CN102574160A - 用于按照颗粒大小对颗粒进行选择性分类的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于按照颗粒大小对颗粒进行选择性分类的方法和装置，所述颗粒大小由颗粒几何形状的最大主尺寸(a，b，c)确定，其中借助于筛分结构(3，4，5，11)中的具有三维分类作用的贯通开孔(3)进行分类。

Description

用于按照颗粒大小对颗粒进行选择性分类的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于按照颗粒大小对颗粒进行(良好)选择性分类(分级)的方法和装置。

背景技术

在坯料制备技术中以及对于利用颗粒的产品制造来说，为了实现高效率以及为了满足质量要求，使用分类的颗粒材料日益重要。此外，在许多情况下通过提供分类的颗粒产品能实现更高的质量和价格预期。

对于采用由不同大小的颗粒构成的松散(散装)材料的各种工业应用来说，对分类的质量、也就是对分类的选择性存在不同的要求，其中已知不同的评价方法和评价参数来描述分类过程的质量。

特别是对于非常窄地分级的进给材料(颗粒)的情况，其中大部分颗粒仅在有效分离尺寸的区域内呈现大小差异，非常期望传统分类的良好选择性。另外，对于传统的、近似二维的分类装置(仅在平面内起作用，并且具有仅在二维上有效的筛分几何形状，例如圆形或矩形开孔金属板或筛网)来说，在没有清洁装置如刷子或震击球体的情况下，必然会出现卡住的颗粒。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于对颗粒进行分类的方法和装置，其中该方法和装置能相对于传统的分类方法和装置显著地提高分类的质量、即分类的选择性。

该目的根据本发明在方法方面通过权利要求1所述的特征实现，在装置方面通过权利要求10所述的特征实现。

本发明的一个重要方面也就在于，对颗粒按照其大小、特别是按照其在欧几里得空间(笛卡尔坐标系)中的三个主尺寸之一、特别是长度、宽度或厚度进行分类，其中这种分类的特别的质量或选择性根据本发明如此实现，即为此利用(三维的)筛分结构中的具有三维分类作用的贯通开孔。与现今利用前述的传统的二维筛分几何形状(2D筛分几何形状)的情况相比，通过这种结构能以令人吃惊的方式实现选择性明显更好的分类。

本发明基于一种创新的三维筛分结构，其带有具有三维分类作用的贯通开孔，其中优选地按照三个最大主尺寸长度、宽度或厚度之一进行分类并且借助于这些主尺寸来定义颗粒尺寸。因此，与传统的方法相比而言，是在空间中进行大小分类，这导致分类质量和性能的显著提高。

优选地，分类在至少一个振动的和/或优选倾斜的分类平面内进行，其中颗粒优选地在投射运动或滑动运动中沿着分类平面或者与分类平面相关联地运动，分类平面优选地具有以三维的方式实施的矩形(例如方形)和/或椭圆形(例如圆形)的贯通开孔，其中颗粒优选地也在三维的贯通开孔的区域内沿着倾斜平面运动。

然而也可能的是，使用不振动的分类平面。根据分类参数、特别是筛分-结构颗粒材料对之一，用于进行分类的筛分结构至少在贯通开孔的区域内具有取决于所涉及的主尺寸的预定摩擦系数、特别是预定的静态摩擦(系数)。

优选地，对于按照主尺寸长度a对颗粒混合物或颗粒组分进行分类来说，在具有三维分类作用的贯通开孔的区域内设计尽可能高的附着系数，而在按照主尺寸宽度b或厚度c之一的分类中，在3D筛分结构的具有三维分类作用的贯通开孔的区域内选择尽可能小的摩擦系数、特别是静态摩擦系数，其中筛分结构的静态摩擦系数根据颗粒-衬层摩擦副来选择，并且优选地，至少在三维的贯通开孔的区域内使用与特定的筛分结构相匹配的分类衬层。

更优选地，按照同一主尺寸的具有不同分级的分类在一共同的装置中进行，其中每个分类平面(筛分平面)具有其自身的卸料装置。

根据本发明的方法的其它优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的装置的特征在于一种具有筛分结构的分类装置，该筛分结构带有具有三维分类作用的贯通开孔，优选地设计为从分类平面的基底向一侧伸出到筛分结构的颗粒进给侧上的上扬挡片(Aufstellklappe)(或上扬管道)，或者设计为从筛分结构的分类平面的基底伸出到筛分结构的提取侧上的下沉挡片(Ausfallklappe)(或下沉管道)。

在重力状态下，上扬挡片或上扬管道位于筛分结构的上侧(颗粒进给侧)上，而下沉挡片或下沉管道位于筛分结构的下侧(颗粒提取侧)上。

优选地，对于按照颗粒的主尺寸长度a进行的分类来说，布置在筛分衬层的颗粒进给侧上的上扬挡片与颗粒的输送方向相反地沿着分类平面布置，而如果是按照颗粒的主尺寸厚度c进行的分类，则限定了贯通开孔的所属的三维的上扬或下沉管道的上扬或下沉挡片与颗粒的输送方向相一致或相反地沿着分类平面布置，而对于按照主尺寸宽度b的分类来说，上扬或下沉挡片和由它们限定的三维的上扬或下沉管道优选地与颗粒的输送方向相一致地沿着分类平面布置。贯通开孔也可布置成沿与颗粒的输送方向相反的方向定向。

通过利用具有三维分类作用的筛分几何形状按照颗粒的三个最大主尺寸长度、宽度和厚度之一进行的根据本发明的分类或分级，通过改变在贯通开孔的区域内颗粒的接触区域的数量和位置和/或数量和/或大小，实现了令人惊讶地高的选择性和分类质量，这特别是在分级非常窄的进给材料的情况下很有意义，在此情况下大部分的颗粒处在有效分离尺寸的范围内并且分类过程通常具有低的选择性。

附图说明

下面根据实施例和附图详细说明本发明。图中示出：

图1示出颗粒的示意图，具有其最大主尺寸长度a、宽度b、厚度c，

图2示出颗粒上的力平衡，用于描述颗粒的运动特性，

图3示出取决于分类装置的运动/驱动的颗粒的运动特性(颗粒的投射运动和滑动运动)的示意图，

图4示出分类装置的在与分类平面的基底对应的XY平面内的开孔几何形状，具有圆形和方形开孔作为在X和Y方向上尺寸相等的贯通开孔的例子(左侧)，以及具有矩形和椭圆形的开孔几何形状(贯通开孔)作为在X和Y方向上尺寸不同的贯通开孔的例子(右侧)，

图5示出分类装置中的具有三维分类作用的开孔几何形状，其中

图5a示出3D方形开孔，以及

图5b示出3D矩形开孔，呈具有下沉挡片的形式，

图6示出分类装置的三维的开孔几何形状，其中

图6a示出3D方形开孔，以及

图6b示出3D矩形开孔，具有上扬挡片，其中图5和6以俯视图和剖视图示出3D贯通开孔的这些开孔几何形状，

图7示出根据图5a和6a的开孔几何形状的作用方式的示意图，其中

图7a示出按照主尺寸a的分类，具有下沉挡片和3D方形开孔，以及

图7b示出具有上扬挡片和3D方形开孔的分类，

图8示出按照主尺寸b的分类，其中

图8a示出利用带有下沉挡片的3D圆形开孔的分类，以及

图8b示出利用带有上扬挡片的3D方形开孔的分类，

图9示出利用3D矩形开孔的按照主尺寸c的分类，

图9a示出具有下沉挡片，

图9b示出利用带有上扬挡片的3D矩形开孔，

图10示出用于按照最大颗粒幅度、主尺寸(长度)a的分类的、作为分类装置的筛板的示意图，

图11示出用于按照最大主尺寸(长度)a的分类的、具有分级的多板装置的示意图，

图12示出用于按照最大主尺寸(长度)a的分类的、作为分类装置的带有上扬挡片的筛板的示意图，在以下各图中，

图12a示出纵剖视图，

图12b示出俯视图，

图12c示出沿图12b中的线A-A截取的局部剖视图，

图13示出用于按照最大主尺寸(长度)a的分类的、作为分类装置的筛板的示意图，具有筛板的平行平面(共面)构型和集成在其中的下沉挡片(带有具有三维分类作用的贯通开孔)，在以下各图中，

图13a示出纵剖视图，

图13b示出俯视图，

图14示出用于按照最大主尺寸(长度)a的分类的单板分类装置，在以下各图中，

图14a示出示意性的纵剖视图，

图14b以俯视图示意性地示出分类装置的具有3D方形开孔的筛分衬层，

图14c以侧视图示意性地示出根据图14a的分类装置，其带有卸料装置，

图15示出用于按照最大主尺寸(长度)a的分类的多板分类装置，在以下各图中，

图15a示出示意性的纵剖视图，其中

图15b以俯视图示意性地示出分类装置的具有3D方形开孔的筛分衬层，以及

图15c以侧视图示出根据图15a的分类装置，其具有卸料装置，用于为了分级而设置的不同的分类装置，

图16示出用于按照中间主尺寸(宽度)b的分类的、作为分类装置的筛板的示意图，其具有上扬挡片，在以下各图中，

图16a示出在纵剖视图中，

图16b示出在俯视图中，

图16c示出在沿图16b中的线B-B截取的局部剖视图中，

图17示出用于按照中间主尺寸(宽度)b的分类的、作为分类装置的筛板的示意图，具有筛板的平行平面构型和集成在其中的下沉挡片(带有具有三维分类作用的贯通开孔)，

图17a示出在纵剖视图中，

图17b示出在俯视图中，

图18示出用于按照中间主尺寸(宽度)b的分类的单板分类装置，在以下各图中，

图18a示出示意性的纵剖视图，

图18b以俯视图示意性地示出分类装置的具有在贯通平面(圆孔)中的3D圆形开孔的筛分衬层，

图18c以侧视图示意性地示出根据图18b的分类装置，其具有卸料装置，

图19示出用于按照中间主尺寸(宽度)b的分类的多板分类装置，在以下各图中，

图19a示出示意性的纵剖视图，其中

图19b以俯视图示意性地示出分类装置的具有在贯通平面中的3D圆形开孔的筛分衬层，以及

图19c以侧视图示出根据图19b的分类装置，其具有卸料装置，

图20示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分类的、作为分类装置的筛板的示意图，其具有上扬挡片，

图20a示出在纵剖视图中，

图20b示出在俯视图中，

图20c示出在沿图20b中的线A-A截取的局部剖视图中，

图21示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分类的、作为分类装置的筛板，具有筛板的平行平面构型和集成在其中的上扬挡片(带有具有分类作用的贯通开孔)，

图21a示出在纵剖视图中，

图21b示出在俯视图中，

图21c示出在沿图21b中的线C-C截取的剖视图中，

图22示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分类的单板分类装置，在以下各图中

图22a示出示意性的纵剖视图，

图22b以示意图示出分类装置的具有3D矩形开孔的筛分衬层，

图22c以侧视图示意性地示出具有卸料装置的根据图22b的分类装置，

图23示出用于按照最小主尺寸(厚度)c的分类的多板分类装置，在以下各图中

图23a示出示意性的纵剖视图，

图23b以示意图示出分类装置的具有3D矩形开孔的筛分衬层，

图23c以侧视图示意性地示出具有卸料装置的根据图23b的分类装置。

具体实施方式

下面对用于按照进给物料的颗粒大小对颗粒进行选择性分类(其基于按照颗粒在欧几里得空间中的三个最大主尺寸之一进行的分类)的方法和装置的实施例进行了说明，该说明的基础是颗粒1的几何形状，如图1所示，其中优选地由松散颗粒组成并且可以是任意松散材料的进给物料的这种分类是颗粒的主尺寸，也就是，其最大长度a，其中间的主尺寸、宽度b，及其最小的主尺寸、厚度c，其中在笛卡尔坐标系中确定的颗粒1的这三个主尺寸可由规则体(例如矩形体)在主轴线X、Y和Z上表示出来，或者，如在图1中明示的那样，能以椭圆体作为包络示出，如图1所示。在本实施例中，采用了具有主尺寸长度a、宽度b和厚度c的椭圆体，其中该包络椭圆体的体积是最小的。三个主尺寸(长度a、宽度b、厚度c)的关系可以用a＞b＞c来描述，其中a垂直于b，b垂直于v且v垂直于a。

基于对颗粒1在三个空间平面XZ、ZY和XY中的尺寸的准确定义，高质量分类的任务可分成三种情况(每种按照三个主尺寸之一)来定义。特别是对于非常窄地分级的进给材料的情况，其中大部分颗粒1在其尺寸方面处于有效分离尺寸的区域内，通过在此提出的3D分类(其应理解为一种采用了具有三维分类作用的贯通开孔的分类)，可实现令人惊讶地高质量和选择性良好的分类，其中还实现了卡住颗粒的显著减少而不必使用特别的清洁装置。在图1中用于定义颗粒几何形状的包络椭圆体具有限定的尺寸关系a∶b∶c＝6∶2∶1。

在按照颗粒的主尺寸对颗粒进行的三维的(也就是使用具有三维分类作用的贯通开孔进行的)高选择性的尺寸分类(在本申请的范畴内也称为“3D分类”)的情况下，对于在物理方法方面设立模型和定义不同的解决方案变型来说都有用的是，选择适当的描述要素，借助于它可描述3D分类几何形状的功能(分类衬层，筛分结构)。在此用作参数的有：颗粒运动，筛分开孔几何形状、即筛分装置中具有三维分类作用的贯通开孔的几何形状，连同它们的特征尺寸以及通常的或要根据分类任务来确定的相关摩擦特性。

颗粒运动在此借助于这样一个指标来描述，该指标由作用于颗粒1的加速力F_a和重力F_g的、垂直于分类装置(筛分装置)的分类平面的分量的比率来描述。该指标称为筛分或投射指标S_v。图2示出了由于线性振动在颗粒加速期间作用在颗粒1上的力的平衡，用于说明/确定筛分装置(分类装置2)的可能的运动现象。筛分指标计算如下：

$S_v=\frac{F_{a,N}}{F_{g,N}}$

$S_v=\frac{F_a\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{F_g\·\cos \left(\mathrm{\α}\right)}$

其中：F_a＝m_p·a

其中：F_g＝m_p·g

$S_v=\frac{a\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{g\·\cos \left(\mathrm{\α}\right)}$

在此，m_p表示颗粒质量，α是筛分或分类装置2的筛分平面(分类平面)或分类衬层的定位角，β是由于筛分或分类装置2的振动驱动所引起的加速力的作用角。

为了描述沿着分类装置或者说筛分装置2的颗粒运动(＝沿着分类衬层的运动)，在投射运动(其中S_v＞1)和滑动运动(其中S_v≤1)之间加以区分。

在图3中作为例子示出了利用倾斜的分类衬层(分类装置2)在投射运动或滑动运动中圆形的模型体的运动状态。

作为分类装置或者说用于对颗粒1进行分类的装置，优选地，使用振动筛(具有振动驱动装置的筛分装置2)或者这样的筛分装置2，其在置于倾斜姿态时由于该倾斜而引起颗粒1在筛分装置2静止时沿筛分装置2在分类平面内的滑动运动，如在图3中示意性地示出。筛分装置2可优选地具有圆形振动、椭圆形振动、线性振动或平面振动。

作为描述在分类或筛分衬层2中具有三维分类作用的贯通开孔3的几何形状的筛分开孔几何形状，优选地设置3D方形开孔、3D长形开孔、3D矩形开孔、3D椭圆形开孔或3D圆形开孔。筛分开孔几何形状相应地描述了筛分或分类衬层2(其形成分类装置)的贯通开孔3的几何形状。原则上在此开孔几何形状在XY平面内和XZ平面内或Y/Z平面内可不同。在形成分类平面并沿分类装置(筛分衬层2)的主平面水平延伸的XY平面内，可在尺寸在X和Y方向上相等的筛分开孔几何形状与这些尺寸彼此不同的筛分开孔几何形状之间加以区分。前者在图4中的左侧以圆形的或方形的贯通开孔3示出，而在图4中的右侧以矩形的或椭圆形的贯通开孔示出了在X方向和Y方向上尺寸不同的贯通开孔3的两个例子。

为了形成具有分类作用的三维的贯通开孔3，优选地，前述的在XY平面内的“二维的”开孔几何形状之一在XZ或YZ平面内具有一倾斜平面，其中该倾斜平面沿着空间轴线X或Y之一布置成相对于平面XY具有确定的角度γ。这样，在XY平面和所述倾斜平面之间得到一竖直开孔，其中该竖直开孔具有尺寸w_x-w_z或w_y-w_z，其中当在XY平面内选择方形的或矩形的开孔几何形状时在图5和图6中示出用于形成贯通开孔3的3D几何形状的变型。倾斜平面可实施为下沉挡片4(如图5所示)或上扬挡片5(如图6所示)。在此图6a示出3D方形开孔作为贯通开孔3，而图6b示出具有上扬挡片5的3D矩形开孔。

3D尺寸分类的作用原理实现了一种按照三个颗粒尺寸——长度a、宽度b或厚度c——之一的分类，其中，这种3D尺寸分类用于按照最大主尺寸a(长度)、b(宽度)和c(厚度)进行选择性良好的分类，并且通过以下方式实现：利用贯通开孔3的限定的开孔几何形状，该开孔几何形状在三个空间平面XY、YZ和ZX中排布；以及选择上述的颗粒运动，并且考虑取决于相应分类任务的摩擦条件(取决于按照主尺寸长度a或主尺寸宽度b或主尺寸厚度c的分类的不同摩擦条件)。下面参照相关的实施例对此进行详细说明。

图7示出了按照主尺寸长度a的分类，一种是图7a中的使用具有三维分类作用的带有下沉挡片4的贯通开孔3时的情况，一种是图7b中的带有上扬挡片5的贯通开孔3的实施方式，每种情况都以剖视图和俯视图示意性地示出。按照主尺寸长度a的分类以方形的开孔几何形状(即，在XY平面内具有方形的贯通开孔3)、筛分指标S_v＞1(投射运动)和与材料输送方向朝向相反的下沉挡片4或上扬挡片5为例进行说明。在图7中示出了通过3D方形开孔按照主尺寸长度a利用下沉挡片4进行分类的例子和利用上扬挡片5进行分类的例子。如果在使用具有下沉挡片几何形状的分类装置(筛分衬层)的设计时、也就是在使用如图7a所示从分类平面的基底向下倾斜延伸的下沉挡片4时，通过选择筛分指标而促使颗粒1作投射运动，则结果是，如图7a所示，由于3D方形贯通开孔的有效的分类几何形状w_x-w_y，颗粒1以其宽度b产生“***”或“上扬”。由于下沉挡片4与颗粒1的材料输送方向相反地排布，颗粒1在其“***”到XY平面内时保持其排布状态。当颗粒1撞到下沉挡片4时，颗粒1倾翻并且通过至少三个点A1、A2、A3保持(见图7a)。图7中的可能的运动方向的箭头表明颗粒1的可能的运动方向。

在此重要的是，分类装置的分类衬层或筛分衬层的材料选择结合考虑待分类的颗粒1的种类和由此形成的摩擦副的元件提供分类装置的颗粒-筛分衬层摩擦副的高静态摩擦系数。优选地，对于按照最大主尺寸长度a进行分类时的摩擦条件，需要高的静态摩擦系数；在本专利申请的范畴内，优选地，这需要μ≥0.3、特别是μ≥0.7的静态摩擦系数。

由于摩擦，在此确保了，为了按照最大主尺寸长度a进行分类，颗粒1由于在点A1、A2和/或A3处的接触而被保持在如图1a中的底部所示的直立位置，且因此其留在筛分衬层或者分类装置上，并且不会滑过通路3(不具有根据进给材料由筛分衬层的设计方案限定的预定长度a且因此穿过通路3的其它颗粒就会滑过通路3)。

由于分类衬层或者分类装置(筛分板11)的运动确保了，颗粒1保持在其限定的排布状态且因此能根据其重心S的位置按照长度a进行分类。在没有充分高的静态摩擦系数的情况下，颗粒1会如图7a所示地倾翻且不会由接触点A1保持与下沉挡片4接触，并且能以其宽度滑过在XY平面和下沉挡片4之间得到的贯通开孔。

图7b示出了一种类似的实施方式，但利用了上扬挡片5(当然，分类装置或筛分衬层具有多个这种上扬挡片5，或者在根据图7a的实施方式中具有多个下沉挡片4)，其中也可利用这种从分类平面的基底B向上伸出的上扬挡片5同样按照最大主尺寸长度a进行分类。如果在使用根据图7b的具有分类作用的3D上扬挡片几何形状时通过选择筛分指标促使颗粒1进行了投射运动，则结果是，如图7所示，颗粒1以其宽度b平行于XY平面地直立。由于上扬挡片5与材料输送方向相反地排布，颗粒1在其“直立”在XY平面上时保持其排布状态。在此，同样，颗粒1在其撞到XY平面时倾翻并且由至少三个点B1、B2、B3保持。在此，分类衬层或筛分衬层的材料选择和分类装置也必须确保，对于颗粒-分类衬层或分类装置的表面衬层的摩擦副，存在高的静态摩擦系数μ(μ≥0.3)。优选地，提供μ≥0.7的摩擦系数。在分类衬层运动期间由此确保了，颗粒1保持在其限定的排布状态和直立位置，且因此可根据其重心S的位置按照长度a进行分类。在此，同样，若没有充分高的静态摩擦系数，颗粒1会倾翻并且以其宽度滑过在XY平面和上扬挡片5之间得到的贯通开孔3。

下面参照图8a和图8b仍分别针对具有下沉挡片4(图8a)和上扬挡片5(图8b)的分类衬层或分类装置的实施方式对按照主尺寸宽度b的分类进行说明。在使用圆形(即，在XY平面内的椭圆形)的贯通开孔3、筛分指标S_v＜1(滑动运动)以及下沉挡片4沿材料输送方向敞开的情况下，可对颗粒1按照其宽度b进行分类。如果通过选择筛分指标(S_v＜1)而促使颗粒1作滑动运动，则结果是，如图8a所示，由于颗粒的重心S的位置，颗粒“落入”圆形的贯通管道6中，该贯通管道由下沉挡片4以及优选地从贯通开孔3的相对边缘平行延伸的下沉挡片4a形成(下沉挡片4、4a可以是用于形成贯通管道6的一体管子)。按照颗粒宽度b的分类在这个横截面为圆形且具有开孔直径w_δ的贯通管道中进行。待分类的颗粒1以其主尺寸a(长度)落入贯通管道6中并在至少一个点C1接触该贯通管道6，而其同时在另一个点C2与贯通开孔3的边缘接触。在这种情况下，必须通过选择分类装置或分类衬层2(颗粒1沿着它运动)的材料而为颗粒-分类装置摩擦副选择尽可能低的静态摩擦系数μ，特别是μ≤0.3的静态摩擦系数，从而防止颗粒1卡在贯通管道6中。对于按照宽度b的分类来说，由此就必须与按照主尺寸长度a的分类正好相反地选择颗粒和分类装置或筛分板或分类衬层之间的摩擦副的摩擦系数，并根据待分类的颗粒1的种类或分类装置的材料、即分类衬层2的表面(颗粒1沿着它运动)来选择或设定该摩擦系数。不具有被限定为分类标准的该宽度b的颗粒(具有更大宽度的颗粒)留在筛分衬层上。

图8b示意性地示出按照主尺寸宽度b利用XY平面内的方形开孔几何形状(3D方形开孔)、筛分指标S_v＜1(滑动运动)以及上扬挡片5朝向材料输送方向敞开的分类，通过其同样能按照宽度b进行分类。在这种情况下，如果通过选择筛分指标S_v＜1而促使颗粒1沿着分类装置作滑动运动，则如图8b所示，颗粒1在XY平面内朝具有上扬挡片几何形状的方形贯通开孔3(3D方形开孔)滑动并在至少一个点C2与之接触。根据颗粒1的重心S的位置，颗粒1由于作用在颗粒1上的力矩而转动到XY平面内的具有上扬挡片5的贯通开孔3的开孔几何形状中或者绕它运动。通过选择分类装置或筛分衬层的材料，必须与颗粒1的材料相协调地优选确保，颗粒-分类衬层或分类装置的摩擦副具有尽可能低的静态摩擦系数，从而防止颗粒1卡在具有上扬挡片5的3D贯通开孔3的开孔几何形状中。在此也优选地选择μ≤0.3的静态摩擦系数。

在此，同样，图中的箭头也表明颗粒1的可能的运动方向。

下面，图9用于说明按照主尺寸c(厚度)的分类，同样，既使用具有下沉挡片4(图9a)的分类装置的实施方式，也使用具有上扬挡片5(图9b)的实施方式。优选地，可利用XY平面内的矩形开孔几何形状(贯通开孔3)、筛分指标S_v＜1(滑动运动)以及沿材料输送方向敞开的下沉挡片4按照颗粒1的主尺寸厚度c进行分类。3D矩形开孔以其长边优选地垂直于材料输送方向布置，如图9a所示。如果通过选择筛分指标(S_v＜1)而促使颗粒1作滑动运动，则结果是，如图9a所示，颗粒1以其主尺寸a(长度)沿着矩形开孔几何形状(XY平面内的3D矩形开孔)的最长尺寸排布。通过这种排布，颗粒1以其平面B/C滑入到下沉挡片4(以及相对设置的平行下沉挡片4a，其从贯通开孔3的相对边缘延伸)和XY平面之间的矩形开孔管道6中。由于尺寸(开孔管道6的宽度w_δ，该宽度由下沉挡片4和XY平面之间的最小距离限定)，按照颗粒厚度c的分类在开孔管道6中进行。与按照主尺寸b(宽度)进行的分类一样，在此也必须为颗粒-分类衬层或筛分板材料或分类装置表面的摩擦副选择尽可能低的静态摩擦系数(特别是μ≤0.3)，从而防止颗粒1卡在贯通管道6中。

开孔厚度w_z(图9a)或开孔直径w_x(图8a，也参见图4至9)的计算利用w_z＝w_x·tanα来完成。

图9b示意性地示出利用XZ平面内的矩形开孔几何形状、筛分指标S_v＜1(滑动运动)以及与材料输送方向相反地敞开的上扬挡片并借助于上扬挡片5按照主尺寸厚度c进行分类的分类装置的实施方式。在此矩形开孔几何形状(3D矩形开孔)也以其长边垂直于材料输送方向布置。如果通过选择筛分指标(S_v＜1)而促使颗粒1作滑动运动，则结果是，如图9b所示，颗粒1以其主尺寸长度a沿着上扬挡片5的矩形开孔几何形状的最长尺寸排布在XY平面内。在那里，由于由上扬挡片5和XY平面之间的最小距离限定的尺寸w_z，进行按照颗粒厚度c的分类。在此也必须通过选择筛分衬层或分类装置的材料来确保选择了颗粒-分类衬层或筛分衬层的摩擦副的尽可能低的静态摩擦系数，从而防止颗粒1“卡在”贯通管道6中。在此，箭头也表明颗粒1的可能的运动方向。优选地，静态摩擦系数具有μ≤0.3的值。不对应于作为分类标准的限定厚度c的尺寸的颗粒(更厚的颗粒)留在分类衬层上。

根据所述预选择的实施例，能基于三个颗粒主尺寸长度、宽度和厚度，借助于三维的分类几何形状、即具有三维分类作用的贯通开孔3，按照颗粒大小对颗粒1实现选择性良好的分类。

通过考虑贯通开孔3在X和Y方向上的尺寸关系，颗粒运动(筛分指标)，具有分类作用的3D贯通开孔的开孔几何形状，在XY平面或YZ平面内的贯通开孔的开孔几何形状，在XZ或YZ平面内的开孔几何形状，以及取决于分类任务的、颗粒-筛分结构(分类装置)材料的摩擦副的基本静态摩擦水平，可为按照颗粒1的颗粒长度a或颗粒宽度b或颗粒厚度c的分类提供多种实施可能性(至少六种或更多)，作为考虑前述参数而实施根据本发明的方法的可能性。

下面示意性地说明用于实现对颗粒按照其主尺寸长度、宽度或厚度之一进行先前说明的尺寸分类的工艺模型和装置。

图10基于单板筛7示意性地示出用于按照主尺寸a进行分类的具有单板筛7的分类装置的一种基本的装置实施方式。尽管未详细示出，在此，如根据图7a(左下侧)所述，说明了只要颗粒不具有会导致颗粒1留在单板筛7上的长度a，则被进给的颗粒材料会穿过单板筛7，并且进而实现按照主尺寸长度a的分类，如在图7a中示出。

当然，借助于多板筛装置(在此在图11中以剖视图示意性地示出为三个筛板8至10)，能进行或实现分级，也就是按照相同的主尺寸长度a被分类的颗粒1的不同分级，其中在上筛板8的左侧进给了颗粒1的松散材料或其它材料之后，这些颗粒由于贯通开孔的尺寸和它们的类似长度a作为最大的颗粒(在长度a方面)留在上筛板8上，而另外两个筛板9和10用于各自以相应的方式按照它们的最大长度a进行更小颗粒的相应分类。

以这种方式实现了颗粒1的三次分级，所有这些都按照最大长度a进行分类。各个筛板8至10在此规定了最大长度a的预定大小并因此确定了分级和尺寸分类成粗大、中等和精细物料的结果。

图12以示意图示出筛板11，作为用于同样按照主尺寸长度a进行分类的分类装置，其中这种筛板11例如可由聚氨酯制成，从而上扬挡片5不通过例如从分类平面或分类装置的基底B向外弯曲来形成贯通开孔3，而是例如通过合成树脂或塑料的单独的注塑形成，并且在其宽度方面也突出超过贯通开孔3，如从图12c(在根据图12b的筛板11的俯视图中沿线A-A截取的剖视图)可见。其它材料如木材或陶瓷(浇注)也可与待分类的颗粒材料相匹配地用于筛板。这样形成的分类装置的基底标识为B，上扬挡片5从其向上升出。图12c以示意图示出筛板11的剖视图，如已经结合图12a(纵剖面)说明的那样。

图13以示意图示出用于按照其主尺寸长度a对颗粒1进行分类的装置结构或设计的另一个实施例。

在此，将筛板11或分类装置的厚度d选择得如此大，使得贯通开孔具有三维分类作用，并且在筛分衬层11的材料厚度(d)的范畴内实际上在筛板的内部和一体上形成了下沉挡片4，从而在筛板11的厚度内形成了具有分类作用的3D开孔(在此是3D方形开孔)的相应开孔管道6，并且该筛板具有平行平面构型，没有凸起从其突出。当然，这种分类装置也可非常有利地通过注塑或其它浇注成形方法来制造，或者如果是由金属制成的话则通过利用铣削实现的相应的倾斜冲孔来制造。也可想到的是，首先在作为筛板11的金属元件中竖直地引入贯通开孔3，然后以与制造金属板网(Strechmetallgittern)类似的方式通过在上板表面11a或下板表面11b的区域内沿相反的方向施加拉力来形成它，从而实现开孔管道6的相应的倾斜布置。贯通开孔3即由筛板11自身形成的3D方形开孔或下沉挡片4(开孔管道6的壁)的行为特性在筛板11相对于颗粒重心S且因此关于与主尺寸长度a相关的有效分离尺寸存在充分厚度d的情况下完全地对应于根据图7a的特性，从而在根据图13的实施例中也允许通过这种分类装置针对按照最大主尺寸长度a的分类实现选择性良好的分类，这种分类装置具有平面平行的上下侧11a、11b和相对于材料输送方向倾斜的下沉挡片4，用于形成开孔管道6作为分类装置或筛板11的一体的倾斜贯通开孔。

图14示出按照主尺寸长度a的分类的一种装置构型，其具有布置在壳体12内的筛板11，壳体12由支撑弹簧13弹性地支撑，其中在此3D方形开孔被设置为贯通开孔3。在图14a中示意性地示出的卸料漏斗14(也称为筛下料排出单元)用于收集不与分类条件主尺寸长度a对应并且已通过由筛板11形成的分类平面穿过了结合有下沉挡片4的筛板的贯通开孔3的颗粒材料。按照长度a作为主尺寸被分类的颗粒材料留在筛板11上(如图7a和11所示)并且通过卸料滑道15导出。

在根据图14c的示意性侧视图中，卸料滑道15示出为在分类机器的壳体12的整个宽度上延伸，但这不是要必须这样设置的。

图15示出分类机器16作为具有三个筛板11的多板机器，每个筛板都用于按照主尺寸a(长度)的分类，但用于不同的分级(a的大小等级)，这对应于在根据图11的示意图中的说明，这里对其进行相应参考。以这种方式，可产生在上筛板11被进给并按照长度a分类的颗粒材料的多个分级，并且这些分级被引向由相应的卸料滑道15分开的侧面。同样，筛下料排出单元或卸料漏斗14用于收集不与“分级的”分类条件长度a对应的颗粒材料。在此也将具有分类作用的开孔几何形状(贯通开孔3)设计为3D方形开孔。

图16以示意图示出用于按照颗粒宽度b作为主尺寸利用上扬挡片5进行分类的装置实施例，其可与根据图12的用于按照尺寸a利用上扬挡片进行分类的实施例相比。在工作方式方面，结合前述的附图、特别是图8b参考上面的说明。尺寸w_y(其限定了YZ平面内上扬挡片5的最小开孔宽度)的确定在此确定了按照颗粒宽度b的分类。在此重要的是，对于颗粒-筛板11的摩擦副选择尽可能小的摩擦系数(μ≤0.3，静态摩擦系数)，以便确保颗粒1以平滑的方式在上扬挡片5的区域内通过贯通开孔3而不被卡住。

此外，还参考上面与借助于筛板11和具有三维分类作用的贯通开孔3按照颗粒宽度b进行的分类有关的说明。

图17以剖视图(图17a)示出筛板11的一种形式，在俯视图中具有圆形的或椭圆形的贯通开孔3和集成的下沉挡片4以及指向材料输送方向的开孔管道6，其中在此筛板11也具有平面平行的上下侧11a和11b以及与按照宽度b的分类任务对应的厚度d。此外，还参考上面与按照作为颗粒主尺寸的宽度b进行的分类有关的说明，特别要指出的是筛板相对于待分类颗粒的性质具有低摩擦系数以避免颗粒卡住的重要性。

图18示出使用根据图17的筛板11的分类机器16，而另一方面，图19示出按照宽度b分级地分类成三个不同的分级，具有针对宽度b分类尺寸不同的三个筛板11。此外，上面关于这种分类机器16的构型的说明也同样适用。

图20连同图20a中的筛板11的示意性剖视图、图20b中的俯视图和图20c中的侧视图(根据图20b的剖视图)示出用于按照颗粒的厚度分类的装置实施例，同样假定具有适当的尺寸w_z(在此类似于图9b)。在这种情况下，尺寸w_z是最小的，特别是关于类似的尺寸(即，用于按照长度a的分类的、上扬挡片和XY平面之间的距离)来说。

最后在图21中示出了对于筛板采用3D矩形开孔作为具有分类作用的贯通开孔3的另一个实施例(俯视图：图21b)，在此在一种实施方式中相应的下沉挡片4由筛板11的厚度d和相应的开孔管道6(其沿材料输送方向倾斜)形成。

在图22a、b和c中，图22示出了具有单板变型和下沉挡片的装置构型，可与用于分类参数b或a的对应附图相比。

图23又示出了用于利用在筛板11的宽度方向上延伸的矩形贯通开孔3形成按照厚度分类的颗粒的三个分级的多板分类机器(三个筛板)。此外，对于附图标记已经给出的说明也相应地适用。

通过本发明，与先前的二维且选择性较低的筛分几何形状相比，通过使用具有三维分类作用的贯通开孔，优选地在具有上扬挡片或下沉挡片的设计中，其中后者也可在例如由聚氨酯制成的筛板的或者通过注塑或以其它方式通过浇注或机械地(例如，通过铣削)制造的其它塑料筛板的材料厚度中制成，根据分类参数、即基于颗粒在空间中的三个主尺寸(长度，宽度，厚度)，通过贯通开孔几何形状和XY平面(分类平面)之间的距离的相应度量，能对颗粒实现选择性良好的尺寸分类，其中根据分类参数，必须满足颗粒-筛板的摩擦副的实质不同的摩擦条件，并且在按照长度a的分类中，必须确保高的摩擦系数(静态摩擦系数μ≥0.3，优选地μ＞0.7)，使得分类物料留在相应的筛板11上，而在按照颗粒的宽度或厚度的分类中，这些颗粒以筛板和颗粒之间的静态摩擦的尽可能低的摩擦系数(μ≤0.3)通过具有三维分类作用的相应的贯通开孔3。

本发明的一些但非全部的应用在于，农业中的分类过程，例如在收割和进一步加工处理水果、蔬菜、浆果和谷物时，用于种子、肥料、饲料、调料、咖啡豆、坚果、烟草、茶、鸡蛋或其它动物类产品，以及鱼、肉或其(中间)产品，以及所产生的副产品或二次产品；在工业中，用于清洁或处理原材料，例如切屑、碎石、矿石、煤炭、盐、木材以及半成品或中间产品，天然的或人工合成的松散材料或粉末，如石灰、水泥、纤维、焦炭、天然石墨、人造石墨、塑料以及它们的添加剂、复合材料、陶瓷、玻璃、金属、木屑、用于工业过程的添加剂、喷丸剂或抛光剂、螺丝、钉子、硬币、宝石、半宝石、废金属、再生材料或者其它废流、散装材料或者化学或制药产业中的粉末，例如清洗粉末、颜料、用于反应堆的填料、催化剂、医疗或美容的活性成分和辅助制剂或药片。

Claims (18)

1.一种用于按照颗粒大小对颗粒进行选择性分类的方法，所述颗粒大小由其颗粒几何形状的最大主尺寸(a，b，c)确定，其中借助于筛分结构(3；4；5；11)中的具有三维分类作用的贯通开孔进行分类。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒(1)的分类按照最大主尺寸长度(a)或宽度(b)或厚度(c)之一进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分类在至少一个振动的或不振动的、优选为倾斜的分类平面内进行，和/或所述分类平面具有矩形的、特别是方形的、和/或椭圆形的、特别是圆形的贯通开孔(3)，和/或所述颗粒在所述具有三维分类作用的贯通开孔(3)的区域内沿着倾斜平面运动。

4.根据前述权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，所述筛分结构(3；4；5；11)至少在所述贯通开孔(3)的区域内具有预定摩擦系数、特别是静态摩擦系数(μ)，该预定摩擦系数取决于待分类的主尺寸以及待分类的材料。

5.根据前述权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，在按照所述主尺寸长度(a)进行分类时，比所述贯通开孔(3)大的颗粒(1)留在所述筛分结构(3；4；5；11)的筛板(11)上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述筛分结构(3；4；5；11)的分类衬层至少在所述贯通开孔(3)的区域内具有升高的静态摩擦系数，特别是μ≥0.3、尤其是μ≥0.7的静态摩擦系数。

7.根据前述权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，所述筛分结构(3；4；5；11)的分类衬层对于按照所述主尺寸最大宽度(b)或最大厚度(c)的分类来说至少在所述贯通开孔的区域内具有降低的静态摩擦系数、特别是μ≤0.3的静态摩擦系数。

8.根据前述权利要求1至7中至少一项所述的方法，其特征在于，与按照最大主尺寸(a；b；c)进行分类相关联地，所述颗粒(1)分级成所述最大主尺寸(a；b；c)的各大小等级，和/或按照同一主尺寸被分类的颗粒(1)的多个分级基本上同时进行和/或在空间上相邻地或者在时间和/或空间上分离地进行。

9.一种用于按照进给物料的颗粒大小对颗粒进行选择性分类的装置，所述颗粒大小由颗粒的最大主尺寸确定，所述装置特别是用于实施根据前述权利要求1至8中至少一项所述的方法，带有具有筛分结构(3；4；5；11)的分类装置，所述筛分结构带有具有三维分类作用的贯通开孔(3)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述贯通开孔(3)一方面具有从分类平面的基底伸出的上扬挡片(5)或上扬管道，和/或另一方面具有从所述分类平面的基底伸出的下沉挡片(4)或下沉管道(6)。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，对于按照所述主尺寸长度(a)进行的分类来说，所述上扬或下沉挡片(5；4)与所述颗粒(1)的输送方向相反地沿着所述分类平面布置。

12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，对于按照所述主尺寸宽度(b)进行的分类来说，由所述贯通开孔(3)的上扬或下沉挡片(5；4)限定的上扬或下沉管道(6)与所述颗粒(1)的输送方向相一致或相反地沿着所述分类平面布置。

13.根据前述权利要求9或10中至少一项所述的装置，其特征在于，对于按照所述主尺寸厚度(c)进行的分类来说，由所述贯通开孔(3)的上扬或下沉挡片(5；4)限定的上扬或下沉管道(6)与所述颗粒的输送方向相一致或相反地沿着所述分类平面布置。

14.根据前述权利要求9至13中至少一项所述的装置，其特征在于，所述具有三维分类作用的贯通开孔(3)在所述筛分结构(3；4；5；11)、特别是筛板(11)的基本上平坦的颗粒进给侧(11a)和所述筛分结构、特别是筛板的基本上平坦的提取侧(11b)之间设置有倾斜的开孔管道(6)。

15.根据前述权利要求9至14中至少一项所述的装置，其特征在于，所述分类装置是至少一个平坦的筛板(11)，其具有这样的开孔几何形状，该开孔几何形状具有3D矩形孔、3D方形孔、3D圆形孔或3D椭圆形孔，特别是所述分类平面的基底的圆形、椭圆形、矩形或方形开孔与下沉挡片(4)或下沉管道(6)或者上扬挡片(5)或上扬管道的组合。

16.根据前述权利要求9至15中至少一项所述的装置，其特征在于，在一共同的壳体(12)中布置有多个分类装置、特别是筛板(11)，用于在按照一共同的最大主尺寸(a；b；c)进行分类的情况下形成不同的分级，并且为了将经过分类的颗粒组分送走，每个分类装置都与一所属的卸料装置(15)连接。

17.根据前述权利要求9至16中至少一项所述的装置，其特征在于，所述分类装置作为筛分装置是圆形的、椭圆形的、线性的或平面的振动器，或者是由倾斜布置的筛分装置、特别是筛板(11)形成的固定不动的分类平面。

18.根据前述权利要求9至17中至少一项所述的装置，其特征在于，筛板(11)具有平面平行的上侧和下侧，并且所述具有三维分类作用的贯通开孔由倾斜的开孔管道(6)形成，所述开孔管道在所述上侧和下侧(11a，11b)之间延伸，其中所述筛板的厚度(d)根据所述最大主尺寸(a；b；c)的类型来确定并且所述开孔管道(6)同时形成下沉挡片(4)。

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