JP5849052B2

JP5849052B2 - リアクタ

Info

Publication number: JP5849052B2
Application number: JP2012545904A
Authority: JP
Inventors: オルソン，アンダース
Original assignee: カサンドラオイルテクノロジーアーベー
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: US20120321531A1; CA2784882C; RU2543200C2; JP2013514883A; RU2012127623A; WO2011078779A1; AU2010334991A1; CN102753261A; AU2010334991B2; ZA201205361B; CA2784882A1; EP2516051A1; NZ600683A; EP2516051A4; MX2012007276A; CN102753261B; MX336746B; SE534399C2; SE0901600A1; US9180425B2

Description

本発明は、複合原材料中に含まれる材料の分離のためのリアクタに関し、このリアクタは、少なくとも１つの反応チャンバと、少なくとも１つのロータとを備え、前記反応チャンバは、周囲に対して密封されている少なくとも１つのハウジングを備え、および少なくとも１つの流入開口部および少なくとも１つの流出開口部を有し、前記ロータは、少なくとも１つの軸を備えている。

は、駆動ディスクによって翼部が対称的に取付けられる軸から成る回転機構を有する反応チャンバを備えるリアクタを開示している。該軸は、該反応チャンバの両端において、軸受部に支承されている。点検および起こりうる交換のために該翼部を外すには、広範囲に及ぶ取り外し作業が必要である。

米国特許第６１６５３４９号明細書

本発明の第１の目的は、点検および／または交換のために、最小限の取り外し作業で、存在している翼部を含むロータにアクセス可能なリアクタを提供することである。本発明の第２の目的は、点検および／または交換のために、最小限の取り外し作業で、反応チャンバ／ハウジング内に存在している摩耗面にアクセス可能なリアクタを提供することである。したがって、本発明は、複合原材料中に含まれる材料の分離のためのリアクタを包含し、そのリアクタは、少なくとも１つの反応チャンバと、少なくとも１つのロータとを備え、前記反応チャンバは、周囲に対して密封されている少なくとも１つのハウジングを備え、および少なくとも１つの流入開口部および少なくとも１つの流出開口部を有し、前記ロータは、少なくとも１つの軸を備え、前記ロータの少なくとも第１の部分は、前記ハウジング内に位置しており、前記軸は、前記第１の部分から、前記ハウジングを通ってそこから出る一方向のみに伸びている。

少なくとも１つの支持装置は、前記ハウジングの外部に位置する前記軸の部分で、代替的には、この部分に結合された追加的な軸上で一緒に作動することができ、前記支持装置は、該リアクタを全体的に支持する。少なくとも１つの支持装置は、前記ハウジングの外部に位置する前記軸の部分で、代替的には、この部分に結合された追加的な軸上で一緒に作動することができ、前記支持装置は、該リアクタを部分的に支持する。前記軸は、前記軸の主伸長方向に主として垂直に拡がる少なくとも２つの平面内で、軸受部に支承されることができ、前記平面は、前記ジャケットの外部に位置している。前記支持装置は、少なくとも１つのスタンドを備えることができる。前記支持装置は、前記平面内での前記軸の支承取付けのための少なくとも２つの軸受部を備えることができる。前記支持装置は、少なくとも１つの軸受ハウジングを備えることができる。

前記ハウジングは、基本的に円筒形の形状を有することができる。前記ハウジングは、少なくとも１つの取外し可能な部分を有することができる。前記取外し可能な部分は、ねじ継ぎ手および／またはボルト継ぎ手を用いて、前記ハウジングの残りの部分に取り付けることができる。前記取外し可能な部分は、内部に耐摩耗材料を設けてもよい。前記ハウジングは、前記反応チャンバと周囲の間のガス交換が基本的に阻止されるように密封することができる。

前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも１つの軸受ハウジングのうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこの軸受ハウジングまたはこれらの軸受ハウジングによって全体的に支持され得る。前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも１つの軸受ハウジングのうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこの軸受ハウジングまたはこれらの軸受ハウジングによって部分的に支持され得る。前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも２つの軸受部のうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこの軸受部またはこれらの軸受部によって全体的に支持され得る。前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも２つの軸受部のうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこの軸受部またはこれらの軸受部によって部分的に支持され得る。前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも１つのスタンドのうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこのスタンドまたはこれらのスタンドによって全体的に支持することができる。前記ハウジングの残りの部分は、前記少なくとも１つのスタンドのうちの少なくとも１つに取付けることができ、およびこのスタンドまたはこれらのスタンドによって部分的に支持され得る。

前記ロータの前記第１の部分は、少なくとも１つのハンマーを備えることができる。前記ハンマーのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの固定部と、少なくとも１つの関節部とを備えることができる。前記固定部は、前記ロータの前記第１の部分に固着することができ、また、前記関節部は、前記固定部に関節式で取付けることができる。前記関節部と前記固定部の間の回転のための回転軸が、前記ロータの第２の半径上に位置しているのに加えて、前記関節部は、前記ロータの第１の半径上に位置している重心を有することができ、前記第１の半径は、該リアクタの稼動に関連する前記ロータの回転時に、前記第２の半径を追随する。該リアクタの稼働に関連する前記ロータの回転時には、各ハンマーに対して回転方向に、
・該ハンマーの前記関節部の質量ｍ、
・前記第１の半径と前記回転軸との間の垂直方向距離ｌ１
に比例する力Ｆ２が生じる可能性があり、および
・前記重心の回転速度ｖ１の二乗は同様に、
・該ハンマーの有効長ｌ２と、
・前記ロータの中心から前記重心までの半径ｒ１と、
に反比例する。

図１は、本発明によるリアクタの第１の実施形態を分解斜視図で示す。

図２は、本発明によるリアクタの第２の実施形態を分解斜視図で示す。

図３は、図２のリアクタを部分断面図で示す。

図４は、図２のリアクタに含まれているハウジングおよびロータを部分断面図で示す。

図１においては、第１の実施形態の本発明によるリアクタがどのように見えるかを理解されたい。リアクタ１は、反応チャンバ２と、該チャンバ内に少なくとも部分的に配置されているロータ３とを備え、およびロータ軸５に取付けられたハンマー４を有している。反応チャンバ２は、第１の端部に蓋７を備えるハウジング６によって囲まれており、蓋７は、該リアクタへの原材料のための１つ以上の流入開口部８を有し、ハウジング６の残りの部分は、該リアクタからの生成物のための１つ以上の流出開口部９を有している。ハウジング６は、基本的に円筒形であり、蓋７は、基本的に円形であり、蓋７と、ハウジング６の残りの部分とには、共通のボルト継ぎ手のための第１の直径を有する合わせ周縁フランジが設けられている。

同様に、第２の端部においては、ハウジング６は、軸受ハウジング１０に接続されており、ハウジング６および軸受ハウジング１０には、共通のボルト継ぎ手のための第２の直径を有する合わせ周縁フランジが設けられている。第１の直径は、第２の直径よりも大きい。軸受ハウジング１０は、スタンド１１によって支持されており、ロータ軸５の支承取付けのために２つの軸受部１２を収容し、該軸受ハウジングは、反応チャンバ２の外部に、すなわち、反応チャンバ２の一方の側にのみ伸びており、それによってスタンド１１は、リアクタ１全体を支持している。ハウジング６内には、鋼またはセラミック材料等の防水材料から成る基本的に円筒形のインサート１３があり、インサート１３は、容易に交換可能である。また、ハウジング６内には、ガスが、内壁（図示せず）の中心を通って、反応チャンバ２内の内部／後部空間(図示せず)内に入ることが可能な該内壁もあり、ガスはそこから上述した流出開口部９の１つを通って該リアクタの外部へ進み、さらに可能性のある蒸留ユニット（図示せず）、または凝縮ユニット（図示せず）、または燃焼のために直接、エンジン（図示せず）または加熱システム（図示せず）へ進むことができる。

反応チャンバ２は、流入開口部８および流出開口部９は別として、周囲から分離されており、すなわち、蓋７を有するハウジング６と、ロータ軸５の軸ブッシングに密封状態が生じている前記軸受ハウジング１０に対して存在している接続部とは、他の観点では、周囲に対して基本的に気密になっていると見なすべきである。このようにして、反応チャンバ２およびリアクタ１は、周囲に対して多かれ少なかれ開口している通常のハンマーミルとは異なっている。蓋７は、インサート１３の状態をチェックすることおよび／または該インサートを交換することが望ましい場合に、および／またはハンマー４を含むロータ３の状態をチェックすることが望ましい場合に、容易に取外すことができる。

図２〜図４においては、第２の実施形態における本発明によるリアクタがどのように見えるかを理解されたい。第１の実施形態と比較して一番の違いは、該ハウジングが、さらなる部分、すなわち、やはり蓋７が備えられている第１の容易に取外し可能な部分６ａと、第２の残りの部分６ｂとに分けられるということであり、およびここでは、防水材料から成る被覆１３ａが、第１の部分６ａの内側に存在しているということ、およびそれによってインサート１３をなしで済ませることができるということである。第１の部分６ａおよび第２の部分６ｂには、共通のボルト継ぎ手のための第１の直径からなる合わせ周縁フランジが設けられている。第１の部分６ａは、被覆１３ａの状態をチェックすることおよび／または該被覆を交換することが望まれる場合、および／またはハンマー４（図３には２つだけ図示されている）を含むロータ３の状態をチェックすることおよび／または該ハンマーを点検することおよび／または該ハンマーを交換することが望ましい場合に、容易に取外すことができる。このような簡単な方法で、ロータ３の大部分に容易にアクセス可能である。蓋７は、前述のとおり、本質的に容易に取外すことができるが、第１の部分６ａが取外されている場合には、第１の部分に留まることが可能である。ハウジング６内には、前述のとおり、ガスが、内壁１６の中心を通って、反応チャンバ２内の内部／後部空間１７内に入ることが可能な該内壁もあり、ガスはそこから上述した流出開口部９の１つを通って該リアクタの外部へ進むことができる。

図４においては、ロータ３がどのように見えるかを理解されたい。ロータ軸５には、６つのハンマー４が設けられており、各ハンマー４は、固定部４ａおよび関節部４ｂから成る。関節部４ｂは、ロータ軸５の主伸長方向と基本的に平行に伸びている軸１４の周りを旋回する。ロータ３が、図の反時計回りに回転すると、関節部４ｂと固定部４ａの間の回転のための回転軸１４が、前記ロータの第２の半径ｒ２上に位置しているのに加えて、関節部４ｂは、前記ロータの第１の半径ｒ１上に位置している重心１５を有し、前記第１の半径ｒ１は、その回転において、第２の半径ｒ２を追随し、すなわち、第１の半径ｒ１は、前記第２の半径ｒ２とある角度を形成する。そして、各ハンマーに対しては、回転方向に、
・該ハンマーの前記関節部４ｂの質量ｍ、
・前記第１の半径ｒ１と前記回転軸１４との間の垂直方向距離ｌ１
に比例して力Ｆ２が生じ、および
・前記重心１５の回転速度ｖ１の二乗は同様に、
・該ハンマーの有効長ｌ２と、
・前記ロータの中心から前記重心１５までの半径ｒ１と、
に反比例する。

該ハンマーの有効長ｌ２を用いて、力Ｆ２と前記回転軸１４の間の垂直方向距離について説明する。力Ｆ２は、該ハンマーに堆積した材料の中心点（質量中心）に及び、その力Ｆ２は、逆に作用するはずである。

したがって、上述したパラメータを予め決めておくことにより、所望のハンマー当たりのパワーを計算して設定することができる。生じるトルクは、所定の力Ｆ２により、各ハンマーのための止め具（図示せず）に接触して、各ハンマーを所定の位置に保持することになり、および該リアクタに供給される材料が多すぎるために、または、該リアクタに入った不純物が多いために、該トルクを超えた場合、関節部４ｂは後方に曲がって、再び力の均衡が生じるまで、該材料を通過させる。この機能は、通常の動作中に水平化効果を、および例えば、異質なアイテムが、処理すべき材料を伴う場合に、故障の防止を実現できる。

該リアクタの使用時に、原材料は、１つ以上の存在している流入開口部８を通って反応チャンバ２内に取り込まれ、該原材料はそこで、該ロータのハンマー４の運動エネルギによって、および該ロータの回転運動によって放り出される粒子の運動エネルギによって、およびハンマー４と、該原材料の部分との間の摩擦によって生成される熱エネルギによって分解される。摩擦およびそれによって温度を上昇させるために、砂、触媒、鋼鉄、ガラス等の形態で無機材料を用いてもよい。無機粒子は、原材料に対する有効な熱交換器として、および炭化水素ポリマーおよびより大きな炭化水素分子の破断のための触媒として作用する大きな総接触面を有しているという事実により、分解プロセスに好影響を及ぼす。炭化水素化合物、水およびその他の有機材料は、本発明の装置内で気化される。該ロータによって生じる遠心力は、より重い無機材料からガスを分離し、該ガスの部分は、該リアクタの外部から該リアクタの中心に運ばれ、より重い粒子は、該リアクタの周辺部で取り出すことができ、いずれの場合にも、存在している流出開口部９を通過する。

本発明は、本願明細書に示す実施形態に限定されず、後述のクレームの範囲内で変更可能である。

Claims

複合原材料中に含まれる材料の分離のためのリアクタ（１）であって、そのリアクタは、少なくとも１つの反応チャンバ（２）と、少なくとも１つのロータ（３）とを備え、
前記反応チャンバ（２）は、周囲に対して密封されている少なくとも１つのハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）を備え、
および少なくとも１つの流入開口部（８）および少なくとも１つの流出開口部（９）を有し、
前記ロータ（３）が、少なくとも１つの軸（５）を備えるリアクタであって、
前記ロータ（３）の少なくとも第１の部分は、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）内に位置し、
前記軸（５）は、前記第１の部分から、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）を通ってそこから出る一方向のみに伸び、
前記軸（５）は、前記軸（５）の主伸長方向に主として垂直に拡がる少なくとも２つの平面内で、軸受部に取付けられ、前記平面は、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）の外部であって反応チャンバ（２）の一方の側にのみ伸びて位置し、
前記ロータ（３）の前記第１の部分は、少なくとも１つのハンマー（４）を備え、
前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）は、少なくとも１つの取り外し可能な部分である蓋（７）と第１の部分（６ａ）とを有し、以下のいずれかの場合、即ち、
前記蓋（７）が、前記ハウジング（６ｂ）に設けられたインサート（１３）の状態をチェックすることおよび／または該インサートを交換することが望ましい場合に、および／またはハンマー（４）を含むロータ（３）の状態をチェックすることが望ましい場合に、あるいは、
前記第１の部分（６ａ）が、前記第１の部分（６ａ）に設けられた被覆（１３ａ）の状態をチェックすることおよび／または該被覆を交換することが望まれる場合、および／または少なくとも１つのハンマー（４）を含むロータ（３）の状態をチェックすること、および／または該ハンマーを点検することおよび／または該ハンマーを交換することが望ましい場合に、
取り外しが可能であることを特徴とするリアクタ（１）。
少なくとも１つの支持装置（１１）は、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）の外部に位置する前記軸（５）の一部を支持し、前記支持装置（１１）は、リアクタ（１）を全体的に支持する、請求項１に記載のリアクタ（１）。
少なくとも１つの支持装置（１１）は、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）の外部に位置する前記軸（５）の一部に追加された軸を支持し、前記支持装置（１１）は、リアクタ（１）を全体的に支持する、請求項１に記載のリアクタ（１）。
少なくとも１つの支持装置（１１）が、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）の外部に位置する前記軸（５）の一部を支持し、前記支持装置（１１）は、リアクタ（１）を部分的に支持する、請求項１に記載のリアクタ（１）。
少なくとも１つの支持装置（１１）が、前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）の外部に位置する前記軸（５）の一部に追加された軸を支持し、前記支持装置（１１）は、リアクタ（１）を部分的に支持する、請求項１に記載のリアクタ（１）。
前記支持装置（１１）は、少なくとも１つのスタンド（１１）を備える、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記支持装置（１１）は、前記平面内での前記軸（５）の支承取付けのための少なくとも２つの軸受部（１２）を備える、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記支持装置（１１）は、少なくとも１つの軸受ハウジング（１０）を備える、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）は、基本的に円筒形の形状を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記取り外し可能な部分（６ａ，７）は、ねじ継ぎ手および／またはボルト継ぎ手を用いて、前記ハウジングの残りの部分（６ｂ，６ａ）に取り付けられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記取り外し可能な部分（６ａ）には、内部に耐摩耗材料が被覆（１３ａ）として設けられる、請求項１０に記載のリアクタ（１）。
前記ハウジング（６，６ａ，６ｂ，７）は、前記反応チャンバ（２）と周囲の間のガス交換が基本的に阻止されるように密封される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも１つの軸受ハウジング（１０）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこの軸受ハウジングまたはこれらの軸受ハウジングによって全体的に支持される、請求項１０が請求項８に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項８に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも１つの軸受ハウジング（１０）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこの軸受ハウジングまたはこれらの軸受ハウジングによって部分的に支持される、請求項１０が請求項８に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項８に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも２つの軸受部（１２）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこの軸受部またはこれらの軸受部によって全体的に支持される、請求項１０が請求項７に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項７に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも２つの軸受部（１２）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこの軸受部またはこれらの軸受部によって部分的に支持される、請求項１０が請求項７に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項７に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも１つのスタンド（１１）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこのスタンドまたはこれらのスタンドによって全体的に支持される、請求項１０が請求項６に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項６に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハウジングの残りの部分（６ｂ）は、前記少なくとも１つのスタンド（１１）のうちの少なくとも１つに取付けられ、およびこのスタンドまたはこれらのスタンドによって部分的に支持される、請求項１０が請求項６に従属する場合に請求項１０又は請求項１１に記載の、あるいは、請求項１２が請求項１０に従属し請求項１０が請求項６に従属する場合に請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のリアクタ（１）。
前記ハンマー（４）のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの固定部（４ａ）と、少なくとも１つの関節部（４ｂ）とを備える、請求項１に記載のリアクタ（１）。
前記固定部（４ａ）は、前記ロータ（３）の前記第１の部分に固着され、また、前記関節部（４ｂ）は、前記固定部（４ａ）に関節式で取付けられる、請求項１９に記載のリアクタ（１）。
前記関節部（４ｂ）と前記固定部（４ａ）の間の回転のための回転軸（１４）が、前記ロータ（３）の第２の半径（ｒ２）上に位置しているのに加えて、前記関節部（４ｂ）は、前記ロータ（３）の第１の半径（ｒ１）上に位置している重心（１５）を有し、前記第１の半径（ｒ１）は、リアクタ（１）の稼動に関連する前記ロータ（３）の回転時に、前記第２の半径（ｒ２）を追随する、請求項２０に記載のリアクタ（１）。