JP2011502087A - 材料の真空搬送システムにおける方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

真空搬送システムにおける方法であって、該真空搬送システムは、少なくとも1つの供給点(61、66)と、一方の端で供給点(61、66)に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素(20)に接続している材料搬送配管(100、101、102)と、少なくとも材料の搬送時に搬送配管(100、101、102)内に差圧を提供する手段(3、3’)とを備える、方法。本方法において、搬送配管(100、101、102)内に、増強された真空効果(真空パルス)がエジェクタ装置(4)によって提供され、エジェクタ装置(4)の作動媒体が蓄圧器に充填され、該蓄圧器から、前記搬送配管内に強い吸引を提供するように前記作動媒体がエジェクタノズルに搬送される。本発明は装置にも関する。
【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1のプリアンブルに記載の真空搬送システムにおける方法に関しており、該真空搬送システムは、少なくとも1つの供給点と、一方の端で該供給点に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素に接続している材料搬送配管と、少なくとも材料の搬送時に搬送配管内に差圧を提供する手段とを備える。
本発明はまた、請求項11に記載の装置に関する。
本発明は、包括的には真空搬送システムに関し、詳細には、家庭廃棄物の搬送等の、廃棄物の回収及び搬送に関する。
吸引によって廃棄物を配管内で搬送するシステムが知られている。これらのシステムでは、廃棄物は吸引によって配管内で長距離搬送される。特に、異なる施設に廃棄物を搬送する装置が利用される。このような装置では典型的には、差圧を得るために真空装置が用いられ、真空装置において、搬送配管内の負圧が真空ポンプ又はエジェクタ装置等の真空発生器によって提供される。搬送配管内には、典型的には少なくとも1つの弁要素があり、弁要素の開閉によって搬送配管内に入る補給空気が調節される。
吸引では1バール未満(実際には0.1バール乃至0.5バール)の差圧しか利用可能ではない。継続的な負圧が廃棄物の搬送配管内で維持されるシステムが知られている。小さな差圧では、配管内で搬送される材料を移動させるには配管内の流速を速く設計することが必要である。配管内を通る廃棄材料はその堅さ、サイズ及び形状が不規則であるため、配管内にバイパス流が容易に形成されることによって、吸引を生じさせる真空発生器/吸引装置は、その容量及び電力が極めて大規模でなければならない。
配管まで延びる真空ポンプを利用することには問題がある。材料を搬送配管へ搬送するために出口弁をいずれかの場所で開くと、強力な音が通常生じてしまう。これは、特に住宅地で非常に大きな問題となる。この問題に対する解決策は、通常、出口弁又は配管の端の掃き出し弁(flushing valve)を開くまで真空ポンプを作動しないことである。したがって、搬送材料を迅速に移動させることを可能にするために、ポンプは、数キロメートルの長さの場合さえある配管に十分な速さで負圧を加えることができるように負圧を迅速に生成するために大きくなくてはならない。これは、エネルギー消費量及び性能が非常に高い真空ポンプを必要とする。これはさらに、エネルギーコスト及び保守コストを高額にする。この問題に対する解決策として、真空蓄積器が特許文献1において示唆されている。1バール未満のわずかな負圧しか供給することができないということのように、真空蓄積器の容量は配管のサイズとほぼ同じとするため、この真空蓄積器は大きなシステムには特に不適当である。さらに、大きな廃棄物真空搬送システムに関する問題は、数キロメートルの長さである搬送配管の容量が相当なものになるということである。
欧州特許第0906877号明細書
本発明の目的は、既知の構成の欠点が回避される、材料の搬送システム内と関連する完全に新規の種類の構成を得ることである。本発明の別の目的は、搬送材料を移動させるのに必要な真空パルスを提供する、真空搬送システムに適した構成を提供することである。
本発明は、吸引エジェクタを用いて瞬間的に必要な真空パルスを提供する、より高い圧力で供給される圧力媒体を利用するという着想に基づいている。
本発明による方法は、増強された真空効果(真空パルス)がエジェクタ装置によって搬送配管内に提供され、エジェクタ装置の作動媒体が蓄圧器に充填され、蓄圧器から、搬送配管内に強い吸引を提供するように作動媒体がエジェクタノズルへ搬送されることによって主に特徴付けられる。
さらに、本発明による方法は、請求項2乃至10に記載されているものによって特徴付けられる。
本発明による装置は、エジェクタ装置であって、増強された真空効果(真空パルス)を搬送配管内に提供し、蓄圧器の該エジェクタ装置の媒体を作動させ、蓄圧器から、搬送配管内に強い吸引を提供するように圧力媒体がエジェクタノズルへ搬送される、エジェクタ装置を備えることによって特徴付けられる。
本発明による装置は、請求項12乃至18に記載されているものによってさらに特徴付けられる。
本発明による構成は多数の重要な利点を有する。エジェクタをトリガすると、ポンプの出力に関して多種多様であり得る大幅な吸引の増大が瞬間的に得られる。この方法によって、配管内での材料の迅速な搬送の開始がもたらされる。この後、真空ポンプは搬送速度を維持する。空気圧エジェクタが負圧を上げると、搬送の完了を担当するさらなるポンプが作動される。本発明による構成はまた、従来技術が引き起こす音の問題を大幅に低減する。
以下で、本発明が添付の図面を参照して一例によって詳細に説明される。
本発明による一実施形態によるシステムを概略的に示す。 本発明による別の実施形態によるシステムを概略的に示す。 既知の構成の搬送配管内の負圧の変動曲線を示す。 搬送配管内の負圧の変動曲線を示す。
図1は、本発明による方法及び装置を利用する、材料の搬送システム、詳細には廃棄材料の搬送システムを概略的に示す。
図1及び図2において、参照符号61、66は搬送される廃棄材料の供給ステーションを示し、供給ステーションから材料、特に搬送される家庭廃棄物等の廃棄材料が搬送システムへ供給される。システムは、いくつかの供給ステーション61、66を備えることができ、ここから搬送される材料が搬送配管100、101、102、103、104へ供給される。典型的には、搬送配管は主搬送配管100を備えており、いくつかの分岐搬送配管101、102が主搬送配管100に接続することができ、いくつかの供給ステーション61、66が、供給配管103、104を介して分岐搬送配管101、102のそれぞれに関して接続することができる。図1による実施形態では、2つの分岐搬送配管101、102が主搬送配管100に接続している。図面では、それぞれ3つの供給ステーション61及び66が両方の分岐搬送配管101、102に接続している。供給された材料は、搬送配管100、101、102、103、104に沿って搬送配管の反対端にある分離装置20へ搬送され、分離装置では搬送材料は、たとえば、遠心力によって搬送空気から分離される。分離された材料は、たとえば必要に応じて、分離装置20から廃棄物容器51等の材料容器へ又はさらなる処理のために除去される。材料容器は、図面の実施形態におけるように、廃棄物圧縮機50を備える場合があり、ここから材料は廃棄物容器51へさらに搬送される。図1の実施形態では、分離装置20には材料出口要素が設けられている。分離装置20からは、配管105が、搬送配管内に負圧を生成する手段3、4へつながっている。図1の実施形態では、負圧を生成する手段は、真空ポンプユニット3及びエジェクタユニット4を含む。負圧を生成する手段によって、材料を搬送するのに必要な負圧が搬送配管100、101、102、103、104内に提供される。真空ポンプユニット3は、アクチュエータ31によって作動されるポンプ30を備える。本発明によれば、システムは、図面の実施形態では配管106、105及び分離器要素20を介して搬送配管に接続しているエジェクタユニット4をさらに備える。
エジェクタユニット4はエジェクタノズル45を備えており、エジェクタノズル45から作動媒体がエジェクタ42に向けてエジェクタパイプ46内へ吹き付けられることによって、配管106内に吸引が提供される。エジェクタユニット4は、典型的には少なくとも1つの圧縮機12及び空気圧式蓄圧器16を備える、空気圧源1等の作動媒体源に接続している。負圧は、搬送配管内での材料を搬送するのに必要な力を提供する。エジェクタユニット4は分離装置20に接続しており、分離装置20には同様に主搬送配管100も接続している。
供給配管103、104には出口弁60、65が配置され、これは適当なサイズの材料部分が供給点61、66から搬送配管101、102へ搬送されるように開閉する。材料は、廃棄物容器等の供給点61、66から供給される。容器が一杯になった後で出口弁60、65が自動又は手動で開かれる。搬送配管100、101、102のそれぞれには、最適には分離装置20に対して搬送配管の反対端に、必要なときに開閉するライン弁62、67、70が取り付けられる。
システムは、以下のように動作する:開始状況では、圧縮機12は、圧力媒体蓄圧器、すなわち図1の実施形態では空気圧式蓄圧器16に負荷をかけて、圧力センサ17によって規定される過圧で充填する。負荷圧の上限はシステムによって決まる。この上限は、たとえば10バール乃至300バール、一実施形態では10バール乃至40バール、別の実施形態では40バール乃至300バールとすることができる。分離装置20の出口ハッチが閉じており、主搬送配管100と分離要素との間の弁26が開いている。真空ポンプユニット3は、主搬送配管100内で負圧を維持する。一実施形態では、搬送配管内の負圧は、たとえば約−0.2バールである。真空ユニット3の真空ポンプ30のモータ31は、圧力センサ32のデータに基づいて周波数変換制御装置によって制御される。図1のシステムでは、開始状況では動作しない第2のポンプユニット3’もある。エジェクタユニット4は、開始状況では動作しない。供給点、すなわち廃棄物容器の付近の出口弁60、65はすべて閉じている。分岐搬送配管101、102のライン弁62、67は開いている。分岐搬送配管101と主搬送配管100との間にはエリア弁64があり、同様に、第2の分岐搬送配管102と主搬送配管100との間には、第2のエリア弁69がある。開始状況では、エリア弁64及び69は閉じており、主搬送配管100のライン弁70も閉じている。
第1の分岐搬送配管101のエリアに属する供給点61の廃棄物容器を空にすると仮定する。排出信号に基づいて、出口弁60及び分岐配管101のエリア弁64が開いて、分岐配管101のライン弁62が閉じる。負圧が搬送配管100内で減少すると、真空ポンプは出力を増大するよう試みて最大回転になり、可能な第2の真空ポンプユニット3’が始動する。エジェクタユニットの弁41が開くことによって、圧力媒体が蓄圧器16からエジェクタへ到達する。これによって、配管内における不快な音(轟音)を伴わずにスムーズでありながらも迅速な負圧の増大を得る。これにより、供給点61の廃棄物容器から排出された材料の搬送を開始することが、配管101、100内で確実に行われる。典型的には開始状況の数秒後に、出口弁60は閉じて、ライン弁62が開く。新たな廃棄物をまた同様に、供給点の空の廃棄物容器に入れることができる。出口弁60、65は、一群として又は互いに対してわずかに遅れのある一群として開くこともできる。
搬送配管の負圧が、たとえば−0.2バール値まで減少すると、エジェクタユニットの弁41が閉じて、蓄圧器16は圧縮空気等の圧力媒体で再び充填される。真空ポンプ3、3'は、搬送配管内で所望の負圧を維持する。所定の時間が経過した後で、弁64は閉じて搬送配管100のライン弁70が開くことによって、搬送材料は、廃棄物ステーションの分離器要素20まで搬送配管100内で搬送され続ける。
分離装置20が一杯になると、搬送配管100の弁26が閉じて制御弁23が開き、それによって分離装置の出口ハッチ27のアクチュエータ24が出口ハッチ27を開き、分離装置に蓄積された材料が圧縮機デバイス50に排出されて廃棄物容器51へさらに排出される。分離装置20の出口ハッチ27が閉じて弁26が開く。
この後、開始状況に戻り、排出プロセスが繰り返され得るか、又は他のいくつかの供給点の排出が実施され得る。
廃棄物容器51は、一杯になると取り替えられるか又は空にされる。
図3は、従来技術の排出プロセスの場合の、排出プロセス中の搬送配管内の負圧の変化を示す。負圧は最初、図面による構成において−0.2バールである設定値にある。負圧は減少していき、所定の負圧値が得られるまでに長い時間がかかる。これは、搬送される材料を搬送配管内で良好に搬送するのを開始できないことにつながり得る。ポンプのサイズを大きくすることが1つの解決策であるが、これはエネルギー消費量を増大させる。また、大きなポンプはそれ自身の慣性モーメントを有していることにより、搬送の開始が大幅に遅れる。
図4は、本発明によるシステムの、排出プロセス中の搬送配管内の負圧の変化を示す。点tにおいて、弁62は閉じ、弁60、64及び41は開く。点tにおいて、弁62は閉じ、弁64は開く。負圧はその最低値まで減少している。図面の実施形態において負圧が、急速であるがスムーズに約−0.4バールの値まで増大する場合に真空衝撃(vacuum shock)が提供される。弁41は点tにおいて閉じる。1つ又は複数の真空ポンプは負圧を約−0.2バールの設定値に維持する。図面に示される圧力値は、一例を表しており、1つの事例における真空パルス中の圧力の変動を描写している。圧力値、圧力変動の程度、及び真空パルスの持続時間は、実施形態に従って変動し得る。
エジェクタ装置4、及び作動媒体として動作する蓄圧器に蓄積される圧力媒体によって、図4による真空衝撃が提供され、それによって、搬送される材料を移動させやすくし、その後、少なくとも1つの真空ポンプ3によって、搬送配管内での材料の移動を維持することができる。
本発明によれば、本方法は、搬送配管100内の差圧によって、材料、有利には廃棄材料を搬送することに関する。本方法によれば、材料は搬送配管100へ、さらに搬送配管内で分離装置20へ搬送され、そこで搬送材料が搬送空気から分離される。搬送配管100には、少なくとも1つの真空ポンプによって負圧が与えられ、この真空ポンプは、それ自体が既知であるように、吸引側が分離装置20に接続している。本発明による方法では、搬送配管100、101、102において、エジェクタ装置によって増強して生成された負圧(真空パルス)が提供され、エジェクタ装置の吸引側が、搬送配管に、直接又は分離装置に接続している管路によって接続されている。
図2は、本発明による装置の別の実施形態を示しており、搬送配管内で基本的な負圧を生成するために、図1の真空ポンプ3、3'の代わりにエジェクタポンプ3’’が用いられる。エジェクタポンプの吸引側は配管105を介して分離器要素20に結合されており、これによって搬送配管100内に吸引が提供される。作動媒体として、エジェクタポンプ3’’は、ポンプ装置300によって容器360からエジェクタノズル340へ圧送される水を用いる。これによって、配管105に接続しているエジェクタポンプの吸引側で吸引が提供される。エジェクタノズルによって吹き付けられる水、典型的には水霧が、容器360に戻り、そこから搬送されてポンプによって再び吹き付けられる。また、図2の実施形態は、別のエジェクタ装置を利用して搬送配管100内で増強された真空効果(真空衝撃)を提供する。
図1及び図2の実施形態では、いわゆるサイクロン式廃棄物分離装置(a waste cyclone)である分離器要素20、真空ポンプ装置3、3'、3’’、エジェクタユニット4及び圧縮機ユニット1が、材料搬送システムの材料の送出端、すなわち詳細には廃棄物ステーション内に接続する廃棄物搬送システムに配置されている。複数の供給点がシステムの配管に沿って分散して配置され得る。廃棄物搬送システムと関連して、これらの供給点は、たとえば廃棄物入れ(waste bins)又は廃棄物シュートであり得る。
したがって本発明は、真空搬送システムにおける方法に関しており、該真空搬送システムは、少なくとも1つの供給点61、66と、一方の端で供給点61、66に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素20に接続している材料搬送配管100、101、102と、少なくとも材料の搬送時に搬送配管100、101、102内に差圧を提供する手段3、3’とを備える。本方法において、搬送配管100、101、102内に、増強された真空効果(真空衝撃)がエジェクタ装置4によって提供され、該エジェクタ装置の作動媒体が蓄圧器に充填され、該蓄圧器から、搬送配管内に強い吸引を提供するように作動媒体がエジェクタノズルへ搬送される。
本方法の一実施形態によれば、少なくとも1つの真空ポンプユニット3、3'、3’’を用いて搬送配管100、101、102内に基本的な負圧を提供する。
典型的な一実施形態によれば、本方法において、負圧が少なくとも主搬送配管100内で維持されることによって、少なくとも1つの供給点又はその同等物を空にする場合、まず供給点と主搬送配管100との接続部が開き、おそらく開いている、供給点の分岐配管101、102のライン弁62、67を閉じ、増強された真空効果がエジェクタ装置によって搬送配管内に提供され、供給点から搬送配管への接続部が閉じ、対象となる分岐配管のライン弁62、67を開いて補給空気の搬送配管内へのアクセスを可能にする。
典型的な一実施形態によれば、エジェクタ装置4の作動媒体として、圧縮空気等の気体が用いられる。
別の実施形態によれば、エジェクタ装置4の作動媒体として、液体が用いられる。
エジェクタ装置4の作動媒体は、圧縮機等のポンプ手段12によって蓄圧器16に充填される。
エジェクタ装置4の作動媒体は、たとえば約10バール乃至40バール等の高圧で蓄圧器に充填される。圧力はこれより高くてもよい(たとえば40バール乃至300バール)。
別の実施形態(図2)によれば、少なくとも1つのエジェクタユニット3’’を真空ポンプユニットとして用いて、基本的な負圧を搬送配管100、101、102内に提供する。
本方法では、少なくとも1つの真空ポンプ3、3'、3’’によってすでに提供されている負圧は、エジェクタ装置4によって搬送配管100内で瞬間的に増強される。
本発明はまた、真空搬送システムにおける装置に関しており、該真空搬送システムは、少なくとも1つの供給点61、66と、一方の端で供給点61、66に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素20に接続している材料搬送配管100、101、102と、少なくとも材料の搬送時に搬送配管100、101、102内に差圧を提供する手段3、3’、3’’とを備える。本装置は、エジェクタ装置4であって、増強された真空効果(真空パルス)を搬送配管100内に提供すると共に、蓄圧器16の該エジェクタ装置の媒体を作動させるエジェクタ装置4を備え、蓄圧器から、搬送配管内100で強い吸引を提供するように圧力媒体がエジェクタノズルへ搬送される。
エジェクタ装置4の吸引側は分離器要素20に接続しており、分離器要素20から搬送配管100への接続部がある。本装置は、蓄圧器16を充填するポンプ手段12を備える。
一実施形態によれば、蓄圧器16は空気圧式蓄圧器である。別の実施形態によれば、蓄圧器16が液圧式蓄圧器であることによって、エジェクタ装置4の作動媒体は液体を含む。
搬送配管100、101、102内で基本的な負圧を生成するために、少なくとも1つの真空ポンプ3、3'、3’’が用いられる。
有利な一実施形態によれば、本装置は廃棄物搬送システム内と関連するように取り付けられる。ここで材料供給点61、66は、有利には、廃棄物入れ又は廃棄物シュート等の廃棄物の供給点である。
時間的に、真空衝撃の長さは、たとえば数秒から数十秒まで様々である。その値は、特に、システムのサイズ並びに搬送材料の種類及び質によって決まる。
本発明が上述の実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲内で変更できることは当業者には明らかである。必要であれば、本明細書に記載された可能性のある特徴と共に他の特徴は、互いに別個に使用することもできる。

Claims (18)

  1. 真空搬送システムにおける方法であって、該真空搬送システムは、少なくとも1つの供給点(61、66)と、一方の端で該供給点(61、66)に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素(20)に接続している材料搬送配管(100、101、102)と、少なくとも材料の搬送時に該搬送配管(100、101、102)内に差圧を提供する手段(3、3’)とを備え、該方法において、前記搬送配管(100、101、102)内に、増強された真空効果(真空パルス)がエジェクタ装置(4)によって提供され、該エジェクタ装置の作動媒体が蓄圧器(16)に充填され、該蓄圧器(16)から、前記搬送配管内に強い吸引を提供するように前記作動媒体がエジェクタノズルに搬送されることを特徴とする、方法。
  2. 少なくとも1つの真空ポンプユニット(3、3’)を用いて基本的な負圧を前記搬送配管(100、101、102)内に提供することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 負圧が少なくとも主搬送配管(100)内で維持されることによって、少なくとも1つの供給点又はその同等物を空にする場合、まず前記供給点と前記主搬送配管(100)との接続部を開き、おそらく開いている、前記供給点の分岐配管(101、102)のライン弁(62、67)を閉じ、増強された真空効果が前記エジェクタ装置によって前記搬送配管内に提供され、前記供給点から前記搬送配管への接続部を閉じ、対象となる前記分岐配管の前記ライン弁(62、67)を開いて補給空気の前記搬送配管内へのアクセスを可能にすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記エジェクタ装置の前記作動媒体として加圧空気等の気体が用いられることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記エジェクタ装置(4)の前記作動媒体として液体が用いられることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記エジェクタ装置の前記作動媒体は、圧縮機等のポンプ手段(12)によって前記蓄圧器(16)に充填されることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記エジェクタ装置(4)の前記作動媒体は、約10バール乃至40バール等の高圧になるまで前記蓄圧器(16)に充填される気体であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記エジェクタ装置(4)の前記作動媒体は、約40バール乃至300バール等の高圧になるまで前記蓄圧器(16)に充填される液体であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
  9. 少なくとも1つのエジェクタユニット(3’’)が、基本的な負圧を前記搬送配管(100、101、102)内に提供するための前記真空ポンプユニットとして用いられることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 少なくとも1つの真空ポンプ(3、3'、3’’)によってすでに提供されている前記負圧は、エジェクタユニット(4)によって前記搬送配管(100、101、102)内で瞬間的に増強されることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 真空搬送システムにおける装置であって、該真空搬送システムは、少なくとも1つの材料供給点(61、66)と、一方の端で該供給点(61、66)に接続しており、他方の端で搬送材料が搬送空気から分離される分離器要素(20)に接続している材料搬送配管(100、101、102)と、少なくとも材料の搬送時に該搬送配管(100、101、102)内に差圧を提供する手段(3、3’)とを備え、該装置は、増強された真空効果(真空パルス)を前記搬送配管(100)内に提供するエジェクタ装置と、該エジェクタ装置の作動媒体の蓄圧器(16)とを備え、該蓄圧器から、前記搬送配管内(100)で強い吸引を提供するように前記作動媒体がエジェクタノズルに搬送されることを特徴とする、装置。
  12. 前記エジェクタ装置(4)の吸引側は、前記分離器要素(20)に接続しており、前記分離器要素(20)から前記搬送配管(100)への接続部があることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
  13. 前記蓄圧器(16)を充填するポンプ手段(12)を備えることを特徴とする、請求項11又は12に記載の装置。
  14. 前記蓄圧器(16)は空気圧式蓄圧器であることを特徴とする、請求項11乃至13のいずれか1項に記載の装置。
  15. 前記蓄圧器(16)が液圧式蓄圧器であることによって、前記エジェクタ装置(4)の前記作動媒体は液体を含むことを特徴とする、請求項11乃至13のいずれか1項に記載の装置。
  16. 少なくとも1つの真空ポンプ(3、3'、3’’)が、前記搬送配管(100、101、102)内で基本的な負圧を生成するのに用いられることを特徴とする、請求項11乃至15のいずれか1項に記載の装置。
  17. 廃棄物搬送システム内と関連するように取り付けられることを特徴とする、請求項11乃至16のいずれか1項に記載の装置。
  18. 前記材料供給点(61、66)は、廃棄物入れ又は廃棄物シュート等の廃棄物の供給点であることを特徴とする、請求項11乃至17のいずれか1項に記載の装置。
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