JP2008529904A

JP2008529904A - 少なくとも１種の粒状材料を容器内へ分配する装置、充填装置、およびそのような装置を用いた充填方法

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Publication number: JP2008529904A
Application number: JP2007554616A
Authority: JP
Inventors: パスカルルビラン; リュックフェデルゾーニ
Original assignee: コミツサリアタレネルジーアトミーク
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: US8122921B2; CN101119913B; FR2882029B1; ATE417801T1; DE602006004309D1; CN101119913A; EP1851150B1; US20080264517A1; JP5000532B2; EP1851150A1; WO2006085035A1; ES2318728T3; FR2882029A1

Abstract

【課題】本発明は粒状材料を、特に複雑な形状を有する容器内に分配する装置に関する。
【解決手段】この装置は、供給ホッパーと充填されるべき容器との間に配置され、軸線の周りに回転移動する偏向手段を備えている。この偏向手段はホッパーと容器とを連結する通路をライニングする。偏向手段は少なくとも１つの面から形成され、この面は、粒体の流れる方向でこの軸線に近づくように回転軸線に対して傾けられていてもよく、また、この軸線に垂直であってもよい。回転速度に応じて、粒体のある量が偏向手段によって排出され、他の部分は通路を直接通過する。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一種の粒状材料を容器内に分配する装置、充填装置、およびそのような装置を用いた充填方法に関する。

粒状材料による容器の充填は通常、円形断面を有し上端部で粒状材料のタンクに接続されたパイプを用いて実行される。しかしながら、粒状タイプの材料はそれらの粒子サイズ、固有の粗さ、および／またはそれらの密度によって流動性が低い場合があった。このタイプの充填は、特に金型が複雑な形状を有する場合には、金型の均一な充填を確実にするのに十分ではない。

例えば空気流による材料の流動化によって材料の流動性を改善することが提案されてきた。しかしながら、実行されるべき手段は複雑である。

文献ＦＲ２４３１４４９において、粒体形状の材料を分配するための装置が提案されている。この装置は、その軸線周りに回転駆動され、供給ホッパーの下に配置された駆動シャフトを備えている。この装置には、ホッパーに対向する端部にゴムの細片が備え付けられ、このゴム細片は、シャフトが回転駆動されるときに、シャフトの軸線に対して傾斜するようになっている。これらの細片は、シャフトの回転速度に依存して、より多くのあるいはより少ない粒体を、垂直の軌跡からそらせる偏向手段を形成する。従って、粒体は、容器内に均一に広げられる。しかしながら、この装置によって得られた充填はまだ不完全である。それは、第一に、シャフトに垂直な容器内で材料が不足し、また、第二には、充填が複雑な形状の容器では不均一になるからである。実際、この装置は、正円柱形状の容器には相対的に有効であるが、平行六面体形状の容器のような角部分を有する容器では有効性がかなり減少する。

従って、本発明の１つの目的は、いかなる形状の容器、特に角部分を有する容器にも均一な充填を可能にする充填装置および充填方法を提供することである。

この目的は、通路をライニングする少なくとも１つの偏向面によって形成された偏向手段を備えた充填装置によって達成される。この偏向面は、容器のより外側の部分を充填するように、粒状材料の一部を外側へ偏向させ、通路は容器のより内側を充填する。

本発明は、材料を容器の到達しにくい部分、特に角部分により良く分配することを可能にする。

本発明は主に、少なくとも１種の粒状材料を分配する装置を目的とする。この装置は、軸線の周りを回転移動し、材料の一部を偏向させる偏向手段を備えている。この偏向手段は、偏向されない材料の部分が通路を通過するように、少なくとも1つの通路をライニングする少なくとも１つの偏向面から形成されている。

具体的な実施形態では、偏向面は回転軸線に垂直である。

他の具体的な実施形態では、偏向面が材料の流れる方向のうち回転軸線の方向に傾けられている。

特に、分配装置は、粒状材料の供給源と充填されるべき容器との間に置かれるようになっている。

さらに、偏向される材料の部分と通路を通過する材料の部分とは、偏向手段の回転速度に依存する。

偏向手段は、連続的に通路の入口の端部を取り囲んでいることが有利である。

第一の実施例では、偏向面は錐体であり、この母線は直線である。

第二の実施例では、偏向面は凹面である。

第三の実施例では、偏向面は凸面である。

この面の回転軸線に垂直な面に沿った断面は、円状、楕円状、または実質的に長方形状であることが有利である。

さらに、通路は、例えば正円柱形状、偏向手段に向けられた錐体、または楕円状のガイド円柱形状であることも考えられる。

具体的な実施形態では、分配装置は少なくとも１つのアーム、または少なくとも1つのブレードによって偏向手段に連結された、回転軸線と同軸線の中心シャフトを備えている。ブレードは回転軸線に対して傾けられていてもよく、また、回転軸線を含む平面に含められていてもよい。

偏向面は、この面によって画定された内部空間を外部と連通するように配置する開口を有する。好ましくは、この開口は回転軸線と実質的に平行であり、回転軸線の周りに均一な角度で分配される。第一の実施例によると、開口は回転軸線に沿って分配装置の全高さにわたって延びている。第二の実施例によると、この開口は装置の高さの一部にのみ延びている。

本発明は、少なくとも１種の粒状材料によって容器を充填する装置をさらに目的とする。この装置は、供給ホッパーと本発明による分配装置とを備えている。この分配装置は供給ホッパーと充填されるべき容器との間に置かれている。

本発明は、本発明による充填装置を用いて粒状材料によって容器を充填する方法を目的とし、以下のステップを備えている。
−分配装置と容器の開口と対向するホッパーとを所定位置に配置し、偏向手段をある速度で回転させ、
−少なくとも１種の粒状材料をホッパーの開口から供給する。

充填中に、予め決められた順序にしたがって回転速度が変化してもよい。

変形例として、分配装置が容器の内部に配置されてもよい。

本発明は、以下の記載および添付する図面を参照してより理解される。

本明細書において、粒状の材料とは、均一または異なる大きさ、例えば数ナノメートル〜数センチメートルの大きさの分離した要素の集合からなる材料を意味する。パウダー状の材料も当然この表現に含まれる。

図１Ａ〜３Ｂには、平行六面体形状の容器２と、粒状材料を供給するためのホッパーとが示される。この容器２はその上部に設けられた開口４を備え、ホッパーは、前記容器の上に配置され、開口４と整列されている。本発明による分配装置１０はホッパー６と容器２との間に置かれ、上端部１２でホッパー６からの粒状材料を受け、該材料を開口４から容器６に分配するようになっている。

示された例では、装置１０は容器内に配置されるが、容器の上に配置されてもよいことが理解される。

ホッパー６は、例えば１つまたはいくつかの粒状材料のタンク（図示しない）に接続されている。

分配装置１０がホッパー６と共に移動することは有利である。

装置１０は、上端部１２から下端部１６に実質的にＹ軸線に沿って延び、粒体がホッパーから容器へ装置１０の内部を通って流れるようにする通路１４が設けられた本体１１を備えている。

この装置はさらに、通路１４の上流に配置されて通路１４の入り口を縁取る偏向手段１８を備えている。偏向手段１８は、時間とともに変化可能な速度ωでＹ軸線の周りを回転して駆動されるようになっている。

偏向手段は、粒体の流れる方向でＹ軸線に近づくようにＹ軸線に対して傾けられた少なくとも１つの偏向面２０から形成される。この面は装置の内部で形成されることが有利である。

換言すると、この面の第一点Ｐ１および第二点Ｐ２を考慮して、ホッパー６の近くに配置された第一点Ｐ１は、ホッパー６から離れて配置された第二点Ｐ２よりもＹ軸線から離れて配置されている。

この面は、連続的にＹ軸線を取り囲んでいることが有利である。

偏向手段１８が、互いに結合されたいくつかの不連続面２０からなってもよいことは理解される。

このように、偏向手段１８の回転速度ωに依存して、より多くのまたはより少ない主な粒体の比率が、分配装置の外に向かって放出され、容器の壁にぶつかり、装置のもっとも外側の部分２２を充填する。さらに、残りの粒体は偏向手段１８に囲まれた通路１４を通って流れ、通路１４と整列して配置された容器２の中央部分２４を充填する。このように、偏向手段によって偏向されなかった粒体は、偏向手段１８の偏向面２０によって通路１４の方向に案内される。この面２０は偏向およびガイドの機能を同時に果たす。

５００ｒｐｍ以下の速度、例えば２５０ｒｐｍでは、すべての粒体が通路１４を通って容器の底の中心２４に落ちる（図１Ａおよび１Ｂ）。

１０００ｒｐｍより高い速度ω、例えば２５００ｒｐｍでは、全ての粒体は偏向手段１８によって偏向され、壁に沿って配置された部分２２に落ちる（図２Ａおよび２Ｂ）。

中間の速度ω、例えば６００〜８００ｒｐｍでは、粒体の一部２６が通路１４を通り、他の部分２８が偏向される。そして、充填は均一になる（図３Ａおよび３Ｂ）。

本発明によって、全てのタイプ、どのような粒子サイズ、密度、および流動性の粒状材料でも充填が可能である。

偏向手段１８および本体１１が全体として回転しても良いということが理解される。従って、装置全体がＹ軸線の周りを回転する。本体１１および偏向手段１８は単一の部品から形成されることが有利である。

図４〜１３には、偏向手段の異なる例が示される。

図４では、本体１１は、正円柱形状を有し、この本体１１には、正円柱形状を有するＹ軸線の通路１４と、下方に向かう円錐形状の面２０とを有し、この円錐体の母線は直線３０および正円であるベース３２である。

図５では、面２０は図１のものと同様であるが、装置は、装置を回転駆動するようにし、正反対の方向で対向するアーム３８によって本体２０に連結されるＹ軸線のシャフト３６を備えている。

図６の例において、アーム３８は、シャフト３６から放射方向に延びＹ軸線を含む平面に含まれる３つのブレード４０によって置き換えられている。

当然、１つのアームまたは２つ以上のアームを有するこの装置が、本発明の範囲内に含まれることが理解される。１つのブレード、２つのブレード、３つ以上のブレードを有する装置にも有効である。さらに、ブレードがＹ軸線に対して傾けられていてもよく、平らまたは曲がっていてもよい。

図７では、面は円錐状であるがベース３２’が楕円状である。

図８では、本体１１はまた、正円柱形状を有する。面２０は下方に向かう円錐形状であり、円錐の母線は、椀状部を画定する凹曲面３４である。この例では、通路１４は上方に向かう円錐形状を有する。

図９では、面２０は凸状であり、上方に向かう円錐形状を有する通路１４に接続されている。

図１０および１１では、面２０はまた凸状である。装置１０はさらに、Ｙ軸線と平行な軸線に沿って延び、本体１１内部で面２０によって画定された空間Ｅと外部とを連通するように配置された開口４２を備えている。開口４２は粒状材料８の流れを改善する。

図１０に示される第一の実施例によると、開口４２は分配装置の全高さにわたって伸びている。

第二の実施例によると、開口４２は本体１１に沿って部分的に、およそ本体の高さの半分まで延びている。

示された例では、開口は全部で３つあり、Ｙ軸線の周りで均一に広がっているが、その数は３よりも少なくても多くてもよいことは理解される。

図１２Ａおよび１２Ｂでは、この装置は凸形状の偏向手段１８と、Ｙ軸線についてブレード４０によって本体１１に接続された中心シャフト３６とを備えている。示された例において、ブレード４０は、シャフト３６に接続された内側面５８と、偏向手段１８に接続され、Ｙ軸線に対して傾けられた外側面６０とを備えている。示された例では、それら側面はそれぞれ異なる傾斜角度を有する。図１２Ｂにおいて、面２０に対して偏向された後の粒体の軌跡が矢印Ｆによって示される。

図１３では、装置は、実質的に長方形形状の基材３２”の円錐面２０を備え、この長方形の側面４４、４６、４８、５０は、連続的になるように円周の弧５２によって接続される。この装置はさらに正反対の方向に対向するアーム３８によって本体１１に接続されたシャフト３６を備えている。この本体１１はまた、実質的に長方形形状を有している。

通路１４は、Ｙ軸線に対して直角な平面に沿った面の断面（面の断面として知られる）と対応するＹ軸線に対して直角の平面に沿った断面（通路の断面として知られる）を有することが有利である。従って、面２０の断面が円状である場合、通路は正円柱によって形成されることが有利であり、面２０の断面が楕円である場合、通路１４は、好適なようにガイド円柱、楕円形等である。しかしながら、例えば円形断面の面および楕円または長方形断面の通路を有してもよいことは理解され、当然、他の組み合わせであてもよい。

さらに、面は必ずしも連続でなくても良く、いくつかの平面の集合、例えば上方を向いたピラミッドを形成するように（図１４）形成されても良い。

図１５には、本発明による分配装置の他の実施形態が示される。この装置は円柱によって形成され、偏向手段を形成する面２０をその上部に備えている。この面は、回転軸線Ｙに対して直角の平面に含まれている。この装置はさらにいくつかの、例えば示された例では７つの通路１４、１つの中央通路１４と、該中央通路の周りに円に応じて均一に配置された６つの通路１４とを備えている。この例では、偏向面は粒状材料の流れる方向に対して垂直である。操作は、他の実施例に関して記載したものと同様である。

本発明による装置は、例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍの直径で１００ｍｍの高さの自動車の機械部品および直径１ｍで高さ１ｍの農業食品工業に用いられる。

本発明による装置は粒状材料の流れを改善し、また容器の充填率を促進するという効果を有する。当然、偏向手段１８の回転は渦を生成し、これは粒状材料の容器の方向への吸引を発生する。これにより、粒状材料を流動化するための複雑な手段の実施を避けることができる。

この装置はまた充填の再現性を確実にするという効果を有する。これは、大きなサイズの容器を扱うとき、当然非常に高度な再現性が求められる場合には非常に重要である。

図１６に示されるように、分配装置１０が容器２の上に配置されたとき、およびその内部に配置されたときに限らず、図１５に示される濃縮手段５６が偏向手段１８と容器２との間に設けられ、粒状材料８が容器２に入るように濃縮されるということは有利である。この濃縮手段は、特に容器が分配装置よりも小さいときに、粒状材料が容器に運ばれることを可能にする。濃縮手段５６は、充填されるべき容器の上端部の形状に対応する形状を有する下端部６２を備えている。

本発明による充填装置は、供給ホッパー６および本発明による分配装置１０を備えている。

本発明による充填装置を用いた充填方法の一例はここで記載される。

この方法は、以下の主なステップを備えている。
−分配装置１０および容器２のホッパー６とを開口４の上で対向して配置し、
−偏向手段１８を回転させ、
−ホッパーを開ける。

より詳細には、この方法は、分配装置１０を容器２の開口４に対向して配置する第一ステップを備えている。

続くステップは、充填が容器の選択に適合するように、偏向手段１８の回転速度を選択することを含んでいる。回転速度は、制御手段のメモリに記録された予め決められた順序に従って、充填段階において変化しても良い。

偏向手段は決定された速度に従って回転される。次いで、粒体形状の材料はホッパーによって分配装置の入り口に運ばれる。

粒体は、直ちに容器に送られる。偏向手段１８の回転速度の機能として、粒体のより多くのまたはより少ない主な部分が通路１４を通過し、他の部分は偏向手段１８によって偏向される。

充填は、例えばホッパーに収容された粒体の積載量が完全に流れ出たときに自動的に終わる。

分配装置は、そのサイズが可能にするとき、完全に容器内に配置されるように設けられても良い（図１Ａ〜３Ｂ）。

本発明は、多くの分野、例えば農業食品部門または薬剤工業、自動車工業、セメント工業、および化学分野において用いられてもよい。

本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置によって得られた充填タイプの概略表示。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。本発明による装置の実施形態。濃縮装置と関連づけられた本発明による分配装置の断面図。

Claims

少なくとも１種の粒状材料（８）の分配装置（１０）であって、
前記材料の一部を偏向する偏向手段（１８）を備え、前記偏向手段（１８）は軸線（Ｘ）の周りに回転移動可能であり、
前記偏向手段（１８）は少なくとも１つの通路（１４）を縁取る少なくとも１つの偏向面（２０）から形成され、前記偏向されない材料の部分は前記通路（１４）を通過し、前記偏向面（２０）は前記材料の流れる方向のうち前記回転軸線（Ｘ）の方向に傾けられていることを特徴とする分配装置。
前記粒状材料（８）の供給源（６）と充填されるべき容器（２）との間に配置されるようになされていることを徴とする、請求項１に記載の分配装置（１０）。
前記偏向された材料の部分と前記通路を通過する材料の部分とは、前記偏向手段（１８）の回転速度（ω）に依存することを特徴とする、請求項１または２に記載の分配装置（１０）。
前記偏向手段（１８）は前記通路（１４）の入口（１２）の端部を連続的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の分配装置。
前記面（２０）は錐体であり、前記錐体の母線は複数の直線（３０）であることを特徴とする、請求項４に記載の分配装置。
前記面（２０）は凹面であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の分配装置。
前記面（２０）は凸面であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の分配装置。
前記軸線（Ｙ）に垂直な平面に沿った前記面（２０）の断面は、円形であることを特徴とする、請求項４と組み合わせた請求項５〜７に記載の分配装置。
前記軸線（Ｙ）に垂直な平面に沿った前記面（２０）の断面は、楕円形であることを特徴とする、請求項４と組み合わせた請求項５〜７に記載の分配装置。
前記軸線（Ｙ）に垂直な平面に沿った前記面（２０）の断面は、実質的に長方形（３２”）であることを特徴とする、請求項４と組み合わせた請求項５〜７に記載の分配装置。
前記通路（１４）は正円柱状の形状を有することを特徴とする、請求項１〜１０に記載の分配装置。
前記通路（１４）は前記偏向手段（１８）に向かう実質的に円錐の形状を有することを特徴とする、請求項１〜１０に記載の分配装置。
前記通路（１４）は楕円ガイド円柱状の形状を有することを特徴とする、請求項１〜１０に記載の分配装置。
さらに前記回転軸線（Ｙ）と同軸線の中心シャフト（３６）を備え、
前記中心シャフトは、少なくとも1つのアーム（３８）によって前記偏向手段（１８）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１３に記載の分配装置。
さらに前記回転軸線（Ｙ）と同軸線の中心シャフト（３６）を備え、
前記中心シャフトは、少なくとも1つのブレード（４０）によって前記偏向手段（１８）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の分配装置。
前記ブレード（４０）は、前記軸線（Ｙ）を含む平面に含まれることを特徴とする、前述の請求項に記載の分配装置。
前記ブレードの内側および外側は、前記シャフト（３６）と前記偏向手段（１８）とにそれぞれ前記ブレードを接続し、前記回転軸線（Ｙ）に対して傾いているとを特徴とする、請求項１５に記載の分配装置。
前記面（２０）は、開口（４２）を備え、前記開口は前記面（２０）に画定された内部空間（Ｅ）を外部と連通するように配置されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の分配装置。
前記開口（４２）は、前記軸線（Ｙ）と実質的に平行であり、前記回転軸線（Ｙ）の周りに均一な角度で分配されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の分配装置。
前記開口は、前記軸線（Ｙ）に沿って前記分配装置（１０）の全高さにわたって延びていることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の分配装置。
前記開口は、前記装置（１０）の高さの一部にのみ延びていることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の分配装置。
少なくとも１種の粒状材料によって容器を充填する装置であって、
供給ホッパーと前述の請求項のいずれか１つに記載の分配装置と備え、
前記分配装置（１０）は前記供給ホッパーと充填されるべき容器との間に置かれることを特徴とする装置。
前述の請求項のいずれか１つに記載の装置を用いて粒状材料で容器を充填する方法であって、他のもののとともに、次のステップを備えることを特徴とする方法。
−前記分配装置（１０）と前記ホッパーとを、前記容器（２）の前記開口（４）に対向させて、所定位置に配置し、
−速度（ω）に応じて前記偏向手段（１８）を回転させ、
−前記ホッパーの開口から少なくとも１種の粒状材料（８）を供給する。
前記充填中に前記回転速度（ω）が予め決められた順序に応じて変化することを特徴とする、前述の請求項に記載の充填方法。
前記分配装置は前記容器の内部に配置されることを特徴とする、請求項２３または２４に記載の充填方法。