JP2016529460A - 無差別ミキサー - Google Patents

Abstract

材料のベッド（１２）の無差別ミキサー（１０）であって、細長く、かつ、内側面を有する実質的に円筒形のシェル（１２）と、シェル（１２）内に設けられた複数の個別のリフト手段（１６）とを有し、複数のリフト手段（１６）は、先端（２０）および後端（２２）を有する羽根（１８）を有し、羽根（１８）が内側面（１４）から離隔され、リフト手段（１６）全体が材料のベッド（２６）を通過するように、円筒シェル（１２）に関して配置されている、ことを特徴とする無差別ミキサー（１０）。【選択図】図４

Description

本願発明は、無差別ミキサーに関する。具体的には、本願発明は、回転窯内で使用するための無差別ミキサーに関する。

以下の背景技術は、本願発明の理解を助けるためのものである。ここでの議論は、参照される任意の材料が、本願の優先日において技術常識であるか、あったことを認識し、認めるものではない。

回転窯は、セメント技術または他の工業分野において、材料の温度を連続処理して高温に上昇させるための手段として周知である。歴史的に、回転窯は、シェルと呼ばれるわずかに傾斜した回転スチール製シリンダから構成される。ゆっくり窯を倒し（シェルの傾斜および回転により）、下側端部から材料ベッドが放出される。材料は、バーナーによって生成された内部炎によって概して直接加熱される。シェルは、許容レベルまでスチール温度を減少させるべく、耐熱加工されている。スチールシェルは、大きな鋳造スチールタイヤおよびサポートローラー上で支持される。水分が供給されて回転窯を通過し、窯の一部が乾燥処理を実行する。

回転窯の効率を改善する従来の試みは、回転窯の内部に付加される多くの特徴を使用することを含む。これらは、リフト手段、チェーン、タンブラーおよびトレフォイルの使用を含む。これらの特徴は、材料のベッドの適切な混合および温度分布を維持するために、回転窯内部での材料のベッドの通常の移動を妨害するように作用する。チェーンなどのいくつかの特徴は、主に、材料ベッドと窯ガスとの間の熱伝達を増加させることに着目している。

これらの試みにも拘わらず、材料ベッド内の分離に伴う問題が残っている。それにより、ある粒子は、サイズおよび／または密度により、ベッドの中央に移動し、そこに残される。これにより、材料ベッドの中央ゾーン内に保持される材料の熱伝達が小さくなり、窯の効率が減少する。

本願発明は、上述した従来技術のひとつ以上の困難性を克服し、または少なくとも改善するべく、有用または商業的な選択を顧客に与えることを目的とする。

ここで引用される文書、参考文献、特許出願または特許は、本明細書の読者により読まれかつ考慮されるという意味において、全体的に参考文献としてここに組み込むものである。ここで引用される文書、参考文献、特許出願または特許は、簡潔さの理由により、繰り返し使用されない。

本明細書を通じて、特に断らない限り、用語“からなる”、“を含む”またはその変化形は、記載した整数を含むか、整数の集合を含むこと暗示している。しかし、他の整数または整数の集合を排除するものではない。

本願発明に従い、材料のベッドの無差別ミキサーが与えられる。当該無差別ミキサーは、
細長く、かつ、内側面を有する実質的に円筒のシェルと、
シェル内に設けされた複数の個別のリフト手段と
を有し、
複数のリフト手段の各々は、先端および後端を有する羽根を有し、羽根が内側面から離隔され、かつ、リフト手段全体が材料のベッドを通過するように、円筒シェルに関して配置されている。

好適には、リフト手段全体は、材料のベッドの略中央を通過する。

好適には、無差別ミキサーの動作中、先端は、後端より手前で材料のベッドを通過する。

好適には、先端と細長い円筒シェルとの間の距離は、後端と細長いシェルとの間の距離よりも小さくなるように、リフト手段が配置される。

好適には、リフト手段は、曲線形状を有する。より好適には、リフト手段は、その長さ方向に沿って非均一なカーブである。さらに好適には、リフト手段は、リフト手段の曲率半径が、リフト手段の後端方向に向かって増加するように形成される。

好適な形状において、先端部の曲率半径は、細長いシェルの曲率半径より実質的に小さい。より好適には、先端の曲率半径は、先端でのピッチ円に対する内接である。さらに好適には、リフト手段は、後端方向に実質的に直線となる。後端がピッチ円直径に対する接線からの発散角度は、無差別ミキサーのサイズ、リフト手段のサイズおよび処理される材料等の多くの要因に依存することが理解されよう。

本願発明のひとつの形式において、ミキサーは、細長い円筒シェルの長さに沿って離隔された、複数のリフト手段の独立の連続の列をさらに有する。

好適には、窯の軸線方向での各リフト手段の幅は、円筒シェルの内径の２５％と１００％との間である。

好適には、窯の外周方向での各リフト手段の長さは、円筒シェルの内径の５％と２５％の間である。

本願発明のひとつの形式において、各リフト手段は、円筒シェルから半径方向に伸長する一つ以上のポストに載置されている。

本願発明の他の形式において、リフト手段は、窯セクション内に同軸に伸長し、複数のリフト手段の羽根を通過する、載置リング上に載置される。好適には、載置リングは、短いチェーンセクションまたはポストによって、さまざまな位置で細長い円筒シェルからつるされる。

本願発明の他の形式において、載置リングは、細長い円筒シェルから伸長した枢動リンクロッドにより、さまざまな位置で支持される。

本願発明の他の態様に従い、回転窯が与えられる。当該回転窯は、
細長くかつ内側面を有する実質的に円筒のシェルと、
シェル内に設けられた複数の個別のリフト手段と
を有し、
複数のリフト手段の各々は、先端および後端を含む羽根を有し、羽根が内側面から離隔され、リフト手段全体が材料のベッドを通過するように、円筒シェルに関して配置されている。

好適には、リフト手段全体は、材料のベッドの約中心を通過する。

好適には、無差別ミキサーの動作中、先端は、後端より手前で材料のベッドを通過する。

好適には、先端と細長い円筒シェルとの間の距離は、後端と細長いシェルとの間の距離よりも小さくなるように、リフト手段が配置される。

好適には、リフト手段は曲線形状を有する。より好適には、リフト手段は、その長さ方向に沿って非均一なカーブである。さらに好適には、リフト手段は、リフト手段の曲率半径がリフト手段の後端の方向に増加するような形状を有する。

好適な形式において、先端の曲率半径は、細長いシェルの曲率半径よりも実質的に小さい。より好適には、後端の曲率半径は、先端でのピッチ円に対する内接である。さらに好適には、リフト手段は後端の方向に実質的に直線になる。後端がピッチ円に対する内接からの発散角は、無差別ミキサーのサイズ、リフト手段のサイズおよび処理中の材料を含む多くの要因に依存することが理解されよう。

本願発明のひとつの形式において、ミキサーは、細長い円筒シェルの長さに沿って離隔された、複数のリフト手段の独立の連続の列をさらに有する。

好適には、窯軸線方向での各リフト手段の幅は、円筒シェルの内径の２５％と１００％の間である。

好適には、窯外周方向での各リフト手段の長さは、円筒シェルの内径の５％と２５％との間であえる。

本願発明のひとつの形式において、各リフト手段は、円筒シェルから半径方向に伸長する一つ以上のポスト上に載置される。

本願発明の他の形式において、リフト手段は、窯セクション内で同軸に伸長し、リフト手段の羽根を通過する載置リング上に載置される。好適には、載置リングは、短いチェーンまたはポストによって、さまざまな位置で、細長い円筒シェルから吊り下げられる。

本願発明の他の形式において、載置リングは、細長い円筒シェルから伸長する枢動リンクロッドにより、さまざまな位置で支持される。

本願発明の他の特徴は、以下に説明する非限定的な実施形態によって説明される。以下の説明は、本願発明の例示した目的を含む。上述したように、それは、本願発明の広い要約、開示または説明を限定するものではないことを理解すべきである。本願発明は添付する図面を参照して詳細に説明される。

図１は、ニッケルラテライト窯で通常使用される従来の金属リフト手段を示す。 図２は、ニッケルラテライト窯で通常使用される従来のタンブラーを示す。 図３は、材料のベッドを混合する、本願発明のミキサーの断面図を示す。 図４は、図３のミキサーの一部の上部斜視図である。 図５は、リフト手段の角度を詳細に示す、図３のミキサーの断面図である。 図６Ａは、本願発明の窯内で使用されるリフト手段の一形状の断面図を示す。 図６Ｂは、本願発明の窯内で使用されるリフト手段の一形状の断面図を示す。 図６Ｃは、本願発明の窯内で使用されるリフト手段の一形状の断面図を示す。 図７は、リフト手段に載置するのに単一のポストを使用する、図３のミキサーの断面図である。 図８は、図７の単一ポストを詳細に示す、図３のミキサーの断面図である。 図９は、リフト手段を載置するための２つのポストを使用する、図３のミキサーの断面図である。 図１０は、図９の２つのポストを詳細に示す、図３に記載のミキサーの断面図である。 図１１は、リフト手段を載置するための短いチェーンによってつるされた載置リングを使用する、図３に記載のミキサーの断面図である。 図１２は、図１１のチェーンを詳細に示す、図３に記載のミキサーの断面図である。 図１３は、リフト手段を載置するための枢動リンクロッドによりつるされた載置リングを詳細に示す、図３に記載のミキサーの断面図である。 図１４は、図１３に記載の枢動ロッドを詳細に示す、図３に記載のミキサーの断面図である。

ベッド混合およびベッドへの熱伝達に関連する上記問題を克服するために試みにおいて、多くの内部窯技術が実施されてきた。使用された主な技術はリフト手段およびタンブラーである。

＜リフタ＞
妨害タンブラーよりも、活発なベッド混合を行うために典型的に金属リフト手段が使用される。基本的にそれは、窯のシェルから半径方向に伸長する複数の金属ロッドである。リフト手段は、また、ガスからの熱をベッドへ、同様の方法でチェーンへ伝達する、熱交換プレートとしても作用する。

リフタの高さが回転するベッドの中央ゾーンを通過する場合に、このタイプのリフト手段のみがベッドの差別を防止する。これは、ＤＥＭ（離散要素解析）を使って、出願人によって確かめられた。１０％の充填率のベッド内で、差別が防止されることがわかった。しかし、ベッドの充填率が２０％に達すると、ベッドの中心付近領域はリフト手段の高さの上にあり、差別はまだ生じていた。図１に示すように、ＤＥＭモデルはまた、このタイプのリフト手段により生じるベッドの上昇および下降も示した。この上昇および下降は、有意なほこりの生成を生じさせる。これらのリフト手段を有するニッケルラテライト窯内でのほこりの生成は、供給率２５％までである。

＜タンブラー＞
タンブラーは、ベッドの上昇を減少させ、かつ、続くほこりの生成を減少させるプロファイルを有する大きなフィルタである。妨害タンブラーは、ベッドを非常にやさしくかき混ぜるのにしばしば使用される。それらは、ベッドをミックスさせ、かつ、差別を防止することを期待して導入されるが、出願人によるＤＥＭシミュレーションによれば、この点に関する効果は非常に小さいことがわかった。図２には、タンブラーが取り付けられた回転窯が示されている。

図３および図４において、本願発明に従うミキサー１０が示されている。ミキサー１０は、内側面１６を有する細長い円筒シェル１２を有する。複数のリフト手段１６が細長い円筒シェル１２内に設けられる。各リフト手段１６は、曲率半径２１を有する先端２０、および、後端２２を有する羽根１８を備える。複数のリフト手段１６は、シェル１２の内部で、実質的に同軸に配置されている。さらに、複数のリフト手段１６は、羽根１８が内側面１４から離隔され、かつ、リフト手段１６の全体が、材料のベッド２６の中心２４を通過するように、内側面１４に関して、シェル１２内に配置される。図５に示すように、リフト手段１６の最外縁は、細長いシェル１２と同軸になるように配置された、細長いシェルの中心と先端２０の位置との間の距離によって定義される半径を有するピッチ円２３を画定する。

使用中、先端２０は、後端２２より手前で、材料のベッド２６を通過する。

リフト手段１６は、先端２０と内側面１４との間の距離が、後端２２と内側面１４との間の距離より小さくなるように、配置されている。

リフト手段１６は、曲線形状を有し、そのカーブは、長さ方向に沿って非均一である。リフト手段１６は、リフト手段１６の曲率半径がリフト手段１６の後端２２の方向に増加するように、形成されている。図５に示すように、先端２０でのリフト手段１６の曲率半径は、細長いシェル１２の曲率半径よりも実質的に小さい。先端２０の曲率は、先端におけるピッチ円２３への内接である。リフト手段１６は、先端２２の方向で実質的に直線になる。

窯内の各リフト手段の幅は、円筒シェル１２の内径の２５％と１００％との間である。窯の外周方向での各リフト手段１６の長さは、円筒シェル１２の内径の５％と２５％との間である。

図１６Ａから１６Ｃに示すように、本願のリフト手段１６は、さまざまな形状で与えられる。これは、実質的に直線のリフト手段１６を含む（図１６Ａ）。他の実施形態において、リフト手段１６は全体の長さ方向に沿ってカーブしてもよく、この場合、曲率半径は、リフト手段１６の長さ方向に沿って増加する（図１６Ｂ）。さらに他の実施形態において、リフト手段１６は、後端の方向に実質的に直線となる（図１６Ｃ）。リフト手段１６の形状、および、後端２２が先端２０のピッチ円直径２１への接線からの発散角は、無差別ミキサーのサイズ、リフト手段１６のサイズ、および、処理中の材料を含む多くのファクタに依存することがわかる。

ミキサー１０は、細長い円筒シェル１２の長さに沿って離隔された、複数のリフト手段１６の独立の連続の列を有する。列の間隔は、ベッドの再差別を防止するために、細長い円筒シェルの長さに沿ったリフト手段の連続列を形成するところから、ひとつの円筒シェルの直径未満までを範囲とするのが好ましい。

本願発明のひとつの実施形態において、図７および８に示すように、各リフト手段１６は、円筒シェル１２から半径方向に伸長する単一ポスト２８上に載置される。

本願発明のひとつの実施形態において、図９および１０に示すように、各リフト手段１６は円筒シェル１２から半径方向に伸長する２つ以上のポスト２８上に載置される。

本願発明の他の実施形態において、図１１および１２に示すように、各リフト手段１６は、リフト手段１６のブレードに沿って細長い円筒シェル１２内に実質的に同軸で配置された載置リング３０上に載置されている。載置リング３０は、さまざまな位置において、細長い円筒シェル１２から短いチェーンセクション３２により吊される。

本願発明の他の実施形態において、各リフト手段１６はリフト手段１６のブレードに沿って、細長い円筒シェル１２の内側で同軸に伸長する載置リング３０（図１３）上に載置される。載置リングは、さまざまな位置において、細長い円筒シェル１２から枢動ロッド３４によって所定の位置に保持される。枢動ロッド３４は、載置リング３０の熱膨張を許容する。

上記説明からわかるように、本願発明の無差別ミキサーは、リフト手段の全体が材料のベッドを通過するような方法で、円筒シェルの回りに複数のリフト手段を設けることにより、従来の回転窯の使用に伴うミキサーに関連する実質的な問題を克服する。このようにして、材料のベッドへの熱伝達を改善することにより、ミキサー、例えば、回転窯の効率が向上する。

当業者により明らかな修正および変更は、本願発明の態様の範囲に属する。

Claims (34)

1. 材料のベッドの無差別ミキサーであって、
   細長く、かつ、内側面を有する実質的に円筒形のシェルと、
   前記シェル内に設けられた複数の個別のリフト手段と、
   を備え、
   前記複数のリフト手段は、先端および後端を有する羽根を有し、前記羽根が前記内側面から離隔され、前記リフト手段全体が前記材料のベッドを通過するように、前記円筒シェルに関して配置されている、ことを特徴とする無差別ミキサー。
2. 前記リフト手段全体は、前記材料のベッドの略中心を通過する、ことを特徴とする請求項１に記載の無差別ミキサー。
3. 前記無差別ミキサーの動作中、前記先端は、前記後端の手前において、前記材料のベッドを通過する、請求項１または２に記載の無差別ミキサー。
4. 前記先端と前記細長い円筒シェルとの間の距離が、前記後端と前記細長いシェルとの間の距離より小さいように、前記リフト手段は配置されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
5. 前記リフト手段は、曲線形状を有する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
6. 前記リフト手段は、その長さ方向に沿って非均一にカーブしている、ことを特徴とする請求項５に記載の無差別ミキサー。
7. 前記リフト手段は、前記リフト手段の曲率が、前記リフト手段の後端の方向に向かって増加するよう、形成されている、ことを特徴とする請求項５また６に記載の無差別ミキサー。
8. 前記先端の曲率は、前記細長いシェルの曲率より実質的に小さい、ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
9. 前記先端の曲線は、前記先端において、ピッチ円に内接する、ことを特徴とする請求項８に記載の無差別ミキサー。
10. 前記リフト手段は、前記後端の方向に実質的に直線である、ことを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
11. 前記細長い円筒シェルの長さに沿って離隔された複数のリフト手段の独立の連続の列をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
12. 窯の軸線方向における各リフト手段の幅は、前記円筒シェルの内径の２５％から１００％の間である、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
13. 窯の軸線方向における各リフト手段の長さは、前記円筒シェルの内径の５％から２５％である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
14. 各前記リフト手段は、前記円筒シェルから半径方向に伸長する一つ以上のポストの上に載置されている、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
15. 前記リフト手段は、窯セクション内に同軸に伸長し、複数の前記リフト手段の羽根を通過する載置リング上に載置されている、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の無差別ミキサー。
16. 前記載置リングは、さまざまな位置で、前記細長い円筒シェルから短いチェーン部またはポストにより吊り下げられる、ことを特徴とする請求項１５に記載の無差別ミキサー。
17. 前記載置リングは、さまざまな位置で、前記細長い円筒シェルから枢動リンクロッドにより支持される、ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の無差別ミキサー。
18. 回転窯であって、
    細長く、かつ、内側面を有する実質的に円筒のシェルと、
    前記シェル内に設けられた複数の個別のリフト手段と、
    を備え、
    前記複数のリフト手段の各々は、先端および後端を有する羽根を有し、前記羽根は前記内側面から離隔されており、かつ、前記リフト手段全体が材料のベッドを通過するように、前記円筒シェルに関して配置されている、ことを特徴とする回転窯。
19. 前記リフト手段の全体は、前記材料のベッドの略中心を通過する、請求項１８に記載の回転窯。
20. 前記無差別ミキサーの動作中、前記先端は、前記後端の手前において、前記材料のベッドを通過する、ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の回転窯。
21. 前記先端と前記細長い円筒シェルとの間の距離が、前記後端と前記細長い円筒シェルとの間の距離より小さいように、前記リフト手段が配置されている、ことを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の回転窯。
22. 前記リフト手段は、曲線形状を有する、ことを特徴とする請求項１８から２１のいずれか一項に記載の回転窯。
23. 前記リフト手段は、その長さ方向に沿って非均一にカーブしている、ことを特徴とする請求項２２に記載の回転窯。
24. 前記リフト手段は、前記リフト手段の曲率半径が、前記リフト手段の後端の方向へ向かって増加するように、形成されている、請求項２２または２３に記載の回転窯。
25. 前記先端の曲率半径は、前記細長いシェルの曲率半径より実質的に小さい、ことを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載の回転窯。
26. 前記先端の曲線は、前記後端におけるピッチ円に内接している、ことを特徴とする請求項２５に記載の回転窯。
27. 前記リフト手段は、前記後端に向かって、実質的に直線となる、請求項２２から２６のいずれか一項に記載の回転窯。
28. 前記細長い円筒シェルの長さに沿って離隔された複数のリフト手段の独立した連続の列をさらに備える、請求項１８から２８のいずれか一項に記載の回転窯。
29. 窯の軸線方向での各前記リフト手段の幅は、前記円筒シェルの前記内径の２５％から１００％である、ことを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の回転窯。
30. 窯の外周方向の各前記リフト手段の長さは、前記円筒シェルの前記内径の５％から２５％である、ことを特徴とする請求項１８から２９のいずれか一項に記載の回転窯。
31. 各前記リフト手段は、前記円筒シェルから半径方向に伸長する一つ以上のポストに載置されている、ことを特徴とする請求項１８から３０のいずれか一項に記載の回転窯。
32. 前記リフト手段は、前記窯セクション内に同軸に伸長し、複数の前記リフト手段の羽根を通過する載置リング上に載置される、ことを特徴とする請求項１８から３０のいずれか一項に記載の回転窯。
33. 前記載置リングは、さまざまな位置において、前記細長い円筒シェルから、短いチェーン部またはポストにより、吊り下げられている、ことを特徴とする請求項３２に記載の回転窯。
34. 前記載置リングは、さまざまな位置で、前記細長い円筒シェルから伸長する枢動リンクロッドにより支持されている、ことを特徴とする請求項３２または３３に記載の回転窯。

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