JP4620250B2 - 粒状材料の搬送装置、搬送システムおよび搬送方法 - Google Patents

Description

【０００１】
１．発明の分野
本発明は粒状材料を搬送し且つ計量するシステム、装置および方法、特に３個以上の円板間に形成された複数の搬送チャネルを使用する好適な実施の形態における前記システム、装置および方法に関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
粒状材料（例えば、石炭、その他の鉱業材料、化学製品、乾燥食料品、固体状や粒状で処理されるその他の乾燥品）の搬送や計量に多種類の装置が使用されてきた。このような搬送装置にはコンベヤーベルト、回転弁、ロック・ホッパー、ねじ形給送器などがある。典型的な測定装置や計量装置として秤量・ベルト（weigh belt）、重量型ホッパー、容量型ホッパーなどがある。粒状材料の搬送と計量の両方を実施するためには、両形式の装置を使用するか、または両者を一つのシステムに纏めることが必要であった。
【０００３】
しかし、初期の段階では粒状材料の搬送と計量の両方を実施できる特殊な搬送装置に発展した。このような従来装置の例として、次の米国特許に開示されている回転円板型ポンプがあり、この特許のそれぞれは本発明の譲受人に譲渡またはライセンスされ、且つ参考本明細書に編入されている。米国特許第４，５１６，６７４号（１９８５年５月１４日発行）、米国特許第４，９８８，２３９号（１９９１年１月２９日発行）、米国特許第５，０５１，０４１号（１９９１年９月２４日発行）、米国特許第５，３５５，９９３号（１９９４年１０月２８日発行）、米国特許第５，３８１，８８６号（１９９５年１月１７日発行）、米国特許第５，４８５，９０９号（１９９６年１月２３日発行）、米国特許第５，４９７，８７３号（１９９６年３月１２日発行）、米国特許第５，５５１，５５３号（１９９６年９月３日発行）。上記引用特許に記載された装置に関連して、圧力差を越えて（例えば、高圧システム環境の中に）粒状材料を搬送し且つ計量するための改善が、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考上編入されている米国特許第５，４０２，８７６号（１９９５年４月４日発行）に記載されている。
【０００４】
上記米国特許によれば、少なくとも一つの移動駆動面と静止面とにより形成された搬送ダクトを有する搬送装置を通じて粒状材料が搬送され且つ計量される。これらの引用特許に開示されている実施例は、同軸に配置され且つ互いに相い離れた２個の回転円盤により形成される２個の移動面を有する。上記引用特許の少なくとも一部に記載されている２個円盤装置の例が従来技術の図１、２に示され、この図の装置１０は入口１４と出口１６と駆動ロータ１８とを有するハウジング１２を含む。駆動ロータ１８はハブ３４と１対の円盤２６、２８とからなる。図１、２は実質的に上記の米国特許第５，４０２，８７６号の図１、２と同一である。
【０００５】
駆動ロータ１８（と１対の円盤２６、２８）が軸２０に取り付けられ、該軸２０はハウジングに相対的に回転するよう取り付けられ且つ矢印２４の方向に回転するようモータ（図示せず）に連結されている。搬送チャネルが円板２６、２８の対向面３６、３８のスペース内に形成され、且つハブ３４とハウジングの静止内壁４４および静止外壁４６により円板面の内径および外径に境界がつけられている。上記引用特許で説明されているように、駆動ロータ１８が矢印２４の方向に回転されるとき、円板面３６、３８が移動駆動表面を形成し、該移動駆動表面が内壁４４および外壁４６の静止面と共同して粒子を組み合わせ且つ搬送チャネルを横切って橋絡させる。
【０００６】
粒子が互いに組み合い且つ搬送チャネルを横切って橋絡するので、最外部の粒子が駆動壁と接触し、駆動力が駆動壁から相互に組み合った粒子塊に伝えられる。この互いに組み合って橋絡する作用が、搬送チャネルの幅に広がる瞬間的な密集状固形体を作る。更に、相互に組み合った粒子の瞬間的固形体が駆動壁により与えられる駆動力の結果として、装置（粒状材料搬送装置）から排出される移動する動的塊を作り出す。
【０００７】
上述したような２個円板搬送装置は、大きさの異なる石炭粒子、比較的低質量の粒子、砂、色々の化学製品、化学処理原料および鉱物処理原料を含む、従来効率的に搬送および計量することが比較的困難であった種々の粒状材料を搬送および計量することができるようになった。更に、粒状材料の移動する動的塊は装置の出口から出るときに効率的に搬送チャネルを満たすので、粒状材料が装置から排出される速度（処理能力）は出口における搬送チャネルの断面積と円板の回転速度との関数となる。搬送される材料のかさ比重のような別のファクターもまた搬送速度に影響する。ゆえに、与えられた材料に対して、搬送チャネルの横断面積、円板の回転速度およびこの装置の供給速度が決定される。加えて、この装置の供給速度は通常円板の回転速度を制御・変換することにより或る程度調節することができる。
【０００８】
しかしながら、色々な作動環境において、円板の最高回転速度は、例えば、入手可能な駆動モータや変換連結装置の性能、搬送材料の種類、または作動ファクターや環境ファクターにより制限される。故に、このような環境では、大きな搬送速度（処理能力）は大きな搬送チャネル、したがって大型円板を必要とした。例えば、石炭燃焼式動力炉に対し毎時７０トン程度の供給速度の要求に合致するため、直径が６０インチ程度の大型円板が使用されてきた。
【０００９】
円板の最大寸法（直径）は、例えば入手可能なスペース、重量処理能力、価格、安全性またはその他のファクターのような作動上および環境上の制約により制限される。また、大型搬送チャネル（円板直径）で計量精度を制御することが一層困難となる。大型搬送チャネルは、均一な供給速度で送り出されることなく、なだれ現象や滝状作用（供給速度の動揺および衰退）を生ずる傾向が激しい。
【００１０】
搬送チャネルの寸法（円板直径）を増大するための代替案がDonald firth（上記米国特許第４，９８８，２３９号の発明者）により発表された。特に、上記米国特許第４，９８８，２３９号の好適な実施例は２個の円板を有する単一駆動ロータを使用しているが、Donald firthはロータ円板の直径を増大させずに材料処理能力の増大を実現するため、１個または複数の入口から材料を受け入れる複数駆動ロータを有する搬送装置を提供することができると発表した（米国特許第４，９８８，２３９号の第７欄、第２３−２９行）。類似の論文が米国特許第５，４０２，８７６号の第１１欄、第３６−４２行に記載されている。米国特許第４，９８８，２３９号の図２について、Donald firthはハブ（３４）の区画をそれぞれ含む２個の円板からなる駆動ロータを説明した。同様に、ハブにより分割された２個の円板を有する駆動ロータが米国特許第５，４０２，８７６号の図２に開示されている。
【００１１】
発明の概要
したがって、本発明は複数の搬送チャネルを有する搬送装置、搬送システムおよびこれを使用する方法の好適な実施の形態に関する。
【００１２】
好適な実施の形態によれば、粒状材料の搬送装置は粒状材料を収容するための入口と粒状材料を移動する動的塊として排出する出口とを有するハウジングを包含する。ロータが静止滑走面の近くでハウジングの中に回転自在に支持されている。ロータはハブ区画により隔置された複数の円板と、該円板間の複数の搬送チャネルとを、滑走面に接近して有する。各搬送チャネルは入口と出口の間に延在する。ロータは粒状材料がハウジングの入口に供給されている間回転されている。粒状材料は回転中の円板と静止滑走面とにより搬送チャネル内に入れられ、各搬送チャネル内の粒状材料が円板の壁と組合い且つ搬送チャネルを横切って架橋する。材料は円板壁の運動により搬送され移動する動的塊となって搬送される。各搬送チャネルから移動する動的塊がハウジングの出口から運び出される。
【００１３】
ロータ構造は円板間の相対的な間隔を選択し調整できるような機構を備えている。ハウジングの入口と出口の構造はロータの円板と整合するフレーム部または障害物を設け、これによりロータで形成された別々のチャネルに別々の入口または出口を提供するようにしている。好適な実施の形態では、ハウジングの構造を、それぞれ異なる円板間隔と異なるチャネル幅を持った複数ロータの中の任意のものを使用できるような構成にしている。
【００１４】
本発明の上記特徴およびその他の多くの特徴と予定の効果は、添付図面を参照した次の詳細な説明により更に良く理解される。
【００１５】
好適な実施の形態の詳細な説明
次の詳細な説明は現在計画されている本発明の最善の実施の形態に関するものである。この説明は限定的な意味に取られるべきでなく、単に本発明の概念を説明する目的のみでなされたものである。本発明の範囲は特許請求の範囲に最良に定義されている。
【００１６】
本発明は総体的に、上記の参照特許に記載されているような回転円板の原理を使用し、且つ、さらに３枚以上の円板表面の間に複数の搬送チャネルを使用することにより、粒状材料を搬送および計量するためのシステム、装置および方法に関する。ここに説明されている例示的実施の形態によれば、搬送装置または供給装置は入口および出口と、ハウジングに相対的に回転するように取り付けられた駆動ロータを容れる内部とを有するハウジングを備えている。この装置の側面図は図１の従来装置の側面図に類似している。しかしながら、本発明の好適な実施の形態では図１の従来装置と異なって、駆動ロータが例えば３個以上の円板により形成される４枚以上の駆動表面の間に複数の搬送チャネルを形成している。さらに、該ハウジングは複数の搬送チャネルに粒状材料を供給する形状をした入口と、複数の搬送チャネルから粒状材料を排出する形状をした出口とを備えている。
【００１７】
他の実施の形態では、異種の材料や大きさの違う材料がそれぞれロータの別の搬送チャネルに供給されるように、流入してくる粒状材料の流れを制御するための入口形状を使用している。他の実施の形態では、ロータの複数の搬送チャネルに対応する複数の出口開口を持った出口形状を使用している。なお、別の実施の形態では、幅の異なる搬送チャネルを使用し、このチャネル幅は別のチャネルに運ばれてくる異なる材料または大きさの違う材料からなる指定の混合物を提供できるように作られている。なお、別の実施の形態では、搬送チャネルの幅は選択が可能であり且つ変更も可能である。
【００１８】
上述したように、本発明の実施の形態による装置の断面図は図１の従来装置の断面図に類似しているが、本発明の別の実施の形態の断面図が図３に示されている。図４は図３の４−４線上断面図である。図５は別の実施の形態の分解図であり、図５では図３および図４に記載の部品に対応する部品に対応番号が付されている。
【００１９】
特に、図３および図４はハウジング１１２と、入口１１４と、出口開口１１７を形成する出口１１６とを有する搬送装置１００を示す。図４に最良に示すように、ハウジング１１２は複数の搬送チャネルを形成する複数の駆動表面を有する駆動ロータ１１８を収容している。
【００２０】
図３および図４の実施の形態において、４個（枚）の円板１２１−１２４が６個の駆動表面１２５−１３０と、それらの間に３個の搬送チャネル１３１−１３３を形成している。端部の円板１２１、１２４がそれぞれ単一の駆動表面１２５、１３０を形成している。これに対して、中間円板１２２−１２３はそれぞれ２個の駆動表面、すなわち、駆動表面１２６、１２７は中間円板１２２の２枚の駆動表面となり、駆動表面１２８、１２９が中間円板１２３の２個の駆動表面となる。各搬送チャネル１３１−１３３が１対の対向駆動表面の間にあり且つハウジング内部の静止滑走面１３８により第３側面と境を接し、ロータ１１８のハブ区画により第４側面と境を接している。
【００２１】
好適な実施の形態において、駆動ロータ１１８は、単一のほぼ円筒形のハブ部材１４０と、複数の円板１２１−１２４（ほぼ円筒形のハブに連結されるか、またはこれと一体に形成されている）と、該ハブの対向端部から延出した１対の軸区画１４２、１４４を含んでいる。軸区画１４２、１４４は（図４に点線で示すように）ハブの中心を軸方向に伸びる１本の軸の両端の各区画である。また、軸区画１４２、１４４は、ハブ部材１４０または端部円板１２１、１２４のいずれかに連結（または一体に成形）された２本の軸（軸方向に並んだ）であってもよい。なお、別の実施の形態において、軸区画１４２（およびこれに対応する後述のベアリング１４５）は省略され且つ駆動ロータ１１８は図４に実線で示すように軸区画１４４（および後述するベアリング１４８）により片持梁状に支持されてもよい。
【００２２】
したがって、図４に示すように、軸区画１４４はハブ部材１４０の第１端部から延びて駆動伝達装置１４３に連結されている。或る実施の形態では軸区画１４４が、図４に実線で示すように駆動ロータ１１８を片持梁状に支持するようハウジングの壁１４７に第１ベアリング１４８により回転自在に支持されている。また、その代わりとして、図４に点線で示すように軸区画１４２が第２ベアリング部材によりハウジングの壁１４６に回転自在に支持されるようハブ部材１４０の第２端部から延びてもよい。
【００２３】
駆動伝達装置１４３は駆動モータ１５０または適当な別の駆動装置に作動的に連結され、回転駆動力をモータから軸区画１４２に伝え、したがって駆動ロータ１１８に伝える。好適な実施の形態では、軸区画１４２と駆動表面１２５−１３０の回転速度をコントロール並びに制御できるよう、適当なモータ速度または動力伝達またはブレーキ制御（図示せず）が行われる。
【００２４】
搬送チャネル１３１、１３２、１３３の任意の一つについて説明すれば、作動原理は上記引用特許の中で説明した単一のチャネル装置またはそれらの組合せに類似である。したがって、上記特許で説明した単一の搬送チャネルの作動原理がここに参照のため編入記載されている。概して、搬送チャネルのそれぞれにおいて、粒状材料は搬送チャネルと共同する駆動壁、および静止滑走面１３８と共同する摩擦力により作動させられて、密集状の移動する動的塊を装置（搬送装置）の出口に形成する。しかしながら、図４に示す３個の搬送チャネルによる結合搬送速度（すなわち処理能力）は、３個の搬送チャネルの断面積と同一の断面積を持った単一チャネルを有する単一チャネル装置の搬送速度の３倍になる。
【００２５】
さらに、複数チャネル装置の計量精度は、該複数チャネル装置の中の１個の搬送チャネル寸法（断面積）よりも広い搬送チャネル寸法（断面積）を有する単一チャネル装置の計量精度より一層高精度である。大形の搬送チャネルは出口において、材料を均等な搬送速度で送り出さずに、なだれ現象や階段状現象（供給速度の波打作用および減速作用）の発生傾向が大きくなる。複数チャネル装置は同様の供給速度と容積能力を持った単一チャネル装置よりも小さなチャネル寸法を有するような構造であるから、出口におけるなだれ現象や階段状現象が極小化されて供給速度および容積能力を制限することがない。
【００２６】
供給制御に関する更に別の効果が複数チャネル装置により得られ、例えば計算された速度で供給することができ、且つ比較的広い面積に均一に分散させることができる効果が得られる。よって、与えられたチャネル幅Ｗに対し、横に並んだＮ個のチャネル（Ｎ＞１）を有する複数チャネル装置は全幅がＮ×Ｗとなり、これは１個のチャネル（Ｎ＝１）を有する全幅がＷの場合より大きい。したがって、与えられたチャネル幅に対し、Ｎチャネルの出口域の幅は単一チャネル装置の出口域の幅より大きくなる。したがって、好適な実施の形態によれば、複数チャネル装置は、例えば複数のハンマを持ったハンマミルの中のハンマ列のように、材料を広幅の処理供給ベルトや広幅の処理域の材料処理機械の広い表面域に均一な制御された速度で供給するシステムに使用されている。
【００２７】
更に、与えられたチャネル幅に対し、複数チャネル装置により限定される入口域は単一チャネル装置により限定される入口域よりも広い。よって、本発明の別の実施の形態によれば、複数チャネル装置は該装置に比較的広域にわたり材料を供給するシステムに使用されている。更に、複数チャネル装置は比較的広い入口開口を備えており、したがって、幅の狭い入口開口内に詰まったり閉塞し易い材料を搬送するために使用される。更に、複数チャネル装置は（複数チャネル装置と同一の容積を有する単一チャネル装置に比較して）微細材料や粉末状材料のチャネル内での流動化を最小化させながら、また出口における詰まり作用や閉塞作用を最小化させながら搬送できる性能の点で別の効果を提供することができる。
【００２８】
好適な実施の形態において、ロータ１１８のハブ１４０は、複数の円板と２個の軸区画１４２、１４４の両者が例えば図６に示すように連結または一体に形成されている一体構造の円筒部材を有する。或る好適な実施の形態において、ロータ（ハブと円板と軸区画を含む）は例えば成形法、鋳造法、固形体からの機械加工法、選択的堆積造形法、ステレオリソグラフィ（stereolithography ）法やそれらの組合せ（しかし、これらに限定されない）によりただ一つの単一体として作られる。一体構造の駆動ロータ構造は製造費を低廉にする点と、組立の複雑性を少なくする点で有効である。
【００２９】
別の実施の形態によれば、駆動ロータ１１８は個々に製造される複数のロータ部品の組立作業を含んでいる。例えば、図７（分解図で示す）の実施の形態では、ロータ部品にほぼ円筒形のハブ部材１４０と複数の円板部材１２１−１２４を含んでいる。円板部材はそれぞれ中心開口を有する。この中心開口は、円板部材を円筒形ハブ部材の上で軸方向に滑らせて円板部材をハブ部材の長さ方向の各円板位置に配置することができるように作られている。
【００３０】
図７の実施の形態によれば、円板部材１２１−１２４はハブ部材１４０と別々に作られ、次に組み立てられ、次にハブ部材と連結される。円板部材は任意の適当な連結手段、例えば溶接、ボルト絞め、ハンダ付け、すえ込み法などによりハブ部材に対し作動的固定位置で連結される。また、複数のキースロット（key slots ）１６０（または別の適当な連結用または整合用の部品）が、円板部材の対応するスロット１６２に嵌るキー部材と結合するためハブ部材の長手方向の適当な位置に作られる。
【００３１】
図７の実施の形態の軸端部（軸区画）１４２、１４４は、ハブ部材１４０と同じ長さを有する共通軸の両端部を含む。またその代わりに、該軸端部はハブ部材１４０のほぼ円筒状体の対向両端から軸方向に並んで延びた２本の別の軸であってもよい。
【００３２】
例えば、駆動ロータが円板部材部品と１個のハブ部品から組み立てられている図７のような実施の形態は、ロータの設計に融通性を持たせ、また、形式の異なる部品数を少なくすることにより製造コストを低下させることができる。例えば、異なった円板間隔（円板と円板の間の間隔）および／または数量の異なる円板（図７に示す）をそれぞれ有する複数のロータ構造は、図７に示すような部品を使用するが、ハブ部材に対する円板数を増減することができるよう、または色々の円板間隔構造を提供できるように円板とハブの連結位置（またはキーやスロットの位置）を選択することにより製造される。
【００３３】
図８に異なる円板とハブ部材を有する別のロータ組立体を示す。図８の実施の形態において、ロータ組立体は中心軸１７０（軸端部区画１４２’、１４４’）と複数（４個）の円板部材１２１’−１２４’を含む。また、図８の実施の形態では単一の共通ハブ部材の代わりに、複数（３個）のほぼ円筒形ハブ部材１４０’−１４０’を有し、その各ハブ部材はそれぞれの組の円板部材の間に配置されている。各円板部材と各ハブ部材は中心開口を有し、この中心開口の寸法は中心軸１７０の直径に対し、円板部材とハブ部材を中心軸上で軸方向に滑らせ、円板部材を軸の長さに沿ったそれぞれの位置に円板を配置できるような構成になっている。キーまたはスロット（または別の適当な連結用または整合用の部品）が前述のキー１６０およびスロット１６２と同様に円板とハブ部材の対応するスロットまたはキーと会合できる軸の長さに沿った適当な位置に形成または提供される。
【００３４】
図８のような複数の分離ハブ部材を有するロータ組立体もまた、設計の融通性と、円板の修理と交換費用の低減と、違うロータ設計のため製造しなければならない形式の異なる部品数の低減とに関して、図７で説明したような効果をもたらす。複数のハブ部材を有する組立体は切れ目のあるハブ区画やその他の損傷したハブ区画の取替えを可能にする効果をもたらすことができる。しかし、このような実施の形態は図７に示した単一共通のハブ設計よりも多数の部品を要し、製造および組立てに多くの費用を要する。
【００３５】
分離した円板およびハブ部材を有する別のロータ組立体の実施の形態を図９に示す。図９の実施の形態において、中心軸１７０と複数（４個）の円板部材１２１”−１２４”を含む。図９に示す各円板部材は互いに連結されるか、または一体になった円板およびハブを含んでいる。例えば、２個の端部円板部材１２１”−１２４”はそれぞれそれらに連結されるか、または一体に形成され且つ一つの円板面から軸方向に延びた単一のほぼ円筒形のハブ区画を有する。中間円板部材１２２”−１２３”はそれらに連結されるか、または一体に形成され且つ二つの円板面それぞれから延びた２個のハブ区画を有する。該円板部材はそれぞれ、中心軸１７０の直径に対し、円板部材を中心軸上で軸方向に滑らせ、円板を軸の長さに沿ったそれぞれの円板位置に配置させることができるような寸法の直径を持った中心開口を有する。キーまたはスロット（または別の適当な連結用または整合用の部品）が前述したものと同様に円板とハブ部材の対応するスロットまたはキーと会合できる軸の長さに沿った適当な位置に形成または提供される。
【００３６】
図９の各組の接近した円板部材の対向面から延びたハブ部分は、中心軸上に配置されたとき、互いに端と端を突き合わせて、２個の接近した円板の間に完全なハブ区画を形成する。別の実施の形態では、１個以上の円板部材１２１”−１２４”がハブ区画を持たないで、隣接の円板部材のハブ区画または２個の隣接円板のハブ区画に接触する。また別の実施の形態では、１個以上の円板部材１２２”−１２３”は１個の円板面から軸方向に延びた僅かに１個のハブ区画を備え、しかし他の円板面は隣接円板部材のハブ区画に接触している。
【００３７】
図５の分解図は本発明の実施の形態によるハウジングの別の態様を示す。図示のハウジングは、組立てたとき多数の円板ロータを収容するための解放内部を形成するハウジング後壁１９０、橋台部材２００、前壁２０２、側壁１４６、１４７を包含する。好適な実施の形態において、駆動ロータ１１８が図６について説明したように、単一の一体構造として形成されている。しかし、他の実施の形態では図７−図９について説明したような任意の適当なロータ組立体構造を使用してもよい。
【００３８】
図５のハウジング後壁１９０は静止滑走面１３８の少なくとも一部を形成する内面を有する。滑走面１３８の別の部分はその他の面、例えば底壁（図示せず）の内向き面により形成されている。しかし、図５の実施の形態において、後壁１９０は駆動ロータの底部の周囲を取り巻くような形状をなし、したがって各搬送チャネルの殆ど全長に沿って内向き面と同様にハウジングの後壁および底壁を形成する。後壁１９０はその底縁に沿ってリップ１９１を有する。
【００３９】
図５の橋台部材２００は、円板が中を延在しているスロットにより分離された複数の橋台区画２０１を有し、各橋台区画２０１は対応する搬送チャネル１３１−１３３と共同する１組の円板間の間隔に嵌合する。各橋台区画２０１は共同搬送チャネルの中の粒状材料の移動塊を装置の出口から外へ向ける。
【００４０】
前壁２０２は円板間の間隔と整合する６個の出入ドアー２０７すなわち出入パネル２０７を有し、該出入ドアー２０７は例えば作業、検査、塵埃の除去などで出入りするため取り外しができる。さらに、例えば後壁１９０に開口が設けられ、この開口は耐久性のある透明な材料で覆われ、複数の搬送チャネルの中を覗く窓を提供する。前壁２０２は下壁部２０３を有し、該下壁部２０３は組み立てたときハウジングの後壁のリップ１９１に向き合い且つリップ１９１から隔たっている。
【００４１】
図５のハウジングは中心から３個の搬送チャネル１３１−１３３のすべてに通ずる４側面フレーム組立体を含む入口１１４を有する。また、ハウジングは後壁１９０のリップ１９１と前壁２０２の下部分１９３との間、および２個の側壁１４６、１４７の間に形成された開口を有する。或る実施の形態では、出口は搬送チャネル１３１−１３３のすべてにわたる単一の細長い出口開口を有する。また、該出口開口は１個以上の障壁部材、例えば出口において互いに分離された別々の搬送チャネルからの材料の分岐流を維持するため複数の円盤と整合したパネルにより分割されている。
【００４２】
各円盤に一つずつの１組のシュラウド部材２０８−２１１が入口部材１１４と円盤の外周縁との間に設けられ、これらのシュラウド部材は粒子が搬送チャネルへ直進流入するのを援助し且つ塵埃と破片がハウジングの他の地域に入るのを最小にする。シュラウド部材２０８−２１１は入口部材１１４に連結または一体成形されている。壁１４６、１４７はねじコネクタ、リベット、溶接などの適当な手段により前壁２０２と後壁１９０に固定されている。同様に、入口部材１１４は４枚の壁１４６、１４７、１９０、２０２のいずれか、またはそれらの組合せに固定されている。
【００４３】
本発明の種々の態様が広範な複数チャネル装置の構造に使用される。例えば、図３−図９の実施の形態は３個のチャネル（４個の円板の間に形成された）を使用しているが、別の実施の形態では複数の搬送チャネルを設けるために任意の適当数の円板を使用することができる。円板の数Ｎは沢山のファクター、例えば搬送材料の性質に関するファクター（例えば体積、サイズ、含水量など）およびシステムの要求に関するファクター（例えば供給量の要求、入口や出口の面積の要求）に基づいて選ばれる。好適な実施の形態において、円板が同一軸線に配置され、この場合同一軸線に配置の各端部円板が単一の駆動表面を形成し、また、同一軸線に配置の各中間円板は２個の駆動表面（円板面ごとに１個）を形成する。かくして、このような配置により、円板の数ＮはＮ−１個の搬送チャネルと２Ｎ−２個の駆動表面を形成する。
【００４４】
図１０は駆動ロータ３００が７０個以上の円板を有する複数チャネル装置のハウジングと駆動ロータ部品の実施の形態を示す。特に、図１０は駆動ロータ３００を収容する構造のハウジング３０２の２個の側壁と後壁を示す。２個の側壁３０４、３０５はそれぞれ開口３０６、３０７を有し、この開口３０６、３０７から駆動ロータ３００の軸区画３０８、３０９が延びている。適当なベアリングとシール（図示せず）が軸区画をそれぞれ開口３０６、３０７内に回転自在に連結する。図１０に示されていないが、上述したように駆動モータが例えば変速部材を経て軸区画３０８、３０９の一方に連結されている。また、図１０に示されていないが、図１０の実施の形態の装置は図３−５の実施の形態について説明した他の部品、入口部材、１個以上の出口開口を形成した前壁、橋台部材を有する。また、図１０の実施の形態は上記シュラウド部材を有する。しかし、別の実施の形態ではシュラウド部材を省略している。
【００４５】
滑走板３１０がハウジングの側壁３０５から反対側の側壁３０６に延び、ロータ円板の周囲を、ハウジングの入口から出口にかけて、曲がって延びている。図１１に最良に示すが、滑走板３１０は図９について説明したように搬送チャネルの外周となる静止面１３８を形成する。滑走板３１０の長さに沿って１組の支持リブ部材３１２が配置されている。各支持リブ部材３１２は滑走板と底板３１４との間、および滑走板とハウジングの後側との間を滑走板３１０にほぼ直角に延びた板区画を有する。滑走板３１０の長さに沿い、入口の近くに上部フランジ板３１６が設けられている。
【００４６】
図１０のハウジングの実施の形態の入口部材は図９の実施の形態について説明したようにすべての搬送チャネルに供給する１個の開口を有する枠組み構造を有する。しかし、別の実施の形態では、入口部材は複数の分離した入口チャネルを有し（またはこれに連結され）、この場合、各入口部材がそれぞれ個々の搬送チャネルまたは搬送チャネルの組に整合し（且つ供給し）ている。例えば図１２、１３は図１０の実施の形態の駆動ロータ３００の搬送チャネルに材料を供給するため連結された６個の分離状入口チャネル３２１−３２６を有する入口部材３２０の実施の形態を示す。
【００４７】
各入口チャネル３２１−３２６はホッパーまたは濾斗として有効に作動し、チャネル内の材料を複数のそれぞれの搬送チャネルのすぐ上に在る搬送装置の入口に入れる。各入口チャネル３２１−３２６は貯槽、ホッパー、流動搬送（fluidized entrainment ）装置やその他の材料貯蔵または搬送装置のような同一または異なる材料源３２８に連結されている。
【００４８】
作動時に複数の材料源から入口部材３２０の入口チャネルに粒状材料が入れられる。粒状材料は入口チャネルのホッパー状構造物に貯蔵され、ハウジングの入口開口を通じて注がれる。この流入材料は、駆動ロータがハウジングの中で回転されている間に搬送チャネルに入る。流入してくる粒状材料に対する円板面の回転運動が静止面１３８で得られる摩擦作用と組み合わされて、材料に圧縮力と駆動力を与える。その結果材料が各搬送チャネルの中に移動する動的塊を形成し、これが装置の出口から運び出される。
【００４９】
図１２、１３に示すような個別の搬送チャネル（または組になった搬送チャネル）に対して個別の入口チャネルを使用する実施の形態は、それぞれ異なった材料源３２８から違う材料を搬送し且つ計量するために使用される。さらに、計量された混合物の中の各種材料の濃度は、多種類の材料を入れる搬送チャネルの数を制御することにより調整される。したがって、例えば図１２に示すシステムは６個の異なる材料源に連結されている６個の入口チャネルを含んでいるので、このシステムは６種類の異なる材料からなるほぼ均等な濃度（体積濃度）の混合物を排出する。しかし、他の実施の形態では数量の異なる入口チャネルおよび材料源を使用して、異なる混合物および濃度を提供する。
【００５０】
別の実施の形態において、材料源からくる材料の濃度を搬送装置から排出される混合物の中で増大するため、該材料源に複数の入口チャネルが連結されている。なお別の実施の形態では、各入口チャネルと整合された搬送チャネルの数を異なる入口チャネル間で変化させて、製品として排出される混合物の中の異なる材料の濃度を調節する。なお別の実施の形態では、１個以上の入口チャネルにより、材料源から材料の受け入れや、搬送装置への材料の供給を選択的に閉鎖または妨げて、完成後排出される混合物や排出比率を調節する。
【００５１】
このようにして、複数チャネル装置は一つの入口流動（すべてのチャネルに共通の入口への材料の単一流動）を円板間の間隔（チャネル幅）に応じた比率に分割する能力を提供できる。例えば図１４に示すロータ４００は複数（図１４では４個）のチャネル４０１、４０２、４０３、４０４を有し、それぞれの幅は隣接円板間の相対的間隔で決められる。共通の入口１１４により複数のチャネルに供給される。このようにして、共通の入口１１４を通って装置に供給される材料の流れは自動的に複数チャネル４０１−４０４に分割され、その分割比率は各チャネルの相対幅で決定される。よって、図１４の相対チャネルの幅は例えば２：３：４：１であり、流入材料の容量をこの比率に分割する。装置の出口が（例えば前に説明したように出口に障害物を置くことにより）別々の出口チャネルに分割され、装置から出る材料を上記比率に分割する。このようにして、出口は材料を複数の流通路（各チャネル４０１−４０４ごとに１通路）に供給し、各流通路に供給される材料の容量はチャネル幅の比率に対応する。
【００５２】
また、複数チャネルが対応する複数の別々の材料源から材料を入口側に供給され且つ出口側における流れは全てのチャネルからの結合流となる。このように、装置は材料を供給しながら混合作業（相対的チャネル幅により決まる比率で）を行う。よって、装置の出口から混合製品（例えばコンクリート混合物）を得るため、数本の材料流（例えば砂、セメント、砂利）が一定の比率で入口に流入される。
【００５３】
別の実施の形態では、駆動ロータの軸方向の寸法に対する少なくとも１個の円板の位置は可変であり且つ色々の利用分野について選択変更される。よって、例えば図１５はハブ５０６に支持された複数（３個）の円板５０３により形成された複数（２個）のチャネル５０１、５０２を有する駆動ロータ５００を示している。中心円板５０４はハブ５０６の軸方向長さに沿って滑走できるよう構成され、ハブの長さに沿った他の２枚の円板５０３、５０５の間の任意の位置に固定されることができる。円板をハブ５０６の予定位置に固定する手段に、例えば上記のキーとスロットの装置が含まれる。しかし、円板５０４をハブに固定するのに適する別の機構も使用される。円板５０４の位置を選ぶことにより２本のチャネルから円板４０４の両側に排出される比率が選ばれる。この排出比率は簡単にハブの軸心に対する円板５０４の位置を決め直すことにより決定される。更に、図１５は僅かに１個の選択位置決め可能円板５０４を含む比率選択の実施例を示しているが、別の実施例では選択的に移動できる円板の任意の適当数を使用することもできる。
【００５４】
また、図１５に示すように、好適な実施の形態において、ハウジングの入口および／または出口は円板５０４の選択された位置に整合し配置できる可動式フレーム部分を設ける。このようにしてハウジングの入口および／または出口においてチャネル５０１、５０２間の材料分離が保たれる。
【００５５】
選択可動式円板構造の別の実施の形態において、少なくとも１枚の円板はなるべく、入口および／または出口のダクト寸法を変えずに複数のチャネル幅を調節できるよう十分な幅寸法（対向する円板面間の幅）を有する。よって、例えば図１６に示すように、ロータ６００は間に１個以上の搬送チャネル６０３（なるべく複数）を形成する複数の円板（２個は６０１、６０２として示されている）を有する。各円板は入口フレーム部分６０４の端縁または入口開口内の障害物と整合する幅寸法Ｄ（対向する円板面間の寸法）を備え、それにより入口（フレーム部分６０４の間）を通って供給される材料がチャネル６０３に向けられるようになっている。チャネル６０３の幅Ｗは円板６０１、６０２間の相対的間隔により変わる。チャネル幅Ｗは円板６０１、６０２の１個または両方をハブ６０５に相対的に移動させることにより調節される。しかし、入口フレーム部分６０４と円板の幅寸法Ｄが整合しているので、各円板は入口フレーム部分と整合を保ちながら（全距離Ｄまで）移動させられる。これに関して、入口を異なる円板間隔に適合するよう変更する必要がない。同様に出口は幅寸法Ｄ（対向する円板面間の寸法）に整合し、よって異なる円板間隔に適合するよう変更する必要がないフレーム部分や障害物を備えている。したがって、単一チャネル装置の１個のチャネルの幅または複数チャネル装置の１個以上のチャネルの幅を容易に選択や変更して、入口や出口の構造を変化させずにチャネル（単数または複数）の出力比率を選択や変更することができる。
【００５６】
なお別の実施の形態において、複数の異なる駆動ロータを入れるためのハウジング構造が設けられ、ここで各駆動ロータは他の駆動ロータとは異なる円盤間隔構造を備えている。このようにして、使用者は特殊な用途のため適当な駆動ロータを簡単に選択し且つ選んだロータをハウジングに装着することができる。この駆動モータは例えば搬送される材料の種類に基づいて、または特定の混合比率や搬送比率などを提供するよう選ばれる。このようにして、一つのシステムが単一ハウジングと、異なる円板間隔をそれぞれ有する複数組のロータと、複数ロータの中の任意の一つの装着および取外しを可能ならしめる機構とを有する。次に使用者は特定用途に適当なロータを選択し、このロータをハウジング内に取り付け、装置を予定どおり使用開始する。使用者は二番目の使用目的に対し同じハウジングと異なるロータを使用する。
【００５７】
取替え可能なロータ構造の好適な実施の形態において、各ロータの少なくとも中心円板は、共通ハウジング構造の入口フレーム部分（入口枠部分）や障害物または出口フレーム部分や障害物と整合するため十分な幅Ｄを備えている。よって、例えば図１７に示す５個円板（４個のチャネル）構造において、ロータ７００がハウジング７２０に支持され且つ円板７０１、７０２、７０３、７０４、７０５を有し、該円板７０１、７０２、７０３、７０４、７０５は入口フレーム部分や障害物７０６および出口フレーム部分や障害物７０８と整合し、それにより前記チャネルを通る流通路が矢印７０９、７１０、７１１、７１２で示すように確実に維持されるようになっている。出口における材料の混合比率は円板間の相対的比率（チャネル幅）により変わる。よって、図１７に示すロータ７００は特定の混合比率を提供する。異なる相対的円板間隔（およびチャネル幅）を有する異なるロータを装着することにより異なる混合比率が得られる。好適な実施の形態では、各ロータの少なくとも中心円板の幅寸法Ｄは各ロータ用の円板を入口と出口のフレーム部分や障害物に整合させるに十分である。このようにして、同一（または共通）のハウジング７２０は入口または出口の構造を調節する必要がなく、複数ロータ組の中の任意の一つと共に使用される。
【００５８】
上記引用特許の中で説明された駆動力、入口部材、粒状材料の流体圧力に逆らう移動、微細な粉末材料の移動に関する多くの改善は、本発明の上記実施形態のいずれにも含まれる。例えば参考のため編入した米国特許第５，３５５，９９３号に詳細に説明されているような円板表面の不連続性、参考のため編入した米国特許第５，４８５，９０９号に詳細に説明されているシュラウド板や入口増強物、米国特許第５，４０２，８７６号に詳細に説明されている圧力差を横切る搬送材料の性能強化のための特徴、米国特許第５，４９７，８７３号に詳細に説明されている入口拡張部分および脱気装置（空気分離器）は本発明の実施の形態に含まれる。
【００５９】
上述の実施の形態はハウジングの内部に駆動ロータの外側円板を囲む側壁（図５の壁１４６、１４７および図１０の壁３０４、３０５のような）を持ったハウジングを包含し、他の実施の形態は駆動ロータの外側円板または端部円板を収容するための円形開口を持った側壁を使用している。特に図１８に示すようにハウジング側壁１４６’は駆動ロータの端部円板１２１’が回転するため内部に配置された開口を有する。円板を側壁に対し回転できるようにしながらハウジングの内部からの塵埃と破片の通過を最小にするため端部円板の周縁に適当なシール（密封部材）が設けられている。この実施の形態では駆動ロータ軸のためのベアリング部材１４５がハウジングの外側に配置され、ベアリング構造がハウジング内部から出る破片や塵埃により汚染されるのを最小にしている。
【００６０】
上述の搬送装置の部材はなるべく高抗張力鋼およびその他の適当な材料、例えばその他の金属および合金、高強度ポリマー、プラスチック、複合材料などで作られる。駆動円板とハブの内面はなるべく耐摩耗性材料や、出口への材料の移動を容易にするため摩擦性能や接着性能の適当な材料から作られる。適当な利用分野では、静止壁１３８は超高分子量ポリエチレンや不錆鋼などの低摩擦材料で構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の搬送装置の断面図
【図２】 図１の従来の搬送装置の駆動ロータの一部切除斜視図
【図３】 本発明の実施の形態による搬送装置の断面図
【図４】 図３の４−４線上断面図
【図５】 本発明の実施の形態による複数チャネル駆動ロータ付き供給装置の分解図
【図６】 本発明の別の実施の形態による駆動ロータの分解図
【図７】 本発明の別の実施の形態による駆動ロータの分解図
【図８】 本発明の別の実施の形態による駆動ロータの分解図
【図９】 本発明の別の実施の形態による搬送装置の分解図
【図１０】 本発明のなお別の実施の形態によるロータおよびハウジング部品の分解図
【図１１】 図１０の実施の形態のハウジング部品の斜視図
【図１２】 図１０の実施の形態による搬送装置を使用した搬送システムの正面略図
【図１３】 図１２のシステムの搬送装置および入口部材の側面図
【図１４】 ロータおよび入口構造の斜視図
【図１５】 別のロータおよび入口出口構造の説明図
【図１６】 別のロータおよび入口構造の説明図
【図１７】 本発明の別の実施の形態によるハウジングおよびロータ構造の説明図
【図１８】 本発明の別の実施の形態による端部円板およびハウジング壁の斜視図
【符号の説明】
１００ 搬送装置
１１２ ハウジング
１１４ 入口
１１６ 出口
１１７ 出口開口
１１８ 駆動ロータ
１２１−１２４ 円板
１２２−１２３ 中間円板
１２５−１３０ 駆動表面
１３１−１３３ 搬送チャネル
１２６，１２７ 駆動表面
１３８ 静止滑走面
１４０ ハブ部材
１４２，１４４ 軸区画

Claims (20)

1. （ｉ）静止滑走面、粒状材料を入れるための入口、および粒状材料を排出するための出口を有するハウジングと、
   （ｉｉ）ハブ区画により隔置された複数の円板を有するとともに、複数の搬送チャネルを画定するロータとを含み、
   前記ロータが、前記ハウジングと相対的に回転するよう該ハウジング内に支持されており、
   前記複数の搬送チャネルの各々が、前記複数の円板の２つの隣接する円板の対向する駆動表面により一組の第１面と第２面とを画定し、前記静止滑走面により第３面を画定し、前記ハブ区画により第４面を画定し、かつ前記入口および出口の間に分断されることなく延在し、
   前記ロータが軸方向の寸法を確定し且つ前記ロータの少なくとも１個の円板が前記ロータの軸方向の複数の位置の中の任意の一つに選択的に位置決め可能に構成されていることを特徴とする粒状材料の搬送装置。
2. 前記複数の円板が互いに同軸に配置されたＮ個以下の隣接円板を含み、各円板が１対の対向表面を有し、且つ前記複数の搬送チャネルがＮ−１個以下の搬送チャネルを有し、各搬送チャネルが２個の隣接円板の２個の相互対向表面間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
3. 前記複数の円板の中の少なくとも１個が１連の不連続部を形成する少なくとも１個の円板表面を含むことを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
4. 前記円板のそれぞれが１連の不連続部を形成する少なくとも１個の円板表面を有することを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
5. 前記入口が複数の入口チャネルを有し、各入口チャネルが前記搬送チャネルの中の全てではない複数のチャネルと粒子流動状態に配置されていることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
6. 前記入口が前記複数の搬送チャネルに数量が対応する複数の入口チャネルを有し、各入口チャネルが前記搬送チャネルのそれぞれの一つと粒子流動状態に配置されていることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
7. 前記入口が前記複数の搬送チャネルと粒子流動状態に配置された１個の入口チャネルを有することを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
8. 前記出口が複数の出口チャネルを有し、各出口チャネルが前記搬送チャネルの中の全てではない複数のチャネルと粒子流動状態に配置されていることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
9. 前記出口が前記複数の搬送チャネルに数量が対応する複数の出口チャネルを有し、各出口チャネルが前記搬送チャネルのそれぞれの一つと粒子流動状態に配置されていることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
10. 前記出口が前記複数の搬送チャネルと粒子流動状態に配置された１個の出口チャネルを有することを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
11. 前記円盤およびハブ区画を含む前記ロータがただ一つの単一体からなることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
12. 前記ロータの複数の円板がＮ個の分離可能な円板状部材を有し、各円板状部材がその軸線の貫通する中心孔を有し、
    前記ロータのハブ区画が複数の分離可能な円筒状部材を有し、各円筒状部材がその軸線の貫通する中心孔を有し、
    前記ロータが前記円板状部材および円筒状部材の中心孔貫通し且つ前記円板とハブ区画を互いに連結した関係に支持するための中心軸部材を有する、
    ことを特徴とする請求項２記載の粒状材料の搬送装置。
13. 前記ハウジングの入口が少なくとも１個の障害物により分離された複数の入口チャネルを形成し且つ各障害物が前記ロータのそれぞれの円板と整合していることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
14. 前記ハウジングの出口が少なくとも１個の障害物により分離された複数の出口チャネルを形成し且つ各障害物が前記ロータのそれぞれの円板と整合していることを特徴とする請求項１記載の粒状材料の搬送装置。
15. （ｉ）静止滑走面、粒状材料を入れるための入口、および粒状材料を排出するための出口を有するハウジングと、
    （ｉｉ）ハブ区画により隔置された複数の円板および複数の搬送チャネルを有する組になったロータとを含み、
    各ロータが前記組になったロータの中の少なくとも一つのロータと異なる相対的円板間隔を有し、
    前記複数の搬送チャネルの各々が、前記複数の円板の２つの隣接する円板の対向する駆動表面により一組の第１面と第２面とを画定し、前記静止滑走面により第３面を画定し、前記ハブ区画により第４面を画定し、かつ前記入口および出口の間に分断されることなく延在し、
    前記ロータが軸方向の寸法を確定し且つ前記ロータの少なくとも１個の円板が前記ロータの軸方向の複数の位置の中の任意の一つに選択的に位置決め可能に構成されており、
    前記ハウジングが前記複数ロータのそれぞれを支持し且つ前記ロータの中の一つを前記ロータの中の別のロータと交換させるための支持構造を形成し、該支持構造が前記各ロータを前記ハウジングの内部で回転可能に支持することを特徴とする粒状材料の搬送システム。
16. 前記ハウジングの入口が少なくとも１個の障害物で分離された複数の入口チャネルを形成し且つ各障害物が前記ロータの各円板と整合することを特徴とする請求項１５記載の粒状材料の搬送システム。
17. 前記ハウジングの出口が少なくとも１個の障害物で分離された複数の出口チャネルを形成し且つ各障害物が前記ロータの各円板と整合することを特徴とする請求項１５記載の粒状材料の搬送システム。
18. 静止滑走面と、粒状材料を入れるための入口と、粒状材料を排出するための出口とを有するハウジングを提供する工程、
    ハブ区画により隔置された複数の円板を有し、複数の搬送チャネルを画定するとともに、前記複数の搬送チャネルの各々が、前記複数の円板の２つの隣接する円板の対向する駆動表面により一組の第１面と第２面とを画定し、前記静止滑走面により第３面を画定し、前記ハブ区画により第４面を画定し、かつ前記入口および出口の間に分断されることなく延在する、ロータを提供する工程であって、前記ロータが軸方向の寸法を確定し且つ前記ロータの少なくとも１個の円板が前記ロータの軸方向の複数の位置の中の任意の一つに選択的に位置決め可能なように、ロータを提供する工程、
    前記ロータをハウジングの中で回転可能に支持する工程、
    粒状材料を前記入口から前記搬送チャネルの中に収容する工程、および
    収容した材料を前記搬送チャネルを通じて前記出口に搬送するため前記ロータを回転させる工程、
    を含むことを特徴とする粒状材料の搬送方法。
19. 前記粒状材料の収容工程が、粒状材料を複数の分離した入口チャネルに収容する作業を含み、各入口チャネルが前記搬送チャネルの中の少なくとも１個と整合していることを特徴とする請求項１８記載の粒状材料の搬送方法。
20. 前記粒状材料の収容工程が、粒状材料を複数の分離した入口チャネルに収容する作業を含み、各入口チャネルが前記搬送チャネルの中の複数個と整合していることを特徴とする請求項１８記載の粒状材料の搬送方法。

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