JP3650120B2 - 再使用可能な粘稠材料分配装置 - Google Patents

Description

【発明の分野】
本発明は粘稠材料分配装置の分野に関し、更に具体的に述べると、途中で装置を洗浄する必要が無く、繰り返し充填・排出ができるように設計され、また、大量の粘稠材料を装置から効果的に送出するという、密閉式粘稠材料送出及び分配装置に関する。
【従来技術の説明】
膨大な量の粘稠材料が輸送機関や産業業界で使用されている。車両や機械類には潤滑油を補給するのに濃厚な潤滑用グリースが使用されているし、産業界では濃厚な粘稠化学薬品が用いられている。食品加工技術では、チーズや、クリームや、食料ペーストなどを、食品の品質や新鮮さを過度に低下させないようにして、逐次移動させねばならない。精密化学品（ファインケミカルス）および薬剤製品の製造では、粘稠材料が使用されることが多く、これらの粘稠材料の品質を維持することはきわめて重要である。
粘稠材料を送出・分配するということは、これらの材料が容器に粘着して、結局は粘稠材料を分配するのに使用した圧送機械の表面が粘稠材料でべたべたになってしまうということになるために、製造業者にとっては常に難題であった。従来技術の粘稠流体を分配・送出する方法は、押出し用ピストンか或いはフォロワー・プレートと、粘稠材料容器の側壁との間に流体を通さない密封部を設けて、それを維持する、ということに専心してきた。Consaga他の米国特許第5,248,069号、Crosby他の米国特許第5,297,702号、およびHumeの米国特許第5,312,028号の装置すべては、精密な密封状態を確立することについて向けられたものである。
しかしながら、従来技術の装置は、粘稠材料容器の側壁が完全に丸くなっていなかったり、くぼんでいたりすると、非常に壊れやすい。さらに言えば、特に、Consaga外の装置およびHumeの装置は、すべての部品において高精密が要求され、比較的かさばり、高価である。
したがって、比較的低コストの構成部品を使用し、途中で容器の洗浄や再調節を行なわなくても、材料を繰り返し補給することができ、頑丈で耐久性があり、容器から大量の粘稠材料を送出することのできる密封方式の装置の必要性が依然としてある。
【発明の簡単な概要】
本発明は、さらに、ほぼ円筒形の側壁と、上部に設けた不活性ガス入口と、底部に設けた粘稠材料出入口とを有する密閉圧力容器から、濃厚な粘稠材料を分配する際に使用するための再使用可能粘稠材料分配装置を提供する。
前記密閉圧力容器内には加圧ボートが設置してあり、この加圧ボートは、下方の船体形状部と上方の船体形状部とを有する。下方の船体形状部および上方の船体形状部は、円筒形の密閉圧力容器の内径よりも小さい直径の円形の境界線領域で連結されていると好ましい。前記加圧ボートには、円形境界線領域が円筒形容器の側壁内面に直接触れないようにするための手段が有る。
システム使用時に、粘稠材料が出入口を介して容器に投入され満タンにされると、密閉圧力容器内で加圧ボートを上昇させ、加圧ボートの境界線領域と容器側壁内面との間に粘稠材料密封状態を形成する。加圧ボートの上面に不活性ガス圧力を加えることにより、加圧ボートは、粘稠材料出入口を介して粘稠材料を容器から排出させることになる。本発明の装置は、途中で容器を洗浄したりあるいは状態再調整したりしなくても、繰り返し再充填や再使用が可能である。
本発明は、さらに、側壁と、ほぼ半球形の入口上端と、不活性ガス開口部を備えた出入口を備えたほぼ半球形の下端とを有する、円筒形の本体を有する密閉圧力シリンダから粘稠材料を分配するのに使用するための再使用可能粘稠材料分配装置を提供する。
密閉圧力容器の中には加圧ボートが収容されており、この加圧ボートは圧力シリンダのほぼ半球形下端の形状に一致するように全体的に丸くなった形状の下方の船体形状部分と、圧力シリンダのほぼ半球形状態の形状に一致するように全体的に丸くなった形状の上方の船体形状部分とを上下に結合した球形構造を有する。ボートの上方の船体形状部分にはその上部に小さなオリフィスが形成してあり、前記上方および下方の船体形状部分は、円筒形圧力容器の内径よりも直径が小さい円形の境界線領域に沿って、相互に連結されているのが好ましい。ボートは、その下降した下方の船体形状部によって排除された粘稠材料の重量がボートの全重量とほぼ等しくなるように、下方の船体形状部に重量が掛かっている。こうすることによって、粘稠材料が加圧ボートの境界線領域に辺りまで上がって来た状態で、加圧ボートが粘稠材料内に浮かぶようになる。ボートには、境界線領域付近から半径方向外方へ伸長している複数のフィンが有る。これらのフィンは幅の狭い端部あるいは端縁を有しているが、これらの端縁はシリンダの側壁内面と普通は接触せず、たとえ接触したとしても、シリンダの側壁内面に粘稠材料の軽い掻き取り線を残すだけであり、これらの掻き取り線も直ちに塞がれる。
装置使用時、圧力シリンダにその出入口を介して粘稠材料が充填されると、これが圧力シリンダ内で加圧ボートを上昇させ、境界線領域とボートのフィン、およびシリンダ側壁内面との間に粘稠材料シールを形成するようになる。加圧ボートに上方から不活性ガス圧力を加えることによって、加圧ボートが粘稠材料出入口を介して粘稠材料を容器から押し出すようにするが、この間もずっと、加圧ボートと密閉圧力容器の内面との間に密封状態を維持している。
したがって、本発明の一目的は、密閉容器から粘稠度の高い材料を送出する可逆性再充填可能装置を提供し、また、頑丈で、過酷な環境で機能する装置を提供し、中味がこぼれず、輸送上安全な装置を提供し、簡単かつ低コストの装講を提供することにある。
【好ましい発明の実施形態】
まず第１図を参照して、装置は、側壁10を有する圧力シリンダ８を使用する。この側壁10は丸くなった底部12と丸くなった上部14とを有する。シリンダ10の内部には恒久的に圧力「ボート」16が設置してある。この加圧ボート16は丸くなった下方の船体形状部18を有し、その底部30の内面にはバラスト20が設置してある。下方の船体形状部18の上方には上方の船体形状部22が設置してある。丸くなった下方の船体形状部18と、上方の船体形状部22と、バラスト20の重量は、ボート16の下方の船体形状部18の圧下によって排除される粘稠材料の体積の重量とほぼ同じ重量となるように定められている。一般的な多くの粘稠材料、たとえば、濃厚な産業グリースなどの場合には、比重はほぼ均一である。個別のバラストの代わりに、もっとどっしりした計量用材料を伸用することによって、下方の船体形状部18が上方の船体形状部22よりも重くなるようにすることもできる。
ボート16は、その断面がシリンダ８の内径断面よりも小さい円形断面を有するような寸法になっている（第４図参照）。第１図および第２図を参照してみると、シリンダ８はその下方領域12に粘稠材料23をいっぱいに満たされて、その上部25が不活性ガス（たとえば、窒素）で加圧されたとき、ボート16が粘稠材料上で「浮遊」し、粘稠材料23の高さ位置がボート16の上方，下方の船体形状部18,22の境界線領域26とほぼ同じ高さになる。加圧窒素ガスは入口弁29を介してシリンダに供給される。大きなシリンダ、すなわち、25ガロンを超えるシリンダの場合には、窒素は、一定圧力の下に、すなわち、窒素シリンダによって供給され得る。もっと小さいシリンダの場合には、シリンダには、所定体積の窒素、すなわち、100psiで窒素が充填され、これが、シリンダから粘稠材料23を送出する原動力を与えることになる。
ボート16の上方の船体形状部22は丸くなった形で示してあるが、所望に応じて他の形状であってもよい。しかし、注入孔27を備えた丸い形状であれば、良好に機能し、粘稠材料がボート16に進入するのを防止するけれども、加圧ボート16を不活性ガスでいっぱいにすることができる。
第１図乃至第５図を参照すると、少なくとも３つのフィン24が、ボート16の丸くなった上，下の部分18,22の境界線領域26に設けてある。これらフィン24は約1/4インチ外方へ伸長している（第４図および第５図参照）。特殊粘稠材料がこのシステムによって分配されるに応じて、ボート16の境界線領域26とシリンダ８の側壁面10との間隔が最適化されて、充分な密閉状態を形成するようになる。フィン24のサイズも調節する必要がある。これらフィン24は、ボート16の境界線領域26がシリンダ８の側壁面10から粘稠材料23を掻き落とさないようにするためにある。通常の操作では、フィン24はシリンダ８の側壁面10と接触することはほとんどない。たとえフィン24と側壁面10の間に接触があったとしても、せいぜい、フィン24が側壁面10を覆っている粘稠材料23に非常に幅の狭いかき跡の線（図示せず）を残す程度であり、これは粘稠材料23の加圧状態によって直ぐに埋まる。
第２図を参照して、ボート16の境界線領域26およびシリンダ側壁面10は充分に接近しているが接触してはおらず、粘稠材料23それ自体がボート16とのガス圧密封状態を作っている。したがって、ボート16に加えられた窒素ガス圧力とボート16の重量とが、粘稠材料23を下方へ押し下げて、シリンダ底部12にある底部開口28から押し出すようになる。
第１図および第４図を参照すると、ボート16の上方の船体形状部22の上部には小さい注入孔27が形成してある。この注入孔27により、ボート16内のスペースに加圧窒素ガスを充填するのが可能になるので、シリンダ８に常に最大体積の窒素ガスを充填しておけるようになる。
第３図を参照して説明すると、シリンダ８の中の粘稠材料23がほとんど空になると、ボート16の底面30が底部開口28に着座し、そこを密閉してしまうので、たとえ弁31が開いても、それ以上、粘稠材料23も、N₂ガスも放出されることがない。この時点で、シリンダ８からの粘稠材料23の流出が完全に遮断され、使用者はシリンダ８に粘稠材料23を再充填しなければならないことを知ることになる。シリンダ８に粘稠材料23を再充填するには、粘稠材料23を同じ底部開口28を介してシリンダ８内にポンプ圧送する。この粘稠材料23の上昇する流れが、ボート16をシリンダ８の上部14付近まで押し戻すことになる。シリンダ８に粘稠材料23が再充填されると、粘稠材料23は再び上述したように分配される。
ボート16の丸い底部はボート16と完全に整合していて、粘稠材料23の大部分（約97パーセント）を22ガロン・シリンダから押し出すことができる。これと対照的に、従来のプッシャー・プレート方式では概して90パーセント以下の中味しか送り出すことができない。
ボート16とシリンダ側壁面10間の密封状態は、シリンダ８の側壁10の内面とボート16のやや隔たった周囲境界線領域26とにある粘稠材料23によって形成されるので、粘稠材料23がボート16の上方の船体形状部22に乗り上げてそこに溜まったり、上下動する加圧ボート16の上方部25のガス充填部に逆戻りして入る、という問題はほとんどない。特殊粘稠材料23がこのシステムで利用される状態に応じて、薄い粘稠材料23の層がシリンダ８の側壁面10に残る可能性がある。しかしながら、これは、（ａ）窒素ガスが粘稠材料の酸化や乾燥を防ぐ、そして、（ｂ）掻き取りが生じない、ということで、問題とはならない。
本発明のシステムは、粘稠度の高いグリース、たとえば、0,1,2,それ以上のNational Lubricating Grease Institute（NLGI）等級のグリースや、容易に注入できない粘稠度の高いグリース等々の材料に対して、非常に良好に機能する、しかしながら、たいていの濃厚なグリースはほぼ同じ比重を持つので、１種類のグリースに対し適切なバラスト20で調節すれば、加圧ボートはたいていのグリースに対して良好に機能する。
第６図は浮動ボート32の別の実施例の図である、この浮動ボート32では、湾曲した上方，下方の船体形状部34,36が円筒形の中間部38のところで結合している。複数のフィン40は、先端が尖ったものではなくて、縁42を持つ薄くて扁平なブレード状のものであってもよい。これらのフィン40は円筒形中間部38に沿って取り付けてある。上方の船体形状部34の上部には液体分泌孔42が設けてあり、ガスが浮動ボート32に入るようにすることができるようになっている。この浮動ボート32は、シリンダが偶発的にひっくり返った場合でも、くるりとひっくり返るのが完全に防止される。
請求の範囲に記載した本発明と異なり、従来技術のシステムは、シリンダ内壁面と、ドラム／プッシャ・プレートとの間で、極力近接してぴたりと嵌まるようにすることを探求してきた。
従来技術のやり方では、破壊や損傷に対し弱過ぎるのであり、つまり、もしシリンダやドラムがくぼんでいたり若干でも丸形から歪んでいたりすると、プッシャ・プレートが引っかかって動かなくなるのである。溶接したスチール・ドラムはめったに完全な円筒形にはならない。また、従来のプッシャ・プレート・システムの場合、プッシャ・プレートの上部に、落下してきたグリースが繰り返し溜まってしまい、結局は、ドラムを開いて清掃しなければならなくなる。たいていの場合、例えば、大気が汚れている場合（すなわち、炭鉱）や、製品が汚染や空気に敏感である場合（すなわち、食料品／化学薬品）などには、ドラムを開いて清掃することは製品を使用不可能にさせてしまう。たとえ製品が被害を受けなくとも、ドラムの清掃には余計な時間がかかり、汚れ仕事である。
窒素ガスは、非乾燥で、安価で、不活性で、粘稠材料に溶解しない（二酸化炭素は溶解する）ために、本発明は、駆動力として窒素ガスを使用している。他の不活性ガス、たとえばヘリウムやアルゴンなども使用できるが、これらは値段が高すぎる。作動圧力範囲が20乃至120psiであると、たいていの濃厚な粘稠材料に対しても良好に作動するが、最適な圧力範囲は固有の粘稠材料に応じて決まる。
図面および上記の説明は、本発明の構造および操作方法の詳細に関して唯一の形態を表しているものではない。つまり、当業者には、本発明の精神及び請求の範囲から逸脱することなく、変更や修正をなし得ることは明らかであろう。部品の形態や比率における変更も、均等物での代替も、状況が好都合であり得るように、検討されるものである。また、特定の用語を使用してきたが、包括的な説明の意味でのみ使用したものであり、限定の目的で使用したものではない。発明の範囲は以下の請求の範囲に記載してある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の粘稠材料送出装置を粘稠材料充填状態で示す正面断面図である。
第２図は、浮動ボートと、側壁面、そこに形成された粘稠材料密封状態を示す詳細図である。
第３図は、本発明の粘稠材料送出装置を空の状態で示す正面断面図である。
第４図は、本発明の浮動ボートの部分断面正面図である。
第５図は、第４図の５−５線に沿ったボートの横断面図である。
第６図は、本発明の浮動ボートの別の実施例の正面図である。

Claims (16)

1. 濃厚な粘稠材料を分配する際に使用するための再使用可能な粘稠材料分配装置であって、前記再使用可能な粘稠材料分配装置は、
   ほぼ円筒形の側壁と、上部領域に不活性ガス入口と、底部領域に粘稠材料出入口とを有する密閉圧力容器と、
   前記密閉圧力容器内に設置された加圧ボートと、
   から成り、
   前記加圧ボートは、船体形状部のものを上下に結合した 球形構造を有し、該加圧ボートの最大円筒直径部は前記円筒形の密閉圧力容器の断面内径よりも小さくて、該加圧ボートは前記最大円筒直径部が円筒形容器の側壁内面と直接接触するのを防ぐための手段を有しており、システム使用時には、出入口を介して容器に粘稠材料を一杯に充填することで、密閉圧力容器内で上記加圧ボートを上昇させ、加圧ボートの最大直径部と容器側壁の内面との間に粘稠材料密封状態を形成し、加圧ボートに上から不活性ガス圧力を加えることによって、加圧ボートが、粘稠材料出入口を介して前記容器から粘稠材料を押し出すようにすることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
2. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記加圧ボートには、その下方の船体形状部によって排除される粘稠材料の重量が該加圧ボートの重量とほぼ等しくなるように重量がかかっていることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
3. 請求項２記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記下方の船体形状部がバラストで重みをつけてあることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
4. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記密閉圧力容器の下方部分は、丸くなっており、前記加圧ボートの下方の船体形状部も丸くなっており、シリンダ内の粘稠材料がほとんど空になったときに粘稠材料の流れを遮断するよう、粘稠材料出入口上に着座するための着座面を有することを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
5. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記ボートの上方の船体形状部は、丸くなっており、加圧ボートの内部スペースを不活性ガスで加圧できるように開口が形成してあることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
6. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、加圧ボートの最大円筒直径部が円筒形容器の側壁内側面と接触するのを防ぐための手段が、加圧ボートの境界線領域付近から外方へ伸長する複数のフィンから成り、これらフィンはシリンダの側壁内側面と普通は接触しない先端を有し、たとえこれらフィンの先端が接触したとしても、シリンダの側壁内側面上の粘稠材料に軽い掻き取り線を描くだけで、これらの掻き取り線は直ちに塞がれるようになることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
7. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記不活性ガスは窒素であり、約20〜120ポンド／平方インチの圧力範囲にあることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
8. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記粘稠材料出入口の下流側に弁手段が設置してあって粘稠材料の流れを制御することを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
9. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、前記円筒形の圧力容器は一定の不活性ガス源に接続してあって円筒形容器内で不活性ガスを比較的一定の圧力に保つことを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
10. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、圧力シリンダは所定量の不活性ガスで加圧され、このことが、該円筒形容器内に繰り返し充填される粘稠材料を円筒形容器から追い出すように作用することを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
11. 請求項１記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、使用される粘稠材料は粘度の高い産業用および車両用潤滑材であることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
12. 濃厚な粘稠材料を分配する際に使用するための再使用可能な粘稠材料分配装置であって、前記再使用可能な粘稠材料分配装置は、
    側壁と、不活性ガス入口を備えたほぼ半球形の上端部と、出入口を備えたほぼ半球形の下端部と、を備えた円筒形本体を有する密閉圧力シリンダと、
    前記密閉圧力シリンダ内に設置された加圧ボートと、
    から成り、
    前記加圧ボートは、前記圧力シリンダのほぼ半球形下端部の形状に一致して形状が全体的に丸くなっている下方の船体形状部と、該圧力シリンダのほぼ半球形上端部の形状に一致して形状が全体的に丸くなっている上方の船体形状部とを上下に結合した球形構造を有し、この上方の船体形状部の上部に小さいオリフィスが形成してあり、前記上方の船体形状部および下方の船体形状部が、圧力シリンダの内部断面直径よりも小さい直径の円形境界線領域に沿って相互に結合されていて、前記ボートは、その下降した船体形状部によって押し出される粘稠材料の重量が加圧ボート全体の重量にほぼ等しくなるように、下方の船体形状部に重量が掛けられているので、粘稠材料が境界線領域付近まで上昇した状態で加圧ボートが粘稠材料内に浮かび、更にまた、前記ボートは、加圧ボートの境界線領域付近から外方へ伸長した複数のフィンを有しており、これらフィンは普通はシリンダの側壁内面には接触しない先端を有しているが、たとえ接触したとしても、これらフィンの先端はシリンダの側壁内面上の粘稠材料に軽い掻き取り線を描くだけであって、これら掻き取り線は容易に塞がれるものであり、システム使用時は、シリンダにその出入口を介して粘稠材料が充填されると、これにより密閉圧力シリンダ内で加圧ボートを上昇させ、加圧ボートの最大直径部と容器側壁の内面との間に粘稠材料密閉状態を形成し、加圧ボートに上から不活性ガス圧力を加えることによって、加圧ボートが粘稠材料出入口を介して容器から粘稠材料を押し出し、その間、加圧ボートと密閉圧力シリンダの内部との間の密封状態を維持しているようにしたことを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
13. 請求項12記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、不活性ガスが約20〜120ポンド／平方インチの圧力範囲の窒素ガスであることを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置．
14. 請求項12記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、圧力シリンダから濃厚な粘稠材料がほぼ完全に排出されると、加圧ボートの底面が粘稠材料出入口上に着座し、そこを密閉するようにしたことを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
15. 請求項12記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、圧力シリンダには所定量の不活性ガスが加圧され、これが、シリンダに繰り返し充填される濃厚な粘稠材料を、シリンダから追い出すように作用することを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置。
16. 請求項12記載の再使用可能な粘稠材料分配装置において、圧力シリンダが一定した不活性ガス源に接続してあり、シリンダ内で不活性ガスを比較的一定した圧力に維持することを特徴とする再使用可能な粘稠材料分配装置、

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