JP5184079B2 - 固体用サイロ - Google Patents

Description

本発明は、多角形または円形の吐出断面をもつサイロからの固体吐出方法に関するもので、固体はサイロ内を連続して流動する。

さらに本発明は、多角形または円形の吐出断面をもつ固体サイロ用の吐出装置および固体サイロにも関するもので、サイロは固体がその中を流動するように設計されている。

長方形または正方形の吐出開口部を備えたサイロからの定量的な取り出しに関しては、スクリューが一定の軸径および外径をもち、一定のスクリューピッチをもつスクリューコンベヤーを使うと、バルク材がサイロの後方からのみ引き出され、サイロの前方にデッドゾーンが形成されることが知られている。そのスクリューの形態を適合化するために、例えば、コンベヤーの方向に軸径を細くしたり外径やスクリューピッチを伸ばしたりすることで、スクリューはバルク質量を吐出断面全体に沿って取り込むことができる（非特許文献１）。

特許文献１は、バルク材を予熱するためのプレート型熱交換器を開示しているが、そこではフランジで取り付けられ対称的に配置された取り出しシャフトと、同じコンベヤー排出力をもつ非制御型振とうコンベヤーによって、その熱交換器底部の固体物質が不規則的に取り出される問題が回避されている。

極めてゆっくりと流動するバルク材の場合、既知の方法では、結果としてしばしば装置断面で固体物質の不均質な質量フローになる。もしサイロ内の固体物質が同時に加熱されるか冷却されるなら、あるいはもしその中を通過する固体物質の流動中に反応が生じたら、不均一な質量フローは、例えば、局部的に異なる温度をまねき、従って異なる製品特性をまねきうる。

特許文献２は、導電性バルク材の加熱用装置のための制御可能な吐出装置を開示しているが、そこには、吐出製品中の温度が可能な限り一定であるように、吐出速度および電気加熱力が互いに整合化されている。

対峙させた電極の抵抗加熱により導電性バルク材を加熱する装置において、電極への電力インプットは、その間に存在するバルク材の抵抗に依存する。サイロ型装置の断面での不規則的な質量フローを取り扱う場合、バルク材を通過する電流は、抵抗の最も小さい路に沿って流れる傾向があり、結果として、より速く流れる領域と、より緩慢に流れる領域との間で温度差をまねく。特に、取り込み温度、物質水分または粒径分布が変化するなど、取り込み物質に関する流動特性が変化する状況下では、その結果発生する固体サイロからの局部的に異なる吐出速度に作用を及ぼす方法は全くない。

独国特許出願公開第３７１７７４８号明細書 独国特許出願公開第３２１４４７２号明細書 ＳＣＨＵＬＺＥ，Ｄｉｅｔｍａｒ、Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｕｎｄ Ｍｏｇｌｉｃｈｋｅｉｔｅｎ ｄｅｒ Ｓｃｈｕｔｔｇｕｔｔｅｃｈｎｉｋ（バルク技術の基礎と可能性）．Ｓｃｈｕｔｔｇｕｔ−Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｎ ｆｕｒ ｄｉｅ Ｓｃｈｕｔｔｇｕｔｉｎｄｕｓｔｒｉｅ（バルク産業のためのバルク材情報）（Ａｇｒｉｃｈｅｍａ有限会社） ＧＥＲＬ，Ｓｔｅｆａｎほか、Ｓｅｎｓｏｒ ａｕｆ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｂａｓｉｓ ｚｕｒ Ｉｎ−ｌｉｎｅ−Ｒｅｓｔｆｅｕｃｈｔｅｍｅｓｓｕｎｇ ｉｎ ｒｕｈｅｎｄｅｎ Ｈａｕｆｗｅｒｋｅｎ（静置したバルク材中のインライン在留水分測定のためのトランジスターベースのセンサー）、Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｓ Ｍｅｓｓｅｎ（技術計測）、１９９７年、６４巻、７／８号、２６８−２７５頁。

本発明の課題は、固体サイロ用の吐出方法と装置、その吐出装置を備えた固体サイロを提供することであり、それらは、サイロ断面にわたる均一で制御可能な固体吐出を可能にし、サイロ内を流動する際に物理的または化学的に処理されて、特に加熱されたり冷却されたりして、可能な限り均一な特性をもち、特に温度差が僅かであるバルク材の生産を可能にする。好ましいこうした特徴に加えて、本発明は、使用する取り込み物質に関しても、変化する流動特性への自動適合化を可能にする。

この課題は、請求項１、１４および２７の主題によって解決されている。

本発明によるサイロの吐出は、取り出し断面または吐出断面を、複数の好ましくは相互に同じ分割断面に分け、連続的で制御可能な各吐出要素をそれぞれにフランジで取り付ける。制御可能な吐出要素からの排出固体フローは、その下方に設置した例えば連続的なコンベヤー装置によって集積して除くことができる。

連続稼動する吐出要素での固体物質の均一な吐出は、この場合、局所的に優勢である質量フローを検出する複数の類似センサーからの測定シグナルに依存し、あるいはサイロの対応する各区画における別の測定パラメータに依存し、それぞれのセンサーに関連する吐出要素のコンベヤー輸送によって制御される。

局所的な質量フローを検出するためには、例えば電気加熱されたセンサーで、センサーチップのプリセット温度を維持するための電力インプットを使用することができ（非特許文献２）、あるいは、導電性バルク材の場合、対峙電極での電流強度を使用できる。

熱交換器への局部的なエネルギーインプットは、それにより流体または蒸気の流れを検知できる局所質量フローに対するシグナルとして使用できる。

さらに、吐出要素の各吐出速度と組み合わせた各吐出要素に関する重量測定によって、サイロの一区画と関連する各吐出要素内での固体質量フローが直接確認できる。

加えて、物質が連続して流れるサイロの場合、吐出要素の回転速度により質量フローが供給要素の供給質量フローに適合化され、こうした方法でサイロ内の充填レベルは、それを通過するフローの最中も一定のままである。

制御しつつ物質を均等に除去することで、例えば、サイロの全断面にわたって、製品温度の局所的に差異のない、製品の均一な加熱／冷却が可能となる。同時に、熱伝達装置の容量も十分に利用できる。

別の方法として、各吐出要素の吐出速度を制御することが、固体温度の測定により行うことができる。サイロ内の全領域を均一に加熱する力があれば、固体はより長く留まる領域内ではより強く加熱される。断面上不規則に分布する加熱力の場合、同じ高であっても、より強く加熱される領域があり、より弱く加熱される領域もある。もし温度が、サイロ内で、または吐出要素の領域内で測定されたら、吐出要素のコンベヤー速度は、全ての領域からの固体物質がサイロから出た時点で同じ温度であるように適合化できる。換言すれば、もし、そこで測定された固体温度が所定の第一参考値未満であるなら吐出速度はある領域内で減速化され、そこで測定された固体温度が第二参考値を超えるなら速度が上げられる。結局、このことにより、吐出断面の全ての分割断面において、第一参考値および第二参考値（同じであってもよい）の間にある均一な固体の吐出温度を保証する。この点に関し、例えばＰＩＤ制御のような従来技術において知られている様々な制御法の使用が可能である。

以下、図中の実施例により本発明を概略表示する。

図１は、固体充填物２を含む矩形サイロ１を示すが、サイロ１は底部領域で４つの同一部分３、４、５および６に分割されている。部分３、４、５および６は、例えば固体物質２を各部分から連続除去できる吐出スクリューなどの、それぞれ独自の連続的に制御可能な吐出装置または要素７、８、９および１０をもつ。上記各部分３、４、５および６の上方に、それらの個々の部分と結合する少なくとも１個の各質量フローセンサー１１、１２、１３および１４が配置されている。類似するセンサー１１、１２、１３および１４は、各センサーが置かれた測定領域部分での固体物質充填物２の局所的フローを検知する。各センサー１１、１２、１３および１４からのシグナル１１ａ、１２ａ、１３ａおよび１４ａは、シグナル評価制御ユニット１５に移動する。シグナル評価制御ユニット１５は、制御可能な吐出装置７、８、９および１０に対して、センサーで発生し固体質量フローに比例するシグナル１１ａ、１２ａ、１３ａおよび１４ａが同一強度であるように、そして各部分の固体質量フローが同一であるように、設定シグナル７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａを発する。

図２は、本発明による、図１の切断面Ｘ−Ｘ’に沿ったサイロ吐出底部の平面図である。サイロ１６の吐出断面にわたる２本の代表的なスクリュー１７、１８が互に並列関係で配置されていて、各２本のスクリュー１７、１９、および１８、２０は互いに重畳関係で配置されている。このスクリューは、例えば前進ピッチを備えていてもよい。全てのスクリューの吐出部が開いている吐出領域２１では、サイロから取り出された固体が重力方向に落下し、下流に設置された装置部分（図示せず）に入る。各スクリューの吐出速度に、非段階的な調整を可能にするため、周波数コンバータ２３または調整用変速機（表示されていない）を備えたモータ２２が設置される。従って、サイロ吐出底部の３、４、５および６の各部分、即ち分割断面における吐出速度は個別に設定できる。

図３は、本発明による吐出底部をもつサイロ１、サイロを連続して流動する固体２を示す。

サイロ１は、変速コンベヤーベルトなどの計量要素２４によって、注入可能な固体２５が上端から充填され、固体は連続して底部領域に引き込まれる。サイロ内での所定充填度を維持でき、過充填を回避するために、秤量セル２６による秤量装置などで充填度が検出される。

同じデザイン形状であって、サイロの取り出し領域の各部分３、５の固体質量フローを検出する、センサー１１および１３の測定シグナルは、シグナル評価制御ユニット１５で検出され、サイロ内での充填レベルは秤量セル２６によって検出される。シグナル評価制御ユニット１５は、入力シグナル１１ａ、１３ａおよび２６ａに基づき、調節可能な輸送ユニット１８ａ、２０ａでサイロ内の充填レベルが一定であるように、吐出要素１８、２０の速度を制御し、そして全ての固体質量フローセンサー１１、１３は、測定シグナル１１ａ、１３ａについて同一レベルに登録する。

更なる変形として、例えば１７＋１８と１９＋２０、あるいは１８＋２０と１７＋１９などのように、制御手順に関して複数の吐出要素を結合できる。

さらに、吐出要素１８、２０の吐出速度を制御するために、サイロ内の充填レベルに代わって、計量要素２４から提供され、測定手順により決定される固体フロー２５を使用できる。

図４は、固体充填物２を含む矩形サイロ１を示すが、それは底部領域で部分３、４、５および６に分割されている。部分３、４、５および６は、例えば固体２をそれぞれの部分から連続して取り出せる吐出スクリューなどの連続的に制御可能な吐出装置７、８、９および１０をもつ。充填の一定性を確保するために、サイロ１の全体が重量セル２６で支持されている。別法としては、充填レベルセンサー３１（図５）を使用することも可能である。

本発明の特に優位な形態では、サイロ１内の上部領域に、１本またはそれ以上の、好ましくは同一の電極２７（＋極）をサイロの断面全体に配置し、下部領域に、１本またはそれ以上の、好ましくは同一の電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄ（−極）を、それぞれの取り出し断面３、４、５および６上に配置する。電極２７ならびに２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄの極性を逆にすることも同じく可能である。電流２９は、電極と導電性固体充填物２２の間を流れ、電流２９の強度はその抵抗値とその間にある固体温度に依存する。入力電力で測定された電流強度２７’は、取り出し領域の対応する数の電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄに分割されるが、各電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄの測定電流強度２８ａ’、２８ｂ’、２８ｃ’および２８ｄ’は各取り出し部分３、４、５、６にある固体物質の抵抗に依存して変わる。

各電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄの測定電流強度２８ａ’、２８ｂ’、２８ｃ’および２８ｄ’は、シグナル評価制御ユニット１５に送られる。吐出領域２１での固体物質３０の測定温度と共に、上方の電極２７での電流強度２７’と秤量セル２６からのサイロの重量もまた、シグナル評価制御ユニット１５に送られる。シグナル評価制御ユニット１５は、電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄでの電流強度２８ａ’、２８ｂ’、２８ｃ’および２８ｄ’が同じ強度であり、各部分での固体質量フローが同じ程度であり、加えてサイロ１内の充填レベルが同じであるように、制御可能な吐出装置７、８、９および１０のための設定シグナル７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａを発生する。

さらに、シグナル評価制御ユニット１５は、吐出口で所望の製品最終温度が達成されるように、全ての吐出固体の温度３０を検知し、電極２７、２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび２８ｄでの入力電力を制御する。

取り出し部分で複数の電極を使用する場合、評価可能な測定シグナルを派生するために、測定電流強度は適切に結合される。

図５は、図４および図１の変形を示すが、サイロ１内での固体の加熱または冷却は、例えば、水蒸気、加熱オイルまたは冷却流体などが通る熱交換素子３２により、更なる変形として電気加熱することで行われる。各部分３、４、５および６の中での固体質量フローは、図１に示されているように複数の質量フローセンサー１１、１２、１３、１４により検知されて、シグナル１１ａ、１２ａ、１３ａおよび１４ａが、シグナル評価制御ユニット１５に送られるが、そこで図１に関連する記述の中で述べたように、吐出装置７、８、９および１０に対応する設定シグナルを発生する。サイロ内の加熱素子または冷却素子３２への電力インプット３３は、例えば加熱媒体または冷却媒体を通すことを介して制御可能であるが、取り出しスクリューでの吐出時に測定される最終温度３０に依存して行われる。

図６は、図５の更なる変形を示すが、各加熱媒体または冷却媒体が流れる熱交換素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび３２ｄが各取り出し部分３、４、５および６に配置されている範囲内において、加熱媒体または冷却媒体がその中を流れる熱交換素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび３２ｄは、同時に質量フローセンサーとして使用される。図１に関連する記述に従って、吐出装置７、８、９および１０への設定シグナルが発生するが、それは各部分で個別に検出される冷却媒体の質量フローまたは体積フロー３６ａ、３６ｂ、３６ｃまたは３６ｄにより、ならびに取入れの３４ａ、３４ｂ、３４ｃおよび３４ｄと、排出の３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび３５ｄとの各温度差によりシグナル評価制御ユニット１５で確認されるエネルギーインプットにより発生する。

図７は、図３の変形を示すが、区画３７、３８および３９にある固体の吐出は、複数の制御可能なセルホイールロックデバイスによって行われるが、それは下方に設置されて個々の固体質量フローを一緒にまとめて、吐出固体を、所定移送地点４１に輸送する連続稼動のコンベヤー装置４０に送る。セルホイールロックデバイスの吐出速度の制御は、上記と類似の方法で、質量フローセンサー（図示せず）により行われる。

図８は、図３の更なる変形であるが、区画３および５から取り出された固体を、スクリュー４２、４３により、反対側に配置された吐出開口部４４および４５から、下方に配置されて各固体質量フローを集めて所定地点に移送する連続稼動コンベヤー装置４６に移して、吐出を行っている。この場合、スクリュー４２、４３の吐出速度の制御は、前述の記載と同様に質量フローセンサー（図示せず）により行われる。

図９は、図８の更なる変形であるが、複数の取り出しスクリュー４７、４９が、区画３および５から取り出した固体をそれぞれにサイロ１の中央に移送し、固体フローの全体は直交配置された連続コンベヤー装置４８でまとめられ、所定位置に輸送される。

図１０は、固体２が連続流動する逆円錐型サイロ１をもった図３の変形を示す。サイロ１には、変速コンベヤーベルトなどの計量要素２４によって、注入可能な固体２５が上端から充填され、固体は連続して底部領域に引き込まれる。サイロ内の規定の充填度を維持し、過充填を回避するために、秤量セル２６によるサイロの秤量などにより充填度が検出される。吐出は、複数のスクリュー計量装置５０および５１で行われる。

サイロ１の逆円錐型構造は、固体物質自体の重量による、下方層での固体２の圧縮を和らげている。物質充填物の充填密度および電気抵抗などが、高さについて一定に維持される。

サイロの取り出し領域の各部分３、５にあるコンベヤースクリュー５０ｂおよび５１ｂの重量は、シグナル評価制御ユニット１５で検出され、各スクリューの固体質量フローは各スクリューの速度により計算される。さらに、サイロ内の充填レベルは秤量セル２６によって検出される。シグナル評価制御ユニット１５は、入力シグナル５０ｃ、５１ｃおよび２６ａに基づき、調節可能な輸送ユニット５０ａ、５１ａによって、サイロ内の充填レベルが一定になるように吐出要素５０、５１の速度を制御する、そして重量５０ｃおよび５１ｃ、ならびにスクリュー５０および５１の回転速度から計算される全固体質量フローは同じ大きさである。スクリュー計量装置の別法として、ベルト計量装置または計量振動コンベヤーまたは計量振とうコンベヤーを使用することも可能である。

原則として、本発明は、開示された吐出装置に限定されるのではなく、連続稼動し制御可能な任意の吐出要素により有効に実施できる。同じことが、吐出要素の下方に置かれ、吐出装置から排出される固体質量フローをまとめて離れたところに移送する連続コンベヤー装置にも適用される。連続コンベヤー装置の代わりに、吐出要素から出てきた固体を、下流に位置する連結装置に直接供給してもよい。サイロの吐出断面は多角形に限定されるものではないが、長方形または正方形が好ましく、円形でもよい。

最初の開示のためには、当業者によって本発明の明細書、図面および特許請求の範囲から導かれる全ての特徴が、たとえそれが具体的には特定のさらに別の特徴に関連するように記述されているとしても、それらは個別に結合でき、ならびに本明細書で開示されている他の特徴または特徴のグループと組み合わせて、結合できるという指摘がなされる。ただし、それらが明確に除外されているか、あるいは技術的な要素でそれらの結合の可能性がないか、無意味である場合を除く。全ての考えられる特徴の組み合わせを包括的で明確に表現することは、記述の簡潔さおよび読み易さのために、ここでは省略する。

質量フローセンサー、シグナル評価制御ユニット、および制御可能な吐出スクリューを具備する、４つの区画に分割されたサイロの概略的等角図である。 ４本の取り出しスクリューをもち、前進スクリューピッチをもつ、図１のＸ−Ｘ’断面に沿うサイロの矩形吐出底部の平面図である。 質量センサー、シグナル評価制御ユニットおよび制御可能な前進取り出しスクリューを具備する、固体が連続流動する計量サイロの概略的側面図である。 制御可能な吐出スクリュー、導電性固体を加熱するための電極およびシグナル評価制御ユニットを具備する、４つの区画に分割された計量サイロの概略的等角図である。 充填レベルセンサー、制御可能な吐出スクリュー、熱交換素子、質量フローセンサーおよびシグナル評価制御ユニットを具備する、４つの区画に分割されたサイロの概略的等角図である。 制御可能な吐出スクリュー、質量フローセンサーとして作用する熱交換素子、およびシグナル評価制御ユニットを具備する、４つの区画に分割されたサイロの概略的等角図である。 制御可能なセルホイールロックデバイスを備えた、サイロの概略的側面図である。 制御可能なコンベヤースクリューをもち、吐出開口部が反対側に設置されている、サイロの概略的側面図である。 中央吐出開口部を備えた制御可能なコンベヤスクリューと直交して配置されているコンベヤー装置を具備する、サイロの概略的側面図である。 固体が連続流動し、シグナル評価制御ユニットおよび制御可能な前進スクリュー輸送部を具備する、計量逆円錐型サイロの概略的側面図である。

Claims (17)

1. それぞれ吐出要素を備えた複数の分割された吐出断面を有する吐出装置を備え、前記各吐出要素はそれぞれ独立して互いに吐出速度の制御可能であるサイロであって、該サイロは、前記各吐出断面を流れるサイロに充填された固体の固体質量フローを測定する複数のセンサーを有し、前記各吐出要素の吐出速度は前記各センサーがもたらす測定シグナルに依存して制御されることを特徴とし、サイロ内を固体が流動するように設計された多角形または円形の吐出断面をもつ固体用サイロ。
2. 各分割断面での温度を測定するための装置をもつことを特徴とする請求項１に記載の固体用サイロ。
3. 分割断面が、他と同一形状の断面であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体用サイロ。
4. 連結して制御可能な複数の吐出要素をもつことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体用サイロ。
5. 吐出要素がスクリュー、振動するコンベヤーまたはベルトであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体用サイロ。
6. 吐出要素がセルホイールロックデバイスを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固体用サイロ。
7. 吐出要素がスクリュー計量器、振動コンベヤー計量器またはベルト計量器であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の固体用サイロ。
8. 吐出要素の吐出速度が周波数コンバータにより制御可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の固体用サイロ。
9. 吐出要素の吐出速度が調節変速機により制御可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体用サイロ。
10. 制御可能な吐出要素から排出される固体フローを集めるため、制御可能な吐出要素の下流に実質連続稼動するコンベヤー装置が接続されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の固体用サイロ。
11. サイロ内を流動する最中に固体を加熱または冷却するための装置をもつことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体用サイロ。
12. 導電性固体を電気抵抗加熱するための装置をもつことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の固体用サイロ。
13. サイロ内を流動する最中に、液体、蒸気または気体の形態をした熱媒体によりサイロ内を流動する最中に固体を加熱する装置をもつことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体用サイロ。
14. サイロ内を流動する最中に固体を加熱するための電気的加熱手段をもつことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体用サイロ。
15. 複数の類似するセンサーが、サイロの断面上に分散配置され、様々な吐出分割断面の下流に結合された吐出要素と関連させて配置されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の固体用サイロ。
16. 複数の類似するセンサーが、高さ方向に分布した区画内に配置されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の固体用サイロ。
17. 吐出要素の吐出開口部がサイロの中央下部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の固体用サイロ。

Images