JP3844306B2 - スクリューコンベヤのばら材を熱処理する装置 - Google Patents

Description

本発明は、ばら材を熱処理するための装置に関わる。
熱処理に対する課題を解決するためスクリューを備えたコンベヤーを用いる技術は多種多様なものが知られている。また、熱放射を導入し且つばら材を連続的に搬送させて熱処理を行う装置も多数知られている。この場合に使用される搬送装置はベルト搬送、チェーン搬送または振動搬送の原理で作動する（ＤＩＮ １５ ２０１による）。
本発明の課題は、ばら材の深部作用を伴う熱処理を機械技術で連続作動により可能にさせ、しかもばら材の目的に応じた迅速な温度調整（Temperierung）を、可能な限り正確に維持されるべき温度範囲でできるだけ短時間で行うことができるようにすることである。この場合熱処理は乾燥に用いられるだけでなく、物質の他の物理学的特性または化学的特性を目的に応じて変更させるためにも用いられる。
上記の課題は、本発明によれば、請求項１に記載の構成により解決される。この場合、ばら材の搬送のためにはスクリューを用いた搬送の原理が利用され、搬送物を温度調整するための熱の導入は、スクリューコンベヤまたはスクリューパイプコンベヤで搬送物を搬送中に行われる。
本発明の他の構成および利点は従属項の対象である。
スクリューコンベヤを利用することによる特有の効果は以下のとおりである。
−搬送が送り（Schub）に基づいているので、通常の場合には、少なくとも搬送物と送り作用のあるスクリューフランクとの接触領域において、材料が転動する。スクリューパイプコンベヤの場合には、槽体の壁が付加的に移動するので、スクリューパイプコンベヤの場合、前記の転動効果は特に著しい。この転動により、搬送物を熱放射で均一に照射することができ、したがって均一な温度調整が得られる。
−スクリューコンベヤをいくつかのゾーンに分けて構成することにより、本来の温度調整工程の前後に行われる工程も機械技術的に一つの単位に結合させることができる。例えば、どのような温度調整方法においても、材料を搬送経路にできるだけ正確に均等に供給するよう試みられる。このような試みは、振動搬送の概念においては、例えばセルホイール型調整ゲートを上流側に設けることにより可能になる（英国特許第１３１３２０３号公報を参照）。以下では、配量ゾーンについての説明のほかに、課題を達成するために有利な他のスクリューゾーンについても説明する。
熱放射による温度調整がもつ本適用例特有の利点は、特に、
−ばら材への迅速な熱伝導、
−熱放射の深部作用、即ちバラ材を少なくとも部分的に内部まで加熱させる作用、
が挙げられる。
熱放射のこのような利点はたとえばプラスチック技術の分野で多面的に利用される。というのは、基本的に熱伝導の悪いプラスチックは、熱対流に対する障害を取り除くことによって迅速に温度調整できるからである。
本発明にしたがってスクリュー搬送の原理と熱放射による熱伝導とを組み合わせることにより、温度調整技術における多様な課題を有利に解決することができる。
添付の図面には、本発明の種々の実施形態が図示されている。添付の図面から、以上説明した本発明の構成以外の有利な実施形態が見て取れ、図示した作用上の個々の解決法及び本発明による個々の解決法は、有利に組み合わせて実施すれば全体的に高効率の装置を得ることができる。
図１ａから図１ｅまでは、スクリューに対する赤外線放射装置（ＩＲ放射装置）の種々の配置構成を横断面で示したものである。図のスクリューはフルスクリューとして例示されている。他のスクリュー形態、例えばスクリューベルト、パドルスクリュー等も実施可能である。このようなスクリューは、搬送物に放射される赤外線が遮蔽される度合いが少ないという利点を部分的にもたらす。
図１ａには槽形スクリューが図示されている。湾曲構成の平面状の赤外線放射装置５は、槽形スクリュー２の上部部分３と、通常は取り外し可能なカバー４との間に取り付けられている。スクリュー槽体の壁とスクリュー自身は赤外線を反射するようにコーティングされているか、或いは赤外線を反射させる材料（例えばアルミニウム）から製造するのが合目的である。このようにすると、ばら材積層部内部のばら材に作用する赤外線成分を高めることができる。
図１ｂでは、赤外線放射装置として棒状の要素６が図１ａの場合と同一の個所に取り付けられている。図１ｂには、棒状の赤外線放射装置６を例えばスクリュー２のスクリュー軸の内部に取り付けできることも示している。この場合スクリュー軸は中空であり、赤外線を放出するための適当な開口部が設けられ、搬送物は赤外線で付勢される。
図１ｃでは、赤外線放射装置６が反射体７の焦点に取り付けられ、赤外線を搬送物に対して最適に合焦させ、スクリュー軸を直接放射領域からできるだけ離間させることができる。
図１ｄでは、スクリューケーシングとしてパイプジャケット９が設けられる。パイプジャケット９には、例えば赤外線を透過させる石英ガラスから成る窓が取り付けられ、これらの窓の背後に赤外線放射装置８が取り付けられる。窓は二重壁に形成され、冷媒が貫流する。冷媒は赤外線をも透過させるので（例えば空気）、窓のオーバーヒートが阻止される。窓は搬送物の充填レベルの上方にも下方にも取り付けてよい。
図１ｅは、搬送要素としての、互いに噛み合うダブルスクリュー１０を示している。この場合赤外線放射装置６は、槽形スクリューのカバーの下に取り付けられている。
図１ｆには、搬送物を温度調整するための補助要素として加熱コイル１１が図示されている。加熱コイル１１は例えば電気的に加熱させることができ、或いは蒸気、オイル、水または他の熱担持媒体により加熱させることができる。加熱コイル１１はスクリューケーシング１の一部分、或いは図１ｄに図示したようなパイプジャケット９をも蔽ってよい。加熱コイルのための熱エネルギーは、例えば以後の工程の冷却領域からの排熱の一部を利用して得ることができる。空間的に隣接している他の装置との熱的結合も有用である。
図２に図示した実施形態によれば、スクリューを用いた搬送をベースとする温度調整経路が、入口側で、同じスクリューのいわゆる取り込み・配量ゾーンと結合される。簡単な貯蔵容器（例えばサイロ或いはこれに類似したもの）から、ばら材がホッパーを介してまず、フルスクリューとして形成されたスクリューに供給される。引き込みゾーンは、そのねじ山体積（Gangvolumen）に関して次のように構成され、即ちスクリューの以後の経過において、いわゆる温度調整ゾーンにおいて、充填度として望ましいような量のばら材が正確に受容されるように構成されている。引き込みゾーンに接続している配量ゾーンでは、温度調整ゾーンの始端において所望の充填度が得られるように工程体積が拡大される。図２に図示したこのような実施形態は、スクリューコンベヤを例に挙げて図示されている。スクリューパイプコンベヤも使用可能であり、この場合には材料の供給が軸線方向に行われる。すでに粉砕された被処理材は、材料供給部２０に充填される。材料の粉砕は、材料供給部２０を出た直後、及び引き込みゾーンに引き込む直前に、下流側に中間貯蔵室を接続した緩速型の粉砕機で行ってもよい。材料供給部２０から材料は、駆動軸２２に装着したスクリューの引き込みゾーンに達する。駆動軸２２は、本実施形態の場合、三つの異なる機能ゾーンを備えたスクリューを同じ回転数で駆動する。個々のゾーン２３，２４，２５でスクリューの構成及びピッチが異なっているので、材料が存在する領域に応じて異なる搬送速度が達成され、よって異なる課題が満たされる。引き込みゾーン２３から材料は配量ゾーン２４に達する。配量ゾーン２４においては、スクリューのピッチ及び形状、駆動軸２２の回転数が適宜選定されているので、上限を厳密に設定された量の材料だけが温度調整ゾーン２５に達し、充填度Φは、以下で説明する赤外線放射装置設置用担持体２７がいかなる場合も材料の影響を受けないように調整される。これは充填度Φがほぼ０．０２ないし０．１５であれば達成される。温度調整ゾーン２５（ここではスクリューの実施形態としてスクリューベルトが選定されている）には、前記の赤外線放射装置２８を設置するための担持体２７が設けられている。なおスクリューの実施形態としてスクリューベルトが選定されているのは、材料がスクリュー部品によって遮蔽されることなく十分に赤外線に曝されるようにするためと、搬送要素の面積が小さいために搬送要素が放射熱によってできるだけ影響を受けないようにするためである。担持体２７は、図２に示唆したように、片側だけを固定支持体３３で支持してよいが、長さ及び実施形態に応じては、図２に例示したように、駆動軸２２に一緒に回転するように支持された支持体３２により両側で支持してよい。或いはこれ以上の複数の箇所で支持させてもよい。担持体２７の、材料を越える高さ、或いはスクリュージャケットパイプの最下点を越える高さは、赤外線放射装置２８から放射される赤外線を材料に集中的に照準させるため、調整可能に設定してある。この被処理材に対する調整は装置を始動する際に１回行えばよく、或いは、材料の温度を測定する無接触測定式の温度センサ３４を介して連続的に行われ、この温度センサ３４は例えばスクリュージャケットパイプ２６の外側に設けられて窓を介して測定し、又は例えば担持体２７に設けられてもよい。測定信号により、例えば担持体の高さ、或いは材料に作用する赤外線の集中性を調整するために利用可能な調整量（放射装置の温度、接続されている放射装置の数量など）を制御して、温度調整を目標設定値に対応させることができる。担持体２７上への設置用供給管は、例えば担持体から機台まで固定して、或いはフレキシブルに案内される。
被処理材は温度調整ゾーン２５を通じて搬送され、その際部分的に処理された材料２９として、及び十分に処理された材料３０として処理されながら縦走する。例えば排出シュート３１を介して材料は次の工程に受け渡される。スクリューベルト３５の変形例として、ベルトを中空材から形成して、この中空材の中を熱担持媒体を例えば循環させながら案内することにより、スクリュー自体を温度調整し、付加的な効果として被処理材をも一緒に加熱させ、或いは場合によっては冷却するようにしてもよい。スクリューの、配量領域２４にある部分及び引き込み領域２３にある部分に対しても同様の変形例が適用される。
図２に図示したようにスクリュージャケットパイプ２６が閉じていることにより、吐き出し物（塵、悪臭など）が生じても、処理の際に加熱された空気により例えば材料供給部２０を介して吐き出し、下流側に設けたフィルタに拘留させることができる。或いは例示したように、スクリュー入口領域から排出させて（符号３６）、コンベヤ・フィルタユニット３７に供給するようにしてもよい。この場合空気は最適にろ過されて大気３９に放出され、或いは空気循環ガイドを介して温度調整ゾーン２５に戻して材料を温度調整するために再利用し、エネルギーの節約に寄与させてもよい。この場合、吐き出しの際に一緒に搬出される熱は供給領域２０及び引き込みゾーン２３及び配量ゾーン２４で材料の予熱のために利用するのが有利である。当業者であれば、放射吸入部３６，３７と同様にプロセス空間にも負圧または過圧を印加させることができる。
特定の適用例に対しては、本発明によれば、適当な装置を出口側で付加的な冷却ゾーンと（有利には同じ搬送要素の同じ面で）連結させることができる。
プラスチック顆粒の乾燥を例にして本発明の効果が明らかにされる。同様の効果はたとえば飼料のような他の多くのばら材の処理に際しても得られる。スクリューコンベヤを使用することの副次的な効果として連続的なプロセス管理をあげることができるが、その他にも、入口側および出口側の配量部と連結できる点、放射を検知して場合によっては有利な負圧を印加させるためのプロセス空間を簡単にカプセリングできる点が挙げられる。

Claims (10)

1. ばら材を搬送するスクリューコンベヤを備え、このスクリューコンベヤには温度調整ゾーン（２５）内で赤外線熱放射装置が付設されている、ばら材を熱処理するための装置において、ベルトスクリューの原理にしたがって作動するスクリューコンベヤの場合、またはスクリューパイプコンベヤの場合、赤外線熱放射装置が回転径の中心領域に取り付けられていることを特徴とする装置。
2. 赤外線熱放射装置が設置用担持体（２７）に取り付けられていること、及び、この設置用担持体がその高さを調整可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. スクリューが、温度調整ゾーン（２５）の前に配置される引き込みゾーン（２３）及び（または）配量ゾーン（２４）を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 閉じたスクリュージャケットパイプが使用されること、及び、プロセス空間から出る吐き出し物の吐き出し、及び（または）、周囲とは異なる大気圧のプロセス空間への印加が行われることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. 赤外線熱放射装置が棒状の要素として構成され、取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
6. 別個に作動可能な複数の赤外線放射装置が取り付けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. 温度調整ゾーン（２５）に付設されるコンベヤスクリュー（２）の充填度（Φ）が調整可能であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
8. コンベヤスクリュー（２）とスクリュー槽の壁が赤外線を反射するようにコーティングされ、または赤外線を反射する材料から製造されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
9. 温度調整ゾーン（２５）内のコンベヤスクリュー（２）の調整すべき充填度（Φ）に対応するような量のばら材を搬送できるように、コンベヤスクリュー（２）の引き込みゾーン（２３）および（または）配量ゾーン（２４）がねじ山体積に関し選定されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
10. 充填度（Φ）が０．０２ないし０．１５の間で調整可能であるように、温度調整ゾーン（２５）内でコンベヤスクリュー（２）がそのピッチおよび形状に関し選定されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置。

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