环形带包括具有预定长度的环形基部和从所述环形基部延伸的第一和第的第一和第二侧壁。所述环形基部和第一和第二侧壁形成用于在其中接收供料混合物的环形带通道。所述环形带还包括多个障碍元件，其中每个障碍元件包括在环形基部的第一位置与第二位置之间延伸的至少一个表面部分，使得当向所述通道中提供所述供料混合物并且部分环形带沿着斜面向上移动时，所述至少一个表面部分阻碍微粒沿着斜面向下流动。所述微粒去除设备还包括与环形带连接的驱动设备，用于使部分环形带沿着斜面向上移动。
在所述设备的一个或多个实施例中，每个障碍元件的至少一个表面部分可以与所述环形基部的长度非正交，并且/或者每个障碍元件其厚度为所述供料混合物的物体最大横截面尺寸的50％或更小。
在另一个实施例中，所述斜面相对于水平面的角度可以大于所述物体的静止角而小于比所述物体的静止角大5°的角度。
在所述设备的另一个实施例中，每个障碍元件的至少一个表面部分包括这样的表面，即该表面相对于跨越环形带宽度延伸且与环形基部长度正交的平面成角度地进行定位。此外，与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的该角度可以大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
在所述设备的再一个实施例中，多个障碍元件包括相对于第一侧壁成角度地(例如，大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角的角度)向下延伸并部分地跨越环形带的宽度的第一组延长障碍元件，和沿着相对于第二侧壁成角度地(例如，大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角的角度)向下延伸并部分地跨越环形带的宽度的第二组延长障碍元件。按照交替的排列方式提供第一组和第二组延长障碍元件，从而形成连续的“S”形流动图案。
在所述设备的另一个实施例中，将可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部维持成大致平面的结构(例如，使用一个或多个辊子)。
更进一步地说，在一个实施例中，所述可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部包括用于与所述供料混合物接触的有纹理表面(例如，与平滑表面相反)。
在另一个实施例中，所述环形带的第一和第二侧壁从所述环形带的基部延伸出从所述基部到第一和第二侧壁的远端垂直测量的预定距离。所述预定距离比所述供料混合物的物体的最大横截面尺寸大3倍。
再进一步地说，在一个实施例中，第一和第二侧壁的每个侧壁包括挠性侧壁(例如，波纹形侧壁)。所述挠性侧壁包括形成一个或多个接近所述环形带通道的开口的一个或多个表面。一个或多个挠曲元件(例如，塞子元件、一体成型的塞子、裙边元件等)在相对于一个或多个开口的位置，从而形成基本上平面的接近所述通道的侧壁。所述设备还可以包括监控设备，可操作监控从所述供料混合物中去除的微粒的一种或多种特性并且提供代表这种监控的输出。基于所述输出，可以调节所述环形带速度和/或斜面角度。
此外，所述设备还可以包括一个或多个用于辅助从所述供料混合物的物体中去除微粒和/或分离的机械辅助装置(例如，至少包括传送带敲击器(belt rapper)、传送带振动器、传送带擦拭器、传送带刷子、偏心辊子和传送带喷水器之一)。此外，可以使用分配设备以便基本上跨越环形带全部宽度分配物体。
本发明的一种用于从供料混合物中分离物体的方法(例如，包括物体和微粒的供料混合物)包括使至少一部分环形带沿着第一位置与第二位置之间的斜面向上移动(即，第二位置高于第一位置)。所述斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于微粒的静止角。所述环形带包括具有预定长度的环形基部和从所述环形基部延伸的第一和第二侧壁。所述环形基部和第一和第二侧壁形成用于在其中接收供料混合物的环形带的通道。所述环形带还包括多个障碍元件，其中每个障碍元件包括在环形基部的第一位置与第二位置之间延伸的至少一个表面部分，使得当向所述通道中提供所述供料混合物并且部分环形带沿着斜面向上移动时，所述至少一个表面部分阻碍微粒沿着斜面向下流动。所述方法还包括在所述通道内接收所述供料混合物。当至少一部分环形带沿着斜面向上移动时，所述供料混合物的物体向下朝第一位置流动，并且微粒向上朝第二位置移动。
在所述方法的一个或多个实施例中，每个障碍元件的至少一个表面部分可以与环形基部的长度非正交和/或每个障碍元件具有的厚度可以为供料混合物的物体最大横截面尺寸的50％或更小。
在另一个实施例中，所述斜面相对于水平面的角度可以大于物体的静止角而小于比所述物体的静止角大5°的角度。
如上文所述，本发明方法的各个实施例包括所述微粒去除设备的一个或多个特征。此外，描述了一种系统，所述系统包括单独的微粒去除设备或者与一个或多个其他分离设备和/或搬运微粒的传送装置(例如，至少与环形带的主要部分对齐并且至少位于环形带的主要部分之下的传送装置)结合。
本发明上述内容不是用来描述本发明每个实施例或全部实施方式。通过结合附图并参考下面详细描述的说明书和权利要求书，将清楚和察觉本发明的优点与更多全面理解。
图1是包括本发明微粒去除设备的微粒去除系统的概括性侧视图。
图2是图1概括显示设备的环形带沿图3显示2-2线的概括性剖视图。
图3是本发明图1和图2概括显示的微粒去除设备环形带的概括性俯视图。
图4显示了图2部分剖视图的更详细视图。
图5显示了图3部分俯视图的更详细视图。
图6是另一环形带实施例的概括性俯视图，该环形带可以用于本发明图1概括显示的微粒去除设备。
图7A-图7B分别显示了部分辊子支撑的环形带的俯视图及其侧视图，该环形带可以用于本发明图1概括显示的微粒去除设备。
图8显示了除一个或多个其他分离设备以外还使用比如图1-图7所示设备用于分离微粒的回收系统的图解视图。
图9A-9B分别显示了供料分配系统的一个概括性实施例的侧视图和俯视图，该供料分配系统与本发明图1概括显示的微粒去除设备一起使用。
图10A显示了本发明用于产生大致平面侧壁的环形带的部分挠性侧壁的立体图，该环形带包括与之相关位置的挠曲元件。
图10B-图10C显示了与比如图10A概括显示的挠性侧壁位置相对的挠曲元件的两个可选择示例性实施例的俯视图。
图11A-图11B分别显示了带有与环形带侧壁位置相对的裙边挠曲元件的图1和图2概括显示的微粒去除设备环形带的概括性俯视图，和与环形带侧壁位置相对的部分裙边挠曲元件的立体图。
具体实施例方式
参考图1将概括性描述本发明。参考图2-图11将描述本发明的各种实施例，包括图8所示的除了一个或多个其他分离设备以外还使用比如图1-图7和/或图9-图11所示设备用于分离微粒的回收系统。
对于本领域所属技术人员将会清楚，可以将一个实施例的元件与另一个实施例的元件组合使用，即使在组合装置中没有显示或者具体描述，并且本发明不限于在此描述的具体实施例，而是仅在于所附权利要求书中所述的限定。此外，将会认识到在此描述的本发明实施例将包括许多不必显示比例的元件，并且各特征可以为了商业用途成比例显示。
在此使用的术语“物体”指的是部分供料混合物并且将要与混合物微粒分离的物体。在一个实施例中，被加工的物体具有相似的尺寸和形状(例如，均匀的尺寸和形状)。例如，可以根据本发明加工的物体包括但显然不限于含铁物体(例如，圆形完整铁矿石球粒)，含有矿石、粗岩石和集料矿物(例如，铁燧岩球粒、铜、镍矿或第5级集料)，金属物体(例如，氧化铝球粒)，煤，食物产品(例如，豌豆、豆子、玉米等)，塑料物体(例如，再生塑料或塑料球粒)，木材产品(例如，木屑、木材球粒或木材碎片)，农业产品(例如，小麦、玉米等)，药物产品(例如，药片或药丸)，化学产品(例如，粉末、珠子或成块化学制品)等。
在一个实施例中，物体具有圆形形状。当在此使用圆形作为物体形状时，物体外表面不必完全为圆形。例如，术语“圆形的”包括基本上全部外表面(即，大于75％)是非平面弯曲的物体。例如，外表面可以是椭圆形的。
将会认识到，本发明也可以用于小于基本上全部外表面是非平面弯曲的物体。例如，可以根据本发明加工大于全部外表的50％是非平面弯曲的物体，以及大于全部外表的25％是非平面弯曲的物体。尽管可以根据本发明加工基本上平面的物体，但是本发明对于具有弯曲外表面的物体是特别有利的。
相对于被加工的物体定义在此使用的术语“微粒”。微粒指的是在供料混合物与物体存在的并且将被从中分离的材料(例如，包括一种或多种成分的材料)。一般来说，所述微粒具有小于大约物体一半尺寸的成分的尺寸(即，微粒成分的尺寸)(即，占据小于物体占据的一半空间体积)。
例如，在一个实施例中，根据本发明加工的供料混合物包括完整的含铁球粒(例如，圆形的含铁球粒)、球粒碎片和灰尘。根据对术语“微粒”的定义，在本实施例中，微粒可能包括所有小于大约整个含铁球粒一半尺寸的供料混合物成分(例如，1/2英寸的球粒)。换句话说，微粒可能包括球粒碎片和球粒灰尘。
在此使用的术语“静止角”指的是相对于水平面最陡的角度，在该角度下物体将在表面上以堆积的方式保持固定而不是滑动或坍塌。静止角有时称为休止角，并且根据物体的大小、形状、比重和成分变化。
由该描述将在此清楚的是，本发明至少一个实施例是基于利用不同材料的静止角。如图1概括所示，基于静止角理论，提供有作用、有效率的微粒去除系统10。本领域所属技术人员将认识到，通过测量在化学、药物、食品、集料以及其他工业中生产的各种产品(带有微粒)的各种不同静止角可以实现这种分离系统的许多应用，从而将不需要的微粒从也包括最终所需产品(例如，与这种微粒分离的供料混合物物体，或微粒)的供料混合物中分离。
尽管本发明不限于任何特殊应用或行业(例如，如在此所述，可以实现各种类型物体的分离)，但是本发明对于从包括含铁球粒(例如，圆形铁矿石球粒)的供料混合物中去除球粒微粒是特别有利的。例如，对于确定具有1/2英寸大小的铁燧岩球粒所测量的静止角测定为约32°，并且该球粒微粒的静止角测定为约34°。这种物体(例如，含铁球粒)与微粒之间的静止角差异允许根据本发明将球粒与微粒分离。换句话说，至少在一个实施例中，如果向上移动的具有角度的表面处于大于32°而小于34°的角度，并且向这种移动的具有角度的表面上提供作为部分供料混合物的含铁球粒(包括这种球粒与微粒)，那么圆形含铁球粒将从倾斜表面滚下，而球粒微粒一般不从倾斜表面滚下并可以通过移动倾斜表面累积、运走。
一般来说，通过带走微粒并允许球粒从表面滚下的移动倾斜表面提供分离。在一个实施例中，传送带作为移动表面。例如，传送带角度设为约33°或33.5°，并用适当的球粒进料速率填入含铁球粒。一般来说，传送带具有用于使球粒从传送带向下流动而不会从传送带侧面损失的侧壁。
此外，相同静止角理论可以用于设计障碍元件模型(例如，固定在平面传送带表面上的低高度具有角度的橡胶突起的模型)，该障碍元件可以进一步有利地用于将含铁球粒从供料混合物微粒中分离。例如，障碍元件(例如，突起或楔子)可以成33°，从而阻挡微粒并允许含铁球粒从由具有角度的障碍元件模型和/或该障碍元件建立的通道滚下。
图1显示了包括本发明微粒去除设备12的微粒去除系统10的概括性侧视图。提供图1概括图用来表明微粒去除系统10可以在一种或多种组合(参见，例如，驱动设备90、调节元件92、机械辅助装置195等的概括图)中包括本发明的一种或多种特征。例如，在此进一步讨论的微粒去除设备可以包括可变速驱动带发动机，允许在传送带速度上的装载变化来优化系统10；在传送带框架装置中的液压气缸，允许在传送带角度上的装载可变性；下面的传送带壳和/或振动器，有助于提高微粒与物体(例如，完整球粒)的分离；可选的传送带擦拭器和/或刷子，用于擦掉粘在位于传送带顶端的系统顶部排放滑轮的传送带上和传送带下面或返回行程上的剩余微粒；传送带喷水装置，可以用于在传送带返回行程上将微粒冲洗掉；位于该传送带系统适当位置上的传送带盖子和灰尘收集器的外罩，用于减少流动灰尘的排放；以各种方式和适当角度固定在传送带上的橡胶、聚氨酯或其他耐磨突起等障碍元件，起到将微粒运到传送带顶部的微粒去除主部件的作用；进料位置的可变性，允许物体(例如，完整球粒)向下滚动并且微粒运送到传送带顶端；操作控制反馈子系统，用于调节各种系统参数比如角度调节或速度调节；位于去除微粒传送带下面的取走传送器等。本领域所属技术人员将认识到，由该描述将在此清楚这些特征中的一种或多种特征可以用于本发明的一个或多个实施例。
微粒去除系统10包括用于从装到环形带30上的供料混合物18中分离物体31的微粒去除设备12。供料混合物18至少包括根据本发明所述将被分离的物体31和微粒32(参见图2和图4)。经过将物体31与供料混合物18的分离(例如，物体31沿倾斜环形带30向上移动)，物体收集装置14收集这种物体31。同样，供料混合物18的微粒32累积在移动的倾斜环形带30上并排放到微粒收集装置16中。
物体收集装置14可以是任何适当的用于收集、去除、移动或其他处理与供料混合物18分离的物体31的收集装置。本发明不限于任何具体的物体收集装置14，而是可以包括传送器、搬运车、装载机、送料斗等设备。
微粒收集装置16可以是任何适当的用于收集、去除、移动或其他处理与供料混合物18分离的微粒32的收集装置。本发明不限于任何具体的微粒收集装置16，而是可以包括传送器、搬运车、装载机、送料斗等设备。
在一个实施例中，如图1所示，微粒收集装置可以包括具有一定传送器长度的取走传送器710。传送器710至少与环形带30主要部分(即，大于50％的部分)对齐并位于其下面。优选的是，该传送器基本上与全部环形带30(即，大于75％)对齐并位于其下面。
取走传送器710可以在第一端712与第二端714之间延伸。第二端714位于环形带30下端54下面并且第一端712位于环形带30上端52外面，因此运走沿斜面向上移动并与物体分离的微粒(例如，从上端52上排放)和/或在环形带30返回到下端54时无需与环形带30联系的微粒沿着侧行程35落到传送器710上。
在一个实施例中，传送器710可以包括可运行地设置在第一端712上的第一辊子722和可运行地设置在第二端714上的第二辊子724。设置环形带726用于将微粒从第二端714移动到第一端712以便向一个或多个其他收集装置(例如，这些在此描述的收集装置)排放。
取走传送器710是可移动单元，它可以在环形带30(例如，微粒去除主传送器)升高到合适的运行角度后放置到适当的位置或确定位置。取走传送器710可以是在惰轮上运行的标准传送器。此外，传送器710可以包括使传送器710滑动到环形带30支撑结构79(例如，液压提升装置)之间位置的设备。
微粒取走传送器710可以向后推向微粒去除主环形带30的下端54，并且可以伸出超过在上端52的环形带30顶端。在之下或之内并且与环形带30对齐的位置上，微粒取走传送器710将收集从环形带30上端52掉落或排放的、从沿着向下行程35的环形带30中间部分掉落的，和从沿着更接近下端54的向下行程35的环形带30较低部分掉落的微粒。换句话说，从环形带脱落的微粒将被收集并且通过位于微粒去除主环形带30下面的这种附加微粒取走传送器710运走。这样可以减少主环形带30下面的微粒的积累。如果允许出现这种积累就可能成为需要停运并进行清洁的操作和维护问题。
一般来说，本发明微粒去除设备12包括环形带30。如图1中环形带30向上的向上行程34所示，至少一部分环形带30沿相对于水平面15的斜面是可移动的。此外，一般来说，环形带30包括从限定了环形带30通道42的基部40延伸的侧壁36和38(如图3所示)。
通道42通过出口44接收来自进料源28的供料混合物18(例如，至少包括物体和微粒，比如铁矿石球粒、球粒碎片、球粒灰尘)。换句话说，在通道42中接收的供料混合物18可以是任何包含将要与供料混合物18的微粒进行分离的物体的供料混合物。
图9A-图9B分别显示了本发明可以作为部分进料源28或部分微粒去除设备12(例如，装有外壳130)的分配设备520的一个实施例的侧视图或俯视平面图。如图所示，进料分配设备520确保当物体(例如，球粒)放置在传送带表面(例如，图3所示的传送带表面140)上时这些物体基本上覆盖传送带30的全部宽度(例如，传送带30的基部40)。例如，一些进料流的宽度可以小于去除微粒传送带的宽度。为了使去除微粒达到最大，至少在一个实施例中，应当在物体装到传送带30上时通过提供跨越传送带30的基本上全部宽度的物体分配来利用去除微粒传送带30全部宽度。术语“基本上全部宽度”指的是至少传送带宽度的75％，然而，至少在一个或多个其他实施例中，分配物体跨越大于传送带宽度的90％。至少在一个实施例中，分配物体跨越传送带30全部宽度。
此外，如图9A-图9B所示，在一个实施例中，进料分配设备520包括送料斗522或任何其他用于接收物体并将它们提供(例如，分配)到传送带30上的进料接收容器，和用于引导物体以便将它们装到跨越传送带30的基本上全部宽度上的分配设备524。分配设备524包括多个或一系列按照适合引导物体的方式排列以便将它们装到跨越传送带30的基本上全部宽度上的元件528。
如图9A和图9B所示，在一个实施例中，多个元件528包括多个柱状的楔子。多个楔子528按照在送料斗522内表面上一定方式排列，因此即使在传送带宽度中心装入物体，物体也向外(即，向传送带30的壁)并向下(向箭头530的方向)分配到传送带30宽度的全部宽度上。在图9B中，楔子528按照沿着倾斜表面526开始变大的锥形形状排列。然而，可以使用引导物体以便将它们装到跨越传送带30的基本上全部宽度上的多个元件528的任何排列。
将供料混合物18提供到通道42的混合物进料点可以在沿着环形带30向上行程34的任何位置，因此当环形带30沿着相对于水平面15的斜面向上移动时供料混合物18的物体31沿着环形带30的上升向上行程34向下移动。此外，当物体31沿着环形带30的倾斜部分向下移动时，供料混合物18的微粒32沿着环形带30的倾斜向上行程34相对于物体31的流动在超过混合物进料点处被运走。当环形带30沿着它的向下行程35下降(例如，到达环形带30的下端区域54)时，在环形带30的上端52排放微粒31，比如通过重力。
例如，排放可以在微粒收集装置16中进行和/或可以在环形带30的上端52与下端54之间沿着向下行程35进行。如图2所示，当物体31沿着向上行程34向下移动时，它们在环形带30的下端54上从微粒去除设备12中排出。物体31可以排入物体收集装置14或者以任何其他适当方式从微粒去除设备12中去除。
至少基于部分静止角理论，微粒32从供料混合物18中去除，并且供料混合物1 8的物体31从中分离。换句话说，选择相对于水平面15的倾斜角度60为大于物体31具有的静止角而小于微粒32具有的静止角。至少在一个实施例中，相对于水平面15的倾斜角度60为大于物体31具有的静止角而小于比这种物体31具有的静止角大5°的角度。在这种方式中，当为了排放而使用固定在移动环形带30表面的障碍元件沿着到达上端区域52的斜面向上运送微粒32时(即，沿着箭头17的方向移动的传送带)，允许物体31沿着环形带30的向上行程34向下滚动。如在此将进一步地描述，根据本发明，障碍元件70(例如，图2-图5中所示的元件)也可以用于促进微粒32与物体31的分离。
根据本发明，微粒去除设备12提供了较大进料容量用的物体31的有效分离。例如，基本上打开的通道42允许物体31沿着倾斜环形带30的向上行程34向下自由流动。此外，例如，由于使用较高的侧壁，供料混合物18的体积流速和由此的机械能力可以是200吨含铁球粒供料混合物/小时。
例如，在一个实施例中，环形带30的宽度(W)可以横跨4英尺，并且包括8英寸高的侧壁。这种设备可以提供200吨包含圆形含铁球粒和微粒的供料混合物18/小时的分离。例如，在这种宽度(W)相当大的实施例中(例如，图6所示)，在环形带侧壁之间延伸(即，跨越传送带宽度)的障碍元件模型可以包括多个并排横跨宽度的元件，在其通道中形成多重S形的流动图案。
本发明还利用设计特别简单的设备提供十分有效的分离。因为这种简易性，所以与许多常规机器相比可以在更低的成本下构造本发明的微粒去除设备12。此外，当按照比例增加微粒去除设备12的尺寸并达到更大的商业尺寸时，这种更低的成本是可适用的。
如前文所述，图1是包括微粒去除设备12的微粒去除系统10的概括性侧视图。图2是微粒去除设备12的环形带30的一个实施例沿着图3的2-2线的概括性剖视图，而图3是环形带30的概括性俯视平面图。此外，图4和图5分别显示了部分环形带30的更详细视图。
如图1所示，微粒去除设备12包括用于支撑环形带30的支撑结构79。环形带30包括可以在微粒去除设备12的下端区域54与上端区域52之间沿着相对于水平面15的斜面向上移动的向上行程34。环形带30的向下行程35在微粒去除设备12的上端区域52与下端区域54之间以下降的方式移动。
此外，如图1和图2所示，围绕着两个主要辊子72和74安装环形带30，以便在经支撑结构79的通道排放微粒32之后通过环形带30的向下行程35返回从而连续操作。一般来说，本发明的支撑结构79包括用于安装可以沿着相对于水平面15具有一定角度的斜面向上移动的至少一部分环形带30的元件；所述角度大于物体31具有的静止角而小于微粒32具有的静止角。在此如前文所述，对于尺寸约1/2英寸的含铁球粒，其静止角约32°，球粒微粒的静止角约34°。照此，利用这种静止角，可以适当地设置斜面角度以便将这种含铁球粒从包含这种组分的供料混合物的球粒微粒中分离。
在一个实施例中，倾斜角度60选择为小于比物体的静止角大5°的角度。在这种方式中，在为了在环形带30的上端区域52进行排出而向上搬运大量微粒时实现物体31的滚动。在其他实施例中，倾斜角度60可以选择为小于比物体的静止角大3°的角度，甚至小于比物体的静止角大2°的角度。在另一个实施例中，倾斜角度60选择为1°或者大于物体的静止角。
在图1-图5所示的示例性实施例中，由支撑结构79支撑两个主要辊子(上部辊子74和下部辊子72)用于其旋转。上部辊子74和下部辊子72是固定的并且间隔预定距离。如图1-图2所示，上部辊子74固定在具有纵向轴线84穿过的轮轴80上。轮轴80在允许上部辊子74围绕纵向轴线84旋转的接合区域100与支撑结构79连接。为了旋转，用驱动设备90连接轮轴80的末端。
驱动设备90控制轮轴80的旋转，由此控制使环形带30沿着相对于水平面15的斜面向上移动的辊子74的旋转。可以使用任何适当的机械装置，本发明不限于任何具体的驱动元件。
优选的是，环形带30在大约150-300英尺/分钟的速度下移动。然而，这种速度将至少部分地取决于斜面的角度，并且当然取决于使用微粒去除设备12的应用。使用控制系统26来控制包括控制驱动设备90的微粒去除设备12的一种或多种功能。
如图1-图2所示，下部辊子72包括沿着其纵向轴线86延伸的轮轴82。轮轴82通过允许其围绕纵向轴线86旋转的适当结构在区域102与支撑结构79连接。
下部辊子72包括调节装置104，用于增加或减少穿过上部辊子74的纵向轴线84与穿过下部辊子72的纵向轴线86之间的距离。由此，调节装置104提供了传送带张力的调节。可以由滑动和锁定装置或者由任何其他装置(比如，平衡配重或者拉紧滑轮)提供这种调节装置104。
上部辊子74(例如，在本具体实施例中的驱动辊子)距水平面15设置一定高度，该高度大于下部辊子72的高度，从而提供环形带30的向上行程34的斜面。本领域所属技术人员将认识到可以仅一部分环形带30需要倾斜，一般它的其他可以平行于水平面15或者具有其他角度。然而，至少一部分环形带30的向上行程34的倾斜角必须基于物体静止角，从而提供物体31与供料混合物18的微粒32的有效分离。例如，环形带30下端54附近的较低区域可以具有与倾斜角度60不同的角度，甚至可以基本上与水平面15平行。
支撑结构79除了包括用于将环形带30支持在倾斜角度60下的适当结构以外，还包括用于支撑辊子120的元件。安装辊子120用来使环形带30的基部40在沿着斜面向上移动时保持在基本平面的形状。参考图7A-图7B，将在此进一步描述这种支撑辊子120。
一般来说，使用任何类型的用于将至少一部分环形带30支撑在倾斜角度60下同时允许环形带30沿着斜面向上转动的支撑结构79，可以以任何方式配置本发明的微粒去除设备12。通过任何适合将至少一部分环形带30保持在倾斜位置并允许环形带30沿着斜面向箭头17的方向向上移动的元件可以提供上部辊子74和下部辊子72的功能。此外，可以设置支撑结构79使得微粒去除设备12位置到位置的移动容易。例如，支撑结构79可以包括轮子700或者其他类似转动设备，从而可以使微粒去除设备12更容易地被牵引、装载到另一车辆等。
在图1中，箭头17还给出了辊子74和72的旋转方向。在这里使用的辊子可以包括在下端区域54和上端区域52的符合环形带30转动的任何弯曲表面。例如，在这里使用的辊子可以是具有弯曲表面并在固定位置上的元件。由此，辊子74和72可以不用来使环形带30转动，而是需要使环形带30围绕这种固定元件机械地运动的驱动装置。此外，如果该辊子具有固定的弯曲表面，那么纵向轴线84和86将是这种弯曲表面所展开的圆柱体的纵向轴线。本发明预期使用任何使环形带30沿着相对于水平面15的斜面向上移动的部件，并且不限于在此所示和/或所述的示例性部件的方式。
本领域所属技术人员将认识到，使环形带30围绕其移动的辊子的数量可以包括除了上部辊子74和下部辊子72以外的辊子。例如，环形带30可以围绕位于上部辊子74之下的附加辊子转动(例如，当传送带围绕这种辊子安装时形成三角形的环形带)。这种附加辊子可以用于进一步提供附加传送带的张力，或者可以提供任何其他需要的微粒去除设备12的功能。然而，优选的是，设置环形带30使其围绕两个相隔预定距离的辊子转动，其中一个辊子位于水平面15之上的第一距离的位置，该第一距离大于另一辊子与水平面15之间的距离，从而提供适当的倾斜。
如图2-图5所示，环形带30包括具有上部主表面140和下部主表面141的基部40。环形带30还包括从基部40的上部主表面140延伸、用于在它们之间限定通道42的侧壁36和38。至少在一个实施例中，在环形带30转动时，下部主表面141用于直接与辊子74和72接触。
一般来说，环形带30可以包括任何具有基部和侧壁的结构，该结构限定了用于接收供料混合物18的通道42，并且提供具有足以接受来自进料源28供料出口44的供料混合物18的深度的通道。本领域所属技术人员将认识到，进料源28的任何结构可以用于使供料混合物进入通道42。
在一个实施例中，侧壁36和38从环形基部30的上部主表面140基本上垂直延伸。然而，只要在侧壁36和38之间形成通道42，这种侧壁可以不从基部30垂直延伸，而是，例如，可以以与之有关的角度延伸并具有任何结构。
在一个实施例中，如图2-图5所示，每一侧壁36和38包括第一近端133和第二远端135。第一近端133沿着环形基部40的预定长度密封基部40的上部主表面140。
在一个实施例中，侧壁36和38是挠性侧壁。在此使用的挠性侧壁是指具有的展开长度比其实际长度更长的侧壁。换句话说，侧壁展开长度(例如，使侧壁变平成为平面材料的侧壁长度)，即沿着远端135的展开长度，小于由该侧壁占据的侧壁实际长度(例如，沿着传送带30传播方向的长度)。由此，侧壁的第二远端135可以折曲成超过环形基部40的预定长度的长度，该环形基部的长度基本上与侧壁36和38的实际长度相同，这是因为侧壁沿着基部40的全部长度延伸。由于这种挠性，当环形带30在辊子74和72上并围绕其转动时，侧壁36和38的远端135可以展开到一定状态，因此不会发生侧壁36和38的损坏。这样特别有利于需要高侧壁以便在通道42中提供所需大体积材料的情况。例如，在一个实施例中，侧壁具有比供料混合物1 8的物体31的最大横截面直径大3倍的高度(Hsw)。从侧壁36和38的远端135的基部40垂直地测量所述高度(Hsw)。
尽管侧壁36和38可以由能够围绕辊子74和72而不损坏的任何挠性侧壁构造，但是如图3的详细俯视图清楚地显示，在一个实施例中，环形带30包括波纹形的侧壁。在这里使用的“波纹形”是指其中具有多层褶皱的结构。这种褶皱可以是折痕的褶皱，但是在一个实施例中，这种褶皱是卷曲的褶皱(比如，如图3所示)。例如，这种带有鼓起的波纹形侧壁的环形带可以购自American Bulk Conveying(Murray Hill，New Jersey)，商品名称为Corra-Trough Belting。
波纹形结构中的褶皱数量可以优选为大约4个/英尺-24个/英尺。然而，这种褶皱可以具有不同的尺寸，并且单位长度的褶皱数量可以沿着侧壁变化。例如，在1978年8月29日出版的授予Hartmann的名称为“Conveyor belt with corrugated sidewalls”的美国专利No.4,109,784中显示了多种波纹形结构。
在一个实施例中，尽管图3的俯视图中显示了侧壁36和38是挠性侧壁，具体地说该挠性侧壁是波纹形侧壁，但是，如图10A-10C所示，可以设置或修改挠性侧壁36和38(例如，波纹形侧壁)以便在形成通道42的环形带30内部产生大致平面的侧壁，和/或如图11A-11B所示，可以修改系统以便在形成通道42的环形带30内部产生这种大致平面的侧壁。换句话说，相对于挠性侧壁形成的开口或腔体设置挠曲元件，以便在形成通道42的环形带30内部产生大致平面的侧壁。
图10A显示了具有设置在和/或相反位于挠性侧壁36的开口602(例如，腔体、通道等)上的挠曲元件600的环形带30的部分挠性侧壁36，以便在形成通道42的环形带30内部产生大致平面的侧壁(例如，沿着通道42的长度，并且至少在一个实施例中沿着环形带的全部长度)。
一种或多种不同的结构或修改可以适合提供这种大致平面的挠性壁的环形带。例如，图10B将要描述，挠性(例如，波纹形)侧壁的内部侧壁开口(例如，腔体)可以装有塞子元件。此外，例如，图10C将要描述，挠性(例如，波纹形)侧壁的侧壁开口(例如，腔体)可以在制造该侧壁的过程中塞子原料(例如，与侧壁模塑)。
换句话说，环形带30与大致平面的垂直侧壁604产生。如在这里所述，当侧壁在辊子74和72上并围绕其运行时，垂直挠性(例如，波纹形)侧壁允许它们弯曲，因此不会发生侧壁36和38的损坏。在传送装置的常规用途中，典型的原料预期运输是从传送装置的底部到传送装置的顶部。由此，如果当原料需要运离传送装置的顶部时这些原料被挡在由波纹形垂直侧壁产生的侧壁开口或腔体中，那么就不需要传送带操作者。然而，根据本发明，可以预期将要被收集的物体31流动到环形带30的底部。由此，利用挠性侧壁(例如，波纹形侧壁的腔体)开口中的挠曲元件600(例如，填充材料)有效阻止了物体被挡在侧壁36和38中以及不预期地运送到环形带30的顶部的可能性。在一个或多个实施例中，所述挠曲元件600可以是附着或者相反在侧壁36和38附近的固定位置上的填充材料，因此侧壁(例如，波纹形侧壁)的挠性和伸长不受挠性侧壁36和38在辊子74和72上并围绕其传播的影响。
倾斜环形带30的至少一个目的是使较大尺寸的物体滚动到下端区域54，同时将微粒分离并传递至上端区域52然后离开环形带30。同样，不希望使较大物体挡在侧壁中，然后与微粒离开环形带30的顶部。为了防止这种情况的发生而制造大致平面的侧壁604，所以如本发明所预期，较大物体仅沿着环形带30向下流动。在这里使用的大致平面的侧壁是指这样的侧壁虽然由多种部件形成，但是在沿着环形带30向下滚动的物体不会被挡在侧壁中的程度上是平面的。换句话说，如在这里描述的示例性实施例所示，平面的侧壁可以具有小的区段或开口，虽然它们与平面表面的形成有偏差，但是其大小不妨碍物体沿着延长的传送带30向下滚动。
如图10A所示，将会认识到设置有环形带30基部40附近的第一端630的挠曲元件600可以延伸至挠曲元件600的第二端632与侧壁36具有相同高度。然而，挠曲元件600的高度可以是第二端632的高度仅为侧壁36高度的70％。此外，第二端632的高度可以仅为侧壁36高度的50％，甚至与侧壁36高度的20％一样低，同时仍然有效建立沿着基部40附近的至少一部分通道42的大致平面的侧壁。
如上文所述，图10B和10C显示了挠曲元件的两个示例性实施例。图10B环形带30的部分波纹形侧壁36，该波纹形侧壁包括与限定了部分通道42的内表面624相对的外表面620。侧壁36从基部40垂直地延伸。这种波纹形侧壁36包括在其中产生内部侧壁开口或腔体637的多层褶皱。
此外，如图10B所示，在那里固定用来大致填充腔体637的塞子元件640从而形成基本上平面的侧壁604。所述塞子元件640可以由诸如橡胶或聚氨酯等任何适当的材料形成。
在一个实施例中，每个塞子元件640可以由一个或多个螺栓644和螺母646(例如，在塞子元件640的顶部和底部的两个合一的螺栓)固定到腔体637中。螺栓644的头部置入在每个塞子元件640上形成的凹孔642中，以便减少干扰物体沿着环形带30向下滚动的可能性。将会认识到，可以使用任何数量或类型的固定装置来将塞子元件640固定在腔体637中，以便在那里固定它们。例如，可用使用粘合剂、机械固定件或任何其它固定结构。
在一个实施例中，将塞子元件640固定到腔体637中的方法是这样进行仅将塞子元件640的某一部分固定到形成腔体637的内表面624。例如，如图10B所示，在由波纹产生的腔体637后部区域649上，塞子640固定在内表面624的两个位置。只将塞子元件640固定到腔体637的后部区域649(例如，非侧面区域)，在波纹材料围绕辊子72和74传播时仍然允许该波纹材料自由弯曲，同时所述塞子元件640固定在腔体637(例如，U形腔体)中心的位置。塞子元件640和部分侧壁36形成基本上平面的侧壁604，优选的是，沿着环形带30全部长度形成基本上平面的侧壁604。
图10C也显示了环形带30的部分波纹形侧壁36，它包括与限定了部分通道42的内表面624相对的外表面620。侧壁36从基部40垂直地延伸。这种波纹形侧壁36包括在其中产生内部侧壁开口或腔体637的多层褶皱。
此外，如图10C所示，侧壁36是模塑或者其他方法制造，用于容纳大致填充腔体637的塞子材料680。换句话说，与图10B所示的塞子元件640固定在腔体637中不同，所述塞子材料680可以与侧壁36一体形成基本上平面的侧壁604。塞子材料680可以与形成侧壁36(例如，橡胶)的材料相同也可用不同。
在一个实施例中，塞子材料680仅在由波纹产生的腔体637的后部区域649与侧壁36连接。在这种方式中，当波纹材料围绕辊子72和74传播时仍然允许该波纹材料自由弯曲，同时所述塞子材料680固定在腔体637(例如，U形腔体)中心的位置。
更进一步的说，如图11A和图11B所示，大致平面的侧壁可以设置使用一个或多个在侧壁36和38的开口或腔体附近位置的裙边挠曲元件750。至少在一个实施例中，这种裙边挠曲元件750支撑在环形基部40之上，并隔离第一侧壁36和第二侧壁38。
图11A-图11B分别显示了带有一个或多个在相对于环形带30的侧壁36和38位置的裙边挠曲元件750的、图1和图2概括显示的微粒去除设备环形带的概括性俯视平面图，以及在相对于环形带30的侧壁36位置的部分裙边挠曲元件750的立体图。如图11A所示，所述裙边挠曲元件750在第一端756与第二端758之间延伸。至少在一个实施例中，裙边挠曲元件750的第一端756在环形带30上端52附近的侧壁36和38的位置，裙边挠曲元件750的第二端758在环形带30下端54附近的侧壁36和38的位置。
在一个实施例中，裙边挠曲元件750通过外部支撑装置752(例如，与支撑结构79连接用来支撑环形带30)固定在侧壁36和38附近位置。例如，所述外部支撑装置752可以包括任何适当结构的元件和连接装置，比如，夹具、皮带、角铁等。借助于固定与侧壁隔离的裙边挠曲元件750，当挠性侧壁36和38围绕下端54和上端52的辊子传播时允许它们自由弯曲。
如图11A和11B所示，固定的裙边挠曲元件750沿着第一端756至第二端758的长度从其下边缘部分762延伸至上边缘部分764。在一个实施例中，挠曲元件750基本上(即，大于90％)贯穿从环形带30下端54至上端52的向上行程的全部长度。裙边挠曲元件750的高度可以与侧壁36和38的高度相同。然而，挠曲元件750的高度可以是上边缘部分764高度仅为侧壁36高度的70％。此外，上边缘部分764高度可以仅为侧壁36高度的50％，甚至与侧壁36高度的20％一样低，同时仍然有效建立沿着基部40附近的至少一部分通道42的大致平面的侧壁。
此外，在一个实施例中，裙边挠曲元件750设置为固定下边缘部分762并且刚好离开环形带30的基部40，从而形成缝隙769。所述缝隙769足够大，以便防止裙边挠曲元件750妨碍环形带30的移动。然而，与被加工的物体相比，缝隙769相对较小，从而避免物体被挡在其中并妨碍物体流动到下端。
固定的裙边挠曲元件750可以刚好位于侧壁36和38的内部，从而形成带有大致平面的侧壁的通道42。这样从侧壁36和38的褶皱或开口拔下塞子并且防止球粒挡在褶皱中。裙边挠曲元件750可以由任何适当的材料形成，这些材料包括但不明确限于塑料(比如聚氨酯)、薄金属板等。此外，挠曲元件750可以由一个或多个部件(例如，几块板材对接在一起)形成。
尽管在这里提供了几种挠曲元件的结构，但是本领域所属技术人员将认识到本发明可以使用多种方法获得来自侧壁上形成的开口的物体挠曲。
基部40的上部主表面140可以是平滑的或者有纹理的，以便有助于捕获微粒并将其去除。例如，所述表面是带有隆起、脊、表面处理、菱形图案等均匀纹理的。一般来说，这种处理不等于在这里所述的障碍元件，而是具有一定厚度的处理，该厚度小于进行分离物体的约1/4的厚度并且在基部40的基本上全部表面140上延伸(即，基本上全部表面140是指表面140的70％或更多)。
此外，如图2-图5所示，环形带30包括位于环形基部40的上部主表面140上的障碍元件70的模型。在一个示例性实施例中，每个障碍元件70包括在第一位置151与第二位置152之间延伸的表面部分71，因此在向通道42中提供供料混合物18并在部分环形带30沿着斜面向上移动时，表面部分71妨碍微粒32沿着斜面向下流动。
此外，至少在一个示例性实施例中，表面部分71与预定长度的环形基部40非正交。至少在一个示例性实施例中，每个障碍元件70的表面部分71包括这样的表面，即该表面与跨越环形带宽度(W)延伸且与环形基部40的长度正交的平面1 59成角度158。在一个实施例中，与跨越环形带30宽度(W)延伸且与环形带30的长度正交的平面159所成的角度158大于将要加工的物体31的静止角，而小于微粒32具有的静止角。
如图2-图5所示的实施例(而最佳由图3所示)，障碍元件70的模型包括与第一侧壁36成角度地向下延伸且部分跨越环形带30宽度的第一组延长障碍元件166，和与第二侧壁38成角度地向下延伸且部分跨越环形带30宽度的第二组延长障碍元件167。按照形成连续S形流动图案的交替排列方式提供第一、第二组延长障碍元件166和167。在一个实施例中，延长障碍元件70的第一组166和第二组167的每一组具有的角度158是相对于跨越环形带30宽度(W)并与环形基部40的长度正交的平面而言的角度。角度158大于将要加工的物体的静止角，而小于微粒的静止角。
由于使用这种形成连续S形流动图案190的交替排列的障碍元件70，微粒去除设备12在物理上将振动和S形涡流等稍微活跃的移动转化成沿着环形带30(例如，传送带)向下移动的一厚层物体(例如，铁矿石球粒)，从而微粒32分层并促使其沿着环形带30的基部的表面140向下。换句话说，促使微粒向下穿过一层物体31中的物体31(例如，铁矿石球粒)之间的间隙198。固定在传送带表面140上的具有角度的障碍元件(例如，楔子)收集微粒32，然后移动至用于排出的第一端部分52。障碍元件70产生摇动、涡旋作用，物体层31在具有角度的障碍元件70之上的向下运动产生作用力。
物体31和微粒32的这种运动与常规技术完全不同，常规技术是通过可以形成用于提供分离作用力的摇动台或一系列摇动台的物理摇动臂和其他装置获得物理摇动作用。本发明不使用物理摇动设备促使其进行尺寸分层，而是沿着环形带30的向上行程34向下并且在障碍元件70之上或围绕障碍元件70传递用于产生摇动作用的物体层31的移动力，从而使供料混合物18的不同尺寸的组分或颗粒分层。换句话说，微粒去除设备12依靠颗粒尺寸、体积密度和颗粒形状促成物理分离，不依靠特殊重力提供促成颗粒分离所需的分离作用力。
障碍元件70可以具有可变化的宽度和高度，还可以设计为处于可变化的位置。至少在一个实施例中，所述障碍元件70具有由所用微粒去除设备12的应用决定的高度(Hob)。例如，在一个实施例中，从环形基部40的上部主表面140垂直测量的每个障碍元件70的厚度和高度(Hob)等于或小于进行加工的供料混合物18中物体31的横截面尺寸最大值的50％。在某种情况中，这种障碍元件70的厚度和高度(Hob)可以等于或小于进行加工的供料混合物18中物体31的横截面尺寸最大值的25％。
障碍元件可以由任何适当材料形成。在一个或多个实施例中，所述障碍元件70可以由橡胶、聚氨酯或任何其他耐磨材料形成。
至少在一个实施例中，障碍元件模型一般沿着基部40的全部长度设置。利用任何适当技术可以将所述障碍元件70固定在基部40的上部主表面140上。例如，利用粘合、拴接、硫化等可以将这种障碍元件固定在表面140上。
障碍元件70的模型可以采用任何数量的结构之一。例如，在这里参见图2-图5所述，使用第一组障碍元件166和第二组障碍元件167提供S形流动图案190。然而，不同的应用和环形带的尺寸(例如，其宽度(W))可以使用不同的模型。
例如，图6是环形带200的示例性实施例的概括性俯视平面图，环形带200可以用于图1-图2概括显示的本发明的微粒去除设备12。所述环形带200环形基部202和侧壁204和206，侧壁204和206形成用于接收供料混合物18的通道208。
障碍元件212的模型210设置在基部202上。如在此所显，设置多重障碍元件212并排跨越环形带200的宽度(W)。每个多重障碍元件212包括在环形基部202的第一位置220与第二位置221之间延伸的表面213，因此当向通道208中提供供料混合物1 8并且部分环形带200沿着斜面向上移动时妨碍微粒沿着斜面向下的流动。此外，表面213与环形基部202长度非正交。更进一步地说，设置表面213与跨越环形带200宽度(W)延伸且与环形基部202长度正交的平面成角度230。再进一步地说，在本示例性实施例中，所述角度230大于将要被加工物体的静止角，而小于供料混合物18的微粒的静止角。如图6所示，跨越环形带200的宽度(W)产生多重S流动图案240。
本领域所属技术人员将会认识到，本发明可以使用许多不同的障碍元件模型结构来提供微粒32与供料混合物18的物体31的分离，其中这些结构遵循在此描述的有关静止角理论的技术。由此，由于多种可用结构以及简便的需要，在这里仅提供两种结构。然而，本发明预期多种利用静止角理论的障碍元件模型。
再次参见图1，除了控制驱动设备90以外，控制系统26用于控制微粒去除设备12的一种或多种功能来进行本发明的分离(例如，控制将供料混合物18装入环形带30形成的通道42用的进料源28)。例如，控制系统26可以用于控制微粒去除设备12的调节元件92来调节倾斜角度60。例如，支撑结构79可以包括调节元件92(例如，液压元件、电力元件或其他机械类型元件)，控制系统26可以控制调节元件92以便在使用微粒去除设备12之前、之中或之后改变倾斜角度60。
微粒去除设备12还可以包括用于监控使用一种或多种适当技术的去除微粒过程的监控设备29。例如，监控设备29可以包括光学图形识别相机和/或计算机系统，用于观察从供料混合物18去除的微粒32。描述微粒特征的反馈数据可以提供至控制系统26，用于控制调节元件92从而改变倾斜角度60或者通过控制驱动设备90来控制环形带30的速度。换句话说，监控设备29与其他系统部件一起可以用于自动获得连续设置点的微粒分离。
此外，监控设备29可以包括手动相机观察微粒，以便提供位于控制间的遥控显示器。然后，通过物理连接在微粒去除设备12上的远程相机，该遥控显示器将物理地实时显示微粒分离。
将会理解，监控设备29可以用于监控微粒去除设备12的各种参数。例如，监控设备29可以用在微粒去除设备12的上端部分52上以便观察或监控微粒的排放，或者可以用在下端54上以便测定是否有任何微粒排放到物体收集装置14中。
如上面所述，调节元件92可以用于自动控制倾斜角度60。例如，基于微粒去除设备12的一种或多种参数，这种调节元件92可以受到控制系统26的控制。例如，调节元件92可以包括用于调节倾斜角度60的液压装置、气压装置或电子装置。换句话说，环形带30可以自动地围绕枢轴点87旋转，从而改变倾斜角度60。
更进一步地说，如图1所示，微粒去除设备12可以包括在微粒去除设备12的一个或多个位置上的一个或多个机械辅助装置195。例如，所述机械辅助装置195可以包括下部传送带封套和/或振动器，有助于提高从进行加工的供料混合物的物体中分离微粒。此外，例如，机械辅助装置195可以包括可选的传送带擦拭器和/或刷子，以便在进行排放时在微粒去除设备12的上端52擦掉粘在环形带30表面上的任何多余微粒，或者在向下行程35上(例如，在环形带的返回行程上)擦掉微粒。在进一步地说，机械辅助装置195可以包括传送带喷水装置，以便在环形带30的向下行程35或返回行程等上的一个或多个位置(例如，在微粒去除设备12的排放端52)冲掉微粒。此外，机械辅助装置195可以包括用于在传送带产生碰撞作用的偏离中心的辊子，从而进一步驱使较小颗粒沿着传送带表面向下。
微粒去除设备12可以使用如外壳130概括表示的多种外壳。例如，所述外壳130可以包括位于传送带系统的一个或多个适当位置上用于减少漂浮灰尘发散的传送带盖子和灰尘收集器外罩，或者为了安全性一般包括在一部分或多部分环形带30周围的外壳。此外，例如，进料分配设备520(如图9A-图9B所示)可以由部分外壳130提供，或者按照不同方式与之连接或关联。
如图1-图2所示，并且更多细节如图7A-图7B所示，微粒去除设备12还可以包括多个支撑辊子120或其他适当的支撑结构，用于将基部40维持成大致平面的结构。在这里使用的大致平面的结构是指维持基部40，或者换句话说，利用支撑结构将其上部主表面140维持成大致平面的结构。在一个实施例中，所述支撑结构包括用于防止表面140与专用平面偏离的支撑辊子120。由于这种平面的基部40，实现了用于物体31与供料混合物18分离的静止角概念的有效利用。如图7A所示(其中，为了简便去除了障碍元件70)，在环形带30的倾斜的向上行程34沿着箭头17的方向移动时(如图7B所示)可以使用足够多的支撑辊子120来将基部40维持成大致平面的结构。箭头163显示了在使用过程中辊子的旋转方向。
图8显示了回收系统400的图解视图，该回收系统包括与一个或多个其他分离设备450结合的微粒去除设备402。换句话说，可以使用主要和次要分离设备来进行精细分离过程(例如，使用次要分离设备450进一步加工使用微粒去除设备402去除的微粒)。所述次要分离设备450可以是也可以不是那些参考图1-图7所述的微粒去除设备(例如，可用是筛选设备、振动台设备等)。
如图8所示，回收系统402包括微粒去除设备402。所述微粒去除设备402包括球粒进料源404，用于通过入口406提供将要由朝传送带方向412并围绕辊子420和422传播的环形带410进行分离的供料混合物。例如，进行分离的供料混合物包括圆形含铁球粒与包括例如灰尘和球粒碎片的1/4英寸的微粒。当圆形球粒向下滚动时，微粒沿着环形带410的斜面向上被运走，并且如以干净球粒流490的形式将要从回收系统400去除的经清理的球粒480一样被排出。微粒沿着斜面向上被运走并且排出。在某种情况中，微粒可以包括球粒微粒、球粒碎片以及一些设备402没有完全分离的完整球粒。一般来说，这种微粒用方框430表示，并且由到达次要分离设备450的输入451提供。
在本具体实施例中，分离设备450还包括环形带452，该环形带与朝传送带方向454并围绕辊子456和458移动的主微粒去除设备402的环形带类似。微粒混合物430的干净球粒沿着斜面向下滚动，并且为了从回收系统400排出而将干净球粒460提供至干净球粒流490。如方框464一般性表示，提供至次要分离设备450的混合物430的微粒沿着斜面向上移动然后排出。如方框470所示，在从次要分离设备450排出的球粒灰尘和碎片上可以选择性使用一个或多个附加的第三级去除微粒过程，或者其他筛选类型的系统。
并入在此引用的所有专利、专利文件和引证的全部内容，如同分别并入它们中的每一个。参考示例性实施例已经描述了本发明，但不能认为具有限制意义。如前文所述，本领域所属技术人员将会认识到，其他多种示例性应用可以使用在此描述的技术来利用在此描述的概念和特征的有益特性。通过参考本说明，本领域所述技术人员将清楚示例性实施例的各种修改以及本发明的附加实施例。
权利要求
1.一种用于从供料混合物中分离物体的微粒去除设备，其中所述供料混合物包括物体和微粒，所述设备包括环形带，其中至少部分环形带可以沿着相对于水平面的斜面向上移动，其中所述斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于微粒的静止角，其中所述环形带包括具有预定长度的环形基部，从所述环形基部延伸的第一和第二侧壁，其中所述环形基部和第一和第二侧壁界定了环形带通道，其中将所述通道构造成在其中接收供料混合物，以及多个障碍元件，其中每个障碍元件包括在环形基部的第一位置与第二位置之间延伸的至少一个表面部分，使得当向所述通道中提供所述供料混合物并且部分环形带沿着斜面向上移动时，所述至少一个表面部分阻碍微粒沿着斜面向下流动，其中所述至少一个表面部分与所述环形基部的长度非正交，以及其中每个障碍元件的厚度为所述供料混合物的物体最大横截面尺寸的50％或更小；以及与环形带连接的驱动设备，用于使部分环形带沿着斜面向上移动。
2.如权利要求1所述的设备，其中每个障碍元件的至少一个表面部分包括这样的表面，即该表面与跨越环形带宽度延伸且与环形基部长度正交的平面成角度地进行定位。
3.如权利要求2所述的设备，其中与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
4.如权利要求1所述的设备，其中多个障碍元件包括相对于第一侧壁有角度地向下延伸且部分跨越环形带的宽度延伸的第一组延长障碍元件，和相对于第二侧壁有角度地向下延伸并部分跨越环形带的宽度延伸的第二组延长障碍元件，其中按照交替的排列方式提供第一组和第二组延长障碍元件，从而形成连续的“S”形流动图案。
5.如权利要求4所述的设备，其中第一组和第二组延长障碍元件中每一个相关的角度是与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度，以及其中所述角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
6.如权利要求1所述的设备，其中将可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部维持成大致平面的结构。
7.如权利要求6所述的设备，其中通过使用多个位于环形带的第一端部与第二端部之间的辊子将可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部维持成大致平面结构。
8.如权利要求1所述的设备，其中可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部包括用于与所述供料混合物接触的有纹理表面。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述驱动设备还包括彼此之间以固定距离定位的第一和第二辊子，其中第一和第二辊子中的每个具有从中穿过的纵向轴线，其中第一和第二辊子中的一个辊子位于水平面之上的第一距离，第一和第二辊子中的另一个辊子位于水平面之上的高于第一距离的第二距离，以及其中所述环形带围绕第一和第二辊子在与第一和第二辊子纵向轴线垂直的方向上沿着斜面向上移动。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述供料混合物包括圆形的含铁球粒。
11.如权利要求1所述的设备，其中第一和第二侧壁从环形基部沿着其全部预定长度延伸。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述环形带的第一和第二侧壁从所述环形带的基部延伸出从所述基部到第一和第二侧壁的远端垂直测量的预定距离，以及其中所述预定距离大于所述供料混合物的物体的最大横截面尺寸的3倍。
13.如权利要求1所述的设备，其中第一和第二侧壁的每个侧壁包括沿着预定长度密封所述基部的第一近端和第二远端，以及其中第一和第二侧壁是挠性侧壁，使得第二远端可以展开的长度超过所述基部的预定长度。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括监控设备，可操作地监控从所述供料混合物中去除的微粒的一种或多种特性并且提供代表这种监控的输出；以及用于基于所述输出调节所述环形带速度和/或斜面角度的装置。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述驱动设备还包括用于调节所述环形带速度的装置。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括用于调节斜面角度的装置。
17.如权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括一个或多个用于辅助从所述供料混合物的物体中去除微粒和/或分离微粒的机械辅助装置，其中所述机械辅助装置至少包括传送带敲击器、传送带振动器、传送带擦拭器、传送带刷子、偏心辊子和传送带喷水器之一。
18.如权利要求1所述的设备，其中所述微粒去除设备是回收系统的一部分，其中所述回收系统至少包括一个附加分离设备，用于分离原料且设置成接收使用所述微粒去除设备去除的微粒。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述斜面相对于水平面的角度大于所述物体的静止角而小于比所述物体的静止角大5°的角度。
20.一种用于从供料混合物中分离物体的方法，其中所述供料混合物包括物体和微粒，所述方法包括使至少一部分环形带沿着第一位置与第二位置之间的斜面向上移动，其中第二位置高于第一位置，其中所述斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于微粒的静止角，其中所述环形带包括具有预定长度的环形基部，从所述环形基部延伸的第一和第二侧壁，其中所述环形基部和第一和第二侧壁界定了通道，以及多个障碍元件，其中每个障碍元件包括在环形基部的第一位置与第二位置之间延伸的至少一个表面部分，使得当向所述通道中提供所述供料混合物并且部分环形带沿着斜面向上移动时，所述至少一个表面部分阻碍微粒沿着斜面向下流动，其中所述至少一个表面部分与所述环形基部的长度非正交，以及其中每个障碍元件的厚度为所述供料混合物的物体最大横截面尺寸的50％或更小；以及在所述通道内接收所述供料混合物，其中当至少一部分环形带沿着斜面向上移动时，所述供料混合物的物体向下朝第一位置流动，并且微粒向上朝第二位置移动。
21.如权利要求20所述的方法，其中每个障碍元件的至少一个表面部分包括这样的表面，即该表面与跨越环形带宽度延伸且与环形基部长度正交的平面成角度地进行定位。
22.如权利要求21所述的方法，其中与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
23.如权利要求20所述的方法，其中多个障碍元件包括相对于第一侧壁有角度地向下延伸且部分跨越环形带的宽度延伸的第一组延长障碍元件，和相对于第二侧壁有角度地向下延伸并部分跨越环形带的宽度延伸的第二组延长障碍元件，其中按照交替的排列方式提供第一组和第二组延长障碍元件，从而形成连续的“S”形流动图案。
24.如权利要求23所述的方法，其中第一组和第二组延长障碍元件中每一个相关的角度是与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度，以及其中所述角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
25.如权利要求20所述的方法，其中所述方法还包括将至少一部分沿着斜面向上移动的环形带的环形基部维持成大致平面的结构。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述将至少一部分沿着斜面向上移动的环形带的环形基部维持成大致平面的结构，包括使用多个位于第一位置与第二位置之间的辊子来维持所述大致平面结构。
27.如权利要求20所述的方法，其中所述环形基部还包括用于与所述供料混合物接触的有纹理表面。
28.如权利要求20所述的方法，其中所述供料混合物包括圆形的含铁球粒。
29.如权利要求20所述的方法，其中所述环形带的第一和第二侧壁从所述环形带的基部延伸出从所述基部到第一和第二侧壁的远端垂直测量的预定距离，以及其中所述预定距离大于所述供料混合物的物体的最大横截面尺寸的3倍。
30.如权利要求20所述的方法，其中第一和第二侧壁的每个侧壁包括沿着预定长度密封所述基部的第一近端和第二远端，以及其中第一和第二侧壁是挠性侧壁，使得第二远端可以展开的长度超过所述基部的预定长度。
31.如权利要求20所述的方法，其中所述方法还包括监控从所述供料混合物中去除的微粒的一种或多种特性并且提供代表这种监控的输出；以及基于所述输出，调节环形带速度和/或斜面角度。
32.如权利要求20所述的方法，其中所述方法还包括使用一个或多个机械辅助装置来辅助从所述供料混合物的物体中去除微粒和/或分离微粒。
33.如权利要求20所述的方法，其中所述斜面相对于水平面的角度大于所述物体的静止角而小于比所述物体的静止角大5°的角度。
34.如权利要求20所述的方法，其中在所述通道内接收所述供料混合物包括基本上跨越所述环形带全部宽度分配所述物体，所述宽度与所述预定长度正交。
35.一种用于从供料混合物中分离物体的微粒去除设备，其中所述供料混合物包括物体与微粒，所述设备包括环形带，其中至少部分环形带可以沿着相对于水平面的斜面向上移动，其中所述斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于微粒的静止角，其中所述环形带包括具有预定长度的环形基部，从所述环形基部延伸的第一和第二侧壁，其中所述环形基部和第一和第二侧壁界定了环形带通道，其中将所述通道构造成在其中接收供料混合物，以及多个障碍元件，其中每个障碍元件包括在环形基部的第一位置与第二位置之间延伸的至少一个表面部分，使得当向所述通道中提供所述供料混合物并且部分环形带沿着斜面向上移动时，所述至少一个表面部分阻碍微粒沿着斜面向下流动；以及与所述环形带连接的驱动设备，用于使部分环形带沿着斜面向上移动。
36.如权利要求35所述的设备，其中每个障碍元件的至少一个表面部分与所述环形基部的长度非正交。
37.如权利要求35所述的设备，其中每个障碍元件其厚度为所述供料混合物的物体最大横截面尺寸的50％或更小。
38.如权利要求35所述的设备，其中每个障碍元件的至少一个表面部分包括这样的表面，即该表面与跨越环形带宽度延伸且与环形基部长度正交的平面成角度地进行定位。
39.如权利要求38所述的设备，其中与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
40.如权利要求35所述的设备，其中多个障碍元件包括相对于第一侧壁有角度地向下延伸且部分跨越环形带的宽度延伸的第一组延长障碍元件，和相对于第二侧壁有角度地向下延伸并部分跨越环形带的宽度延伸的第二组延长障碍元件，其中按照交替的排列方式提供第一组和第二组延长障碍元件，从而形成连续的“S”形流动图案。
41.如权利要求40所述的设备，其中第一组和第二组延长障碍元件中每一个相关的角度是与跨越环形带宽度延伸且与环形带长度正交的平面所成的角度，以及其中所述角度大于将要加工的物体的静止角而小于微粒的静止角。
42.如权利要求35所述的设备，其中将可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部维持成大致平面的结构。
43.如权利要求35所述的设备，其中可以沿着相对于水平面的斜面向上移动的至少部分环形带的环形基部包括用于与所述供料混合物接触的有纹理表面。
44.如权利要求35所述的设备，其中所述供料混合物包括圆形的含铁球粒。
45.如权利要求35所述的设备，其中所述环形带的第一和第二侧壁从所述环形带的基部延伸出从所述基部到第一和第二侧壁的远端垂直测量的预定距离，以及其中所述预定距离大于所述供料混合物的物体的最大横截面尺寸的3倍。
46.如权利要求35所述的设备，其中所述设备还包括监控设备，可操作地监控从所述供料混合物中去除的微粒的一种或多种特性并且提供代表这种监控的输出；以及用于基于所述输出调节所述环形带速度和/或斜面角度的装置。
47.如权利要求35所述的设备，其中所述驱动设备还包括用于调节环形带速度的装置。
48.如权利要求35所述的设备，其中所述设备还包括用于调节斜面角度的装置。
49.如权利要求35所述的设备，其中所述设备还包括一个或多个用于辅助从所述供料混合物的物体中去除微粒和/或分离微粒的机械辅助装置，其中所述机械辅助装置至少包括传送带敲击器、传送带振动器、传送带擦拭器、传送带刷子、偏心辊子和传送带喷水器之一。
50.如权利要求35所述的设备，其中所述斜面相对于水平面的角度大于所述物体的静止角而小于比所述物体的静止角大5°的角度。
51.如权利要求35所述的设备，其中所述设备还包括进料分配设备，所述进料分配设备包括多个分配元件，该多个分配元件布置成在基本上跨越环形带全部宽度上分配物体，所述宽度与所述预定长度正交。
52.如权利要求1-51中任一项所述的方法或设备，其中第一和第二侧壁的每个侧壁包括挠性侧壁，其中所述挠性侧壁包括界定临近于所述环形带通道的一个或多个开口的一个或多个表面，并且其中一个或多个挠曲元件相对于一个或多个开口进行定位，从而形成基本上平面的临近所述通道的侧壁。
53.如权利要求1-51中任一项所述的方法或设备，其中第一和第二侧壁的每个侧壁包括波纹形侧壁，其中所述波纹形侧壁包括多层褶皱，该多层褶皱界定临界于所述环形带通道的腔体，并且其中一个或多个挠曲元件相对于一个或多个腔体进行位置，从而形成基本上平面的临近所述通道的侧壁。
54.如权利要求52-53中任一项所述的方法或设备，其中所述一个或多个挠曲元件包括固定在一个或多个开口中的塞子元件，从而形成基本上平面的临近所述通道的侧壁。
55.如权利要求52-53中任一项所述的方法或设备，其中所述一个或多个挠曲元件包括与第一和第二侧壁一体成型的塞子材料，从而形成基本上平面的临近所述通道的侧壁。
56.如权利要求52-53中任一项所述的方法或设备，其中所述一个或多个挠曲元件包括临近所述开口定位的裙边元件，从而形成基本上平面的侧壁，其中所述裙边元件支撑在所述环形基部上并且与第一和第二侧壁分离。
57.如权利要求1-51中任一项所述的方法或设备，其中提供具有一定传送长度的传送装置，其中所述传送装置与所述环形带的至少主要部分对齐，且位于所述环形带的至少主要部分之下并从所述环形带上端向外，使得沿着斜面向上移动并与物体分离的微粒被运走，并且当所述环形带从上端返回其下端时，所述环形带不需要的微粒沉积在所述传送装置上以便被运走。
全文摘要
用于从加工的供料混合物(例如，含铁球粒，碎片和灰尘)的物体中分离微粒的设备、方法和系统。例如，至少界定通道的部分环形带可以沿着相对于水平面的斜面(例如，斜面相对于水平面的角度大于物体的静止角而小于去除的微粒的静止角)向上移动。此外，障碍元件可以用在环形带上以阻碍微粒沿着斜面向下流动。
文档编号B07B13/18GK101087663SQ200580027594
公开日2007年12月12日 申请日期2005年8月11日 优先权日2004年8月13日
发明者D·W·亨德里克森, R·F·基塞尔, R·L·布莱福斯 申请人:明尼苏达大学评议会