用于研磨料回收的方法和装置以及废料分离系统 【技术领域】
本发明涉及材料处理技术，更具体而言，涉及如下技术中的任意一种或多种，即：三路分离浆料的固体颗粒的方法及其所用的分离装置、对研磨固体颗粒材料进行处理以便为其中的部分材料提供至少部分回收的方法、相关的研磨浆料切割设备以及由这种程序制备而用于后来使用的研磨材料。
背景技术
在喷射切割过程中，水射流通常使用要求粒度范围、密度、硬度和耐磨性的研磨固体颗粒，以提高射流在各式各样工件上的侵蚀作用，这些工件一般介入射流流出的喷嘴与收集槽之间。所用到的研磨型材料例如为氧化铝、金刚砂、炼铜炉渣等等。
在射流系统的设备及方法的研磨组分的范围内，材料处理方法的例子包括BHR Group(集团)于2000年出版的标题为“JettingTechnology(射流技术)”第389～399页中所公开的那些技术。
可以看出，这种现有技术系统已试图再利用连同来自工件的切割屑一起的、由收集槽收集到地一些研磨料，而舍弃不合要求的小粒径固体颗粒。为此，一种现有技术工序使用了液体旋流器和筛子。该液体旋流器因易于磨损而导致养护费用较高，从而降低了回收所节省的费用。该磨损还使得性能降低，并且需要使用大量的水。
另一种公开的装置使用了筛子屏(sieve screen)(参见www.easijet.com)。
【发明内容】
本发明意在提供多种方法和装置，用于水射流切割系统中所用过的研磨材料的部分回收，依赖于在筛子上流动通过的方式来实现对流过筛子或在其上流动且不是用于通过喷嘴的颗粒与用于通过喷嘴的颗粒进行分离。这一工艺可以除去粒径过大且可能会阻塞喷嘴的颗粒，同时可确保在回收研磨材料中几乎不使用粒径太小而没有多大用处的或割缝材料变得有用。
该系统还选择性地有助于在使用过程中在全系统的整个范围内形成研磨材料，并且不损害回收过程的价值。
可用于这类射流切割设备的处理系统可用于需要将浆料中所夹带的固体颗粒至少分离成两道(以及优选的三路)的其他场合。因此，本发明的分离装置和分离方法具有较广泛的适用性，例如，可用于任何其他液体输送系统。
本发明的目的之一在于提供满足至少一些上述条件的装置和方法。
本发明的第一方面在于一种处理研磨固体颗粒材料的方法，该材料用于一种研磨切割过程中，该切割工程进行时，高压研磨浆通过一喷嘴喷射至收集槽上方和/或其内的一工件上，所述处理方法包括或包含：
将用过的研磨浆与工件割缝材料一起收集于所述收集槽内；
将收集于收集槽内的至少一些研磨固体颗粒作为浆料传送至一分离装置上，所述分离装置具有一振动筛；
用所述分离装置分离浆料以提供至少两股固体颗粒流，其中一股穿过振动筛，而一股则横向穿过振动筛同时仍然作为浆料输送；以及
作为浆料传送至喷嘴，用于喷射加压或可加压浆料，其含有已穿过振动筛的分离固体颗粒流。
此处所用“浆料”是指任何与固体有关的液体载体(任何压力)，例如，当其移动时使得液体载体能够输送固体颗粒。
优选地，本方法包括通过分离装置将固体颗粒分离成三路的过程，上述两股固体颗粒流以及从横向穿过振动筛的浆料中掉下来的超大粒径固体颗粒至少最初保留在振动筛上。
优选地，传送至喷嘴的固体颗粒的粒径范围为喷嘴直径的10％～70％。
优选地，作为浆料传送至喷嘴的过程包括高压水从压力容器快速传送的过程。
优选地，所述分离装置包括或包含：
一外壳，具有
一第一入口，
一第一出口，以及
一收集区或第二出口；以及
一置于所述第一入口和所述第一出口之下但位于所述收集区或第二出口之上的筛子，
并且其中，所述第一入口将以一定的流量和速度接收浆料并将浆料传送至筛子上的外壳内，从而浆料的至少一些液体组分(多个液体组分)流过时将粒径小和/或密度低的固体颗粒通过所述第一出口输送出去，
并且其中，经位于筛子上的所述第一入口流入所述外壳内、以及经第一出口流出的流量和速度使得至少一些粒径过大的固体颗粒留在筛子上(此处的固体颗粒具有合适的密度)并且使得密度足够且粒径小于超大粒径材料的固体颗粒(并非被输送出所述第一出口的)向下传送通过筛子。
优选地，所述筛子为一直接或间接摇动和/或振动的筛子。
优选地，所述分离装置具有一收集区，并且具有一由此流至一压力容器的阀门流动通道，根据需要该压力容器设于喷嘴处，高压水由此可将固体颗粒流快速挤压传送以传到喷嘴。
优选地，本发明具有一可控的液体和/或浆料流动通道，该通道从所述压力容器回到分离装置的所述收集区，能够将更多的固体颗粒作为浆料从所述收集区经阀门流动通道移动至所述压力容器。
优选地，本方法包括提供研磨固体颗粒补充供料的步骤。
优选地，所述固体颗粒补充供料被注入所述收集槽内。
优选地，本方法包括提供将固体颗粒搅动水供应至收集槽内的过程。
优选地，本方法包括将至少一部分水由收集槽取出的过程。
优选地，本方法设有一依靠至少一个传感元件的控制系统对阀门和泵提供控制，该控制确定能够实施所述方法的系统的工作状态。
本发明的第二方面在于研磨浆切割设备，其包括或包含：
一研磨供应系统，
一收集槽，
一用于将研磨固体颗粒作为浆料喷射至位于收集槽上和/或其内的任何适当位置的工件上，
分离装置，
根据需要将高压供应水供应至所述压力容器内的装置，所述压力容器能够将水和/或浆料由此快速挤压传送，
将所收集的固体颗粒作为浆料从收集槽输送至所述分离装置的装置，
将可用的研磨固体颗粒流作为浆料视需要从所述分离装置输送至可加压容器上的装置，
(选择性地)视需要将供应水供给收集槽的装置，
(选择性地)作为输送可用研磨固体颗粒流的装置的一部分，为固体颗粒流提供供应水以从分离装置传送至压力容器的装置，
优选地，本设备设有提供研磨固体颗粒补充供料的装置。
优选地，所述补充供料为供入所述收集槽内的供料。
优选地，所述分离装置包括或包含：
一外壳，具有
一第一入口，
一第一出口，以及
一收集区或第二出口；以及
一置于所述第一入口和所述第一出口之下但位于所述收集区或第二出口之上的筛子，
并且其中，所述第一入口将以一定的流量和速度接收浆料并将浆料传送至筛子上的外壳内，从而浆料的至少一些液体组分(多个液体组分)流过时将粒径小和/或密度低的固体颗粒通过所述第一出口输送出去，
并且其中，经位于筛子上的所述第一入口流入所述外壳内、以及经第一出口流出的浆料的流量和速度使得至少一些粒径过大的材料留在筛子上，并且使得至少一些能够穿过筛子且密度大于流动夹带的固体颗粒的固体颗粒向下传送通过筛子。
优选地，本设备具有一为一容器的所述收集区，所收集的固体颗粒作为浆料视需要(选择性地与所添加的补给水一起)可由此容器作为浆料供应至所述压力容器，而固体颗粒可在进入该压力容器的高压水的作用下作为浆料快速挤压传送至喷嘴。
优选地，本设备包括一种所述筛子借此在使用时振动和/或摇动的装置。
仍然是本发明的另一方面，其在于设有能够将浆料的固体颗粒分离成至少三路的分离装置，所述分离装置包括或包含：
一外壳，具有
一第一入口，
一第一出口，以及
一收集区或第二出口；
一置于所述第一入口和所述第一出口之下但位于所述收集区或第二出口之上的筛子，
其中，所述第一入口将以一定的流量和速度接收浆料并将浆料传送至筛子上的外壳内，从而浆料的至少一些液体组分(多个液体组分)流过时将粒径小和/或密度低的固体颗粒通过所述第一出口输送出去，
并且其中，经位于筛子上的所述第一入口流入所述外壳内、以及经第一出口流出的浆料的流量和速度使得至少一些粒径过大的材料留在筛子上，并且使得至少一些能够穿过筛子且密度大于流动夹带的固体颗粒的固体颗粒向下传送通过筛子。
优选地，本分离装置设有一驱动器，所述筛子借此在使用时能够被主动地摇动和/或振动，并且在使用时留在筛子上的超大粒径材料可由此移动至一用于该材料的任选的收集器。
优选地，所述收集区为一合适的容器，从而所收集的固体颗粒作为浆料视需要(选择性地与添加的补给水一起)可作为浆料供应给一压力容器。
依然是本发明的另一方面，其在于包括一种将浆料的固体颗粒分离成三路的方法，所述方法包括：
设置一外壳，其具有一第一入口、一第一出口、和一收集区或第二出口；以及其中设有一筛子，其置于所述第一入口和所述第一出口之下但位于所述收集区或第二出口之上；
通过所述入口将浆料传送至外壳内并横过筛子，并且部分传送出所述第一出口，而浆料的至少一些固体颗粒落到筛子上和/或穿过筛子；
收集或使用已经通过所述筛子以及从所述第二出口出来或者进入所述收集区的固体颗粒；
收集或去除那些收集在筛子上的固体颗粒；以及
收集或处理那些已经从所述第一出口出来的固体颗粒。
优选地，作为浆料采集或使用从所述第二出口出来或进入所述收集区内的固体颗粒。
优选地，作为浆料采集或处理从所述第一出口出来的固体颗粒。
优选地，采集或使用穿过筛子的固体颗粒的过程是通过从所述收集区或从所述第二出口进入一压力容器内的浆料得以供应的，固体颗粒在进入该压力容器内的补给水的作用下可从压力容器快速压挤出。
仍然是本发明的另一方面，其在于供射流切割过程之用的水浆料研磨材料，利用依靠本发明方法的至少部分回收过程进行制备以用于此用途。
附图简要说明
下面，将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述，其中：
图1为一示意图，示出了一浆料射流出口喷嘴位于一收集槽之上，具有一由此来的液密流动通道通入分离装置的入口，该分离装置具有一置于其外壳内的一筛子，筛子位于一收集区之上并且位于一出口之下，所述出口用于使筛子上方的部分浆料流过；
图2为整体研磨射流切割设备的示意图，该设备采用基本上如图1所公开的配置，并示出了适当的控制装置；以及
图3示出了分离设备的一具有筛子的优选外壳的剖面透视图。
【具体实施方式】
在本发明的优选实施方案中，喷嘴7适于接收经流动通道21从压力容器17流来的含研磨材料(优选粒径范围约为喷嘴直径的10％～70％)的浆料。来自喷嘴7的研磨浆料在收集槽8上方向下喷射。
收集槽8包括一可将收集槽与经流动通道38的排泄通路隔离开的隔离阀9。流动通道22通向分离装置的入口23，优选如同图1和3所公开的形式。该流动通道22包括另一收集槽隔离阀10。
分离装置包括一料槽25，其具有位于筛子屏27上方的一入口23和一出口26，所述筛子屏位于通向收集区15的出口(第二出口)28的上方，可主动摇动或振动。
第一出口26形成经阀门29到排泄通路或汇集区的流动通道29的一部分。
收集区15包括一由此通向压力容器17的流动通道32。流动通道32优选由阀门16控制。
低压供水(例如6～9巴)19经流动通道33、泵31和流动通道34流入压力容器17。由于使用了泵31，所以压力足够大(当阀门16关闭而抽水泵12在返回分离装置的流动通道35上不运行时)的高压供水(例如压力为690～1000巴)将研磨材料装载浆料从槽17经流动通道36传送通过喷嘴7作为射流。
如图2所示，供水19可在阀门16(例如为一电磁阀)处注入流动通道32内。
在真空泵12的作用下于流动通道35上从压力容器17返回至收集器内的水和/或浆料用于提供浆料所需的水量，以便浆料能够沿着流动通道32以最佳状态流到压力容器17内。
当阀门5开启并且阀门3关闭时，位于通入补给槽2的流动通道40上的空气压力风扇或泵1可迫使补给磨料经流动通道39进入收集槽8内，而当阀门5关闭且阀门3开启时，迫使其进入排泄通路37。
排泄通路总体用37表示，并且对其而言，可允许部分供水由泵31、粒径过小的低密度材料由分离装置(例如在真空泵30的作用下)流出，并且允许任何水和轻质材料从收集槽8(经流动通路38)流出。此外，如有需要，补给研磨材料槽2本身可具有一可操作的通向收集槽8的给料阀门5，在收集槽中将补给研磨料与用过的研磨料(以及来自任何介于浆料和射流流出喷嘴7之间的工件的割缝材料)混合。
控制面板4至少与阀门5、(选择性地)阀门6、阀门10、阀门16、(选择性地)真空泵30、(选择性地)泵31、(选择性地)泵10、(选择性地)供气扇1电连接。
在运行过程中，浆料通过喷嘴7并切割工件。用过的研磨料和工件废料落在下方的收集槽8中。浆料泵11从收集槽8抽吸浆料并通过摇筛机13。产品废料和不可回收研磨料的轻小颗粒随着流动而流出摇筛机13并流到浆料泵11，然后流到废品容器内。较重和较大的(可回用的)研磨颗粒掉到摇筛机的筛子屏上。任何大得无法通过筛子屏的巨大碎颗粒留在顶部供收集，其余的颗粒通过筛子屏并且填入下面的料槽。料槽内的研磨料高度测量装置14将信号传送给新的研磨料进料阀5，以便当料槽15中的高度降到某一点之下时，将新的研磨料加入收集槽内。新的研磨料进料阀在空气压力下从研磨料槽2被供应研磨料，并且将研磨料加入混合料内以替代大量已直接通过摇筛机13到浆料泵11的研磨料，以及替代由于颗粒太细而不能回收的废料。该新的研磨料与用过的浆料在收集槽15中进行混合，并且还同它一起通过去除任何超大粒径研磨料的摇筛机。
当压力容器17本身需要再填充时，另一抽吸泵12从所述容器吸水，并且形成真空环境，该真空环境则使得含有研磨料的浆料从料槽吸入容器17内。重的研磨料沉入并填充所述容器，而余下的水通过浆料泵12并且被抽回摇筛机内。
现在将参照图3描述一优选实施方式。
图3示出了入口23和出口26处的横截面图，入口的直径为15mm，出口的直径为15mm，它们位于筛子27上方约100mm处，在本发明的一实施方式中，所述筛子为适于允许粒径小于0.15mm的颗粒通过的150 US筛目标准筛，在这样的筛子和这样的入口/出口结构中，优选地，第一入口或入口23与第一出口26之间的横跨外壳25的距离约为250mm。
已经测定，当以流量为2升/min(分钟)、固体含量为0.3kg/min，通过入口23引入其中含有研磨材料和切缝材料的浆料时，在稳态条件下通过出口26的流出量约为2升/min，通过这种输出量，大多数超大粒径(即粒径大于0.15mm)的材料被收集在一可移动组件28下支承的筛子屏27上(去除过程中优选地还将一任选的收集器29取下，粒径大于0.15mm的颗粒在流动和振动的作用下会移动至该收集器上)，并且大多数其他粒径的颗粒(即小于0.025mm粒径的颗粒)经出口26排出，而其余的则留在收集区15内，由收集区15可被再次利用。
误穿到出口26的材料的比例(即应当已到达收集区15的材料)约不大于5％(重量比)，并且本来应当已传送到出口26之外(即不合要求的较轻或较小的研磨颗粒)但是收集在收集区15内的材料至多约为5％(重量比)。
业已发现，通过适当调整几何尺寸(例如入口相对于筛子屏和出口的尺寸)及筛孔尺寸，本发明的方法和装置可实现对各种浆料及其各种流量的流体实现三路分离。
适当地，应保证装置的几何尺寸以及流量应使得，浆料从入口23到出口26在流动通路中的传送时间大于将从收集区排除的那些小颗粒的沉出时间。
利用图3的配置，收集在筛子屏上的超大粒径材料自然将移动至位于筛子端部的汇集区，并且可周期性地被去除(例如利用筛子屏拆除及置换)，或者优选地收集在筛子屏周围的收集器中(即它们在筛子屏的摇动作用下【例如通过一些作用于构件30上的离心块(未示出)】和/或在流动通路的作用下)，由此可将它们去除。为了增强此效果，筛子或筛子屏27可略微向收集器29倾斜，并且筛子支承组件28可依靠橡胶轴套31实现相对于构件30弹性安装。