PARTICLE CLASSIFIER
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8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
1/9
United
S t a t e s
Patent [ 1 9 1
S a v e r s e ‘ e t
a l . ‘
[ 5 4 ] PARTICLE CLASSIFIER
R o n a l d R . S a v e r s e , B o s t o n ; H a r o l d T .
J o n e s ,
‘ W e y m o u t h ,
b o t h
o f M a s s .
[ 7 3 ]
A s s i g n e e :
S t u r t e v a n t , I n c . , B o s t o n , M a s s .
[ 2 1 ] A p p l . N o . : 5 7 8 , 2 6 8
[ 7 5 ] I n v e n t o r s :
[ 2 2 ] ;
F i l e d : F e b .
8 , 1 9 8 4
[ 5 1 ] I n t . CL‘? .
............................
. B07B 9/02
[ 5 2 ] ; US. l . ‘
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
209/148;
209/144
[ 5 8 ] F i e l d r o f r s e a r c h
. .
. . . . . . . . . . . . . , 2 0 9 / . 1 3 4 , 1 3 5 , 1 4 4 , 1 4 8 ,
2 0 9 / 1 5 4 , 2 1 1 ; 5 5 / 2 0 4 ;
2 1 0 / 5 1 2 3 , 5 1 2 . 1
[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d
U . S .
PATENT
DOCUMENTS
2,010,128‘;
8/1935
Arnold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9 / 1 4 4
2 , 2 7 6 , 7 6 1
3/ 9 4 2
Carey
209/
4 4
2 0 9 / 1 3 4
2 0 9 / 1 3 9
209/139
209/ 4 4
. . 209 4 4
2 , 3 l 3 , 2 5 6 1 1 3 / 9 4 3
Morgan
2 , 7 5 3 , 9 9 6 .
7/1956 Kaiser,795,329 6/ 9 5 7 ‘ Schaub
. . . .
. .
3,015,392
1/1962
Rozsa e t
a 1 .
,036,709 5/ 1962
M a n s s o n
e t
a l .
. .
3 , 0 4 0 , 8 8 8
6/1962 Hosokawa
e t a 1 .
2 0 9 / 1 4 4
3,219,185
l l / l 9 6 5 1 1
Doyle
. . . . . . . . . . . . .
. 2 0 9 / 13 9
3 , 4 2 3 , 0 3 4 1 1
1 / 1 9 6 9
H i p p e r t . . 2 4 1 / 5 1
3,426,513
2 /
1969 Bauer . . . . . . . . 2 0 9 / 144
3,433,422;
3/1969 Guenther
. .
. . 2 0 9 /
144
3 458 038 7/1969 oung . . . . . . .
.
. .
. .
209/
3 , 4 7 6 , 2 4 4 1 1 l l / 1 9 6 9 ‘ Schauer 209/ 39
3 , 5 2 4 , 5 4 4 1 8 / 1 9 7 0 . l a g e r 2 0 9 / 1 3 9
3 , 6 1 5 , 0 0 8
1 0 / 1 9 7 1 ‘
A l p h a
2 0 9 / 1 3 9
3,669,265 6 / 1 97 2 Conley
. . . . . . . . . . . .
. 2 0 9 /
44
3 , 6 7 0 , 8 8 6
6 / 1 9 7 2
Hosokawa
t
a 1 .
2 0 9 /
3 9
3, 8 9 1 ,543 6/1975
Wessel
. . . . . . . . . . . . . .
209/144
4 , 0 5 9 , 5 0 7
1 1 / 1 9 7 7
Nobuo
2 0 9 / 4 8
4,211,641
7 / 1 9 8 0
Jager
. . . . . . 2 0 9 / 1 4 4
4 , 2 7 9 , 7 43 7/1981 Miller
. . . . . . . . . .
.
. . 209/211
4 , 2 9 6 , 8 6 4
1 0 /
9 8 1 1
Misaka e t a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209/ 4 4
FOREIGN
PATENT DOCUMENTS
5 1 0 2 6 9
4 / 1 9 5 2
B e l g i u m .
647888
7/1937
Fed. Rep. of
Germany
4 97 966 l/ 1939 United Kingdom
OTHER PUBLICATIONS
L e t t e r d a t e d 2/22/79 t o Gulf Coast P o r t l a n d Cement
4 , 5 5 1 , 2 4 1
N o v . 5 , 1 9 8 5
[ 1 1 ] P a t e n t Number:
[ 4 5 ]
Date
o f
P a t e n t :
f r o m S t u r t e v a n t M i l l Company r a n s m i t t i n g a s s e m b l i n g
i n s t r u c t i o n s a n d d r a w i n g f o r
S t u r t e v a n t A i r S e p a r a t o r
i n c l u d i n g a t t a c h m e n t s .
A r t i c l e
e n t i t l e d
“ A i r
C l a s s i ? e r s ” b y I v a n V . Klumpar
a n d T e r r y A . R i n g , u n d a t e d a n d n o t p u b l i s h e d .
P r o d u c t b r o c h u r e , “0-SEPA High
P e r f o r m a n c e
A i r
S e p a r a t o r f r o m F u l l e r ” ,
F u l l e r
C o m p a n y , B u l l e t i n
FSB-ZM.
P r o d u c t b r o c h u r e , “ C e n t r i - S o n i c TM
C l a s s i ? e r ” , The
B a u e r B r o s . C o . , 1 9 7 1 ,
B u l l e t i n G-8D.
P r o d u c t
b r o c h u r e ,
“ C y c l o n e A i r C l a s s i ? e r ” , H u m b o l d t
W e d a g ,
5 /
9 7 6 .
P r i m a r y
Examiner-Charles
H a r t
A t t o r n e y , A g e n t ,
o r Firm--Kenway e n n e y
[ 5 7 ]
ABSTRACT
A a r t i c l e
c l a s s i ? e r i n c l u d e s
a g e n e r a l l y c y l i n d r i c a l , a i r
and
?ne
p a r t i c l e p e r m e a b l e c a g e h a v i n g a
c l o s e d
t o p
and open bottom mounted
t o
a
c e n t r a l d r i v e
s h a f t . A
c a s i n g
s u r r o u n d s t h e
c a g e
a n d d e ? n e s a v o l u t e a i r p a s
s a g e about t h e cage with an a i r s e p a r a t i o n
zone
between
t h e
v o l u t e
a n d
t h e
c a g e . A e n e r a l l y t a n g e n t i a l
a i r
i n l e t
i s p r o v i d e d i n t h e c a s i n g v o l u t e and a
m a t e r i a l i n l e t
i s
p r o v i d e d i n t h e u p p e r e n d
o f
t h e c a s i n g . A t a t i o n a r y
chamber
i s p o s i t i o n e d
below
t h e c a g e f o r t h e
a i r
a n d
?ne m a t e r i a l which
e n t e r
t h e
c a g e .
From
t h e
chamber,
t h e a i r and ?ne m a t e r i a l i s d i r e c t e d t o c y c l o n e s e p a r a
t o r s
i n which
t h e
a i r
i s
s e p a r a t e d from
t h e
p a r t i c l e s . A
h o p p e r i s
p o s i t i o n e d
b e l o w
t h e
c h a m b e r
f o r
c o l l e c t i n g
c o a r s e r m a t e r i a l which f a i l s t o
e n t e r t h e
c a g e . The s i z e
o f
t h e v o l u t e c a n b e a d j u s t e d by
a
v e r t i c a l p a r t i t i o n
w i t h i n t h e c a s i n g .
The
p a r t i t i o n
a l l o w s
? e x i b i l i t y
i n
s e t t i n g t h e a i r v e l o c i t y . Means a r e p r o v i d e d
f o r
s t r e a m
l i n i n g
t h e
a i r ?ow from t h e a i r i n l e t t o
t h e
c a g e and
r e t a i n i n g
p a r t i c l e s i n t h e s e p a r a t i o n z o n e . I n one c a s e ,
l o u v e r s
a r e provided
f o r t h e s e two
p u r p o s e s , and
i n
another
c a s e a s c r e e n i s provided
between
t h e v o l u t e
a n d p a r t i c l e s e p a r a t i o n z o n e .
7 C l a i m s , 5 D r a w i n g F i g u r e s
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
2/9
‘ P a t e n t N o v . 5 , 1 9 8 5 S h e e t 1 o f 4 4 , 5 5 1 , 2 4 1
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
3/9
U . S ; “ P ‘ a t e n t N o v . 5 ,
1 9 8 5
S h e e t 2 o f 4 4 , 5 5 1 , 2 4 1
F i g . 2
60
6 2
45
42
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
4/9
, 2 4 1
h e e t 3 0 f 4
4
551
. ‘ S ; .
P a t e n t N o v . 5 ,
1 9 8 5
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
5/9
S h e e t
4
o f
4
U . S . 1 P a t e n t N o v . 5 , 1 9 8 5
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
6/9
4 , 5 5 1 , 2 4 1
1
PARTICLE
CLASSIFIER
DES€RIPTION
1 . T e c h n i c a l F i e l d
T h i s i n v e n t i o n r ‘ r e l a t e s t o
p a r t i c l e
c l a s s i ? e r s a n d i n
p a r t i c u l a r .
t o c l a s s i ? e r s
i n
w h i c h
p a r t i c u l a t e
m a t e r i a l
i s
dropped i n t o
a
s e p a r a t i o n zone between a
v o l u t e a i r
i n l e t
p a s s a g e ‘ a n d
a
r o t a t i n g r e j e c t o r
w h i c h
r e c e i v e s
? n e
p a r t i c l e s .
2 . B a c k g r o u n d
The
p r e s e n t i n v e n t i o n
i s ‘ a p p l i c a b l e t o
t h e
p r o c e s s i n g
o f
any s o l i d s b u t i s
p a r t i c u l a r l y u s e f u l
i n
cement manu
f a c t u r i n g p l a n t s . @ I n s u c h p l a n t s , i t i s i m p o r t a n t t o s e p a
r a t e
f i n e p a r t i c u l a t e m a t e r i a l from coarser m a t e r i a l .
I n
one
form o f
p a r t i c l e c l a s s i ? e r ,
a s e p a r a t i o n
zone
i s
p r o v i d e d
between
a n
i n l e t a i r
p a s s a g e
and a r o t a t i n g
r e j e c t o r c a g e . . . From
t h e a i r
p a s s a g e
a i r
i s d i r e c t e d
t h r o u g h t h e s e p a r a t i o n z o n e i n t o t h e r o t a t i n g r e j e c t o r
c a g e .
. A m i x t u r e o f
?ne and
c o a r s e r
m a t e r i a l i s
f e d
i n t o
t h e
s e p a r a t i o n
z o n e
b y
g r a v i t y .
C o a r s e r
m a t e r i a l
d r o p s
t h r o u g h t h a t s e p a r a t i o n z o n e
a n d
i s c o l l e c t e d t h r o u g h a
h o p p e r . F i n e r
m a t e r i a l
i s
c a r r i e d by t h e a i r
?ow
i n t o t h e
c a g e a n d ; s s u b s e q u e n t l y drawn f r o m t h e c a g e a n d s e p a
r a t e d
from t h e
a i r
?ow
n
a c y c l o n e
c o l l e c t o r .
I n
oneform o f l a s s i ? e r ,
t h e
i n l e t
a i r p a s s a g e i s i n t h e
form
o f
a
v o l u t e
i n t o
which
t h e
a i r
i s
i n t r o d u c e d
t a n g e n
t i a l l y . ‘
The o u t e r w a l l
o f t h e
v o l u t e
s p i r a l s
i n w a r d
t h r o u g h : a
s i n g l e
c i r c l e
a b o u t
t h e
r e j e c t o r s o t h a t
t h e
c r o s s s e c t i o n a l
a r e a of h e v o l u t e
a c r o s s t h e
a i r stream i s
r e d u c e d a s .
t h e
a i r ?ows a b o u t t h e r e j e c t o r . The v o l u t e
c a u s e s
t h e
a i r
t o
curve inward through t h e
s e p a r a t i o n
z o n e i n t o t h e r e j e c t o r c a g e .
The s i z e ‘ o f p a r t i c l e s c a r r i e d i n t o t h e c a g e s a f u n c t i o n
o f s e v e r a l f o r c e s o n
p a r t i c l e s
o f i f f e r e n t
s i z e , d e n s i t y
o r
s h a p e .
T h o s e
f o r c e s
i n c l u d e
‘ p a r t i c u l a r l y
g r a v i t y ,
t h e
d r a g
f o r c e
o f
t h e a i r on t h e p a r t i c l e s ,
t h e c o l l i s i o n
f o r c e
o f
a r t i c l e s
i m p a c t i n g
t h e r o t a t i n g r e j e c t o r a n d c e n t r i f u
g a l
. f o r c e s
i m p a r t e d o n
t h e
p a r t i c l e s e i t h e r b y t h e
r o t a t
i n g ‘ a i r o r by m e c h a n i c a l d e v i c e s o r b o t h .
F u r t h e r ,
s h a r p n e s s ‘ o f c l a s s i ? c a t i o n a n d t h e
e f ? c i e n c y
o f l a s s i ?
c a t i o n ‘
a r e dependent on t h e p r e c i s i o n
o f
c o n t r o l
o f
those
v a r i o u s
f o r c e s . I t i s of course
p r e f e r r e d t h a t
a l l
p a r t i c l e s s m a l l e r :
t h a n
a g i v e n s i z e
e n t e r t h e
r e j e c t o r
c a g e
a n d a l l
p a r t i c l e s
l a r g e r
t h a n t h a t
s i z e
p a s s
t h r o u g h
t h e hopper
and t h a t a
minimum o f power
i n p u t
b e r e
quired.
The
d i s a d v a n t a g e o f
t h e
e x i s t i n g c l a s s i ? e r s
i s t h a t ,
i n
f u l l - s i z e i n d u s t r i a l e q u i p m e n t ,
t h e
v o l u t e
i s l a r g e a n d t h e
a i r
f l o w t h r o u g h
i t
i s
d i f ? c u l t
t o c o n t r o l .
I n s t e a d
o f
moving
l a m i n a r l y ,
t h e
a i r f o r m s l o c a l
c u r r e n t s
a n d
e d d i e s
t h a t
d i s r u p t
t h e
r e q u i r e d s m o o t h
r a d i a l f l o w i n t o
t h e r e j e c t o r
c a g e
and i n t e r f e r e w i t h t h e even d i s t r i b u
t i o n ‘ o f .
a i r
o v e r .
t h e c y l i n d r i c a l
r e j e c t o r s u r f a c e . At
t e m p t s h a v e
b e e n
made t o c o r r e c t t h i s
p r o b l e m
b y
p r o
v i d i n g
v e r t i c a l
v a n e s
n
t h e
v o l u t e and
h o r i z o n t a l
b l a d e s
i n
t h e c a g e . However, t h e vanes a r e n o t
e f f e c t i v e
i f t h e
a i r i s
brought t o
t h e v o l u t e by a d u c t w i t h
a
h o r i z o n t a l
bend c l o s e t o t h e
v o l u t e o r
pumped by a c e n t r i f u g al f a n
c l o s e
b y , w h i c h
i s t h e
c a s e
i n t h e
m a j o r i t y
o f p l a n t s . The
duct bend
o r
f a n c a u s e
a
v e r t i c a l l y
scewed v e l o c i t y
p r o ? l e
o f
t h e a i r i n
t h e
d u c t
t h a t
c a n n o t b e
c o r r e c t e d
by
v e r t i c a l v a n e s . The l a d e s a r e n o t e f f e c t i v e because t h e y
a r e
downstream from
t h e s e p a r a t i o n z o n e .
A n o t h e r 1 d i s a d v a n t a ge o f t h e e x i s t i n g c l a s s i ? e r s
i s
t h a t
some
o f t h e
p a r t i c l e s
d e s c e n d i n g t h r o u g h t h e s e p a r a t i o n
zone around
t h e r e j e c t o r
cage
a r e
always thrown
o u t
ward beyond t h e s e p a r a t i o n
z o n e e i t h e r
by
a r o t a r y
1 5
2 5
3 5
40
4 5
5 5
60
6 5
2
d i s t r i b u t o r
on
t o p of h e
z o n e ,
or
by
l o c a l c u r r e n t s of h e
n o n - l a m i n a r
a i r
f l o w ,
o r by
c o l l i s i o n
w i t h o t h e r
p a r t i
c l e s , ‘ o r b y b e i n g
b o u n c e d
o f f t o o
f a r
b y t h e r e j e c t o r .
Some
o f
t h e s e p a r t i c l e s d e p o s i t
a t t h e
b o t t o m
o f t h e
v o l u t e
c l o s e t o t h e
v e r t i c a l
o u t s i d e
w a l l
where t h e t a n
g e n t i a l a i r v e l o i t y
i s
s m a l l . Once t h e p a r t i c l e s d e p o s i t
t h e
a i r
c a n n o t
a c t
on
them
t o
s e p a r a t e t h e
?ne
p a r t i c l e s
from
t h e
c o a r s e p a r t i c l e s . While c o a r s e r p a r t i c l e s s e t t l e
down p r e f e r e n t i a l l y ,
t h e y
t r a p ? n e r p a r t i c l e s among
t h e m . The d e p o s i t c o n t i n u o u s l y
s l i d e s down t o
t h e
h o p p e r
a n d i s r e p l e n i s h e d
b y m o r e p a r t i c l e s
s e t t l i n g
down, t h u s
c o n t a m i n a t i n g t h e c o a r s e p r o d u c t w i t h
?ne
p a r t i c l e s
a n d
d e c r e a s i n g c l a s s i ? c a t i o n e f ? c i e n c y .
A t
t e m p t s h a v e b e e n made
t o
p r e v e n t
t h e
p a r t i c l e s f r o m
s e t t l i n g
o r t o
r e d u c e
t h e
d e p o s i t by
i n c r e a s i n g t h e
v o l u
m e t r i c a i r ?ow r a t e . However, t h i s r e q u i r e s more
power t o pump t h e a i r
and
i n c r e a s e s
c a r r y s o v e r of
c o a r s e
p a r t i c l e s
i n t h e ? n e p r o d u c t
b y
r a i s i n g t h e
r a d i a l
a i r v e l o c i t y
i n t o t h e r e j e c t o r c a g e .
Y e t a n o t h e r d i s a d v a n t a g e o f
e x i s t i n g
c l a s s i ? e r s
i s
t h a t
t h e
r e j e c t o r
i s
a n a s s e m b l y o f
v e r t i c a l
and
s o m e t i m e s
_ a l s o
a d d i ti o n a l h o r i z o n t a l b l a d e s . The
p u r p o s e o f
t h e
l a t t e r i s t o
s t r e a m l i n e t h e
a i r w h i l e
t h e
number and s i z e
o f t h e v e r t i c a l
b l a d e s c o n t r o l
t h e amount o f r e m a i n i n g
c o a r s e
p a r t i c l e s
i n
t h e ? n e p r o d u c t .
However,
c h a n g i n g
t h e
number o f ,
o r
r e p l a c i n g ,
t h e
v e r t i c a l b l a d e s i s d i f ?
c u l t
because t h e r e i s
no
e a s y
way
of
p u l l i n g
o u t o r
r e i n
s t a l l i n g t h e
b l a d e s w i t h o u t a t l e a s t
p a r t i a l l y d i s a s s e m
b l i n g
t h e
c l a s s i ? e r .
F u r t h e r m o r e , r o t a t i n g
b l a d e s ,
more
s o t h a n
s t a t i o na r y v a n e s ,
a r e s u b j e c t t o
f a s t
e r o s i o n due
t o t h e i r l a r g e
a r e a
t o t h i c k n e s s
r a t i o when
n
a b r a s i v e
m a t e r i a l
i s
c l a s s i ? e d .
The s t r e a m l i n i n g
e f f e c t
o f t h e
h o r i z o n t a l
b l a d e s i s n o t v e r y
e f f e c t i v e
b e c a u s e t h e a i r
t u r b u l e n c e
t h a t i n t e r f e r e s w i t h c l a s s i ? c a t i o n
i s
c a u s e d
upstream
from
t h e
s e p a r a t i o n
zone
w h i l e
t h e
b l a d e s a r e
downstream.
An b j e c t
o f h i s i n v e n t i o n i s
t o p r o v i d e
a s h a r p e r a n d
more
e f ? c i e n t c l a s s i ? c a t i o n i n a
v o l u t e
t y p e
o f
c l a s s i ? e r
a n d
b e t t e r c o n t r o l
o f
s o l i d s p r o c e s s i n g .
DISCLOSURE OF
THE
INVENTION
I n f u r t h e r a n c e
o f
t h e o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n ,
one
p a r t i c l e c l a s s i ? e r
embodying t h i s
i n v e n t i o n i n c l u d e s a
g e n e r a l l y c y l i n d r i c a l ,
a i r
a n d ? n e p a r t i c l e p e r m e a b l e
r e j e c t o r cage mounted t o
a
c e n t r a l d r i v e
s h a f t
f o r r o t a
t i o n by t h e d r i v e
s h a f t .
The r e j e c t o r c a g e i s s u r r o u n d e d
by
a
v o l u t e
w a l l
which de?nes
a
v o l u t e a i r p a s s a g e
a b o u t
t h e
c a g e .
The
cage
m a y
i n c l u d e
a t o p
d i s t r i b u t o r p l a t e
and
an
a s s e m b l y o f v e r t i c a l p i n s which s e r v e a s a
r e j e c t o r .
The
p i n s m a y be
removable
from t h e ‘ c a g e through
an
a c c e s s
p o r t i n
t h e t o p o f
t h e
c l a s s i ? e r .
W e a r
r e s i s t a n t
s l e e v e s
may b e p l a c e d a b o u t
t h e p i n s
o r b i g g e r
p i n s
may e u s e d
f o r
c l a s s i ? c a t i o n
o f
a b r a s i v e m a t e r i a l s .
The v o l u t e w a l l h a s a t l e a s t
one
g e n e r a l l y t a n g e n t i a l
a i r i n l e t . S e p a r a t i o n occurs
predominantly
i n a narrow
zone a d j a c e n t
t o t h e
r e j e c t o r . T h i s t h r e e d i m e n s i o n a l
a n n u l a r s p a c e
around
t h e r e j e c t o r
i s
r e f e r r e d t o a s
s e p a
r a t i o n z o n e . Louvers
i n
t h e form of
s t a c k e d
c o n c e n t r i c
h o r i z o n t a l a n n u l a r p l a t e s
o r
cones may xtend inward
t o
t h e
s e p a r a t i o n
zone t o
c o n t r o l
t h e ?ow
h a r a c t e r i s t i c s
o f
a i r
moving
i n t h e v o l u t e . S p e c i ? c a l l y , t u r b u l e n c e i n
t h e a i r f l o w , i n c l u d i n g l o c a l c u r r e n t s and
e d d i e s ,
i s
m i n i
m i z e d . T h i s i s r e f e r r e d t o a s s t r e a m l i n i n g .
F u r t h e r m o r e , t h e l o u v e r s
p r e v e n t
p a r t i c l e s f r o m d e
p o s i t i n g a t
t h e bottom o f t h e v o l u t e . H o r i z o n t a l l o u v e r s
r e t a r d
t h e d r o p - o u t
o f p a r t i c l e s b y
p r o v i d i n g s e v e r a l
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
7/9
4 , 5 5 1 , 2 4 1
3
l e v e l s a t
w h i c h
t h e p a r t i c l e s m i g h t b e p i c k e d u p b y t h e
a i r a g a i n . Conical l o u v e r s a r e even more e f ? c i e n t be
c a u s e t h e y
make
t h e p a r t i c l e s
s l i d e
back t o t h e
s e p a r a
t i o n zone a l o n g
t h e
i n c l i n e d s u r f a c e s . A l s o , i f
t h e
i n d i
v i d u a l c o n e s
p r o p e r l y
o v e r l a p , t h e
p a r t i c l e s
c a n n e v e r
p e n e t r a t e t o t h e o u t s i d e
v o l u t e
w a l l .
I n
a n o t h e r
f o r m
o f
p a r t i c l e
c l a s s i ? e r
embodying
p r i n
c i p l e s
o f
h i s i n v e n t io n , t h e i n c o m i n g
a i r f l o w
i s
s t r e a m
l i n e d by a s c r e e n between t h e v o l u t e and t h e p a r t i c l e
s e p a r a t i o n z o n e . The openings
i n
t h e
s c r e e n
make up a t
l e a s t 5 0 p e r c e n t , and
p r e f e r a b l y
o v e r 7 0 p e r c e n t , o f
t h e
c y l i n d r i c a l s u r f a c e
a r e a de?ned
by t h e s c r e e n .
T h u s ,
t h e
s c r e e n
s e r v e s
t o
s t r e a m l i n e t h e
a i r ?ow without unduly
r e s t r i c t i n g t h e a i r
?ow.
F u r t h e r m o r e , t h e s c r e e n
r e t a i n s
t h e
p a r t i c l e s
i n t h e
s e p a r a t i o n zone and p r e v e n t s them from
d e p o s i t i n g
a t
t h e bottom
o f
t h e v o l u t e .
T h i s i s
e f f e c t e d by
two
f a c t s .
P a r t i c l e s t h a t a r e
thrown
outward a r e e i t h e r bounced
b a c k by t h e s o l i d p a r t o f
t h e s c r e e n o r
swept b a c k by t h e
l o c a l h i g h
v e l o c i t y o f
t h e
a i r
?owing t h r o u g h t h e s c r e e n
o p e n i n g s .
A
e t t e r c o n t r o l o f
t h e
t a n g e n t i a l
a i r v e l o c i t y
i n t h e
v o l u t e
i s
p r o v i d e d
b y
i n c l u d i n g
a
g e n e r a l l y
v e r t i c a l
p a r t i t i o n w i t h i n t h e v o l u t e . The p a r t i t i o n d e ? n e s a
s m a l l e r v o l u t e a i r p a s s a g e which i n d u c e s a h i g h e r t a n
g e n t i a l
a i r
v e l o c i t y
component w i t h o u t
t h e n e e d f o r a
h i g h e r v o l u m e t r i c f l o w
r a t e
o f i r a n d w i t h o u t
a f f e c t i n g
t h e
r a d i a l
c o m p o n e n t . A
i g h e r
f l o w r a t e
would
r e q u i r e
a l a r g e r f a n
and more power
while t h e
i n c r e a s e d
r a d i a l
v e l o c i t y i n t o t h e
r e j e c t o r
c a g e
m i g h t i n t e r f e r e
w i t h t h e
s e p a r a t i o n
p r o c e s s .
The
l o u v e r s ,
s c r e e n
a n d p a r t i t i o n p r o v i d e e l e m e n t s
f o r
a
? e x i b l e
d e s i g n
of more e f f i c i e n t equipment with
a
s h a r p e r c l a s s i ? c a t i o n c a p a b i l i t y . The e l e m e n t s may b e
u s e d s e p a r a t e l y o r
c o m b i n e d ,
e . g . ,
l o u v e r s
w i t h
p a r t i
t i o n s .
A l t e r n a t i v e l y ,
v a r i o u s t y p e s
o f l o u v e r s ,
s c r e e n s
a n d
p a r t i t i o n s may b e
p r o v i d e d
f o r r e p l a c e m e n t d u r i n g
p l a n t shutdown t o a d j u s t t h e c l a s s i ? e r t o
c h a n g e s i n
process parameters
such a s
v a r i a t i o n s i n f e e d
a v a i l a b l e
a n d / r p r o d u c t r e q u i r e d .
F u r t h e r m o r e ,
t h e
t h r e e
e l e m e n t s
can b e
d e s i g n e d
s o
a s t o
b e a d j u s t a b l e d u r i n g o p e r a t i o n
e i t h e r m a n u a l l y
o r
a s
a p a r t of
an a utomatic
process
control
i n response
t o
changes i n p r o c e s s p a r a m e t e r s . For example, t h e v e r t i
c a l p a r t i t i o n can be made of several segments
t o
allow
expansion or contraction i n t h e r a d i a l
d i r e c t i o n
f o r i n
c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g
t h e c r o s s
s e c t i o n a l a r e a of t h e
v o l u t e . The
number
and angle of louvers can be
changed by making them
o f
s e g m e n t s t h a t
c a n b e
t u r n e d
o r
c o l l a p s e d ? a t a g a i n s t t h e v o l u t e
c e i l i n g .
S c r e e n open
i n g s
can
b e
expanded
o r c o n t r a c t e d
by
v a r i o u s m e a n s ,
e . g . , b y
p r o v i d i n g
two a d j a c e n t p e r f o r a t e d p l a t e s , o n e
s t a t i o n a r y
and t h e
o t h e r movable i n
t h e h o r i z o n t a l d i
r e c t i o n .
BRIEF
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The f o r e g o i n g
a n d o t h e r o b j e c t s , f e a t u r e s a n d
a d v a n
t a g e s
o f
t h e i n v e n t i o n w i l l
b e
a p p a r e n t from t h e
f o l l o w _
i n g
more p a r t i c u l a r
d e s c r i p t i o n
o f
p r e f e r r e d e m b o d i
m e n t s ,
a s i l l u s t r a t e d i n t h e
accompanying
drawings i n
which l i k e r e f e r e n c e c h a r a c t e r s
r e f e r t o t h e
same
p a r t s
t h r o u g h o u t t h e
d i f f e r e n t
v i e w s .
The
drawings a r e n o t
n e c e s s a r i l y t o
s c a l e , e m p h a s i s i n s t e a d b e i n g p l a c e d
u p o n
i l l u s t r a t i n g
t h e p r i n c i p l e s
o f
t h e i n v e n t i o n .
FIG.
1
i s a
p e r s p e c t i v e
v i e w ,
p a r t i a l l y
b r o k e n a w a y ,
o f
a p a r t i c l e c l a s s i ? e r embodying c e r t a i n p r i n c i p l e s
o f
t h i s i n v e n t i o n i n c l u d i n g a
p a r t i t i o n
and v o l u t e s c r e e n ;
40
45
50
5 5
60
6 5
4
FIG. 2 i s a
v e r t i c a l
c r o s s
s e c t i o n of
t h e embodiment
o f
F I G . 1
t a k e n
a l o n g l i n e s
2 - — 2 ;
FIG.
3
i s
a
h o r i z o n t a l
c r o s s s e c t i o n
of t h e embodi
ment o f FIG. 1 t a k e n
a l o n g
l i n e s
3-3;
FIG.
4
i s a v e r t i c a l
c r o s s
s e c t i o n
of
an a l t e r n a t i v e
embodiment o f
t h e
i n v e n t i o n i n c l u d i n g
a
p a r t i t i o n and
i n c l i n e d l o u v e r s ;
FIG.
5
i s
a h o r i z o n t a l c r o s s s e c t i o n of the embodi
ment o f FIG. 4 .
DESCRIPTION
OF
PREFERRED EMBODIMENT
FIG. 1
i l l u s t r a t e s t h e
p r i m a r y e l e m e n t s o f
a
s y s t e m
embodying
t h i s i n v e n t i o n . At
t h e h e a r t o f t h i s
s y s t e m
i s
a
c l a s s i ? e r
1 2 which w i l l be d e s c r i b e d below.
P a r t i c u
l a t e m a t e r i a l ,
i n c l u d i n g
?ne and c o a r s e m a t e r i a l which
a r e t o be s e p a r a t e d ,
a r e d e l i v e r e d
t o
t h e
c l a s s i ? e r 12
through an i n l e t c o n d u i t 1 4 . Air
i s
f o r c e d
i n t o
a tangen
t i a l i n l e t
1 6
by
a blower 1 8 .
By
a c t i o n of h e a i r flow
and
r o t a t i o n o f
a
r e j e c t o r
c a g e
20
w i t h i n t h e
c l a s s i ? e r , ?ne
m a t e r i a l
i s
c a r r i e d
i n t o t h e cage and c o a r s e r
m a t e r i a l o r
t a i l s
d r o p
a l o n g s i d e t h e
c a g e
i n t o
a
d i s c h a r g e
h o p p e r
2 2 .
The ?ne p a r t i c l e s
a r e
c a r r i e d i n t o
a
s t a t i o n a r y
?nes
chamber 24 below t h e
cage
20 and a r e c a r r i e d with t h e
a i r f l o w
t h r o u g h a p l u r a l i t y
o f
o u t l e t
c o n d u i t s
2 6
t o
s e v e r a l c y c l o n e c o l l e c t o r s 2 8 . The
number
o f c y c l o n e s
d e p e n d s
o n
t h e
c a p a c i t y o f
t h e
s y s t e m .
I n
t h e c y c l o n e s ,
t h e
?ne
m a t e r i a l
i s
s e p a r a t e d
from
t h e
a i r
f l o w
and t h e
? n e
p r o d u c t d r o p s
i n t o d i s c h a r g e h o p p e r s
3 0 .
The a r t i
c l e f r e e
a i r
i s r e t u r n e d t h r o u g h upward e x t e n d i n g
con
d u i t s
32
i n t o a m a n i f o l d 34 which r e t u r n s
t h e a i r
from
t h e
s e v e r a l c y c l o n e s
t o t h e blower
1 8
f o r r e u s e i n
s e p a
r a t i n g ?ne m a t e r i a l from
c o a r s e r
m a t e r i a l .
D e t a i l s
of
the c l a s s i ? e r 12
can be
b e s t seen i n the c r o s s
s e c t i o n a l v i e w s o f FIGS.
2 and
3 . The
o u t e r c a s i n g
o f
t h e
c l a s s i ? e r
i n c l u d e s t h e
hopper
2 2 ,
a
c y l i n d r i c a l
s e c
t i o n
3 6
a b o v e
t h e h o p p e r
w h i c h d i r e c t s
s e p a r a t e d
coarser
m a t e r i a l
t o the
hopper, a
volute casin g
38
and
a n
upper cover 4 0 . The
s t a t i o n a r y chamber
24
s
suspended
w i t h i n t h e c y l i n d r i c a l
s e c t i o n
36 by
t h e
o u t l e t c o n d u i t s
2 6 .
A
number
o f
v e r t i c a l
r i n g l i n e r s 4 1 a r e ?xed
t o
t h e
hopper 2 2 t o
c o l l e c t
m a t e r i a l .
That c o l l e c t e d
m a t e r i a l
i s o l a t e s
t h e hopper
2 2
s u r f a c e f r o m t h e
f a l l i n g
m a t e r i a l
a n d
thus
minimizes
wear.
A
otor
4 2
a n d
ge a r
reducer
4 3 are
mounted
above
the cover 4 0 . The
educer
s driven by a b e l t
4 5 . A h a f t
4 4
d r i v e n
by t h a t motor
e x t e n d s
i n t o t h e v o l u t e c a s i n g
c o n c e n t r i c
w i t h
t h e c y l i n d r i c a l
s e c t i o n 3 6 and
t h e
hopper
2 2 .
The
r e j e c t o r
c a g e 2 0
i s mounted
t o
t h e
s h a f t
f o r
r o t a t i o n
by t h e m o t o r .
The
c a g e i n c l u d e s a
p l u r a l i t y
o f
p i n s 4 6 e x t e n d i n g v e r t i c a l l y
between
a n u p p e r d i s t r i
b u t i o n
p l a t e 4 8 and a
l o w e r
r i n g 5 0 . The lower r i n g 5 0
i s suspended
above a
?ange
5 2
on
t h e
s t a t i o n a r y cham
b e r 2 4 . Two u i d e r i n g s 54
and
5 6 e x t e n d
downward
from t h e r i n g 5 0 t o a s s u r e t h a t t h e r o t a t i n g cage r e m a i n s
c o n c e n t r i c w i t h t h e c o l l e c t i o n chamber.
A
o n i c a l s e c t i o n 5 8 p r o v i d e s s t r u c t u r a l s u p p o r t o f
t h e cage on t h e drive s h a f t 4 4 .
I t
a l s o
serves
a s
a direc
t i o n a l e l e m e n t t o
d e f l e c t
a i r flow and t h e
?ne
m a t e r i a l
c a r r i e d
by
t h e a i r f l o w downward
t h r o u g h t h e
r i n g
5 0
i n t o
t h e s t a t i o n a r y
chamber
4 .
The s i z e
and
number
o f
p i n s
c o n t r o l t h e amount o f
c o a r s e p a r t i c l e s r e m a i n i n g
i n
t h e f i n e p r o d u c t . The
lower p a r t
o f each
p i n
r e s t s i n a
b l i n d
t a p p e d h o l e 78
l o c a t e d
on t h e bottom r i n g 5 0 o f t h e
r e j e c t o r
c a g e . The
u p p e r
p a r t
o f t h e p i n e x t e n d s t h r o u g h a h o l e
d r i l l e d
i n
t h e
d i s t r i b u t o r
p l a t e
4 8 . The
t o p
o f
t h e p i n
i s
f l u s h
w i t h
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
8/9
4 , 5 5 1 , 2 4 1
5
t h e ‘ u p p e r
s u r f a c e ‘ o f ,
t h e d i s t r i b u t o r
s o
a s n o t t o i n t e r f e r e
w i t h ‘ t h e f e e d d i s t r i b u t i o n .
A i n c a n b e e a s i l y
removed
m a n u a l l y
o r
w i t h
a s e t
o f
s p e c i a l t o o l s t h r o u g h a p o r t 7 5 i n t h e t o p c o v e r 4 0 o f t h e
c l a s s i ? e r .
T h i s
s d o n e b y
g r a b b i n g
t h e p i n
i n
t h e m i d d l e ,
l i f t i n g i t , g r a b b i n g t h e t o p a n d
p u l l i n g
t h e e n t i r e p i n o u t .
The
c a g e i s t h e n t u r n e d
u n t i l
t h e
n e x t
p i n t o
b e
r e m o v e d
i s
u n d e r . t h e p o r t , a n d
t h e
p u l l i n g p r o c e s s
i s
r e p e a t e d .
F o r i n s e r t i n g p i n s , t h e ‘ p r o c e s s i s r e v e r s e d .
A
i n o r i t y o f
p i n s , t y p i c a l l y e i g h t o u t o f 4 8 f o r a
t w o - f o o t ‘ d i a m e t e r r e r e j e c t or c a g e , a r e used t o hold
s p a c e r s 7 6
t h a t
e s t a b l i s h a c o n s t a n t d i s t a n c e
between t h e
d i s t r i b u t o r p l a t e a n d t h e b o t t o m r i n g . The s p a c e r
i s a
p i e c e o f
t u b i n g t h r o u g h w h i c h t h e s p a c e r p i n
i s s l i p p e d
< during I i n s e r t i o n .
‘ . T h e ‘ s p a c e r p i n s
77rhave a‘threaded 7
b o t t o m ‘
t h a t ? t s i n t o a
threaded
b l i n d tapped h o l e
7 8 .
The
t o p o f t h e p i n
e x t e n d s a b o v e
t h e d i s t r i b u t o r
a n d
i s
a l s o t h r e a d e d . A
u t
7 9 screwed t i g h t l y on t h e t o p o f
t h e p i n
h o l d s t h e
s p a c e r i n
p o s i t i o n .
S i z e
o f
t h e
r e g u l a r , n o n - s p a c e r p i n s c a n b e
i n c r e a s e d
b y
? ‘ l o o s e ” ;
s p a c e r s , t h a t
i s
p i e c e s
o f
t u b i n g
n o t
i n d i v i d u
a l l y h e l d
i n
p o s i t i o n
by a t o p
‘ b o l t .
They
r e , o f c o u r s e ,
f i x e d
b y t i g h t e n i n g
t h e
b o l t s o n t h e s p a c e r p i n s . The i z e
o f a n y j p i n
c a n . be
‘ v a r i e d by u s i n g b i g g e r o r s m a l l e r
s p a c e r s : F o r
c l a s s i ? c a t i o n
o f a b r a s i v e
m a t e r i a l s ,
a l l
p i n s
may
e
protected by abrasion
r e s i s t a n t
spacers
or bigger
p i n s = m a y
b e p r o v i d e d
t h a t
r e s i s t w e a r
l o n g e r .
P a r t ic u l a t e f e e d m a t e r i a l
i n t r o d u c e d
i n t o t h e s y s t e m
through
t h e
c o n d u i t 1 4 i s
d i v i d e d
i n t o
two o r more
c o n d u i t s 6 0 l a n d
6 2 ,
and from t h o s e c o n d u i t s t h e m a t e r i a l
i s
d r o p p e d o n t o t h e r o t a t i n g d i s t r i b u t i o n p l a t e
4 8 . Cen
t r i f u g a l f o r c e i m p a r t s r a d i a l m o t i o n t o t h e m a t e r i a l
s o
0
t h a t t i t
s l i d e s o f f t h e p e r i p h e r y o f t h e d i s t r i b u t i o n p l a t e .
The m a t e r i a l i s t h e n
d e ? e c t e d downward
by a
f r u s t o
c o n i c a l
d e f l e c t o r 6 4 t o
c r e a t e
a
c u r t a i n
o f
p a r t i c u l a t e
m a t e r i a l which d e s c e n d s
around
t h e
c a g e
t h r o u g h
t h e
s e p a r a t i o n z o n e .
I n .
‘ t h i s embodiment, a
c y l i n d r i c a l s c r e e n
66
i s
s t r e t c h e d
between
t h e de?ector
64 and
t h e
c y l i n d r i c a l
c a s i n g s e c t i o n 36 t o
s u r r o u n d
t h e c a g e 2 0 . The s c r e e n
a may be a mesh
or a perforated s h e e t .
The screen
66
de ?n es
a separation
zone
68 between a n outer
volute
a i r
p a s s a g e
7 0
and t h e c a g e . 2 0 . A i r , which
i n i t i a l l y
e n t e r s
t h e
v o l u t e ‘ a i r p a s s a g e
7 0 t a n g e n t i a l l y , c u r v e s i n
t h r o u g h
t h e s c r e e n
and
t h e n
t h r o u g h t h e r o t a t i n g c a g e
2 0 .
I n t h e
s e p a r a t i o n z o n e 6 8 , t h e
a i r
?ow
h a s
b o t h t a n g e n t i a l a n d
r a d i a l
c o m p o n e n t s . ‘
W i t h i n t h e s e p a r a t i o n z o n e ,
t h e
p a r t i c l e s o f m a t e r i a l
a r e ‘ s u b j e c t e d t o a number o f
c o u n t e r i n g
f o r c e s which
a f f e c t
t h e
h e a v i e r
and
l i g h t e r
m a t e r i a l s
d i f f e r e n t l y .
I n i
t i a l l y , a s t h e m a t e r i a l
i s
thrown
from
t h e d i s t r i b u t i o n
p l a t e 4 8 , ‘ t h e
c o a r s e r p a r t i c l e s
h a v e g r e a t e r i n e r t i a
a n d
t h u s . t e n d
t o
be
thrown f u r t h e r
from
t h e
d i s t r i b u t i o n
p l a t e . Below
t h e d e ? e c t i o n p l a t e 6 4 , t h e p a r t i c l e s a r e
s u b j e c t e d t o a drag f o r c e from t h e a i r
?ow
which
e n
t r a i n s
t h e
p a r t i c l e s
i n
t h e
a i r
?ow. As
n o t e d
a b o v e , a
component
o f
t h a t a i r
f l o w
i s t a n g e n t i a l and
t h e
l a r g e r
c e n t r i f u g a l f o r c e
o f t h e c o a r s e r p a r t i c l e s a g a i n p u l l s
t h e m ‘ t o
a w i d e r ‘ r a d i u s . t h a n t h e
? n e r
p a r t i c l e s .
The
p a r t i c l e s a r e
a l s o
p u l l e d down b y g r a v i t y .
C o a r s e r
‘ p a r t i c l e s a r e
h e l d
away from t h e c a g e
2 0
by
t h e i r i n e r t i a a s t h e y d r o p t h e f u l l d i s t a n c e t h r o u g h t h e
s e p a r a t i o n z o n e 6 8 and e n t e r t h e c y l i n d r i c a l c a s i n g 3 6 .
From t h e
c a s i n g ‘
3 6 ‘
t h o s e c o a r s e r
p a r t i c l e s
e n t e r t h e
h o p p e r ‘
2 2 . 1 F i n e
‘ a n d medium p a r t i c l e s , on t h e o t h e r
h a n d , a r e p u l l e d
i n t o
t h e c a g e 2 0 by t h e a i r ?ow
b e f o r e
t h e y d r o p
t o
t h e
bottom o f t h e s e p a r a t i o n z o n e . Some o f
t h o s e
p a r t i c l e s ,
p a r t i c u l a r l y t h e medium s i z e d p a r t i c l e s ,
3 5
4 0
6
a r e r e j e c t e d b y t h e r o t a t i n g p i n s b a c k
i n t o
t h e
s e p a r a t i o n
z o n e
where
t h e y a r e
a g a i n
e n t r a i n e d
i n
t h e
a i r
f l o w
and
c o n t i n u e t o d r o p t o w a r d s t h e c y l i n d r i c a l
c a s i n g
3 6 .
C o a r s e p a r t i c l e s may
c a r r y s m a l l e r p a r t i c l e s w i t h
them
i n t o
t h e hopper 2 2 . I f t h e c o a r s e
p a r t i c l e s
a r e
r e t a i n e d i n t h e s e p a r a t i o n
z o n e 6 8
t h r o u g h o u t t h e i r
f a l l
t o
t h e
c y l i n d r i c a l
s e c t i o n
3 6 ,
t h e r e
i s
a g r e a t e r
c h a n c e
t h a t t h o s e s m a l l e r p a r t i c l e s w i l l
b e
s e p a r a t e d f r o m t h e
c o a r s e p a r t i c l e s and b e
c a r r i e d i n t o t h e
r e j e c t o r
c a g e .
The s c r e e n
6 6
r e t a i n s t h e
p a r t i c l e s
w i t h i n t h e s e p a r a t i o n
z o n e f o r b e t t e r s e p a r a t i on . The
s o l i d
p o r t i o n s o f t h e
s c r e e n
d e ? e c t
m a t e r i a l
back i n t o t h e s e p a r a t i o n z o n e .
The s c r e e n a l s o l o c a l l y
i n c r e a s e s
t h e v e l o c i t y
o f
t h e a i r
f l o w a t t h e
o u t e r
p e r i m e t e r
o f
t h e s e p a r a t i o n zone 6 8 .
That l o c a l
i n c r e a s e d
a i r
v e l o c i t y a t
t h e s c r e e n p e r f o r a
t i o n s a l s o h e l p s d i r e c t m a t e r i a l b a c k i n t o t h e s e p a r a t i o n
zone 6 8 .
I t c a n
b e r e c o g n i z e d t h a t t u r b u l e n c e i n t h e a i r f l o w
w i t h i n t h e
v o l u t e
a i r p a s s a g e
70
and t h e s e p a r a t i o n zone
6 8 ,
i n c l u d i n g l o c a l c u r r e n t s a n d e d d i e s , a d v e r s e l y a f
f e c t s
t h e p r e c i s i o n
a n d
e f ? c i e n c y
o f
t h e s y s t e m .
The
s c r e e n
66
s e r v e s t h e
f u r t h e r f u n c t i o n
o f
s t r e a m l i n i n g
t h e
a i r ?ow i n t o t h e s e p a r a t i o n
z o n e
6 8 by b r e a k i n g t h e a i r
?ow
i n t o a s h e e t o f m i n u t e
e t s t h r o u g h
t h e p e r f o r a t i o n s
i n t h e s c r e e n . By b r e a k i n g t h e a i r ?ow i n t o
t h e
m i n u t e
j e t s , t u r b u l e n c e
i s b r o k e n up a n d
t h e
o v e r a l l
a i r ?ow
i s
made
more u n i f o r m a b o u t t h e e n t i r e p e r i p h e r y o f t h e
s e p a r a t i o n
z o n e 6 8 . I t
i s
i m p o r t a n t , h o w e v e r , t h a t
t h e
s c r e e n
n o t
s i g n i ? c a n t l y
i n t e r f e r e
w i t h
t h e
t a n g e n t i a l
component
o f t h e
a i r
?ow i n t r o d u c e d by t h e
v o l u t e a i r
p a s s a g e
7 0 .
T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t h a t t h e s c r e e n
b e
a t l e a s t 5 0 p e r c e n t
open
t o t h e a i r ?ow, t h a t i s ,
a t l e a s t
5 0 p e r c e n t
o f
t h e c y l i n d r i c a l s u r f a c e d e ? n e d
b y
t h e
s c r e e n s h o u l d
b e
open
t o
a i r ?ow.
P r e f e r a b l y ,
g r e a t e r
t h a n
7 0
p e r c e n t
o f
t h e s c r e e n s u r f a c e a r e a
i s
o p e n .
The o v e r a l l r e s u l t o f t h e c o u n t e r i n g f o r c e s i n t h e
s e p a r a t i o n
z o n e
i s t h a t
?ne m a t e r i a l i s c a r r i e d by
t h e
a i r
?ow between
p i n s
4 6 i n t o t h e c a g e and s t h e n d e ? e c t e d
downward by t h e c o n i c a l
d i r e c t i o n a l e l e m e n t 5 8 .
The
a i r a n d
?ne
m a t e r i a l
e n t e r
t h e s t a t i o n a r y
chamber
2 4
and a r e d i v i d e d
i n t o
s e v e r a l c o n d u i t s 26 which
l e a d
t o
t h e
c y c l o n e
s e p a r a t o r s
2 8 .
As p r e v i o u s l y
s t a t e d ,
t h e
a i r
i s
t h e r e s e p a r a t e d
f r o m
t h e ?ne m a t e r i a l , and t h e a i r i s
r e t u r n e d t o t h e blower 1 8 f o r r e c i r c u l a t i o n t h r o u g h t h e
c l a s s i ? e r .
I t
c a n b e
r e c o g n i z e d t h a t t h e s h a r p n e s s o f c l a s s i ? c a
t i o n ,
t h a t i s
t h e d e g r e e
t o which one
c a n e x p e c t o n l y
m a t e r i a l
l e s s
than
a
given s i z e t o p a s s i n t o t h e cage 20
6 5
a n d o n l y
m a t e r i a l
g r e a t e r t h a n t h a t s i z e t o d r o p i n t o t h e
h o p p e r
2 2 ,
t h e
e f f i c i e n c y
o f
t h e
s y s t e m a n d
t h e
c a p a c i t y
of t h e system a r e dependent on a number
of v a r i a b l e s .
T h o s e v a r i a b l e s i n c l u d e t h e s i z e , s h a p e a n d d e n s i t y o f
m a t e r i a l e n t e r i n g t h e s y s t e m , t h e r o t a t i o n a l
s p e e d
o f t h e
c a g e 2 0 , t h e
v o l u m e t r i c
f l o w
r a t e o f a i r e n t e r i n g
t h e
s y s t e m , t h e t a n g e n t i a l
a n d
r a d i a l c o m p o n e n t s o f a i r
v e l o c i t y t h r o u g h o u t t h e
s e p a r a t i o n z o n e
6 8 a n d
t h e
number a n d
s i z e
o f
t h e
p i n s
4 6 .
I n c o n v e n t i o n a l s y s t e m s ,
many o f
t h o s e p a r a m e t e r s
c a n b e c o n t r o l l e d
by c o n t r o l
l i n g t h e s p e e d
o f
t h e r e j e c t o r m o t o r 4 2 a n d t h e
f l o w o f
a i r d e l i v e r e d by
b l o w e r 1 8 .
One
a s p e c t
o f
t h e p r e s e n t
s y s t e m
i s t h a t
t h e
t a n g e n t i a l
v e l o c i t y
o f
i r i n t h e
v o l u t e
7 0 a n d
t h u s i n t h e s e p a r a t i o n
zone 6 8 can be
c o n t r o l l e d i n d e p e n d e n t l y
o f
t h e
a i r
?ow
s e t
b y
t h e
b l o w e r
1 8 .
By
c o n t r o l l i n g t h e t a n g e n t i a l
a i r
v e l o c i t y , one
can c o n t r o l
t h e
s i z e
of p a r t i c l e s
t h a t
a r e
thrown o u t s i d e o f t h e s e p a r a t i o n z o n e . With a h i g h e r
a i r
v e l o c i t y , l e s s p a r t i c l e s
e s c a p e
t h e
s e p a r a t i o n
z o n e
t o
s l i d e down t o
t h e
c y l i n d r i c a l
c a s i n g
3 6 . The
i r
v e l o c i t y
-
8/17/2019 PARTICLE CLASSIFIER
9/9
4 , 5 5 1 , 2 4 1
7
a l s o
c o n t r o l s t h e
t i m e t h a t p a r t i c l es a r e
e n t r a i n e d
by
t h e
a i r
?ow
n
t h e s e p a r a t i o n z o n e . To t h a t e n d , a p a r t i t i o n
7 2 i s mounted n
t h e v o l u t e c a s i n g
3 8
t o de?ne a s m a l l e r
v o l u t e a i r p a s s a g e
a b o u t
t h e s e p a r a t i o n zone
6 8 . By
moving
t h a t p a r t i t i o n
i n w a r d , t h e
c r o s s s e c t i o n a l
a r e a o f
t h e
v o l u t e a i r p a s s a g e
i s
d e c r e a s e d and t h e a i r v e l o c i t y
i s
i n c r e a s e d .
Moving
t h e
p a r t i t i o n
7 2
outward
d e c r e a s e s
t h e
a i r v e l o c i t y where
other parameters
a r e held
con
s t a n t .
The
p a r t i t i o n 7 2
a l l o w s f o r c o n s t r u c t i o n
o f t h e
b a s i c
c l a s s i ? e r w i t h a n o u t e r c a s i n g
w a l l
3 8
d e ? n i n g
t h e l a r g
e s t
v o l u t e
t h a t
would b e r e q u i r e d
f o r a n y
e x p e c t e d
a p p l i c a t i o n . For e x a m p l e , t h e o u t e r v o l u t e would
a l l o w
f o r
a given c l a s s i ? c a t i o n s i z e
from
a
given s i z e
range of
p a r t i c l e s
e n t e r i n g t h e s y s t e m a t a
g i v e n
d e n s i t y . The
p a r t i t i o n 72 can then be s e t i n t h e
v o l u t e
a t an
optimum
p o s i t i o n f o r
a n y
o t h e r p a r t i c u l a r a p p l i c a t i o n . P a r t i t i o n
7 2 may b e
welded i n t o p o s i t i o n where t h e a p p l i c a t i o n
i s
t o
r e m a i n
c o n s t a n t . Where
t h e a p p l i c a t i on
i s
t o v a r y , t h e
p a r t i t i o n 7 2 c a n
b e c o l l a p s i b l e
w i t h i n
t h e
v o l u t e c a s i n g
i n
o r d e r
t h a t
t h e
v o l u t e p a s s a g e
70 can be
v a r i e d
f o r
t h e
v a r y i n g
a p p l i c a t i o n s .
I n e i t h e r c a s e , t h e p a r t i t i o n 7 2
introduces one more
design parameter which can be
c o n t r o l l e d
t o o p t i m i z e o p e r a t i o n o f t h e c l a s s i ? e r .
An
l t e r n a t i v e embodiment o f t h e
i n v e n t i o n
i s
shown
i n FIGS. ( l a n d 5 . T h i s embodiment s much
t h e
same
a s
t h a t
of FIGS.
1
through
3 except t h a t a d i f f e r e n t
means
i s
used t o
e l i m i n a t e t u r b u l e n c e i n
t h e
a i r ?ow. I n t h i s
embodiment,
the
screen 66 i s
eliminated
and louvers 74
a r e mounted
within
t h e
v o l u t e a i r
p a s s a g e .
Those l o u
v e r s
can
be seen t o
extend
inward, generally p a r a l l e l t o
t h e
a i r f l o w
i n t h e v o l u t e
a i r p a s s a g e .
They t h u s b r e a k
t h e a i r
f l o w i n t o
s e v e r a l s t r e a m s and t h e r e b y
m i n i m i z e
t u r b u l e n c e i n t h e o v e r a l l s t r e a m and e q u a l i z e t h e a i r
v e l o c i t y
throughout
a c r o s s
s e c t i o n
o f
t h e v o l u t e
a i r
p a s s a g e .
For e a s e i n m a n u f a c t u r i n g , t h e l o u v e r s a r e r e g u l a r
cones which
touch t h e
o u t e r v o l u t e w a l l only a t
t h e
n a r r o w e s t s e c t i o n o f t h e v o l u t e .
The
i n n e r e d g e s o f t h e
l o u v e r s a r e
a t a b o u t
t h e
o u t e r
r a d i u s o f
t h e s e p a r a t i o n
z o n e .
The
l o u v e r s
7 4 c a n b e h o r i z o n t a l ,
b u t
by a n g l i n g
them
downward
somewhat
a s shown
i n FIG.
4 ,
t h e y
can
a l s o s e r v e t h e f u n c t i o n o f d i r e c t i n g any m a t e r i a l
which p a s s e s beyond t h e s e p a r a t i o n
zone back
i n t o t h e
s e p a r a t i o n z o n e .
I n t h i s c a s e , t h e l o u v e r s may be angled
4 5 °
from t h e v e r t i c a l .
While t h e i n v e n t i o n h a s been p a r t i c u l a r l y shown
and
d e s c r i b e d w i t h r e f e r e n c e t o p r e f e r r e d
embodiments
t h e r e o f , i t w i l l b e u n d e r s t o o d by
t h o s e
s k i l l e d i n t h e a r t
t h a t
v a r i o u s changes
i n form and
d e t a i l s
m a y
b e made
w i t h o u t d e p a r t i n g f r o m t h e
s p i r i t
a n d s c o p e
o f
t h e i n
v e n t i o n a s
de?ned by t h e appended c l a i m s . For
exa m
p l e , t h e s t r e a m l i n i n g
s c r e e n 6 6
and
l o u v e r s
74 have b e e n
shown i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e
v o l u t e
p a r t i t i o n 7 2 .
However, each
o f t h o s e
f e a t u r e s o f t h e s y s t e m c o u l d
b e
used adv antageously i n
a
system which
does
n o t
i n c l u d e
t h e p a r t i t i o n
7 2 ,
and
t h e
p a r t i t i o n
c a n b e
u s e d w i t h o u t
e i t h e r
the screen or
louvers.
We
l a i m :
5
1 5
2 0
4 5
50
5 5
6 5
8
1 .
A
a r t i c l e
c l a s s i ? e r
c o m p r i s i n g :
a
c y l i n d r i c a l
r e j e c t o r c a g e mounted f o r r o t a t i o n a b o u t
i t s c y l i n d r i c a l a x i s h a v i n g a n
open
bottom
and
a d i s c
s h a p e d
t o p ;
d r i v e means l o c a t e d
above s a i d
r e j e c t o r cage f o r im
p a r t i n g r o t a t i o n t h e r e t o ;
f e e d
m a t e r i a l
i n l e t
means
f o r d i r e c t i n g
f e e d
m a t e r i a l t o
t h e s a i d
t o p
o f s a i d r e j e c t o r c a g e f o r c e n t r i f u g a l d i s
p e r s i o n ;
means de?ning a n
a n n u l a r
s e p a r a t i o n zone i m m e d i a t e l y
s u r r o u n d i n g s a i d c y l i n d r i c a l r e j e c t o r c a g e ;
a i r p a s s a g e means
f o r d i r e c t i n g a i r a r o u n d a n d r a d i a l l y
i n w a r d
t h r o u g h
s a i d
s e p a r a t i o n z o n e toward
s a i d
r e j e c t o r
cage s o
a s t o
blow s a i d f e e d m a t e r i a l
a g a i n s t
said rejector
cage ;
.
c o a r s e hopper means c o a x i a l l y
d i s p o s e d
below s a i d
s e p a r a t i o n
zone f o r r e c e i v i n g c o u r s e
m a t e r i a l
r e j e c t e d
by said
rejector cage; .
a c y l i n d r i c a l s t a t i o n a r y
? n e s chamber
c o a x i a l l y d i s
p o s e d i m m e d i a t e l y b e l o w
s a i d
r e j e c t o r c a g e s u r
rounded by s a i d c o a r s e
h o p p e r , s a i d
? n e s chamber
h a v i n g
an open top a s i d e wall and a c l o s e d bottom;
a
p l u r a l i t y of u t l e t
p o r t s
de?ned i n t h e s i d e w a l l of a i d
? n e s c h a m b e r ;
a
p l u r a l i t y o f c o r r e s p o n d i n g o p e n i n g s i n s a i d c o a r s e
h o p p e r ;
a p l u r a l i t y o f
o u t l e t
d u c t s connected t o s a i d ?nes cham
b e r s i d e w a l l a t
s a i d o u t l e t
p o r t s
and
e x t e n d i n g
s e a l
i n g l y
t h r o u g h
s a i d c o r r e s p o n d i n g o p e n i n g s i n s a i d
c o a r s e
hopper;
s a i d ? n e s
chamber b e i n g s u p p o r t e d
p r i m a r i l y b y
s a i d
ducts s o
a s t o
be suspended
i n s a i d coarse hopper
c o a x i a l l y b e l o w s a i d
r e j e c t o r
c a g e .
2 . The a r t i c l e c l a s s i ? e r o f
c l a i m
1 w h e r e i n s a i d r e j e c
t o r c a g e i n c l u d e s a
v e r t i c a l c o a x i a l d r i v e s h a f t
d r i v i n g l y
connected
t o s a i d
d r i v e
means
having
a
f r e e
lower end
e x t e n d i n g i n
t h e d i r e c t i o n
o f
s a i d
? n e s
c h a m b e r ;
a h o r i z o n t a l d i s c c o a x i a l l y mounted t o s a i d s h a f t , a p l u
r a l i t y
o f e l o n g a t e d
v e r t i c a l l y
d i s p o s e d s p a c e d
e l e
m e n t s s u s p e n d e d f r o m t h e c i r c u m f e r e n c e o f
s a i d d i s c ,
t h e lower
e n d s o f s a i d e l e m e n t s b e i n g
connected
t o
a
r i n g ~ l i k e
member
j u x t a p o s e d
w i t h
t h e
u p p e r
p o r t i o n
o f t h e s i d e
w a l l
o f
s a i d
? n e s c h a m b e r .
3 . The
p a r t i c l e
c l a s s i ? e r o f c l a i m 2 , w h e r e i n s a i d
r e j e c t o r c a g e f u r t h e r i n c l u d e s
s u p p o r t
means
e x t e n d i n g
d i a g o n a l l y
outward and upward from t h e lower p o r t i o n
of s a i d s h a f t t o a r a d i a l l y intermediate
point
on s a i d d i s c .
4 . The p a r t i c l e
c l a s s i ? e r
o f c l a i m 3 , wherein s a i d
support
means i s a coned-shaped w a l l with i t s
apex
connected
t o
t h e
lower
p o r t i o n
o f
s a i d
s h a f t .
5 .
The p a r t i c l e c l a s s i ? e r
o f c l a i m 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g
a p l u r a l it y o f cyclone means connected t o
r e s p e c t i v e
ones of a i d d u c t s
f o r e v a c u a t i n g
t h e
?nes
from s a i d
?ne
chamber.
6 . The p a r t i c l e
c l a s s i ? e r o f c l a i m 1 , w h e r e i n
s a i d
o u t l e t p o r t s a r e
e q u a l l y c i r c u m f e r e n t i a l l y
d i s t r i b u t e d .
7 .
The
p a r t i c l e
c l a s s i ? e r o f c l a i m
6 , wherein
t h e r e a r e
f o u r e q u a l l y c i r c u m f e r e n t i a l l y s p a c e d o u t l e t p o r t s
i n
s a i d
? n e s chamber.
* I I t * * *
