JP2004509034A - 低流動バルク材料を供給ラインに導入するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は重く流動するバルク材料を供給管に通すための装置（２）に関する。前記装置は、供給ラインが乱流室（４）の側壁に入口（８）を形成するように、供給管（６）を外側から接続できる該乱流室（４）と、ガス流を乱流室（４）内で発生させるための装置とを備え、ガス流が入口（８）の方向に向けられている。吹込みプレート（２４）は乱流室（４）の側壁に、該入口（８）の直ぐ近くに配置されている。流動化ガスを吹込みプレート（２４）によって乱流室（４）に通すことができる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低流動バルク材料を供給ラインに導入するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
そのような装置は、例えば、粉砕石炭の代わりに、粉砕されたプラスチック廃棄物が注入される溶鉱炉内にプラスチックを注入するための装置に使用される。このため、バンカーに貯蔵された粉砕廃棄物が、供給ラインに導入され、溶鉱炉の壁に配置された射出ノズルに高圧下で該供給ラインによって供給される。
加圧下でバルク材料を輸送ラインに導入するための装置として、例えばセルラーホィールスルースゲート（ｃｅｌｌｕｌａｒ−ｗｈｅｅｌ　ｓｌｕｉｃｅｓ）がバルク材料の貯蔵バンカーの下に配置されることが公知である。ハブと、セルラーホィールハウジングに回転可能に配置された多数の半径方向ベーンからなるセルラーホィールは、該セルラーホィールハウジングを多数の室に分割する。このバルク材料は、該セルラーホィールハウジングの上側の装入開口を通して該室の１つに入り、セルラーホィールが例えば１８０°回転した後、ハウジングの底面の出口開口を介して供給ラインに導入される。そのようなセルラーホィールスルースゲートは例えばＷＯ−Ａ−９６／２２２４１に示されている。
【０００３】
そのような機械的供給装置では、特に、例えば粉砕されたプラスチック廃棄物のような低流動の僅かに繊維質の材料を移送する場合に問題が生じる。セルラーホィールのベーンで移動する材料はセルラーホィールが回転するにつれ、それ自体の重さで非常に容易に凝集され、それにより、その流動特性がさらに劣化し、供給ラインへの導入がかなり困難となるか、不可能にもなる。これにより供給装置の閉塞がしばしば生じるようになり、それによってプラントの連続操業が何度も妨げられる。さらに、凝集材料はセルラーホィールのベーンとセルラーホィールハウジングとの間の空間に入り込み、供給装置を停止状態にすることがある。
【０００４】
このため、ＬＵ−Ａ−９０２１７では、低流動材料を非凝集（解した）状態に変える渦巻き室を有する装置が提案されている。供給ラインが該渦巻き（乱流）室の側壁の入口開口を形成するように供給ラインが該渦巻き室に接続される。渦巻き室のこの入口開口前に圧縮ガスのガス射出ノズルが配置される。操業時、ガス射出ノズルは供給ラインの入口開口の方向にガス流を生じる。供給ラインへの入口開口の直前に渦巻きゾーンを形成すると、供給ラインへの供給ライン入口前で低流動バルク材料の凝集が有効に防止される。そのため、その入口開口を横に配置することにより、自体の重さで解されていない材料が供給ラインへ入るのが防止される。従って、上記閉塞及びそれによって引き起こされるプラント閉鎖が大幅に防止される。残念なことに実際においては、材料が入口開口に繰り返し蓄積され、最終的にはガス射出ノズルと入口開口周囲の渦巻き室の領域との間にブリッジが形成されてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は上記問題を大幅に回避する、低流動材料を供給ラインへ導入するための装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は供給ラインが渦巻き室の側壁に入口開口を形成するように、供給管を外側から接続できる該渦巻き室と、前記入口開口の方向に向けられているガス流を前記渦巻き室内で発生させるための装置とを備えた、低流動バルク材料を供給ラインに導入するための装置によって解決される。本発明によれば、渦巻き室の側壁内で、前記入口開口の直ぐ近くに、ディフューザープレートがさらに配置され、該ディフューザープレートを介して解し用流体を前記渦巻き室内に導入することが可能である。
低流動バルク材料を解した状態に変える渦巻きゾーンが供給ラインの横入口開口の前方にガス流により形成され、それにより供給ラインの入口の前方で低流動バルク材料の凝集が有効に防止される。入口開口の方へガス流が向いているために、入口開口の方向の速度成分が解されたバルク材料に与えられ、それにより中へ入る。
【０００７】
非凝集用（解し用）流体、例えば解すためのガスが、入口開口の直ぐ近くに配置されるディフューザープレートを通して導入されると、バルク材料が渦巻き室の側壁のその部位に堆積されなくなる。それにより側壁とガス射出ノズルとの間のブリッジ形成を有効に防止することができ、プラントの操業時、入口開口がアクセス自由になっている。
渦巻き室の渦巻きゾーンが下からの解すためのガスの導入によって一般的に形成されるため、ディフューザープレートは入口開口の下に配置されるのが好ましい。入口開口の全周囲にわたり、ブリッジの形成を防止するため、ディフューザープレートは、例えば入口開口周囲に配置された幾つかの部分からなる。また別の実施形態では、ディフューザープレートはその全周で入口開口を半径方向に取り囲む環状設計のプレートである。
解し用流体を、ディフューザープレートを介して導入することは、渦巻き室の側壁で、入口開口の直ぐ近くに配置されたディフューザー室を経由して行われ、ディフューザー室では該ディフューザープレートを渦巻き室の内側から密封し、ディフューザー室を該解し用ガスに当てることができる。それにより均一な流体処理量をディフューザープレートの全体の部位で達成することができる。
【０００８】
ガス流を発生させるための装置は、例えば、圧縮ガス供給装置に接続されたガス射出ノズルからなり、該装置ではガス射出ノズルが、その軸の仮想延長線が供給ラインの軸に一致するように配置される。ガス射出ノズルは、ガス流が渦巻き室を本質的に横断して通るように、例えば入口開口の対角線に又は半径方向反対側に配置される。
このガス射出ノズルは、その軸に沿って移動が好適に可能であり、上記側壁の入口開口をガス射出ノズルで閉鎖できるように設計される。このため、例えば入口開口の方へ向いたガス射出ノズルの端面が供給ラインの入口開口と形状に及び直径的に一致しており、該ノズルが渦巻き室の側壁まで移動すると、ノズルが入口開口の周辺エッジに当たり、それを閉鎖する。従って、プラントが停止していたり、開始前であったりしても、供給流が生じて材料が凝集される領域が供給ラインに発生することなく、材料を遮断して供給ラインを閉鎖することができる。例えば単純なスライドバルブの場合、該スライドバルブと次のガス供給装置との間のラインに生じるそのような部位は、関連する部位でラインを規則的に閉塞させる。入口開口をガス射出ノズルで閉鎖した場合には、供給流が無いのでそのような部位が発生することはない。
【０００９】
さらに、ガス射出ノズルと側壁の入口開口との間の距離を、そのガス射出ノズルをその軸に沿って移動させることで変えることができる。従って、入口開口の前に形成された渦巻きゾーンの範囲を変えることができ、又、解された状態に変えられる材料の量も同様に変えることができる。入口開口とガス射出ノズルとの間の距離が長ければ長い程、形成される渦巻きゾーンも大きくなるだろうし、それにより解される材料の量も多くなるだろう。
ガス射出ノズル、ガス流が音速を示すようにラバルノズルとして好適に設計される。そのようなラバルノズルによって、渦巻き室に行き渡る圧力に関係なく単純な流入圧力の調整によりノズルのガス処理量の非常に簡単な調整ができる。さらに、ラバルノズルでは、入口開口の方向に非常によく指向されたガス流が得られ、このガス流は大きいガス速度によって材料を、ノズルと入口開口との間の長い距離を越えて供給ラインに有効に導入することもできる。
好ましい実施形態では、供給ラインに吐出するように、該供給ライン周囲の側壁に配置される多数の計量ガスノズルをこの装置が有している。この計量ガスノズルは該供給ラインにその軸に直角に吐出するように好適に配置される。また、別の例としては計量ガスノズルは、供給ラインの軸にある角度で、分配流の方向に吐出することができる。
【００１０】
これらの計量ガスノズルを通して、供給ラインに材料がさらに移動するために必要な計量ガスが入口開口から供給ラインへの直ぐ下流に導入される。その結果、渦巻き室に存在するガス流で入口開口に導入された直ぐ後、バルク材料が計量ガス流に乗せられ、さらにそれによって搬送される。その結果、材料が分配流から外れたり凝集したりする可能性のある部位は生じない。なお、計量ガス量に変化がある場合、供給材料の量も変化する。従って、計量ガス量の調整は材料の量を調整するために使用することができる。
渦巻き室は、バルク材料を加圧供給ラインに導入することが可能なように圧力容器として有利に設計される。この場合、全体の渦巻き室は「過圧」下で操業される。さらに、その下領域では渦巻き室がディフューザープレートを好適に有し、そのプレートを介して解すためのガスを渦巻き室に導入することができる。それにより、低流動バルク材料は渦巻き室全体で流動状態に保持することができ、材料の凝集が防止される。
本発明の実施形態を、添付図面を参照して以下説明する。
【００１１】
【発明の実施形態】
図１は低流動バルク材料（嵩ばる材料）を供給ラインに導入するための装置２の好ましい実施形態の長手方向断面図を示す。この装置は、例えば円筒状の渦巻き室４を本質的に備え、この渦巻き室４には、搬送されているバルク材料用の渦巻き室４の壁に入口開口８を形成するように供給ライン６を外部から接続することができる。
図示された実施形態において、渦巻き室４の壁に溶接された受け部１０が付いており、この受け部１２（図３も参照）には上記供給ライン６がフランジ１２によって連結することができる（図３も参照のこと）。この受け部では、供給方向の下流（矢印１４で示す）で、開口８の直ぐ後方に、環状路１６が供給ライン６の周囲に作られ、その環状路１６は１個又は２個以上の接続部１８（図２参照）を介して計量ガスを流すことができる。
さらに、多くの計量ガスノズル２０が受け部１０の供給ライン６の周囲に作られ、上記環状路１６から供給ライン６の軸に直角に供給ライン６まで延び、該供給ラインへの吐出開口を構成する。環状路１６に計量ガスが高圧で流されると、ガスが吐出開口を介して供給ライン６に流れ、そこでガスは搬送される材料用の供給流を形成する。出口開口８を通して供給ライン６に入るバルク材料は、入口開口直後の供給流に含まれ、そしてさらに運搬される。
【００１２】
入口開口８の周囲に、渦巻き室の方向に開放した環状路２２が受け部に作られている。この渦巻き室の内部に向け、環状路２２が環状のガス透過性ディフューザープレート２４で覆われ、それにより環状ディフューザー室２６が形成される。このディフューザー室２６はガス接続部２８を介して開放ガスにさらされ、その開放ガスは、ディフューザープレートを介して渦巻き室に流れ込む。そのため、入口開口８の周囲の領域で堆積は防止され、その結果、それに伴うブリッジ形成も有効に防止される。
バルク材料を入口開口８に導入するために、この装置２は、操業時、入口開口８の方向に高速で方向性ガス流を作るガス射出ノズル３０を有する。このガス射出ノズル３０は、出口開口８の半径方向反対側にその軸３２の仮想延長線が供給ライン６の軸に一致するように、入口開口８の半径方向反対側の渦巻き室４に配置された例えばラバル（Ｌａｖａｌ）ノズルとすることができる。
【００１３】
このガス射出ノズル３０はガス供給管３４や例えば回転コネクタを経由して圧縮ガス供給装置に接続され、その圧縮ガス供給装置によってノズル３０に圧縮ガスが流される。このため、ガス供給管３４は、渦巻き室４の壁に設置された受け部３６の孔を通して渦巻き室４から好適に導出され、受け部３６の孔にはスタッフィングボックス又はグランド３８が密閉シールのために使用される。環状溝４０がスタッフィングボックス３８と渦巻き室４との間で孔の周囲の受け部３６に好適に作られ、接続部４２を介した外部からのバリヤーガスにその環状溝４０をさらすことができる。そのため作動時に、このバリヤーガスによってバルク材料が孔とスタッフィングボックス３８内に入り込むのが防止される。
ガス射出ノズル３０が圧縮ガスにさらされると、そのノズル３０は、入口開口８の前に渦巻きゾーンを形成し、渦巻き室４の内側にガス流を作る。この渦巻きゾーンでは、低流動バルク材料がほぐされた状態に変化し、それによって、入口開口８の方向にガス流が集まるため、入口開口８の方向の速度成分を得て渦巻き材料がその開口８に入る。
【００１４】
順ガス流を作るためのラバルノズルを使用することで、一方では、渦巻き室４を支配する圧力に関係なく、簡単に導入圧力を調整することによってノズル３０のガス処理量を非常に簡単に調整することができる。他方、そのようなラバルノズルでは、向きが良く制御されたガス流が入口開口８の方向に得られる。すなわち、このガス流は高ガス速度によってノズルと入口開口との間の長い距離にわたって供給ラインに材料を有効に導入することもできる。
ガス射出ノズル３０はその軸３２に沿って好適に可動配置され、それによってガス射出ノズル３０とその側面の入口開口８との間の距離が変えられる。図示された装置の実施形態において、ガス射出ノズル３０と軸方向に取り付けられたガス供給管３４は、受け部３６の孔に着脱可能に支持される。そして、このガス射出ノズルは例えばガス供給管３４の後端部４４に連結された軸方向ドライブ４８により駆動される。また、ガス供給管３４はその後端部に、受け部に配置されたねじ込みプレートの対応ねじ山にフィットするねじ山が付いている。ガス供給管３４をドライブによりそれ自体の軸の周りに回転すると、それに取り付けたノズル３０と共に、回転方向によって渦巻き室にさらにねじが入るか、渦巻き室へのねじが緩む。このようにして、入口開口８とガス注入ノズルとの間の距離を例えば０〜３０ｍｍに調節することができる。
なお、ノズル３０が完全に入ってもねじ山がスタッフィングボックス３８内に達しないようにねじ山を設計できるように、ねじ込みプレート４６が渦巻き室４からある距離に好適に配置されることに注意すべきである。
【００１５】
ガス射出ノズル３０は、側壁の入口開口８を該ガス射出ノズル３０で密閉できるように好適に設計することができる。このため、入口開口に面するガス射出ノズル３０の前面は、例えば、ノズルが渦巻き室４の側壁まで移動したときに、ノズルが入口開口８の周辺エッジで静止し、そのエッジを閉鎖するように、供給ラインの入口開口８に形状と直径がマッチするようになっている。ガス射出ノズル３０のこの位置は図１で点線で示されている。
このプラントを停止するか、開始する前の供給ライン６は、その中に供給流が生ぜず、それによって材料が凝集されないように材料から遮断される。例えば単純なスライドバルブの場合、スライドバルブと次の計量ガス供給路との間のラインに生じるそのような領域では、規則的にこの領域でラインが閉塞する。入口開口をガス射出ノズルで閉鎖すると、そのような領域は供給流がないので、発生しない。
【００１６】
渦巻き室４は加圧下で供給ラインにバルク材料を導入できるように圧力容器として有利に設計されている。この場合、全体の渦巻きは「過圧」（すなわち、大気以上）で動作が可能であり、そのため、用途により、１０バールまでの過圧が通常である。さらに、その下の領域では、渦巻き室４は、解し用ガスを該渦巻き室内に導入できるディフューザープレート５２を有することが好ましい。このディフューザープレート５２は、例えば、該渦巻き室４の下蓋フランジ５４に取り付けられ、前記フランジ５４は渦巻き室の側壁に着脱可能にその部分がねじ止めされる。ガス供給管５６はその蓋フランジ５４を介して延び、蓋フランジ５４とディフューザープレート５２との間のディフューザー室５８内に吐出する。
このディフューザープレート５２がガス供給管５６を介して流入ガスを受けると、低流動バルク材料は渦巻き室全体で流動状態に維持される。
【００１７】
なお、ラバルノズルと入口開口８の周囲の壁の双方が、加速されたバルク材料粒子によって生じる磨耗をできるだけ少なくするため、硬化材料、例えば硬質金属又はセラミック材料から好適に構成されていることに注目すべきである。
また、作動時には、渦巻き室を例えばバルク材料の保管バンカーの直下に取り付けることができる。そしてバルク材料の渦巻き室への移動は重力の作用で直接行われる。従って、渦巻き室４の直径は、バルク材料が落下しないように選択される必要がある。
他の実施形態においては、渦巻き室は射出容器の一体部分である。そのような実施形態を図４及び図５に示す。その渦巻き室は異なった供給ラインへバルク材料を同時に入れるための射出容器である。この射出容器は、圧縮ガスライン又は解し用ガスラインの接続部の種々の受け部を有する、その上側が閉鎖された本質的に円筒圧力容器６０を有する。圧力容器６０の底部は、その下領域６２において、圧力容器６０が下に向かって細くなる環状断面からなるように、内側に円錐状に傾斜している。言い換えれば、環状ホッパー６４が該円筒圧力容器の下領域に形成され、そのホッパーで容器内のバルク材料が下の環状渦巻き室６６にできるだけ遠くへ摺動する。上記タイプの２４個の供給ライン１０６を内部から環状渦巻き室６６に接続し、該環状渦巻き室では対応する多くのガス射出ノズル１３０が供給ライン１０６の反対側に配置され、外側から渦巻き室に半径方向に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
低流動バルク材料を供給ラインに導入するための装置の好ましい実施形態の縦断面図である。
【図２】
図１の装置の平面図である。
【図３】
図１の入口開口周囲の領域の拡大図である。
【図４】
低流動バルク材料を供給ラインに導入するための多数の装置を備えた射出容器の実施形態を示す図である。
【図５】
図４の射出容器の下領域の断面図である。
【符号の説明】
２…バルク材料を供給ラインに導入するための装置である、４…渦巻き室、６…供給ライン、８…入口開口、１０…受け部、１２…フランジ、１４…矢印で示された供給方向、１６…環状路、１８…計量ガスの接続部、２０…計量ガスノズル、２２…環状路、２４…ディフューザープレート、２６…ディフューザー室、２８…解し用ガスのガス接続部、３０…ガス射出ノズル、３２…軸、３４…ガス供給管、３６…受け口、３８…スタッフィングボックス、４０…環状溝、４２…バリヤーガスの接続部、４４…ガス供給管の後端部、４８…ドライブ、５０…ガス射出ノズルの端面、５２…ディフューザープレート、５４…蓋フランジ、５６…ガス供給管、５８…ディフューザー室、６０…圧力容器、６２…圧力容器の下部、６４…環状ホッパー、６６…環状渦巻き室、１０６…供給管、１３０…ガス射出ノズル。

Claims (10)

1. 供給ラインが渦巻き室の側壁に入口開口を形成するように、供給管を外側から接続できる該渦巻き室と、前記入口開口の方向に向けられているガス流を前記渦巻き室内で発生させるための装置とを備えた、低流動バルク材料を供給ラインに導入するための装置において、前記渦巻き室の側壁内で、前記入口開口の直ぐ近くに、ディフューザープレートが配置され、該ディフューザープレートを介して解し用流体を前記渦巻き室内に導入可能であることを特徴とする装置。
2. 前記ディフューザープレートは前記入口開口の周囲に配置された幾つかの部分からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ディフューザープレートは環状であり、前記入口開口を半径方向に取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. ディフューザー室が前記渦巻き室の側壁内で前記入口開口の直ぐ近くに配置されており、前記ディフューザープレートが前記渦巻き室の内部に対して前記ディフューザー室を閉鎖し、及びディフューザー室には解し用ガスが流されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の装置。
5. ガス流を発生させる前記装置は、圧縮ガス供給装置に接続されたガス射出ノズルからなり、前記ガス射出ノズルが、その軸の仮想延長線が前記供給ラインの軸に一致するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記ガス射出ノズルは、前記側壁の前記入口開口をガス射出ノズルで閉鎖できるようにされ、その軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記ガス射出ノズルは、ガス流が音速を出せるようにラバル（Ｌａｖａｌ）ノズルとして設計されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の装置。
8. 前記供給ラインに吐出するように、該供給ライン周囲の側壁に配置される多数の計量ガスノズルを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記渦巻き室は圧力容器として設計されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. その下部領域において、前記渦巻き室はディフューザープレートを含み、該ディフューザープレートを介して前記渦巻き室に解し用ガスを導入できることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の装置。