JP7289142B2 - 材料計量装置 - Google Patents
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例えば、下記特許文献1には、ケーシングの上側部分に設けられた4つの供給ホッパーの下端に、粉粒体を押し出すスクリューが配置された排出管を設け、これら排出管から押し出される粉粒体が投入される計量ホッパーをケーシングの内部に設けた構成とされた粉粒体の計量混合装置が開示されている。
また、下記特許文献2には、8基の材料供給ホッパーの底部に、電磁弁をもつ空気圧送管を設けた材料供給管をそれぞれ設け、これら材料供給管の先端部が突入される材料供給筒を、計量ホッパーの上方にフレキシブルテューブを介して接続した構成とされた粉粒体の計量供給装置が開示されている。
また、上記特許文献2に記載された計量供給装置では、材料供給筒内に複数の材料供給管の先端部を突入させた構成としているので、材料供給筒の構造が複雑化する懸念がある。
なお、一部の図では、他図に付している詳細な符号の一部を省略している。
また、以下の各実施形態では、各実施形態に係る材料計量装置を設置した状態を基準として上下方向等の方向を説明する。
図1~図6は、第1実施形態に係る材料計量装置の一例及びこれを用いて実行される基本動作の一例並びに同材料計量装置に設けられる材料供給接続筒の一変形例を模式的に示す図である。
また、上記材料としては、樹脂ペレットや樹脂繊維片等の合成樹脂材料、金属材料、半導体材料、木質材料、薬品材料、食品材料等どのようなものでもよい。
また、粉粒体材料としては、例えば、合成樹脂成形品を成形する場合には、ナチュラル材(バージン材)や粉砕材、マスターバッチ材、各種添加材等が挙げられる。また、ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を含んだ構成としてもよい。
また、捕集器4bには、後記する空気輸送機8の輸送ガス源の吸込側に連通接続された二次側吸引管路6Cが接続される吸引管が設けられている。また、捕集器4bには、吸引管に向かう輸送ガスから粉粒体材料を分離させる適宜の分離部が設けられている。
また、この捕集器4bは、下方側から導入された粉粒体材料を当該捕集器4b内において流動させながら粉塵の除去や異種材料の混合が可能な構成とされている。また、この捕集器4bの排出管には、排出口を開閉する弁体が設けられている。
貯留部4aは、捕集器4bの下方側に連なるように設けられ、ホッパー状とされている。この貯留部4aには、材料要求信号を出力する材料センサが設けられている。
また、接続管路22を、材料供給接続筒20の筒内周面21aにおいて開口させた構成としている。つまり、接続管路22を、材料供給接続筒20の筒内に突出させることなく、この接続管路22の材料供給接続筒20内側の開口22aを筒内周面21aにおいて開口させている。このような構成とすれば、材料供給接続筒20内に接続管路22の先端部を突入させたようなものと比べて、構造の簡素化を図ることができる。また、接続管路22の先端部に粉粒体材料が付着したり、引っ掛かったりするようなことを抑制することができ、付着や引っ掛かった粉粒体材料の落下による混入が生じ難く、計量精度を向上させることができる。なお、貯留部10及び材料供給接続筒20の詳細については後述する。
また、本実施形態では、材料計量装置1は、配合割合が比較的に大とされる主材や粉砕材等の粉粒体材料を計量機40に向けて供給する供給ホッパー35を備えている。また、図1及び図2に示すように、材料計量装置1に、複数の供給ホッパー35として第1供給ホッパー35Aと第2供給ホッパー35Bとを設けた構成としている。第1供給ホッパー35Aは、例えば、主材となるナチュラル材を供給するものであってもよい。この第1供給ホッパー35Aには、図示省略の材料元に接続された一次輸送管路9としての第1輸送管路9Aが接続されている。また、第2供給ホッパー35Bは、例えば、粉砕材を供給するものであってもよく、副材を供給するものであってもよい。この第2供給ホッパー35Bには、図示省略の材料元に接続された一次輸送管路9としての第2輸送管路9Bが接続されている。一次輸送管路9としての第1輸送管路9A及び第2輸送管路9Bは、上記同様、可撓性を有した樹脂製チューブ(ホース)であってもよい。なお、これら第1輸送管路9A及び第2輸送管路9B並びに第1供給ホッパー35A及び第2供給ホッパー35Bの区別を要しない場合には、単に一次輸送管路9及び供給ホッパー35として説明する。
捕集器39には、一次輸送管路9が接続される導入管と、後記する空気輸送機8の輸送ガス源の吸込側に連通接続された一次側吸引管路(6A,6B)が接続される吸引管と、吸引管に向かう輸送ガスから粉粒体材料を分離させる上記同様な分離部と、下端の排出口を開閉する弁体と、が設けられている。この捕集器39の導入管は、捕集器39の内周壁に対して概ね接線方向に輸送ガス及び粉粒体材料を導入するように設けられていてもよい。また、第1供給ホッパー35Aの捕集器39の吸引管には、図1に示すように、一次側吸引管路としての第1吸引管路6Aが接続される。第2供給ホッパー35Bの捕集器39の吸引管には、一次側吸引管路としての第2吸引管路6Bが接続される。これら第1吸引管路6A及び第2吸引管路6B並びに上記した供給先3側の捕集装置4に接続された二次側吸引管路6Cは、輸送ガス切替弁7を介して空気輸送機8の吸込側に接続された吸引管路6に連通接続されている。
輸送ガス切替弁7は、第1吸引管路6A、第2吸引管路6B及び二次側吸引管路6Cのうちのいずれか一つを、空気輸送機8の吸込側に連通させるように切り替えられる構成とされている。空気輸送機8には、バグフィルターやサイクロンフィルター等の適宜の集塵部や輸送ガス源を構成する吸引ブロワー等が設けられている。なお、供給ホッパー35に粉粒体材料を輸送する態様としては、吸引輸送に限られず、後記するような圧縮ガスによる圧送でもよく、更には、空気輸送に代えて、上方側の材料元から自重落下で投入される態様や手投入される態様でもよい。
また、このホッパー本体36には、材料要求信号を出力する材料センサが設けられている。なお、このホッパー本体36は、当該材料計量装置1のフレーム状またはケーシング状に形成された架台47に固定支持されていてもよい。
計量容器41は、ロードセルなどの質量検出器からなる検出部42を介して架台47に保持されている。図例では、計量容器41の側壁に一端側が固定された検出部42の他端側を、架台47の被固定部48に固定した例を示している。
また、計量容器41の上端側には、上方側に向けて開口する投入口が設けられている。この計量容器41の投入口は、上流側(上方側)の各供給ホッパー35,35及び材料供給接続筒20から供給される各粉粒体材料の受け入れが可能なように設けられている。なお、計量容器41の投入口を覆う蓋体を設け、この蓋体に、各供給ホッパー35,35の供給筒37,37及び後記する受ホッパー30の投入筒32を受け入れる開口を設けた構成等としてもよい。
また、貯留容器44の下端部には、上記した二次輸送管路5が接続される材料排出管45が設けられている。本実施形態では、この材料排出管45に、当該材料排出管45内に外気を導入する外気導入部46を設けた構成としている。この外気導入部46は、材料排出管45に連通するように接続され、反材料排出管側の端部が大気開放された管状とされたものでもよく、また、材料排出管45内への異物の混入を抑制するフィルターが設けられたものでもよい。また、この外気導入部46には、材料排出管45内への外気の導入を遮断及び許容する適宜の弁が設けられていてもよい。なお、上記のように供給先3の捕集装置4に混合機能を設けた構成に代えて、または加えて、貯留容器44に撹拌羽根等を設けて混合機能を付加した構成としてもよい。つまり、貯留容器44を混合槽としてもよい。
また、図例では、3つの貯留部10を設けた例を示している。これら貯留部10は、第1マスターバッチ材を貯留する第1貯留部10Aと、第2マスターバッチ材を貯留する第2貯留部10Bと、第3マスターバッチ材を貯留する第3貯留部10Cと、によって構成されていてもよい。第1貯留部10Aの材料排出部12には、材料輸送管路19としての第1材料輸送管路19Aが接続されている。第2貯留部10Bの材料排出部12には、材料輸送管路19としての第2材料輸送管路19Bが接続されている。第3貯留部10Cの材料排出部12には、材料輸送管路19としての第3材料輸送管路19Cが接続されている。なお、これら第1貯留部10A、第2貯留部10B及び第3貯留部10C並びに第1材料輸送管路19A、第2材料輸送管路19B及び第3材料輸送管路19Cの区別を要しない場合には、単に貯留部10及び材料輸送管路19として説明する。
本実施形態では、この材料排出部12は、図6(a)に示すように、貯留部10から自重落下する粉粒体材料を、材料輸送管路19を介して下流側に向けて圧送する圧縮ガスを供給及び遮断する輸送ガス供給弁15aと、材料輸送管路19内の粉粒体材料をパージするパージガスを供給及び遮断するパージガス供給弁17aと、を備えている。このような構成とすれば、制御部49によって輸送ガス供給弁15a及びパージガス供給弁17aを制御することで、貯留部10から自重落下する粉粒体材料を材料輸送管路19の下流側に向けて圧送することができる。これにより、スライドダンパー等によって切り出すようなものと比べて粉粒体材料の噛み込み等を抑制することができる。また、パージガスを供給することで材料輸送管路19内における粉粒体材料の残留を抑制することができる。また、材料輸送管路19を上記のような小口径チューブとしたことも相俟って、輸送ガス供給弁15a及びパージガス供給弁17aを制御することで比較的に微少量の粉粒体材料を圧送することができる。
パージガス接続部16は、自重落下する粉粒体材料が通過する通路に対して材料輸送管路19側の部位に設けられている。このパージガス接続部16を介してパージガス(圧縮ガス)が排出本体部13に導入され、パージガス吹出口から吹き出されて材料輸送管路19内に残留する粉粒体材料が下流側に向けて圧送される。このパージガス吹出口は、材料輸送管路19側に向けて上り坂状とされた通路の内周面において開口するように設けられていてもよい。
また、材料排出部12としては、上記したような態様とされたものに限られず、上記同様、スライドシャッターやマスフィーダー、ロータリーフィーダー等であってもよい。
また、この制御部49には、上記した計量機40の検出部42及び弁体43の駆動部や、輸送ガス切替弁7、空気輸送機8の輸送ガス源、供給ホッパー35の供給部38(駆動部)及び材料センサ、捕集装置4の材料センサ及び弁体駆動部等が信号線等を介して接続されている。なお、この制御部49は、当該供給システム2の適所、例えば、材料計量装置1の架台47や空気輸送機8等に付設状に設けられたものでもよく、または、離間した箇所に設置されるものでもよい。
この材料供給接続筒20は、本実施形態では、材料供給接続筒20内の粉粒体材料が供給口29に向けて自重で流下するように形成されている。この材料供給接続筒20は、供給口29に向かうに従い概ね全体に亘って下り勾配の傾斜筒状とされたものでもよいが、本実施形態では、少なくとも複数の接続管路22が設けられた部位が軸方向を上下方向に沿わせて配される垂直状筒部21とされている。上記のような構成とすれば、例えば、材料供給接続筒20の接続管路22が設けられた部位を、水平管状としたものと比べて、各接続管路22を経て材料供給接続筒20内に供給される粉粒体材料を円滑に下流側に向けて供給することができ、粉粒体材料の残留等を抑制することができる。
また、これら接続管路22は、内径が互いに同径状とされ、垂直状筒部21の内径よりも小径状とされている。
また、図例では、垂直状筒部21に、4つの接続管路22として第1接続管路22A、第2接続管路22B、第3接続管路22C及び第4接続管路22Dを設けた構成としている。また、第1接続管路22Aに、継手23を介して第1材料輸送管路19Aを接続し、第2接続管路22Bに、継手23を介して第2材料輸送管路19Bを接続し、第3接続管路22Cに、継手23を介して第3材料輸送管路19Cを接続した例を示している。また、第4接続管路22Dには、材料輸送管路19を接続せずに、粉粒体材料の輸送方向上流側となる反垂直状筒部側の開口を塞ぐキャップ24を設けた例を示している。このキャップ24は、材料輸送管路19が接続されない接続管路22の反垂直状筒部側の開口に着脱可能に取り付けられる。このキャップ24は、圧入やねじ合い等によって接続管路22に取り付けられるものでもよい。
また、垂直状筒部21の下端側に、材料供給接続筒20の供給口29に向かうに従い下り勾配状に傾斜する傾斜状筒部28を連なるように設けた構成としている。図例では、垂直状筒部21と傾斜状筒部28とを、これらよりも大径状とされた筒状部材を介して接続した例を示している。この材料供給接続筒20は、長手方向の適所が適宜のブラケット等を介して架台47に固定されていてもよい。
また、このホッパー本体31の下端部には、上記した計量容器41に向けて粉粒体材料を投入する投入筒32が連なるように設けられている。
排気部34は、ホッパー本体31の蓋部材の側周壁において排出口34aを開口させた構成とされている。この排気部34は、本実施形態では、分離部33を経た輸送ガスをフィルターを介して大気開放する構成とされている。なお、受ホッパー30としては、上記のような態様とされたものに限られず、その他、種々の変形が可能である。また、このような受ホッパー30を設けずに、材料供給接続筒20の供給口29を、計量機40(計量容器41)に向けて直接的に開口させた構成としてもよい。
輸送モードにおいては、供給ホッパー35の材料センサが材料要求信号を出力していれば、その供給ホッパー35の捕集器39に接続された一次側吸引管路6A,6Bと空気輸送機8とを連通させるように輸送ガス切替弁7を切り替え、空気輸送機8の輸送ガス源を起動する。これにより、材料元から供給ホッパー35に粉粒体材料が輸送される。なお、当該供給システム2の稼働初期等において複数(全て)の供給ホッパー35の材料センサから材料要求信号が出力されている場合には、予め設定された優先順位等に従って各供給ホッパー35に向けて順次、輸送モードの実行がなされるものでもよい。
各供給ホッパー35に貯留された粉粒体材料の目標計量値は、各貯留部10に貯留された粉粒体材料の目標計量値よりも大とされている。各供給ホッパー35に貯留された粉粒体材料の目標計量値は、各貯留部10に貯留された粉粒体材料の目標計量値の5倍~100倍程度であってもよく、好ましくは、20倍以上であってもよい。また、一バッチ計量においては、目標計量値の小さい粉粒体材料から順次、計量を行うようにしてもよい。
なお、図5におけるグラフでは、横軸を時間軸、縦軸を上記した計量機40の検出部42の検出値とし、その推移を模式的に示している。また、図5では、輸送ガス供給弁15a及びパージガス供給弁17aの開閉等を模式的に示している。
図5に示すように、計量機40において第1の粉粒体材料(例えば、第1マスターバッチ材)を計量する計量モードが開始されれば、貯留部10(第1貯留部10A)の材料排出部12の輸送ガス供給弁15a及びパージガス供給弁17aを開放させる。これにより、貯留部10(第1貯留部10A)の粉粒体材料が材料輸送管路19(第1材料輸送管路19A)を介して圧送され、接続管路22(第1接続管路22A)に至り、垂直状筒部21、傾斜状筒部28及び受ホッパー30を介して計量容器41に向けて投入される。また、これにより、計量値(検出部42の検出値)が上昇する。
また、供給ホッパー35に貯留された粉粒体材料を計量する計量モードを実行する際には、供給部38を計量値が予め設定された所定の閾値(例えば、目標計量値から予め設定された落差値を差し引いた値)となるまで開放(駆動)させ、閾値となれば、供給部38を閉鎖(停止)させるような態様としてもよい。上記落差値は、初期データとして予め記憶部に格納されたものでもよく、粉粒体材料の粒径や嵩密度等に応じて複数のうちから選択可能とされたものでもよく、さらには、表示操作部を介して入力されて設定されたものでもよい。また、この落差値は、計量モードが実行される際に、随時、実測データに基づいて補正され、記憶部のデータの更新がなされるものとしてもよい。この場合、過去複数回の一バッチ計量の移動平均値を元に補正、更新するようにしてもよい。なお、供給ホッパー35に貯留された粉粒体材料を計量する計量モードとしては、上記したような態様に限られず、その他、種々の変形が可能である。
また、供給先3側の捕集装置4の材料センサから材料要求信号が出力されれば、供給モードが実行される。この供給モードにおいては、捕集装置4の捕集器4bに接続された二次側吸引管路6Cと空気輸送機8とを連通させるように輸送ガス切替弁7を切り替え、空気輸送機8の輸送ガス源を起動する。これにより、二次輸送管路5を介して貯留容器44から捕集器4bに粉粒体材料が吸引輸送され、適宜、弁体が開放されて貯留部4aに貯留される。
また、上記した例では、各貯留部10の材料排出部12から材料供給接続筒20に向けて粉粒体材料を圧送する態様とした例を示しているが、吸引輸送する態様としてもよい。この場合は、例えば、吸引ブロワー等の吸引ガス源を受ホッパー30の排気部34(排出口34a)に連通させ、また、受ホッパー30の適所に、吸引ガス源による吸引作用によって閉鎖され、自重落下する粉粒体材料によって開放される蓋体を設けた構成等としてもよい。また、この場合は、材料排出部12の構成を、適宜、変形するようにしてもよい。また、輸送ガスは、大気に限られず、乾燥ガスや窒素等の不活性ガスでもよい。また、上記した例では、計量機40の検出部42を、質量を検出する質量検出器とした例を示しているが、流量を検出する流量計としてもよい。
なお、以下の変形例及び実施形態では、先に説明した例との相違点について主に説明し、同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略に説明する。また、先に説明した例と同様の動作や作用効果等についても説明を省略または簡略に説明する。
本変形例に係る材料供給接続筒20Aは、上端部に、増設される材料輸送管路19の下流側端部が接続される接続管路22が筒内周面21aにおいて開口するように設けられた増設用供給接続筒21Bが接続される筒接続部26を設けた構成とされている。このような構成とすれば、計量機40において計量する粉粒体材料の種類を増加する必要が生じた場合にも容易に対応することができる。また、増設用供給接続筒21Bを接続していない状態における材料供給接続筒20Aの接続管路22の個数を必要最小限とすることで、材料供給接続筒20Aのコンパクト化を図ることができる。
また、最上端側に設けられた第3増設用供給接続筒21Dの上端部の筒接続部26に、上端開口を覆うキャップ25Aを取り付けた構成としている。本変形例では、キャップ25Aに、筒接続部26にねじ合わされる雄ねじ部を設けた構成としている。
本実施形態に係る材料計量装置1Aは、材料供給接続筒20B、第1供給ホッパー35Aの供給部38A及び計量機40Aの構成が上記した例と主に異なる。
第1供給ホッパー35Aの供給部38Aは、本実施形態では、モーター等の駆動部によって回転されるスクリューを備えたスクリューフィーダーとされている。また、この供給部38Aのスクリューを、先側に向かうに従い上るように傾斜状に設け、その先端側に、計量容器41に向けて粉粒体材料を投入する供給筒37Aを設けた構成としている。なお、第1供給ホッパー35Aの供給部38Aとしては、このようなスクリューフィーダーに限られず、上記同様、どのようなものでもよい。
また、この材料供給接続筒20Bは、上記と概ね同様、軸方向を上下方向に沿わせて配される垂直状筒部21Eに、軸方向に隣り合う接続管路22同士が周方向にずれた位置となるように複数の接続管路22を設けた構成としている。図例では、複数の接続管路22として第1接続管路22E、第2接続管路22F、第3接続管路22G、第4接続管路22H及び第5接続管路22Iを下端側から上端側に向けてこの順に設けた例を示している。また、第1接続管路22E、第3接続管路22G及び第5接続管路22Iを、垂直状筒部21Eの軸方向に見て互いに一致した位置となるように設け、第2接続管路22F及び第4接続管路22Hを、垂直状筒部21Eの軸方向に見て互いに一致した位置となるように設けた構成としている。また、図例では、垂直状筒部21Eの軸方向に見て、第1接続管路22E、第3接続管路22G及び第5接続管路22Iと、第2接続管路22F及び第4接続管路22Hと、が互いに鋭角状に交差するように設けた例を示しているが、このような態様に限られない。
10 貯留部
12 材料排出部
15a 輸送ガス供給弁
17a パージガス供給弁
19 材料輸送管路
20,20A,20B 材料供給接続筒
21 垂直状筒部(複数の接続管路が設けられた部位)
21a 筒内周面
21B 第1増設用供給接続筒(増設用供給接続筒)
22 接続管路
22a 開口
26 筒接続部
29 供給口
30 受ホッパー
33 分離部
34 排気部
40,40A 計量機
49 制御部
Claims (6)
- 粉粒体材料をそれぞれに貯留し、下端部に粉粒体材料の排出制御可能な材料排出部が設けられた複数の貯留部と、
各貯留部の材料排出部のそれぞれに接続された材料輸送管路を介して空気輸送される粉粒体材料を収容し計量する計量機と、
各貯留部の材料輸送管路の下流側端部がそれぞれに接続される複数の接続管路が軸方向に間隔を空けて、かつ筒内周面において開口するように設けられ、下端に前記計量機に向けて粉粒体材料を供給する供給口が設けられた材料供給接続筒と、
前記計量機における計量値に基づいて、予め設定された目標計量値となるように前記材料排出部を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする材料計量装置。 - 請求項1において、
前記材料供給接続筒は、少なくとも前記複数の接続管路が設けられた部位が軸方向を上下方向に沿わせて配される構成とされ、かつこれら複数の接続管路が前記筒内周面の開口に向かうに従い下るように傾斜する下り勾配状に形成されていることを特徴とする材料計量装置。 - 請求項1または2において、
前記材料供給接続筒の上端部には、増設される材料輸送管路の下流側端部が接続される接続管路が筒内周面において開口するように設けられた増設用供給接続筒が接続される筒接続部が設けられていることを特徴とする材料計量装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記材料供給接続筒の供給口は、前記計量機の上方側に設けられる受ホッパー内に向けて開口しており、該受ホッパーには、粉粒体材料から輸送ガスを分離させる分離部と、該分離部を通過した輸送ガスを排出する排気部と、が設けられていることを特徴とする材料計量装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記材料排出部は、前記貯留部から自重落下する粉粒体材料を、前記材料輸送管路を介して下流側に向けて圧送する圧縮ガスを供給及び遮断する輸送ガス供給弁と、前記材料輸送管路内の粉粒体材料をパージするパージガスを供給及び遮断するパージガス供給弁と、を備えていることを特徴とする材料計量装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項において、
前記制御部は、前記計量機における計量値が、前記目標計量値よりも低い所定の切替値となるまで前記材料排出部から粉粒体材料を連続的に排出させる一方、前記切替値を超えれば、前記目標計量値となるように前記材料排出部から粉粒体材料をパルス的に排出させることを特徴とする材料計量装置。
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