JPH07501016A - 材料を圧縮するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 材料を圧縮するための装置および方法 技術分野 この発明は、請求の範囲の独立項の前段の記載の材料を導入し且つ圧縮するため の装置に関する。

背景技術 この技術分野では、種々の大きさ、密度、弾性率、水分等の成分を含む材料を圧 縮する必要がある。上記前段に記載の種類の材料はほとんどか太き（てかさ高で あるため、これを経済的に取扱い且つ運搬が容易なように圧縮することが必要で ある。特にこれは、種々の産業分野ならびに都市の廃棄物処理、例えばごみ収集 なとて顕著である。また湿性のものを圧縮して水分を減することも望ましいこと である。

従来技術は、上述の種類の材料の圧縮に油圧圧縮機を使うようにしている。油圧 圧縮機は高価で、大きく且つ重く、それに加えて圧縮による体積の減少は比較的 わずかである。例えば、家庭または工業上の廃棄物においては、減縮係数は３以 上にならない。圧縮率か小さいのは、輸送コンテナの中にある全ての材料を同時 に圧縮するからである。

この種の圧縮用として、ねじ羽根を取付は管状ケーシングで囲んだ機械軸を有す るねし圧縮機も使用されている。このねじ圧縮機はこの材料をコンテナの中に押 し込み、コンテナが充満されることで圧縮を達成する。コンテナが充満したとき 、ねじ圧縮機を使って材料を連続的にコンテナの中へ押し込み、それによってコ ンテナ内の材料がある程度圧縮される。しかし、この圧縮の程度は比較的小さく 、すなわちこの手法でも係数３の圧縮率を超えない。圧縮率が小さい理由は、ね し圧縮機で生じる圧力かコンテナ内のほぼ全材料で吸収され、結果として各個個 の成分に作用する力は当然小さくなるからである。ねじ圧縮機は、その大きさに 対して比較的容量か小さく、大きな物体を処理することか困難であり且つその運 転にかなりの電力を要する。更に、ねし圧縮機は、購入価格および運転費用の双 方とも高価であり、また大きくて重い。

らせん圧縮機も材料圧縮に使用される。らせん圧縮機という用語は、その縦軸周 りに回転し、機械軸がなく且つ一端で支持され、ケーシングで囲まれたらせんま たは渦巻羽根を含んだ圧縮機と解釈する。そのような場合、このらせんとケーシ ングは、この材料の圧縮か始まる予備圧縮区域を形成する。この予備圧縮区域て 、このらせんの外径はこのケーシングの内径よりわずかに小さい。それで、この らせんはこの周囲のケーシングに密接に接近する（わずかの隙間をもって）。

この予備圧縮区域に続いて、この材料の移動方向に、材料の最終圧縮が行われる らせんのない領域かある。

らせん圧縮機は設計および構成か比較的簡単て、その結果実用コストおよび運転 コストか安く、同時に圧縮率が上述の係数３よりかなり高い。しかし、前述のと いう欠点を伴う。特に、大きい材料片の場合、つまりが生じやすく、その結果作 業がとどこおり、そして作業が中断される場合もある。

発明の目的 この発明の目的は、上述の欠点を解消し、らせん圧縮機が本質的に有する利点を 作動とするらせん圧縮機を提供することである。

解決法 この目的は、添付の請求の範囲の独立項の特徴事項に記載した技術によって達成 される。

この発明による装置の適切な実施例は添付の請求の範囲の従属項に開示されてい る。

図面の簡単な説明 さて、以下に、特に添付の図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、らせんが１本しかないらせん式圧縮機の一実施例の縦方向の破断図を 示し、 第２図は、第１図の線■−■による断面を示し、第３図は、第１図の線■−■に よる断面を示し、第４図は、らせんが２本あるらせん式圧縮機の他の実施例の縦 方向の破断図を示し、 第５図は、第４図の線■−■による断面を示し、そして、第６図は、第４図の線 ＶＩ−ＶＩによる断面を示す。

好的実施例の説明 第１図ないし第３図は、通路ｌＯに配置されたらせん３０を有する本発明の装置 の一実施例を示す。このらせんは、その幾何学的中心軸３１の周りに回転する。

この通路の下部２６は、その下方領域がこのらせんを比較的わずかな隙間で囲む ような断面形状である。第２図に示す実施例で、この下部の断面は半円形で、そ れに加えてこの下部は二つのほぼ直立する壁２８ａ、２８ｂと合体し、この通路 の上部２７を形成する。このらせんの一端３４、即ちその駆動端は、通路ｌＯの 一端、即ち駆動端にあるジャーナル１６を介して駆動手段６０に結合され、この らせんを回転するようになっている。このらせん３０は、一端支持で、図示の実 施例では、内部らせん羽根３７とこの内部らせん羽根に結合された外部らせん羽 根３８とから成るらせん羽根３３を含む。矢印Ａはこのらせんの回転方向を示す 。

このらせん羽根３３は、一端でのみ駆動手段６０に軸受され、一方その他端３９ は軸受けされていない。以後、この軸受されていない端を一般的に自由端３９と 称する。この自由端３９は、この通路の吐出端４３にまたはそれに隣接して位置 する。このジャーナル１６に最も近い部分て、通路の下部２６とまたはこの通路 の上方に向いた壁２８　ａ、２８　ｂと機械的接触せずにらせん羽根３３が回転 するようにジャーナルＩ６を配置している。回転時らせんは、このジャーナルに 最も近く位置する部分を除いて、その外形縁３２が通路１０の下部２６に当接す るようになっている。しかし、一般にらせん羽根３３の運動方向が垂直から水平 に変る限られた範囲でらせん羽根は、通路下部と当接する。このらせんが実質的 に当接する通路の側を以後支持側と称する。このらせん羽根を回転すると、材料 小片がこの通路とこの外形縁との間にしばしば運び込まれ、且つこのらせん羽根 と通路との間にしばしば材料の薄層が形成されることは明らかである。その結果 、運転の際、このらせん羽根と通路の間の当接が断続的である。しかし、簡略化 のために、以後このらせん羽根３３が通路と直接接触する点とらせん羽根と通路 の間にある材料層を介して間接接触する点とを含めて、このらせん羽根が通路と 当接しているとして説明する。この通路との所定の当接のため、一般に、重い負 荷がかかると、らせんが半径方向に弾性的に変位できるようにジャーナル１６と らせん羽根３３は、設計されている。

このらせん３０が通路ｌＯと当接した時に、このらせんの外形縁３２はこの通路 の内面とほぼ平行である。らせんが半径方向に弾力的であることにより、らせん か回転すると、らせんの当接面が通路の縦方向に移動するにつれてその外形縁３ ２かこのらせんの長さの大部分にわたって通路と次第に当接する。そこで、通路 の内面の摩耗は、らせんが半径方向に剛的である場合に生じるように、限定され た領域に集中することはない。機械的中心軸でらせんを支持した場合は、らせん と端部領域で通路と当接すると、上記の“集中した”摩耗が生じる。

第１図にホッパ状装置として図示する供給装置４０は、通路に設けられた開口部 １１、即ちこの通路の供給開口部に接続している。この通路の縦方向で供給開口 部１１は、はぼらせん３０の全長に相当する長さとなっている。この領域で、ら せんと通路は供給された材料の供給隔室３５を形成する。一つの好ましい実施例 で、このらせんの直径とピッチとは、らせんがほぼ−巻きだけとなるように設定 されている。この通路の供給開口部１１とこの装置の吐出開口部１２との間に、 円周方向にケーシング４２によって囲まれた室４１が配置されている。このらせ んの自由端３９とこの通路の吐出開口部１２との間に位置する空間の部分は、以 後一般的にこの装置の圧縮セルと称する空間を形成する。この圧縮セルは、通常 室４１の一部から成るが、ある場合では供給隔室３５の一部もこの圧縮セルに含 められている。寸法以外は、この圧縮セルの断面形状は任意であり、例えば円形 でも長円形でもよく、湾曲部を含んでもよく、多角形等でもよい。

このらせんの自由端３９は、開口部１１と圧縮セル１５の間の遷移領域３６に配 置されている。ある場合ではらせんをこの室４１中へわずかな距離で、この室の 長さの約半分、一般には、この室の長さの約３分の１だけ突出させている。別の 場合では、このらせんの自由端３９は、らせん通路の軸方向を横切って供給開口 部１１の境界を定め、カリ吐出開口部１２に最も近接した平面の領域に位置して いる。第３の実施例では、このらせんは、上記の平面からねじピッチの３分の！ 、一般にはねしピッチの４分の１に相当する距離だけすすんだ位置で終る。

このケーシング４２て囲まれた室４１は、この室に送り込まれた材料がつかえる 危険がないような寸法になっている。すなわち、室４１の断面を供給隔室３５よ り太き（している。一般に、室４１の上部境界４６を供給隔室の上部境界より高 くするようにしている。室４１の側部境界４４ａ、４４ｂおよび下部境界４５の 、らせん３０の幾何学的中心線３１の延長線からの距離は、供給隔室の同境界部 の同距離より大きくとられている。このため、ある場合では、室４２の供給隔室 と境は段状とされるが、この境か連続的に拡大するようにしても良い。室４Ｉを 吐出開口部１２へ向けて連続的にフレアさせても良い。この後者の場合では、室 ４１の上部境界は、一般に、この供給隔室の上部境界より上方に高揚している。

又ある場合では、境界部に引きつついて室４１の断面積がほぼ連続的にテーバ状 にされている。

ケーシングの吐出開口部１２には、材料の移動を妨げるバッフル部材１３ａ。

１３ｂか配置されている。これらのバッフル部材は、所定値を超えた圧力負荷を 受けると材料の移動を妨げない位置をとるように設計されている。第１図に、こ のバッフル部材の一実施例を示しである。すなわちこの実施例では、バッフル部 材は開口部１２の外縁に軸受されている。

第１図の下方領域に図示されているように、圧縮セル１５の開口部１２にバッフ ル部材＋３ａがジャーナル１７て結合されている。このヒンジは、バッフル部を 才に外力か作用していない場合バッフル部材を出発位置に戻すばねを備えたヒン ジとされている。またこのヒンジは、一体のばねのバッフル部材に作用する力の 大きさを調節するための手段を備えている。

この図の上方領域に図示されているように、バッフル部材１３ｂは、ジャーナル １６で軸受されている。このバッフル部材は一つ以上の延長部２０を備えている 。延長部は以上のばね部材１８の手段によりバッフル部材を図示の位置に保持し ている。このジャーナル１６とそれぞれの延長部２０のばね部材１８の係留点と の間の距離を加減することによって、バッフル部材１３ｂを初期位置かられきに 動かすために要する力を調節することができる。当業者には、このバッフルがと のような任意の設計でもよく、またこの装置のどのような任意の適当な、固定部 分に結合することもできることは明白だろう。またある場合には、ばね部材１８ に予張力を与えるための手段を備えてもよい。

これらのバッフル部材を戻し、またバッフル部材を初期位置から変位するに要す る力を調節する例を以上で図面を参照して説明した。例えば空気圧または油圧で 作動する装置を使った。場合でも相当の機能が達成できることは当業者に明白だ ろう。同様に、バッフル部材用のジャーナル１６．１７の位置を、圧縮セル１５ 内に配置するようにできることも当業者に自明である。この場合、バッフル部材 は少くとも部分的に通路ｌＯの中に位置することとなる。バッフル部材を弾性的 にしはり円錐形をとらすようにしても良い。

少（とも一つの第１機械的案内部材５０が、らせん３０上方に、且つ開口部１１ の領域上方に配置されている。案内部材は、らせんの長手方向に延在し、らせん の長手方向で供給開口部の長さにほぼ相当する長さとなっている。本発明によれ ば、案内部材は、通路の支持側、即ち回転時らせん羽根３３が半径方向に移動す る側に配置されている。半径方向の移動は、らせんの回転方向（右廻りか左廻り か）およびらせんとらせんによって移動される材料との間に起きる反力に依存す る。案内部材５０は、少くともらせん３０を回転したとき、らせんの外形縁３２ と密接して位置しまたはそれに当接する。案内部材は、らせんを回転すると、ら せんに同伴する材料をかき落す刃の作用もする。更に、案内部材は、らせんの回 転時に生じつる上向きの力でらせんがこの通路から持ち上がることを防ぐ役目も する。一つ以上の第１案内部材５０を含む装置の好ましい実施例において、この 第１案内部材と開口部のこれに対向する壁２８ａとの間の最少距離は一般にらせ んの直径より小さい。また当該実施例で、もしらせんが上向きの力を受けたとし ても第１案内部材はらせんが通路内にととまることを保証する。すなわち、第１ 案内部材５０は、らせんが通路から持ち上げられることを防ぐに十分な障害物と なる。

ある場合には、少くとも一つの補助的案内部材５１（第２案内部材）が開口部１ １の領域に設けられている。この補助的案内部材は、前述の（第１）案内部材に 対してこの開口部１１の反対側に配置されている。一般に、この第２案内部材も 第１案内部材の長さに相当する長さであり、らせんの長手方向に延在している。

第１案内部材５０と第２案内部材５１の間の距離は、らせんの直径よりも小さい 。

それで、らせんはこのらせんの回転時に生じつる上向きの力で通路から持ち上げ られるのを防止している。

本装置が湿った材料を圧縮する場合に、この材料の中の水分を減することを意る ための排水孔１４を備える。一般に、打ち抜き穴、開口部等の排水手段１４は、 供給隔室と圧縮セルとの両方に設けられている。

第１図では、供給隔室３５と室４１とを含む圧縮セル１５が二つの別々の部分か ら成り、それらがそれぞれ結合装置１９および２１によって相互結合されている 。これらの結合装置は図面にフランジ要素として示されているが、当業者には、 これらの結合装置は、その他の様々な手段が本発明の精神および範囲から逸脱す ることなく使用できることは明白だろう。

ある実施例で、この室４Ｉはコンテナ（図示せず）に結合される。すなわち圧縮 セルは、ある実際的用途では、圧縮セルの吐出開口部の領域でコンテナに結合さ れる。−万能の実際的用途では、圧縮セルか完全にまたは部分的にこのコンテナ に収容されている。

供給隔室３５と圧縮室１５とを二つの別々のユニットとするようにすれば、本発 明の装置が扱うへき材料の成分に依存して供給隔室と圧縮セルの寸法を決める際 にかなりの自由度を与える。すなわち圧縮セルの長さを、例えば、装置に材料を 一旦通したときの所望の圧縮率および／もしくは完全固形化、またはこの圧縮セ ルの中に材料を安定して詰めるために要する摩擦に依って選択できる。その他の 寸法も材料の種類に応じて決定できる。材料片が大きい場合、圧縮セルの高さお よび幅を供給隔室より太き（することが好ましい。供給隔室３５と圧縮セル１５ の双方に、材料の種類に適した断面形状を与えることができる。同様に、通路と らせんの間の隙間は扱うへき材料を考慮して寸法を決められる。

第４図から第６図は、この圧縮セル１５ａに材料を供給するために二つの相互に 協働するらせん３０　ａ、３０　ｂを設けた、本発明の一実施例を示す。この実 施例は、本装置を前述の第１図ないし第３図を参照して説明した構成とほぼ同様 に構成される。簡単化するために、第４図に示す実施例では前述の実施例の装置 と同じ参照番号で同様構成部品を示す。各らせんの通路ｌＯは、前述の実施例で 説明したものと対応する設計であり、らせんが常時あるいは運転時通路ｌＯに当 接する領域で、通路の最小曲率半径かそれぞれのらせんの外径の半分にほぼ相当 するかそれを超えるものとする。この曲率半径は、通路の一部だけが縦方向に分 離した支持体を形成するときにも適用できる。駆動手段６０はこれらのらせんを 互いに反対向に回転させる。（矢印Ａ参照）。この回転方向は、圧縮セル１５ａ の方へ移動された材料が２つのらせんの間の領域へ移動するように選定されてい る。

この結果、材料は中央に糸状に蓄積され、これらのらせんを下方に押しつけ、よ ってらせんが通路１０ａから持ち上げられるのを防ぐ助けをする。

第５図および第６図は、本装置が共働する二つのらせん３０を装備するに適した 圧縮セル１５を図示したものである。この圧縮セル１５は、図示の実施例では、 はぼ平面の上部境界４６とほぼ平面の下部境界４５を有する。この上部境界は、 下部か下部境界４５の方へ湾曲する境界４４ａ、４４ｂを介してこの下部境界と 合体する。

一つの好ましい実施例において、らせんの回転の案内装置は、供給開口部の中央 部の下方のらせん羽根の部分がそれぞれの通路の最下部に隣接して位置する受領 位置にセットされたらせんによって回転が終わるように設計されている。この構 成は、１本らせんの場合でも同様である。

本発明による装置の作動に際し、材料が供給装置４０および供給開口部１１を介 して供給される。駆動手段６０がらせん３０を回転し、材料をこのケーシングの 吐出開口部１２の方へ移動する。バッフル部材１３が材料の移動を阻止し、それ て圧縮されたＵ料の材料のかたまりが圧縮セル１５．１５ａの中に堆積し始める 。らせんによって供給される新しい材料が蓄積し、材料のかたまりに対して押圧 され、ある長さに達したとき、バッフル部材を引込ませる程の圧力を働かせる。

しかし、このケーシングの中の材料かたまりの移動は、このケーシング、バッフ ル部材およびこのかたまりの中の材料の間の摩擦によっていぜんとして妨げられ 、同時にらせん羽根がその自由端で材料をかたまりの方へ押し付け、材料を圧縮 する。新しい材料が開口部から供給されるので、材料が蓄積され、かたまりに対 して圧縮され、ついにはケーシングからＵ［出される。材料を圧縮すると、材料 は限定された小さな空間にあるので、材料に加えられる圧縮力は大きさがらせん の端部によって決まる非常に小さな表面積に集中され、大変高い圧縮力が達成さ れる。

らせんを回転すると、案内部材５０（らせんそれ自身に密接した）は材料がらせ んと通路の間に入り込むのを防ぐ。らせんを回転すると、材料がらせん羽根に付 着することがあるが、案内部材が材料をらせん羽根からかき落す。

この発明による圧縮装置は、同じ能力を有するねし圧縮機よりかなり寸法が小さ く、高い圧縮率を示す。なぜなら、材料移送領域は、ねじ圧縮機のねじ羽根の高 さによって決まってしまうのに対してらせん圧縮機の移送領域は、らせんの直径 によってほぼ決まるからである。供給隔室３５より圧縮セル１５の輸送面積を増 大しているので従来らせん圧縮機で生じていたつまり危険が低減できる。このコ ンパクトな構成により、圧縮セル内に送り込む材料を送り込む従来技術でほら上 記の詳細な説明では本発明の限られた数の実施例のみ説明したが、本発明が添付 の請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく多数の実施例を含むことは 自明である。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．材料（２）を圧縮するための装置（１）であって、通路（１０）と、該通路 に配置された供給開口部（１１）と、駆動手段（６０）によって縦軸周りに回転 し、機械的軸がなく一端支持のらせん羽根（３３）を含む少くとも１本のらせん （３０）と、前記少くとも１本のらせん（３０）と供給された材料用の上記通路 （１０）によって形成される一つの供給隔室（３５）と、並びに該らせん（３０ ）の軸方向に位置する吐出開口部（１２）とを備え、該らせんがその駆動端（３ ８）のみで軸受され且つ材料の移動に低抗をあたえるためにバッフル手段（１３ ）が該吐出開口部（１２）に関連して配置されている一つの圧縮セル（１５，１ ５ａ）を含む装置において、該供給隔室（３５）が該圧縮セル（１５）と直接合 体することを特徴とする装置。 ２．請求の範囲第１項に記載する装置において、前記らせんの自由端（３９）が 前記供給隔室（３５）と前記圧縮セル（１５）の間の遷移領域に配置されている ことを特徴とする装置。 ３．請求の範囲第１項または第２項のいずれか一項に記載する装置において、こ の通路（１０）の縦方向の開口部が前記のらせん（３０）の全長にほぼ渡る長さ であることを特徴とする装置。 ４．請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載する装置において、前 記らせんがほぼ一巻きのらせんを含むことを特徴とする装置。 ５．請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか一項に記載する装置において、少 くとも一つの第１機械的案内部材（５０）が該らせん（３０）のほぼ上に且つ該 開口部（１１）の領域に配置されており、前記らせん回転時該案内部材が、前記 通路の前記らせん羽根（３３）当接側に配置されていることを特徴とする装置。 ６．請求の範囲第５項に記載する装置において、前記らせんが一つのみ設けられ 、前記第１案内部材（５０）と前記開口部の対向縁の間の最小距離が前記らせん の直径より小さいことを特徴とする装置。 ７．請求の範囲第５項に記載の装置において、前記らせんが一つのみ設けられ、 少くとも第２の機械的案内部材（５１）が該開口部（１１）の反対側に配置され て、前記第１案内部材と該第２案内部材の間の最小距離が該らせんの直径より小 さいことを特徴とする装置。 ８．請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか一項に記載する装置において、前 記供給隔室（３５）および／または前記圧縮セル（１５）の境界面が排水孔（１ ４）を備えることを特徴とする装置。 ９．請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか一項に記載する装置において、前 記圧縮セル（１５）と前記供給隔室（３５）が結合部材（１９，２１）によって 相互結合された二つの別々のユニットを構成することを特徴とする装置。 １０．請求の範囲第１項ないし第５項または第８項のいずれか一項に記載する装 置において、前記通路（１０）に配置された二つの相互にほぼ平行ならせん（３ ０）を含み、該通路の縦方向に移動している材料が該通路の中央部の方に蓄積す るような向きに該らせんが反対の回転方向に回転するように配置されていること を特徴とする装置。 １１．請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか一項に記載する装置において、 該バッフル部材（１３ａ，１３ｂ）が該バッフル部材を前記部材の出発位置から 離れる方向に変位するに要する力を調整するための手段（１７，１８）と協同す ることを特徴とする装置。 １２．装置（１）の中で材料を圧縮する方法であって、該装置が、駆動手段（６ ０）によって縦軸周りに回転し、機械的軸無しの一端支持のらせん羽根（３３） を含む少くとも一つのらせん（３０）を備えた通路（１０）と、供給された材料 用の供給隔室（３５）と吐出開口部（１２）とを備え、該材料が該吐出開口部を 通って動くと該材料の移動をバッフル手段（１３）が妨げる圧縮セル（１５，１ ５ａ）を含む方法において、前記少くとも一つのらせん（３０）を回転させて材 料を圧縮セルへ移動させる段階と、該セル内で該材料が該吐出開口部（１２）を 通る移動を阻止させて次第に圧縮させる段階を有することを特徴とする方法。