JP4068067B2 - トロンメル - Google Patents

Description

本発明は、全体として、分級設備に関し、更に詳細には、チャンク、ペレット、ブリケット、骨材、岩石、穀物、種子等の予め選択された過小粒径対象物フラクションを、同じ又は異なる材料の予め選択された過大粒径対象物フラクションから分離する装置に関する。

分級装置は、無数の用途で、様々な大きさの混ざり合った固体を分類し、等級分けし、分離するために使用される。

比較的簡単な分類装置は、篩によって代表される。篩の目の選択された間隙に応じて、所望の最大粒径の固体の所定のパーセンテージを通すことができるが、残りの比較的大きな構成要素が捕捉される。振動篩即ちグリズリーは分類プロセスを行う。篩は、弱くなり易く、詰まり易く、停止時間がある。

比較的大きな対象物を分級するため、周方向に間隔が隔てられた長さ方向バーを持つドラムを回転させることによって、所望の大きさの対象物をバーの間隙を通して集め、残りの比較的大きな物体はドラム内に残る。

ドラム式分級器に対する改良は、一般的には、バーを移動するための複雑な機械的機構に関する。

代表的設計には、複数のサイジングチューブ即ちバーがリング内に回転自在に取り付けられた、ヴァン・スリック等に付与された米国特許第２，９８４，３５１号が含まれる。 オーベルト−マゲーロに付与された米国特許第３，０５５，５００号には、物体で詰まることがないようにバー間に可変間隙を持つ円筒形ケージが開示されている。

グロスベリーに付与された米国特許第３，２４１，６６７号及びジッテルに付与された米国特許第５，３３２，１０３号に開示された種類の豆等級分け装置には、バー及び回転自在の等級分け装置バーの夫々用のばね負荷された間隔機構を持つ回転式ドラムが開示されている。

ソビエト連邦特許第１２３８−８０８号には、ばねによって吊り下げられた分級ドラムが記載されている。

ローセッジに付与された米国特許第８８３，９７４号には、間隔リング内に拘束されたシフト可能な自由バーと交互の剛性バーを持つ回転式ドラムが開示されている。大きなフラクションは、ドラムの回転時に内間隔リング上を侵蝕をともなって流れる。

本出願人は、定置式グリズリーで、かなり苛々する費用のかかる停止時間があるということを経験した。譲受人は、カルボニルニッケルペレットを製造している。融着したニッケルペレットチャンク（「エレファント」と呼ばれる）が、炉から出るときにグリズリーの金網を詰まらせ易い。作業を繰り返し停止しなければならず、詰まらせたエレファントを手作業で物理的に除去しなければならなかった。ドラム設計を見直すと、複雑な機械式分級器（上文中に説明したような）が埃っぽく汚い産業環境で定期的に詰まってしまうということがわかる。

固体を大径フラクション及び小径フラクションに容易に分割する極めて簡単であるが頑丈なドラム式分級器即ちトロンメルを提供する。

このトロンメルは、二つの両端プレート間を延びる複数の長さ方向ロッドを持つ開放した円筒体である。複数の選択された短い方のロッドの端部は一方の端プレートに取り付けられており、これに対しこれらの選択されたロッドの反対側の取り付けられなかった端部は、二つの端プレート間に配置された向き合ったリングで浮動する。ドラムが回転し、対象物が全てのロッドに当たると、選択されたロッドが本質的に無限の自由度で揺動し、振動し、それらの互いに関する及びそれらと隣接した固定ロッドに関する間隔が隔てられた関係を連続的に変化させる。無限に連続した振動運動が対象物に関する篩の大きさを定め、対象物で詰まらないようにする。

図１を参照すると、この図には、トロンメル１０が示してある。このトロンメル１０は、トロンメル１０の先端１４に配置された駆動プレート１２を含む。供給プレート１６がトロンメル１０の基端１８に配置されている。

「先端」及び「基端」という用語は、議論を容易にするための随意の取決めであり、限定と解釈されるべきではない。

駆動プレート１２は、周方向に配置された間隔が隔てられた複数の供給プレート穴２０及び中央駆動穴２２を含む。

供給プレート１６は周方向に配置された複数の駆動プレート穴２４及び中央開口部２６を含む。図４を更に参照されたい。

間隔が隔てられた複数の支持ロッド２８が駆動プレート１２と供給プレート１６との間で長さ方向に延びており、実質的に開放したドラムケージを形成する。支持ロッド２８は、ダブルナット３０及びロックワッシャ（図示せず）によってプレート１２及び１６に取り付けられた状態で示してあるけれども、溶接、リベット止め、据え込み端、等の他の取り付け手段を使用してもよい。ナット３０により、組み立て及び分解が比較的容易であるが、他のファスナ手段は比較的永久的である。ナット３０を使用する場合、支持ロッド２８の端部にはねじ山（図示せず）が設けられている。

ロッド支持リング３２がトロンメル１０の先端１４と基端１８との間に配置されており、分級ゾーン４４及び排出ゾーン３４を同時に形成する。ロッド支持体３２の位置及び従って分級ゾーン４４及び排出ゾーン３４の夫々の大きさは、条件及び分級の必要の変化に従って選択できる。

次に図３を参照すると、ロッド支持リング３２は、周方向に間隔が隔てられた所定直径の複数の第１スカラップ３８を持つ内面即ち軌道３６を含む。第１スカラップ３８の間には周方向に間隔が隔てられた一連の第２スカラップ４０が設けられている。これらの第２スカラップ４０には支持ロッド２８が通してあり、これらのロッドは内軌道３６に溶接され又はプレス嵌めされる。支持ロッド２８は、本質的には、トロンメル１０の全長に亘って延びる。

間隔が隔てられた複数の振動ロッド４２が、ロッド支持リング３２と供給プレート１６との間に形成されたトロンメル１０の分級ゾーン４４の長さに亘って延びている。

振動ロッド４２の先端４６は第１スカラップ３８上に載っているかあるいは第１スカラップの上方に間隔が隔てられているが、これらのロッドはスカラップに取り付けられていない。ロッド４２の拘束されていない先端４６は、集合的に、「浮動」が自由である。振動ロッド４２の反対側の基端４８は供給プレート１６に固定されている。この場合も、ダブルナット３０を用いるのが好ましいが、他の取り付け手段でもよい。

作動に当たっては、トロンメル１０は、対象物が供給プレート１６の中央開口部２６を通って分級ゾーン４４に導入されたときに回転する。モータ６８及びシャフト６６を含む構成を使用できる。図６を参照されたい。トロンメル１０を回転するため、ベルトや外部リングギヤ（図示せず）等の他の手段を使用してもよい。

振動ロッド４２の先端４６は拘束されておらず、第１スカラップ３８及び内軌道３６内及びその周囲で自由に浮動し振動するということは理解されるべきである。強調するため、先端４６は、第１スカラップ３８から間隔が隔てられた状態で示してある。しかしながら、先端４６は間隔が隔てられていてもよく、第１スカラップ３８内に載っていてもよく、又は第１スカラップ３８に関して様々な交互の関係であってもよい。ロッド４２の自由先端４６が第１スカラップ３８内で又はこのスカラップなしで浮動でき即ち移動できるということが重要である。トロンメル１０が回転し、様々な大きさ、形状、及び硬さの固体が分級区分４４内で転げ回ると、振動ロッド４２自体と支持ロッド２８との間の間隔が常に変化する。この連続的移動により、物体を分級すると同時に詰まることを少なくする。

支持ロッド２８及び振動ロッド４２が支持リング３２の内面３６内に部分的に入り込んでいるため、大きな対象物が排出ゾーン３４に入り込む上でほとんど又は全く邪魔にならない。これらの構成要素が低プロファイルであるため、自由流動流路を形成でき、そのため、対象物は支持リング３２を越えて囲い内に磨耗及び破壊を少なくして容易に流れることができる。

振動ロッド４２の基端４８を固定すると同時に先端４６を浮動状態にすることによって、振動ロッド４２は音叉のように連続的に撓むと同時に、これらの振動ロッド自体と隣接した支持ロッド２８との間の間隔が隔てられた関係を特定の範囲内で常に変化させ、予め選択された最大の大きさの対象物がロッド２８及び４２の間隔の間を落下させる。

支持ロッド２８及び振動ロッド４２の量及びこれらのロッドの物理的関係は、必要に応じて変化させることができる。更に、ロッド２８及び４２の繰り返し又はランダムの組み合わせを使用できる。非限定的な、成功を収めた、添付図面に示すプロトタイプのトロンメル１０では、トロンメル１０は長さが７１．１ｃｍ（２８インチ）であり、直径が３５．６ｃｍ（１４インチ）である。排出ゾーン３４は長さが１５．２ｃｍ（６インチ）である。ロッド２８及び４２は、直径が１．３ｃｍ（０．５インチ）であり、２．５ｃｍ（１インチ）の間隔が隔てられており、互いから１５°ずれている。ロッド支持リング３２の内径は２９．１ｃｍ（１１．４７インチ）である。開口部２６の直径は７４．６ｃｍ（５．７５インチ）である。第１スカラップ３８は半径が０．６４ｃｍ（０．２５インチ）の切り欠きを有するのに対し、第２スカラップ４０は、０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）の浮動許容差を提供するため、半径が０．９６ｃｍ（０．３７５インチ）の切り欠きを有する。

ロッド２８及び４２の間隔及び数、及び分級ゾーン４４及び排出ゾーン３４の大きさを選択することにより、トロンメル１０を、許容差が比較的小さい様々な大きさのフラクションに対象物を分級するのに合った大きさにできる。

開口部２６に供給物を導入すると、浮動振動ロッド４２の転げ回り作用並びに無限振動作用により分級ゾーン４４内の比較的小さな対象物がロッド間を落下するのに対し、大きな片が障害のない内スカラップ軌道３６上を排出ゾーン３４内に流れ落ちる。

次に図５を参照すると、この図には、変形例のロッド支持リング３２Ａが示してある。これはスカラップ３８及び／又は４０がないという点で低価格の実施形態である。リング３２Ａにスカラップを機械加工で形成するための費用がかからない。振動ロッド４２の先端４６は、この場合も、自由に浮動できる。これは、これらが内リング面３６に載っているに過ぎないためである。支持ロッド２８は、好ましくは溶接によってロッド支持リング３２Ａの内面に取り付けられる。

変形例のロッド支持リング３２Ａには、ロッド支持リング３２の場合と同様に、ロッド２８及び４２の両組が設けられており、対象物が排出ゾーン３４内に流れ落ちるための自由に流れる障害のない経路が提供される。

ラフエッジに付与された米国特許第８８３，９７４号の設計上の提案には幾つかの機械的欠点があった。様々な大きさのペレットを使用する、上述のトロンメル１０と同様の寸法を持つ試験用プロトタイプでは、対応するロッド支持リング（テールリングＫ’）が物理的にダム（タイヤ状フープ「Ｂ⁴ 」及び「Ｂ⁵ 」）を形成し、ペレットがこれを越えるのが困難であるということが確認された。これによりペレットの流れが妨げられ、粒子が連続的に物理的にぶつかることにより、最終的に侵蝕を生じる。しかしながら、本トロンメル１０は、ロッド２８及び４２が全て、少なくとも部分的にスカラップ３８及び４０に入り込んでいるため、内軌道３６に亘って対象物用の比較的滑らかな流路が突出している。又は、別の態様では、図５に示すように内軌道３６と隣接している。

更に、米国特許第８８３，９７４号のバーＢ² の両端が長円形の開口部３内で自由に移動し回転するため、ユニットが回転しているとき、比較的小さなペレットが通過する開放した長さ方向空間が等しくない。このため、粒径フラクション分布が望ましくなくなる。これは、作動中にこれらのバーが側方に押圧され、広幅の隙間及び狭幅の隙間を交互に形成するためである。

米国特許第８８３，９７４号の設計の試験では、得られた最大供給速度は、毎時５２．５ｔ（５２．５００Ｋｇ）であるが、実際上全てのペレットがバーを通過し、ペレットの０．１５％だけが過大フラクションに排出される。これは、１０％の過大フラクションが期待される本発明では、明らかに望ましからぬ量である。

最後に、本発明によりペレット粒径フラクションを更に制御できる。これは、多数の振動バー４２の一端が半径方向最小移動で撓んで詰まりをなくすからである。更に、トロンメル１０に作用する物理的磨耗が小さい。

図６は、トロンメル１０の比較的限定的使用例を示す。トロンメル１０は、大きさによって分離されるべき材料の流路内に取り付けることができる。

図示の実施形態では、傾斜トロンメル１０がバケットエレベータとセグレゲーターとの間の移行ゾーンに配置されている。

物体又はエレファント(elephants)を、アクチュエータ５６によって駆動されるバイパスゲート５４を持つエルボ５２内に落とす。トロンメル１０へのエレファントの流れを減速し、モーメントをなくすため、チェーン５８がトロンメル１０内で開口部２６の直後にエルボ５２の端部から吊り下がっている。

トロンメル１０はセグレゲーター７０内に収容されている。内部分割器６０が、ロッド支持リング３２と本質的に同一直線上にあり、トロンメル１０の外に分級ゾーン４４から漏斗６２内に落下する比較的小さいフラクションを捕捉する。大きな片は排出ゾーン３４を通って過大排出部６４に行く。

駆動モータ６８が、トロンメル１０を、駆動穴２２に取り付けられたシャフト６６によって回転する。

試験時には、１２．７ｃｍ（５インチ）のスケジュール４０パイプ及び９０°エルボ５２に連結された小さな漏斗に運搬ビンから排出されるベッドペレットがトロンメル１０に供給される。このパイプの直径の半分を切除し、円形のプレートを端部に溶接する。エルボ５２の排出領域は４７５．２ｃｍ³ （２９立方インチ）である。切除したパイプの前方にチェーン５８が吊り下がっている。

達成された最大流量は、ベッドペレット及び様々な大きさのチャンク（試験では約１０％）の毎時７５乃至８２ｔ（７５０００Ｋｇ乃至８２０００Ｋｇ）である。この流量は、トロンメル１０が回転していない場合には変化しない。最初に、傾斜が１．１°の傾斜トロンメル１０で１８ｒｐｍで試験を行う。こうした条件では、ペレットの運動量及びロッド４２からの偏向のため、ベッドペレットの０．１％が過大フラクションに含まれる。大きさが１．９ｃｍ×５．１ｃｍ×５．１ｃｍ（３／４インチ×２インチ×２インチ）のチャンクが２．５４ｃｍ（１インチ）の間隔を通って過小フラクションに入ることがある。回転数を５ｒｐｍまで下げると、過大フラクションに含まれるベッドペレットはほんの０．０１％になる。全ての大きなチャンク及びペレットが取り除かれ、５．１ｃｍ×７．６２ｃｍ×１２．７ｃｍ（２インチ×３インチ×５インチ）の最大のチャンクに含まれない。詰まりは生じなかった。

他のフラクションを使用してうまくいったこの他の試験は、毎時１００ｔ（１０００００Ｋｇ）以上の流量による。垂直方向から４５°の角度で配向された（図示の９０°角度配向を異なる）エルボ５２により流量を僅かに高くできる。

トロンメル１０は単独で即ちそれ自体で作動でき、その場合、二つの異なる大きさのフラクション範囲を構成要素ストリームから選別できる。別の態様では、複数の大きさのフラクション範囲を選別するため、複数の様々な大きさのギャングド(ganged)トロンメル１０をタンデムで互いに入れ子にして及び／又は放射状に順次組み合わせて作動できる。

例えば、図７では、第１トロンメル１１０をこれよりも大径の第２トロンメル内に入れ子にし、共通の駆動装置（図示せず）で回転させる。多くの支持ロッド１１４を共有する。簡単のため、多くのロッド及び構成要素が図示していない。トロンメル１１４の様々なロッド間の隙間は、トロンメル１１２のロッド間の隙間よりも大きい。この形体では、対象物は、供給プレート１１６を通して供給される。微粒子は、入れ子になったトロンメル１１０／１１２を位置Ａのところで出る。中間の大きさの粒子は、位置Ｂのところで出、粗い粒子は位置Ｃのところで出る。

別の態様では、図８は順次形体のトロンメルを示す。小径のトロンメル１１８が大径のトロンメル１２０の前側に設けられている。この場合も、構成要素が図７の入れ子形体と同様に共有されていてもよいし、独立していてもよい。この順次例では、トロンメル１１８のロッドの隙間は、トロンメル１２０のロッドの隙間よりも小さい。トロンメル１１９／１２０を回転させると、対象物が供給プレート１２２を通して供給される。微粒子は、ゾーンＤで排出される。中間の大きさの粒子は、ゾーンＥから排出され、粗い粒子はゾーンＦから出る。

トロンメルは、多くの形体、組み合わせ、及び大きさに容易に役立つ。トロンメル１０を一つ以上設けるのが望ましい場合には、トロンメルを互いに連結してもよいし、互いに独立していてもよい。更に、トロンメルの回転は必要に応じて変調できる。一方を時計廻り方向に回転し、これと関連したトロンメルを反時計廻り方向に回転してもよい。

無数のギャングドトロンメル１０を使用することによって、多数の分級された対象物及び物体を経験的に一回のパスで分級できる。

法の規定に従って本発明の特定の実施形態を本明細書中に例示し且つ説明したが、特許請求の範囲に記載の本発明の形態を変更でき、本発明の特定の特徴を、場合によっては、他の特徴を対応して使用しないで有利に使用できるということは当業者には理解されよう。

本発明の一実施形態の正面図である。 図１の２−２線に沿った図である。 図１の３−３線に沿った図である。 図１の４−４線に沿った図である。 本発明の変形例の図である。 本発明の一実施形態の概略部分断面図である。 本発明の変形例の概略図である。 本発明の変形例の概略図である。

Claims (17)

1. 対象物を分級するためのトロンメルにおいて、
   先端駆動プレート及び反対側の基端供給プレート、
   前記先端駆動プレートと前記基端供給プレートとの間を延び且つ開放した円筒体を形成する、第１の間隔が隔てられた複数の第１の長さ方向部材、
   前記開放円筒体内に配置された、複数の窪み部分が形成された内周を持つ部材支持リング、及び
   各々が先端及び基端を持ち、前記部材支持リングと前記基端供給プレートとの間を夫々延びる第２の間隔が隔てられた複数の第２の長さ方向部材であって、前記複数の第２の長さ方向部材の各々の前記基端が前記基端供給プレートと固定的に接触しており、前記複数の第２の長さ方向部材の各々の前記先端が、前記複数の窪み部分の各々に対応して配置され且つ前記部材支持リングの前記内周に対して固定も拘束もされていない自由な浮動関係にある、複数の第２の長さ方向部材を有し、
   前記基端供給プレート及び前記部材支持リングがその間に分級ゾーンを形成し、前記部材支持リング及び前記先端駆動プレートがその間に排出ゾーンを形成する、トロンメル。
2. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記部材支持リングの前記内周には前記複数の第１の長さ方向部材を受ける複数の窪み部分が更に形成されている、トロンメル。
3. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材及び前記第２の長さ方向部材は、少なくとも部分的に前記窪み部分により囲まれている、トロンメル。
4. 請求項３に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材は対応する前記窪み部分に取り付けられている、トロンメル。
5. 請求項３に記載のトロンメルにおいて、前記第２の長さ方向部材は対応する前記窪み部分内で浮動する、トロンメル。
6. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材は前記部材支持リングの前記内周に取り付けられている、トロンメル。
7. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第２の長さ方向部材は前記部材支持リングの前記内周と隣接している、トロンメル。
8. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記供給プレートは中央開口部を含む、トロンメル。
9. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材は前記先端駆動プレートと前記基端供給プレートに取り付けられており、前記第２の長さ方向部材の前記基端は前記基端供給プレートに取り付けられている、トロンメル。
10. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、トロンメルを回転するための手段を含む、トロンメル。
11. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記供給プレートと連通した対象物供給器を含む、トロンメル。
12. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、トロンメルは分級設備内に配置されている、トロンメル。
13. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第２の長さ方向部材が撓んでその前記先端が揺動し、これにより、前記第２の長さ方向部材同士の間隔、前記第２の長さ方向部材と前記第１の長さ方向部材との間隔、及び前記第２の長さ方向部材と前記部材支持リングの前記内周との間隔が変化するようになっている、トロンメル。
14. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材及び前記第２の長さ方向部材が、前記トロンメルの周方向に規則的な繰り返しパターンで配設されている、トロンメル。
15. 請求項１に記載のトロンメルにおいて、前記第１の長さ方向部材及び前記第２の長さ方向部材が、前記部材支持リングの前記内周に近接して配置され、これにより、前記対象物のための妨げのない流路を前記分級ゾーンと前記排出ゾーンとの間に形成する、トロンメル。
16. 請求項１に記載の第１のトロンメルと、前記第１のトロンメルよりも大きな直径を有する請求項１に記載の第２のトロンメルと、を備え、前記第１トロンメルが前記第２トロンメルの中に入れ子になっている、トロンメル。
17. 請求項１に記載の第１のトロンメルと、前記第１のトロンメルよりも大きな直径を有する請求項１に記載の第２のトロンメルと、を備え、前記第１トロンメルに続いて前記第２トロンメルが順次設けられている、トロンメル。

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