CN101119913B - 用于在容器中分散至少一种粒状材料的装置，以及使用这种装置的填充装置和填充方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在容器中分散颗粒状材料的装置，尤其是用来设置在进料斗和待填充的容器之间的复杂形状的装置，该装置包括导流装置，围绕轴做旋转运动，排列一通道连接该进料斗和该容器。该导流装置由至少一个表面形成，该表面相对于旋转轴可以是倾斜的，并且在颗粒流动的方向上接近所述轴，或者垂直于该轴。根据旋转的速度，一定量的颗粒被导流装置甩出，其它的部分直接通过该通道。

Description

用于在容器中分散至少一种粒状材料的装置,以及使用这种装置的填充装置和填充方法
技术领域
本发明涉及一种用于在容器中分散至少一种粒状材料的装置，以及使用这种装置的填充装置和填充方法。
背景技术
用颗粒材料填充容器通常是通过上部末端连接到颗粒材料贮存器的圆形截面管进行的。然而，颗粒型材料由于其颗粒大小、其本身的粗糙程度和/或其密度的情况可能会有较差的流动性。因而这种类型的填充就不能令人满意地保证均匀地填充模具，尤其是在模型具有复杂的几何形状的情况下。
已提出通过使材料流体化来改善所述材料的流动性，例如通过空气流的方法。然而，要执行的方法很复杂。
在申请文件FR 2431449中，提出了一种用于分散颗粒形材料的装置，包括设置在进料斗下的绕其轴线驱动旋转的轴，在其与进料斗相对的末端安装橡胶条，当所述轴被驱动旋转时，该橡胶条适于相对于轴的轴线被甩出。这些条形导流装置(或偏转装置)，根据轴的旋转速度，使或多或少的颗粒从它们的垂直轨道转向。因此，这些颗粒在容器中以均匀的方式散开。然而，通过这种装置获得的填充仍然不完美，因为首先，在容器中垂直于轴的位置缺少材料，其次对于复杂形状的容器这种填充不均匀。实际上，这种装置对于规则圆柱体形状的容器是相对有效的，然而对于包含角的容器，例如平行六面体容器，则效率低得多。
因此，本发明的目的是提供一种能够均匀地填充任何类型容器的填充装置和填充方法，尤其是包含角的容器。
发明内容
这个目的是通过装备有导流装置(或偏转装置)的填充装置达到的，该导流装置由至少一个形成内部通道的导流表面形成。该导流表面使一部分颗粒材料向外部转向，以致于填充了更多容器的远离中心的部分，该通道填充了更多容器的接近中心的部分。
由于本发明，在容器中不是很容易到达的部分，尤其是角，得到了更好的材料的分布。
因而本发明的首要目的是一种用于分散至少一种颗粒材料的装置，包括用于使一部分材料转向的导流装置，所述的导流装置围绕轴线旋转运动，其特征在于该导流装置是由形成至少一个内部通道的至少一个导流表面形成的，使得部分不转向的材料通过通道。
在一个具体实施方式中，导流表面垂直于旋转轴。
在另一个具体实施方式中，导流表面在材料流动的大致方向上相对旋转轴线的方向是倾斜的。
尤其是，该分散装置要被置于所述颗粒材料的进料源和待填充容器之间。
而且，材料导流的部分和材料通过该通道的部分取决于导流装置旋转的速度。
有利地，导流装置以连续的方式围绕在所述通道的入口端。
在第一个具体实施方式中，该导流表面是锥面，其母线是直线。
在第二个具体实施方式中，该导流表面是凹面。
在第三个具体实施方式中，该导流表面是凸面。
有利地，沿垂直于旋转轴的平面的表面的截面是圆形的，椭圆形的或基本上是矩形的。
此外，可以设想该通道具有例如规则的圆柱体，朝向导流装置定位的锥形或椭圆形的导向筒的形状。
在一个具体实施方式中，该分散装置包括与旋转的轴同轴的中心轴，该中心轴通过至少一个臂或至少一个桨叶连接到该导流装置。该桨叶相对于旋转轴线倾斜或在包含旋转轴的平面中。
有利地，该导流表面包含设置为连通由该表面分隔的内部空间和外部环境的缝隙。在一优选的方式中，所述缝隙实际上与旋转轴平行并且以有角度地规则方式在旋转轴的周围分布。根据第一个具体实施方式，该缝隙沿旋转轴延伸至该分散装置的整个高度。根据第二个具体实施方式，该缝隙仅延伸该装置高度的一部分。
本发明的另一个目的是一种用至少一种颗粒材料填充容器的装置，包括进料斗和根据本发明的分散装置，该分散装置被置于进料斗和待填充容器之间。
本发明的又一个目的是一种使用根据本发明的填充装置用颗粒材料填充容器的方法，包括以下步骤：
将分散装置和进料斗设置在与该容器口相对的位置；
导流装置根据一速度开始旋转；
经过进料斗的口加入至少一种颗粒材料。
在填充的过程中，旋转的速度根据预定顺序是可变的。
最后，作为一种变型，分散装置可以设置在容器的内部。
附图说明
通过下面的说明和附图可以更好地理解本发明，其中：
图1A至图3B是利用根据本发明的装置获得的三种类型的填充的示意图。
图4至图15是根据本发明的装置的具体实施方式的实例。
图16是与聚集装置联合的根据本发明的分散装置的截面图。
具体实施方式
本申请中颗粒型材料是指由均匀尺寸或可变尺寸的单独组分聚集形成的任何材料，例如在几纳米和几厘米之间。粉状材料当然也包含在这种表述中。
在图1A至图3B中，可见平行六面体的容器2，包括在其上部的开口4，设置在所述容器之上并与开口4排成一行的用于加入颗粒材料8的进料斗6。根据本发明的分散装置10被置于进料斗6和容器2之间，使得通过上端12接收来自进料斗6的颗粒材料并且经过开口4在容器2中分散所述材料。
在给出的实例中，装置10被设置在容器的内部，但可以理解它可以被设置在容器的上方。
进料斗6是例如与一个或多个颗粒材料的贮存槽(未示出)连接的。
有利地，分散装置10与进料斗6一起移动。
装置10包括主体11，该主体装备有从上端12到下端16基本上沿Y轴延伸的通道14，能够使颗粒穿过装置10的内部从进料斗向容器流动。
该装置还包括设置在通道14上游的导流装置(或偏转装置)18，使得在通道14的入口形成边缘。导流装置18用来被驱动而根据速度ω(能够随时间变化)绕Y轴旋转。
导流装置是通过至少一个相对Y轴倾斜的导流表面形成的，因此它在颗粒流动的方向上接近Y轴。该表面有利地形成在装置的内部。
换句话说，考虑到所述表面的第一点P1和第二点P2，设置在最接近进料斗6处的第一点P1，比离进料斗6更远设置的第二点P2距离Y轴更远。
有利地，所述表面以连续的方式围绕Y轴。
可以理解导流装置18可以由多个结合在一起的不连续的表面20组成。
因此，根据导流装置18的旋转速度ω，或多或少比例的颗粒被朝向分散装置的外部甩出，撞击容器的壁并且填充该容器的最外部分22，剩余的颗粒流过导流装置18围绕的通道14，然后填充该容器2的中心部分24，与该通道14排成一列。因此，没有被导流装置转向的颗粒被导流装置18的导流表面20引导到通道14的方向。因而，表面20同时完成了转向和引导的功能。
对于小于500rpm的速度，例如250rpm，所有的颗粒经过通道14并且落入该容器底部的中心24(图1A和1B)。
对于大于1000rpm的速度ω，例如2500rpm，所有的颗粒被导流装置18转向并且落入沿着容器壁的部分22(图2A和2B)。
对于中间的速度ω，例如600至800rpm，颗粒的一部分26穿过通道14而另一部分28被转向。因此填充是均匀的(图3A和3B)。
由于本发明，可以用各种类型的颗粒材料填充，而不管这些颗粒材料的粒度大小，密度和流动性。
可以理解为导流装置18和主体11作为一个整体旋转。因此整个装置绕Y轴转向。有利地，主体11和导流装置18成为一个完整部件。
图4至图13，可见导流装置不同的实施例。
图4中，主体11具有规则圆柱体的形状，在其中形成了Y轴的规则圆柱体形状的通道14和圆锥形状的表面20，锥形向下定向，锥面的母线是直线30，底32是规则的圆。
图5中，表面20与图1的相同，然而该装置包括用于驱动装置旋转的Y轴线上的轴36，该轴通过两个完全相对的臂38连接到主体20上。
在图6的实施例中，臂38被三个从轴36放射状地伸出并且包括在含Y轴的平面中的桨叶(blade)40替代。
当然，可以理解为包含一个臂或多于两个臂的装置也处于本发明的范围内。同样也适用于包含一个桨叶、两个桨叶或多于三个桨叶的装置。此外，桨叶可以相对于Y轴倾斜、水平或弯曲。
图7中，该表面也是锥状的，然而底32’是椭圆形的。
图8中，主体11也具有规则圆柱体的形状。表面20是圆锥形，锥形向下定向，锥面的母线是限定为碗状的凹陷的曲线34。在本实施例中，通道14是向上定向的圆锥形。
图9中，面20是凸起的并且连接到也是向上定向的锥形的通道14。
图10和图11中，表面20也是凸起的。装置10还包括沿平行于Y轴的轴延伸的缝隙42并且该缝隙设置为连通由在主体11内的表面20限定的空间E和外部环境。缝隙42改善了颗粒材料8的流动。
根据图10中示出的第一具体实施方式，缝隙42延伸至分散装置的整个高度。
根据第二具体实施方式，缝隙42部分沿主体11延伸，大约达到主体高度的一半。
在给出的实施例中，有3个围绕Y轴规则散开的缝隙，但也可以理解为它们的数目可以小于或大于3。
图12A至图1 2B中，该装置包括凸状的导流装置18，通过连接于Y轴的桨叶40连接到主体11的中心轴36。示出的实施例中，桨叶40包括连接到轴36的内侧边58和连接到导流装置18的外侧边60，桨叶相对于Y轴倾斜。在示出的实施例中，各侧边分别有不同的倾斜角度。在图12B中，箭头F示出了在逆表面20偏离之后颗粒的轨迹。
在图13中，该装置包括锥形表面20，基本上是矩形的底部32″该矩形的边44，46，48，50通过圆52的弧连接，使得表面20是连续的。该装置还包括通过完全相对的臂38连接到体11的轴36。该主体11也具有基本上为矩形的形状。
有利地，通道14具有沿垂直于Y轴的平面的部分(称作通道部分)，对应的沿垂直于Y轴的平面的表面的部分(称作表面部分)。因此，如果表面20部分是圆形的，通道有利地由规则的圆柱体形成；如果表面20部分是椭圆形的，通道14优选地是导向筒、椭圆形等形式。然而，可以理解为，可以具有例如圆形部分的表面和椭圆形或矩形部分的通道，其它的组合当然也是可能的。
此外，该表面不是必须连续的并且可以通过多个平的表面组装形成，使得形成例如倒过来的金字塔(图14)。
图15中，可见根据本发明的分散装置的其它的具体实施方式是圆柱体，并且包含在其上部形成导流装置的表面20，该表面包含在垂直于旋转的Y轴的平面内。该装置还包括多个通道14，例如在示出的实例中是7个，中央通道14和按照圆形围绕中央通道规则排列的6个通道14，在这个实施例中，导流表面垂直于颗粒材料流动的方向。操作类似于其它已经披露的具体实施方式的实例。
根据本发明的装置是例如用于机动车的机械部件，其直径在50mm和100mm之间，高度100mm，以及用于农业食品工业，直径1m，高度1m。
根据本发明的装置具有增加颗粒材料的流动和加速填充容器速度的优点。实际上，导流装置18的旋转产生一个涡流，其在容器方向上产生对颗粒材料的抽吸作用。这就可能避免了用于流体化颗粒材料的复杂的装置。
该装置也具有保证填充的可重复性的优点，当操作大尺寸的容器时，以及在需要非常高的填充可重复性的情况下，这点是非常重要的。
但特别有利地是，不排除当分散装置10设置在容器2的上方，如图16所示的，而不在其内，图15中示出的聚集装置56，设置在导流装置18和容器2之间，使颗粒材料8集中进入容器2中。集中装置能够使待运送的颗粒材料进入到容器中，尤其当该容器比分散装置的尺寸小时。集中装置56包括形状与待填充容器上端的形状相对应的下端62。
根据本发明的填充装置包括进料斗6和根据本发明的分散装置10。
下面描述使用根据本发明的填充装置的填充方法的实例。
该方法包括主要步骤：
将分散装置10和进料斗6设置在与容器2的开口4上方相对的位置；
开始旋转导流装置18；
打开进料斗。
更加具体地说，该方法包括将分散装置10设置在与容器2的开口4相对的位置的预先步骤。
接下来的步骤包括选择导流装置18的旋转速度以调整对容器区域的填充。在填充阶段，旋转的速度会根据记录在控制装置存储器中预先设定的顺序变化。
然后，导流装置根据设定的速度开始旋转。接着颗粒形的材料被进料斗运送到分散装置的入口。
颗粒立即被运送到容器中。由于导流装置18旋转速度的作用，颗粒或大量或少量的部分通过通道14，其它部分被导流装置18转向。
当进料斗内装载的颗粒完全流出时，填充的末期是例如自动的。
当尺寸允许，可以将分散装置10完全设置在容器的内部(图1A至图3B)。
本发明可以应用在许多领域，例如在农业食品领域或在制药业，汽车业，在粘结剂和化学领域。

Claims (25)

1.至少一种颗粒状材料(8)的分散装置(10)，包括部分所述材料的导流装置(18)，所述导流装置(18)围绕旋转轴(Y)旋转运动，其特征在于，所述导流装置(18)由至少一个边缘连有至少一个通道(14)的导流表面(20)形成，使得部分不转向的材料通过所述通道(14)，所述导流表面(20)相对于在所述材料流动的大致方向上的所述旋转轴(Y)的方向是倾斜的。
2.根据权利要求1所述的分散装置(10)，所述分散装置被置于所述颗粒材料(8)的进料源(6)和待填充容器(2)之间。
3.根据权利要求1所述的分散装置(10)，其中部分所述材料被转向并且部分材料通过通道(14)取决于所述导流装置(18)的旋转速度(ω)。
4.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述导流装置(18)以连续的方式围绕在所述通道(14)的入口端(12)。
5.根据权利要求4所述的分散装置，其中所述导流表面(20)是锥面，所述锥面的母线是直线(30)。
6.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述导流表面(20)是凹面。
7.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述导流表面(20)是凸面。
8.根据权利要求5至7任一项所述的分散装置，其中所述导流装置(18)以连续的方式围绕在所述通道(14)的入口端(12)，并且所述导流表面(20)沿垂直于所述旋转轴(Y)的平面的截面是圆形。
9.根据权利要求5至7任一项所述的分散装置，其中所述导流装置(18)以连续的方式围绕在所述通道(14)的入口端(12)，并且所述导流表面(20)沿垂直于所述旋转轴(Y)的平面的截面基本上是椭圆形。
10.根据权利要求5至7任一项所述的分散装置，其中所述导流装置(18)以连续的方式围绕在所述通道(14)的入口端(12)，并且所述导流表面(20)沿垂直于所述旋转轴(Y)的平面的截面基本上是矩形(32″)。
11.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述通道(14)具有规则圆柱体的形状。
12.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述通道(14)是基本上朝向所述导流装置(18)定向的锥形。
13.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述通道(14)具有椭圆形导向筒的形状。
14.根据权利要求1所述的分散装置，包括与所述旋转轴(Y)同轴的中心轴(36)，通过至少一个臂(38)连接到所述导流装置(18)。
15.根据权利要求1所述的分散装置，包括与所述旋转轴(Y)同轴的中心轴(36)，通过至少一个桨叶(40)连接到所述导流装置(18)。
16.根据前一项权利要求所述的分散装置，其中所述桨叶(40)包含在含所述旋转轴(Y)的平面中。
17.根据权利要求15所述的分散装置，其中分别连接到所述中心轴(36)和所述导流装置(18)的所述桨叶(40)的内侧和外侧相对于旋转轴(Y)是倾斜的。
18.根据权利要求1所述的分散装置，其中所述导流表面(20)包括设置为连通由所述导流表面(20)分隔的内部空间(E)和外部环境的缝隙(42)。
19.根据前一项权利要求所述的分散装置，其中所述缝隙(42)基本上平行于所述旋转轴(Y)并且以规则的角度围绕所述旋转轴(Y)分布。
20.根据权利要求18或19所述的分散装置，其中所述缝隙(42)沿所述旋转轴(Y)延伸至所述分散装置的整个高度。
21.根据权利要求18或19所述的分散装置，其中所述缝隙仅延伸所述分散装置(10)高度的一部分。
22.利用至少一种颗粒材料填充容器的装置，包括进料斗和根据前面任一项权利要求所述的分散装置，所述分散装置(10)被置于所述进料斗和待填充的容器之间。
23.用至少一种颗粒材料填充容器的装置来用颗粒状材料填充容器的方法，所述装置包括进料斗和至少一种颗粒材料(8)的分散装置(10)，所述分散装置包括部分材料的导流装置(18)，所述导流装置(18)围绕旋转轴(Y)旋转运动，其特征在于包括，所述导流装置(18)是由至少一个边缘形成至少一个通道(14)的导流表面(20)形成，使得所述部分材料不转向，通过所述通道(14)，所述导流表面(20)相对于所述旋转轴(Y)以所述材料流动的大致方向倾斜，包括以下步骤：
将所述分散装置(10)和所述进料斗放置在所述容器(2)的开口(4)的对面的位置；
按照旋转速度(ω)开始旋转所述导流装置(18)；
通过所述进料斗的开口供给至少一种颗粒材料(8)。
24.根据权利要求23所述的填充容器的方法，其中在所述填充的过程中，所述旋转速度(ω)可以根据预先设定的顺序变化。
25.根据权利要求23或24所述的填充容器的方法，其中所述分散装置被设置在所述容器的内部。
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