根据本发明,提供了一种方法和装置。该方法和装置是特别针对传统的振动式排料的可靠性和维修问题和碎屑料斗的堵塞、搭桥和/或流动不均匀各种问题的。虽然,本发明主要是针对最大直径约为12英尺或更大的各种碎屑料斗的,但是本发明的许多方面也适用于一般的各种料斗,和几乎任何尺寸的碎屑料斗。本发明采用在碎屑料斗中的密集流动(与序号为08/130,525的悬而未决的专利申请中的“聚集流动”相对应)。该密集流动对促进均匀汽蒸和减少流动不均匀现象有许多好处。
根据本发明,利用一个更简单,更少麻烦,更便于维修的结构代替该振动式排放机构。该结构不但不会损害排放效率和汽蒸碎屑的能力,而且实际上还增强了排放效率和汽蒸碎屑的能力。另外,在本发明的一些实施例中,取消了该碎屑计量器--连续式蒸煮锅系统大部分碎屑料斗所带的一种通常的和必需的设备。但是,这并不是取消碎屑计量功能。结果发挥了设备的潜力,并节约了整个碎屑送料系统的维修费用。
根据本发明的一般方法,粉碎的纤维素材料利用一个垂直的,内部开放的碎屑料斗和一个排放装置送至一个蒸煮锅中。该碎屑料斗具有一个顶部和一个底部,其最大直径约为12英尺或更大(例如,14英尺或更大)。该排放装置操作上与一个蒸煮锅连接。该排放装置的横截面积比该碎屑料斗横截面积的一半小得多(例如,小于十分之一)。本发明的方法包括下列步骤:(a)将粉碎的纤维素材料送入该碎屑料斗的顶部,使该粉碎的纤维素材料在该碎屑料斗中以一个柱状物的形式,向着该碎屑料斗的底部向下流动;(b)使该粉碎的纤维素材料进入一个逐渐收缩的开放流动通道中,该逐渐收缩的开放流动通道在该碎屑料斗的开放内部里面。该流动通道的横截面比该碎屑料斗在最大直径处的横截面积的一半小;(c)不去振动该碎屑料斗或该碎屑料斗的排放装置,使粉碎的纤维素材料在该逐渐收缩的开放流动通道中作十分均匀的流动,基本上在该流动通道中不产生该粉碎的纤维素材料的搭桥现象或被挂悬现象;(d)在该碎屑料斗中对该粉碎的纤维素材料进行汽蒸;以及(e)将该粉碎的纤维素材料从该碎屑料斗的排放装置中排出,并将该材料送至蒸煮锅。
步骤(e)可以这样来实现:将该粉碎的纤维素材料直接从该排放装置送至一个低压送料器,然而再最终送至一个蒸煮锅或者另一个方法是:将该粉碎的纤维素材料直接从该排放装置送至一个碎屑计量器,然后再最终送至该蒸煮锅。步骤(b)和(c)可以这样实现:使粉碎的纤维素材料流入两个不同的容积中,然后利用两个向相反方向转动的送料螺杆(或两个由同一根轴转动、用手操纵在相反方向送料的螺杆)使该粉碎的纤维素材料从每一个不同的容积中移动至排放装置。该两个不同容积中的每一个容积包括大约一个主要容积的一半。该主要容积由一个横截面基本上为圆形的顶部、一个横截面基本上为矩形的底部和两个相对的、不垂直的、逐渐收缩成锥形的侧面构成。该碎屑料斗顶部的横截面积比其底部的横截面积大。该碎屑料斗的排放装置的位置大致在该两个不同容积之间的中间。步骤(b)和(e)还可以这样实现:使该粉碎的纤维素材料流入两个不同的容积。在该两个不同容积中,该两个相对的不垂直的逐渐收缩成锥度的侧面的锥度大小约为20°-35°。另一种可供选择的方法是:步骤(b)和(c)可以这样实现:使该粉碎的纤维素材料流过一个过渡部分。该过渡部分在一个第一容积和一个排放装置之间沿着一维方向逐渐收缩,而其侧面凸起。该第一容积的横截面为圆形,其直径至少约为12英尺。该排放装置的圆形横截面积比该第一容积横截面积的一半小得多。
步骤(d)一般是这样实现的:通过将蒸汽通入一个立式碎屑料斗壁面的中断部分,而把蒸汽通入两个不同的容积中。该中断部分在该两个不同容积的每一个容积的至少一个侧面上。该每个不同容积中的至少一个侧面是不垂直的,并逐渐收缩为锥形。
根据本发明的另一方面,一般设有一个料斗。虽然该料斗作为一个碎屑料斗有特定的用途、特别是对于直径约为12英寸或更大的碎屑料斗更是那样,但一般对于几乎任何尺寸大小的碎屑材料和其他结构的料斗,本发明也是有用的。根据本发明的这一方面,该料斗包括:一个空心的基本上是圆形的圆柱形主体部分、一个顶盖、一个空心过渡部分、至少一个送料螺杆、一个排放装置和一个使该至少一个送料螺杆转动的装置。该圆柱形主体部分具有一条垂直的中心线、一个顶部和一个开放底部。该顶盖可以关断该主体部分的顶部,并具有一个将散粒状材料装入该空心主体部分中的装置。该一个空心过渡部分与该主体部分的底部连接。该空心过渡部分具有一个开放顶部、一个开放底部和两个相对侧壁。该开放顶部的横截面基本为圆形。该开放底部的横截面基本为矩形。并且顶部的横截面积比底部的横截面积大。该两个相对的侧壁为不垂直的,并逐渐收缩成锥形。该至少一个送料螺杆安装在壳体中,靠近该过渡部分的开放底部。该一个排放装置与该送料螺杆壳体连接。该使至少一个送料螺杆转动的装置可将散粒状材料从该过渡部分的底部运送至该排放装置。
该碎屑料斗还可包括一个用于将蒸汽通入该空心过渡部分的装置。该装置包括一个蒸汽导管和一个基本上垂直的壁面中断部分。该中断部分是在该过渡部分的两个侧壁中的一个侧壁上的。该过渡部分的两个侧壁是不垂直的,并逐渐收缩成锥形。该蒸汽导管与该基本上垂直的壁面中断部分连接。该过渡部分的每一个不垂直的、逐渐收缩成锥形的侧壁相对垂直线有一个锥度。该锥度大小约为2 0-35°(一般约为25-30°)。这比所处理的材料密集流动角度大差不多10-20°(大多数碎屑的密信流动角度约为10-15°)。
该至少一个送料螺杆可以包括第一和第二两根送料螺杆、一个接头和一个使至少一个送料螺杆转动的装置。该第一和第二送料螺杆安装在该过渡部分的底部。该接头设在第一和第二螺杆之间。并且每一个送料螺杆可绕一根公共的水平轴线转动。该用于使至少一个送料螺杆转动的装置包括一个使第一和第二螺杆围绕该水平轴线在不同方向转动的装置(或由一个公共轴转动,用手在相反方向送进的两个螺杆)。该结构最好还包括一个导流片以及一个排放装置。该导流片放置在该过渡部分内,在该螺杆接头上面。该排放装置可以包括一个基本为直角的平行六面体的排放口。该排放口在该螺杆接头处,安装在该送料螺杆上,并远离该过渡部分。该排放口用于接收从该两个送料螺杆来的散粒状固体材料。
另一种方法是:该排放装置可以偏离该主体部分。在这种情况下,该至少一个送料螺杆由一个单一的螺杆构成。该单一螺杆将散粒状材料水平地沿着一个单一的方向,从该过渡部分输送至该偏离的排放装置。
作为本发明的另一个实施例,该至少一个螺杆包括第一和第二两根螺杆。一个螺杆安装在另一个螺杆上面,以便绕两根平行轴线转动。该第一螺杆具有一个安装在该过渡部分上的壳体。并且该第一螺杆具有一个从该过渡部分出来的输出口。该输出口偏离该主体部分。该第二螺杆具有一个壳体和一个排放口。该第二螺杆的壳体具有一个输入口。该输入口与该第一螺杆壳体的输出口连接。该排放口,作为一个输出口与该主体部分基本上同心。在这种情况下,该一个使至少一个螺杆转动的装置包括一个使第一和第二两根螺杆转动的装置。这样该第一和第二螺杆可在两个基本相反的水平方向上输送散粒状材料。
根据本发明的又一种改进形式,该过渡部分包括一个第一过渡部分和一个第二空心过渡部分。该第二空心过渡部分在该第一过渡部分和该至少一个螺杆之间,并包括一个空心的基本为直角的三角形棱柱体。该空心的三角形棱柱体有一个开放的顶部和一个开放的底部。该底部的横截面积比该顶部的横截面积大。并且该顶部的横截面积近似与该第一过渡部分底部的横截面积相同。该第二过渡部分底部的长度至少为其宽度的五倍。并且,该从螺杆槽出来的排放口的横截面为矩形,其直径大致等于该第二过渡部分底部的宽度,并与主体部分基本同心。
根据本发明的再一个实施例,该至少一个送料螺杆包括第一和第二两根送料螺杆和一个接头。该第一和第二两根螺杆安装在该过渡部分的底部。
该接头设在该两个螺杆之间,每一个螺杆可绕一公共的水平轴线转动。该使送料螺杆转动的装置包括使该第一和第二两根螺杆绕该轴线,在不同方向转动的一个装置。该从送进螺杆槽出来的排放口可以包括一个基本上为直角的平行六面体的排放口。该排放口基本上在该螺杆接头处在操作上安装在该螺杆上,并远离该过渡部分。该排放口用于接受从两个送料螺杆来的散粒状固体材料。在该螺杆接头处还可设置一个搅拌器。由电机驱动的一个碎屑计量器可与该排放口连接。一个控制器用来协调该碎屑计量器电机和该使第一和第二两根螺杆转动的装置的动作。
根据本发明的又一个方面,提供了一个碎屑料斗装置。该装置包括下列零件:一个空心的基本为圆形的圆柱形主体部分、一个顶盖、一个空心的基本为直角的平行六面体的排放口、一个空心的过渡部分、一个将蒸汽通入该料斗空心内部的装置和一个将排放口与一个蒸煮锅连接的装置。该空心圆柱形主体部分具有一条基本垂直的中心轴线、一个顶部和一个底部,并具有一个第一直径。该顶盖关断该主体部分的顶部,并具有一个将木材碎屑装入该空心主体部分中的装置,该装置就安装在该空心主体部分上。该空心的基本为直角的平行六面体的排放口具有一个第二直径。该第二直径比该第一直径的一半小。该空心过渡部分设置在该主体部分和该排放口之间,沿着一维方向逐渐收缩,并且其侧面凸起。
该碎屑料斗装置还可包括:第一和第二两根送料螺杆、一个接头和一个使该两个送料螺杆回转的装置。该第一和第二螺杆安装在靠近该过渡部分底部的地方。该接头设在该两个送料螺杆之间。每一个送料螺杆可绕一个公共的水平轴线转动。该使送料螺杆转动的装置可使该两个送料螺杆绕该轴线在不同的方向转动(或由一个公共的轴转动,用手操纵在相反方向送进的两个螺杆),以便将木材碎屑从该过渡部分运送至该排放管道。另一种方案:该过渡部分可包括至少一个平的、不垂直的壁面部分。而将蒸汽通入该料斗的装置最好将蒸汽通入该过渡部分中,并包括:一个蒸汽导管和一个基本上垂直的壁面中断部分。该中断部分是在该过渡部分的平的、不垂直的壁面部分上的。该蒸汽导管与该基本上垂直的壁面中断部分连接。
在本发明的最优选的一个实施例中设有一个碎屑料斗装置。该装置可代替各种通常的碎屑料斗。它将该粉碎的纤维素材料向下送至一个横截面为圆形的排放装置。该排放装置一般与一个传统的碎屑计量器或低压送料器连接,最后与一个高压送料器连接。该高压送料器在压力作用下,将碎屑送至一个基本垂直的连续式蒸煮锅的顶部。该优选的碎屑料斗装置包括下列零件:一个空心的基本为圆形的圆柱体主体、一个顶盖、一个非振动式的排放装置、一个空心的过渡部分及一个通入蒸汽的装置。该空心圆柱体主体具有一条基本垂直的中心轴线、一个顶部和一个底部,并具有第一直径。该顶盖关断该主体的顶部,并具有一个将木材碎屑通入该空心主体的输入口。该非振动式的排放装置在操作上与该主体的底部连接。该空心过渡部分设置在该排放装置和该主体之间。该空心过渡部分包括:一个第一最上面部分、一个第二部分、一个第三部分和一个第四最下面部分。该第一最上面部分具有一个直角平行六面体结构。该直角平行六面体结构包括多个相对的三角形形状的侧表面,并且沿一维方向逐渐收缩而侧面凸起。该第二部分从其上部的直角平行六面体形状向下部的圆形形状逐渐缩小,形成一个锥度,并且具有多个三角形形状的侧面。该多个三角形形状与第一部分的多个三角形形状对准,形成多个近似钻石形的壁面部分。该第三部分与该第一部分基本相同,只是小一些,并且与该第二部分的下部连接。该第四最下面部分与该第二部分基本相同,只是小一些,并且如该第二部分与该第一部分连接的方式一样,与该第三部分连接,同时又与该排放装置连接。该通入蒸汽装置用于将蒸汽通入至少是该主体和该空心过渡部分中的一个中,以便汽蒸放在其中的木材碎屑。
该通入蒸汽装置最好包括这样一个装置,该装置将蒸汽通入该空心过渡部分的第二部分的多个侧面的多个三角形形状的至少一个三角形形状中,并且最好通入两个侧面中。另外,最好将蒸汽通入该主体中。为了破坏在该过渡部分中木材碎屑的挂悬现象的产生,最好在该空心过渡部分上至少安装一个空气喷射器--例如,在该空心过渡部分的第一和第三部分的每一个部分的两个相对侧面上,安装一个第一和一个第二空气喷射器,该第一和第二空气喷射器距离一般为三角形形状的表面有一定距离。
该主体可以包括至少一个圆锥形的环状插入器。该插入器用于卸除作用在该主体中的碎屑上的压实压力,如在1993年10月1日申请的悬而未决的专利申请08/130,525号所述的那样(这里引入作为对比文件)。如上所述,该排放口的横截面最好为圆形。该圆形横截面具有一个第二直径。该第二直径约为该第一直径的1/3或更小(例如,第一直径若为15英尺,则该第二直径约为4英尺)。该空心过渡部分的第二部分的下部的横截面最好也为圆形。该圆形横截面具有一个第三直径。该第三直径至少比该第二直径工大50%,并至少比该第一直径小30%。该排放口一般与该高压送料器(例如,通过一个碎屑计量器和/或低压送料器)和一个连续式蒸煮锅连接。
根据本发明的另一方面,提供了一种由木材碎屑制造化学浆料的系统。该系统包括下列部件:一个立式的连续式蒸煮锅、一个高压送料器和一个碎屑料斗。该立式连续式蒸煮锅具有一个顶部、一个底部和一个靠近所述顶部的输入口。该高压送料器用于将木材碎屑送至该连续式蒸煮锅的输入口。该碎屑料斗用于将木材碎屑送至该高压送料器。该碎屑料斗包括:一个空心的基本为圆形的圆柱体主体、一个顶盖、一个非振动式的排放装置和一个空心的过渡部分。该圆柱体主体具有一个基本垂直的中心轴、一个顶部和一个底部,并有一个第一直径。该顶盖偏置于所述主体顶上,并有一个用于将木屑导入空心主体中的输入口。该非振动式的排放装置可操作地连接到主体的所述底部。该空心过渡部分设置在该排放装置和该主体之间。该空心过渡部分包括:一个第一的最上面部分、一个第二部分、一个第三部分和一个第四最下面部分。该第一的最上面部分具有直角平行六面体结构。该直角平行六面体结构包括多个三角形形状的相对侧面,并且沿一维方向逐渐收缩,两侧面凸起。该第二部分从其上部直角平行六面体形状向其下部的圆形形状逐渐收缩,形成一个锥度,并具有多个三角形形状的相对侧面。该多个三角形形状与该第一部分的多个三角形形状对准,形成许多近似钻石形的壁面部分。该第三部分与该第一部分基本相同,只是小一些,并且与该第二部分下部连接。该第四最下面部分与该第二部分基本相同,只是小一些,并且如该第三部分与所述第一部分连接的方式一样,与该第三部分连接,同时与该排放装置连接。
本发明的主要目的是提供一种装置,该装置甚至在该料斗直径为12英尺或更大时,也可以有效地将散粒状材料,例如木材碎屑,向下送至一个料斗中,而不需要一个振动排放装置。本发明的这个和其他一些目的,从对本发明的详细说明和所附权利要求中将会清楚地了解。
附图的简要说明
图1为根据本发明的一种碎屑料斗与用于生产化学浆料的其他通常的设备组合的一个示意性侧视图;
图2为采用了图1所示的碎屑料斗的一个实施例的示意性正视图,为了清楚表示各种内部零件,一些部分已剖开;
图3为图2的碎屑料斗实施例的侧视图,为了表示清楚起见,将螺杆电机和末端壳体取下了;
图4为图2和图3所示的碎屑料斗的过渡部分的顶视图;
图5为一个详细的横截面侧视图,它示意性地表示将蒸汽通入图2至图4所示的碎屑料斗的过渡部分中的方法;
图6和图7为与图2和图3相似的视图,只是用于根据本发明的一种碎屑料斗的第二实施例;
图8和图9为与图2和图3相似的视图,用于根据本发明的一种碎屑料斗的第三实施例;
图10为图2和图3所示实施例的过渡部分和各个螺杆零件的改进形式的一个详细的正视图,为了表示各个内部零件,一些部分已剖开;
图11和图12为与图2和图3相似的视图,但只用于图2和图3所示的该碎屑料斗实施例的又一种改进形式的过渡部分和螺杆零件部分;
图13为图11和图12所示实施例的过渡部分和相关各部分的顶视图;
图14和图15为与图2和图3相似的视图,但用于根据本发明的一种碎屑料斗的过渡部分、送料螺杆和其他零件的另一种改进形式;
图16和图17为与图6和图7相似的视图,只是用于根据本发明的另一个实施例的过渡部分和送料螺杆部分;图16和图17的结构平面图与图13的平面图基本上是相同的;
图18为根据本发明的一种碎屑料斗装置的另一个实施例的侧视图,该图部分用横截面表示,部分用垂直剖面表示,并且图中示意性地表示了与一个低压送料器和一个蒸煮锅连接的情况;
图19为图18所示的碎屑料斗装置的一个底剖平面图;
图20为一个详细的横截面侧视图,它表示为了将一个空气喷射器安装在图18和图19所示的容器中,一个与该过渡部分连接的喷嘴的例子;
图21为图18和图19所示装置的空心过渡部分的一种改进形式的侧视图。
附图的详细说明:
图1示意性表示根据本发明的一个碎屑料斗10。该碎屑料斗10具有一个封闭的顶部11。在该顶部11上有一个通常的输入口12,用于送入木材碎屑或其他粉碎的纤维素材料。作为一个通常的装置,一个空气闸门13最好与该输入口12连接。在该输入口12的旁边有一个排气管14。碎屑通过该空气闸门13送入穿过该碎屑料斗10的顶部11的输入导管12中,如箭头15所示意性表示的那样。该碎屑料斗10还具有其他多个通常的通气孔,安全装置等。并且一般还具有一个内部物料高度检测机构,例如一个通常的γ射表物料高度控制器,如图1中数字17所示意性地表示的那样。
将蒸汽通入该碎屑料斗10中,开始对在该料斗中的碎屑进行汽蒸。该蒸汽一般为低压蒸汽,例如从浆料碾磨厂内的通常气源,通过管路18和19送来的空气。在图示的实施例中,管路18与该碎屑料斗10的主体部分连接,而管路19与该碎屑料斗的下部连接。控制蒸汽通入该碎屑料斗的机构和检测与控制该料斗10内的碎屑高度的机构、空气闸门13的控制机构和各种通气孔的控制机构都是通常的机构。
该碎屑料斗10为一个垂直容器。在该垂直容器的底部带有一个排放口。该排放口典型地是与一个碎屑计量器21连接。该碎屑计量器21在图1中用虚线表示,因为该碎屑计量器不是在根据本发明的该碎屑料斗的所有各个实施例中都是必需的。在根据本发明的该碎屑料斗的一些实施例中,取代了传统的振动式排放装置(例如,美国专利4,124,440中所示)的碎屑料斗的一些零件本身就可提供计量作用。一个低压送料器22放在该碎屑料斗10的下面和假如有的话,在该碎屑计量器21下面。该低压送料器22将经过初始汽蒸后的碎屑,从该碎屑料斗10送入一个通常的水平汽蒸容器23中。该容器23一般具有一个排气导管24,一个头部25和一个碎屑输出口26。该头部25与该低压蒸汽源19连接,用于通入蒸汽。在该汽蒸容器23中,一般设有一个内部螺杆。然后,汽蒸过的碎屑从该输出口26送至一个高压送料器和一个连续式蒸煮锅,或者通过各种不同的通常的处理和/或送料机构,送至位于一个批料蒸煮锅等顶部的一个送料机构中,如图1的27所示意性表示的那样。
图2至图17表示图1所示的该碎屑料斗10的不同的实施例和详细情况然而,所有各种附件,例如一个空气闸门,多个排气管道,多个蒸汽导管等在这些图中都没有示出,但是,当然,这些附件一般都是有的。虽然,根据本发明的该碎屑料斗10的最大直径一般为12英尺或更大(典型的是14英尺或更大),这也正是各种带有多种振动式排放装置的通常系统产生许多严重问题的地方。但是本发明的许多方面适用于任何尺寸的各种碎屑料斗,并且本发明的一些方面一般来说适用于各种料斗。在所有各个实施例中,可以采用内部圆锥形插入式料斗,即序号为08/130,525的悬而未决的专利申请的结构。
图2至图5表示根据本发明的一个碎屑料斗的一个实施例,它可称为一种“凿子设计”。在本实施例中、如在根据本发明的该碎屑料斗的所有实施例一样,振动式排放装置已经取消,而该振动式排放装置在先有技术的碎屑料斗中是通常都有的。在图2至图5实施例的各种与图1中的相应零件差不多的零件都用同样的参考数字表示,只是前面加了一个“1”。
碎屑料斗110包括一个空心的圆形圆柱体主体部分30。该主体部分30具有一条垂直中心轴线,一个顶部111和一个开放底部29。该主体部分具有一个最大的(并且最好是均匀的)内部直径31。该最大内部直径一般为12英尺或更大(例如,14英尺或更大,例如16英尺)。该顶部111由一个顶盖构成。该顶盖具有导管112(与该通用的空气闸门等连接,在图2至图5中没有示出)。该导管112形成了将散粒状材料(一般为木材碎肩或其他粉碎的纤维素材料)送入该主体部分30中的一个装置。该蒸汽通入头部32可以作成一个单一的机构或几个机构中的一个,用于对在该料斗110中的碎屑进行汽蒸。该蒸汽通入头部32将蒸汽围绕该主体30的圆周送至许多个点。
该料斗110还包括一个空心的过渡部分33。该过渡部分33具有一个圆形横截面的开放顶部34和一个矩形横截面的开放底部(具体可见图4)。该过渡部分33的顶部34具有两个相对的不垂直的、逐渐收缩形成一个锥度的侧壁36。该顶部34是与该主体部分30的底部29连续的。该两个侧壁36相对于垂直线形成一个角度37(见图3)。该角度37一般大约为20-35°,最好为大约25-30°,但可根据该料斗110所处理的散粒状材料的不同而变化(例如,普通所用的木材碎屑的某种特定形式)。这样,在主体部分30的圆形结构和过渡部分33的矩形底部35之间实现了平缓的几何过度。该过渡部分33的两个端面38为连续的曲线形表面,如图2和图3的阴影部分所示,也可从图4中看出。一般,该主体部分30典型地是与该过渡部分33焊接在一起,以形成一个连续的不渗漏的壁面。这样,通入该两个部分30、33的空心内部的蒸汽,除了通过各个设计的排气口之外,不会逸出。该过渡部分33具有一个高度39。该高度39一般比该直径31小(例如,在一个实施例中,直径31为16英尺,高度39大约为12英尺)。
在图2的实施例中,在该过渡部分33内有一导流片40。该导流片40使从该主体部分30向下流动的碎屑流入在该主体部分30相对两侧上的两个不同容积中。为了使其他零件表示清楚起见,在图4中看不见该导流片40。但该导流片40跨越在该两个不垂直的、逐渐收缩形成一个锥度的侧壁36之间的整个容积,并且相对于垂直线形成一个角度。该角度大致与角度37一样。
至少一个送料螺杆设置在靠近该过渡部分33的开放底部35附近的地方。该送料螺杆安装在一个壳体中。该壳体与该底部35连接。在图2和图3的实施例中,设有两个送料螺杆41、42。该两个送料螺杆安装在两个单独的轴43、44上。轴43、44分别由电机45、46驱动。在该两个送料螺杆之间有一个接头47。用于安装该两根轴43,44的轴承等细节没有示出,该两根螺杆41、42的细节也没有示出。该两根送料螺杆41、42本质上为通常形式的,可以为两根单头螺杆、多头螺杆或任何适当的通用形式。电机45、46使两根螺杆41、42在相反方向回转,因此该两根螺杆将碎屑向中间(在该导流片40下面)输送。一般,两根螺杆的速度大约为0-100转/分。另一种可供选择的方案,而且恰恰是优选的方案(虽然图中没有示出)是:该第一和第二送料螺杆41、42可以是两根不同的手动螺杆(右旋和左旋)。该两根螺杆安装在一根由一个公共电机(45)带动回转的公共轴(43)上。在上述两种情况下,两根螺杆是“方向相反”的。
两根螺杆41、42的壳体的宽度最好与该过渡部分33的开放底部35的宽度基本相同。排放装置49与该送料螺杆壳体连接,远离该过渡部分33(一般是在该过渡部分的相对一侧)。该排放装置49一般包括一个空心的基本为直角的平行六面体的导管,接头或过渡部分。该导管位于该碎屑料斗的中心线上,正好在该接头47的下面,并具有一个直径50。该直径50与两根螺杆41、42的壳体宽度大致相同(实质上与两根螺杆41、42的直径相同)。为了使与该“凿子”形过渡部分33有关的送料效率提高,每一根螺杆41、42的长度应至少为该两根螺杆直径的2.5倍。当设计该直径50及两根螺杆41,42等时,应该考虑这些尺寸。
如图2和图3所示,该排放装置49可以直接与一个通常的低压送料器122连接(即不需要一个碎屑计量器)。实际上,该排放装置49可以包括通向该低压送料器122的输入接头。由于该两根螺杆41、42可以提供一种计量作用(通过控制两个电机45、46,控制两个螺杆的转动速度,可以控制这种计量作用),因此可以取消一般情况下必需的碎屑计量器(图1中的21)。
可以使用其他各种相当的计量和输送元件,例如,各种星形送料器来代替螺杆。
蒸汽可以通入该过渡部分30,而不是利用该蒸气通入头部32将蒸汽通入该碎屑料斗110,或除了利用该蒸气通入头部32将蒸汽通入该碎屑料斗110之外,也可通入该过渡部分30。图5表示了这样做的一种优选方法。将蒸汽通入向内成一定角度的两个壁面,例如,该过渡部分33的一个逐渐收缩成一锥度的侧壁36,效率不高,因为该多个蒸气口有阻塞的趋势。然而,如图5所示,根据本发明,通过在该两个不垂直的,逐渐收缩成一锥度的两个侧壁36中的至少一个侧壁上作出的一个基本上垂直的壁面中断部分53(最好是沿着该两个壁面36的每一个壁面,在多个位置上作出),可以使这个问题得到缓解。一个蒸汽导管54,在该基本上垂直的壁面中断部分53处穿透该过渡部分33。该蒸汽导管54例如与通入低压蒸汽的一个蒸汽头部55连接。在该壁面36的斜率中,该中断部分53的斜率是一个小的突变。图5的结构在根据本发明的各种碎屑料斗的每一个后续的实施例中都有,因此,相对其他各个实施例中,不再对它进行详细的说明。
图6和图7表示根据本发明的碎屑料斗的另一个实施例。图6和图7实施例中与图1至图5两个实施例中的各个元件对应的各个元件用相同的两位参考数字表示,只是在数字前面加上一个“2”。
在图6和图7的实施例中,该空心的基本为圆形的圆柱体主体部分230与图2至图5实施例中的主体部分30是相同的。两根螺杆241,242和在该碎屑料斗210底部的各个有关元件都与图2至图5实施例中的各种相应零件相同。图6和图7的实施例与图2和图3的实施例之间的差别是该过渡部分233的性质。
图6和图7的该过渡部分233包括了美国专利4,958,741号的基本设计特点(这里引入该美国专利作为对比文件)。该美国专利在市场上冠以“Diamond Back”商标的料斗,由加利福尼亚圣路易斯(San Luis)市,奥比斯波(Obispo)的一家公司的J·R·约翰森(Johanson)供应。两块三角形的基本平的侧板58构成的该空心的过渡部分233向着一维方向逐渐收缩,并且侧面凸起。该两基本平的侧板58由两个弯曲的侧壁部分59连接在一起,形成一个角度237。该角度237与图2和图3实施例中的角度37大小差不多(例如,大约20-35°)。在图6和图7的实施例中,形状一般为一个直角平行六面体(具有两个圆的末端)的一个第二空心过渡部分61,在其每一侧具有两个平的、三角形的基本垂直的侧板62和两个圆的端壁部分64。该第二过渡部分61将碎屑从该过渡部分233沿着两个单独的流动通道引导至两根送料螺杆241、242。每一个该单独的流动通道沿着一维方向逐渐收缩。并且侧面凸起。这样可使碎屑在该流动通道中挂悬(搭桥)的可能性减至最小。两个扩张接头63最好安装在第二过渡部分61的两个侧面的每一个侧面上,形成通向两个送料螺杆241,242的壳体的两个不同的流动通道。
在图8和图9的实施例中,与图1于图7的各个实施例中的各个零件对应的各个零件用同样的二位参考数字表示,只是在该数字前面加一个“3”。对于图8和图9的该碎屑料斗310,没有送料螺杆41、42、241、242,相反,该两根送料螺杆所提供的计量作用由一个通常的碎屑计量器321提供。在图8和图9的实施例中,该料斗的过渡部分再次沿着一维方向逐渐收缩,并且侧面凸起。在这种情况下,使用了这样一些零件,这些零件的基本形状与在美国专利4,958,741中的图1和图2所示的相应各种零件的基本形状相同。虽然该过渡部分333与该过渡部分233基本相同,但过渡部分361不同。该过渡部分361具有两个基本平的三角形侧壁68,并且该两个侧壁68由两个弯曲的侧壁部分69连接在一起。这就形成了从该过渡部分333的基本为矩形的底面至该圆形排放口349的平缓的过渡部分。该平缓过渡部分的形状与一个平截正三角形棱柱体的形状相似。
在图2至图5的实施例的结构中,有时对某些零件中的某些尺寸有各种限制。该某些零件对某些安装场合往往太受局限了。为了保证送料通畅,如前所述,具有这些限制的必要的尺寸关系为:该过渡部分的输出口的长度必需至少为该输出口宽度的大约2.5倍。在图10的实施例中,这种尺寸关系是利用在一个螺杆壳体70中的单一螺杆71来达到的。该螺杆壳体70安装在该过渡部分33的基本为矩形的开放底部35上。该螺杆71由电机72驱动,并将碎屑沿着图10箭头所示方向,运送至一个输出口73。该输出口73相对于该主体部分30(和过渡部分33)是偏置的。在该壳体70的远离该输出口73的一端可以设置一个导管74。该导管74的作用好象一个排气口,或者使得用于汽蒸碎屑的蒸汽在那里通入该碎屑料斗中。
在某些情况下,可以将该输出口73作为通向一个低压送料器或者蒸煮锅系统27(见图1)的其余部分的一个直接接头。然而,在许多情况下,更希望使从该碎屑料斗出来的最终的排放口与该主体部分30的该垂直轴线同心。为了达到这点,在螺杆壳体75中设有一个第二螺杆76。该螺杆壳体75处在该第一螺杆71和第一螺杆壳体70的下面,并且在图10中用虚线表示。由电机77驱动的该第二螺杆76将碎屑从导管73向后、朝着该碎屑料斗110的中心运送至基本直角的平行六面体的排放口49。该排放口49与该主体部分30同心。该两根螺杆71,76最好在一个公共的基本垂直的平面内,绕着两个平行轴线回转。
图11至图12的实施例要解决图10的实施例所解决的同样的尺寸问题,只是采用不同的方法而已。在图11至图12的实施例中,在该第一过渡部分33和至少一根螺杆(在图11至图13中为两根螺杆41、42)之间设有一个第二空心的过渡部分80。该第二空心过渡部分80的横截面形状与一条具有两个基本垂直的侧壁81的椭圆形跑道基本一样。但是,两个端壁82稍微弯曲,并且在该第二空心过渡部分的底部中心该接头47上面有一个导流片83。开放顶部84的横截面积与该第一过渡部分33的开放底部35的横截面积相似,但比开放底部85的横截面积小些。该顶部84和底部85都基本是椭圆形的(见图13)。图13表示了非常理想的尺寸关系,即当该第一过渡部分33的底部35/该第二过渡部分80的顶部84的宽度为W时,(该宽度与两根螺杆41、42的直径基本相同),要求输出口长度(对于每一根螺杆41、42)大于2.5W左右。
在图11至图13的实施例中,该排放口49与该主体部分30是基本同心的。因此,该理想的尺寸关系W/大于2.5W容易保。该导流片83将碎屑的流动分到两个不同的容积,并可以防止碎屑循环路径短,而直接流至该排放口49。
图14和图15表示一个实施例,它与图2和图3的实施例相似,只是没有一个导流片。由于该中心排放口49容易使碎屑循环路径变短,因此,即使有两根送料螺杆41、42,在本发明中还是设置了一个通常的碎屑计量器121。该碎屑计量器121由电机86带动。当使用这种结构时,必需利用控制器87控制两个电机45、46的速度(或者不控制电机45、46,而控制一个单一电机86),以防止该碎屑计量器121供料不足。另外,在这个实施例中,在两根螺杆41、42之间的接头处,可能产生碎屑挂悬现象。为了清除这种可能性,希望在两根螺杆41、42之间的接头处设置一个搅拌器88。该搅拌器88由电机89驱动。这样,在这个实施例中,两根螺杆41、42不起计量作用(例如,在图2和图3的实施例中,两根螺杆起计量作用),而只起输送作用。该搅拌器88使这种输送作用容易实现。
在图16和图17的实施例中,可以得到附图6和图7的“DiamondBack”设计的同样的各种优点。这些优点是相对于图11至图13的实施例,对于该“凿子”形料斗设计的两根螺杆241、242的长度/直径之比而得到的。即,在该过渡部分233下面,设置了一个平截基本为三角形的棱柱体过渡部分90(带有两个圆的、类似于一个椭圆跑道的末端)来代替该基本为直角的平行六面体的过渡部分61。该平截三角形棱柱体具有两个垂直的平侧板91和两个圆形的端面92。在该过渡部分90内,在两根螺杆241,242的接头247上面安装一个导流片93。该导流片93将该碎屑的流动分为两个不同的容积。该第二过渡部分90具有一个基本为矩形的开放顶部94和一个基本为矩形的开放底部95。该开放顶部94的面积比该开放底部95的面积小。
虽然根据本发明的各种碎屑料斗本质上可以作为不是唯一地在化学制浆系统中使用的各种料斗,这些碎屑料斗特别适合于使用在将粉碎的纤维素材料送至一个蒸煮锅,并且该各种碎屑料斗的最大直径大约为12英尺或更大,并且一个排放口与该蒸煮锅连接、该排放口的横截面积比该碎屑料斗的横截面积的一半小的地方。特别是对于图2和图3的实施例,该粉碎的纤维素材料通过该导管112送入该碎屑料斗的顶部,使该材料在该碎屑料斗110中,以柱状体形式向下朝着该碎屑料斗的底部流动(在该底部有排放口49)。该粉碎的纤维素材料在该碎屑料斗内部的一条逐渐收缩的开放流动通道中运动,直至该开放流动通道的横截面积(在该过渡部分33中)比在该碎屑料斗110的最大直径部分(30)处的横截面积的一半小时为止。这样,不需要振动该碎屑料斗或该碎屑料斗的排放口,在该逐渐收缩的开放流动通道中,该粉碎的纤维素材料可以非常均匀地流动,完全没有搭桥现象。同时,通过在32和55(见图2和图5)处通入蒸汽,可将在该料斗、同时也是在该逐渐收缩的开放流动通道中的粉碎的纤维素材料汽蒸,接着,该部分地被汽蒸过的粉碎的纤维素材料,经过该两根螺杆41、42的计量,从该过渡部分33的底部排放至该排放口49中。该纤维素材料,从该排放口49,通过该低压送料器122和图1所示的其他各种通常的部件送至该蒸煮锅(图1中的27)中。
图18至图20所示的实施例是用于代替各种通常的碎屑料斗装置的一个优选实施例。图18和图19所示的该碎屑料斗装置一般用参考数字400数字。该碎屑料斗装置包括一个空心的基本为圆形的圆柱体主体401。该圆柱体主体401具有一条基本垂直的中心轴线402,一个顶部(见图18的403)、一个底部404和一个第一直径405。一般,该直径405大于12英尺,例如大约为15英尺。在该主体401上设有一个检测窗口406。该顶部由顶盖403构成。该顶盖403关断该主体401,并包括一个输入口407。该输入口407用于将木材碎屑(或类似的粉碎的纤维素材料)导入该空心主体401中。一个非振动式的排放装置408,通过空心过渡部分410与该主体401的底部404连接。在图18和图19所示的优选实施例中,该排放装置408的横截面是圆形的。该排放装置408横截面有一个第二直径411。该第二直径411一般比该第一直径405小得多,例如约为第一直径的1/3或更小。例如,当该第一直径约为15英尺时,该第二直径411可能约为4英尺(见图19)。
该排放装置408是一个扩张式接头和一个过渡部分的组合。作为一个扩张式接头,该排放装置408可以适应该料斗装置400和该料斗装置400与各种相连接的装置(例如,各种管道,碎屑计量器,送料器等)之间的热膨胀。
该排放装置408一般通过一个高压送料器413与一个连续式蒸锅连接。另外,为了将木材碎屑供给至该高压送料器413的低压循环通道,还设置了一个碎屑计量器414和相应的其他各种部件,例如:一个低压送料器412、一个水平式汽蒸容器(没有示出)和碎屑滑槽。一个通常的高压泵416将碎屑从该高压送料器413输送至一个连续式蒸煮锅的顶部。另一种可供选择的方案是:用一个泥浆泵(没有示出)代替该低压送料器412和相应的汽蒸容器及碎屑滑槽。该泥浆泵直接与该高压送料器413连接。在这种情况下,高压送料器的排出口与管路437连接。
设置用于该碎屑料斗装置400的该空心过渡部分410的目的是使碎屑送进过程达到最优,同时可以在送料过程吉进行碎屑汽蒸,并且即使该碎屑流动通道尺寸大大减小(例如,从直径为15英尺减小至直径为4英尺)的情况下,也可使碎屑挂悬现象产生的机会减至最小。图18和图19所示的该优选的空心过渡部分410包括一个双重的“Diamond Back”形式的结构。该优选空心过渡部分410的这种双重“Diamond Back”形式的结构由加利福尼亚州圣路易斯市奥比斯波的一家公司的J·R·约翰森销售,并已在美国专利4,958,741号中公开。
该空心过渡部分410包括一个第一最上面部分418。该第一最上面部分418的形状一般为直角平行六面体形(其两个相对的端面是弯曲的),并包括两个相对的三角形形状的侧面419。该第一最上面部分418沿着一维方向逐渐收缩,而侧面凸起。一个第二部分420从其上部421的直角平行六面体形状向着其下部422的圆形形状形成了一个锥度。该第二部分420还具有两个三角形形状的相对的侧面423。该三角形423与该第一部分418的三角形形状419对准,构成多个钻石形的壁面部分,如图18所示。
显然,该第二部分420的下部422可以直接与该排放装置408连接,但最好该过渡部分410还包括一个第三部分426和一个第四部分429。该第三部分426与该第一部分418(包括在两个相对侧面上的三角形427)基本相同,只是小一些。该第四部分429与该第二部分420基本相同,只是小一些,并且包括几个三角形430。该多个三角形430与该多个三角形427配合,形成多个钻石形状的壁面部分,如图18所清楚地表示的那样。当使用该第三和第四部分426、429时,该第二部分420的下部422具有一个第三直径。该第三直径的大小一般在该第一和第二直径的中间,至少比第二直长大50%和比第一直径小30%。例如,当第一直径大约为15英尺,而第二直径大约为4英尺时,该第三直径大约为8英尺,图19中该第三直径用432表示。
该碎屑料斗装置400还包括一个将蒸汽通入该主体401和空心过渡部分410中至少一个中,以汽蒸放在其中的木材碎屑的装置。最好将蒸汽通入该主体401和该空心过渡部分410二者中。例如,一个通常的蒸汽头部装置433(见图18)将蒸汽通入沿着该主体401的一个或多个地方,同时,蒸汽从蒸汽源434通入该空心过渡部分410中。在图示的优选实施例中,从蒸汽源434输出的低压蒸汽,利用设在该第二部分420的多个表面423中的多个导管435通入该过渡部分410中。另外,从低压送料器412溢流的蒸汽可以通过导管438流入多个三角形423中的一个中,如图18和图19所示。只要需要,也可以采用各种各样的利用多个头部、分支管路导管、喷嘴的通入蒸汽机构。
为了减轻加在该主体401中的碎屑上的压实压力,该主体401还可包括多个锥形的圆环插入器,例如图18所示的一个圆锥形插入圆瑨440。在1993年10月1日申请的序号为08/130,525号的悬而未决的专利申请中,充分说明了这种多个圆锥形的插入圆环440。这里引入该专利申请仅供参考。
虽然,正常情况下该过渡部分410对于防止碎屑的挂悬现象产生是有效的,因为从该主体401至该排放装置408直径减小很多。然而,因为在该排放装置408(或其他一些零件)处没有振动作用,因此,假如真的产生碎屑挂悬现象,最好利用某种机构去破坏碎屑的挂悬现象。这点最好利用一个或多个空气喷射器来实现,如图18至图20数字442所示意性表示的那样。该一个或多个空气喷射器在几个适当的地方与该过渡部分410连接。该多个空气喷射器本质上可为通常的结构,它们可供应高能量的空气、氮或类似的气体去打通卡住的或挂悬的各种固体(木材碎屑)。例如,该多个空气喷射器可以是阿肯色州小石域(little Rock)的环球制造公司(Global Manufacturing,Inc.)生产的通常形式的空气喷射器。
在图18至图20所示的优选实施例中,可以看出,第一和第二空气喷射器(它们可以包括通向一个公共的空气喷射器的第一和第二个接头)与在该第一部分418的多个侧壁上(一般与包含各个三角形部分419的多个侧面垂直)的多个喷嘴443连接,而多个喷嘴444与该第三部分426的各个端壁连接。从图20可以最清楚地看出,对于多个喷嘴443中的一个喷嘴而言,最为将该喷嘴443放置成与该第一部分418的一个侧壁成一个角度446,并且放置在一个支撑圆环447内。该支承圆环447从该第一部分418向外伸出,而该角度446最好为大约45°。例如,尺寸448可以为大约6英寸,尺寸449可以为大约/英尺。由该空气喷射器442产生的多股成一角度的向下的气流,当作用在碎屑上时,可以打通任何在该过渡部分410中产生的挂悬的碎屑。当操作者发现碎屑挂悬现象时,可以手动操作该空气喷射器442,也可以利用检测通过该排放装置408的气体流速或其他各种理想的方法,自动地操作该空气喷射器442。该空气喷射器442可以安装在该碎屑料斗主体的任何地方(即不一定安装在支承圆环447内)。
该形状419、423、427,430不一定要是正的三角形。在本说明和权利要求中所用的术语“一般为三角形”包括图21中用419’和423’表示的那些形状或其他各种改变的形状(图21中的各个参考数字与图18中的数字相同,只是加了一个“’”)。
虽然,这里本发明是用目前认为最实用和优选实施例的形式进行说明的,但是,对于技术熟练的人们,应当清楚,可以在本发明的范围内进行许多改变。所附权利要求的最广泛的说明给出了本发明的范围,该范围可以包括所有各种等价的结构和方法。