JP3759165B2 - コンベヤ間にてバルク材料を移送する装置 - Google Patents

Description

本発明は２つの連続的に連結されたコンベヤ間にてバルク材料（bulk goods）を移送するための装置であって、第１のコンベヤは供給コンベヤであり、第２のコンベヤは排出コンベヤであり、これら供給コンベヤおよび排出コンベヤ間には移行ハウジング（transition housing）が配置された装置に関する。
このような装置はスウェーデン国特許ＳＥ−Ｂ−４０６，０７０に開示されている。この場合には、２つのコンベヤ間に形成され、かつ移行ハウジング内の互いに回動自在な２つの部分間に回転対称のラビリンスシールを有する移行ハウジングにより、互いに揺動しうる２つのコンベヤ間での移送が行われる。この既知の装置は一つのスクリューコンベヤから別のコンベヤへの材料の移送に対して優れた特性を有している。スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへ材料を移送するときには、非常に高い材料搬送速度で移送が行われなければならず、またニューマティックコンベヤ内の気圧がスクリューコンベヤ内の供給材料に作用することになるので、この種の移行ハウジングでは所望の機能が得られないということが分かっている。
スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへバルク材料を移行すること自体は、オーストリア国特許ＡＴ−Ｂ−３９１，６７５により知られているが、この従来の装置は幾つかの欠点を有している。このような欠点は、この装置での材料の流れがニューマティックコンベヤの管状部材への気体の流れに乗せて運ばれるよう、高速で流れる気体の流れに向けて半径方向に導入されることにより引き起こされる。従って、このような設計はまた、ニューマティックコンベヤ内の気圧がスクリューコンベヤにより供給される材料に直接作用するという欠点を有している。このことはまた、スクリューコンベヤの機能の劣化をもたらし、かつ最悪の場合には、スクリューコンベヤの機能を停止させる。
ＥＰ−Ａ−０，１２２，６２１はスクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへバルク材料を移送する別の装置を開示している。この従来の装置において、移行ハウジングはスクリューコンベヤの排出端部に配置されている。このような移行ハウジング内にて、スクリューコンベヤのスクリューは、材料の流れをハウジングの半径方向出口に向けるための対向したねじ（opposite threading）のフライト（flights）を有する２つの排出スクリュー部分まで延びている。バルク材料を浮遊させるのに必要とされる空気は移行ハウジングの反対側の端部にて供給され、この空気により排出スクリューのフライトに沿って材料を大量に流すとともに半径方向出口を通して材料を排出させる。この既知の装置においてはまた、移行ハウジング内の過剰な圧力がスクリューコンベヤ内のバルク材料に直接作用することになるであろう。このため、この装置もまた上述した欠点を有している。
ニューマティックコンベヤ内の過剰な圧力がスクリューコンベヤ内で搬送される材料に直接作用するときに生じる問題を除去する実行可能な手段は、スクリューコンベヤを完全に充満させて連続的に運転させることである。このことはしかしながら、常に可能または望ましいというものではない。
現在、セル型フィーダを用いてフィードホッパからニューマティックコンベヤへバルク材料を移送することが知られている。このような既知の装置の一例はＥＰ−Ａ−００８６３１２に見られる。このような移送または投下装置のもう一つの例はＵＳ−Ａ−４，０１５，７５４に開示されている。ニューマティックコンベヤのためのこれらの既知のフィーディング装置においては、材料の遅い移動貯蔵から速い空気の流れへの移送が問題となる。
セル型フィーダを有する上述した既知の装置のいずれも、スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへ材料を移送することを目的とするものではない。実際には、スクリューコンベヤの排出端部からの材料を、ＧＢ−Ａ−２，０３８，７５１に開示されているような既知のセル型フィーダの入口側ホッパへ落とし込むことが可能であるが、このような構造はあまり効率的なものではない。セル型フィーダへの入口側ホッパが開口している場合には、このような手法はさらに塵の生成を引き起こす。加えて、移送問題のこの解決方法は大量でかつ速い材料の流れ、例えば１５０トン／時またはそれ以上の流れでもって運転されるスクリューコンベヤには用いることができない。
上述したＧＢ−Ａ−２，０３８，７５１は、スクリューコンベヤにより持ち上げられた材料を、重力の作用により入口側ホッパ、さらにはその下に配置されたセル型フィーダへ落とし込むことを可能にしている。同様の手法はＵＳ−Ａ−５，２９９，８８８による装置に適用されている。この既知の装置においては、１つまたは２つのフィーディングスクリューがバルク材料のためのホッパの下側端部に配置されている。搬送スクリューまたはスクリューは、ホッパからホッパの下方に配置されたセル型フィーダへの材料の流れのブリッジング（bridging）または詰まり（jamming）を防止するためのものである。このことは、バルク材料の流れの方向が変えられ、かつ材料がセル型フィーダの入口側室の上側端部の開口に廃棄されることにより達成される。さらにこの公報は、上記開口がスクリューフライトのピッチと略同一の長さであることを述べている。この最後に述べた既知の装置はこのため、ＧＢ−Ａ−２，０３８，７５１による装置と同一の欠点を備えている。
スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへバルク材料を移送する既知の装置のさらなる欠点は、その構造上、スクリューコンベヤの軸を任意の向きとすることが制限されることにある。移送がスクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへ行われる場合には、その移送は重力の作用に基づいており、このことはスクリューコンベヤの出口がセル型フィーダ内のフィーディング室またはセル型フィーダへの入口の上方に配置されなければならないことを意味している。このような欠点に加えて、既知の装置はまた、上述したように、大量でかつ速い材料の流れ、例えば１５０トン／時またはそれ以上の流れでもって運転されるスクリューコンベヤからのバルク材料の移送に適していないという欠点を備えている。
本発明の一つの目的はこのため、このようなスクリューコンベヤの排出端部からニューマティックコンベヤの供給位置へのバルク材料の効率的な移送のための装置を提供することにある。別の目的は、ニューマティックコンベヤ内の気圧によりスクリューコンベヤの搬送運転が影響を受けることなく、スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへのバルク材料の移送を促進することにある。本発明のさらに別の目的は、空間内でのスクリューコンベヤの向きについてより大きな選択の自由、すなわち移送効率の悪化を生じさせることなく、スクリューコンベヤが任意の方向、例えば水平方向、傾斜した方向または垂直方向に配置されるようにすることができる装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、セル型フィーダの所定体積に対してより大量のバルク材料を移送可能にする装置を提供することにある。
本発明のこれらおよび他の目的は、装置が請求項１に記載されたように設計されることにより達成される。従属項はとりわけ好ましい実施例を規定するものである。
要約すると、本発明はこのように、スクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへバルク材料を移送するのに役立つ装置にある。この装置はセル型フィーダを備えている。セル型フィーダおよびスクリューコンベヤのシャフトは好ましくは略平行である。スクリューコンベヤの出口はスクリューコンベヤのケーシングに形成されるとともに少なくともコンベヤスクリューのピッチの２倍の軸方向長さを有する長さ方向スロットとして設計され、かつ材料を略半径方向に廃棄および排出させるためのセル型フィーダの入口ポートに接続されている。セル型フィーダの出口はセル型フィーダの入口ポートから角度的に離れた箇所に配置され、かつ材料を略軸方向に排出させるために設計され、かつニューマティックコンベヤの入口に接続されるか、またニューマティックコンベアの入口を形成している。
本発明によれば、セル型フィーダのシャフトが略垂直に延びる場合であっても、セル型フィーダの優れた充満率が得られる。さらなる大きな利点は、投出し動作（throwing action）を用いることにより、セル型フィーダの充満率がより高くなるとともに、材料の供給速度もまたより高くなるので、装置は、セル型フィーダのセルの所定体積に対してより大量のバルク材料を移送させることが可能となるということにある。もう一つの利点は、このようにして移送速度および収容体積が高められることにより、大量の材料が含まれている場合であっても、装置を小型かつコンパクトにすることができることにある。
以下、本発明による装置の幾つかの実施例について添付図面を参照してより詳細に説明する。図１は本発明による装置の部分断面図である。図２は図１のII−II線に沿った断面図である。図３は本発明の装置の別の実施例の、図１と同様の断面図である。図４は図３のIV−IV線に沿った断面図である。図５は図３のV−V線に沿った断面図である。図６は図３のVI−VI線に沿った図である。図７は本発明のさらなる実施例の概略端面図である。図８はセル画成ベーンとセル型フィーダの周囲面との間の接触線、および入口、出口および排出ダクトの相対位置を示す展開図である。図９乃至１４は図３の実施例においてセルを充満させるための円運動中における６つの連続した瞬間位置を示す図である。
図１はフィーディングスクリュー１１とケーシング１２とを備えたスクリューコンベヤ１０の排出端部を示している。フィーディングスクリュー１１のシャフトは駆動モータ１３に接続されている。フィーディングスクリュー１１は、既存の手法を用いてケーシング１２内で回動するよう取り付けられる。ケーシング１２内の排出端部の近傍には、長いスロット形状の出口ポート１４が形成される。このポートはセル型フィーダ２０の入口ポート３１に接続される。
図示された実施例において、出口ポート１４はフィーディングスクリュー１１のピッチの約２．５倍に対応する長さを有し、これによりバルク材料の完全な投出しを助長している。図示された実施例において、出口ポートすなわちスロット１４はケーシング１２の周囲の約１／３を占めるよう広範囲にわたっている。出口ポートがより狭くなっている場合（すなわちケーシングの周囲の１／３よりも小さい範囲を占める場合）には、出口ポート１４の長さを増加させる必要がある。
セル型フィーダ２０のロータ室２１の入口ポート３１の一つの側方縁と、ケーシング１２の出口ポート１４の一つの側方縁とはスクリューの略接線方向に配置された壁２４により互いに接続されている。ポート１４の反対側の側方縁には、入口ポート３１の他の側方縁に接続される同様の壁２５が設けられている。上部および底部には、ロータ室２１と、壁２４および２５間の移行部とを覆う端部壁が設けられている。ロータ２２は駆動モータ２６に接続されている。
セル型フィーダ２０のセルから材料を排出するため、セル型フィーダ２０の入口ポート３１から角度的に離れた箇所には、セル型フィーダの一つの端部壁に開口した空気入口ダクト２７が設けられている。これに対応して、他の端部壁には、ニューマティックコンベヤの入口またはその入口端部を構成する出口ダクト２８が設けられている。
本発明の装置は、スクリューコンベヤ１０から排出される材料がスクリューコンベヤから半径方向外方のセル型フィーダ２０のセルへ投げ出されるという考えに基づいている。このことにより、材料の効率的でかつ速い速度がもたらされ、移送装置の性能が向上する。供給された材料の完全な排出がなされるようにするため、出口ポート１４の軸方向の長さは少なくともフィーディングスクリューのフライトのピッチの２倍に対応している。図示された実施例においては、このピッチの２．５倍のものが用いられている。軸方向への長さは、さらに大きく、例えばフィーディングスクリューのピッチの３乃至４倍または６倍であっても都合がよい。しかしながら、あまりにも大きな軸方向の長さは装置の長さの不必要な増加を伴うことになるので、その上限は、単に実用上の観点から設定される。材料の完全な排出をさらに促進するため、従来の手法に従って、遠心インペラ（centrifugal impeller）３０がフィーディングスクリュー１１のシャフトにスクリューフライトの端部で取り付けられる。これにより、この遠心インペラ３０は残っている材料をセル型フィーダ２０へ投げ出す。
図３乃至６は本発明による装置の第２の実施例を示している。この装置はとりわけ、回転式草刈り機の刃のように傾斜したベーン２３′によりセル型フィーダ２０′のセルが画成されている点で図１および図２のものと相違している。これに対応して入口２７′および出口２８′は、個々のセルを画成する傾斜したセル壁２３′間を空気の流れが通過するよう、互いに角度的にずれている。図３に示す実施例によればさらに、セル型フィーダ２０′を通る空気の流れの方向が逆転している。
セル壁２３′をセル型フィーダ２０の軸方向に対して傾斜させる理由は、この傾斜により、セル壁が草刈り機の刃として作用し、これによりセル壁が入口ポート３１の前方および後方縁を通過したときにセル型フィーダに加わる応力および衝撃を減少させることにある。
入口ダクト２７および出口ダクト２８に一時的に接続されるセル内では過剰な圧力が支配的であるので、排出後においてもまた過剰な圧力が支配的である。このようなセルが入口ポート３１に向けて開口したときにセル内にこの過剰な圧力が残っている場合には、圧力の低下により材料の移送の悪化がもたらされる。この点を解消するため、空のセル室の圧力は、例えば概略図７に示すような、セル型フィーダの１つまたは両方の端部壁に形成された排出孔３２をセルが通過するようにすることにより、減少させる。このような圧力の減少は本発明の全ての実施例において用いることができる。この実施例において、孔３２は、一度に１つのセルのみが圧力から解放されるよう半径方向線に沿って配置されている。
図８は図３乃至６に示す実施例による傾斜したセル画成ベーン２３′がセル型フィーダ室２１′の周囲面に沿って移動する様子が示されている。太線で示された矩形３１は、セル型フィーダ２０′の入口ポート３１′を表している。図８の傾斜した線は、個々の傾斜したベーン２３′と、室２１′の周囲面との間の接触線を表している。図８はまた、圧力解放開口３３を用いて空のセル内の過剰な圧力を減少させる変形手段を示している。
図に示されているように、それら自体の間にセルを画成する２つのベーン２３′は、入口ポート３１を通過するときに入口ポート３１内に略完全に配置される。図８からはまた、空気入口ダクト２７′と、ニューマティックコンベヤへの空気出口ダクト２８′とが、ベーン２３′の傾斜に対応して相対的にずれていることが分かる。加えて、出口ダクト２８′は、それが最終的な位置において２つの連続したベーン２３′間の空間に十分に対応しているよう拡張されている。図はまた、図７の小さな圧力解放孔３２に対応する広い圧力解放開口３３を通って空気を排出させる実施可能な手段を示している。
図９乃至１４は、互いに１２°ずつ変位した６つの連続した位置にあるセルおよび入口ポートの相対位置を示している。この実施例において、セル型フィーダは、図９の０°の位置と図１４の６０°の位置との間の時間間隔が０．２５秒となるような速度で回転する。このため図からは、初期の充満位置（図１０）において、第１セルＣ１は完全に充満され、一方、続くセルＣ２の充満は始まったばかりであることが分かる。図１４に示された位置においては、個々のセルを充満させる工程が完了し、かつセルＣ２は、図８の実太線で示した入口ポート３１のセル位置に対応している。
図示された実施例においては、セル型フィーダ２０，２０′は６つのセルのみを用いている。高い材料供給速度で運転するときには、さらに大きな数のセルを有するようにしても都合がよい。材料がスクリューコンベヤからセル型フィーダへ投げ出される結果、まさにこのような高い材料搬送速度の実現がなされる。このことは従来の移送装置では不可能である。セルの数の増加はまた、ちょうど空にされたセルと、ちょうど充満しているセルとの間の密封表面の数をより大きなものとし、これにより気密度を増加させることに貢献する。
図示された実施例において、スクリューコンベヤおよびセル型フィーダのシャフトは好ましい実施例としては互いに平行に配置されている。本発明の範囲内のものとしては、しかしながら、シャフトが互いに所定角度を持ったり、互いに揺動自在であってもよい。このような場合、移行部はスクリューコンベヤからの出口ポートとセル型フィーダへの入口ポートとの間にホッパの形態で形成される。もし揺動自在の手段が望ましいのであれば、仕切平面および密封装置がこれら２つの部分間の移行ハウジング内に形成される。このような目的のためには、ＳＥ−Ｂ−４０６，０７０に開示されているような装置が用いられる。このような装置を用いるときには、セル型フィーダの長さを減少させるとともにその直径を増加させ、かつセルの数を増加させ、これにより材料の大きな流れを扱えるようにすると都合がよい。
本発明の図示された実施例において、入口３１および出口２８は互いに略正反対に配置されている。出口２８と入口３１との間の密封表面の数を増加させ、これにより圧縮空気がニューマティックコンベヤとセル型フィーダの入口との間から漏れる危険性を減少させるため、（上述した圧力解放孔および開口を用いる手段に加えて）セル型フィーダ内の少なくとも１つの充満したセルが入口３１および出口２８間に配置されるようにしつつ、出口２８を例えば図２において角度的に時計回りに変位させることもまた可能である。実際に、充満したセルによりセル型フィーダ内で高圧側（出口２８）と低圧側（入口３１）との間の信頼できる密封状態が作り出されることが分かっている。この信頼できる密封状態は、バルク材料がセルに投げ出され、かつこれによりその部分で圧縮されこと、または何らかの形で密封材料として作用する十分な能力を得ることによりもたらされるものと考えられる。
特定の実施例として、図３乃至図６により設計された移送装置で試験を実行した場合について述べる。この場合、各出口ポートはフィーディングスクリューの軸方向に６８０ｍｍの長さとした。ポートの幅は２０５ｍｍ、フィーディングスクリューのピッチ、外径はそれぞれ２００ｍｍ、２４６ｍｍとした。管状部材の内径は２６０ｍｍとした。この装置がスクリューコンベヤからニューマティックコンベヤへカオリン（kaolin）を移送するために用いられるとともに、６５０ｒｐｍの速度で運転されるときには、カオリン材料は出口ポートの軸方向長さの全体にわたって移送されることが確かめられた。材料の移送速度は１２０トン／時であり、セル型フィーダのセルはバルク材料で完全に充満されている。

Claims (8)

1. 供給コンベヤ（１０）と、排出コンベヤ（２８）と、これらのコンベヤ（１０，２８）の間にてバルク材料を移送するための移行ハウジング（２０）とを備えたバルク材料用のコンベヤ装置であって、前記供給コンベヤ（１０）はケーシング（１２）及びフィーディングスクリュー（１１）を有するスクリューコンベヤとして形成され、前記排出コンベヤ（２８）はニューマティックコンベヤとして形成され、前記移行ハウジング（２０）はセル型フィーダとして形成されるとともに、周囲壁および端部壁を有する円柱状ロータ室（２１）と、ロータ室にて軸方向に配置されるとともに突出したセル画成ベーン（２３）を有するロータ（２２）とを備え、前記スクリューコンベヤ（１０）はケーシング（１２）を有するとともに、その部分には、セル型フィーダ（２０）に向けて材料を略半径方向に導入するための、ロータ室（２１）の周囲面の入口ポート（３１）に連通した出口ポート（１４）が形成され、前記セル型フィーダ（２０）は入口ポート（３１）から角度的に離れた箇所にセル型フィーダからニューマティックコンベヤ（２８）へ材料を略軸方向に排出するための出口（２８）を有し、前記スクリューコンベヤ（１０）は、前記移行ハウジング（２０）へ向けて材料を排出する際に材料を半径方向へ投げ出すように構成され、かつ、ケーシング（１２）内のスクリューコンベヤ（１０）の長さ方向の出口ポート（１４）は、このポートの領域においてフィーディングスクリュー（１１）の軸方向の長さに関して少なくともフィーディングスクリュー（１１）のピッチの２倍の長さを有し、前記スクリューコンベヤ（１０）は、前記フィーディングスクリュー（１１）の軸が水平方向、傾斜した方向または垂直方向のいずれの方向にあるかにかかわらず、前記移行ハウジング（２０）へ向けてバルク材料を投出し動作により移送する手段であることを特徴とする装置。
2. セル型フィーダ（２０）およびスクリューコンベヤ（１０）は略平行であることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. スクリューコンベヤ（１０）のケーシング（１２）の出口ポート（１４）はスロット形状をなしていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
4. スクリューコンベヤ（１０）のフィーディングスクリュー（１１）には、スクリューコンベヤ（１０）からセル型フィーダ（２０）への材料の最終的な排出を与えるため、出口ポート（３１）と同一の高さに遠心インペラ（３０）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の装置。
5. セル型フィーダ（２０）のセル画成ベーン（２３）はロータ（２２）のシャフトに対して螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の装置。
6. セル画成ベーン（２３）は、２つの連続したベーン（２３）が入口ポート（３１）を通過したときにセル型フィーダ（２０）の入口ポート（３１）の略全体にわたって配置されるようにしたことを特徴とする請求項５記載の装置。
7. セル型フィーダ（２０）は、セル型フィーダのロータ室（２１）の入口ポート（３１）の手前の位置にある空のセル内の気圧を減少させる少なくとも１つの圧力解放孔または開口（３２，３３）を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の装置。
8. フィーディングスクリューの軸方向における出口ポートの長さは多くてもフィーディングスクリューのピッチの６倍であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の装置。

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