JP3542633B2 - 注入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば溶融金属のような液体中に没するように設計され、そして駆動機構により駆動される回転軸を備えた回転体から成る、粉状、顆粒状、あるいは小片状のような粒子状材料だけ、あるいは粒子状材料及び搬送ガスの両方のいずれかを前記液体へ供給するための注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の装置と方法は、上述した様な粒子状材料を液体へ加える処理や方法として知られている。例えば、ノルウェー特許第１５５４４７号は、材料を液体へ加える処理と方法のための回転体に関するもので、当該回転体は回転対称の中空体から成り、材料は、回転体の回転軸の筒状穴を経て、求心力のために上記中空体の底部の開口部から吸い込まれて中空体内を循環する液体と共に、中空体の側面の孔を通って液体に加えられる。当該回転体では材料が溶融物に良く混合されるとしても、長時間使用すると、材料が回転体の内側の壁面に付着し、特に大粒の材料が含まれる場合には、遂には、回転体の内側が完全に塞がってしまうという欠点があった。
【０００３】
次に、ヨーロッパ特許出願公開第００６５８５４号には、フッ化アルミニウムを粉状にして溶融アルミニウムに作られた渦巻き中に導入することにより、溶融アルミニウムからアルカリ金属やアルカリ土類金属を取り除くための手順が記載されている。この処理は、溶融アルミニウムを３〜５トンぐらい保持できる円筒形の容器の中で行われる。この方法では、期待する効果を得るために溶融物の多くの撹拌が要求される。しかしながら、そのように強力な撹拌は、溶融物中に注入される気泡の原因となるので好ましくない。更に、溶融物１トンを処理するのに必要なフッ化アルミニウムの分量が相対的に高いものになるという欠点があった。
【０００４】
他に一般的に知られた方法としては、１個あるいはそれ以上のランスを通過する搬送ガスによって、粉を溶融物に加えるものがある（例えば、ノルウェー特許出願第８８１３７０号参照）。上記ランスを使用する欠点としては、搬送ガスの消費量が高く、効率が低いことである。たとえ撹拌装置を使用して効率を幾分高くしたとしても、搬送ガスの消費量は同じくらい高く、粒子状材料の溶融物への混合は不十分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、粒子状材料を例えば溶融金属のような液体へ供給するための優れた注入装置を創作することにあり、当該注入装置は、既存の解決手段よりは相当に効率的で、また、精製用溶融アルミニウムに対して、フッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウムのような粉体を加えるためだけでなく、合金化あるいは再精錬に対して、顆粒状、針状、砕かれたスラグ粒子状あるいは小片状のような大粒の粒子を加えるためにも使用できるようにかなり広く適用できるものとした。
【０００６】
又、本発明の他の目的は、例えば溶融物精製あるいは他の液体処理に対して、わずかな撹拌にもかかわらず、少量の添加物だけで素速い混合と高い効率を得られるものとしたところにある。
【０００７】
更に、本発明の他の目的は、搬送ガスの消費量が、環境が損なわれないよう充分に制御され利用されるところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の装置は、例えば溶融金属のような液体中に没するように設計され、そして駆動機構により駆動される回転軸の下端部に配設された回転体を備え、前記回転軸内部の同軸の筒状穴および該筒状穴に連通する前記回転体の内部空洞を通して、粉状、顆粒状、あるいは針状のような粒子状材料だけ、あるいは該粒子状材料及び搬送ガスの両方のいずれかを前記液体へ供給するための注入装置において、前記回転体の前記内部空洞の底部が広くほぼ完全に開放すると共に、前記粒子状材料だけ、あるいは前記粒子状材料及び前記搬送ガスの両方のいずれかを供給するために、前記筒状穴内部にこれと同軸の静止供給管が配置され、該供給管と前記回転軸との間に隙間が形成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の装置は、粒子状材料が搬送ガスにより静止供給管を経て回転体へ送り込まれ、当該搬送ガスが隙間により完全にあるいは一部回収されるように構成したものである。
【００１０】
更に本発明の装置は、粒子状材料がスクリュー搬送装置により静止供給管を経て回転体へ送り込まれ、添加されるものである。
【００１１】
【作用】
上の請求項１に記載したように、本発明の注入装置は、回転体が円錐状あるいは漏斗状の形状をしており、該回転体の底部が広くほぼ完全に開放することを特徴とするものである。上記回転体をこのように設計することにより、粒子状材料はそれだけで、または搬送ガスによって回転体内部の空洞内にある液体へ運ばれ、そして遠心力のために当該材料の一部は円錐状の形をした壁面に沿って外向きや下向きに送り込まれ、液体と混合される。
【００１２】
また本発明は、損傷を与える撹拌なしに材料の混合を良くし、回転体が壁面に沿って外向きや下向きに向けられた粒子状材料の一定の流れにより「自己清浄」できるようにするものである。換言すれば、材料が付着するような「ポケット」がないということである。
【００１３】
請求項２に記載された発明の設計の利点により、材料は回転軸内部の筒状穴に同軸に配列された静止した管あるいはランス等の供給管を通して送り込まれる。本発明は、材料を搬送するために使用される搬送ガスを、回転軸と供給管との間に形成された隙間により完全にあるいは一部回収することを可能にし、当該搬送ガスは再利用される。
【００１４】
また本発明の有利な特徴は、請求項３に記載されているように、スクリュー搬送装置により物質を搬送し、液体に添加できることである。
【００１５】
【実施例】
本発明を以下、実施例と添付図面によって更に詳しく説明する。
図１に示した本発明の注入装置５は、回転軸２へ適切にねじ止めされたあるいは別の方法でしっかり固定された（詳しくは図示せず）円錐状または漏斗状の回転体１から成る。回転体１を備えた回転軸２は、伝動ベルト７などの伝動手段を介して駆動装置４により回転させられる。
【００１６】
ここに示される好適な実施例の場合、材料は、容器８などから回転軸２内部の同軸の筒状穴を貫通している静止供給管３を経て搬送ガス（空圧式に）によって供給される。供給管路９を通って供給され、供給管３を通して材料を運んだ搬送ガスは、供給管３と回転軸２の間の環状隙間１０を経て管接続部材１１を通して戻すことにより完全にあるいは一部回収され、再利用される。回収される搬送ガスの量は、管接続部材１１に設けられた弁１２によって調節される。従って、回転体１内部の液体の高さは、回転体１の下側端部の位置から、供給管３の出口のすぐ上の位置までの間に調節される。
【００１７】
余剰ガスを供給することができ、例えば溶融物精製のために回転体を使用することもできる。この場合、搬送ガスは回転体１の下向き開口部を通って流れだし、当該回転体１の回転により、搬送ガスは液体中にうまく分布させられる。溶融物精製に使用された場合、既存の回転体手段と少なくとも同じくらい効率的であることが予備試験で示されている。
【００１８】
材料を液体へ加える目的で使用される場合、本発明は上に述べたのように機能し、材料は、供給管３を経て回転軸２を通して回転体１内部の内部空洞１６へ送り込まれ、そこで液体と混ぜられる。上記空洞１６すなわちガスポケットは、搬送ガス供給のために上述したように作られ、回転体１の空洞１６の下側で、均一な液体表面は、回転体１が液体に加える遠心力のために継続的に新しくなるように作られている。
【００１９】
また、回転体１内部の空洞１６内に置かれた搬送ガスは、上述のように回転させられ、粒子状の材料が空洞１６内へ入ったとき、当該粒子状材料は、一部は落下し直接液体と混ぜられ、そして一部は遠心力のために外向きにあるいは下向きに飛ばされ、円錐形をした壁面１５に沿って送り込まれ、それから液体と混ぜられる。この点について特に注意することは、垂直軸を有する回転体１の壁面１５の傾斜角度は、上記粒子状材料が壁面に張り付かず、しかも外向きにあるいは下向きに壁面に沿って「滑る」ような大きさでなければならない。
【００２０】
もし、空洞１６内部の液体の高さが回転体１の下側端部より上にあるとき、例えば図面（三角印Ａ）に示したような回転体１の少し上側にある場合に、上記粒子状材料が液体中に入って来たとき、粒子状材料は液体により回転体１の壁面１５に沿って更に外向きにあるいは下向きに送り込まれる。作動中に回転体１内側の液体の高さを上昇させることにより、液体は回転体１の内側壁面１５に沿って飛ばされ、これにより壁面に張り付いたどんな材料も取り除かれることが確実となる。回転体内部の液体の高さの増加は、回転体の撹拌力を別の方法で増加させるものである。
【００２１】
前述の例では、空気式で液体に加える材料を送り込むことができる旨述べたが、請求の範囲に記載された発明の範囲内で、スクリュー搬送装置により供給管３を経て材料を送り、添加することもできる。
【００２２】
また、回転軸２内部の静止供給管３を使用しないで、回転軸２内部の筒状穴を通して物質を送り込むこともできる。しかしながら、回転軸２内部の静止供給管３を使用すれば、供給管３は回転しないので付着の原因となる遠心力がないため、材料が供給管３の内側に付着するのを避けることができる。
【００２３】
回転体の設計に関しては、図１に示した実施例の「円錐状」の形状に限定されるものではなく、凸面状のあるいは凹面状の壁面１５を有する一部分球形面である形状の回転体１（図２（ａ）、（ｂ）参照）でも、実施例の回転体の壁面傾斜よりも広がりのある大きな直径を有する回転体１（図２（ｄ）参照）あるいは回転体上部に水平壁面１４を有し実施例の回転体の壁面傾斜よりも広がりのある大きな直径を有する形状の回転体１（図２（ｃ）参照）でも溶液を被うことができれば良い。
【００２４】
また、図２（ｄ）に示した回転体１の下側端部周回りに窪みあるいはギザギザの切り込みの凹部１３を設けた回転体１の例では、撹拌力が増加し、液体中への材料の広がりや分布が増進する。凹部１３を設ける代わりに、乳頭突起あるいは翼状突部などを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の注入装置の概要を示す図面である。
【図２】図１に示した回転体の変形例を示す図面である。
【符号の説明】
１ 回転体
２ 回転軸
３ 供給管
４ 駆動装置
５ 注入装置
７ 伝動ベルト
８ 容器
９ 供給管路
１０ 環状隙間
１１ 管接続部材
１２ 弁
１３ 凹部
１４ 水平壁面
１５ 壁面
１６ 空洞

Claims (3)

1. 例えば溶融金属のような液体中に没するように設計され、そして駆動機構（４、７）により駆動される回転軸（２）の下端部に配設された回転体（１）を備え、
   前記回転軸（２）内部の同軸の筒状穴および該筒状穴に連通する前記回転体（１）の内部空洞を通して、粉状、顆粒状、あるいは針状のような粒子状材料だけ、あるいは該粒子状材料及び搬送ガスの両方のいずれかを前記液体へ供給するための注入装置（５）において、
   前記回転体（１）の前記内部空洞の底部が広くほぼ完全に開放すると共に、
   前記粒子状材料だけ、あるいは前記粒子状材料及び前記搬送ガスの両方のいずれかを供給するために、前記筒状穴内部にこれと同軸の静止供給管（３）が配置され、
   該供給管（３）と前記回転軸（２）との間に隙間（１０）が形成されたことを特徴とする注入装置。
2. 前記粒子状材料が前記搬送ガスにより前記静止供給管（３）を経て前記回転体（１）へ送り込まれ、当該搬送ガスが前記隙間（１０）により完全にあるいは一部回収されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載された注入装置。
3. 前記粒子状材料がスクリュー搬送装置により前記静止供給管（３）を経て回転体（１）へ送り込まれ、添加されることを特徴とする請求項１に記載された注入装置。

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