JP2005522391A - 粉粒体ポンプフィーダ - Google Patents

Abstract

粉粒体ポンプフィーダは、入口を通ってハウジングの中へ導入される材料を、ハウジングから材料を排出する出口へ移すために、ハウジングとハウジング内に取り付けられた回転可能な駆動ロータとを有している。駆動ロータは、ハブと、ハブからハウジングの内壁の方へ延在する複数の駆動ディスクとを有している。ハウジングを通過する材料が、ハウジングの内壁と駆動ディスクの周縁部との間に押し込まれる傾向を低減するために、駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間の距離は、駆動ロータの回転方向において、ハウジングの入口からハウジングの出口へ向かって大きくなる。

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本発明は、概括的に言えば、材料移送装置に関し、特に、粉粒体（bulk material）を供給する材料移送装置のポンプフィーダ（pump feeder）に関する。

［発明の背景］
米国特許第５０５１０４１号及び米国特許第５３５５９９３号に記述されており説明されている装置のように一定の粉粒体を運搬する装置において、ポンプフィーダは、回転ハブに取り付けられる又は回転ハブと一体である２枚若しくはそれ以上の駆動ディスクを備えた回転する駆動ロータによって、入口から出口までハウジングを通じて粉粒体を移動させる。従来、この形式の装置は、均一及び不均一の等級を有する石炭及び他の壊れやすい物質を供給するために使用されていた。典型的には、この装置の駆動システムは、低速で大きいトルクを伝えていた。

上記装置が、異なる大きさで供給される種々の物質を取り扱うように適合される場合、以前には直面しなかった問題が生じる。そのような問題の主な重要なものは、プラスティックのように硬く細かい大きさの材料を取り扱う、より小さい大きさの装置が、時々一時的にのみ、処理される材料が回転する駆動ロータとハウジングあるいはハウジングに取り付けられた固定部品との間に押し込まれる場合に動けなくなる傾向である。この材料のくさび迫め（ウェッジング：wedging）は、例えば、駆動ロータの駆動ディスクとハウジングの内壁との間、あるいは駆動ロータのハブとハウジングの内壁に取り付けられたマテリアルスクレーパ（material scraper）との間で発生する可能性がある。

くさび迫めを解決するために、単に駆動動力を大きくすること（すなわち、より大きい駆動モータを付与すること）は、ほとんどの場合、その問題に対する適切な、あるいは満足な解決策ではない。しかし、費用と空間の制限が、単に大きくした駆動動力を付与することに関しては２つの制限となる。処理される材料の一部は容易に壊れにくく、そのために、大きい駆動モータは単に、回転する駆動ロータとハウジングあるいはハウジングに取り付けられた固定部品との間に、材料が押し込まれる結果を増大させる。このことは、運転の完全停止及び装置への損傷をもたらし得る。石炭のように壊れやすい材料に関しては、その駆動トルクは、材料を、回転する駆動ロータとハウジングあるいはハウジングに取り付けられた固定部品との間に押し込まれない小さい部品に壊す又は砕くのに十分に大きい。

この反対のくさび迫め作用は規則的に発生せず、取り扱う材料の種類によって異なる可能性があるが、それが起こる場合には、一時的にでさえ、受け入れられない程度まで精度及びフィーダ性能に影響を及ぼす。一時的又は長期間のどちらでも、このくさび迫めのために装置が動けなくなる傾向は、装置の高速運転においてより大きくなるので、材料が押し込まれる可能性を低減するために装置の運転速度を落とすことは、恐らくくさび迫めの可能性を低減するが、同様に受け入れることができない。

［発明の概要］
本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダは、入口と、出口と、ハウジングの入口からハウジングの出口に延在する内壁とを有するハウジングを備えている。この粉粒体ポンプフィーダはまた、回転軸のまわりに回転可能であるハブと、ハブからハウジングの内壁の方へ延在する複数の駆動ディスクとを有する駆動ロータを備えている。駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間の距離は、駆動ロータの回転方向において、ハウジングの入口からハウジングの出口へ向かって大きくなる。ハウジングの内壁と、駆動ディスクと、ハブとは、材料が、それを通じてハウジングの入口からハウジングの出口へ移される材料移送ダクト（material transfer duct）を規定する。

本発明は、添付図に関連して読む場合に、以下の詳細な説明から最もよく理解される。

［発明の詳細な説明］
図１及び２を参照すれば、本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダが、入口１２と、出口１４と、入口１２から出口１４まで延在する内壁１６とを有するハウジング１０を備えている。本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダは、概括的には、米国特許第５０５１０４１号及び米国特許第５３５５９９３号に記述されており説明されている装置と、構成及び運転について類似しており、その内容が参照としてここに組み込まれる。

図１及び２の粉粒体ポンプフィーダはまた、回転軸２２のまわりに回転可能であるハブ２０と、上記ハブからハウジング１０の内壁１６の方へ延在する一対の駆動ディスク２４とを有する駆動モータ１８を備えている。記述されている本発明の実施形態においては、ハブ２０と駆動ディスク２４とは、単一ユニットとして形成されている。駆動ディスク２４は、ハウジング１０の入口１２からハウジングの出口１４へ材料の移動を容易にするために、米国特許第５３５５９９３号に記述されており説明されているように、その内側面に半径方向に延在する不連続面を備えて形成されてもよい。好ましくは、駆動ディスク２４の外側面はそれぞれ、以下に説明される理由のために、駆動ディスクの周縁部に斜面２４ａを有している。

駆動ロータ１８は、回転軸２２まわりの回転のためにハウジング１０に取り付けられており、例えば、ねじ２５によって所定の位置に保持される。添付図に説明されており記述されている本発明の実施形態においては、駆動ロータ１８は、２枚の駆動ディスク２４を有している。駆動ロータ１８は、２枚以上の駆動ディスクを有するように配置されてもよい。駆動ロータに備えられるべき駆動ディスクの数は、粉粒体ポンプフィーダの特定用途（すなわち、移動される材料、性能仕様など）に依存する。

駆動ディスク２４とハウジング１０の内壁１６との間の関係についての概略図である図３により一層明確に示されるように、駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間の距離は、駆動ロータの回転方向において、ハウジングの入口からハウジングの出口へ向かって大きくなっており、上記回転方向は、添付図に説明されており記述されている本発明の実施形態においては、矢印によって示されるように時計回りの方向である。駆動ディスクとハウジングの内壁とは、その２つの間で好ましい間隔を付与するために、様々な方法で形作られ得る。添付図に説明されており記述されている本発明の実施形態においては、駆動ディスク２４は円形であり、ハブの回転軸２２に垂直なハブ２０から離れて延在しており、ハウジング１０の内壁１６は、螺旋状に形作られている。ハウジング１０の螺旋状の内壁１６は、アルキメデスの螺旋方程式によって規定され得る。すなわち、
Ｒ＝θ＊ａ
ここで、“Ｒ”は半径、“θ”は極角であり、“ａ”は、ミリメートル／度のように角度単位当りの測定単位で与えられる半径の増加の割合である。駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間の距離は、説明のために図３では拡大されている。

図３により表される本発明の実施形態において、駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間の望ましい増大する距離は、ハウジングの内壁の螺旋形状によってもたらされる。駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間のこの所望の増大する距離はまた、駆動ディスクの設計によって、あるいは駆動ディスクの設計とハウジングの内壁の設計との組み合わせによってもたらされ得る。

ハウジング１０の内壁１６と、駆動ディスク２４の内面と、ハブ２０とは、それを通じて材料がハウジングの入口１２からハウジングの出口１４へ移される材料移送ダクトを規定する。駆動ロータ１８が、好適な手段により駆動ロータに連結されたモータ（不図示）によって回転されると、駆動ディスク２４は、ハウジング１０の入口１２を通じて粉粒体ポンプフィーダの中へ導入される材料を、材料が粉粒体ポンプフィーダから排出されるハウジングの出口１４へ移させる。ハウジングの内壁と駆動ディスクの周縁部との間に押し込まれやすい、この粉粒体ポンプフィーダを通じて入口から出口に移される材料部分は、駆動ロータの回転方向において、駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間でより大きい間隔の方へ移動し、駆動ディスクの周縁部とハウジングの内壁との間で大きくなる空間のために押し込まれない。それよりもむしろ、この材料は出口１４を通じて排出される。駆動ディスク２４の外側面に、その周縁部において斜角をつけることによって、駆動ディスクの周縁部の表面積が最小にされ、それにより材料が駆動ディスクとハウジングの内壁との間に押し込まれる傾向を低減する。

図１、２及び４を参照すれば、本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダは、好ましくは、出口１４から下流に及び入口１２から上流にハウジング１０の内壁１６における凹部２８内に取り付けられるマテリアルスクレーパ２６を備えている。マテリアルスクレーパ２６は、ハブ２０にほぼ接する駆動ディスク２４の内側面の間の空間において駆動ロータ１８の中へ延在する。

粉粒体ポンプフィーダを通じて移される材料の一部は、一定の条件の下で、駆動ロータ１８にくっつき、出口１４を通って排出されない。マテリアルスクレーパ２６は、そのような材料を駆動ロータからこすり落とし、通常、この材料は後方に落ち、出口を通って排出される。

マテリアルスクレーパ２８は、駆動ディスク２４の周縁部に面する２つの表面３０（図１には１つだけが示されている）を有している。マテリアルスクレーパの表面３０と駆動ディスクの周縁部との間の距離は、駆動ロータ１８の回転方向において、ハウジングの出口１４におけるハウジング１０の内壁１６と駆動ディスクの周縁部との間の距離から、ハウジングの入口１２におけるハウジングの内壁と駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなる。特に、マテリアルスクレーパ２６の表面３０は、実質的には、ハウジングの内壁１６の続きであり、そのため、マテリアルスクレーパと駆動ディスク２４の周縁部との間に押し込まれる傾向がある、出口１４において排出されない材料は、駆動ロータの回転方向において、駆動ディスクとマテリアルスクレーパとの間でより大きい間隔の方へ移動し、後方に落ちて出口を通って排出されるか、入口１２において導入される材料に加わるかのどちらかである。マテリアルスクレーパ２６の表面３０と駆動ディスク２４の周縁部との間で出口から入口へ向かって大きくなる空間が、図３に表されている。

図１及び４に表されているマテリアルスクレーパ２８は、出口１４において排出されない材料をこすり落とす複数のスクレーピング先端部（scraping tip）２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃを有している。図４に表されるように、マテリアルスクレーパ２６とハブ２０との間の間隔、特に、スクレーピング先端部２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃとハブとの間の間隔は、スクレーパとハブとの間に材料が押し込まれる傾向を低減する、あるいは排除するために、駆動ロータ１８の回転方向において、出口１４から入口１２へ向かって大きくなる。スクレーピング先端部２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃは、螺旋状の点又は単にハブ２０から好ましい距離に配置された点であり得る。

マテリアルスクレーパの第２の形態が、図５に表されている。図５のスクレーパ２６’は、図４に示したマテリアルスクレーパ２６において見られるような複数のスクレーピング先端部よりむしろ、連続的なスクレーピング表面（scraping surface）を有している。マテリアルスクレーパ２６’のスクレーピング表面とハブ２０との間の間隔は、材料がスクレーパとハブとの間に押し込まれる傾向を低減する、あるいは排除するために、回転方向において、出口１４から入口１２へ向かって大きくなる。マテリアルスクレーパ２６’のスクレーピング表面は、螺旋状に形作られ得る。

本発明は、ある特定の実施形態に関して上記に説明されており記述されているけれども、示されている詳細に限定されるべきものではない。むしろ、種々の変形が、特許請求の範囲の同等物の領域及び範囲内で、本発明の趣旨を逸脱することなく、その詳細について行われ得る。

本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダの分解斜視図である。 本発明によって構成される粉粒体ポンプフィーダの側面図である。 本発明によって構成される、粉粒体ポンプフィーダの駆動ディスクとハウジングの内壁との関係についての概略図である。 図１の駆動ロータのハブと図１のマテリアルスクレーパとの関係を示す側面図である。 図１の駆動ロータのハブと第２のマテリアルスクレーパとの関係を示す側面図である。

Claims (20)

1. （ａ）入口と、
   （ｂ）出口と、
   （ｃ）前記入口から前記出口へ延在する内壁と、
   を有するハウジングと、
   （ａ）回転軸のまわりに回転可能であるハブと、
   （ｂ）前記ハブから前記ハウジングの前記内壁の方へ延在する複数の駆動ディスクであり、前記駆動ディスクの周縁部と前記ハウジングの前記内壁との間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において前記ハウジングの前記入口から前記ハウジングの前記出口へ向かって大きくなる駆動ディスクと、
   を有する駆動ロータと、を備え、
   前記ハウジングの前記内壁と、前記駆動ディスクと、前記ハブとが、それを通じて材料が前記ハウジングの前記入口から前記ハウジングの前記出口へ移される材料移送ダクトを規定することを特徴とする粉粒体ポンプフィーダ。
2. 前記駆動ディスクが、前記ハブの前記回転軸に垂直な前記ハブに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の粉粒体ポンプフィーダ。
3. （ａ）前記駆動ディスクが円形であり、
   （ｂ）前記ハウジングの前記内壁が螺旋状に形作られる、
   ことを特徴とする請求項２記載の粉粒体ポンプフィーダ。
4. （ａ）前記駆動ディスクが円形であり、
   （ｂ）前記ハウジングの前記内壁がアルキメデスの螺旋によって規定される、
   ことを特徴とする請求項２記載の粉粒体ポンプフィーダ。
5. 前記駆動ロータが、２枚の駆動ディスクを有していることを特徴とする請求項３記載の粉粒体ポンプフィーダ。
6. 前記駆動ディスクのそれぞれが、
   （ａ）前記材料移送ダクトを規定する内側面と、
   （ｂ）前記駆動ディスクの周縁部において斜角を有する外側面と、
   を有していることを特徴とする請求項５記載の粉粒体ポンプフィーダ。
7. 前記粉粒体ポンプフィーダが更に、マテリアルスクレーパを備え、前記マテリアルスクレーパが、
   （ａ）前記ハウジング内に取り付けられ、
   （ｂ）前記駆動ディスクの間で前記駆動ロータの中へ延在し、
   （ｃ）前記駆動ディスクの前記周縁部に面する表面を有し、前記スクレーパの前記表面と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項１記載の粉粒体ポンプフィーダ。
8. 前記ハウジングが更に、前記駆動ロータの回転方向に関して、前記ハウジングの前記出口から下流に及び前記ハウジングの前記入口から上流に前記内壁に凹部を有し、前記マテリアルスクレーパが前記凹部内に取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の粉粒体ポンプフィーダ。
9. 前記駆動ディスクが、前記ハブの前記回転軸に垂直な前記ハブに取り付けられていることを特徴とする請求項８記載の粉粒体ポンプフィーダ。
10. （ａ）前記駆動ディスクが円形であり、
    （ｂ）前記ハウジングの前記内壁が螺旋状に形作られる、
    ことを特徴とする請求項９記載の粉粒体ポンプフィーダ。
11. 前記駆動ロータが、２枚の駆動ディスクを有していることを特徴とする請求項１０記載の粉粒体ポンプフィーダ。
12. 前記駆動ディスクのそれぞれが、
    （ａ）前記材料移送ダクトを規定する内側面と、
    （ｂ）前記駆動ディスクの周縁部において斜角を有する外側面と、
    を有していることを特徴とする請求項１１記載の粉粒体ポンプフィーダ。
13. 前記マテリアルスクレーパがまた、複数のスクレーピング先端部を有し、前記スクレーピング先端部と前記ハブとの間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記入口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項７記載の粉粒体ポンプフィーダ。
14. 前記マテリアルスクレーパがまた、連続的なスクレーピング表面を有し、前記連続的なスクレーピング表面と前記ハブとの間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記入口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項７記載の粉粒体ポンプフィーダ。
15. 前記マテリアルスクレーパの前記連続的なスクレーピング表面が、螺旋状に形作られることを特徴とする請求項１４記載の粉粒体ポンプフィーダ。
16. （ａ）材料が前記ハウジングの中へ導入される入口と、
    （ｂ）材料が前記ハウジングから排出される出口と、
    （ｃ）前記入口から前記出口へ延在する内壁と、
    を有するハウジングと、
    前記ハウジングの前記入口を通って前記ハウジングの中へ導入される材料を、前記ハウジングから排出する前記ハウジングの前記出口へ移すために回転軸まわりの回転用に前記ハウジングの内部に取り付けられる駆動ロータであり、
    （ａ）回転可能であるハブと、
    （ｂ）前記ハブから前記ハウジングの前記内壁の方へ延在する複数の駆動ディスクであり、前記駆動ディスクの周縁部と前記ハウジングの前記内壁との間の距離が、前記駆動ディスクの回転方向において、前記ハウジングの前記入口から前記ハウジングの前記出口へ向かって大きくなる前記駆動ディスクと、を有する前記駆動ロータと、
    を備えていることを特徴とする粉粒体ポンプフィーダ。
17. 前記粉粒体ポンプフィーダが更に、マテリアルスクレーパを有し、前記マテリアルスクレーパが、
    （ａ）前記ハウジングの前記内壁に取り付けられ、
    （ｂ）前記駆動ディスクの間で前記駆動ロータの中へ延在し、
    （ｃ）前記駆動ディスクの前記周縁部に面する表面を有し、前記スクレーパの前記表面と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの前記周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項１６記載の粉粒体ポンプフィーダ。
18. （ａ）前記駆動ディスクが円形であり、
    （ｂ）前記ハウジングの前記内壁が螺旋状に形作られる、
    ことを特徴とする請求項１７記載の粉粒体ポンプフィーダ。
19. 前記マテリアルスクレーパがまた、複数のスクレーピング先端部を有し、前記スクレーピング先端部と前記ハブとの間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記入口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項１８記載の粉粒体ポンプフィーダ。
20. 前記マテリアルスクレーパがまた、連続的なスクレーピング表面を有し、前記連続的なスクレーピング表面と前記ハブとの間の距離が、前記駆動ロータの回転方向において、前記ハウジングの前記出口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離から、前記ハウジングの前記入口における前記ハウジングの前記内壁と前記駆動ディスクの周縁部との間の距離まで、大きくなることを特徴とする請求項１８記載の粉粒体ポンプフィーダ。
    

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