JP2021512832A - 固体の積み替え - Google Patents

Abstract

ホッパの排出ゲートにトラフ（１１０）を締結することによって、ホッパから貯蔵容器に固体粒子を積み替えるための方法及びシステムにおいて、トラフは、開口した上面、側面及び底部を有し、真空パイプ（１４０）がトラフ内に延伸し、エアレーションガスが供給される少なくとも１つのエアレータ（１５０）がトラフ上に配置されている。本方法は、貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、その中に少なくとも部分的な真空を生じさせ、トラフに接続されたコンベヤホースを通して真空を引き込むことを更に含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、垂直ホッパから貯蔵容器内に固体粒子を積み替えるための改良された装置及び方法に関する。

（環境）
鉄道ホッパ車などの多くのバルク運搬容器は、典型的には、例えば穀物、セメント粉末、飛灰及び石炭などのバラ荷を下側から迅速に排出できるように、漏斗形状の排出口又は「ホッパ」を下側に有する。したがって、バラ荷が排出されている間にバラ荷を収集して搬送するために、ホッパから排出されたバラ荷を受け取る装置が必要である。この目的のために、ホッパから排出されたバラ荷を受け取り、バラ荷を貯蔵タンク、輸送車両、サイロなどの所望の位置に搬送するための、バルク運搬容器の下側でホッパに接続する装置を提供する試みがなされてきた。

アジピン酸（ＡＡ）製品の微細固体は通常、嵩高で高価な積み下ろしピット、コンベヤ及びオーガシステムを使用して積み下ろしされている。１つのシステムでは、ＡＡは、鉄道車両のホッパの底からピット内に落とされ、オーガで持ち上げられ、バルクトラック上に落とされる。

このような微細固体の積み下ろしには、これらのバルク粒子が、容器の積み荷、ヒープなどの中で圧密圧力によって固着して塊を形成し、これらが通気口、出口及び流路を詰まらせやすいという問題が伴う。動作の頻繁な中断を回避するためには、機械的振動をスクリュー又はオーガに加えて粒子の塊をばらす必要がある。この問題は、例えば表面電荷、吸湿性、不規則な形状などの多くの要因のために固着性の高い固体の場合には、更に深刻である。

鉄道車両のホッパ排出ゲートにアダプタを取り付けた加圧式及び真空式の空気コンベヤが開発されてきた。１つ以上の空圧式ホースがアダプタに取り付けられ、材料がアダプタ内に重力供給され、ホース内を通る気流によってホース内を運び去られる。このような空気コンベヤは、窪んだピット内に固定された機械式コンベヤ又は重力式コンベヤに比べて顕著な改善を示してきたが、多くの問題が依然として存在する。

例えば、固着性の高い固体を積み替える際に、固体がホッパ排出ゲートから塊状となって排出される場合があり、これが空圧式ホースを詰まらせ、プロセスを停止させるおそれがある。

固着性の高い固体粒子をホッパ排出ゲートから貯蔵容器内へと直接に効率的に積み替えるために、安価で持ち運び可能な空気コンベヤシステムが開発されると有利であろう。

開口した上面、側面及び底部を有するトラフと、トラフ内の底部近くへと延伸する少なくとも１つの真空パイプと、トラフ上に配置された少なくとも１つのエアレータと、を備える固体粒子積み替えシステムを提供する。

一形態では、トラフは、底部で収束する傾斜した側面を有する。

別の一形態では、側面は、トラフの両端の端部パネルから延伸し、端部パネルは、概ね垂直であるか又は傾斜している。

更に別の一形態では、トラフは断面Ｆ（図４を参照）を有し、断面Ｆは、概ねＶ字形、概ねＵ字形、又は概ね台形である。

更に別の一形態では、真空パイプは、少なくとも１つの端部パネルを通って延伸する。

一形態では、トラフは逆ピラミッド形である。

別の一形態では、トラフは、トラフの両端の垂直な端部パネルから延伸する傾斜した側面を有するＶ字形トラフである。任意に、この形態では、トラフは、端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置された、Ｖ字形トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を更に備えてもよく、扉は、トラフの開口幅を変化させるように摺動可能である。

別の一形態では、トラフは逆円錐台形である。

これらの形態のいずれにおいても、トラフの底部は、例えば一方の側から他方の側へと傾斜することによって、又はトラフの中央から両端へと傾斜することによって、傾斜していてもよい。

有利には、これらの形態のいずれにおいても、トラフは２つ以上のエアレータを有すると共に、トラフ内に延伸する少なくとも１つの吸気パイプも有することができる。

これらの形態のいずれにおいても、トラフの上面の長さ又は直径は、概ね鉄道車両ホッパ排出ゲートの幅である。

簡便には、真空パイプが、トラフの外側の真空パイプの一端に接続ノズルを有する。

また、ホッパから貯蔵容器に固体粒子を積み替える方法も提供され、この方法は、（１）トラフをホッパの排出ゲートに締結することであって、トラフが開口した上面、側面及び底部を有し、少なくとも１つの真空パイプがトラフ内の底部近くへと延伸し、少なくとも１つのエアレータがトラフ上に配置されていることと、（２）貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、貯蔵容器内に少なくとも部分的な真空を生じさせることと、（３）第１の端部で真空パイプに取り付けられ、第２の端部で排気された貯蔵容器に取り付けられた真空コンベヤホースを介して、真空パイプに真空を印加することと、（４）ガス圧をエアレータに印加することと、（５）ホッパ排出ゲートを開いて、固体粒子をトラフ内に落下させることと、（６）固体粒子を真空ホースを通して貯蔵容器内に搬送することと、を含む。

一形態では、本方法は、トラフ上に摺動可能に配置された、トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を、トラフを排出ゲートに締結する前に調節して、トラフの開口幅をホッパ排出ゲートの開口部と一致させることを更に含む。

別の一形態では、本方法は、トラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプの開口部を変化させることによって、トラフ内の真空レベルを制御することを更に含む。

いくつかの形態では、貯蔵容器は、サイロ、セルフローディングトレーラ又は包装袋のうちの１つである。

更に、エアレータに供給されるガスは、Ｎ_２、空気、ＣＯ_２、Ａｒ、他の不活性ガス、又はこれらの組み合わせのうちの１つである。

別の一形態では、エアレータは、トラフの側面又はトラフの底部、あるいはこれらの双方に位置する。

また、底部で収束する２つの傾斜した側面パネル並びに第１及び第２の垂直な端部パネルを有するＶ字形トラフと、Ｖ字形トラフの外側から第１の端部パネルを通って延伸する真空パイプと、傾斜した側面パネルのそれぞれに沿って配置された一連のエアレータとを備える固体粒子積み替えシステムも提供する。

一形態では、積み替えシステムは、端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置された、Ｖ字形トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を更に備え、扉は、トラフの開口幅を変化させるように摺動可能である。

別の一形態では、積み替えシステムは、Ｖ字形トラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプを更に備える。

簡便には、Ｖ字形トラフの長さは、概ね鉄道車両ホッパ排出ゲートの幅である。

更に別の一形態では、真空パイプは、第１の端部パネルの外側の一端に接続ノズルを有する。

また、固体粒子をホッパから貯蔵容器へと積み替える方法であって、Ｖ字形トラフをホッパの排出ゲートに締結することを含み、Ｖ字形トラフは、底部で収束する２つの傾斜した側面パネル並びに第１及び第２の垂直な端部パネルを有し、真空パイプがＶ字形トラフの外側から第１の端部パネルを通って延伸し、一連のエアレータが、傾斜した側面パネルのそれぞれに沿って配置されている方法も提供する。この方法は、貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、貯蔵容器内に少なくとも部分的な真空を生じさせることと、第１の端部で真空パイプに取り付けられ、第２の端部で排気された貯蔵容器に取り付けられた真空コンベヤホースを介して、真空パイプに真空を印加することと、空気圧をエアレータに印加することと、ホッパ排出ゲートを開いて固体粒子をＶ字形トラフ内に落下させることと、固体粒子を真空ホースを通して貯蔵容器内に搬送することと、を更に含む。

別の一形態では、本方法は、端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置された、Ｖ字形トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を、Ｖ字形トラフを排出ゲートに締結する前に調節して、トラフの開口幅をホッパ排出ゲートの開口部と一致させることを更に含む。

更に別の一形態では、本方法は、第２の端部パネルを通って延伸する少なくとも１つの吸気パイプの開口部を変化させることによって、Ｖ字形トラフ内の真空レベルを制御することを更に含む。

簡便には、貯蔵容器は、サイロ、セルフローディングトレーラ又は包装袋のうちの１つである。

本開示は、様々な変更形態及び代替形態を受けやすいものであり、その特定の例示的な実装が図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、特定の例示的な実装の本明細書の説明は、本開示を本明細書に開示される特定の形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。

本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される全ての修正及び等価物を網羅するものである。また、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の例示的な実施形態の原理を明確に示すことに重点が置かれていることも理解されたい。更に、そのような原理を視覚的に伝えるために、特定の寸法が誇張されている場合がある。更に、適切であると考えられる場合には、対応する要素又は類似の要素を示すために、図面中で参照番号が繰り返される場合がある。更に、図面において別個であるか又は分離しているものとして示されている２つ以上のブロック又は要素は、単一の機能ブロック又は要素に組み合わせることができる。同様に、図面に示されている単一のブロック又は要素は、複数の工程として、又は協働する複数の要素によって実装されてもよい。

添付の図面の図において、本明細書に開示される形態は、限定としてではなく例として図示されており、同様の参照番号は同様の要素を指す。

本明細書に記載の積み替えシステムの斜視図である。 本明細書に記載の積み替えシステムの上面図である。 本明細書に記載の積み替えシステムの代替的な一形態の上面図である。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの他の代替的な形態を示し、図４Ａ〜図４Ｄは、図４の平面「Ｆ」からの断面図を示し、図４Ｅ及び図４Ｆは、図４の平面「Ｓ」からの側面図を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの別の代替的な一形態を示す。 本明細書に記載の積み替えシステムの別の代替的な一形態を示す。

次に、例示の目的のために選択された特定の形態を参照して、様々な態様を説明する。本明細書に開示される装置、システム並びに方法の精神及び範囲は、選択された形態に限定されないことが理解されよう。更に、本明細書で提供される図は、特定の比率又は縮尺で描かれたものではなく、例示の形態に多くの変形を行うことができることに留意されたい。

本明細書中で使用される「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数の文法形式で書かれた以下の各用語は、本明細書で別段に定義又は記載されていない限り、あるいは文脈がそうでない旨を明示しない限り、複数の記載された実体又は物体を指し、包含することができる。例えば、本明細書で使用される「装置」、「アセンブリ」、「機構」、「部品」及び「要素」という語句は、それぞれ、複数の装置、複数のアセンブリ、複数の機構、複数の部品及び複数の要素も言及し、包含することができる。

本明細書で使用される以下の用語「含む」、「含めた」、「有する」、「備える」、及び「備えた」、並びにそれらの言語的な又は文法上の変形、派生形及び／又は活用形は、「含むがこれらに限定されない」ことを意味する。

例示的な説明、実施例及び添付の特許請求の範囲をとおして、パラメータ、特徴、物体又は寸法の数値は、数値範囲の形式で記載又は説明されてもよい。記載された数値範囲の形式は、本明細書に開示される形態の実装を説明するために提供されるものであり、本明細書に開示される形態の範囲を柔軟に限定するものとして理解又は解釈されるべきではないことを十全に理解されたい。

更に、数値範囲を記載又は説明するために、「約第１の数値と約第２の数値との間の範囲内の」という語句は、「約第１の数値〜約第２の数値の範囲内の」という語句と同等であるとみなされ、これと同じことを意味する。したがって、これら２つの同等な意味の語句は、互換的に使用することができる。

本明細書に開示される様々な形態は、それらの用途において、本明細書中で別段に説明されていない限り、以下の例示的な説明、添付の図面及び例に記載する方法の形態の動作又は実装の工程若しくは手順及びサブ工程若しくはサブ手順の順序又は配列と数の詳細、あるいはシステム、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造、部品、要素及び構成の種類、組成、構造、配置、順序及び数の詳細、並びにシステムの形態の周辺機器、ユーティリティ、付属品及び材料に限定されないことを理解されたい。本明細書に開示される装置、システム及び方法を、他の様々な代替的な形態及び他の様々な代替的な方法で実施又は実装してもよい。

また、本開示全体をとおし、本明細書で使用される全ての技術的な及び科学的な単語、用語及び／又は語句は、本明細書において別段に定義又は記載されていない限り、当業者によって一般的に理解されるのと同一の又は類似の意味を有することも理解されたい。本開示全体をとおし、本明細書で使用される語法、用語法及び表記法は、説明を目的とするものであり、限定的であるとみなされるべきではない。

濃度、寸法、量及びその他の数値データが、本明細書では範囲形式で提示されてもよい。そのような範囲形式は、単に便宜上及び簡潔さのために使用され、範囲の限度として明示的に列挙される数値を含むだけではなく、あたかも各数値及び部分範囲が明示的に列挙されているかのように、その範囲内に包含される全ての個々の数値又は部分範囲も含むものとして、柔軟に解釈されるべきであることを理解されたい。例えば、約１〜約２００の範囲は、１及び約２００の明示的に列挙された限定を含むだけではなく、２、３、４などの個々の大きさ及び、１０〜５０、２０〜１００などの部分範囲を含むものとして解釈されるべきである。同様に、数値範囲が提供される場合、そのような範囲は、範囲の下限値のみを列挙する請求項の限定及び範囲の上限値のみを列挙する請求項の限定を字義どおりに裏付けるものとして解釈されるべきであることを理解されたい。例えば、１０〜１００の開示された数値範囲は、「１０を超える」（上限なし）を引用する請求項と、「１００未満」（下限なし）を引用する請求項とを字義どおりに裏付ける。図面において、同様の数字は同様の又は類似の構造及び／又は特徴を表す。また、図示された構造及び／又は特徴のそれぞれは、図面を参照して本明細書で詳細に説明されない場合がある。同様に、各構造及び／又は特徴は、図面において明示的に参照符号が付されていない場合がある。また、図面を参照して本明細書で説明されている任意の構造及び／又は特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の他の構造及び／又は特徴と共に利用されてもよい。

一形態では、固体粒子、特に微粒子若しくは粉末を、ホッパから、トラクタトレーラのトレーラ、サイロ又は製品包装袋などの別の貯蔵容器へと積み替えるための改善された積み替えシステムが開示される。

鉄道ホッパ車などの多くのバルク運搬容器は、典型的には、例えば砂、ソーダ灰、飛灰、塩粒子、コーティング顆粒、微細金属粒子、穀物、微粉炭、セメント粉末等のバラ荷を下側から迅速に排出できるように、漏斗形状の排出口又は「ホッパ」を下側に有する。したがって、バラ荷が排出されている間にバラ荷を収集して搬送するために、ホッパから排出されたバラ荷を受け取る装置が必要である。しかしながら、これらのような微細固体の積み下ろしには、これらのバルク粒子が、例えば表面電荷、吸湿性、不規則な形状などの多くの要因のために、圧密圧力によって互いに固着して塊を形成し、これらが通気口、出口及び流路を詰まらせやすいという問題が伴う。

非常に小さな粒子（微粉）は、従来の積み替えシステムの積み下ろし特性に悪影響を及ぼす。開示されたシステムでは、固体が微真空下で吸い込まれる際に固体をエアレーションすることで、大量の微粉が存在する場合に起こり得る目詰まり及び塊の形成が克服される。固体粒子が連続的に動くことにより、これらの凝集及び圧縮が低減される。

固体粒子の流動性が、粒状の材料が滑り落ちることなく［そのヒープの］傾斜面上に静止できる最大角度である安息角から求められてもよい。この角度では、ヒープの傾斜面上の材料は、滑り出す寸前である。安息角は０°〜９０°の範囲であり得る。安息角が小さい（＜３０°）材料は、平坦なヒープを形成し、流動性が非常に高い。一方、安息角が大きい（＞４５°）材料は、高いヒープを形成し、流動性が低い。安息角に影響を及ぼす要因には、材料の形態（滑らかな粒子、丸い粒子、粗い粒子、粒子間のかみ合い）、含水率（吸湿性）、密度、粒子の表面積、形状及びサイズ分布、並びに材料の摩擦係数が含まれる。一般的な安息角のいくつかの例には、２２°（ガラスビーズ）、２７°（小麦）、３０°〜４０°（トウモロコシ粉）、３４°（乾燥砂）、４０°（灰）がある。

アジピン酸（粉末）の安息角は、３０°〜４０°である［ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｍｅｇａ．ｃｏｍ／ｇｒｅｅｎ／ｐｄｆ／ＭａｔｅｒｉａｌＣｈａｒ＿Ｇｕｉｄｅ．ｐｄｆ］。アジピン酸粉末は、ある程度流動性であり得るが、アジピン酸中に微粉が多く含まれていること及び、そのプレートレット様の結晶形状、サイズ分布及び吸湿性のために、大型の容器の貨物の輸送／取扱い及び積み下ろしの際に製品が流動しにくくなる。

工業用のアジピン酸製品の範囲、以下のとおりである。
−平均粒径［Ｄ_５０］は１００〜４５０マイクロメートルの範囲内である。
−微粉率（７５ミクロン未満）は、＜５〜２５（体積％）の範囲内、場合によっては約４５体積％である。
−嵩密度は、７２１〜８８１ｋｇ／ｍ^３の範囲内である。
−微粉率は、以下のように平均粒径（マイクロメートル単位）によって異なる。

本開示のシステムは、このような流動しにくい製品に関するこの問題を解決するものであり、多種多様な微細に分割された固体を移送するために使用することができる。システムは、使用するバルク搬送容器に応じて設計することができ、真空及びエアレーションガスの供給条件は、積み替えられる粒子の大きさに応じて調節することができる。例えば、本開示のシステムは、例えば、約１０〜１０００マイクロメートル、又は約２０〜８００マイクロメートル、又は更には約２５〜７００マイクロメートルなどの、約１０〜５０００マイクロメートルの平均粒径を有する粒子を収容することができる。

図１〜図３を参照すると、改善された固体粒子積み替えシステム１００が、底部の中心線で収束する２つの傾斜した側面パネル１２０を有する、上面が開口したＶ字形トラフ１１０を含む。側面パネル１２０間の内角は、これらの大きさ、形状、及び／又は固着性に基づいて、様々な粒子／粉末を収容するように変化させることができる。例えば、内角は、約６０°〜約１５０°、又は約８０°〜約１４０°、又は更には約１００°〜約１３０°であってもよい。しかしながら、鉄道ホッパ車の用途では、側面パネルの角度は、車両下の利用可能な空間によって制限される場合がある。頭上スペースによる制約がない場合、側面パネルの内角は、約０°（平行）から約１７０°まで様々であってもよい。

Ｖ字形トラフはまた、第１の垂直な端部パネル１３０及び第２の垂直な端部パネル１３１と、Ｖ字形トラフ１１０の外側から第１の端部パネル１３０を通って延伸する真空パイプ１４０とを有する。任意に、図２の破線によって示されるように、真空パイプ１４０ａがＶ字形トラフ１２０内へと延伸してもよい。簡便には、Ｖ字形トラフの長さは、概ね鉄道車両ホッパ排出ゲートの幅である。

真空パイプ１４０は、一端で真空コンベヤホース（図示せず）に、ホースの他端で適切な受容器又は貯蔵容器に接続可能なノズル１４１を有する。固体粒子は、真空ホースを介して真空吸引され、貯蔵容器内に引き込まれる。有利には、真空パイプ１４０の直径は、約２．５ｃｍ〜約１５．０ｃｍ、又は約５．０ｃｍ〜約１２．５ｃｍ、又は更には約７．５ｃｍ〜約１２．５ｃｍであってもよい。真空パイプに印加される真空のレベルは、約１．２ｋＰａ〜約５．０ｋＰａの範囲で異なってもよいが、より長い真空ホースにはより高いレベルの真空が必要とされてもよい。

Ｖ字形トラフは、傾斜した側面パネル１２０のそれぞれに沿って配置された少なくとも１つの又は一連のエアレータ１５０であって、これらに加圧ガスを供給する加圧ガスヘッダパイプ１５１に接続されたエアレータ１５０を更に有する。理論に束縛されるものではないが、エアレータは、トラフ内に落下する可能性のある塊を破壊すること及び、固体粒子を流動化させて、これらを真空ホースを通って貯蔵容器内へと輸送しやすくすることの双方に役立つと考えられる。好適なエアレータは、オーストラリアのビクトリア州のＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ＰＴＹ，ＬＴＤから入手可能なＳｏｌｉｍａｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｒである。エアレータに供給されてもよい好適なガスは、Ｎ_２、空気、ＣＯ_２、Ａｒ、他の不活性ガス、又はこれらの組み合わせである。使用することができるエアレータ列の数は、用途によって異なってもよい。例えば、側面パネル上のエアレータ列の数は、１〜５、又は１〜４、又は１〜３、又は単一の列であってもよい。各列のエアレータ孔／装置の数は、１〜１０、又は２〜８、又は２〜６、又は２〜５であってもよい。孔の直径は、約０．６ｃｍ〜約７．５ｃｍの範囲内で様々であってもよい。ヘッダパイプ１５１の直径は、約０．６ｃｍ〜約１５．０ｃｍの範囲内であってもよい。

代替的に、ガス供給システムを、ガス供給ヘッダパイプに接続された、ガススパージャと類似のグリッド（図示せず）として、トラフ１１０の底部内側に設計してもよい。

別の一形態では、積み替えシステムは、トラフ１１０の開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉１７０、１７１を有してもよい。図示されたこの形態では、扉１７０、１７１は、端部パネル１３０、１３１の上部に沿った溝内に摺動可能に配置されており、扉は矢印Ａ及び矢印Ｂの方向に摺動してトラフ１１０の開口幅を変化させることが可能である。全ての鉄道車両ホッパが同じ大きさの開口部を有しているわけではないため、この可変性は、トラフの開口幅を上にあるホッパ排出ゲートの開口幅と一致させるのに有利である。上にあるホッパ排出ゲートと一致するように扉の開口部を調節することにより、システム内の真空損失が低減される。扉が摺動可能であることにより、単一の積み替えシステムを、様々な大きさのホッパ排出ゲートのほぼ全てに使用することができる。

積み替えシステムはまた、真空パイプ１４０が真空を引き込んでいる時に積み替えシステム１００に補給空気を提供するために、例えば第２の端部パネル１３１を介してトラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプ１６０を有する。このシステムは、トラフ１１０の外側からトラフ及び真空パイプ１４０を経由し、積み替えシステム１００を好適な貯蔵容器（図示せず）に接続する真空コンベヤホース（図示せず）に至る空気経路を提供する。補給空気の体積、ひいてはシステム内の真空レベルは、吸気パイプの開口の大きさを弁等によって変化させることによって制御することができる。

図４〜図４Ｆは、トラフの他の代替的な形態を示す。図４では、端部パネルはＦ（又は前面）として示され、側面パネルはＳ（又は側面）として示され、代替的なトラフ設計は１１０ａとして示されている。図４Ａは、Ｆの図であり、図１に開示されるＶ字形トラフを描写している。図４Ｂは、概ね凸状の側面パネルを有し、Ｕ字型の断面を形成する代替的なトラフを示す。図４Ｃは、台形の側面パネルを有する別の代替的なトラフを示す。図４Ｄは、凹状の側面パネルを有する別の代替的なトラフを示す。図４Ｅ及び図４Ｆは、長手方向におけるトラフの代替的な形状を示す。図４Ｅでは、トラフは、一方の端部パネルから他方の端部パネルへと概ね傾斜した底部を有する。図４Ｆでは、トラフは、固体粒子を両方の端部パネルに向かって同時に、且つ両方の端部パネルに設けられた真空パイプ１４０内へと移送することができるように、中央にピークを有する２つの反対方向に傾斜した底部を有する。

図５は、側面パネル及び端部パネルの双方が傾斜して逆ピラミッド形を形成している、トラフ１１０ｂの別の代替的な設計を示す。図６は、円錐の底部近く又は底部から延伸する真空パイプ１４０を有する逆円錐台形のトラフ１１０ｃの別の代替的な設計を示す。

更に、上述のトラフをホッパの排出ゲートに締結することを含む、ホッパから貯蔵容器に固体粒子を積み替える方法を提示する。トラフ及びホッパ排出ゲートは双方ともに、例えばＣ型クランプなどによって一方を他方に締結するのに適したフランジ又はリップをその外縁に有する。貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、少なくとも部分的な真空をその中に生じさせ、第１の端部で真空パイプに、第２の端部で排気された貯蔵容器に取り付けられた真空コンベヤホースを介して、Ｖ字形トラフの真空パイプに真空を印加してもよい。約１１７ｋＰａ〜約２４１ｋＰａ、又は約１５８ｋＰａ〜約１７２ｋＰａのガス圧をエアレータに印加して、固体粒子の流動化を助け、塊状に凝集した粒子を分散させる。次いで、ホッパ排出ゲートを開いて、固体粒子をＶ字形トラフ内に落下させ、続いて真空ホースを通して貯蔵容器内に搬送する。

本方法は、トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を調節することを更に含んでもよい。扉は、端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置されて、トラフの開口幅を上にあるホッパ排出ゲート開口部と一致させることができる。この工程は、トラフを排出ゲートに締結する前に行われる。

システム内の真空レベルは、ホッパ内の粒子の量などに起因して変化し得るため、この方法は、トラフに入る少なくとも１つの吸気パイプの開口部を変化させることでトラフ内の真空レベルを制御することも含む。例えば、吸気パイプは、トラフの第２の端部パネルを通って延伸する吸気パイプであってもよい。吸気は、トラフを通って真空システム内に流入する空気流を形成するように作用し、貯蔵容器への流れを改善する。

有利には、貯蔵容器は、サイロ、セルフローディングトレーラ又は包装袋であってもよい。

（実施例１）
垂直な端壁と、端壁のうちの１つを通る真空パイプ（直径１０ｃｍ）とを有するＶ字形トラフ（内角約１２０°）を、（米国特許第８，０６６，９１１号に開示されている）自由流動性のアジピン酸（ＦＦＡ）粉末を搬送する鉄道車両のホッパ排出ゲートに締結した。ホッパゲートを開き、セルフローディングトレーラに接続されたコンベヤホースからＶ字形トラフに真空を印加した。ＦＦＡ粉末の移送は、ゆっくりであったが成功した。

（実施例２）
実施例１のＶ字形トラフを、大粒径のアジピン酸（ＬＧＡ）粉末（粒径範囲Ｄ_１０〜Ｄ_９０（ｐｍ）：２００〜７００、平均粒径Ｄ_５０（ｐｍ）：３５０〜４００、粒子＜７５μｍ（％）：＜１％）を搬送する鉄道車両のホッパ排出ゲートに締結した。ホッパゲートを開き、セルフローディングトレーラに接続されたコンベヤホースからＶ字形トラフに真空を印加した。ＬＧＡ粉末の移送は成功しなかった。

不規則な形状であるＦＦＡ結晶とは異なり、ＬＧＡ結晶は概して卵形であり、システム内へ自由に流入することが予想されたため、実施例２のシステムの失敗は予想外であった。

（実施例３）
実施例１のＶ字形トラフを、各傾斜壁に一連の３つのＳｏｌｉｍａｒエアレータ（直径５ｃｍ）を含むように修正した。修正されたＶ字形トラフを、ＦＦＡ粉末を搬送する鉄道車両のホッパ排出ゲートに締結した。加圧空気（約１５８〜１７２ｋＰａ）をエアレータに供給し、ホッパゲートを開き、セルフローディングトレーラに接続されたコンベヤホースからＶ字形トラフに真空（３ｋＰａ）を印加した。ＦＦＡ粉末の移送は成功した。

（実施例４）
実施例３の修正されたＶ字形トラフを、ＬＧＡ粉末を搬送する鉄道車両のホッパ排出ゲートに締結した。加圧空気をエアレータに供給し、ホッパゲートを開き、セルフローディングトレーラに接続されたコンベヤホースからＶ字形トラフに真空を印加した。ＬＧＡ粉末の移送は、迅速であり、成功した。

以下の表は、従来のオーガ／ピット法を使用した積み替えの流量と本明細書に記載のシステム及び方法を使用した積み替えの流量との比較を示す。

産業上の適用可能性
本明細書に開示されるシステム及び方法は、化学産業、食品輸送産業及び包装産業に適用可能である。

上記開示は、独立した有用性を有する複数の別個の発明を包含すると考えられる。これらの発明のそれぞれは、その好ましい形態で開示されているが、本明細書に開示及び例示されるその特定の実施形態は、多くの変形が可能であるため、限定的な意味で考慮されるべきではない。本発明の主題は、本明細書に開示される様々な要素、特徴、機能、及び／又は特性の全ての新規且つ非自明の組み合わせ及び部分的組み合わせを含む。同様に、特許請求の範囲が「１つの」又は「第１の」要素あるいはその等価物を記載する場合、そのような特許請求の範囲は、２つ以上のそのような要素を必要とすることも除外することもなく、１つ以上のそのような要素を組み込むことを含むものとして理解されるべきである。

以下の特許請求の範囲は、開示される発明の１つを対象とする、特定の組み合わせ及び部分的組み合わせを特に指摘し、新規且つ非自明であると考えられる。特徴、機能、要素、及び／又は特性の他の組み合わせ及び部分的組み合わせで具現化された発明は、本特許出願又は関連特許出願における現在の特許請求の範囲の補正又は新たな特許請求の範囲の提示によって、特許請求されることができる。そのような補正された請求項、又は新たな請求項もまた、それらが異なる発明を対象とするか、同一の発明を対象とするかに関わらず、当初の請求項に対してそれらの範囲が異なるか、より広いか、より狭いか、等しいかに関わらず、本開示の発明の主題に含まれるものとみなされる。

Claims (29)

1. 開口した上面、側面及び底部を有するトラフと、前記トラフ内の前記底部近くへと延伸する少なくとも１つの真空パイプと、前記トラフ上に配置された少なくとも１つのエアレータとを備える、固体粒子積み替えシステム。
2. 前記底部で収束する傾斜した側面を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記側面が、前記トラフの両端の端部パネルから延伸し、前記端部パネルは、概ね垂直であるか又は傾斜している、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記トラフが断面Ｆを有し、断面Ｆは、概ねＶ字形、概ねＵ字形、又は概ね台形である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記真空パイプが少なくとも１つの端部パネルを通って延伸する、請求項３又は４に記載のシステム。
6. 前記トラフが逆ピラミッド形である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記トラフが、前記トラフの両端の垂直な端部パネルから延伸する傾斜した側面を有するＶ字形トラフである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置された、前記Ｖ字形トラフの前記開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を更に備え、前記扉が、前記トラフの開口幅を変化させるように摺動可能である、請求項７に記載のシステム。
9. 前記トラフが逆円錐台形である、請求項１又は２に記載のシステム。
10. 前記底部が傾斜している、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. ２つ以上のエアレータを有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記トラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプを更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記トラフの前記上面の長さ又は直径は、概ね鉄道車両ホッパ排出ゲートの幅である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記真空パイプが、前記トラフの外側の前記真空パイプの一端に接続ノズルを有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 固体粒子をホッパから貯蔵容器に積み替える方法であって、
    前記ホッパの排出ゲートにトラフを締結することであって、前記トラフが開口した上面、側面及び底部を有し、少なくとも１つの真空パイプが前記トラフ内の前記底部近くへと延伸し、少なくとも１つのエアレータが前記トラフ上に配置されていることと、
    前記貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、前記貯蔵容器内に少なくとも部分的な真空を生じさせることと、
    第１の端部で前記真空パイプに取り付けられ、第２の端部で前記排気された貯蔵容器に取り付けられた真空コンベヤホースを介して、前記真空パイプに真空を印加することと、
    ガス圧を前記エアレータに印加することと、
    前記ホッパ排出ゲートを開いて、前記固体粒子を前記トラフ内に落下させることと、
    前記固体粒子を前記真空ホースを通して前記貯蔵容器内に搬送することと、
    を含む方法。
16. 前記トラフ上に摺動可能に配置された、前記トラフの前記開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を、前記トラフを前記排出ゲートに締結する前に調節して、前記トラフの開口幅を前記ホッパ排出ゲートの開口部と一致させることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記トラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプの開口部を変化させることによって、前記トラフ内の真空レベルを制御することを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記貯蔵容器が、サイロ、セルフローディングトレーラ又は包装袋のうちの１つである、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記ガスが、Ｎ_２、空気、ＣＯ_２、Ａｒ、その他の不活性ガス、又はこれらの組み合わせのうちの１つである、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記エアレータが、前記トラフの前記側面又は前記トラフの前記底部、あるいはこれらの双方に位置する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 底部で収束する２つの傾斜した側面パネル並びに第１及び第２の垂直な端部パネルを有するＶ字形トラフと、前記Ｖ字形トラフの外側から前記第１の端部パネルを通って延伸する真空パイプと、傾斜した側面パネルのそれぞれに沿って配置された一連のエアレータとを備える、固体粒子積み替えシステム。
22. 前記端部パネルの上面に沿った溝内に摺動可能に配置された、前記Ｖ字形トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を更に備え、前記扉が、前記トラフの開口幅を変化させるように摺動可能である、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記Ｖ字形トラフ内へと延伸する少なくとも１つの吸気パイプを更に備える、請求項２１又は２２に記載のシステム。
24. 前記Ｖ字形トラフの長さは、概ね鉄道車両ホッパ排出ゲートの幅である、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載のシステム。
25. 前記真空パイプが、前記第１の端部パネルの外側の一端に接続ノズルを有する、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のシステム。
26. 固体粒子をホッパから貯蔵容器に積み替える方法であって、
    Ｖ字形トラフを前記ホッパの排出ゲートに締結することであって、前記Ｖ字形トラフは、底部で収束する２つの傾斜した側面パネル並びに第１及び第２の垂直な端部パネルを有し、真空パイプが前記Ｖ字形トラフの外側から前記第１の端部パネルを通って延伸し、一連のエアレータが、傾斜した側面パネルのそれぞれに沿って配置されていることと、
    前記貯蔵容器を少なくとも部分的に排気して、前記貯蔵容器内に少なくとも部分的な真空を生じさせることと、
    第１の端部で前記真空パイプに取り付けられ、第２の端部で前記排気された貯蔵容器に取り付けられた真空コンベヤホースを介して、前記真空パイプに真空を印加することと、
    空気圧を前記エアレータに印加することと、
    前記ホッパ排出ゲートを開いて、前記固体粒子を前記Ｖ字形トラフ内に落下させることと、
    前記固体粒子を前記真空ホースを通して前記貯蔵容器内に搬送することと、
    を含む方法。
27. 前記端部パネルの上部に沿った溝内に摺動可能に配置された、前記Ｖ字形トラフの開口した上面を少なくとも部分的に覆う大きさの１つ以上の扉を、前記Ｖ字形トラフを前記排出ゲートに締結する前に調節して、前記トラフの開口幅を前記ホッパ排出ゲートの開口部と一致させることを更に含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記第２の端部パネルを通って延伸する少なくとも１つの吸気パイプの開口部を変化させることによって、前記Ｖ字形トラフ内の真空レベルを制御することを更に含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
29. 前記貯蔵容器が、サイロ、セルフローディングトレーラ又は包装袋のうちの１つである、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の方法。

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