JP6341860B2 - スラリー分配装置、石膏スラリー混合・分配組立体、および石膏製品を調整する方法。 - Google Patents
スラリー分配装置、石膏スラリー混合・分配組立体、および石膏製品を調整する方法。 Download PDFInfo
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Description
本特許出願は、2011年10月24日付けで出願された、「Slurry Distributor, System, Method for Using,and Method for Making Same」と題する米国仮特許出願第61/550,827号と、 2011年10月24日付けで出願された、「Flow Splitter for Slurry Distribution System」と題する米国仮特許出願第61/550,857号と、 2011年10月24日付けで出願された、「Automatic Device for Squeezing Slurry Splitter」と題する米国仮特許出願第61/550,873号との優先権の利益を主張し、これらの米国仮特許出願は、この参照により本明細書にそのまま組み込まれる。
この実施例では、図33を参照すると、スラリー分配装置の半分の部分1205の特有の幾何形状を第2の供給入口325での1番目の位置L1と分配出口330の半分の部分1207での16番目の位置L16との間の16個の異なる位置L1−16で評価した。各位置L1−16は、対応する線によって示されるようにスラリー分配装置の半分の部分1205の断面スライスを表現する。各断面スライスの幾何中心に沿った流れ線1212は、隣接する位置L1−16の間の距離を決定するために使用した。11番目の位置L11は、供給導管320の半分の部分1207の第2の供給出口345の開口342に対応する分配導管328の進入部分352の半分の部分1214に対応する。その結果、1番目から10番目の位置L1−10は、供給導管320の半分の部分1207において利用し、11番目から16番目の位置は、分配導管328の半分の部分1209において利用する。
Dhyd=4×A/P (式1)
を使用して計算し、式中、
Dhydは、水圧直径であり、
Aは、特有の位置L1−16の面積であり、
Pは、特有の位置L1−16の周囲長である。
入口条件を使用して、表1に示されるように、内部流れ幾何形状を記述するために各位置L1−16の無次元値を決定できる。入口からの無次元距離対無次元面積および水力直径を示す図34のスラリー分配装置の半分の部分1205の無次元幾何形状を記述するために曲線当てはめ式を使用した。
この実施例では、種々の流れ条件下でスラリー分配装置の中を通る石膏スラリーの流れをモデル化するために図33のスラリー分配装置の半分の部分1205を使用した。全ての流れ条件に対して、水溶性石膏スラリーの密度(ρ)を1,000kg/m3に設定した。水溶性石膏スラリーは、剪断がこれに加えられたときに、粘度が減少する可能性があるような剪断減粘性材料である。石膏スラリーの粘度(μ)Pa・sは、以下の式:
Kは、定数であり、
nは、本事例では、0.133に等しい定数である。
Re=ρ×U×Dhyd/μ (式4)
を使用して計算し、式中、
ρは、石膏スラリーの密度であり、
Uは、面積加重平均速度であり、
Dhydは、水圧直径であり、
μは、べき乗則モデル(式2)を使用して計算した粘度である。
この実施例では、べき乗則モデル(式2)の中の係数Kの値に100を設定した点を除いて、実施例2の場合の流れ条件に類似する流れ条件下でスラリー分配装置の中を通る石膏スラリーの流れをモデル化するために図33のスラリー分配装置の半分の部分1205を使用した。流れ条件は、他の観点では、実施例2の場合の流れ条件に類似していた。
[付記]
[付記1]
第1の供給入口付きの第1の進入セグメント、および前記第1の供給入口と離間した関係で配置されている第2の供給入口付きの第2の進入セグメントを含む供給導管と、
縦軸にほぼ沿って延在し、進入部分と前記進入部分と流体連通している分配出口とを含み、前記進入部分が前記供給導管の前記第1および第2の供給入口と流体連通し、
前記分配出口が前記縦軸と実質的に垂直である横軸に沿って所定の距離だけ延在している分配導管と
を備え、
前記第1および第2の供給入口はそれぞれある断面積をもつ開口を有し、前記分配導管の前記進入部分は、前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積の合計よりも大きい断面積をもつ開口を有している、スラリー分配装置。
[付記2]
前記分配導管の前記分配出口は、前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積の合計よりも大きい断面積をもつ開口を有している、付記1に記載のスラリー分配装置。
[付記3]
前記分配導管の前記進入部分の前記開口の前記断面積は、前記分配出口の前記開口の前記断面積よりも大きくなる、付記2に記載のスラリー分配装置。
[付記4]
前記供給導管は、前記第1および第2の供給入口とそれぞれ流体連通している第1および第2の供給出口を含み、前記第1および第2の供給出口は、前記分配導管の前記進入部分と流体連通し、前記第1および第2の供給出口は、それぞれが前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積それぞれよりも大きい断面積をもつ開口を有し、前記第1および第2の供給出口それぞれの前記開口は、それぞれ前記第1の供給入口および前記第2の供給入口の前記開口の水圧直径よりも小さい水圧直径を有している、付記1〜3のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記5]
前記第1および第2の供給入口と前記第1および第2の進入セグメントとは、前記縦軸に関して約135°までの範囲に含まれるそれぞれの供給角で配置されている、付記1〜4のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記6]
前記供給導管は、第1および第2の案内表面を含む二股コネクタセグメントを含み、前記第1および第2の案内表面は、それぞれ前記第1の入口および前記第1の進入セグメントを介して、第1の供給流れ方向に移動している第1のスラリーの流れの向きを、約135°までの範囲に含まれる方向角の変化によって出口流れ方向に変えるように適合し、前記第2の入口および前記第2の進入セグメントを介して第2の供給流れ方向に移動している第2のスラリーの流れの向きを約135°までの範囲に含まれる方向角の変化によって前記出口流れ方向に変えるように適合している、付記1〜5のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記7]
前記供給導管は、案内チャネルであって、前記案内チャネル中を通るスラリーの流れを促進するために前記供給導管の隣接部分よりも大きい断面積を有するように構成され、壁表面に隣接して配置されている案内チャネルを含む、付記1〜6のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記8]
前記分配出口は、前記横軸に沿った幅と、前記縦軸および前記横軸と相互に垂直である垂直軸に沿った高さとを有している出口開口を含み、前記出口開口の幅対高さ比が約4以上である、付記1〜7のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記9]
前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方が拡張エリアを含み、前記拡張エリアは、前記供給導管から前記分配導管へ向かう方向で前記拡張エリアの上流にある隣接エリアの断面流れ面積よりも大きい断面流れ面積を有している、付記1〜8のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記10]
前記横軸に沿って前記分配出口の形状および/またはサイズを変えるように適合しているプロファイリングシステムをさらに備える、付記1〜9のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記11]
水溶性焼き石膏スラリーを形成するために水と焼き石膏とを攪拌するように適合しているミキサーと、
前記ミキサーと流体連通している付記1〜10のいずれか一つに記載のスラリー分配装置とを備え、
前記第1の供給入口は、前記石膏スラリーミキサーから第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れを受容するように適合し、前記第2の供給入口は、前記石膏スラリーミキサーから第2の水溶性焼き石膏スラリーを受容するように適合し、
前記分配出口は、前記第1および第2の供給入口の両方と流体連通し、前記第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れが前記分配出口を通って前記スラリー分配装置から排出するように適合している、石膏スラリー混合・分配組立体。
[付記12]
前記石膏スラリーミキサーと前記スラリー分配装置との間に、これらと流体連通して配置され、主送出トランク(815)と第1および第2の送出分岐(817、818)とを含む送出導管(814)と、
前記主送出トランクと前記第1の送出分岐との間、および、前記主送出トランクと前記第2の送出分岐との間に配置され、前記主送出トランクと前記第1および第2の送出分岐とを接合する流れスプリッタ(819)と
をさらに備え、
前記第1の送出分岐は、前記スラリー分配装置の前記第1の供給入口と流体連通し、前記第2の送出分岐は、前記スラリー分配装置の前記第2の供給入口と流体連通している、付記11に記載の石膏スラリー混合・分配組立体。
[付記13]
第1の供給入口付きの第1の進入セグメント、および前記第1の供給入口と離間した関係で配置されている第2の供給入口付きの第2の進入セグメントを含む供給導管と、
縦軸にほぼ沿って延在し、前記供給導管の前記第1および第2の供給入口と流体連通している進入部分、ならびに前記進入部分と流体連通している分配出口を含む分配導管と、
少なくとも1つの支持体セグメントであって、各支持体セグメントは、前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方の一部分と前記支持体セグメントとの圧縮係合が増す位置範囲に前記支持体セグメントが収まるような移動範囲にわたって移動可能である、少なくとも1つの支持体セグメントと
を備えるスラリー分配装置。
[付記14]
前記供給導管および前記分配導管のうちの少なくとも一方の外部表面の少なくとも一部分に実質的に一致するように構成されている支持表面を画定する支持体部材と、可動支持体組立体であって、複数の支持体セグメントを含み、各支持体セグメントは、前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方の一部分と前記支持体セグメントの圧縮係合が増す位置範囲に前記支持体セグメントが収まるような移動範囲にわたって移動可能である、可動支持体組立体とを含む支持体システム
をさらに備える、付記13に記載のスラリー分配装置。
[付記15]
前記少なくとも1つの支持体セグメントは、独立に別の支持体セグメントと相対移動可能である、付記13または付記14に記載のスラリー分配装置。
[付記16]
前記可動支持体組立体は、前記支持体セグメントを可動的に支持する支持体フレームを含む、付記14または付記15に記載のスラリー分配装置。
[付記17]
前記可動支持体組立体は、各支持体セグメントと関連するクランプ機構部を含み、各クランプ機構部は、前記支持体フレームと相対的な選択された位置において前記関連する支持体セグメントを選択的に保持するように適合している、付記14〜16のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記18]
各支持体セグメントは、前記供給導管および前記分配導管のうちの少なくとも一方の表面部分に実質的に一致するように構成されている接触表面を含む、付記13〜17のいずれか一つに記載のスラリー分配装置。
[付記19]
第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れを平均第1供給速度でスラリー分配装置の第1の供給入口の中に通すステップと、
第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを平均第2供給速度で前記第1の供給入口と離間した関係にある前記スラリー分配装置の第2の供給入口の中に通すステップと、
前記スラリー分配装置内で前記第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを混ぜ合わせるステップと、
前記スラリー分配装置の分配出口から、前記平均第1供給速度および前記平均第2供給速度未満である平均排出速度で前記混ぜ合わされた第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを縦目方向に沿って移動中のカバーシート材料のウェブの上に排出するステップと
を備える、石膏製品を調製する方法。
[付記20]
前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断速度よりも低い剪断速度を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断速度よりも低い剪断速度を有している、付記19に記載の石膏製品を調製する方法。
[付記21]
前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有している、付記19または付記20に記載の石膏製品を調製する方法。
[付記22]
前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有している、付記19〜21のいずれか一つに記載の石膏製品を調製する方法。
[付記23]
前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断応力よりも低い剪断応力を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断応力よりも低い剪断応力を有している、付記19〜22のいずれか一つに記載の石膏製品を調製する方法。
Claims (20)
- 第1の供給入口付きの第1の進入セグメント、および前記第1の供給入口と離間した関係で配置されている第2の供給入口付きの第2の進入セグメントを含む供給導管と、
縦軸にほぼ沿って延在し、進入部分と前記進入部分と流体連通している分配出口とを含み、前記進入部分が前記供給導管の前記第1および第2の供給入口と流体連通し、前記分配出口が前記縦軸と実質的に垂直である横軸に沿って所定の距離だけ延在している分配導管と
を備え、
前記第1および第2の供給入口はそれぞれある断面積をもつ開口を有し、
前記分配導管の前記進入部分は、前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積の合計よりも大きい断面積をもつ開口を有し、
前記分配導管の前記分配出口は、前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積の合計よりも大きい断面積をもつ開口を有し、
前記分配導管の前記進入部分の前記開口の前記断面積は、前記分配出口の前記開口の前記断面積よりも大きくなっている、スラリー分配装置。 - 前記供給導管は、前記第1および第2の供給入口とそれぞれ流体連通している第1および第2の供給出口を含み、
前記第1および第2の供給出口は、前記分配導管の前記進入部分と流体連通し、
前記第1および第2の供給出口のそれぞれが前記第1および第2の供給入口の前記開口の前記断面積それぞれよりも大きい断面積をもつ開口を有し、
前記第1および第2の供給出口それぞれの前記開口は、それぞれ前記第1の供給入口および前記第2の供給入口の前記開口の水圧直径よりも小さい水圧直径を有している、請求項1に記載のスラリー分配装置。 - 前記第1および第2の供給入口と前記第1および第2の進入セグメントとは、前記縦軸に関して135°までの範囲に含まれるそれぞれの供給角で配置されている、請求項1または請求項2に記載のスラリー分配装置。
- 前記供給導管は、第1および第2の案内表面を含む二股コネクタセグメントを含み、前記第1および第2の案内表面は、それぞれ前記第1の供給入口および前記第1の進入セグメントを介して、第1の供給流れ方向に移動している第1のスラリーの流れの向きを、135°までの範囲に含まれる方向角の変化によって出口流れ方向に変えるように適合し、前記第2の供給入口および前記第2の進入セグメントを介して第2の供給流れ方向に移動している第2のスラリーの流れの向きを135°までの範囲に含まれる方向角の変化によって前記出口流れ方向に変えるように適合している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 前記供給導管は、案内チャネルであって、前記案内チャネル中を通るスラリーの流れを促進するために前記供給導管の隣接部分よりも大きい断面積を有するように構成され、壁表面に隣接して配置されている案内チャネルを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 前記分配出口は、前記横軸に沿った幅と、前記縦軸および前記横軸と相互に垂直である垂直軸に沿った高さとを有している出口開口を含み、前記出口開口の幅対高さ比が4以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方が拡張エリアを含み、前記拡張エリアは、前記供給導管から前記分配導管へ向かう方向で前記拡張エリアの上流にある隣接エリアの断面流れ面積よりも大きい断面流れ面積を有している、請求項1〜6のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 前記横軸に沿って前記分配出口の形状および/またはサイズを変えるように適合しているプロファイリングシステムをさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 水溶性焼き石膏スラリーを形成するために水と焼き石膏とを攪拌するように適合しているミキサーと、
前記ミキサーと流体連通している請求項1〜8のいずれか一項に記載のスラリー分配装置とを備え、
前記第1の供給入口は、前記ミキサーから第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れを受容するように適合し、前記第2の供給入口は、前記ミキサーから第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを受容するように適合し、
前記分配出口は、前記第1および第2の供給入口の両方と流体連通し、前記第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れが前記分配出口を通って前記スラリー分配装置から排出するように適合している、石膏スラリー混合・分配組立体。 - 前記ミキサーと前記スラリー分配装置との間に、これらと流体連通して配置され、主送出トランクと第1および第2の送出分岐とを含む送出導管と、
前記主送出トランクと前記第1の送出分岐との間、および、前記主送出トランクと前記第2の送出分岐との間に配置され、前記主送出トランクと前記第1および第2の送出分岐とを接合する流れスプリッタと
をさらに備え、
前記第1の送出分岐は、前記スラリー分配装置の前記第1の供給入口と流体連通し、前記第2の送出分岐は、前記スラリー分配装置の前記第2の供給入口と流体連通している、請求項9に記載の石膏スラリー混合・分配組立体。 - 第1の供給入口付きの第1の進入セグメント、および前記第1の供給入口と離間した関係で配置されている第2の供給入口付きの第2の進入セグメントを含む供給導管と、
縦軸にほぼ沿って延在し、前記供給導管の前記第1および第2の供給入口と流体連通している進入部分、ならびに前記進入部分と流体連通している分配出口を含む分配導管と、
移動可能な支持体セグメントであって、前記支持体セグメントが移動する際に前記支持体セグメントは位置範囲内の位置にあり、前記支持体セグメントが前記位置範囲内にあるとき、前記支持体セグメントは前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方の一部分に圧縮力を掛けつつ係合しており、前記位置範囲にわたって前記圧縮力は増加する、支持体セグメントと
を備えるスラリー分配装置。 - 前記供給導管および前記分配導管のうちの少なくとも一方の外部表面の少なくとも一部分に実質的に一致するように構成されている支持表面を画定する支持体部材と、可動支持体組立体であって、複数の支持体セグメントを含み、各前記支持体セグメントは移動可能であり、前記支持体セグメントが移動する際に前記支持体セグメントは位置範囲内の位置にあり、前記支持体セグメントが前記位置範囲内にあるとき、前記支持体セグメントは前記供給導管と前記分配導管とのうちの少なくとも一方の一部分に圧縮力を掛けつつ係合しており、前記位置範囲にわたって前記圧縮力は増加する、可動支持体組立体とを含む支持体システム
をさらに備える、請求項11に記載のスラリー分配装置。 - 前記支持体セグメントは、独立に別の支持体セグメントと相対移動可能である、請求項12に記載のスラリー分配装置。
- 前記可動支持体組立体は、前記支持体セグメントを可動的に支持する支持体フレームを含む、請求項12または請求項13に記載のスラリー分配装置。
- 前記可動支持体組立体は、各前記支持体セグメントと関連するクランプ機構部を含み、各前記クランプ機構部は、前記支持体フレームと相対的な選択された位置において、関連する前記支持体セグメントを選択的に保持するように適合している、請求項14に記載のスラリー分配装置。
- 前記支持体セグメントは、前記供給導管および前記分配導管のうちの少なくとも一方の表面部分に実質的に一致するように構成されている接触表面を含む、請求項11〜15のいずれか一項に記載のスラリー分配装置。
- 第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れを平均第1供給速度でスラリー分配装置の第1の供給入口の中に通すステップであって、
当該スラリー分配装置は、
第1の供給入口付きの第1の進入セグメント、および前記第1の供給入口と離間した関係で配置されている第2の供給入口付きの第2の進入セグメントを含む供給導管と、
縦軸にほぼ沿って延在し、進入部分と前記進入部分と流体連通している分配出口とを含み、前記進入部分が前記供給導管の前記第1および第2の供給入口と流体連通し、前記分配出口が前記縦軸と実質的に垂直である横軸に沿って所定の距離だけ延在している分配導管と
を備える、ステップと、
第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを平均第2供給速度で前記スラリー分配装置の前記第2の供給入口の中に通すステップと、
前記スラリー分配装置内で前記第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを混ぜ合わせるステップと、
前記スラリー分配装置の前記分配出口から、前記平均第1供給速度および前記平均第2供給速度未満である平均排出速度で前記混ぜ合わされた第1および第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れを縦目方向に沿って移動中のカバーシート材料のウェブの上に排出するステップと
を備える、石膏製品を調製する方法。 - 前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断速度よりも低い剪断速度を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断速度よりも低い剪断速度を有している、請求項17に記載の石膏製品を調製する方法。
- 前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れのレイノルズ数よりも大きいレイノルズ数を有している、請求項17または請求項18に記載の石膏製品を調製する方法。
- 前記第1の供給入口を通過する前記第1の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断応力よりも低い剪断応力を有し、前記第2の供給入口を通過する前記第2の水溶性焼き石膏スラリーの流れは、前記分配出口から排出する前記混ぜ合わされた第1および第2の流れの剪断応力よりも低い剪断応力を有している、請求項17〜19のいずれか一項に記載の石膏製品を調製する方法。
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