JPH0479930B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体圧力により材料を輸送する技術
に関し、特に、ばら材料を液体圧力により輸送す
る方法及び装置に関する。

本発明は、鉱業、建設業、冶金業、農業等の分
野で、ばら材料を液体圧力により長距離輸送する
のに都合良く使用することができる。

液体圧力でばら材料を輸送する本発明は、特
に、選鉱を行うときの鉱物質原料の取扱い、切羽
作業、露天採鉱及び地下採鉱、火力発電所での石
炭粉の取扱い、選鉱滓の貯鉱所への輸送、ごみの
輸送、及び水中土木工事等に使用するのに適して
いる。

（従来の技術） 液体圧力によるばら材料の輸送方法及び装置の
使用は、輸送すべき粒子が加圧装置の運動部品及
びダクト部品に接触してこれらの部品を摩耗して
しまうという主問題を解決することを意図するも
のである。低圧スラリポンプに代えて非常に強力
なウオータポンプで使用すれば、高濃度スラリの
輸送が可能になる。

スラリポンプを使用してばら材料を輸送する従
来の方法では、スラリの濃度は最高15％が限度で
あつた。長距離輸送を行う場合には、一般に、中
間ポンプステーシヨンを設けることが必要であ
る。この中間ポンプステーシヨンは、液体圧力で
材料を輸送する一群の装置からなる単一のステー
シヨンと首尾良く置換することができ、高濃度の
スラリをパイプラインを通して供給する単一又は
複数のウオータポンプを備えたパイプラインを交
互に作動して、全輸送能力を向上させるようにな
つている。

一般に、液体圧力でばら材料を輸送する方法及
び装置には、経済的な有効性及び信頼性に影響を
与える特定の作動特性により定まる多くの条件が
賦課される。

先ず初めに、液体圧力により輸送する方法の信
頼性は、詰まりを生じさせない排出モードでこの
方法を実施する装置の作動により定められる。液
体圧力によりばら材料を輸送する装置の経済的有
効性は、パイプラインにより圧送（ポンピング）
すべく準備されたスラリの濃度が小さいこと、輸
送中に濃度の変動が無いこと、装置のチヤンバ内
での損失水頭が最小であること、品質、グレー
ド、物質組成が均一なスラリを準備できかつ液体
圧力により輸送できること等に基づいている。ス
ラリの濃度は、液体圧力によりばら材料を輸送す
る場合の比エネルギ消費率に正比例することに注
目すべきである。また、比エネルギ消費率は、ポ
ンプによりチヤンバ内に発生される損失水頭によ
り定まり、該損失水頭は、スラリを準備しかつ排
出する方法、及び加圧流体を供給するパイプ及び
ばら材料を排出するパイプの位置により決定され
る。

液体圧力によりばら材料を輸送する方法として
現在利用できるものには３つの形式、すなわち、
ばら材料を下向き流により排出する形式、上向き
流により排出する形式、及び水平流により排出す
る形式がある。これらの中、最も信頼性が低いの
は、ばら材料を下向き流により排出する形式であ
り、この形式は、ばら材料を排出するパイプが頻
繁に詰まつてしまうこと、及びチヤンバ内での固
形成分と液体成分との混合効率が低いこと等の欠
点がある。ばら材料を水平流により排出する形式
にも、排出パイプを頻繁に詰まらせてしまうとい
う問題があり、従つてパイバスパイプを設ける必
要があるが、これにより、準備されかつ輸送され
るスラリの濃度に不利な影響が及ぶことになる。

パイプを詰まらせることがないという観点から
すれば、ばら材料を上向き流により排出する形式
の信頼性が最も高い。

しかしながら、上記いずれの方法（形式）に
も、作動中の排出サイクルの終時に、スラリの濃
度が連続的に減少してしまうという問題がある。

また、排出サイクルにおいて、品質及び組成が
異なるばら材料がチヤンバに供給される場合に
は、材料を均質化することなく、非均一な品質を
もつ材料の排出が行われ、このため、マテリアル
ハンドリングシステムの全体的作動の安定性が損
なわれる。

液体圧力によりばら材料を輸送する公知の方法
として、例えばソ連国発明者証第391974号に開示
されたものがある。この方法は、チヤンバにばら
材料を充満させ、次に、チヤンバの頂部及び下部
（又は底部）からバイパスパイプを通して加圧液
体を同時に供給して、液体とスラリの固形成分を
混合し、チヤンバから上向きに傾斜したスラリ流
路にばら材料を排出してスラリを輸送するように
構成されている。この方法では、排出されるスラ
リの濃度は、チヤンバの底部に供給される加圧液
体の量を増減することにより制御されるようにな
つている。

液体圧力により材料を輸送する上記方法を実施
する装置も上記ソ連国発明者証第391974号に開示
されている。この装置は垂直方向に延在するチヤ
ンバを有しており、該チヤンバの頂部には装填ゲ
ートが設けられている。

また、チヤンバの底部には、チヤンバ内に配置
された孔あきパイプに連通している液体吸引パイ
プと、加圧液体を供給するパイプとが設けられて
おり、この加圧液体供給パイプは、バイパスパイ
プを介して、チヤンバの頂部に設けられた液体ド
レンパイプに連結されている。

チヤンバの底部には、ばら材料を排出するパイ
プが設けられており、該パイプの端部はチヤンバ
の底部の上方に配置されている。上記ドレンパイ
プ及び排出パイプは長手方向に延在する部分を有
しており、該部分は互いに対向しておりかつスラ
イドゲートにより閉鎖されるようになつている。

排出パイプが傾斜位置に配置されているため、
特に、スライドゲートを閉鎖して運転する場合
に、詰まりを無くすことができない。スラリの濃
度を一定に維持すべく制御することは可能である
が、高濃度値を達成することは不可能である。こ
れは、パイプの長手方向に延在する部分を、排出
サイクルの初期において最大限に開放しておかな
くてはならず、かつポートが互いに対向するよう
に配置される場合に、液体の一部がばら材料を捕
捉することなくして排出パイプに流出してしまう
からである。ポートが閉鎖される、サイクルの終
時において、チヤンバの頂部から排出パイプに加
圧液体が供給され、これによつてもスラリの濃度
の低下が引き起こされる。

ポンプ又はスライドゲートのシフトにより、チ
ヤンバの底部に供給される加圧液体の流れに変化
が生じる。しかしながら、ポンプにより液体の流
れを制御しても、この方法で準備されるスラリの
濃度には変化が生じない。

濃度の変化は、ポートに対するスライドゲート
の位置を変えることにより生じさせることができ
る。しかしながら、このことは非常に困難であ
る。なぜならば、加圧液体の供給方向に対して垂
直にスライドゲートを作動させると、比較的大き
な動荷重が生じ、これにより付加的なエネルギ消
費を伴うからである 上記方法において、チヤンバの側方部から上方
に傾斜する流路を通してスラリを排出すると、ば
ら材料のグレード及び物質組成に関してばら材料
を均質化することはできない。

装置にバイパスパイプを設け、水平な液体供給
パイプ及び傾斜した液体ドレンパイプを交互に通
して加圧液体を供給すると、この方法を実施する
ときに、チヤンバ内に大きな損失水頭を生じさ
せ、このため、この方法の輸送距離及び全エネル
ギ条件に悪影響をもたらしている。

液体圧力によりばら材料を輸送する方法とし
て、更に、西ドイツ国公開特許第3144067号に開
示のものがある。この方法は、チヤンバにばら材
料を充満させ、次に、バイパスパイプを通してチ
ヤンバの頂部に、かつ加圧液体供給パイプを通し
てチヤンバの下部（又は底部）に加圧液体を同時
に供給して、液体を、排出パイプの入口ポートに
向けて螺旋ガイド部材に沿つて移動させ、これに
より、液体とスラリの固形成分を混合し、チヤン
バからばら材料を排出して液体圧力によりばら材
料を輸送するように構成されている。

また、液体圧力によりばら材料を輸送する別の
公知の装置として、截頭円錐状の底部を備えたチ
ヤンバを有するものがある。このチヤンバは、ば
ら材料の装填用のゲートが設けられたパイプを有
しており、チヤンバの頂部にはバイパスパイプの
上端部が固定さてておりかつ該バイパスパイプの
下端部は加圧液体供給用のパイプに連結されてい
る。液体供給パイプが、次のような方法、すなわ
ち、チヤンバの壁とチヤンバの底部の中央に取り
付けられた直立金属ロツドとの間に液体供給パイ
プの出口ポートが配置されるようにして、チヤン
バの底部に固定されている。また、チヤンバに
は、ばら材料排出用のパイプが設けられており、
このパイプは、チヤンバの底部において、加圧液
体供給用のパイプの下で該パイプに対向して水平
に延在している。

またこの装置は、ばら材料を流しかつ排出する
ガイドプレートを有している。このガイドプレー
トは、チヤンバ底部の円錐面に沿つて直立ロツド
の周囲に延在しており、ガイドプレートの上部は
加圧液体供給用パイプの出口ポートの下でチヤン
バの壁に取り付けられており、ガイドプレートの
下部は、水平な流れをなしてばら材料を排出する
パイプの入口ポートの上方に取り付けられてい
る。チヤンバの壁に、加圧液体供給用パイプの出
口ポートの上方において保護バツフルプレートが
設けられていて、ばら材料の装填中に出口ポート
が詰まることを防止している。

水平な流れをなして排出を行うこの装置では、
保護バツフルプレートが設けられていても、排出
パイプの入口ポートの詰まりを防止することがで
きない。ガイドプレート及びチヤンバの円錐状底
部が、排出パイプの入口ポートの位置までばら材
料で充填されているとき、サイクルの初期及びサ
イクル中に突然停止した後に装置を始動させる場
合に特別な困難性が生じる。

上記方法において、液体と固形成分との混合は
相の境界部（phase boundary）、すなわち、輸送
すべきばら材料と、ロツドの周囲において排出パ
イプの入口ポートに向かつてチヤンバの底部内で
螺旋状に移動する高速液体の始動部分の上方境界
との間で行われる。輸送されるスラリの濃度変化
は、チヤンバの頂部及びバイパスパイプからの浸
出（seepage）により付加的な加圧液体が界面に
供給されるときにのみ、排出サイクルの終時に生
じる。

しかしながら、ばら材料を液体圧力により長距
離輸送するとき、高圧で非常に高速の流れがチヤ
ンバを通り、このため、準備されかつ輸送される
スラリの濃度が低下される。従つて、液体圧力に
より輸送する上記方法によれば、スラリの濃度を
高くできるか、或いは低濃度で長距離輸送するこ
とが可能になる。

ばら材料を並行流中で流すようにすると、サイ
クル中にチヤンバから排出されるばら材料を均質
化することが不可能になり、このため、ばら材料
は、チヤンバ内に装填されるのと同じオーダで輸
送パイプライン内に供給される。

流れ方向を変えるためのバイパスパイプ、バツ
フルプレート及びガイドプレートを設けると、チ
ヤンバ内に大きな損失水頭が生じ、これにより、
所与の輸送距離について、ポンプ駆動入力の増大
及び液体速度の増大を招き、準備されかつ輸送さ
れるスラリの濃度に不利な影響が及ぼされる。チ
ヤンバの底部の狭い表面上の螺旋通路及びロツド
の回りでの２相（液体とばら材料）が流れの運動
により大きな付加的な抵抗が生じ、これにより、
スラリの濃度及び全エネルギ消費量に悪影響が及
ぼされる。

液体圧力によりばら材料を輸送する他の公知の
方法として、例えばソ連国発明者証第1168496号
に開示されたものがある。この方法は、先ず、チ
ヤンバ内にばら材料を充満させ、次いで、下向き
の環状流になるように加圧液体を供給して、この
環状流の内側を通る上向き流中にチヤンバからば
ら材料を排出し、液体圧力により輸送するように
なつている。

上記ソ連国発明者証第1168496号には、液体圧
力によりばら材料を輸送する装置も開示されてお
り、該装置は、ばら材料を装填するパイプを備え
たチヤンバと、直立する液体ドレンパイプと、加
圧液体供給用パイプと、該パイプの内側で該パイ
プと同心状に配置されていて、上向き流中にばら
材料を排出するパイプとを有している。

チヤンバ内への加圧液体の供給方向と逆方向の
上向き流中にばら材料を排出することにより、加
圧ユニツトが突然停止したときに、詰まりを生じ
させることなくこの方法を実施することが可能に
なる。

ばら材料が装填されたチヤンバ（該チヤンバに
は、ばら材料が重力により連続的に供給される）
の底部から立ち上がつている厳密に垂直な流れの
中にばら材料を排出させることにより、従来の前
述の方法に比べ、準備されかつ輸送されるスラリ
の濃度を増大することが可能になる。しかしなが
ら、ばら材料を単に流動化しかつその結果得られ
たスラリをゲージ圧力下で圧送することにより固
形成分と液体成分とを混合しても、濃度変化を防
止することはできない。なぜならば、非均一なば
ら材料がチヤンバの底部に供給されるからであ
る。また、輸送されるスラリの濃度は、全排出サ
イクルを通じて変化する。すなわち、スラリの濃
度は、始動時に最大値を示し、サイクルの中間時
点では最大値以下に低下し、サイクルの終時には
殆ど変化しないがゼロになるまで徐々に低下す
る。

下向き流をなす加圧液体用パイプ及びばら材料
排出用パイプをこのように配置することにより、
材料排出用パイプの入口ポートの周囲の領域にば
ら材料を均一に供給することが可能になり、排出
中にばら材料を均質化することができる。

材料の上記流動化は、実質的にチヤンバの全空
間に亘つて生じ、このため、特別な付加的エネル
ギの消費を伴う材料の損失水頭が生じる。

また、この方法において、ばら材料排出用パイ
プへのスラリの圧送は、加圧液体の供給方向とは
逆の方向に行われ、これによつても特別大きなエ
ネルギ消費が生じることは不可避である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、液体供給パイプによりチヤン
バに液体を供給し、ばら材料排出パイプによりば
ら材料を排出するように構成された、液体圧力に
よりばら材料を輸送する方法及び装置であつて、
上記液体供給パイプの出口ポートとばら材料排出
パイプの入口ポートとの相対的に位置決めするこ
とにより、固形成分と液体成分との混合が、ばら
材料排出パイプの入口ポートに隣接した領域にお
いて行われるように構成された液体圧力によりば
ら材料を輸送する方法及び装置を提供することに
ある。

本発明の上記課題は、次のような構成の本発明
の方法、すなわち、チヤンバにばら材料を装填し
てチヤンバを充満し、次いで下向き環状流の形態
をなして加圧下で液体を供給し、ばら材料を、前
記下向き環状流の内側を通る上向き流をなしてチ
ヤンバから排出して液体圧力により輸送する方法
において、加圧下で供給される液体の再循環流の
領域を前記チヤンバ内に形成して、速度の軸線方
向成分に対する回転方向の、少なくとも0.4に等
しい比により決定される度合まで前記下向き環状
流を旋回させ、前記ばら材料を前記再循環流の領
域内に排出することを特徴とする液体圧力により
ばら材料を輸送する方法により解決される。

上記本発明の方法においては、前記チヤンバに
供給される液体の圧力を、液体の速度がレイノル
ズ数Ｒ＝３×10⁵に等しくなる値に変化させるこ
とにより、加圧下で供給される液体の前記再循環
流の領域のサイズを、前記ばら材料の排出方向に
関して垂直な方向に制御することが好ましい。

また、本発明の上記課題は、次のような構成の
本発明の装置、すなわち、ばら材料を装填するた
めのパイプと、液体ドレンパイプと、下向き流を
なして加圧下で液体を供給する直立パイプと、該
パイプに対して同心状に該パイプ内に配置されて
いる、ばら材料を排出するパイプとを備えたチヤ
ンバを有している、液体圧力によりばら材料を輸
送する装置において、前記パイプにはその周囲に
入口ポートが設けられており、該入口ポートの軸
線は前記パイプの軸線に対してオフセツトしてい
る。前記パイプとパイプとの間の空間内の液体の
下向き環状流に旋回を与え、前記パイプの出口ポ
ート側の端部において所定の拡散角度をもつ液体
の旋回下向き環状流を形成し、前記パイプの入口
ポートは、前記パイプの出口ポートと１つの同じ
レベルに配置されており、このレベルは、パイプ
の出口ポートから下方に、次式で求められる値
h₁、すなわち、 ここで、Ｑは、加圧下で供給される液体の流
量、 Ｖは、液体を加圧下で下向き流として供給しか
つばら材料を上向き流として排出すべく、両パイ
プの間の空間内に供給される液体の旋回下向き環
状流の速度、 ρ_wは、加圧下で供給される液体の密度、 ρ_sは、ばら材料の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流の拡散角度、 ｇは、重力の加速度である。

を超えない任意の距離にあり、かつ、パイプの出
口ポートから上方に、次式で求められる値h₂、す
なわち、 h₂＝Ｒ／π｛0.372＋0.693Ｒ／2l（４l²／R²
＋５ｌ／Ｒ＋１）−Ｒ／2ll_o2R／Ｒ−2l−2l／Ｒl_o4l／
Ｒ−2l｝ ここで、Ｒは、ばら材料を上向き流として排出
するためのパイプの半径、 ｌは、両パイプの間の間隔である。

を超えない任意の距離にあることを特徴とする液
体圧力によりばら材料を輸送する装置により解決
される。

本発明の上記装置には、前記パイプのいずれか
一方の端部に、液体の前記旋回下向き環状流の拡
散角度を増大させる手段が設けることが好まし
い。

また、液体の旋回下向き環状流の拡散角度を増
大させる前記手段は、デイフユーザの形態に構成
するのが好ましい。

更に、液体の旋回下向き環状流の拡散角度を増
大させる前記手段を、前記パイプの入口ポート側
の端部に設けられたリングで構成するのが好まし
い。

また、本発明の装置には、液体の下向き環状流
に付加的な旋回を生じさせる手段を前記両パイプ
の間の空間内に設けることが好ましい。

また、液体の下向き環状流に付加的な旋回を生
じさせる前記手段を、前記パイプの内面に形成さ
れた螺旋溝で構成するのが好ましい。

更に、液体の下向き環状流に付加的な旋回を生
じさせる前記手段は、前記パイプの何れか一方に
固定されたガイドベーンで構成するのが好まし
い。

また、本発明の上記装置には、前記パイプの出
口ポートと前記パイプの入口ポートとの相対位置
を変える機構を設け、該機構を、前記パイプのい
ずれか一方に連結しておくことが好ましい。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方
法によれば、上向き流及び装置のチヤンバ内に加
圧下で対向流をなして液体を供給する領域に詰ま
りを生じさせることなく信頼性を以て固形材料の
排出を実行することができる。

本発明の方法によれば、準備されかつ輸送され
るスラリの濃度を従来の２〜３倍に増大させるこ
とができる。これは、第１に、強い乱流であると
いう特徴及び流体成分と固形成分とを強く混合で
きるという特徴を有する下向き環状流に旋回を与
えることにより形成される液体の再循環流領域内
で、液体成分と固形成分とが混合されるという事
実により可能になる。チヤンバ内に液体の再循環
流領域を形成すると、加圧下で供給される液体の
流れの中央部に低速度領域が創成され、ばら材料
がこの低速度領域で排出されると、加圧下で供給
される液体がチヤンバの全空間内に拡散すること
が防止され、このため、取り扱うべき液体及びば
ね材料の大部分がこの領域内に流入し、従つて、
液体成分と固形成分との混合が顕著に局所化され
かつ促進される。

チヤンバからばら材料が排出されるときに、準
備されたスラリの濃度は、一般に最大値とゼロと
の間で変化するが、この変化は徐々に生じるとい
うよりは段階的に生じる。上向きの流れで排出を
行う場合、この変化は、単にばら材料の流動化に
より行われる成分の混合には、混合物の本体から
の大量の流動化材料（この重量は、時にはチヤン
バに供給される液体の背圧より大きくなることが
ある）の規則的な分離が付随し、この材料の排出
量は液体バツチの排出に伴い変化するという事実
により引き起こされる。濃度の変動は非常に大き
いというものではないがよく発生する。

本発明の方法によれば、再循環流の局部的な領
域が存在するため、準備されるスラリに濃度変動
を生じさせることなく、ばら材料の排出工程を連
続的に行うことができる。これは、局部領域の強
い乱流渦による粒子の分離を通じて、混合物の残
部からのばら材料の分離が起きることによる。

また、本発明の方法を実施する場合、再循環流
の領域に徐々にかつ連続的に流入するばら材料
は、重力の作用により流れる。ばら材料の上にあ
つてばら材料を変位させる液体層の流体圧力によ
り、サイクルの終時に濃度の低下が生じる全サイ
クルを通じて、準備されるスラリの濃度を或る程
度一定に維持することができる。

また、本発明の方法によれば、付加的なエネル
ギ消費を伴うことなくして、準備されるスラリの
濃度を増大できるだけでなく、他の条件が同一で
あるとして、チヤンバからばら材料を排出させる
のに要する動力を小さくすることもできる。ばら
材料の排出は低速度領域内において、再循環流領
域からの背圧により行われるため、作用する流体
抵抗を低下でき、従つて、液体圧力により輸送で
きる距離を増大することができる。

本発明の方法によれば、排出が行われかつ局部
領域において強い乱流渦による固形成分と液体成
分との強い混合を行うことができる再循環流領域
が設けられること、及び混合物の残部からばら材
料の渦により均一な分離が行われることから、ス
ラリの準備及び排出中に、ばら材料を高度に均質
化することができる。

ばら材料の排出方向に対して垂直方向をなして
チヤンバに供給される液体の圧力を変えることに
より、再循環流領域のサイズすなわち大きさを制
御すると、排出されかつ輸送されるスラリの濃度
を、サイクルの終時に至るまで一定に維持するこ
とができる。

チヤンバを通つて流れる液体の旋回下向き環状
流は、一般に、速度の軸線方向成分に対する回転
方向成分の最初の比（この比は、再循環流の領域
の境界部において少なくとも0.4にすべきである）
に或る程度の変化を受ける。供給される液体の圧
力が増大すると、この比が変化する。すなわち、
旋回下向き環状流の拡散角度の増大により、再循
環流領域の幅及び再循環領域とばら材料との接触
面積が増大する。従つて、強い乱流をなす再循環
流にばら材料を捕捉させる工程が強化され、輸送
すべきスラリの濃度を増大させることができる。
チヤンバに供給される液体の初期圧力は、ばら材
料を所望の距離に輸送する排出が行えるように、
充分高い圧力に設定される。圧力の増大に伴う、
速度の軸線方向成分に対する回転方向成分の比の
増加は、チヤンバ内の液体の旋回下向き環状流の
安定した自己模擬モード（self−simulating
mode）がえられるという特徴をもつ或る限界ま
で生じる。この限界は、チヤンバに供給される液
体の流速に相当し、レイノズル数Ｒ＝３×10⁵に
一致する。

自己模擬モードが確立されると、液体圧力を変
化させることによる濃度制御の可能性が制限され
るため、本発明の装置では、ばら材料を排出する
パイプの入口ポートと、加圧下で液体を供給する
パイプの出口ポートとの相対位置を変化させるこ
とにより、再循環流領域の境界部内の下向き流に
おいて、濃度を広範囲に亘つて変化できるように
なつている。

また、本発明の装置の特徴は、下向き流をなし
て加圧下で液体を供給するパイプと、上向き流を
なしてばら材料を排出するパイプとの間の空間
に、液体を接線方向又は翼弦方向（chordal）に
供給するという簡単な構造により、準備されかつ
輸送されるスラリを濃度の増大できるようにした
ことにある。

上向き流をなしてばら材料を排出するパイプ
を、再循環流領域の中央部に配置することによ
り、供給される液体の速度を低下させ、かつ上記
パイプの上流側でチヤンバ内に排出されているス
ラリの上向き流に旋回を与えることができ、この
ため、排出中の損失水頭の減少及び全エネルギ消
費量の低下に貢献することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方
法によれば、先ず、チヤンバ１（第１図）にばら
材料２を充填して、チヤンバ１を充満させる。次
いで、チヤンバ１には、下向きの環状流３の形態
をなす加圧液体が供給され、これにより、液体の
下向き環状流３の中を通る上向き流４の中にばら
材料２が排出され、その結果生じるスラリが液体
圧力により輸送されるようになつている。

輸送すべきスラリの濃度を増大させるために
は、固形成分と液体成分との混合及びスラリの排
出に要する動力を小さくし、排出中のばら材料の
均質化を向上させるためには、加圧下で供給され
る液体の再循環流の領域５をチヤンバ１内に形成
する。この目的のため、速度の軸線方向成分に対
する回転方向成分の比（少なくとも0.4に等しい）
により決定される程度まで、下向きの環状流３が
旋回され、加圧下で供給される液体の再循環流の
領域５内にばら材料２が排出される。

サイクルの終時に濃度が低下することを防止す
べく、準備されかつ輸送されるスラリの濃度を確
実に制御できるようにするため、加圧下で供給さ
れる液体の再循環流の領域５のサイズが、バラ材
料の排出方向に対して垂直な方向に制御される。
また、この目的のため、チヤンバ１に供給される
液体の圧力が、最初の値から、チヤンバ１に供給
される液体の速度がレイノルズ数R_e＝３×10⁵に
等しくなる値まで変化される。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装
置はチヤンバ１（第２図）を有しており、該チヤ
ンバ１は任意の所望の形状にすることができ、例
えば球形、円筒形、ドーナツ形（toroidal）等の
形状にすることができる。本発明を実施するチヤ
ンバの形状として最も有効なものの１つは、垂直
な円筒状の周壁部をもつドーナツ形の形状であ
る。チヤンバ１の頂部にはばら材料装填用パイプ
６が設けられている。該パイプ６は、スラリの形
態をなすばら材料を装填するための装填パイプラ
インの形態に構成することができるし、或いはゲ
ートを備えた装填ホツパの形態に構成して、乾燥
ばら材料をチヤンバ１に供給できるようにしても
よい。また、チヤンバ１には液体ドレンパイプ７
が設けられていて、装填作業中に増量したプロセ
スウオータを排出できるようになつている。この
実施例においては、パイプ６，７は一体化されて
いて、装填ユニツト８を形成している。これによ
り、チヤンバ１の構造的強度を高め、輸送距離を
増大でき、かつ装填作業中のばら材料の損失を最
小限にすることができる。チヤンバ１の外側の、
パイプ７の端部には、シール部材９が設けられて
おり、このシール部材９には、ばら材料装填用パ
イプ６が挿通されている。チヤンバ１は、同心状
に配置された２本の直立パイプ１１，１２からな
る排出ユニツト１０を有している。パイプ１１
は、液体を下向きの流れとして加圧下で供給する
ためのものであり、パイプ１２は、ばら材料を上
向きの流れとして排出するためのものである。チ
ヤンバ１が、円筒状の周壁部を備えたドーナツ状
をなしている場合には、排出ユニツト１０は、チ
ヤンバ１の底部及び頂部の両方に設けることがで
き、この場合、排出ユニツト１０は、ドーナツ状
の対称軸線の上部において、内外の周壁部の間に
配置することができる。チヤンバ１の外側の、パ
イプ１１の端部にはシール部材１３が設けられて
おり、該シール部材１３には、パイプ１２が挿通
されている。パイプ１１の入口ポート１４（第３
図）が、チヤンバ１の外側でシール部材１３（第
２図）の下において、パイプ１１の周囲に設けら
れている。パイプ１１の出口における液体の速度
の軸線方向成分に対する回転方向成分の比（この
比は少なくとも0.4に等しく、旋回する液体の下
向き環状流３の拡散角度α（第１図）を決定する）
に基づいて定められる程度に、パイプ１１とパイ
プ１２との間の空間内で液体の下向き環状流３の
旋回が確実に生じるようにするため、入口ポート
１４の軸線Ｏは、パイプ１２の軸線O′に関して
オフセツトしている。このため、加圧された液体
が、パイプ１１とパイプ１２との間の空間内に接
線方向又は翼弦方向に流入して、速度の軸線方向
成分に対する回転方向成分の或る比を生じさせる
ことが可能になる。

かような構成の排出ユニツト１０において、両
パイプ１１，１２の、チヤンバ１の内部に延入す
る部分の長さは異なつている。準備されかつ輸送
されるスラリの濃度を増大し、かつ加圧下で供給
される液体の再循環流の領域５内でばら材料の排
出が行われるようにするため、ばら材料を上向き
流中に排出するためのパイプ１２の入口ポート１
４（第３図）は、下向き流をなして加圧流体を供
給するパイプ１１の出口ポート（第２図）と１つ
の同じレベル（at one and the same level）に
配置されている。このレベルは、パイプ１１の出
口ポートから下方に、次式(1)で求められる値h₁を
超えない任意の距離にあり、かつ、パイプ１１の
出口ポートから上方に、次式(2)で求められる値h₂
を超えない任意の距離にある。

ここで、Ｑは、加圧下で供給される液体の流
量、 Ｖは、液体を加圧下で下向き流として供給しか
つばら材料を上向き流として排出すべく、両パイ
プ１１，１２の間の空間内に供給される液体の旋
回下向き環状流３の速度、 ρ_wは、加圧下で供給される液体の密度、 ρ_sは、ばら材料２の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流３の拡散角度、 ｇは、重力の加速度、 である。

h₂＝Ｒ／π｛0.372＋0.673Ｒ／2l（４l²／R²＋
５ｌ／Ｒ＋１）−Ｒ／2ll_o2R／Ｒ−2l−2l／Ｒl_o4l／Ｒ
−2l｝(2) ここで、Ｒは、ばら材料を上向き流として排出
するためのパイプ１２の半径、 ｌは、両パイプ１１，１２の間の間隔、 である。

距離h₁の値は、パイプ１２の入口ポートを再循
環流の領域５内に配置する条件、制約水中ジエツ
ト（constrained submerged jet）の作用の特
性、及び領域５の曲率半径により定められる。ま
た、距離h₂は、加圧下で供給される液体のあらゆ
る流れが、ばら材料を捕捉することなくしてパイ
プ１２の入口ポートに流入する、チヤンバ１内の
水中ジエツトの自由境界の位置を決定する。

準備されかつ輸送されるスラリの濃度を付加的
に増大させるため、本発明の装置には、パイプ１
１，１２のいずれか一方の端部において、液体の
旋回下向き環状流３の拡散角度αを増大させる手
段が設けられている。第４図の実施例において
は、この手段は、液体供給パイプ１１の端部に設
けられたデイフユーザ１５で構成されている。第
５図の実施例においては、ばら材料を排出するパ
イプ１２の端部にヂイフユーザ１５が設けられて
いる。

デイフユーザ１５の寸法及び角度は、チヤンバ
１中の液体の旋回下向き環状流３の所望の拡散角
度αにより決定される。

第６図の実施例においては、前記手段は、パイ
プ１２の端部に設けられたリング１６により構成
されている。

このリング１６は、パイプ１２に隣接したとこ
ろを通る旋回下向き環状流３の付加的部分を偏向
させることができるように、かつチヤンバ１内で
の旋回流３の拡散角度αを増大できるように設計
されている。

デイフユーザ１５（第４図及び第５図）及びリ
ング１６（第６図）の両方を使用すると、チヤン
バ１内の液体の再循環流の領域及びばら材料と領
域５内の強い乱流渦（highly−turbulent
vortices）との間の接触領域を拡大することがで
き、従つて、準備されかつ輸送されるスラリの濃
度を増大させることができる。

準備されかつ輸送されるスラリの濃度を増大さ
せかつパイプ１１の出口における速度の軸線方向
成分に対する回転方向成分の比を所望の値にする
ため、パイプ１２の軸線O′に対してポート１４
の軸線Ｏをオフセツトしても、上記のような増大
を達成することはできないため、両パイプ１１，
１２の間の空間内には液体の下向き環状流に旋回
を付加する手段が設けられている。第７図及び第
８図の実施例においては、この手段は、パイプ１
１の内面にピツチｂで形成された螺旋溝１７，１
７′で構成されている。螺旋溝１７（第７図）は、
出口ポートに向かつてピツチｂが徐々に小さくな
るように、パイプ１１の全長に亘つて設けられて
おり、螺旋溝１７′（第８図）は、パイプ１１の
出口ポートに隣接してパイプ１１の下部に設けら
れていて、一定のピツチｂを有している。この構
造により、加圧下で供給される液体の速度の軸線
方向成分に対する回転方向成分の比が増大するた
め、準備されかつ輸送されるスラリの濃度が増大
する。

液体を付加的に旋回させると、再循環流領域５
における再循環流の乱流化をかなり増大すること
ができ、このため、液体をばら材料で高度に飽和
することができる。

第９図に示す実施例における液体の下向き環状
流に付加的な旋回を付与する手段は、パイプ１
１，１２のいずれか一方に固定されたガイドベー
ン１８で構成されている。これらのベーン１８
は、プロペラと同様に湾曲した螺旋面を備えてい
る。ベーン１８の表面の湾曲角度は、先ず、該ベ
ーン１８を備えたパイプ１１と１２との間の空間
に発生する付加的な流体抵抗の値を結成し、かつ
或る程度までは、速度の軸線方向成分に対する回
転方向成分の比の変化を決定する。

ガイドベーン１８の螺旋面の湾曲角度は、両パ
イプ１１，１２の間の空間内の付加的な流体抵抗
を最小にする条件に従つて決定される。この実施
においては、湾曲角度は８〜15°の範囲内にある。
ガイドベーン１８の幅は、両パイプ１１，１２の
間の間隔にほぼ等しい。最大旋回効果を達成しか
つパイプ１１（第９図）の出口における液体の旋
回下向き環状流３の拡散角度αを増大させるた
め、ガイドベーン１８は、パイの軸線に対して角
度αをなして、パイプ１１の出口ポートに隣接し
た位置においてパイプ１１，１２のいずれか一方
に固定される。ガイドベーン１８の傾斜角度は、
加圧下で供給される液体の流れ速度の軸線方向成
分に対する回転方向成分の或る比を得る必要性に
応じて決定され、この実施例においてはこの角度
は、取り扱うばら材料の種類に基づいて、30〜
60°の間の範囲内に選定される。

ガイドベーン１８は、両パイプ１１，１２の間
の空間の全断面に亘つて互いに等間隔をなして配
置される。ベーン１８の数は、パイプ１１の出口
における液体の旋回下向き環状流の或る拡散角度
を得る必要性に基づいて定められる。ここに説明
する装置の構造に関しては、ガイドベーン１８は
パイプ１１，１２の軸線に対して45°の角度βで
取り付けられていて、両パイプ１１，１２の間の
空間の活断面（live coss−section）の50％以上
をカバーしており、このため、スラリの濃度を顕
著に増大することはできない。ベーン１８を６個
設けた場合に最高の結果が得られた。従つて、螺
旋溝１７（第７図）及び１７′（第８図）又はガ
イドベーン１８（第９図）を設けることにより、
再循環流の領域５（第１図）の大きさが増大して
循環流の乱流化が促進される。また、ばら材料と
再循環流領域５における強い乱流渦との間の接触
面積の増大により、固形成分と液体成分とが高度
に混合され、このため、準備され輸送されるスラ
リの濃度を増大することができる。

パイプ１１（第２図）の出口ポートとパイプ１
２の入口ポートとの相対位置を変化させることに
より、排出サイクルの終時における、準備されか
つ輸送されるスラリの濃度を確実に制御できるよ
うにするため、上記出口ポートと入口ポートとの
相対位置を変化させる機構１９（第１０図）に、
パイプ１１，１２のいずれか一方を連結する。こ
の実施例においては、機構１９は広く知られた機
構により、パイプ１２に沿つてパイプ１１を軸線
方向に移動できるようになつている。機構１９
は、前述の限界距離h₁とh₂との範囲内で、パイプ
１１の出口ポートとパイプ１２の入口ポートとを
相対運動させることができるようになつている。
両パイプ１１，１２の相対位置を変化させること
により、ばら材料が、再循環流領域５内でスラリ
の形態をしてチヤンバ１から排出される点（位
置）が決定される。サイクルの終時において、パ
イプ１２の入口ポートの位置を下降して、チヤン
バ１内で得ることができるばら材料の量を少なく
すると、再循環流領域５がばら材料で飽和される
度合が大きくなりかつ準備されかつ輸送されるス
ラリの濃度変化が小さくなる。

第１１図に示すように、パイプ６，７，１１及
び１２は、それぞれ、スラリ供給パイプライン２
０、ドレンパイプライン２１、加圧水供給パイプ
ライン２２及び輸送ライン２３に連結されてい
る。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装
置は、液体圧力によりばら材料を輸送するプラン
トの一部を構成する。ばら材料輸送プラントの連
続運転を可能にするため、プラントには１対以上
の本発明の装置が設けられている。各装置は、逆
止弁２４が組み込まれたスラリ供給パイプライン
２０を介して低圧スラリポンプ２５に連通してい
る。また、ゲート２６を備えたドレンパイプライ
ン２１を介して低圧スラリポンプ２５のサンプピ
ツト２７に連通していてばら材料の損失を防止す
るようになつている。各装置は更に、ゲート２８
が組み込まれた加圧水供給パイプライン２２を介
して高圧ウオータポンプ２９に連通しており、か
つ逆止弁３０を備えた輸送パイプライン２３に連
通している。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装
置は、以下のように作動する。先ず、低圧スラリ
ポンプ２５により、スラリの形態をなすばら材料
を、チヤンバ１内に装填する（チヤンバ１は、液
体で充満する前の前記サイクル中に輸送されたば
ら材料と入れ換える液体で充満されている）。ば
ら材料は、重力の作用によりチヤンバ１内に貯留
され、チヤンバ１内の液体を、ドレンパイプ７及
びドレンパイプライン２１を通してサンプピツト
２７を押し出す。ばら材料は、装填用パイプ６の
出口ポートのレベルまでチヤンバ１内に装填され
る。装填サイクルが終了すると、パイプ６及び７
がそれぞれ逆止弁２４及びゲート２６により閉鎖
され、次いで高圧ウオータポンプ２９により、液
体が、加圧水供給パイプライン２２及びパイプ１
１のポート（第３図）を通して両パイプ１１，１
２の間の空間内に供給され、これにより、液体の
環状流が旋回される。両パイプ１１，１２の直径
と両パイプ１１，１２の間の間隔ｌとの比を、液
体が接線方向又は翼弦方向に流入できる或る値に
定めることにより、パイプ１１の出口における流
れに拡散角度αを付与することができ（この角度
αは、速度の軸線方向成分に対する回転方向成分
の比（少なくとも0.4に等しい）により決定され
る）、再循環流の領域５が形成される。パイプ１
１の出口において再循環流の領域５を設けると、
チヤンバ１内の液体の旋回下向き環状流が拡がる
境界部において高速の流れを生じさせることがで
き、かつ環状流３の中央部に低速領域すなわち対
向流領域を形成し、これにより、再循環流の領域
５が実質的に局部化される。スラリは、該スラリ
を上向き流として排出するためのパイプ１１を通
して、液体の再循環流の領域５の中央部分に排出
され、このため、チヤンバ１の全空間に亘つて入
れられた液体を運動させることなく、大部分の液
体をパイプ１１の入口ポートに供給することがで
きる。従つて、局部化された液体の再循環流を領
域５内において液体成分と固形成分とが強く混合
されるため、準備されかつ輸送されるスラリの濃
度を２〜３倍増大できる。これは、チヤンバ１内
で得られる混合物の残部からのばら材料２の分離
及び除去が、パイプ１２の入口ポートに向いてい
る領域５内の強い乱流渦により高速で行われるか
らである。

ばら材料２は、その大部分が上向き流４（第１
図）の中央部に集中された状態で、旋回流の形態
をなす上向き流４中の液体圧力により輸送される
ことが知られている。従つて、パイプ又はパイプ
ラインにそのような流れが形成されると、ばら材
料の排出に際し、一般的に付加的な損失水頭が生
じる。液体の再循環流の領域５の中央部内でばら
材料２を排出するときにチヤンバ１内に形成され
る再循環流の領域５により、既にチヤンバ１内に
供給されているばら材料が高度に集中しているス
ラリの旋回上向き流４が形成され、該上向き流４
はパイプ１２の入口ポートから直ぐ上向きに流れ
るが、この場合に、両パイプ１１，１２が同心状
に配置されているため、パイプ１２内での流体抵
抗を最小限にすることができる。スラリは、加圧
下で液体が供給される方向とは反対方向に排出さ
れるとはないが、低速領域すなわち対向流領域に
おいては、液体圧力によりばら材料を輸送するの
に必要な動力を小さくできることに注目すべきで
ある。排出中に、ばら材料はブリツジングするこ
となく徐々に下方に移動し、かつ再循環流の領域
５の強い乱流渦により強力に混合されて均一に捕
捉され、このため、本発明の方法を実施する場合
に、物質組成に関してばら材料を均質化すること
ができる。

液体成分及び固形成分が、再循環流の領域５の
強い乱流渦と強力に混合されるため、排出サイク
ルの殆ど全ての期間に亘つて、一定濃度をもつス
ラリが準備されかつ輸送される。排出サイクルの
終時において、領域５の上方のばら材料と液体と
の層の圧力が、排出サイクルの初期の前記層の圧
力より実質的に低くなると、スラリの濃度は徐々
にゼロに低下していくことに注目すべきである。
全サイクルに亘つてスラリの濃度を１つの同一レ
ベルに維持するため、パイプ１１の出口における
液体の旋回下き環状流３の拡散角度α及び再循環
流の領域５のサイズをそれぞれ変化させ、この目
的のため、排出中にチヤンバ１に供給される液体
の圧力を変化させる。これにより、排出サイクル
の終時において、領域５のサイズが大きくなると
共に圧力上昇し、従つて、１日の終時において、
強い乱流渦とばら材料との接触面積が増大し、パ
イプ１２の入口ポートに直接流入する乱流渦の速
度が低下するため、ばら材料による乱流渦の飽和
度合も増大する。両パイプ１１，１２の間の空間
を旋回する液体が通るときに該空間内に生じる流
体抵抗により、速度の軸線方向成分に対する回転
方向成分の、最初に設定した比に変化が生じる。
圧力上昇時に液体の流速が増大すると、速度の軸
線方向成分に対する回転方向成分の比の変化時に
両パイプ１１，１２の壁の粗面化効果が低下す
る。速度がポート１４のレイノルズ数Ｒ＝３×
10⁵に等しいかこれより大きい場合には、前記比
は、圧力が上昇しても不変に維持される。なぜな
らば、両パイプ１１，１２の間の空間内の流体抵
抗が旋回流の拡散角度αにもはや影響を及ぼすこ
とはなく、自己模擬流れモード（self−
simulating flow mode）が得られるからである。

スラリの濃度を付加的に増大させるため、パイ
プ１１，１２の端部には、液体の旋回環状流の拡
散角度を増大する手段が設けられている。この手
段は、加圧下で液体を下向きに供給するパイプ１
１の端部に設けられたデイフユーザ１５である。
旋回環状流はデイフユーザ１５の出口において大
きな拡散角度を有しているが、流れの旋回速度は
全体として減少している。流れの境界部と中央部
との間の速度差は、チヤンバ１からのばら材料の
除去速度の低下と共に低下し、チヤンバ１内でス
ラリの上向き流を準備する条件が損なわれる。従
つて、液体の再循環流の領域５とばら材料との間
の大きな接触面積により、液体成分と固形成分と
を弱く混合することによつて、準備されるスラリ
の濃度の或る程度の増加が達成される。パイプ１
２の入口ポートの側の端部にデイフユーザ１５を
設けることにより、旋回下向き環状流３の拡散角
度α及び再循環流の領域５が拡大され、これによ
り、輸送すべきスラリの濃度が増大される。パイ
プ１２の端部にデイフユーザ１５を設けると、該
パイプ１２の入口ポートにおける速度差に僅かな
影響が及び、パイプ１２の入口ポートに隣接して
排出されるばら材料の上向き流の形成に僅かな影
響が及ぼされる。

パイプ１２の入口ポートの側の端部にリング１
６を設けた場合には、旋回下向き流の拡散角度が
変化することにより、液体成分と固形成分との混
合の強さを変化させることなく、濃度の高いスラ
リを得ることができよう。しかしながら、リング
１６を設けることにより流体抵抗が付加的に増大
し、このため、液体圧力での輸送に要する全体的
動力条件の増大をもたらす。

スラリの濃度を増大させるには、再循環流の領
域５のサイズを増大させると同時に、液体成分と
固形成分とを強く混合させればよいが、この目的
のために、両パイプ１１，１２の間の空間内に
は、下向き環状流に付加的に旋回を生じさせる手
段が設けられる。例えばこの手段は、パイプ１１
の内面に形成したピツチｂの螺旋溝１７，１７′
（第７図及び第８図）の形態に構成することがで
きる。螺旋溝１７（第７図）は、パイプ１１の出
口ポートに向かつてピツチｂが徐々に小さくなる
ようにして、パイプ１１の全長に沿つて形成され
ており、螺旋溝１７′（第８図）は、パイプ１１
の下部に一定ピツチｂで形成されている。螺旋溝
１７又は１７′のいずれにするかは、パイプ１１，
１２の長さ寸法及び利用できる溝成形方法により
決定される。ピツチｂは、旋回下向き流が両パイ
プ１１，１２の間の空間を通つて流れるときの速
度の軸線方向成分に対する回転方向成分の比の変
化の度合を決定する。これらの溝を設けることに
より、パイプ１１の出口において、大きな拡散角
度αをもつ旋回流が得られるだけでなく、再循環
流の乱流化の度合をもかなり大きくできることに
注目すべきである。また、これらの螺旋溝を設け
ることにより、ばら材料を非常に強く混合するこ
とができ、かつかなり小さな動力条件で、チヤン
バ内にスラリの高濃度の上向き流を形成すること
が可能になる。

両パイプ１１，１２の間の空間を大きくして大
量の液体が流れるようにした場合には、両パイプ
１１，１２のいずれか一方に固定したガイドベー
ン１８によつて、付加的に旋回を生じさせる手段
を構成する。付加的に旋回を生じさせることによ
り、チヤンバ１に供給される液体の流れの乱流を
最大限に増大させることができ、かつ液体成分と
固形成分との混合の強さを最大にすることができ
る。しかしながら、両パイプ１１，１２の間の空
間内にベーン１８を設けること、及び液体の下向
き環状流３がベーン１８を通つて流れるときに
個々の流れを分流されることは、液体がチヤンバ
１内に流入するときに付加的な流体抵抗を発生さ
せ、このため、液体圧力によりばら材料を輸送す
る方法の実施に必要な全動力に不利な影響が及ぼ
される。

例えば、高圧大流量という装置の作動パラメー
タで長距離輸送するような輸送条件のために、上
記の速度範囲内ではスラリの濃度制御が行えない
という適用例の場合には、パイプ１１の出口ポー
トとパイプ１２の入口ポートとの相対位置を変え
ることにより制御を行う。この目的のため、パイ
プ１１又は１２のいずれか一方の端部には機構１
９が設けられている（図示の特定の実施例におい
ては、機構１９はパイプ１１に設けられている）。
パイプ１１，１２の一方を軸線方向に往復運動さ
せることによりパイプ１１の出口ポートとパイプ
１２の入口ポートとの相対位置を変化できるよう
にするため、慣用的なカム機構を形態をなす機構
１９をパイプ１１に設けることができる。サイク
ルの終時にパイプ１１の出口ポートを上方に移動
させると、上向きのスラリの流れが形成される前
に液体の再循環流がばら材料で飽和される期間が
長くなるにつれて、パイプ１２の入口ポートの領
域に供給される旋回下向き環状流の速度差が増加
し、スラリの濃度が増大する。機構１９は、流体
シリンダ装置で駆動されるようにパイプ１１，１
２の端部に取り付けられたチツプで構成すること
もできる。

（発明の効果） 液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方
法及び装置の特徴は、構造が簡単で、信頼性ある
作動を行うことができること、及び準備されかつ
輸送されるスラリの濃度を、最適な動力条件でか
つ輸送距離を減少させることがなく、２〜３倍増
大できることである。

例えば、速度の軸線方向成分に対する回転方向
成分の比（0.78〜1.8）により決定される度合に、
液体の下向き環状流を旋回させると、2.7〜2.8t／
m³の比重のもつばら材料を含有していて６〜８Km
の距離を輸送すべく準備されかつ輸送されるスラ
リの濃度を、1.28t／m³から1.43t／m³に増大させ
ることができた。最大濃度は、角度β＝30°で取
り付けられたガイドベーンを使用した場合に得る
ことがきる。角度βを45°にした場合には、輸送
されるスラリの濃度を1.53t／m³に増大すること
ができるが、排出ユニツトにかなり大きな圧力降
下（約５％）が生じてしまう。別の実施例におい
ては、300m³／ｈの輸送速度で、同じ材料を３Km
の距離を輸送するのに、加圧下で供給される液体
の流速をレイノルズ数Ｒ＝5.3×10⁵とし、その場
合の濃度を、加圧液体を下向き流で供給するパイ
プ１１を移動できるようにした往復運動機構の手
段により制御した。

液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方
法をより良く理解できるようにするため、第１２
図には、単一チヤンバについての排出サイクル中
の時間に対するスラリの濃度が示してあり、横軸
には時間ｔ（秒）が、縦軸には濃度ρ_p（Kg／m³）が
とつてある。

第１２図の曲線３１に示すように、輸送される
スラリの濃度は、サイクルのほぼ中間から徐々に
減少して、時点t₁において突然低下する。パイプ
を移動すると、準備されかつ装置により輸送され
るスラリの濃度は、全サイクルの中、最後の1/5
の間は実質的に不変に維持される。従つて、チヤ
ンバの実質的に全てを有効空間を使用すると、材
料の濃度が減少する瞬間t₁′に排出サイクルが中
断され、作動モード中に一方のチヤンバから他方
のチヤンバへと切り替えられるため、時間に対し
て一定の濃度を保証することができる。

本発明の方法を使用することにより、ばら材料
のそのグレード及び物質組成に関して均質化する
ことができ、また、本発明の装置を使用すること
により、液体成分と固形成分との混合時の損失及
び上向き流をなしてスラリを排出するときの損失
を最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、装填ユニツトを備えたチヤンバを長
手方向に断面した部分的拡大図であり、液体圧力
を用いた本発明によるばら材料の輸送方法を示す
ものである。第２図は、チヤンバを長手方向に断
面した全体図であり、本発明による排出ユニツト
及び装填ユニツトを示すものである。第３図は、
第２図の−線に沿う断面図である。第４図
は、液体供給パイプの端部に設けたデイフユーザ
を備えた排出ユニツトの長手方向断面図である。
第５図は、ばら材料排出パイプの端部に設けたデ
イフユーザを備えた排出ユニツトを長手方向に断
面した第４図と同様な図面である。第６図は、ば
ら材料排出パイプの端部に設けたリングを備えた
排出ユニツトを長手方向に断面した第５図と同様
な図面である。第７図は、本発明により、液体供
給パイプの内面にピツチが減少する螺旋溝を形成
した排出ユニツトの長手方向断面図である。第８
図は、本発明により、液体供給パイプの下部に一
定ピツチの螺旋溝を形成した排出ユニツトを長手
方向に断面した第７図と同様な断面図である。第
９図は、本発明により、液体供給パイプにガイド
ベーンを設けた第７図と同様な断面図である。第
１０図、本発明により、液体供給パイプを往復運
動させる機構を備えた排出ユニツトの長手方向断
面図である。第１１図は、液体圧力によりばら材
料を輸送する２つの装置を組み込んだ輸送プラン
トの全体構成を示す概略図である。第１２図は、
単一のチヤンバについての排出サイクル中の時間
に対するスラリの濃度を示すグラフである。 １……チヤンバ、２……ばら材料、３……下向
き環状流、４……上向き流、５……再循環流の領
域、６……ばら材料充填用パイプ、７……液体ド
レンパイプ、８……装填ユニツト、９……シール
部材、１０……排出ユニツト、１１……下向き流
をなして加圧下で液体を供給するパイプ、１２…
…上向き流をなしてばら材料を排出するパイプ、
１３……シール部材、１４……入口ポート、１５
……デイフユーザ、１６……リング、１７……ピ
ツチが変化する溝、１７′……ピツチが一定の溝、
１８……ガイドベーン、１９……入口ポートと出
口ポートとの相対位置を変化させる機構、２０…
…スラリ供給パイプライン、２１……ドレンパイ
プライン、２２……加圧水供給パイプライン、２
３……輸送パイプライン、２４……逆止弁、２５
……低圧スラリポンプ、２６……ゲート、２７…
…サンプピツト、２８……ゲート、２９……高圧
ウオータポンプ、３０……逆止弁、Ｏ……下向き
流をなして加圧下で液体を供給するパイプの入口
ポートの軸線、O′……上向き流をなしてばら材
料を排出するパイプの軸線、α……下向き環状流
の拡散角度、β……パイプ１１，１２の軸線に対
するガイドベーンの傾斜角度、３１，３２……時
間に対するスラリの濃度を示す曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヤンバ１にばら材料２を装填してチヤンバ
   １を充満し、次いで下向き環状流３の形態をなし
   て加圧下で液体を供給し、ばら材料２を、前記下
   向き環状流３の内側を通る上向き流４をなしてチ
   ヤンバ１から排出して液体圧力により輸送する方
   法において、加圧下で供給される液体の再循環流
   の領域５を前記チヤンバ１内に形成して、速度の
   軸線方向成分に対する回転方向の、少なくとも
   0.4に等しい比により決定される度合まで前記下
   向き環状流３を旋回させ、前記ばら材料２を前記
   再循環流の領域５内に排出することを特徴とする
   液体圧力によりばら材料を輸送する方法。 ２ 前記チヤンバ１に供給される液体の圧力を、
   液体の速度がレイノルズ数Ｒ＝３×10⁵に等しく
   なる値に変化させることにより、加圧下で供給さ
   れる液体の前記再循環流の領域５のサイズを、前
   記ばら材料２の排出方向に関して垂直な方向に制
   御することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３ ばら材料を装填するためのパイプ６と、液体
   ドレンパイプ７と、下向き流をなして加圧下で液
   体を供給する直立パイプ１１と、該パイプ１１に
   対して同心状に該パイプ１１内に配置されてい
   る、ばら材料を排出するパイプ１２とを備えたチ
   ヤンバ１を有している、液体圧力によりばら材料
   を輸送する装置において、前記パイプ１１にはそ
   の周囲に入口ポート１４が設けられており、該入
   口ポート１４の軸線Ｏは前記パイプ１２の軸線
   O′に対してオフセツトしていて、前記パイプ１
   １とパイプ１２との間の空間内の液体の下向き環
   状流３に旋回を与え、前記パイプ１１の出口ポー
   ト側の端部において所定の拡散角度αをもつ液体
   の旋回下向き環状流を形成し、前記パイプ１２の
   入口ポートは、前記パイプ１１の出口ポートと１
   つの同じレベルに配置されており、このレベル
   は、パイプ１１の出口ポートから下方に、次式で
   求められる値h₁、すなわち、 ここで、Ｑは、加圧下で供給される液体の流
   量、 Ｖは、液体を加圧下で下向き流として供給しか
   つばら材料を上向き流として排出すべく、両パイ
   プ１１，１２の間の空間内に供給される液体の旋
   回下向き環状流３の速度、 ρ_wは、加圧下で供給される液体の密度、 ρ_sは、ばら材料２の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流３の拡散角度、 ｇは、重力の加速度である。 を超えない任意の距離にあり、かつ、パイプ１１
   の出口ポートから上方に、次式で求められる値
   h₂、すなわち、 h₂＝Ｒ／π｛0.372＋0.693Ｒ／2l（４l²／R²
   ＋５ｌ／Ｒ＋１）−Ｒ／2ll_o2R／Ｒ−2l−2l／Ｒl_o4l／
   Ｒ−2l｝ ここで、Ｒは、ばら材料を上向き流として排出
   するためのパイプ１２の半径、 ｌは、両パイプ１１，１２の間の間隔である。 を超えない任意の距離にあることを特徴とする請
   求項１に記載の方法を実施するための液体圧力に
   よりばら材料を輸送する装置。 ４ 前記パイプ１１，１２のいずれか一方の端部
   には、液体の前記旋回下向き環状流３の拡散角度
   αを増大させる手段が設けられていることを特徴
   とする請求項３に記載の装置。 ５ 液体の旋回下向き環状流３の拡散角度αを増
   大させる前記手段がデイフユーザ１５であること
   を特徴とする請求項４に記載の装置。 ６ 液体の旋回下向き環状流３の拡散角度αを増
   大させる前記手段が、前記パイプ１２の入口ポー
   ト側の端部に設けられたリング１６であることを
   特徴とする請求項４に記載の装置。 ７ 前記両パイプ１１，１２の間の空間内には、
   液体の下向き環状流３に付加的な旋回を生じさせ
   る手段が設けられていることを特徴とする請求項
   ３に記載の装置。 ８ 液体の下向き環状流３に付加的な旋回を生じ
   させる前記手段が、前記パイプ１１の内面に形成
   された螺旋溝１７，１７′であることを特徴とす
   る請求項７に記載の装置。 ９ 液体の下向き環状流３に付加的な旋回を生じ
   させる前記手段が、前記パイプ１１，１２の何れ
   か一方に固定されたガイドベーン１８であること
   を特徴とする請求項７に記載の装置。 １０ 前記パイプ１１の出口ポートと前記パイプ
   １２の入口ポートとの相対位置を変える機構１９
   が設けられており、該機構１９が、前記パイプ１
   １，１２のいずれか一方に連結されていることを
   特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の
   装置。