水力密度分离装置的制作方法

本发明涉及一种用于将具有较高密度组分的重质材料部分与具有较低密度组分的轻质材料部分从进给材料中分离的水力密度分离装置。密度分离装置具有用于将重质材料部分输送走的输送装置和可以填充有水以接收进给材料的接收腔室。此外，密度分离装置包括用于在接收腔室中产生水流的流产生器和可以填充有水以接收轻质材料部分的分离腔室。在本发明的上下文中，应当理解的是，在密度分离装置的操作期间，接收腔室和分离腔室至少部分地填充有水，使得能够发生水力密度分离过程以将重质材料部分从分离装置分离出来。该分离过程可以主要发生在接收腔室中，因此接收腔室也可以被称为分离腔室。

背景技术：

1、上述类型的密度分离装置在现有技术中是已知的。在本文中，已知有不同的装置，这些装置特别地设计用于分离不同的进给材料。从ep3581276b1已知一种特别有利的水力密度分离装置。在此，提供了用于将重质材料部分输送走的输送装置，该输送装置可以被设计为螺旋输送器。此外，在从ep3581276b1已知的密度分离装置的实施方式中，提供了流产生器，该流产生器被构造和布置成使得水流的流动路径从接收腔室通向分离腔室。然后，该水流可以用于分离轻质材料部分，并最终将轻质材料部分转移至分离腔室。因此，与其他现有技术相比，已知的密度分离装置提供两个不同的腔室来分离部分，其中水流确保轻质材料部分从接收腔室转移到分离腔室中。然后螺旋输送器可以用于将重质材料部分输送走。因此，可以实现高分离效率，并且可以以高分离效率将轻质材料或轻质材料部分与重质材料部分分离。

2、然而，根据ep3581276b1的实施方式的缺点在于，由于密度分离装置的各个部件的由处理顺序预先确定的布置，密度分离装置的尺寸在大多数应用中太小或者可实现的吞吐量太低。另外，在实践中已经发现，可以经由输送装置被输送走的重质材料部分包含杂质和/或粘附污垢，并且通常需要昂贵的再处理。特别地，有必要再次清洁重质材料部分。

3、现在本发明的任务是从ep3581276b1已知的密度分离装置开始，避免上述缺点或至少显着减少上述缺点。

技术实现思路

1、上述任务通过根据权利要求1所述的水力密度分离装置来解决。

2、根据本发明的密度分离装置最终基于这样的原理：重质材料部分在接收腔室中下沉，而轻质材料部分根据相应组分的相应密度而上升。轻质材料部分从接收腔室到分离腔室的运输也由所提供的水流支持或引导。

3、根据本发明，密度分离装置具有用于将重质材料部分输送走的输送装置、可以填充有水以接收进给材料的接收腔室、用于在接收腔室中产生水流的流产生器、以及可以填充有水以接收轻质材料部分的分离腔室。

4、输送装置具有轴，该轴具有至少一个螺旋输送器部分，以用于在接收腔室上输送重质材料部分。此外，流产生器被设计和布置成使得水流的流动路径从接收腔室通向分离腔室。

5、根据本发明，另外规定的是，除了螺旋输送器部分之外，输送装置还具有至少一个清洗部分，该清洗部分具有布置在轴上的多个单独的桨状件。

6、特别地，桨状件彼此间隔开。非常优选地，清洗部分中的桨状件被布置成使得各个桨状件至少基本上遵循螺旋输送器部分的相邻输送螺旋部的螺旋线和/或盘旋线。为此目的，桨状件特别地还可以以一定角度布置在轴上，使得桨状件优选地至少基本上沿着相邻螺旋输送器部分的卷绕部的螺旋线对准和布置。

7、清洗部分具有显着的优点，即可以在从接收腔室移除重质材料部分期间对重质材料部分进行清洗和清洁。特别地，附着在重质材料部分上的矿物和/或其他余留物可以以这种方式溶解。还可以规定，清洗部分用作将粘附到重质材料部分上的余留部分分离。因此，根据本发明的输送装置中清洗部分的设置可以使得重质材料部分能够以高纯度和高选择度从进给材料中被分离。

8、特别优选地，可以避免重质材料部分的复杂后处理，而重质材料部分的复杂后处理在现有技术中将是必须执行的。这减少了分离重质材料部分的总工作量，并因此使得执行用于将重质材料部分与进给材料分离的密度分离过程的成本降低。除了输送重质材料部分的功能之外，输送器还具有对在输送器中运输的重质材料部分进行清洁和清洗的功能，并且因此由于“双重功能”而提供了根据本发明的许多优点，而这些尤其没有反映在简化的处理顺序中。

9、接收腔室也可以称为分离腔室，因为分离过程——即重质材料部分和轻质材料部分的分离——发生在接收腔室中。

10、具体地，螺旋输送器部分可以具有围绕轴的周向部延伸至少360°的螺旋部和/或螺旋叶片。

11、在分离过程期间，重质材料部分可以沉降在接收腔室的底部上和/或下部区域中，该接收腔室的底部和/或下部区域也可以称为槽底部和/或槽底部区域，以及重质材料部分最终可以通过输送带从底部区域输送走。特别地，轻质材料部分不会沉入槽底部，而是通过水流转移至分离腔室。轻质材料部分的组分的密度特别地至少基本上等于或低于密度分离装置中使用的水的密度。轻质材料部分的其他组分也可以具有稍微比所使用的水的密度大的密度。然后可以通过辅助水流将这些组分进给到分离腔室。

12、此外，还可以设置闭合水回路。因此，设置在分离腔室中的水也可以通过流产生器再次被供应到接收腔室，并通过接收腔室中产生的水流再次被输送到分离腔室。如有必要，也可以移除水或添加新鲜水，如下面将详细解释的。

13、进给材料特别地包含固体材料和/或由单独的固体材料组成。优选地，重质材料部分可以包含石头。轻质材料部分可以由树枝、塑料和/或合成材料、泡沫材料、木材、加气混凝土、纺织材料和/或较小的石头等组成。优选地，密度分离装置可以用在沙石场和/或采石场中。然而，在需要进给材料的水力密度分离的其他位置也是可能的。

14、在本发明的特别优选的实施方式中，设置有多个输送部分，并且清洗部分布置在两个相邻的螺旋输送器部分之间。替代性地或附加地，可以设置多个清洗部分，特别地其中，清洗部分和螺旋输送器部分交替地布置。

15、具体地，螺旋输送器部分用作在输送装置的输送方向上输送重质材料部分，以及清洗部分用作对在输送装置中输送的材料——即重质材料部分——进行清洗和清洁。因此，清洗部分优选地仅在轴的部分长度上延伸，以便能够为螺旋输送器部分提供输送装置的轴的另外部分，并因此用于输送走重质材料部分。多个螺旋输送器部分和清洗部分的优点在于，可以在多个部分中清洗重质材料部分，由此可以实现用于使粘附到重质材料部分的余留部分分离的增加分离程度，该余留部分特别是矿物来源。在本文中，可以规定的是，在密度分离装置的操作期间，清洗部分完全地或至少部分地布置在水中。螺旋输送器部分可以但不必布置在水中。

16、对于输送器的轴的面向排放端部的后部区域，建议插入螺旋输送器部分，因为它不必布置在水中，但可以继续履行输送走重质材料部分的功能。

17、如果清洗可以在水中进行，则在清洗部分处清洗重质材料部分是有意义的。因此，输送器可以优选地在操作期间至少部分地布置在水中。输送器不必完全设置在接收腔室内，而是可以将输送器的一部分设置在接收腔室内并且将输送器的另一部分设置在接收腔室外。

18、优选地，清洗部分具有2个至52个桨状件，优选地具有4至36个桨状件，特别地具有12个至24个桨状件。结合本发明，已经发现上述数量的桨状件对于在清洗部分中对重质材料部分进行有效清洁是特别有利的。此外，桨状件的数量特别地取决于桨状件的单独设计、期望的清洁性能以及相邻螺旋输送器部分的螺距。特别优选地，桨状件被布置在清洗部分中，使得桨状件遵循至少一个相邻螺旋输送器部分的螺旋部(具有至少基本上相同的螺距)。在本文中，在本发明的开发期间已经发现的是，优选地，四个桨状件用于螺旋输送器的每个360°卷绕部和/或可以桥接螺旋线的360°卷绕部(这是最终预期的)。

19、特别地，该轴至少部分地以可旋转的方式安装和布置在接收腔室中。桨状件尤其可以在轴的周向部上延伸小于90°的角度范围。在其他实施方式中，原则上其他角度范围也是可能的。

20、优选地，螺旋输送器部分的卷绕部在360°至1440°之间的范围内延伸，优选地在360°至720°之间的范围内延伸。在本文中，“卷绕部”一词是指螺旋输送器的互连螺旋部分。因此，360°卷绕部沿周向围绕轴一圈。特别地，螺旋部的螺距在螺旋输送器部分的螺旋部上可以是至少基本上恒定的。特别地，对于所有螺旋输送器部分而言，螺距至少基本上相同且恒定。因此，可以对重质材料部分进行有效排放。

21、在另一优选实施方式中，规定的是，相邻的清洗部分具有不同数量的桨状件以及/或者不同设计和/或布置的桨状件。桨状件的数量或定向可以根据清洗部分中待实现的清洁结果来选择。在另一优选实施方式中，规定的是，相邻的螺旋输送器部分具有不同形状的卷绕部。卷绕部在其螺距和/或其围绕轴周向部的延伸部的方面上可以不同。例如，一个卷绕部可以在360°至500°之间的范围内延伸，并且相邻螺旋输送器部分的另一卷绕部可以在500°至720°之间延伸。如前所述，在本文中特别优选的是，由螺旋输送器部分的螺旋部形成并在轴上延伸的螺旋线也在清洗部分中延续，从而使桨状件被布置并且对准成使得相邻螺旋输送器部分的螺旋线在桨状件区域中延续。因此，材料也可以在清洗部分的区域中运输。然而，桨状件不一定必须延续相邻螺旋输送器部分的螺旋线。最终，待输送的材料流由螺旋输送器移动并被推动通过水部分，即使这仅具有清洗功能也是如此。

22、然而，优选地，桨状件可以以一定角度布置在轴上，使得重质材料部分沿轴的输送方向和/或沿输送装置的输送方向的材料运输也发生在相应清洗部分的区域中。因此，重质材料部分还可以沿着输送方向在清洗部分的区域中被进一步运输通过清洗部分并且同时被清洁和清洗。

23、具体地，在清洗部分中分离的余留部分可以保留在水中，并且如果需要的话，可以在整个密度分离装置关闭之后从密度分离装置中移除，然后根据需要进行再处理。在密度分离装置的持续操作期间，可以通过合适的装置来提供对在清洗部分中分离的余留部分的单独移除，但不是必须如此。特别地，余留部分沉降在水面上或溶解在水中。然而，优选地，在清洗部分中分离的余留部分不被运输回到接收腔室中。

24、此外，在本发明的另一优选实施方式中，规定的是，多个桨状件被布置成相对于轴的纵向方向一个接一个地布置和/或沿着轴的周向方向一个接一个地布置。桨状件的这种布置使得材料运输也可以在清洗部分中进行，因为可以通过对应的旋转和/或轴的转动在清洗部分的区域中对重质材料部分进行有效清洁。最终，各个桨状件不断地旋动和/或抛起清洗部分区域中的重质材料部分，并梳理清洗部分区域中的重质材料部分，这使得重质材料部分的有效松散以及粘连的脱离。

25、优选地，径向桨状件长度至少基本上等于至少一个相邻螺旋输送器部分的卷绕部的腹板高度。特别地，绕线的腹板高度在一个螺旋输送器部分中并且尤其是在所有螺旋输送器部分中至少基本上相同，并且优选地至少基本上相同。桨状件径向长度是指相距轴的径向距离。因此，径向桨状件长度从轴的外侧突出。桨状件和螺旋部分的相同长度可以保证卷绕部和桨状件两者的上边缘到其中布置有轴的相邻输送器壳体的壳体壁的距离可以是至少基本上恒定的。卷绕部和/或桨状件的最外上边缘与输送器壳体的壳体壁之间的距离可以根据期望的分离颗粒尺寸来选择，并且特别优选地是分离颗粒尺寸的至少两倍。具体地，卷绕部和/或桨状件的最外上边缘到输送器壳体的壳体壁的距离可以是至少30mm，优选地在40mm到900mm之间，更优选地在100mm到200mm之间。

26、特别地，输送器壳体被设计成是防水的。输送器壳体可以沿周向封闭或在顶部处打开。在顶部处开口的情况下，可以设置另外的盖，诸如格栅，从而可以防止在输送装置的操作中来自外部的手动干预。特别地，输送器壳体可以邻接接收腔室和/或接收腔室的壁。在密度分离装置的操作期间，至少在某些区域中，输送器壳体还可以是可填充的和/或填充有水。

27、在另一优选实施方式中，规定的是，轴相对于地面以8°至85°之间的角度进行布置和/或安装，优选地以10°至70°之间的角度进行布置和/或安装，特别地以12°至20°之间的角度进行布置和/或安装。轴相对于地面的倾斜布置可以确保重质材料部分的清洗可以在输送器壳体的充满水的区域中进行，并且输送器壳体的另一部分布置在水线的外部和上方，以便在排放重质材料部分时不会发生不必要的水损失。

28、特别地，该轴以可旋转的方式安装，其中一个轴端部位于接收腔室的区域中，并且另一轴端部位于重质材料部分的排放开口的区域中。在本文中，特别地，输送器壳体可以至少间接支撑在地面上，优选地直接支撑在地面上。

29、此外，流产生器的流出开口可以通向接收腔室。替代性地或附加地，可以规定的是，分离腔室被设计为用于流产生器的抽吸腔室，特别地其中，抽吸管与流产生器相关联，该抽吸管至少布置在分离腔室中的区域中，以用于抽吸位于分离腔室中的水。因此，分离腔室特别地还可以用作流产生器的水储存器。因此，可以确保水回路，其中水可以从流产生器输送到接收腔室中。然后，水(与轻质材料部分一起)通过存在于接收腔室中的流被运输到分离腔室中，特别地经由拦截部(weir)被运输到分离腔室中，该流最终由流产生器产生。然后，存在于分离腔室中的水可以经由流产生器再次进给至接收腔室。如果需要，还可以在该闭合水回路中供应水或排放水。如果需要，可以调节或改变水的密度，使得可以分离具有期望密度范围的轻质材料部分。

30、流产生器可以布置在流管中。该流管可以布置在接收腔室外侧，并且流管的流出开口可以通向接收腔室。流管中的布置可以随后确保流产生器能够免受机械损坏，特别地免受由进给材料造成的机械损坏。流管还可以与分离腔室和/或吸入管相关联，即特别地使得流管中的开口可以联接至吸入管以抽吸水。在本文中，吸入管和流管可以直接连接，但不是必须如此。流产生器可以用马达来操作，该马达被布置成在流管外侧并且优选地也在分离腔室外侧而免受水影响。

31、优选地，设置有至少一个用于水流的弯曲偏转区域，该弯曲偏转区域被布置在接收腔室中并且至少在西侧、与轴相对和/或在轴下方。特别地，偏转区域可以具有弯曲壁。弯曲壁可以特别地使得其截面至少基本上是弓形的并且更加细长。优选地，弯曲偏转区域被形成为缸套表面的一部分。

32、另外优选地，可以规定的是，流出开口的中央轴线在轴的中央纵向轴线下方延伸。因此，流出开口并且特别地流产生器可以优选地布置在输送装置下方和/或轴下方。以这种方式，可以确保重质材料部分通过输送装置被安全排放，其中，同时重质材料部分也可以暴露于由流产生器产生的水流，这可以增加分离程度。

33、在另一优选实施方式中，规定的是，在接收腔室和分离腔室之间布置有拦截部。拦截部可以例如形成为接收腔室的壁中的开口，该接收腔室的壁优选地也可以用作分离腔室的壁。优选地，轻质材料部分的流动路径从接收腔室的上部区域经由拦截部通入分离腔室中。水也可以与轻质材料部分一起从接收腔室经由拦截部进入分离腔室中。优选地，拦截部被布置和设计成使得重质材料部分不经由拦截部被引导到分离腔室中。因此，拦截部被布置在接收腔室的上部区域中，而输送装置的安装轴端部被布置在接收腔室的下部区域中，优选地布置在底部区域中。

34、在另一优选实施方式中，规定的是，另外的输送装置与分离腔室相关联，以用于排放轻质材料部分。特别地，该另外的输送装置被设计为振动筛。特别优选地，另外的输送装置的输送平面至少在拦截部的上边缘下方的一些区域中延伸。特别优选地，另外的输送装置被布置成使得在密度分离装置的操作期间，该另外的输送装置仅部分地布置在水中和/或仅部分地布置在水位以下。被引导到另外的输送装置上的轻质材料部分可以通过摇动或振动运动被引导至排放侧，特别地其中，该另外的输送装置的排放侧和/或排放端部不再布置在水中。在本文中，可以设想的是，另外的输送装置被布置成向下倾斜至排放端部或者至少基本上平行于地面。

35、在另一特别优选的实施方式中，规定的是，另外的输送装置的输送方向至少基本上与输送装置的输送方向相反地延伸。输送装置和另外的输送装置则也具有对应的布置。这种布置提供了重要的优点，即整个密度分离装置本身可以被设计得更紧凑。另外，这种布置与分离腔室下方和/或分离腔室中的流产生器的优选布置相结合，使得通过和/或用于流产生器的上游流能够保持稳定。

36、与现有技术已知的系统相比，输送装置和另外的输送装置的输送方向的相反布置也可以确保减小的宽度。最终，尽管与现有技术已知的密度分离装置相比，该设计增加了密度分离装置的总长度，但与现有技术已知的装置的宽度相比，根据本发明的密度分离装置的宽度减小。在现有技术中，输送装置的输送方向与另外的输送装置的输送方向正交，这使得密度分离装置的宽度相对较大。这可能造成这样的事实：不可能在正常的运输路线上——例如在道路上——以完全组装好的状态运输已知的密度分离装置。根据本发明，通过输送装置和另外的输送装置的输送方向沿相反方向延伸的事实避免了该问题，这最终使得完全组装好的系统的总宽度减小。

37、在另一优选实施方式中，规定的是，接收腔室和/或分离腔室被布置和设计成使得轻质材料部分从接收腔室到分离腔室的流动路径被偏转，特别地被偏转90°+/-20°。在轻质材料部分被转移到分离腔室中之后，轻质材料部分可以随后沿着附加的输送装置被输送走。另外的输送装置的输送方向也可以设计成使得如果需要的话可以相对于流动路径发生另外的偏转。

38、在特别优选的实施方式中，设置有抽吸装置，该抽吸装置被设计用于从接收腔室和/或从分离腔室抽吸和/或吸入污水，其中密度测量传感器特别地被分配给抽吸装置。因此抽吸装置可以用于抽取被高度污染的水。这些杂质可能影响根据本发明的系统的密度的选择性。因此，还可以替代性地或附加地规定的是，供应装置被设置用于将优选纯净的新鲜水供应到接收腔室和/或分离腔室中。新鲜水可以通过处理污水来提供或单独地提供。特别地，供应装置的进口开口设置在轴的下方和/或轴的区域中。

39、密度分离装置中提供的水的纯度也可以通过供应装置来控制，特别地通过供应装置来调节。

40、在特别优选的实施方式中，分离装置——特别是分离板——至少布置在接收腔室和输送器壳体之间的一些区域中。因此，分离装置可以将输送器壳体的区域与接收腔室分离。

41、在另一特别优选的实施方式中，规定的是，流产生器的流速度是可调节的。通过对流产生器的流速度进行调节，还可以改变或调节待分离的轻质材料部分的分离程度，特别地可以因此改变轻质材料部分的组分的最大密度。

42、优选地，在另一优选实施方式中，溢流装置被设置用于接收腔室和/或分离腔室，该溢流装置特别地是溢流通道。溢流装置可以随后被设计成收集水。

43、优选地，测量装置——特别地具有液位传感器的测量装置——被设置成用于对接收腔室和/或分离腔室中的水位进行测量。该测量装置可以优选地经由控制装置连接至进给装置，或者替代性地或附加地连接至抽吸装置。以这种方式，当检测到对应的高水位或低水位时，可以确保从抽吸装置进行对应的水供应和/或水排放。

44、特别地，密度测量传感器还可以被分配给控制装置，并且特别地与液位传感器联接，其中可以特别地通过控制装置来评估测量结果。如有必要，还可以发出警报。

45、轻质材料部分特别地具有为最大密度的组分，该最大密度优选地略高于水的密度，并且该最大密度特别地在1020kg/m3至1300kg/m3之间，优选地在1100kg/m3至1250kg/m3之间。

46、此外，本发明还涉及一种使用上述类型的水力密度分离装置来分离进给材料的方法。该方法包括以下步骤，以下步骤优选地按顺序执行：

47、–提供根据上述实施方式中的至少一个实施方式的水力密度分离装置，

48、–至少将水引入接收腔室中，如有必要，也将水引入分离腔室中，

49、–将进给材料进给到接收腔室中，

50、–由流产生器提供水流，从而产生从接收腔室通向分离腔室的水流，由此将轻质材料部分从接收腔室转移到分离腔室中，

51、–通过输送装置排放重质材料部分并在至少一个清洗部分中清洗重质材料部分，

52、–如有必要，通过另外的输送装置将轻质材料部分输送走。

53、关于根据本发明的方法的优点和优选实施方式，应理解的是，可以参考前述关于水力密度分离装置的解释，该水力密度分离装置也以相同的方式适用于根据本发明的方法，而无需任何另外的明确提及。此外，对过程的解释可以以同样的方式应用于水力密度分离装置。

54、在密度分离装置的操作期间，流产生器特别地是活动的并且进给有水，优选地进给有来自分离腔室的水。流产生器被布置在流管中，如果需要的话，流管具有用于将水进给到流管中的开口。经由流产生器进入接收腔室的水经由流出开口流出流管进入接收腔室中。优选地，水是循环的。在密度分离装置的操作期间以及因此在根据本发明的过程期间，输送装置旋转，使得重质材料部分也可以经由输送装置输送走。

55、通过密度分离过程进行对进给材料的分离，该密度分离过程可以通过密度分离装置中提供的水来进行，特别地其中，重质材料部分及其组分沉入接收腔室的底部和/或沉入接收腔室的下部区域中，可以通过输送装置从接收腔室的底部和/或沉入接收腔室的下部区域收集并输送走该重质材料部分及其组分。

56、还可以包含有密度比水稍高的组分的轻质材料部分通过浮力效应被运输至接收腔室的上部区域，该浮力效应也由流产生器提供的水流支持。然后，该水流使得轻质材料部分能够随水流——特别地经由拦截部——转移到分离腔室中。

57、在分离腔室中，轻质材料部分随后可以通过附加的输送装置被输送走。这可以在密度分离装置的操作期间振动和/或摇动，从而能够实现排放。

58、在密度分离装置的操作期间，输送装置和/或另外的输送装置可以至少部分地布置在水中，特别地其中，输送装置和/或另外的输送装置的设置在相应排放端部的区域中的部分被布置在水的外侧，以避免或至少减少水损失。

59、优选地，清洗部分至少基本上完全地或至少部分地布置在水中。

60、材料的进给可以是不连续的或连续的。这可以通过挖掘机或输送带等来完成。最后，进给材料被带入接收腔室中，其中重质材料部分的重组分下沉，而轻质材料部分由于浮力而上升。

61、此外，明确指出的是，所有上述和随后的区间包含所有中间区间以及被包含在其中的各个值，并且这些中间区间和各个值被认为对于本发明是必要的，即使这些中间区间和各个值没有具体详细说明。