JP2007510544A - Grinding and moisture extraction system and method - Google Patents
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Abstract
ベンチュリ管(18)では、入来する材料を入口管(12)を介して受容し、その材料を粉砕にかける。材料は、粉砕を経ると、更に水分抽出及び乾燥にかけられる。気流発生装置(32)が、ベンチュリ管(18)に連結させてあり、高速の気流を発生させて、材料をベンチュリ管に通して気流発生装置の入口開口へと引き寄せる。気流発生装置は、受容した粉砕された材料を出口に導くが、そこで材料を次に空気から分離させてもよい。
【選択図】図3
In the venturi (18), incoming material is received via the inlet tube (12) and the material is subjected to grinding. Once the material is ground, it is further subjected to moisture extraction and drying. An airflow generator (32) is coupled to the venturi tube (18) to generate a high-speed airflow and draw material through the venturi tube to the inlet opening of the airflow generator. The airflow generator directs the crushed material received to the outlet where the material may then be separated from the air.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、粉砕及び水分抽出するための材料加工技術に関する。 The present invention relates to a material processing technique for pulverization and moisture extraction.
多くの産業では、材料をより細かい粒子に、及び微粉末にまで縮小する労働集約的作業が必要である。
例えば、ユーティリティ産業では、石炭を塊から粉末へと縮小した後、発電炉で燃焼させる必要がある。石灰石、白亜又は多くの他の鉱物も、殆どの用途では、粉末形状に縮小しなければならない。固体を細分化し、それらを粉末に挽くのは、機械的負荷の大きい加工である。ボールミル、ハンマーミル、及び他の機械構造では、材料の破片に衝撃を与える、及び圧潰をするが、こうしたシステムは、機能的ではあるが、加工に関しては非効率的で比較的時間がかかる。
Many industries require labor intensive work to reduce materials to finer particles and to fine powders.
For example, in the utility industry, coal must be reduced from a lump to powder and then burned in a power furnace. Limestone, chalk or many other minerals must also be reduced to a powder form for most applications. It is a process with a high mechanical load to break up the solids and grind them into powder. Although ball mills, hammer mills, and other mechanical structures impact and crush material debris, such systems, while functional, are inefficient and relatively time consuming to process.
多くの産業では、更に多様な材料からの水分抽出が必要となる。食品加工、下水廃棄物処理、農作物収穫、採掘、及び多くの他の産業で水分抽出が必要である。産業によっては、水分抽出を効率的に実施できないという理由で、材料を廃棄している。こうした廃棄材料は、それらを効率的に乾燥できれば、商業的利益を提供できるだろう。他の産業でも、廃棄物処理及び加工等の、水抽出は目下の懸案事項であり、改良法に対する極めて大きな要求が存在する。材料脱水に関して幾つかの技術が存在するが、水分抽出効率の改良に対するニーズは高まっている。 Many industries require moisture extraction from a wider variety of materials. Water extraction is required in food processing, sewage waste treatment, crop harvesting, mining, and many other industries. In some industries, materials are discarded because moisture extraction cannot be performed efficiently. Such waste materials could provide commercial benefits if they can be efficiently dried. In other industries, water extraction is a current concern, such as waste treatment and processing, and there is a tremendous demand for improved methods. There are several techniques for material dehydration, but there is a growing need for improved moisture extraction efficiency.
従って、材料粉砕及び材料からの水分抽出に関してより効率的な加工を提供することは、当該技術分野における進歩となろう。かかる技術について本件では開示及びクレームに記載する。 Therefore, providing a more efficient process for material grinding and moisture extraction from material would be an advance in the art. Such techniques are described in the disclosure and claims herein.
図面中図1及び図2を参照すると、粉砕及び水分抽出用粉砕機10を示しており、該粉砕機には入口管12を含む。入口管12には、自由空間と連通する第1端部14、及びベンチュリ管18と連結させる、反対側の第2端部16を含む。
Referring to FIGS. 1 and 2 in the drawings, a pulverizing and
入口管12によりベンチュリ管18までに幾らか距離を設けており、これにより材料を要求される速度まで加速可能である。フィルタ(図示せず)を配置して第1端部14を覆い、粉砕機10への異物侵入を防いでもよい。入口管12には更に細長開口部20をその上側部分に含み、ホッパ22の開口した下端部と連通可能にする。ホッパ22をその上端部24で開口させて、材料を受容する。別の実施例では、粉砕機10にはホッパ10を含まず、材料を単に細長開口部20に様々な既知の従来方法により挿入する。
Some distance is provided by the
ベンチュリ管18には、入口管12に連結する収束部分26を含む。収束部分26の直径は次第に入口管12の直径から縮小して、入口管12より小さい直径となる。ベンチュリ管18には更にスロート部28を含み、該スロート部では入口管12の小直径と等しい一定の直径を維持する。
Venturi
ベンチュリ管18には更に拡がり部分30を含み、該拡がり部分30はスロート部28に連結しており、次第に気流方向に直径を増大する。拡がり部分30をスロート部28に、キャスティング、ねじ山、又は他の既知の方法により連結してもよい。図示したように、収束部分26を長手方向長さに、拡がり部分30より長くする。
The
ベンチュリ管18を気流発生装置32と連通させ、該気流発生装置32により第1端部14から、入口管12を通り、ベンチュリ管18を経て、気流発生装置32に流れる気流を生成する。発生させる気流速度は350mphから超音速までの範囲でもよい。気流速度はベンチュリ管18では入口管12でより速くなる。
The
気流発生装置32を駆動モータ34により駆動させる。駆動モータ34により駆動軸33を駆動する。選択した駆動モータ34の動力は様々であり、処理する材料、材料流量、気流発生装置寸法により異なる。大規模な粉砕機10については一般廃棄物処理施設で使用される可能性があり、一方小規模な粉砕機10については外航船舶上の下水廃棄物を加工するのに使用する可能性がある。
The
気流発生装置32には複数の放射状に延伸するブレードを含み、該ブレードを駆動軸33により回転させて高速の気流を発生させる。気流発生装置32をハウジング35内に配設するが、該ハウジングには空気及び材料出口36を含む。ハウジング35はベンチュリ管18と連結し、ハウジング流入開口(図示せず)を有し、該開口によりベンチュリ管18とハウジング35内部との間が連通可能となる。ブレードにより放射状に延伸する流路を画定するが、該流路を経由して空気が出口36に達し、該出口周囲に沿って、粉砕した材料及び空気を排出させる。本発明での使用に適する気流発生装置32に関する1実施例について、図11〜図18を参照して更に詳細に以下に記述する。
The
次に図3を参照すると、同図では粉砕事象中のベンチュリ管18の運転について説明している。運転時に、材料38を入口管12に導入する。材料38は固体又は半固体でもよい。気流発生装置32により、350mph〜超音速の範囲で空気の流れを発生させ、該空気が入口管12を通り、ベンチュリ管18を通り流れる。ベンチュリ管18では、気流速度が大幅に加速し、材料38を高速気流によりベンチュリ管18に推進させる。材料38の直径を入口管12内径より小さくし、入口管12内面と材料38との間に間隙を存在させる。
Referring now to FIG. 3, the operation of the
材料38が収束部分26に入ると、間隙が狭くなり、ついには材料38により空気が流通可能な収束部分26中の領域を大幅に縮小されてしまう。再圧縮衝撃波40が材料から後方に尾を引き、弓形衝撃波42が材料38の前方に形成される。収束部分26がスロート部28と結合する箇所では、定在衝撃波44が存在する。これらの衝撃波40、42、44の作用により材料38が分解され、その結果粉砕及び材料からの水分抽出が行われる。粉砕された材料45は続いてベンチュリ管18を経由して、気流発生装置32に入る。
When the
材料のサイズ縮小については、粉砕される材料及び粉砕機10寸法により異なる。気流速度を増大させることで、粉砕及び粒子のサイズ縮小が特定の材料では増進する。従って、粉砕機10によりユーザは気流速度を変化させることにより所望の粒子寸法を変えられる。
The material size reduction depends on the material to be pulverized and the size of the
システム10には固形材料を細塵に粉砕するに関する特別な用途を有する。システム10には、更に、一般廃棄物、製紙スラッジ、動物副産物廃棄物、果肉等の、半固形材料から水分抽出する用途がある。
図4及び図5を参照すると、本発明のシステム100の1実施例を示して、材料を粉砕及び材料から水分抽出をしている。図示したシステム100には、前処理段階で材料をブレンドするためのブレンダー102を含む。原材料には、材料を粒状体に塊形成する傾向がある高分子を含んでもよい。粒状体が大型になると、高分子であるために、所望の粉末形状に分解し難くなるかも知れない。
Referring to FIGS. 4 and 5, one embodiment of the
高分子の存在は、一般廃棄物では典型的であるが、これは高分子を下水処理中に導入して廃棄物粒子を結集させるためである。廃棄物はベルトプレスで加工され、その結果材料は殆ど半固体となる。加工によっては、材料は約15〜20%の固体と残留水分となるかも知れない。 The presence of the polymer is typical in municipal waste, because it introduces the polymer during sewage treatment and collects the waste particles. The waste is processed with a belt press so that the material is almost semi-solid. Depending on the processing, the material may be about 15-20% solids and residual moisture.
前処理段階では、乾燥促進剤を原材料と混ぜて、高分子を分解し、材料の粒状化を行う。非高分子生成物の場合は混合せずに加工してもよい。原材料をブレンダー102に導入して、該ブレンダーで材料を一定量の乾燥促進剤とブレンドする。乾燥促進剤は、石炭、石灰等の、多様な促進剤から選択してもよい。乾燥促進剤は、粉砕及び乾燥形状の原材料であってもよい。ブレンダー102により材料を乾燥促進剤と混ぜ、適切な含水率及び粒状体サイズを製造する。
In the pre-treatment stage, the drying accelerator is mixed with the raw material, the polymer is decomposed, and the material is granulated. Non-polymer products may be processed without mixing. The raw material is introduced into the
原材料をブレンダー102からホッパ22に、多数の方法の何れか1方法により移送するが、該方法として、ベルトコンベヤ、ねじコンベヤ、押出機、又は他の電動装置等の搬送装置104の使用が挙げられる。図示した実施例では、搬送装置104を重力を利用した傾斜進路とし、原材料をホッパ22に供給する。搬送装置104を、ブレンダー102の下側部分に位置する流量制御弁106下に配置する。
The raw material is transferred from the
別の実施例では、ホッパ22を省略し、材料を直接入口管12の細長開口部20に供給する。
In another embodiment, the
1つ又は複数のセンサ108で、ブレンダー102から入口管12に通過する材料の流量を監視する。センサ108を中央処理装置110と連通させて流量を調整する。センサ108を搬送装置104付近に、ホッパ22付近に、ホッパ22内に、又はホッパ22と細長開口部20との間にさえ、配設して、材料流量を監視してもよい。中央処理装置110を流量制御弁106と連通させて、必要に応じて流量を加減する。流量を監視及び制御する別の方法を使用してもよく、該方法として目視検査及び流量制御弁106の手動調節を含む。
One or
ホッパ22では材料を受容し、該材料を入口管12の細長開口部20に供給する。
The
気流により材料を入口管12からベンチュリ管18を経由して引寄せる。図示した実施例では、第1端部14をフランジ状に構成し、入口管12より大きな直径から入口管直径へと収束させている。
The material is drawn from the
図示した実施例では、拡がり部分30はハウジング35に連結し、直接ハウジング35に連通する。
拡がり部分30の大直径は、必ずしも入口管12の直径と同じではない。別の実施例では、拡がり部分30を、シリンダ、チューブ、又はパイプ等の中間構成要素に、ハウジング35との連結前に、連結してもよい。
In the illustrated embodiment, the spreading
The large diameter of the expanded
1つ又は複数の通気弁111を拡がり部分30上に配設し、追加の空気量をハウジング35内部及び気流発生装置32に提供する。1実施例では、2つの通気弁111を拡がり部分30の上に配設する。システム100を、通気弁111を部分的に又は完全に開放して運転してもよい。材料が気流発生装置32に詰り始めた場合には、通気弁を閉鎖して追加風力を提供して、材料に気流発生装置18を通過させる。通気弁111は調節可能であり、中央処理装置110と電気的に連通させて制御するところが示されている。通気弁111の手動運転は本発明の範囲内においてこれを行うが、コンピュータによる自動化により加工は遥かに容易になる。
One or
ベンチュリ管18は、高速衝撃波と低速衝撃波との間の衝突点を提供する。衝撃波によりベンチュリ管18内で粉砕及び水分抽出事象を提供する。運転中、ベンチュリ管18内部で又はハウジング出口36で水分は可視的に表れない。除去される水分量は十分に完全な量であるが、残留量も残る可能性がある。粉砕事象により更に材料サイズを縮小する。実験研究から、直径2インチ(50mm)を有する特定の材料をベンチュリ管18に入れると、1回の粉砕事象において直径20μmの微粉末に縮小すること、が分かっている。サイズ縮小は、加工される材料及び粉砕事象の回数により異なる。水の材料からの分離については、材料脱水等多くの用途があり、それにより多数の病原菌を大幅に減少できる。
The
本発明は、一般廃棄物加工に関して特別な用途を有する。乾燥促進剤をブレンドする前処理段階により、システム100で容易に加工できる廃棄物材料を提供する。粉砕及び水分抽出加工により、廃棄物材料における疾病を発症する病原菌の量が、病原菌の細胞膜を破壊することで、大幅に減少すると信じられている。病原菌を減少させる第2の原因として、病原菌を減少させる水分抽出がある。一般廃棄物処理からの分析データから、本発明が全大腸菌群、糞便性大腸菌、大腸菌、及び他の病原菌の大半を排除することが分かっている。
The present invention has particular application with respect to municipal waste processing. The pre-treatment stage of blending the drying accelerator provides a waste material that can be easily processed by the
本発明には、果実及び野菜製品からの水分抽出に関して特有の用途を有する。1用途では、システム100を使用して、林檎、オレンジ、人参、ネクタリン、桃、メロン、トマト等の果実及び野菜製品を脱水してもよい。抽出した水分は比較的衛生的であり、濃縮及び還元して、純粋搾汁液製品を提供してもよい。
The present invention has particular application with respect to moisture extraction from fruit and vegetable products. In one application, the
別の用途では、本発明を使用して、バナナ茎、椰子の木、砂糖黍、大黄等特定の農産物を粉砕及び水分抽出してもよい。バナナ茎繊維を粉砕する際には、その繊維を分離し、水分を抽出する。 In another application, the present invention may be used to grind and extract certain agricultural products such as banana stalks, coconut trees, sugar cane, and big yellow. When pulverizing banana stem fibers, the fibers are separated and moisture is extracted.
材料、水分、及び空気の流れを、気流発生装置32を通してハウジング出口36から出す。ハウジング出口36を排出パイプ112に連結させ、該排出パイプにより材料を、材料及び空気分離用サイクロン114に供給する。
Material, moisture, and air flows exit the
排出パイプ112の直径サイズは、排出パイプ112内で生じる乾燥量に影響を及ぼす。高い空気量が更なる材料乾燥のためには必要となる。排出パイプ112では、排出パイプ112内でより速く空気を進めて材料を通過させ、材料に残存する水分を除去する。空気及び蒸気はサイクロン114へと移動するが、該サイクロンでは空気又は蒸気を固形材料から分離する。
The diameter size of the
粉砕事象により熱が発生するが、この熱は材料乾燥を助ける。粉砕に加えて、気流発生装置32の回転によっても熱が発生する。ハウジング35と気流発生装置32との間の寸法を、回転中に摩擦で熱が発生するよう設定する。この熱をハウジング出口36及び排出パイプ112を通り排出させて、材料をサイクロン114に移動させながら、更に該材料を脱水する。この発生した熱で、特定の用途では、十分に部分的に材料を殺菌するかも知れない。
The milling event generates heat that helps dry the material. In addition to the pulverization, heat is also generated by the rotation of the
ハウジング出口36の直径を増減させて、抵抗及び、ハウジング出口36及び排出パイプ112を通り移動する熱量を調節してもよい。排出パイプ112及びハウジング出口36の直径は、粉砕した材料の水分除去を左右する。出口直径の調節については更に以下で記述する。
The diameter of the
ロック材料等の少量の水を含む重い材料では、水分抽出はあまり必要ではない。かかる材料では、ハウジング出口36及び排出パイプ112の直径を、乾燥があまり必要ないので、増大させてもよい。従って、湿潤材料では、ハウジング出口36及び排出パイプ112の直径を減少させ、空気量及び熱量を増大させ、材料の適当な脱水を達成する。
For heavy materials that contain a small amount of water, such as rock materials, moisture extraction is less necessary. With such materials, the diameter of the
排出パイプ112の、ベンチュリ管18の長手方向軸及び気流発生装置32に関する傾斜角度も脱水機能を左右する。水平に対する排出パイプ角度を約25度〜約90度にして、それにより水分抽出を促進してもよい。材料の上方への移動は重力により引き戻されるが、それに対して空気は重力にそれ程制限されない。このため、空気は材料より速く進み、水分除去が増進される。この角度を調節して、水分抽出効果を増減させてもよい。
The inclination angle of the
サイクロン114は気流から粒子を分離するための周知の装置である。サイクロン114には典型的には垂直円筒形状の沈殿室116を含む。サイクロンを、接線方向入口、軸方向入口、周囲方向排出口、軸方向排出口で構成されることができる。気流及び粒子は、円筒116に入口118を経由して入り、気流が円筒116を下降するに随い、渦状に回転する。円錐部分120により渦直径は、気体がそれ自身で逆回転して中央に沿って出口122へと回転上昇するまで、減少する。粒子は内壁に向けて遠心分離され、慣性衝突により収集される。収集された粒子は、気体境界層を円錐先端部124に流下し、そこで該粒子はエアロック126から、収集ホッパ128へと排出される。
特定の用途では、システム100には更に液化装置130を含み、サイクロン114からの気流を受容する。液化装置130では、気流中の蒸気を液体に液化し、その液体を次にタンク132に貯蔵する。出口134を液化装置130に連結し、空気用排出口を設ける。液化装置130は食品加工に関して特別な用途を有する。別の実施例では、液化装置130を活性炭フィルタ等別の処理装置と置換える。液化か濾過かは材料及び用途によって決まる。出口134はフィルタ(図示せず)を含み又は該フィルタに連結して残留物、粒子、蒸気等を濾過して除去する。
For certain applications, the
材料をシステム100に複数回通過させることで、更に材料を脱水でき、更に粒子サイズを縮小できる。一般廃棄物用途では、システム100を複数サイクル通すことが、所望の脱水成果を得るために必要かも知れない。本発明では、複数のシステム100を連続して使用することを意図して、複数のベンチュリ管18及び複数の粉砕事象を設ける。このようにして、単独のサイクルから連続した複数のシステム100により、所望の成果を獲得できる。或いは、材料を同一システム100により、所望の粒子サイズ及び乾燥状態を獲得するまで、加工及び再加工してもよい。
By passing the material through the
1実現例において、システム100から出た結果として生じた生成物について分析し、粉末粒状体のサイズ及び/又は水分率を測定する。生成物がサイズ及び/又は水分率の閾値を満たさない場合、その生成物が所望のパラメータを満たすまで1又は複数サイクルにかける。
In one implementation, the resulting product exiting the
システム100により異なる材料を均質化できる。運転中に、異なる材料を入口管12に同時に入れて、ベンチュリ管18を通して加工し、粉砕にかける。結果として生じた生成物をブレンド及び均質化すると共に脱水及びサイズ縮小を行う。
The
本発明の特別な用途には、下水廃棄物の石炭を用いた均質化を含む。粉砕及び水分抽出後、合わせて均質化した廃棄物及び石炭製品を石炭バーナに使用して、発電所での蒸気生成に最適な燃焼率を獲得できる。廃棄物が通常の処分ではなくむしろエネルギー生成に利用される。 Special applications of the present invention include homogenization of sewage waste with coal. After milling and moisture extraction, the combined homogenized waste and coal product can be used in a coal burner to obtain an optimal combustion rate for steam generation at a power plant. Waste is used for energy generation rather than normal disposal.
所望であれば、材料をブレンダー102で粉砕前、又は粉砕事象間の中間段階で、混合してもよい。材料を混合することで、特定の材料との均質化を促進してもよい。所望であれば、材料をブレンダー102で粉砕前、又は粉砕事象間の中間段階で混合してもよい。
If desired, the material may be mixed in the
前処理段階でブレンドした材料を、複数の粉砕段階に通して循環させて、所望通りに均質化する。第1材料を複数の粉砕段階を通して加工し、次に第2材料と均質化させてもよい。粉砕段階の間で、第2材料を前処理段階で加工した材料とブレンドしてもよい。第1及び第2材料を次に1又は複数の粉砕段階を通して、均質化し最終生成物を製造してもよい。 The material blended in the pretreatment stage is circulated through multiple grinding stages to homogenize as desired. The first material may be processed through multiple grinding steps and then homogenized with the second material. During the grinding stage, the second material may be blended with the material processed in the pretreatment stage. The first and second materials may then be homogenized through one or more grinding steps to produce the final product.
追加の実施例として、第1材料を3つの粉砕段階に通して循環させてもよい。第3粉砕段階後、第2材料をブレンダー102において共にブレンドしてもよい。混合前に、第2材料をベンチュリ管18に通過させて粉砕し、所望の粒子サイズに縮小しておいてもよい。第1及び第2材料を次に共に1又は複数の追加粉砕段階に通し、所望の水分量、サイズにし、均質化して、工業に利用してもよい。
As an additional example, the first material may be circulated through three grinding stages. After the third grinding stage, the second material may be blended together in the
図6を参照すると、ハウジング200の斜視図を示しており、該ハウジング200にはハウジング出口202を含む。ハウジング200により気流発生装置32の運転構成要素を包囲する。ハウジング200を一部切除して示し、その中の気流発生装置32を図示している。流出流を変化させるために、リストリクタ204をハウジング出口202に導入してもよい。リストリクタ204により、気流に対する抵抗が増大するだけなく、熱も増大する。抵抗量及び気流の変化は、加工する材料により異なる。
Referring to FIG. 6, a perspective view of the
リストリクタ204には首部206を含み、ハウジング出口202及びリストリクタ開口208内に入れ子にする。リストリクタ開口208の断面をハウジング出口202の断面より小さくする。リストリクタ開口208は矩形、円形、又は別の適当な形状を有してもよい。首部206により出口202の断面から最終断面であるリストリクタ開口208に接近するにつれて収束する流路を提供する。開口サイズが異なる多数のリストリクタ204を使用可能にして、流出流を操作し、それによりシステム100を調整して粉砕する材料に適応させてもよい。
The
図7を参照すると、ハウジング200内にある気流発生装置32の横断面図を示している。気流発生装置32は必ずしもハウジング200内で同軸上に位置合わせしない。1実現例では、気流発生装置32には分流板250を含み、該分流板には切断縁252を気流発生装置32付近に有する。分流板250の切断縁252により、粉砕した材料をハウジング出口202に導く。分流板250はハウジング200の内部に連結する、及びハウジング出口202の内部に連結してもよい。
Referring to FIG. 7, a cross-sectional view of the
分流板250により、粉砕した材料が更にハウジング200内で回転することを防ぐ。このように、分流板250は、ハウジング200内で継続的に回転する空気から粉砕した材料を第1に分離する役目を果たす。空気からの粉砕した材料の次なる分離を、サイクロン114により行う。粉砕した材料を引き続きハウジング200内で回転させると、その粉砕した材料が堆積し、ついには気流発生装置32が詰まってしまう。切断縁252によりハウジング200を進む気流量を変化させる。
The
分流板250の位置を調節可能にして、分流板250と気流発生装置32との間の間隙を増減させてもよい。調節が加工する材料により必要となる、又は気流量を操作するために必要となるかも知れない。調節を中央処理装置110により制御してもよく、該中央処理装置は電気機械的装置又は空気圧装置と通信して分流板250を動かす。切断縁252には、気流発生装置32の形状と適合する先端面取り部を有する。
The position of the
図8を参照すると、付随するスロート・リサイザ300を有するベンチュリ管18の横断面図を示している。スロート・リサイザ300は取外可能な構成要素であり、挿入時にはスロート部28内に入れ子にする。スロート・リサイザ300によりスロート部28の有効直径が減少し、気流速度が増大する。スロート部直径を変化させることが、材料及び所望の脱水及び粒子縮小によっては必要になる。従って、気流発生装置32で気流を変化させるかも知れないが、ベンチュリ管18のスロート部直径を操作することが更に望ましい。
Referring to FIG. 8, a cross-sectional view of a
スロート部28には棚部302を形成し、その上にスロート・リサイザ300のカラー304を入れ子にする。王冠部材306をカラー304に連結させ、収束部分26の内面と一致させる。スロート・リサイザ300にはスリーブ308を含み、該スリーブをスロート部28内面と一致させ、ベンチュリ管のスロート長さの主要部内で延在させて、ベンチュリ管18をリサイズする。
A
図9を参照すると、システム400を示し、該システムには2つの粉砕段階402、404を組込んでいる。材料がベンチュリ管18を通過する度に、粉砕が起こり、水分が抽出され、粒子縮小が起こる。前述したように、この加工を単独のベンチュリ管18又は複数のベンチュリ管18を連続させて、所望の水量を抽出する又は所望の生成物サイズを獲得するまで、繰返し行ってもよい。この加工を約100パーセント水抽出を達成するまで継続してもよい。
Referring to FIG. 9, a
2粉砕段階をシステム400では示すが、当然ながらシステムには3、4、5、又はそれ以上の段階を含んでもよい。第1粉砕段階402は、図4及び図5を参照して前述したのと同様である。第1粉砕段階402には、ホッパ22、ブレンダー102、搬送装置104、流量制御弁106、ベンチュリ管18、ハウジング35(その中に気流発生装置32を有する)、及び排出パイプ112を含む。システム400には更に流量制御弁405を排出パイプ112に含み、気流を調整してもよい。
Although two grinding stages are shown in
先の実施例でのように、排出パイプ112をサイクロン114に連結して、加工した生成物を空気から分離する。システム400には更に第2サイクロン406を含み、第1サイクロン114の出口122から空気を受容する。第2サイクロン406により更に空気を残留粒子から分離し、浄化した空気を液化装置130に供給する。第1タンク132を第2サイクロン406と連通させて液化装置130から液化された液体を受容する。出口134により、液化装置130及び第2サイクロン406から伝わる空気用の排出口を提供する。残留物用ホッパ408を配置し第2サイクロン406からの残留粒子を受容する。
As in the previous embodiment,
第1サイクロン114により分離した粒子をホッパ410に、重力を含む任意の数の従来技術を用いて、供給する。図示しないが、第1及び第2サイクロン114、406両方からの粒子をホッパ410に供給してもよい。ホッパ410により粒子を受容し、該粒子を次に第2粉砕段階404にかける。ホッパ410により粒子を第2入口管412に供給し、該第2入口管を第2ベンチュリ管414に、第1粉砕段階402と同様に、連結する。
The particles separated by the
1つ又は複数の流量制御弁416を第2ベンチュリ管414上に設置し、電気的に中央処理装置110と連通させる。流量弁416は、前述し参照符合111を付したものと同様に機能する。
One or more flow control valves 416 are installed on the second venturi 414 and are in electrical communication with the
第2ベンチュリ管414はハウジング418内の第2気流発生装置(図示せず)と連通する。第2気流発生装置によりベンチュリ管414を通る高速気流を発生させる。第2ハウジング418を第2排出パイプ420に連結し、該第2排出パイプにより空気及び加工した材料を第3サイクロン422に供給する。第2排出パイプ420を、第2ベンチュリ管414の長手方向軸に関して約25度〜約90度の角度で傾斜させる。第2流量制御弁424を第2排出パイプ420内に存在させてその中の気流を調整する。第1流量制御弁404と同様に、第2流量制御弁424を、中央処理装置110と電気的に連通させ、調整を行う。
The second venturi tube 414 communicates with a second airflow generator (not shown) in the
第3サイクロン422により粒子を空気から分離し、生成物を生出し、該生成物を別の搬送装置425に供給する。第4サイクロン426は第3サイクロン422から空気を受容し、更に空気を浄化して、残留粒子を取出す。第4サイクロン426からの残留粒子を、残留物用ホッパ428に貯蔵する。第4サイクロン426により空気を第2液化装置に供給し、該装置では蒸気を液化して液体にし、第2タンク432により受容する。出口434を第2液化装置430に連結し、空気を排出可能にする。
The third cyclone 422 separates the particles from the air to produce a product that is fed to another
システム400には更に熱発生装置436を含み、入口管12、412及びベンチュリ管18、414を通して熱を提供し、材料の乾燥を促進する。加熱は、水抽出については必要でなく、単に更に乾燥率を増大させるのに使用する。熱発生装置436はホッパ22、438又は入口管12、412と連通してもよい。熱発生装置436も、図1、図2、図4及び図5に図示した構造において同様な方法で使用してよい。
The
図9では、熱発生装置436を、第1熱制御弁440と連通させて、熱を第1ホッパ22に供給している。第1熱制御弁440を、中央処理装置110に電気的に連通させて、熱供給を調整する。或いは、熱制御弁440を手動で操作してもよい。熱発生装置436を更に第2熱制御弁442と連通させて、該第2熱制御弁によりホッパ438への熱流を調整する。第2粉砕段階404中に材料を加熱するのが、材料又は用途により望ましいかも知れない。加熱が必要な場合は、ホッパ438で第1サイクロン114から粒子を受容する。そうでなければ、材料はホッパ410に、図9に図示するように、送られる。
In FIG. 9, the heat generator 436 communicates with the first
システム400には、更なる脱水及び粒子縮小のための1つ又は複数の粉砕段階を含んでもよい。搬送装置425により、ブレンダー102又はホッパ22に送り戻して、更に粉砕段階402、404を通して生成物を循環させてもよい。第2及び第4サイクロン406、426により更なる空気の浄化を提供する。特定の用途では、液化装置130、430を取外してもよく、又はフィルタ等の別種の処理装置を使用してもよい。
図10を参照すると、別の実施例の粉砕及び水分抽出システム450を示している。システム450は図4及び図5のシステムと同様であり、更に第1サイクロン114に連通する第2サイクロン406、第2サイクロン406から粒子を収集するための残留物用ホッパ408、第2サイクロン406と連通する液化装置130、液化装置130と連通するタンク132、及び液化装置130と連結する出口134を含む。システム450には更に第1サイクロン114に連結する切換弁452を含む。
Referring to FIG. 10, another example grinding and
切換弁452により第1サイクロン114から受取った粒子を第1出口454又は第2出口456に導く。第1出口454を、袋、ホッパ、タンク等のコレクタ458に連結する。第2出口456を再循環管460に連結して粉砕した材料を再度システム450に導入するが、再循環管460とは該管の第1端部14と反対側の端部で連結される。或いは、再循環管460は粉砕材料をホッパ22又は直接細長開口部20に導いてもよい。
The particles received from the
運転中、材料を、システム450を通過するに随い粉砕し、切換弁452の制御により方向を切換えて、システム450を再度通過させて次の粉砕事象を行う。これを、所望であれば最終生成物が得られるまで繰返し、その後該生成物を切換弁452によりコレクタ458に導いてもよい。
During operation, the material is crushed as it passes through the
図11を参照すると、気流発生装置500の実施例を示している。各種金属が、加工される材料によって、気流発生装置に適する。研磨材として、より硬質な合金を使用してもよい。当業者に理解できるように、選択される材料は強度と予想される摩耗との釣合いが取れたものとする。キャスティングによる熱発生装置500は、成形加工で、熱の影響を受けた領域により不規則な形状の溶接部が生成されるため、有利である。
Referring to FIG. 11, an embodiment of the
気流発生装置500を図6で説明するようなハウジング内に受容する。ハウジング200で少なくとも部分的に気流発生装置500を取囲み、好適には唯一の出口がハウジング出口36となるよう完全に気流発生装置500を取囲む。気流発生装置500には、ハウジング200と近接するクリアランスを有して、追加的な摩擦及び熱を発生させてもよい。この熱を、気流発生装置500を通過し排出パイプ112に入る材料の更なる乾燥に役立てるのが望ましい。
The
気流発生装置500には、同心円状に配設した入口開口504を有する前プレート502を含み、入来する材料を受容する。入口開口504の直径は加工される材料サイズ及び予想される空気量に従い、可変である。後プレート506は前プレート502と並行しており、同心円状に配設した軸用開口508を含む。軸用開口508により気流発生装置500の駆動軸を受容し位置付ける。別な気流発生装置500を本発明で使用してもよく、該発生装置としてブレードに連結させた単独の後プレートを有する発生装置又は放射状に延伸するブレードのみを有する発生装置を含んでもよい。
The
後プレート506には更にボルト用開口509を含み、該開口を開口508の同心円状周囲に配設してもよい。ボルト用開口509で其々対応するボルト(図示せず)を受容し、各ボルトを駆動軸に固定する。ボルトを後プレート506にナット又は他の従来装置により固定する。
The
複数のブレード510を前プレート502と後プレート506との間に配設する。ブレード510数は変えてもよく、その数は、ある程度、加工する材料に依存する。ブレード510の厚さも、加工する材料により変えてもよい。
A plurality of
1実施例では、ブレード510を前プレート502と後プレート506とに亘り延在させて、前プレート502及び後プレート506の外面上にブレードフィン511を形成する。ブレードフィン511を前プレート502又は後プレート506のどちらかから約12mm延在させてもよい。ブレードフィン511により熱発生装置500とハウジング200内部との間で空気のクッションを発生させる。ブレードフィン511は更に気流発生装置200とハウジング500との間に入る可能性がある材料を掃き出す機能を果たす。
In one embodiment,
図12を参照すると、開口508の横断面図を示している。開口508により、気流発生装置500を回転させる駆動軸を受容する。ボルト用開口509各々で、ボルトを受容し、後プレート506を固定する。本実施例では、駆動軸を第1直径から、共にボルトも延在させて、開口508への挿入に適する第2直径に移行させる。ボルト用開口509各々に、穴部515を設けて、ボルトと係合するナットを受容してもよい。
Referring to FIG. 12, a cross-sectional view of the
図13を参照すると、気流発生装置500内部の平面図を、1枚のブレード510を有して示している。1枚のブレード510を示すことにより、気流発生装置500に組付けるブレード510の固有な特徴を図示している。残りのブレード510も、同様に構成する。
Referring to FIG. 13, a plan view of the inside of the
ブレード510は、前プレート502及び後プレート506の周辺部513にある後縁部512から、開口508に隣接する前縁部514に延在する。ブレード510には、縁部512に隣接する楔形部分516を含む。楔形部分516にはより厚い横断面を有して、圧力及び気流量を増大させる。楔形部分516は耐摩耗性を向上させるが、これは材料によっては有利である。
The
図14Aを参照すると、楔形部分516についてより詳細に図示する平面図を示している。楔形部分516の形状は、気流発生装置500を通る気流量、気流速度、及び材料流量に影響を及ぼす。楔形部分516を、円周方向及び長手方向に変化させて、気流量、気流速度及び材料流量を変化させてもよい。キャスティング法は、三次元方向に変化可能で、楔形部分516に関してあらゆる円周及び長手方向の輪郭が可能であるという利点を持つ。
Referring to FIG. 14A, a plan view illustrating the wedge-shaped
楔形部分516の厚さを増大させることにより、該部分はブレード510が典型的に最も摩耗する箇所であるため、気流発生装置500の寿命を長くできる。楔形部分516に関して使用する材料及び硬度を、ブレード510の残り部分と相異させてもよい。
Increasing the thickness of the wedge-shaped
図14Bを参照すると、楔形部分518の別の実施例を、該実施例には、取換可能な摩耗チップ520を含んで、示している。時計回り方向に回転する気流発生装置500では、取換可能な摩耗チップ520は、最も物理的接触を受ける。耐摩耗性を増大させるために厚くしても、楔形部分518は気流発生装置500の他の構成要素より摩耗し、早く摩滅する可能性がある。取換可能な摩耗チップ520を取換えることによって、気流発生装置500全体の取換えを延期できる。取換可能な摩耗チップ520を楔形部分518の残り部分に、固定用ナット及びボルト522を含む任意の既知の締着装置を通して、固定する。取換可能な摩耗チップ520を、ブレード510の残り部分より硬質の材料としてもよい。取換可能な摩耗チップ520を、異なる円周及び長手方向輪郭を有する取換可能な摩耗チップ520と取換えてもよい。更に別の実施例では、楔形部分518全体が取換可能である。
Referring to FIG. 14B, another example of a wedge-shaped
図15Aを参照すると、気流発生装置500の斜視図を示し、楔形部分516及び前プレート502及び後プレート506を図示している。ブレードフィン511を更に、前プレート502及び後プレート506の外面から延在させて、示している。図のように、楔形部分516を、対応するブレードフィン511より大幅に厚くしてある。ブレードフィン511は、楔形部分516と同じ摩耗を受けず、同じ厚さにしない。
Referring to FIG. 15A, a perspective view of the
図15Bを参照すると、気流発生装置500の斜視図を、楔形部分516の他の実施例を用いて示している。楔形部分516は、長手方向に前プレート502から後プレート506まで延伸するに随い、その厚さ及び円周方向の輪郭が増大している。楔形部分516は周辺部に向かい放射状に延伸するに随い、その厚さも増大している。
Referring to FIG. 15B, a perspective view of the
気流発生装置500に入る粉砕した材料は、後プレート506付近に集積する傾向がある。長手方向に厚さを増大させることにより、粉砕した材料が、後プレート506に沿って集積するよりはむしろ前プレート502と後プレート506との間に集中して残留するのを促す。キャスティング法により、三次元方向の変化が可能な楔形部分516の製造が可能になる。取換可能な摩耗チップ520には、長手方向に増大する厚さを含む及び該チップによりそれを画定してもよい。別の楔形部分516形状を所望する場合は、長手方向に増大させた厚さ又はより顕著な長手方向に増大させた厚さを有さない、別の取換可能な摩耗チップ520を使用してもよい。このように、粉砕した材料の流れ方向を、異なる円周及び長手方向形状の楔形部分516を使用することにより長手方向に操作してもよい。
The pulverized material entering the
再び図13を参照すると、ブレード510は後プレート506に対して垂直な位置から傾斜位置に移行している。ブレード510は、それが進行するにつれて楔形部分516から前縁部514手前位置に移行する。傾斜位置によりブレード510を気流方向に傾かせる。
Referring to FIG. 13 again, the
図示した実施例では、ブレード510のトレーリング部分524は楔形部分516を含み、後プレート506から垂直に延在する。トレーリング部分524を、ブレード510が後縁部512から前縁部514まで延伸する場合、ブレード510の約4分の1から2分の1としてもよい。リーディング部分526を、トレーリング部分524から前縁部514までのブレード510の残量とする。図示したリーディング部分526には、後プレート506に関して垂直な位置から傾斜位置まで傾斜する移行部を有する。
In the illustrated embodiment, the trailing portion 524 of the
傾斜位置は本明細書では迎角と称する角度を有するが、該角度により前縁部514が入来する気流に切込めるためそう称する。図13では、前縁部514でのブレード510の最終迎角を約25度としている。垂直な位置から傾斜位置への移行部を、ブレード510全体又はその任意部分に亘り延伸させてもよい。迎角を、予想される気流速度、材料流量、及び材料に基づく幅広い範囲の角度から選んでもよい。傾斜位置については、約20〜60度の範囲を有してもよい。
The tilted position has an angle referred to herein as the angle of attack, which is referred to as it cuts into the incoming airflow by the
或いは、ブレード510をその全長に沿って垂直のままとしてもよい。ブレード510は、その全長に沿って迎角も有してもよい。全長に沿って延伸させても、迎角を更に、ブレード510が後縁部512から前縁部514に延伸するにつれて、変化させてもよい。
Alternatively, the
図16を参照すると、前縁部514に関する図を示している。通常、縁部を後プレート506に関して比較的直立させて、ある角度を成して進行させるかも知れない。図示した形状では、前縁部514は後プレート506から始まり、外方湾曲部分528を有して、その後内方湾曲部530に移行する。外方湾曲部分528により、気流発生装置500の入口開口504に移動する空気の捕捉を助ける。かかる輪郭を有する前縁部514は、空気に切込むことが可能である。
Referring to FIG. 16, a diagram relating to the
図17を参照すると、断面17−17に沿った前縁部514の断面図を示している。前縁部514には、楕円形状の横断面図を有し、該形状により入来する気流への切込みを促進する。
Referring to FIG. 17, a cross-sectional view of leading
図18を参照すると、気流発生装置500の斜視図を、ブレード510を説明するために前プレート502を外して、示している。図示した実施例では9枚のブレード510を含むが、その数は可変である。各ブレード510には楔形部分516を含み、更なる耐摩耗性を付与したり、圧力及び気流を増大させたりしている。各ブレード510は、垂直な位置から迎角まで更に移行している。
Referring to FIG. 18, a perspective view of the
運転中、回転するブレード510により高速気流をベンチュリ管18内で350mph以上の範囲となるよう発生させ、空気及び粉砕した材料を入口開口504に引入れる。ブレード510の前縁部514が空気及び粉砕する材料に切込み、空気及び粉砕する材料両方を流経路532に導くが、該経路はブレード510により画定され、流入開口504から前プレート502及び後プレート506の周辺部513へと延在する。楔形部分516により、空気及び粉砕した材料を、ハウジング200内に位置するハウジング出口202に押出する。
During operation, a
本明細書で開示したシステム10、100、400、450を、固定した構造としてもよい。或いは、システムを、トラック、トレーラ、軌道車、ボート、艀等の車両内又は上に搭載してもよい。十分な平面の設置面積を提供する任意の車両を使用してもよい。可動なシステムを有することは、農作物収穫、遠隔地での処理、デモンストレーション等特定の用途で効果的である。
The
図19を参照すると、可動なシステム600を概略的に示している。システム600には、入口管12、ベンチュリ管18、気流発生装置32、ハウジング35、モータ34、排出パイプ112、及び第1及び第2サイクロン114、406等の前述した構成要素を含む。システム600には、ブレンダー102、中央処理装置110、液化装置130等を、追加の要素として含んでもよい。複数の粉砕段階を有するシステムを、同様な方法で車両に搭載してしてもよい。
Referring to FIG. 19, a
システム600には、車両全体を602と表し、組立てられる構成要素を支持するための十分な設置面積を備える車両を含む。システム600には、複数の支持体604を更に含む。システム600には、システムの構成要素を包囲するハウジング606を更に含んでもよい。ハウジング606により該構成要素を保護して、運転中の騒音を低減する。
システム600の1つ又は複数の構成要素を、取外可能にして輸送を容易にしてもよい。例えば、第1及び第2サイクロン116、406をハウジング606の外で延在させ、輸送中には移動させる必要があるかも知れない。サイクロン116、406を、完全に取外す、又は輸送前に部分的に隠してもよい。同様に、ブレンダー102を取外可能にして輸送してもよい。構成要素を取外す必要性は、システム600、車両602及び他の設計制約のサイズに基づいて決まる。
One or more components of the
ハウジング606を制御室に収容して、ユーザがシステム600を運転してもよい。ハウジング606には窓を備えて、構成要素を観察したり、観察、運転、及び加工する材料を挿入するために接近したりしてもよい。
The housing 606 may be housed in a control room and the user may operate the
10 粉砕機
12、412 入口管
18 ベンチュリ管
22、128、408、410、428、438 ホッパ
32、500 気流発生装置
33 駆動軸
34 駆動モータ
35、200、418 ハウジング
38 材料
100、400、450、600 システム
102 ブレンダー
104、425 搬送装置
106、416、405 流量制御弁
108 センサ
110 中央処理装置
111 通気弁
112、420 排出パイプ
114、406、422、426 サイクロン
116 沈殿室
126 エアロック
130、430 液化装置
132、432 タンク
204 リストリクタ
250 分流板
300 スロート・リサイザ
436 熱発生装置
458 コレクタ
460 再循環管
502 前プレート
506 後プレート
510 ブレード
511 ブレードフィン
10
Claims (30)
気流発生装置、にベンチュリ管を通り気流発生装置に向かう気流を発生させること;
材料を気流に導入すること;及び
材料にベンチュリ管を通過させて、水分を抽出し材料を粉砕すること、
を備えることを特徴とする材料を粉砕及び材料から水分抽出する方法。 Providing an airflow generator in communication with the venturi;
Generating an air flow through the venturi to the air flow generating device;
Introducing the material into the air stream; and passing the material through a venturi to extract moisture and grind the material;
A method for crushing a material and extracting moisture from the material, comprising:
粉砕した材料を排出パイプからサイクロンまで通過させて、粉砕した材料を空気から分離すること、
を更に備えることを特徴とする方法。 The method of claim 2, comprising:
Passing the crushed material from the discharge pipe to the cyclone to separate the crushed material from the air;
The method of further comprising.
気流発生装置に、ベンチュリ管を通り気流発生装置に向かう気流を発生させること;
第1及び第2材料を気流に導入すること;及び
第1及び第2材料にベンチュリ管を通過させて、材料を粉砕し均質化すること、
を備えることを特徴とする材料を均質化する方法。 Providing an airflow generator in communication with the venturi;
Causing the air flow generator to generate an air flow through the venturi tube toward the air flow generator;
Introducing the first and second materials into the air stream; and passing the first and second materials through a venturi to pulverize and homogenize the materials;
A method for homogenizing a material, comprising:
入口管上流のベンチュリ管;及び
気流を発生させるための気流発生装置、を備え、
該気流発生装置はベンチュリ管出口端部と連通して、入口管を通り、ベンチュリ管を通り気流を吸引し、それにより気流に導入した材料をベンチュリ管に通過させ、粉砕及び水分抽出にかけること、を特徴とする材料を粉砕し材料から水分を抽出する装置。 Inlet pipe;
A venturi pipe upstream of the inlet pipe; and an airflow generator for generating an airflow,
The air flow generator communicates with the venturi tube outlet end, passes through the inlet tube, sucks the air flow through the venturi tube, and passes the material introduced into the air flow through the venturi tube for pulverization and moisture extraction. An apparatus for crushing a material characterized by the above and extracting moisture from the material.
入口管に連結するベンチュリ管;及び
気流を発生させるための気流発生装置で、前プレート、前プレート内に配設する流入開口、後プレート、及び後プレートと前プレートとの間に配設し両者に連結させる複数のブレードを含む該気流発生装置;及び
少なくとも気流発生装置を部分的に包囲するハウジングであって、気流発生装置の流入開口に連通する出口を含む該ハウジング、を備えること、
気流発生装置をベンチュリ管と連通させて気流をベンチュリ管に通し、流入開口に向けて導くこと、気流に導入した材料をベンチュリ管に通過させ、粉砕及び水分抽出にかけること、
を特徴とする材料を粉砕し材料から水分を抽出する装置。 Inlet pipe;
A venturi pipe connected to the inlet pipe; and an airflow generating device for generating an airflow; both the front plate, the inflow opening provided in the front plate, the rear plate, and the rear plate and the front plate; An airflow generating device including a plurality of blades connected to the airflow generating device; and a housing partially surrounding the airflow generating device, the housing including an outlet communicating with an inflow opening of the airflow generating device;
Let the air flow generator communicate with the venturi pipe, pass the air stream through the venturi pipe and guide it toward the inflow opening, pass the material introduced into the air stream through the venturi pipe, and subject it to crushing and moisture extraction;
A device that crushes the material and extracts moisture from the material.
30. The apparatus of claim 29, wherein the flow diverting plate is adjustably connected to the interior of the housing to change the distance from the cutting edge to the airflow generating device.
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