JP5011461B2 - 焼成スタッコを冷却して脱蒸気するための装置及びプロセス - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、焼成石膏スタッコ（硫酸カルシウム半水化物）を冷却して脱蒸気するための改良された装置及びプロセスに関する。石膏スタッコの冷却は、数十年間にわたって石膏産業において重要視されてきた。スタッコは、高温では物理的に及び熱力学的に不安定である。スタッコの品質を維持するためには、スタッコを急速に通気して焼成温度（１２１℃（２５０°Ｆ））未満まで冷却しなければならない。これは、特に、焼成されたスタッコを長期にわたって保管しなければならない場合に当てはまる。スタッコ冷却装置の一例は、米国のＧｙｐｓｕｍ社に対して譲渡された米国特許第６，１３８，３７７号であり、その開示内容は参照することにより本願に組み込まれる。

容器内に蓄えられた熱い高温多湿の焼成スタッコは経時的に劣化する。この劣化プロセスは、鋳込みの一貫性、水和速度、凝結時間、硬化促進剤に対する反応、強度増大可能性を含むスタッコの多くの望ましい特性に悪影響を及ぼす。貯蔵サイロが先入れ先出しを基本としてその内容物を空にしない場合には、貯蔵部から取り出されたスタッコの品質が大幅に変化する可能性がある。したがって、貯蔵前の焼成スタッコの冷却及び脱蒸気は、長期劣化安定性にとって絶対に必要である。

貯蔵中の劣化安定性は別として、スタッコの処理中には、チューブミル研削による機械的なエネルギによって更なる問題が引き起こされる。機械的なエネルギが多くの熱をスタッコに加えてしまい、それにより、多くのプラントは、スタッコを袋に詰めるための温度要件を満たすことができなくなる。したがって、熱い焼成スタッコを即座に冷却して脱蒸気することにより、スタッコを適切に袋詰めできるようになる。

米国特許第６，１３８，３７７号に記載されたコイルクーラー等の従前の冷却装置は、高い期首資本コストを有している。具体的には、コイルクーラーで使用されるコイル及び熱伝導流体システムが高価である。また、本明細書に記載される本発明と比べると、同じスタッコスループットを冷却するために、非常に大きなコイルクーラーが必要とされる。更に、本明細書に記載される装置を用いて冷却されたスタッコを使用して壁板などの製品を製造すると、他の方法で冷却されたスタッコと比べて、必要な水及び添加物の量が減少される。したがって、本明細書に記載された本発明は、従来の冷却装置を超える経済的な性能利点を享受する。

発明の概要

本発明は、例えば石膏ボード又はプラスタ製品の製造において使用される熱い焼成スタッコを冷却して脱蒸気するための装置及びプロセスである。装置は流動床スタッコ冷却装置であり、冷却装置は、スタッコに向けて水を噴射するための散水装置を含んでいる。一般に、熱い高温多湿の焼成スタッコは、焼成ケトルから冷却装置へと送られ、その後、スタッコは冷却されて脱蒸気される。冷却装置は、冷却プロセス後に所定期間にわたってスタッコが蓄えられてもよいスタッコ処理ラインにおいて実施することができ、或いは、スタッコが即時使用に供ぜられる石膏ボード製造ラインへ直接に組み入れることもできる。各冷却ユニットは、システムの処理出力及び冷却要件に応じて、スタンドアロン型のものであってもよく、或いは、幾つかが直列に又は並列に接続されてもよい。

冷却装置は、その基本的な内容において、プレナムとスタッコ入口とスタッコ出口とを有する冷却ハウジングを備えている。冷却装置は、流体、好ましくは水をプレナム内で噴射して分散させるための散水装置又はディストリビュータを更に含んでいる。また、冷却装置は、プレナム内でスタッコを移動させて分散させるために攪拌器及び流動化パッドも含んでいる。更に、圧縮空気を使用して散水装置の目詰まりを防止するなどの改良も開示されている。

熱い高温多湿なスタッコ粉末は、１４３〜１６０℃（２９０°〜３２０°Ｆ）の範囲の温度で焼成ケトルからプレナム内へ入り、冷却装置へと運ばれるとともに、冷却ハウジングのプレナムの底部に位置された流動化パッドにより流動化される。焼成ケトルから冷却装置への輸送距離及び輸送形態に応じて、冷却装置内に入るスタッコは、焼成ケトルから出る温度よりも低い温度となる場合がある。スタッコは、１２７〜１２１℃（２６０°〜２５０°Ｆ）程度の低い温度となる場合がある。

流動化パッドは、一般に、吸気口が設けられた底面と有孔上端面とを有する略円筒状のチャンバである。米国特許第６，１３８，３７７号に記載されるように、流動化パッドは、正方形か長方形を含む任意の形状であってもよい。流動化パッドは、プレナムの高さに比べて比較的低い高さを有しており、有孔上端面がプレナムの底面を構成するように位置される。ブロワにより供給される空気は、吸気口に入って、有孔上端面を通じて拡散され、冷却ハウジングのプレナム内に導入される。スタッコの流動化の効果を高めるべく、スタッコ粉末と空気とを混合させて空気が粉末、特に天然のスタッコのチャネリングを防止するために、攪拌ユニットが使用される。攪拌ユニットは攪拌プロペラを有しており、攪拌プロペラは、ハウジングの上端を貫通してプロペラへ向けて下方に延びるシャフト上に装着されており、流動化パッドの有孔上端面の真上に位置されることが好ましい。代替の実施形態において、攪拌器はハウジングの底部から延びており、また、シャフトは、プロペラが流動化パッドの有孔上端面の真上に位置されるように、流動化パッド内のチューブを貫通する。各攪拌ユニットは、スタッコがシャフトの場所でプレナムから抜け出ることを防止するためにシールユニットも有している。攪拌ユニットは、十分な流動化を確保するために適切なＲＰＭでモータにより駆動される。当業者であれば分かるように、１つ以上の攪拌器が使用されてもよく、また、米国特許第６，１３８，３７７号に記載されるように、これらの攪拌器が流動床から延びていてもよい。

冷却プロセス中、スタッコからの蒸気及び蒸気混合物は、上方へと押し進められ、スタッコ出口を通じてプレナムから吐き出される。他の実施形態において、冷却装置は排気口を含んでいる。このような排気口は米国特許第６，１３８，３７７号に記載されている。代替の実施形態において、排気口は、冷却ハウジングの上端に位置されるとともにプレナムと直接に連通しており、それにより、蒸気をプレナムから除去することができる。ハウジングのプレナムの上端には、排気口よりも下側に、解放領域が設けられている。解放領域は、スタッコ粉末粒子を排出空気から落下させることができる更なるプレナム空間を与えるプレナムの上方延出部分であり、それにより、排気口を通じて出ていく空気中への粒子の混入が減少される。

いずれかの実施形態においては、スタッコを冷却させる水又は他の流体を噴射するために散水装置がプレナム内に存在する。１つの固定オリフィス又は複数の固定オリフィスを使用することができる。このような実施形態において、ノズルはプレナム壁の開口に固定され、また、プレナムの外部から開口に対して水源が接続される。しかしながら、固定された散水点上及びその周囲にスタッコが集まり、それにより、固定された１つ又は複数の散水点の周囲にスタッコが蓄積して、動作が妨げられ、クリーニングのために頻繁に中断して取り外す必要が生じることが実験により明らかになった。好ましい実施形態では、複数のオリフィス又はノズルを有するディスク又は他の回転部材又はディストリビュータが回転シャフトに取り付けられる。シャフトは、ディスクのノズルに対して水を供給するためのチャンネル又は管路を含んでいる。シャフトしたがってディスクを回転させるために、シャフトにはモータが接続されている。回転により、ノズルに対して或いはノズルの周囲の領域に対して付着しようとする任意のスタッコが剥ぎ落とされ、それにより、ノズル上でのスタッコの凝集が軽減されて、ノズルの周囲でのスタッコの蓄積及び凝結石膏による冷却装置の目詰まりが排除され或いは減少される。

流動化パッドの動作及び散水により、スタッコは、それがプレナムチャンバの上端のスタッコ出口に達する際に、冷却されて脱蒸気される。冷却されて脱蒸気されたスタッコは、一般に、それが冷却ハウジングから出る時に１２１〜１０４℃（２５０°Ｆ〜２２０°Ｆ）の温度となり、これは１２１℃（２５０°Ｆ）の焼成温度よりもかなり低い。冷却されて脱蒸気されたスタッコは、その後、劣化又は製造プロセスでの使用に起因する実質的な悪影響の危険を伴うことなく保存されてもよい。スタッコは、１００℃（２１２°Ｆ）の蒸発温度を下回るまで冷却される場合には、スタッコを第２の流動床へ供給することにより乾燥されて更に冷却されることが好ましい。この第２の流動床は、残存する水を蒸発させてスタッコを冷却させるための乾燥器としての機能を果たす。

発明の詳細な説明

図１〜図４を参照すると、熱い焼成スタッコを冷却して脱蒸気するための流動床スタッコ冷却装置２０が示されている。スタッコ冷却装置２０は、基本的に、内部にプレナム２２を有するハウジング２１を備えている。ハウジング２１は略円筒状であるが、他の形状が使用されてもよい。１時間当たり４０トンのスタッコを処理する実施例において、プレナム２３は、直径が６０．９６センチメートル（２４インチ）であり且つ高さが約２．３メートル（約７．５フィート）である。ハウジングは、用途及び所望のスループットに応じて他の直径を有していてもよい。一例として、１時間当たり８０トンのスループットのために設計されたプレナムは、９１．４４センチメートル（３６インチ）の直径を有している。

冷却ハウジング２１はスタッコ入口１９とスタッコ出口２９とを有しており、両方とも冷却ハウジング２１の上端近傍に位置されている。スタッコ出口２９の近傍のプレナム２２側壁には、出口２９からの流量を制御するためにバッフル２３が配置されている。スタッコ入口１９及びスタッコ出口２９の両方はプレナム２２と流体連通している。スタッコ入口１９及びスタッコ出口２９の両方は、スループットとして望ましいスタッコ流量を確保するように寸法付けられている。熱い高温多湿のスタッコ粉末は、一般的には１２７〜１６０℃（２６０°Ｆ〜３２０°Ｆ）の範囲の温度で焼成ケトル（図示せず）からスタッコ冷却装置２０のプレナム２２内に入る。

冷却・脱蒸気プロセス中、スタッコは、入口１９を介してプレナム２２内へと流れるとともに、流動化パッド３０からの空気流及び噴射ディストリビュータ６６からの水によって冷却され、その後、出口２９から排出される。冷却されたスタッコは、その後、袋に詰められ、或いは、壁板製造ラインなどの他の処理ステーションへ送られる。

スタッコ冷却装置２０は、スタンドアロン型のものであってもよく、或いは、システムの冷却要件に応じて幾つかの他の冷却器と直列又は並列に接続することができる。好ましい実施形態において、スタッコ冷却装置２０は、コンパクトで且つ直立であり、それにより、プラントフロア占有面積が最小限に抑えられる。図１〜図４に示されるように、スタッコ冷却装置２０を直立姿勢で支持するため、冷却ハウジング２１には脚部２５が設けられている。当業者であれば分かるように、ハウジングを支持するために他の構造を使用することができる。

プレナム２２内のスタッコ粉末を流動化するため、冷却ハウジング２１の底部には流動化パッド３０が設けられている。流動化パッド３０は、吸気口４６を備える底面と有孔上端面３２とを有する略円筒状のチャンバである。好ましい実施形態において、有孔上端面３２は、シリカファイバ又は他の流動化媒体が２つの有孔プレート間で圧縮されたサンドイッチである。プレートは、中心間距離９／１６”で千鳥状に離間する１．４３ｃｍ（３／８”）直径の穴を有しており、これにより、開口面積が約４０％となる。当業者には既知である他の流動化媒体、例えばステンレススチールメッシュを使用することもできる。流動化パッド３０及びプレナム２２は、好ましい実施形態では円筒状であるが、任意の形状を成していてもよい。流動化パッド３０は冷却ハウジング２１の底部に取り付けられている。有孔上端面３２はプレナム２２の底部を形成している。流動化媒体は、空気がプレナム２２に入る時に空気を拡散する。ブロワ（図示せず）によって供給される空気は、吸気口４６を介して流動化パッド３０内に入り、有孔上端面３２を通じて拡散されるとともに、冷却ハウジング２１のプレナム２２内に導入される。この空気は、スタッコ粉末がプレナム２２内を効果的に流れるようにスタッコ粉末を流動化させるのに役立つ。また、この空気流は、スタッコ粉末からの蒸気の除去を促進させるためにも使用される。

流動化空気が、スタッコ粉末のチャネリングを防止するため、また、プレナム２２内の表面上におけるスタッコ粉末の蓄積を最小限に抑えるため、オプションの攪拌器３４を使用して、スタッコ粉末と空気とを混合させる。攪拌器３４が無くてもスタッコを流動化させることができる場合には、攪拌ユニット３４が無くても冷却装置２０が機能するため、攪拌器３４が省かれてもよい。

攪拌器３４は、ハウジング２１の上端１５を貫通するシャフト３６に取り付けられた攪拌プロペラ３７を有しており、それにより、プロペラ３７は、流動化パッド３０の有孔上端面３２の真上に位置されている。プロペラは、任意の特定の形状を成している必要はない。好ましい実施形態において、プロペラ３７は、シャフトからプレナム２２の壁の近傍まで延びる幅０．６３５ｃｍ×高さ５．０８センチメートル（１／４”×高さ２インチ）の一対のステンレススチールバーである。スタッコを攪拌するために他の機構、例えば揺動ゲート攪拌器などを使用できることは言うまでもない。矩形又は他の非円形のハウジング２１が使用される場合、プロペラ３７は、プレナム２２の壁と接触することなく回転できるサイズを有している。

また、攪拌器３４は伝達ユニット３８も有している。伝達ユニット３８は、モータ４０の水平回転をシャフト３６の垂直回転へ変換する。また、伝達ユニット３８は、シャフト３６を所定の位置に回転可能に保持するためのベアリングも含んでいる。好ましい実施形態において、伝達ユニット３８は、Ｆａｌｋによって提供される部品番号が０５ＵＷＦＱＺＡ７１ＡＢのギアモータである。当業者であれば分かるように、他の機構、例えばベルト及びプーリ、ウォームギア、遊星ギア、他の既知のアセンブリを使用して動力を攪拌器へ伝えることができる。シャフト３６がプレナム２２へと入るための開口を通じてスタッコがプレナム２２から逃げることを防止し或いは上記開口を通じてプレナム２２から逃げるスタッコの量を減らすため、プラスの空気圧又は他のシールが開口に適用される。空気は、伝達ユニット３８の外側からシール３９へと延びる管路により、シール３９へと供給される。管路は、図１０に示されるように、ホース又は配管によりプラント圧縮空気源１１９に対して接続される。好ましい実施形態において、空気は、１ｐｓｉの圧力に調整され、或いは、スタッコが開口でプレナム２２から抜け出ないようにする十分な圧力に調整される。好ましい実施形態において、モータ４０は約６０ＲＰＭで動作するが、他の回転速度で動作することもできる。

図９に示される代替の実施形態において、攪拌ユニット３４は、流動化パッド３０を貫通してプレナム２２内へと上方に向けて延びている。シャフト３６は、ハウジング２１の底部から延びるチューブ１７０を貫通するとともに、有孔上端面３２を貫通して延びている。このような構成は米国特許第６，１３８，３７７号に記載されている。その他の点において、流動化パッド３０を貫通して延びる代替の実施形態のこの攪拌ユニットは、前述した攪拌ユニットと同様である。

スタッコがスタッコ入口１９からスタッコ出口２９へと直接に移動することを減らすため或いは防止するために、スタッコ出口２９にはバッフル２３が設けられている。バッフル２３は、ハウジング２１の壁に対して取り付けられた１０ゲージステンレススチールプレートである。バッフル２３は、約１２．３８センチメートル（４ ７／８”インチ）幅の２つの側部１４により挟まれた約２２．２３センチメートル（８ ３／４”）幅の主部１３を含んでいる。側部１４は、主部１３の表面に対して約１３０°の角度で配置されている。バッフル２３がハウジング２１に取り付けられると、バッフルは約８０°の円弧を占める。バッフル２３は、スタッコ出口２９の直径を超える十分なサイズを有していることが好ましい。

ハウジング２１は検査ポート１８を更に含んでいる。検査ポート１８には、プレナム２２にアクセスできるように、取り外し可能な金属蓋を取り付けることができる。また、検査ポート１８には、冷却装置２０の動作中にプレナム２２を観察できるように、透明な蓋が取り付けられてもよい。代替の実施形態において、検査ポート１８は、後述するように排気口１５０を形成するために、外気に対して開放されたままであってもよく、或いは、適当なダクトワークが取り付けられていてもよい。

好ましい実施形態において、スタッコ出口２９は、ハウジング２１の側面に沿って略下方向に延びる延長チューブ２８に通じている。プレナムの底部近傍には、延長チューブと選択的に流体連通する吐き出し出口２７がある。この流体連通は、通常は閉位置にあるバルブによって調整される。バルブは、オペレータがスタッコのプレナム２２を空にしたい時、例えばプロセスラインの停止後又は満杯状態の時に開放される。吐出比率を増大させるため、また、スタッコのプレナム２２を更に簡単且つ完全に空にするために、第１の吐き出し出口から約１８０°のハウジング内に第２の吐き出し出口３１を配置することができる。第２の吐き出し出口３１は延長チューブ２８に対して接続されている必要はないが、スタッコを処分するための内部経路を形成するために接続できる。

スタッコ冷却装置２０は、流動化パッド３０及び攪拌ユニット３４に関連する低圧ブロワによって流動化を達成する。好ましい実施形態では、プレナム２２の水平断面積０．０９３平方メートル（１平方フィート）当たり約０．５６６立方メートル／分（２０ｃｆｍ）の容量を有し且つ約６ｐｓｉの圧力ヘッドを与えるブロワが利用される。これにより、スタッコ粉末を流動化させることができる所要の圧力差がスタッコ冷却装置２０内に形成される。

図１〜図６を参照すると、好ましい実施形態の散水装置又はディストリビュータ装置は、モータ６０と、流体を流通させるためのチャンネル６４を有するシャフト６２と、シャフト６２のチャンネル６４と流体連通する複数のチャンネル９２を有する噴射ディストリビュータ６６とを含んでいる。

モータ６０は、シャフト６２と噴射ディストリビュータ６６とのアセンブリを１７５０ＲＰＭの回転速度で回転させることができる電動機であることが好ましい。モータは、駆動シャフト７０と駆動プーリ７２とを含んでいる。シャフト６２にはプーリ７４が装着されており、このプーリ７４は、駆動ベルト７６によって駆動プーリ７２に対して接続されている。当業者であれば分かるように、ギアボックスやシャフトの直接駆動などの他の構成を使用して動力をモータからシャフトへ伝えることができる。

好ましい実施形態において、モータ６０及びシャフト６２は、支持アセンブリ８０上に装着されている。支持アセンブリ８０はハウジング２１の外側に締結され或いは溶接されている。シャフト６２は、シャフト６２をその軸周りに回転させることができるベアリング８２により、支持アセンブリ８０に装着されている。シャフトは、略水平な姿勢で位置決めされるとともに、ハウジング２１の開口を貫通してプレナム２２内へと延びている。シャフト６２の周囲には、開口への入口点に、シャフトシール８１が取り付けられている。シャフトシール８１は、プレナム２３内からの材料が開口から抜け出ないようにする。好ましい実施形態において、シャフトシール８１は、シール外部からの圧縮空気をシールの内部へと流通させることができるようにするために空気チャンネルを含んでいる。このようなシールの一例は、ニュージャージー州チェリーヒルにあるＤａｍａｒ社により製造されるＣｈｉｎｃｈＳｅａｌ（登録商標）ブランドシールである。ＣｈｉｎｃｈＳｅａｌ（登録商標）ブランドシールが使用されると、一般に８０〜１００ｐｓｉの範囲にあるプラント圧縮空気源１１９からの圧縮空気は、５〜１５ｐｓｉまで減少され、適当なパイプ又はホースによりシャフトシール８１へ供給される。

図６及び図７に詳細に示される噴射ディストリビュータ６６は略円形状のディスクである。噴射ディストリビュータは、円形である必要はなく、任意の都合のよい形状を有していてもよい。好ましい実施形態において、噴射ディストリビュータ６６は、直径が約１０．１６ｃｍ（４”）であり、そのディスク部９５周りの厚さが１．９０５ｃｍ（３／４”）である。噴射ディストリビュータ６６の内部はプレナム９０を含んでいる。プレナム９０から噴射ディストリビュータ６６の周囲に向かって、大気へ通じるオリフィスを有する噴射チャンネル９２が延びている。これらの噴射チャンネル９２により、プレナム９０内の流体を噴射ディストリビュータ６６から吐き出すことができる。好ましい実施形態では、８個の噴射チャンネル９２が存在する。数は、所望の水散布量に適するように変えることができることは言うまでもない。好ましい実施形態において、噴射チャンネル９２は直径が約０．１５９ｃｍ（１／１６”）である。噴射チャンネル９２の直径及び任意の他の寸法は、所望の散布量及び所望の分散パターンに伴って変わってもよい。パターン化された噴射を形成するために噴射チャンネル９２にノズルが取り付けられてもよいが、これらのノズルは、所望の冷却結果を得るために必要ではない。

噴射ディストリビュータ６６は、シャフト２６に対する取り付けを行なうためのカラー部９４を含んでいる。好ましい実施形態において、カラー９４のネジ（図示せず）は、シャフト６２の対応するネジ（図示せず）に対してカラー部９４を取り付けるために使用される。当業者であれば分かるように、他の構造を使用して噴射ディストリビュータ６６をシャフト６２に対して取り付けることができる。リベット、溶接、接着及び位置決めネジが幾つかの例である。また、シャフト６２及び噴射ディストリビュータ６６を単体として形成することもできる。

好ましい実施形態において、噴射ディストリビュータ６６は２つの部品から成っている。カラー部９４とディスク部９５とを含む本体１００及びカバー１０２。このような構造は、カバー１０２が取り外される時にプレナム９０へのアクセスを可能にするとともに、機械加工による製造を可能にする。また、このような構造は、噴射チャンネル９２のクリーニングも可能にする。カバーは締結具１０４により保持される。好ましい実施形態において、締結具１０４はネジであるが、他の取り外し可能な締結具を使用できる。内部へのアクセスが望ましくない場合には、溶接又は接着によりカバー１０２を本体１００に接合することができる。

代替の実施形態において、噴射ディストリビュータ６６は、シャフト６２から径方向に延びる導管の構成であってもよい。導管はチャンネル６４と流体連通しており、それにより、流体をチャンネル６４から導管へと通過させてオリフィスにおいて導管から排出することができる。当業者であれば分かるように、導管は、シャフトの軸に対して垂直に延びている必要はなく、アセンブリが回転する時に形成される回転力がスタッコをディストリビュータ６６に蓄積させない、或いは付着させないようにする十分な大きさでありさえすれば、シャフトに対して所定の角度で配置することもできる。

別の代替の実施形態においては、シャフト６２に径方向チャンネルを配置することにより噴射ディストリビュータ６６を排除することができ、それにより、流体をチャンネル６４から径方向チャンネルへと連通させてプレナム２２内へ吐き出すことができる。このような実施形態において、シャフト６２は、プレナム２２の直径の一部又は全体にわたって延びている。この場合、プレナム２２内では、シャフトの全長に沿う様々な位置に径方向チャンネルが配置される。

前述した任意の実施形態において、水は、流体カップリング９６によって回転シャフト６２に供給される。このようなカップリングの一例は、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒにより提供される高速単流回転ジョイント９１７７Ｋ３２番である。流体カップリング９６により、固定されたパイプ又はホース９７は、回転シャフト６２のチャンネル６４に対して水を供給することができる。十分な水を供給できるのであれば、水は、都市水道水、重力供給式タンク又はポンプなどの任意の数の水源により供給されてもよい。好ましい実施形態では、図１０に概略的に示されるように、水は、都市の蛇口１１５から供給され、３０ガロンのヘッドタンク内に保持される。水は、毎分５ガロンを圧送できるウォーターポンプ１１０によりタンクから引き出される。

スタッコ冷却装置内で行なわれる冷却は、噴射ディストリビュータ６６により供給される水の量を調整することにより調節することができる。好ましい実施形態において、ウォーターポンプ１１０は三方バルブアセンブリに対して水を供給し、三方バルブアセンブリは、水のための入力部１２１と、プラント圧縮空気源１１９からの圧縮空気のための入力部１２２と、空気又は水の両方を含む２つの入力の任意の混合を行なうための出力部１２３とを有している。バルブの出力部は、適当な管路により、シャフト６２のチャンネル６４を用いて噴射ディストリビュータ６６に水を供給するための流体カップリング９７に対して接続される。好ましい実施形態においては、出力部１２３から空気又は水のいずれかが供給される。一般的な用途においては、空気が約８０〜１００ｐｓｉでバルブへと供給される。バルブは、プレナム２２内に配置された熱電対又は他の温度センサ１３５から信号を受けるコントローラ１３０によって制御される。コントローラ１３０が１００℃（２１２°Ｆ）未満の温度を感知すると、コントローラは、空気だけが噴射ディストリビュータ６６へ供給されるようにバルブアセンブリ１２０を調整する。温度が１０４℃（２２０°Ｆ）以上になると、バルブアセンブリ１２０が調整され、それにより、水が噴射ディストリビュータ６６へ供給される。当業者であれば分かるように、空気と水との混合物を供給することもでき、その場合、混合比は、所望の冷却率及び水使用量を達成するべく様々である。動作時、スタッコがディストリビュータ６６内に入ってディストリビュータ６６が目詰まりを引き起こす可能性を防止するため、空気又は水は、プレナム２２内にスタッコが存在する時はいつでもディストリビュータへ供給されることが好ましい。

図８及び図９に示される代替の実施形態において、スタッコ混合物からの蒸気は、上方へ押し進められ、排気口１５０を通じてプレナム２２から吐き出される。排気口１５０は、冷却ハウジング２１の上端近傍で且つスタッコ出口２９の高さよりも上側に配置されており、それにより、蒸気をプレナム２２から除去することができる。解放領域１６０は、スタッコ出口２９よりも上側に位置されるプレナム２２の上方延出部分である。空気が排気口１５０を通じてプレナム２２から除去される際、解放領域１６０は、スタッコ粉末粒子を排気口１５０に流入させる前に落下させて戻すことができる空間を与え、それにより、排気口１５０を通じて出ていく空気の中にスタッコ粉末粒子が混入することが防止される。排気口１５０は、一般に、空気中に残存する任意のスタッコ粒子を収集してフィルタリングするダストコレクタ（図示せず）と流体連通している。しかしながら、排気口は必要ではなく、スタッコ出口２９を通じて蒸気をプレナム２２から排出させることができるようにすることにより十分な冷却が達成されることが分かった。

冷却システムの性能要件は、並列又は直列の複数の冷却装置２０を使用することにより満たすことができる。同様の構成が米国特許第６，１３８，３７７号に記載されている。また、２１２°Ｆ未満まで更に乾燥させ、或いは冷却させる場合には、スタッコ出口２９から出るスタッコを、当業者によく知られている流動床乾燥器などの乾燥器へ供給することができる。乾燥器に関しては、熱を加えることなく空気流をスタッコへ供給する任意の乾燥器が考慮されてもよい。

本明細書では、本発明の好ましい実施形態及び代替の実施形態を説明する目的で本発明の特定の実施形態を示してきたが、添付の請求項が広範な等価物及び開示された実施形態よりも広い範囲を有していることは言うまでもない。

散水ディスクを示す断面を含む、本明細書で説明される流動床スタッコ冷却装置の正面図である。 図１の流動床スタッコ冷却装置の側面図である。 バッフルを示す流動床スタッコ冷却装置の平面図である。 散水ディスクを示す断面を含む、流動床スタッコ冷却装置の平面図である。 プレナム内のディスク及びシャフトを示す断面を含む、散水アセンブリの側面図である。 散水ディスクの正面図である。 散水ディスクの真横向きの図である。 排気口を有する流動床スタッコ冷却装置の代替の実施形態の側面図である。 流動床を貫通して取り付けられる攪拌器を有する、流動床スタッコ冷却装置の代替の実施形態の側面図である。 スタッコ冷却装置へ空気及び水を供給する概略的なアウトラインである。

Claims (23)

1. 貯蔵前の焼成石膏スタッコを冷却及び脱蒸気処理するための装置であって、
   垂直側壁を有してプレナムを画成するハウジングと、
   前記焼成石膏スタッコを前記プレナム内へ流入させることができる入口と、
   前記焼成石膏スタッコを前記プレナムから流出させることができる出口と、
   前記プレナムの下部にあり、前記プレナムと流体連通された流動化パッドであって、前記焼成石膏スタッコと空気とを含む空気流動床を前記プレナム内に生成するために前記焼成石膏スタッコを通じて垂直上方に空気を吹き込むように向けられた前記流動化パッドと、
   前記プレナム内に水を噴射して前記焼成石膏スタッコを冷却するために前記プレナム内に位置された散水装置であって、回転するときに水を受けて噴射する回転アセンブリを前記プレナム内に含む、前記散水装置と、
   を含み、
   前記プレナムは冷却コイルを持たず、前記回転可能なアセンブリはオリフィスを有し、前記焼成石膏スタッコの出口は、前記プレナムの上部にあり、前記散水装置は、前記流動化パッドの高さと前記焼成石膏スタッコの出口の高さの間の高さにある、前記装置。
2. 前記散水装置が、前記プレナムを画成する壁に取り付けられた噴射ノズルを含み、前記焼成石膏スタッコの出口は、前記プレナムの上端にあり、前記散水装置は、前記流動化パッドの高さと前記焼成石膏スタッコの出口の高さの間の高さにある、請求項１に記載の装置。
3. 前記回転アセンブリが、外周を有するディスクを含み、前記ディスクが、当該ディスクの外周にあるオリフィスに連通するチャンネルを有しており、前記オリフィスがディスク回転時に水を噴射する、請求項１に記載の装置。
4. 前記回転アセンブリが毎分１８００回転で回転する、請求項１に記載の装置。
5. 前記回転アセンブリが前記オリフィス近傍の焼成石膏スタッコを除去できる十分な速度で回転する、請求項１に記載の装置。
6. 焼成石膏スタッコを冷却するために、前記プレナムの下部、前記流動化パッドの上に設けられた攪拌器を更に含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記回転アセンブリは、前記ハウジングの垂直側壁に対して垂直な水平軸の周りを回転するように構成されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記散水装置が、第１の端部及び第２の端部を有する中空シャフトを含み、前記第１の端部が水を受け、前記第２の端部が水ディストリビュータと連通し、前記水ディストリビュータが、前記中空シャフトから受けた水を分散させるためのチャンネルを有するとともに、前記プレナム内で回転する、請求項７に記載の装置。
9. 貯蔵前の焼成スタッコを冷却及び脱蒸気処理するための装置であって、
   垂直側壁を有してプレナムを画成するハウジングと、
   前記焼成石膏スタッコが前記プレナム内へ入るための入口と、
   前記焼成石膏スタッコが前記プレナムから出るための出口と、
   前記プレナムの下部にあり、前記プレナムと流体連通された流動化パッドであって、前記焼成石膏スタッコと空気を含む空気流動床を生成するために前記焼成石膏スタッコを通って垂直上方に空気を吹き込むように位置された前記流動化パッドと、
   前記プレナム内にあり水源と流体連通されたオリフィスであって、前記プレナム内で前記焼成石膏スタッコを冷却する為に前記焼成石膏スタッコに向けて水を噴射するように位置された前記オリフィスと、
   を含み、
   前記プレナムは冷却コイルを持たず、前記オリフィスは、前記プレナム内で回転可能なアセンブリの一部であり、前記焼成石膏スタッコの出口は、前記プレナムの上部にあり、前記アセンブリは、前記流動化パッドの高さと前記焼成石膏スタッコの出口の高さの間の高さにある、前記装置。
10. 前記プレナム内の前記焼成石膏スタッコを攪拌させ空気と前記焼成石膏スタッコを混合させるように前記流動化パッドの上に位置された少なくとも一部を有する攪拌器を更に備える、請求項９に記載の装置。
11. 圧縮空気源を更に備え、前記オリフィスは、前記水源と選択的に連通するとともに、前記圧縮空気源と選択的に連通し、前記プレナム内の前記焼成石膏スタッコに向けて空気又は水を噴射するように位置された、請求項９に記載の装置。
12. 前記プレナム内の前記焼成石膏スタッコの温度を監視し、前記温度に関連する信号を生成する温度センサと、
    前記信号を受けて、前記オリフィスに対して供給される空気又は水の量を調整するコントローラと、
    を更に備える、請求項１１に記載の装置。
13. 前記オリフィスは、前記ハウジングの垂直側壁に対して垂直な水平軸の周りを回転する、請求項９に記載の装置。
14. 貯蔵前の焼成スタッコを冷却及び脱蒸気処理するための方法であって、
    垂直側壁を有するハウジング内のプレナム内に前記焼成石膏スタッコを導入するステップと、
    前記焼成石膏スタッコと空気を含む空気流動床を生成するために前記プレナムの下部に設けられた流動化パッドから前記焼成石膏スタッコを通じて垂直上方に空気を吹き込むステップと、
    前記焼成石膏スタッコを冷却するために前記プレナム内の散水装置から前記焼成石膏スタッコに向けて水蒸気を噴射するステップと、
    前記プレナムから前記焼成石膏スタッコを吐き出すステップと、
    を含み、
    前記プレナムは冷却コイルを持たず、前記散水装置は前記プレナム内に回転アセンブリを備え、前記プレナム内の前記回転アセンブリはオリフィスを有し、
    前記焼成石膏スタッコの出口は、前記プレナムの上端にあり、前記散水装置は、前記流動化パッドの高さと前記焼成石膏スタッコの出口の高さの間にある、前記方法。
15. 前記プレナムは、前記焼成石膏スタッコの入口と、前記焼成石膏スタッコの出口とを有し、
    前記焼成石膏スタッコの出口は、前記プレナムの上端にあり、前記プレナムと流体連通された流動化パッドは、流動化ベッドを生成するために前記プレナム内の前記焼成石膏スタッコを通して空気を送り、前記焼成石膏スタッコが冷却されて脱蒸気される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記回転アセンブリは、回転するとき、水を受けて噴射し、前記アセンブリが回転するときに作り出される回転力は、前記焼成石膏スタッコが前記アセンブリに蓄積または付着させないようにするのに十分である、請求項１４に記載の方法。
17. 前記焼成石膏スタッコは、前記プレナムから空気で吐き出される、請求項１４に記載の方法。
18. 前記流動化パッドは、前記プレナムの底部にある、請求項１に記載の装置。
19. ハウジングが前記プレナムを画成し、前記散水装置が前記ハウジングの垂直側壁に対して垂直の水平軸の周りを回転する、請求項１４に記載の方法。
20. 前記プレナムから吐き出される前記焼成石膏スタッコは、１２１〜１０４℃（２５０〜２２０°Ｆ）の温度である、請求項１４に記載の方法。
21. 前記プレナムから吐き出される前記焼成石膏スタッコは、１２１℃（２５０°Ｆ）以下の温度である、請求項１４に記載の方法。
22. 前記プレナムから吐き出される前記焼成石膏スタッコは、１００℃（２１２°Ｆ）以下の温度である、請求項１４に記載の方法。
23. 前記プレナム内で前記焼成石膏スタッコの出口の近くに配置されたバッフルと、前記プレナム内の攪拌器とを更に含み、前記ハウジングは上端壁と底部壁とを有し、
    前記焼成石膏スタッコの入口は、前記ハウジングの上端部に配置され、
    前記バッフルは、前記焼成石膏スタッコの出口近くの前記プレナムに配置され、前記バッフルは、前記焼成石膏スタッコの出口の周囲の第１部に沿った側壁の内壁に取り付けられた第１の垂直縁と、前記焼成石膏スタッコの出口の周囲の第２部に沿った側壁の内壁に取り付けられた第２の垂直縁とを有し、前記バッフルは、前記プレナムと連通した前記バッフルと前記側壁間にバッフル上端開口を画成し、さらに、前記プレナムと連通した前記バッフルと前記側壁間に底部開口を画成し、前記バッフル上端開口は、前記バッフル底部開口の反対側にあり、前記流動化パッドは、前記ハウジングの上端壁の垂直下方に配置され、前記回転アセンブリは、前記ハウジングの垂直側壁に対して垂直な水平軸の周りを回転するように構成され、
    前記攪拌器は、攪拌器プロペラと、前記攪拌器プロペラに取り付けられ前記攪拌器プロペラを回転させるための垂直シャフトとを備え、前記回転アセンブリが前記ハウジングに対して垂直な水平軸の周りを回転する、請求項１に記載の装置。

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