具有增压室的空气分离器的制造方法
【专利摘要】使用增压室供给的空气从产品中分离轻质废物的装置和方法。空气分离器包括鼓风机管道，其将空气穿过在有孔输送机上输送的产品向上引导。所述鼓风机管道通过开口与增压室连通。一个或多个鼓风机用空气填充增压室并对增压室加压，而不直接将空气穿过开口吹动。从所述增压室到管道出口端的压降穿过开口均匀地将空气抽吸进入管道。穿过管道和输送机的均匀气流从产品中将轻质废物升起。
【专利说明】具有增压室的空气分离器
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及从产品中分离废物，并且更特别地涉及用于用从增压室供给的空气从较重产品中分离轻质废物的设备和方法。
【背景技术】
[0002]在许多原材料的处理中使用空气分离器以从产品中分离轻质碎片和其他材料。一些实施例包括从谷物中风选谷壳、将煤分离成精细物、为坚果去皮、以及从去皮的虾肉中分离松散的壳和附器。在虾处理行业中，例如，机械去皮的虾在有孔输送带上从剥皮器被输送到炊具或包装站。尽管在剥皮器中被移除的大多数壳、头和其他附器也被冲走，一些仍粘着到被去皮的虾肉。虾肉被输送穿过空气分离器，其从鼓风机管道穿过输送机上的肉将空气吹起以使得来自虾肉的较轻的壳和附器被升起。气流将在输送机上方的废物输送管道中的废物皮带离到废物分离室，废物材料在所述废物分离室中安置并为处理而收集。
[0003]传统的空气分离器具有鼓风机或风扇，其产生恒定的气流，所述气流的速度可以是调制的或未调制的。在某些空气分离器的鼓风机管道内的旋转桨叶或叶片用于调制空气速度以产生脉动气流。空气的速度在当叶片关闭以阻塞管道时的最小速度和当叶片打开时的最大速度之间变化。在气流调制的情况下，可使用较小和较少噪音的鼓风机以达到高于恒定的未调制流的最大速度。较高的空气速度提高了皮与肉的分离。
[0004]传统空气分离器、特别是那些用于如虾的湿粘产品的空气分离器的问题之一是废皮可粘附至废物输送管道壁，需要经常清洗以保持管道清洁用于有效分离。另一个问题是横穿管道上整段输送带的不均匀气流。
【发明内容】
[0005]实施本发明特征的用于从产品中分离轻质废物的空气分离器的一种方案包括管道，其具有靠近在输送方向上输送产品的输送带下侧的上出口。邻近管道的增压室通过进入管道的开口与管道相连通。一个或多个鼓风机将空气沿着不延伸到开口的流路引导进入增压室。鼓风机对该增压室加压，以使得从该增压室到管道上出口的压降穿过开口并穿过第一管道和输送机抽吸空气以从产品中向上吹动轻质废物。
[0006]根据本发明的另一个方面，一种用于从产品分离轻质废物的方法包括:(a)在有孔输送带上在空气分离器管道出口端之上输送产品；(b)通过将空气沿着初始流路吹入增压室而对增压室加压，所述初始流路不延伸到从增压室进入管道入口端的开口 ；以及(C)依靠从所述被加压的增压室到管道上出口的压降，穿过开口并穿过管道以及有孔输送机来抽吸空气以从产品中向上吹动轻质废物。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]通过参考以下的说明书、所附的权利要求以及附图将更好地理解本发明的这些特征和方面以及其优点，其中:[0008]图1为实施本发明特征的空气分离器的透视图；
[0009]图2为空气分离器的鼓风机组件从图1的相反侧观察的透视图；
[0010]图3为部分切除的图1的空气分离器的侧视图；
[0011]图4为从在图1的空气分离器鼓风机管道顶部内的气流调制叶片的下面观察的透视图；
[0012]图5为图1的空气分离器内叶片驱动机构的一种方案的透视图；
[0013]图6A-6D为示出图4叶片的循环操作的鼓风机管道的侧视图；
[0014]图7为使用用于叶片的变速电机驱动的叶片驱动机构的另一种方案的侧视图；
[0015]图8为图1的空气分离器的控制系统的框图；
[0016]图9为实施包括增压室供给空气的本发明特征的图1的空气分离器的下鼓风机组件的侧视图；
[0017]图10是图9的下鼓风机组件的斜视图；以及
[0018]图11为图9的下鼓风机组件的第二斜视图。
【具体实施方式】
[0019]实施本发明特征的空气分离器的一种方案如图1-3所示。所述空气分离器10包括在输送机的输送路径部分15 (如输送带16)相反侧上的下鼓风机组件12和上废物分离组件14。这两个组件被安装在同样支撑输送机的框架18中。在该实施例中，输送带16围绕传动轴20和惰轴21上的驱动链轮(未示出)并且在下回程内围绕惰辊22而被牵引。所述带被驱动电机24且被耦合到驱动轴20的变速箱25所驱动。所述带爬上倾斜部段26而行进到水平上输送路径15。所述带载满在输送方向30内沿上输送路径被输送的产品。输送带16为具有延伸穿过带厚的许多开口 31 (图4)的有孔带。所述开口大得足以允许流体穿过所述带排出并且足以使空气向上穿过所述带进入产品。每个开口小得足以防止产品穿过其而掉落。侧轨32在所述带相反侧上成侧翼以将产品限制到所述带。
[0020]如图1-4和6A-D所示，所述下鼓风机组件包括由电机36 (如变速电机)驱动的离心风扇或鼓风机34。鼓风机壳体38具有覆盖进气口 42的筛网40。鼓风机34将空气吹出鼓风机壳体而进入竖直鼓风机管道44。所述管道可选地通过横跨竖直鼓风机管道的宽度延伸的气流分配器48而可被分为两个平行子管道46、47。
[0021]一对细长的叶片50或桨叶被安装在鼓风机管道靠近其顶部出口端54的侧壁52、53之间。轴56横跨鼓风机管道44的宽度延伸过每个叶片50的长度。所述轴的端部被安装在每个侧壁52、53内的辊子轴承58中。所述轴确定了彼此平行并垂直于输送方向30的叶片的旋转轴线60、61 (图5)。当使用气流分配器时，每个叶片或多或少与子管道46、47之一对准。所述叶片来回反转以周期性地打开和关闭所述管道。当叶片被打开时，气流远离两个横向延伸的管道壁62、63而横跨管道的宽度被集中。
[0022]一种用于周期性旋转叶片的装置包括被安装到叶片轴56、56’端部的一对啮合的扇形齿轮64、65以及一端被枢转地连接到一个扇形齿轮上的枢轴销68且另一端被连接到悬臂式曲柄70的曲臂66。所述曲柄被安装至从变速箱74延伸的轴72。所述曲柄从所述轴径向地偏移以绕所述轴的轴线遵循圆形轨道。电机76被耦合到变速箱以使轴旋转。所述枢轴销68在扇形齿轮64、65的外部延伸穿过齿轮罩80内的弯曲槽78。曲柄70的轨道运动导致其所附连的扇形齿轮65绕轴56可转动地来回往复并旋转相关的叶片。与另一扇形齿轮64的齿轮耦合导致另一叶片在与第一叶片相反的方向上旋转。换句话说，当一个叶片顺时针旋转时，另一个逆时针旋转，反之亦然。叶片的旋转范围可通过改变臂66的长度而被调整。如该实施例所示，所述臂通过形成所述臂一部分的套筒螺母82被制造成长度可调。线性致动器可用于用所述臂的被自动操作的长度可调部分替换手动操作的套筒螺母。被安装在叶片轴的一个或另一个上的传感器(如角度编码器84)可用于提供指示叶片的角位置的信号。
[0023]如图3所示，穿过有孔输送带均匀地横跨其宽度被吹动且穿过被输送产品的空气使轻质废物材料86升起而进入形成竖直隧道的废物输送管道88。轻质废物主要通过由反转叶片所提供的空气的集中脉冲而被引上废物输送管道的中部区域。下管道的顶部在输送带16的底面和叶片50之间具有短的锥形部90以使下管道的出口开口与废物输送管道88的入口开口匹配。废物输送管道相对的侧壁92、93朝内成锥形以使管道在输送方向上随着远离输送带而变窄。压缩横截面朝废物输送管道的顶端94增加空气速度。废物分离组件14的上罩96具有在废物输送管道顶端94的相反侧对中的气流二分器98以分开气流并在两个方向100、101上引导轻质废物86:—个在输送方向上,另一个与输送方向相反。在气流二分器相反两侧上的废物分离室102、103收集轻质废物。分离室的两侧用许多小开口 99穿孔以允许空气而不是废物逃逸。废物输送管道88具有诸如绗缝表面的网纹表面104以防止潮湿废物的粘附。在每个废物分离室内的倾斜废物盘106提供了滑道，沿着所述滑道被收集的废物可滑动进入槽108并通过排泄管排出室外。流体喷嘴110 (图1)引导水上到盘106的顶部以将被收集的废物颗粒冲入槽内。水经由管网112提供。
[0024]图6A-6D中图示了叶片50的循环操作。在图6A中，叶片被示出处于关闭位置中。两个叶片50横跨鼓风机管道线性对准以堵塞气流并增大叶片下方的空气压力。当叶片关闭时，穿过带的气流减少到为零的最低速度。扇形齿轮64、65处于它们旋转范围的一端。图6B示出了叶片50处于其从关闭位置到全开位置的路径上的中间位置处。在该中间位置中，叶片之间的中央间隙114引导气流对中地穿过管道。高压空气穿过叶片的突然释放沿着管道的横跨其全部宽度的中部区域形成了一股高速空气。随着扇形齿轮64、65反转至它们在图6C所示的全开位置中的范围的相反端，空气以高速继续流动，在所述全开位置中，叶片横截面的主轴线彼此平行并且是垂直的。在全开位置中，间隙114处于其最大长度。在该循环的中点，扇形齿轮开始在相反方向上反转，如图6D中箭头116意义上的变化所示，该箭头示出了叶片在其回到图6A的关闭位置路径上关闭以结束循环并开始另一循环。随着叶片关闭，空气速度从其最大值降低。叶片的循环打开和关闭形成周期性脉动气流以从被输送产品升起轻质废物并通过废物输送管道将其吹到两个废物分离室。在约60循环/分钟至200循环/分钟之间的循环频率已被发现对虾很起作用。用二分器分开离开废物输送管道的流降低了最大路径长度，任何废物颗粒需经过所述长度而到达废物分离室。这允许使用更小的和更少噪音的鼓风机。并且被集中的气流减少了粘附到废物输送管道壁的废物量。
[0025]图7示出用于周期性地旋转叶片的另一种装置。在这种方案中，双向变速电机118驱动与第二齿轮121啮合的第一齿轮120。每个齿轮都被安装至叶片50的轴56、56’之一。这样，所述两个叶片可在打开和关闭位置之间一起来回地反转。当使用图5的扇形齿轮64、65时，360°齿轮也允许叶片不断地反转而不需要反向。当然，360°齿轮可替代图5的扇形齿轮，并且扇形齿轮可与图7的电机118 —起使用。轴角编码器122可被安装至一个叶片的轴以提供角位置反馈。
[0026]图8示出了空气分离器自动控制的控制系统。控制系统包括控制器123，如可编程逻辑控制器或笔记本、台式或工作站计算机。控制器的用户界面124允许操作员控制和维护空气分离器的操作。操作员可经由用户界面设置的一些操作变量包括输送机的速度、叶片的旋转范围、叶片的速度或循环时间以及鼓风机的速度。基于操作员的设置，控制器输出信号到输送机驱动电机24以设置输送机的速度，设置鼓风机电机36以控制气流，设置叶片电机76、118以控制叶片的速度或周期时间或频率以及同样在图7的电机118的情况下叶片的旋转范围，并且当用线性致动器126代替套筒螺母实现图5的曲臂66的可调节连接部时设置叶片的旋转范围。控制器123也可接收传感器信号以提供空气分离器的闭环控制。来自轴角编码器84、122、气流传感器128 (如风速计)以及电机速度传感器130 (如转速计)的反馈信号可用于在闭环系统中操作空气分离器。
[0027]图9-11示出了供给分离器空气的另一种方案。在该方案中，增压室140供给空气到竖直鼓风机管道44。被安装在增压室内的一个或多个鼓风机142或风扇在增压室的与管道相反的侧穿过入口 144抽吸空气进入增压室。进口锥体146将空气从入口汇集进入鼓风机。被安装在增压室的安装件150上的鼓风机电机148使鼓风机旋转。在所示的实施例中，鼓风机在由电机旋转的转子151上具有向后倾斜的叶片以沿着初始直接流路152大致径向地引导离开鼓风机的废气而撞击增压室的侧部、顶部和底部，从而用空气填充所述增压室。例如，可以使用其他类型的鼓风机，如具有平的或向前倾斜叶片的叶片风扇或鼓风机。被安装在铰链支架153上的门(未示出)被关闭以便当空气分离器操作时覆盖增压室的侧部，以及被打开以允许进入增压室用于清洁和维护。由鼓风机吸入的空气填充增压室并对其加压。增压室140通过在增压室和管道下部的共同竖直壁155上的增压室出口开口 154与相邻的竖直鼓风机管道44相连通。图9的实施例所示的鼓风机沿着直接径向流路152引导空气，所述直接径向流路152通过与增压室的内壁157 (顶部、底部和侧部)大体垂直而不平行接触而干扰以使得直接流路不到达开口 154。径向离开鼓风机的直接流路152与穿过开口的气流的水平方向156垂直。
[0028]图9-11所示的鼓风机142的定向与图3的鼓风机42的定向成90°以防止气流被从鼓风机直接引导到开口 154。并且增压室140没有朝向开口引导空气的内部结构。不存在从鼓风机到开口的直接流路，这防止气流速度横跨开口变化。空气不是借助如图3所示的穿过开口的吹动，而是借助从被加压的增压室到竖直管道44的上出口端的压降被抽吸穿过开口。增压室内的加压空气穿过开口 154被水平供给并竖直向上供给管道44。相比之下，图3的鼓风机42将空气以高速沿直接流路吹入管道44内，这可导致气流的不均匀性或“热点(hot spots)”。被鼓风机向外抛出的高速空气趋向于紧抱鼓风机壳体38的外壁，这导致不均匀的气流进入竖直管道44，并且需要气流分配器48的精确定位以使气流平稳。因此，从图9-11的增压室140通过压力差所供给的气流横跨竖直管道44比当空气从鼓风机穿过开口 154被直接吹入管道时更均匀，如图3所示。图9-11方案的鼓风机的目的是在不将所有空气直接吹入竖直管道内的情况下对增压室加压。
[0029]为了在图9-11的分离器内容纳更宽的输送机，额外的鼓风机142可呈直线并排安装在增压室140内，所述增压室140制造成相应地变宽以与输送机宽度相匹配。例如，如果每个鼓风机具有能够为24英寸宽的输送带供给足够气流的22英寸转子，三个鼓风机可被安装在相应变宽的增压室中以处理72英寸宽的输送带，如图9-11所示。因此，图9-11中的方案是模块化的，并且考虑到了可水平扩展的增压室，所述增压室可容纳需要用于选定的输送机宽度的尽可能多的鼓风机。在图3的方案中，更宽的输送机宽度需要更大的鼓风机。但空间限制可限制鼓风机的最终尺寸或需要用更长的腿提升分离器。在模块化的方案中，任意数量的鼓风机可被并排安装以适应更宽的输送机。并且必须储备仅一个标准小型鼓风机尺寸。此外，多鼓风机系统提供了一定量的冗余度，以防鼓风机失效。如果鼓风机失效，可堵塞失效的鼓风机并且可增加其他鼓风机的速度以填补放缓。为了减少穿过分离器的气流，可关闭或变慢一个或多个鼓风机或堵塞它们的入口。
[0030]所描述的空气分离器特别适用于从去皮的虾肉上分离轻质虾皮，例如壳和头部碎片、游泳肢和腿。但它也可用于对坚果、谷物、水果和蔬菜以及非食品产品的加工。尽管通过参考几个方案已经详细描述了空气分离器，但其他方案是可能的。例如，增压室设计可用于没有反转叶片甚至根本没有叶片的空气分离器。因此权利要求并不旨在被限制于所披露的方案或申请的细节。
【权利要求】
1.一种用于从在输送机上被输送的产品中分离轻质废物的空气分离器，所述空气分离器包括: 管道，其具有上出口，所述上出口靠近在输送方向上输送产品的有孔输送机的下侧； 增压室，其邻近所述管道并通过进入管道的开口与所述管道连通； 一个或多个鼓风机，其将空气沿着不延伸到开口的流路引导进入增压室以对所述增压室加压，以使得从所述增压室到管道的上出口的压降穿过开口并穿过管道和有孔输送机抽吸空气以从所述产品中向上吹动轻质废物。
2.根据权利要求1所述的空气分离器，其中，所述一个或多个鼓风机被容纳在所述增压室中。
3.根据权利要求1所述的空气分离器，其包括被安装在所述增压室中并被耦合到所述一个或多个鼓风机的一个或多个电机。
4.根据权利要求1所述的空气分离器，其中，离开所述一个或多个鼓风机的直接流路垂直于穿过所述开口进入管道内的气流方向。
5.根据权利要求1所述的空气分离器，其中，所述增压室具有顶部、底部和侧部，并且其中，离开所述一个或多个鼓风机的直接流路被引导到所述顶部、底部和侧部以干扰所述直接流路。
6.根据权利要求1所述的空气分离器，其包括横跨增压室宽度并排布置的多个鼓风机。
7.根据权利要求6所述的空气分离器，其中，所述鼓风机的数量和所述增压室的宽度对应于所述有孔输送机的宽度。
8.根据权利要求1所述的空气分离器，其进一步包括在管道内的一个或多个可控制叶片以在管道的上出口处控制气流。
9.一种用于从产品中分离轻质废物的方法，其包括: 在有孔输送带上在空气分离器的管道的出口端之上输送产品； 通过将空气沿着初始流路吹入增压室而对增压室加压，所述初始流路不延伸到从增压室进入管道的入口端内的开口 ；以及 依靠从所述被加压的增压室到管道上出口的压降，穿过开口并穿过管道以及有孔输送机抽吸空气以从产品中向上吹动轻质废物。
10.根据权利要求9所述的方法，其包括垂直于穿过开口进入管道的气流方向引导初始流路。
11.根据权利要求9所述的方法，其包括通过引导所述初始流路撞击所述增压室的内壁来干扰所述流路。
【文档编号】B07B4/00GK103861809SQ201310756830
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】R·S·拉佩尔, C·G·格雷夫 申请人:莱特拉姆有限责任公司