KR20150091069A - 분말을 운송하고 가압하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분말 재료를 압력 P1 하의 제 1 구역으로부터 압력 P2 하의 제 2 구역으로 운송하고 그 분말 재료를 압력 P1 으로부터 압력 P2 로 가압하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 일반적으로 운송 동안에 분말 재료의 패킹 (packing) 을 피하기 위해, 분말 재료에 진동과 같은 운동을 부여할 수 있다.

Description

분말을 운송하고 가압하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING AND PRESSURIZING POWDER}
본 발명은, 분말 재료를 압력 P1 하의 제 1 구역으로부터 압력 P2 하의 제 2 구역으로 운송하고 그 분말 재료를 압력 P1 으로부터 압력 P2 로 가압하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 일반적으로 운송 동안에 분말 재료의 패킹 (packing) 을 피하기 위해, 분말 재료에 진동과 같은 운동을 부여할 수 있다.
생산 라인에서의 분말 재료의 프로세싱은, 상이한 열역학적 특성을 갖는 상이한 구역들 사이에서 운반되는, 즉 압력 P1 을 갖는 제 1 구역으로부터 압력 P2 를 갖는 제 2 구역으로 운반되는 분말을 종종 포함한다.
분말 프로세싱의 일례가, 발포 성분 및 그 발포 성분을 함유하는 분말의 제조에 관한 EP 1 206 193 에 개시되어 있다.
US 7,234,493 에는, 더스티 (dusty), 분말상, 그레인형 또는 과립형의 전달되는 재료를 저장 리셉터클 밖으로 그리고 작업 또는 운송 리셉터클이나 유사한 수용 공간 내로 운송하기 위한 디바이스가 개시되어 있다. 디바이스는 작업 챔버를 포함하하고, 작업 챔버는 전달되는 재료를 위한 공급 라인에 연결되고 배출 단면부를 포함한다. 디바이스는 작업 챔버를 포함하하고, 작업 챔버는 전달되는 재료를 위한 공급 라인에 연결되고 배출 단면부를 포함한다. 운반되는 재료를 위한 공급 라인은 관형 필터 공간으로 이어지고, 또한 관형이며 상기 필터 공간을 한정하는 필터 인서트가 공기 라인 및/또는 가스 라인에 연결된 작업 챔버 내부에 위치된다.
이 문헌은 제 1 압력으로부터 제 2 압력까지 분말 재료를 가압하는 것을 제공하지 않는다. 그렇지만, 유동 매체의 사용에 의해 운송되는 분말 재료는 패킹 경향을 갖고, 그러한 패킹은 압력 P1 의 제 1 구역으로부터 압력 P2 의 제 2 구역으로 분말 재료를 운송하기 위한 디바이스를 막히게 하고, 이러한 막힘 (clogging) 은 임의의 추가 운송을 실질적으로 막을 것이다. 막힘 효과는 압력 차가 증가함에 따라 증폭되는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 분말 재료를 운송하기 위한 향상된 장치 및 방법이 유리할 것이고, 특히 더 효과적인 그리고/또는 믿을 수 있는 장치 및 방법이 유리할 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 상기한 문제를 해결하는 장치 및 방법을 제공하는 것이라고 할 수 있다.
따라서, 상기한 목적 및 여러 다른 목적은, 본 발명의 제 1 양태에서, 제 1 압력 (P1) 하의 제 1 구역으로부터 제 2 압력 (P3) 하의 제 2 구역으로 분말 재료를 운송하고 그 분말 재료를 압력 P1 으로부터 압력 P2 로 가압하기 위한 장치를 제공함으로써 달성될 것이다. 상기 장치는, 제 1 구역과 리셉터클 사이의 분말 입구, 리셉터클과 제 2 구역 사이의 분말 출구, 가스 입구와 가스 출구, 를 구비하는 리셉터클, 및 분말 재료의 운송 및 가압 동안에 제 1 구역, 제 2 구역, 또는 쌍방의 구역들로부터 리셉터클을 선택적으로 밀봉하도록 되어 있는 폐쇄 수단을 포함하고, 상기 리셉터클은 상기 분말 출구의 상류에 위치되는 오실레이터를 구비하고, 상기 오실레이터는 상기 분말 재료의 배출 동안에 작동되도록 되어 있어서, 상기 오실레이터는 상기 분말 재료의 배출 동안에 상기 분말 재료에 진동을 부여하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 획득되는 효과들 중 하나는, 구조물과 같은 솔리드로 패킹되는 분말 재료의 경향을 압도할 수 있는 풀림 (loosening) 작용이 분말 재료에 제공될 수 있다는 것이다. 그리고, 가스의 공급은, 일반적으로 장치 내의 분말 재료의 유동화를 부여함으로써, 분말 재료에 추가 풀림 작용을 제공할 수 있다.
오실레이터는 장치 내에 그리고 분말 출구 근방에 일체로 배치되는 것이 바람직하다. 이로써, 오실레이터는 분말 재료와 직접 접촉할 수 있고, 따라서 분말 재료에 직접 작용할 수 있다.
분말 재료의 운송은 분말 재료를 운반하는 유체 (바람직하게는 가스) 의 유동에 의해 적어도 도움을 받는다는 것에 유의한다. 따라서, 분말 입구와 분말 출구라는 구성은 가스와 분말 재료의 혼합물을 위한 입구와 출구를 가리킨다.
상기 장치의 바람직한 실시형태에서, 오실레이터는, 리셉터클 내에 배치되고 또한 분말 배출 방향에 수직하게 연장되는 회전가능 플랩을 포함할 수 있다. 회전가능 플랩은 약간 열린 위치 (ajar position) 에 위치될 수 있고, 회전가능 플랩은 분말 배출 동안에 그의 약간 열린 위치 주위에서 진동하도록 작동될 수 있다.
바람직하게는 그리고 유리하게는, 회전가능 플랩은 히스테리시스 없이 액추에이터에 의해 작동된다. 액추에이터는 바람직하게는 공압식 액추에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 오실레이터는 버터플라이 밸브일 수 있다.
리셉터클은 바람직하게는, 적어도 2 개의 가스 입구들을 구비하고, 상기 가스 입구들 중의 적어도 하나는 오실레이터와 분말 출구 사이에 위치된다.
더욱이, 리셉터클은 바람직하게는, 분말 재료를 유지할 수 있는 필터를 구비할 수 있고, 상기 필터는 리셉터클 내에: 가스 출구가 제공된 헤드 스페이스, 및 분말 입구 및 분말 출구 가 제공된 작업 공간을 한정한다. 그리고, 바람직하게는 헤드 스페이스에는 가스 입구가 제공될 수 있다.
리셉터클은 개별 가스 파이프들을 통해 단일 가스 공급부에 연결된 복수의 가스 입구들을 구비할 수 있다. 그리고, 가스 파이프들은 바람직하게는 가스 공급부로부터 가스 입구들까지 평행하게 배치될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 바람직하게는, 가스 파이프들은 바람직하게는 제어가능한 차단 밸브인 폐쇄 수단을 구비할 수 있다. 바람직하게는, 가스 파이프들의 폐쇄 수단은 동시 개방 또는 폐쇄를 위해 제어될 수 있다.
장치는 바람직하게는, 오실레이터와 분말 출구 사이에 테이퍼링 부재를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 오실레이터는 0.5 ㎐ 내지 30 ㎐ 의 진동수로 진동하도록 되어 있을 수 있고, 바람직하게는, 1 도 (degree) 내지 20 도의 진폭으로 진동하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 바람직하게는, 적어도 10 bar 의, 제 1 압력 (P1) 과 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이 (absolute difference in pressure) 로 작동하도록 되어 있을 수 있다. 따라서, 본 발명은, 제 2 양태에서, 상기한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 가압 장치로서, 제 1 압력 (P1) 과 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이
Figure pct00001
는 적어도 10 bar 인, 상기 가압 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 제 3 양태에서, 압력 P1 하의 제 1 구역으로부터 P2 하의 제 2 구역으로 분말 재료를 운송하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 본 발명의 다른 양태들에 따른 장치를 사용하고,
- 분말 입구가 개방되고 분말 출구가 폐쇄되고 가스 출구가 개방되고 가스 입구가 바람직하게는 폐쇄되어 있는 동안에 리셉터클에 분말 재료를 공급함으로써, 제 1 구역으로부터 분말 재료로 상기 장치를 충전하는 단계;
- 분말 입구, 분말 출구 및 가스 출구가 폐쇄되어 있는 동안에 하나 이상의 가스 입구를 통해 상기 장치에 가압 가스를 공급함으로써, 상기 장치를 가압하는 단계; 및
- 분말 출구를 개방하고 오실레이터를 작동시키고 바람직하게는 가압 가스가 하나 이상의 가스 입구를 통해 상기 장치에 유입될 수 있게 함으로써, 상기 장치를 비우는 단계
를 포함한다.
본 발명의 제 1, 제 2, 및 제 3 양태는 다른 양태들 중의 임의의 양태와 각각 조합될 수 있다. 본 발명의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 이하에서 설명하는 실시형태들로부터 분명해질 것이고, 상기 실시형태들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 첨부 도면과 관련하여 보다 상세하게 설명한다. 도면들은 본 발명을 구현하는 방식을 보여주고, 첨부된 청구항 세트의 범위에 속하는 다른 가능한 실시형태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1 은 본 발명에 따른 분말 재료를 운송하기 위한 장치의 제 1 실시형태를 개략적으로 보여준다.
도 2 는 본 발명에 따른 오실레이터를 개략적으로 보여준다.
도 1 은 본 발명에 따른 분말 재료를 운송하기 위한 장치의 제 1 실시형태를 개략적으로 보여준다. 장치는 제 1 압력 (P1) 하에 있는 제 1 영역으로부터 제 2 압력 (P2) 하에 있는 영역으로 분말 재료를 운송하도록 되어 있다. 장치는 바람직하게는, 적어도 10 bar, 보다 더 바람직하게는 적어도 50 bar 의 제 1 압력 (P1) 과 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이로 작동하도록 되어 있을 수 있다.
장치 밖으로의 분말 재료의 운송은 분말 재료가 하류에 위치된 제 2 구역을 향해 장치에서 유출하는 유체, 바람직하게는 가압 가스로 운반됨으로써 적어도 부분적으로 달성된다. 유사하게, 분말 재료는 바람직하게는, 제 1 구역으로부터 장치 내로 흐르는 유체, 바람직하게는 가압 가스로 운반됨으로써 장치에 공급된다.
장치는 실린더로서 성형된 리셉터클 (3) 을 포함한다. 리셉터클 (3) 의 상단부 (도면 참조) 에는, 반구형 부재 (11) 가 배치되어 있고, 하단부에는 테이퍼링 부재 (12) 가 배치되어 있다. 테이퍼링 부재 (12) 의 좁은 단부에는, 파이프 부재 (13) 가 배치되어 있다.
장치 내부에는, 반구형 부재 (11) 의 영역에 필터 (9) 가 배치되어 있다. 필터는 바람직하게는 리셉터클 (3) 의 상단부에 배치되고, 이로써 반구형 부재 (11) 는 헤드 스페이스를 형성하고, 테이퍼링 부재 (12) 를 갖는 리셉터클 (3) 은 분말 입구 (5) 및 파이프 부재 (13) 의 형태의 분말 출구를 구비하는 작업 공간을 형성한다.
장치는 파이프와 밸브를 통해 다수의 소스에 연결되고, 파이프에 연결된 밸브는 장치의 일체형 부분일 수도 있다. 도면에 도시된 것처럼, 다양한 밸브가 일반적으로 제어가능한 차단 밸브이고, 밸브는 일반적으로 전기적 또는 공압식 제어된다.
분말 재료는 제 1 압력 (P1) 하에 있는 제 1 구역으로부터 제 1 구역과 리셉터클 (3) 의 내부 사이의 파이프 연결부에 배치된 제어가능한 차단 밸브 (5a) 를 포함하는 분말 입구 (5) 를 통해 장치에 들어간다. 분말은 제 2 압력 (P2) 하에 있는 제 2 구역에 연결되어 있는, 분말 출구로서 역할하는 파이프 부재 (13) 를 통해 장치에서 나온다. 분말 재료의 운송은 일반적으로 중력의 영향 하에서 가스 유동으로 운반되는 분말에 의해 달성된다.
장치의 상단부 (반구형 부재 (11) 의 상부) 에는, 진공 (6) 및 공급 압력 (7) 에의 선택적 연결부가 제공되어 있다. 본 맥락에서, 진공이라는 구성은 리셉터클 (3) 내의 압력보다 더 낮은 압력을 제공함으로써 제공되는 흡입 (또는 적어도, 더 높은 압력의 가스가 진공을 향해 유동할 수 있게 하는 가능성의 제공) 을 의미하기 위해 사용되고, 공급 압력이라는 구성은 리셉터클 (3) 내의 압력보다 더 높은 압력에 있는 유체, 바람직하게는 가스를 의미하기 위해 사용되는 것임에 유의해야 한다.
진공 (6) 과 공급 압력 (7) 에의 연결부는 제어가능한 차단 밸브 (6a, 7a) 를 포함하는 파이프들에 의해 제공된다. 따라서, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 헤드 스페이스는 반구형 부재 (11) 의 상부로부터 중간 파이프 (15) 까지 연장되는 파이프 (14) 를 통해 공급 압력 (7) 에 연결된다. 중간 파이프 (15) 의 일 단부에는, 밸브 (7a) 가 배치되어 있고, 중간 파이프 (15) 의 타 단부에는, 밸브 (6a) 가 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 파이프 (14) 는 가스가 파이프 (14) 를 통해 장치로 유입하거나 또는 장치로부터 유출하는지에 따라 가스 입구로서 그리고 가스 출구로서 역할할 수 있다.
2 개의 위치에서 장치로의 가압 가스의 유동을 제어하기 위해 2 개의 제어가능 차단 밸브 (16a, 16b) 를 통해 중간 파이프 (15) 로부터 연장되는 파이프 (16) 에 의해 보조 연결부가 제공될 수도 있다; 밸브 (16a) 는 리셉터클 (3) 내로의 가스의 유동을 제어하고, 밸브 (16b) 는 테이퍼링 부재 (12) 내로의 가스의 유동을 제어한다. 따라서, 제어가능한 차단 밸브를 갖는 파이프 (16) 는 장치를 위한 가스 입구로서 역할한다. 밸브 (16a) 및/또는 밸브 (16b) 가 일부를 형성하는 하나의 또는 쌍방의 연결부가 생략될 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
장치는 테이퍼링 부재 (12) 와 파이프 부재 (13) 사이의 통로를 폐쇄하도록 되어 있는 제어가능한 프로세스 밸브 (8) 형태의 폐쇄 수단을 더 포함한다. 프로세스 밸브 (8) 는 바람직하게는, 플랩이 적어도 2 개의 위치: 테이퍼링 부재 (12) 의 개구가 밀봉되는 수평 위치 및 테이퍼링 부재 (12) 의 개구를 밀봉하지 않는 수직 위치에 배치될 수 있는 플랩 밸브의 형태이다. "수평" 및 "수직" 방향은 장치를 통한 분말 재료의 유동이 수직인, 도면에 도시된 것처럼 장치의 배향에 따라 주어진다. 제공되는 밀봉은 바람직하게는, 제 2 구역의 압력과 적어도 동일한 압력까지 장치의 가압을 허용하기에 충분하고, 많은 실시형태에서, 밀봉 및 플랩은 바람직하게는, 프로세스 밸브 (8) 에 걸친 적어도 10 bar 의 압력 차를 견디도록 되어 있다.
그리고, 아래에서 더 상세하게 설명하는 오실레이터 (1) 가 실린더형 리셉터클 (3) 과 테이퍼링 부재 (12) 사이의 통로에 배치되어 있다. 오실레이터 (1) 는 바람직하게는 공압식 작동 및 제어되고, 따라서 일반적으로 컴퓨터를 포함하는 제어기 (10) 에 연결되는 액추에이터 (2) 에 연결되어 있다.
도 1 에 도시된 파이핑은, 파이프들이 단일 소스 (7) 에 병렬로 연결되고 밸브들 (7a, 16a, 16b) 이 바람직하게는 압력 및 진공을 제공하기 위해 장치를 연결하고 제어하는 다수의 다양한 다른 방식의 상태 (개방/폐쇄) 를 동시에 또는 다른 순서로 이동시키도록 제어될 수 있는, 단지 일례라는 것에 유의하라.
장치는 바람직하게는 다음의 방식으로 사용된다.
장치의 충전
장치에 분말을 도입하기 위해, 다양한 밸브들이 다음의 방식으로 편성된다:
7a 16a 16b 8 5a 6a
폐쇄 폐쇄 폐쇄 폐쇄 개방 개방
진공에 노출되어 있는 반구형 부재 (11), 제 1 구역의 압력 (P1) 에 있는 분말, 그리고 폐쇄되어 있는 밸브 (8) 의 조합은 분말이 리셉터클 (3) 에 유입되게 한다. 분말은 필터 (9) 에 의해 반구형 부재에서 연결부를 통해 리셉터클 (3) 에서 나오는 것이 방지된다.
장치의 가압
일단 장치에 원하는 양의 분말이 도입되면, 다양한 밸브들은 다음의 방식으로 편성된다:
7a 16a 16b 8 5a 6a
개방 개방 개방 폐쇄 폐쇄 폐쇄
이 단계 동안에, 장치의 가압이 목표되고, 가압은 바람직하게는 공급 압력 (7) 으로부터 가압 가스를 공급함으로써 행해진다. 개방 상태에 있는 단 하나 또는 2 이상의 밸브 (7a, 16a, 16b) 로 가압을 달성하는 것이 가능하고, 이 밸브들의 개방 시퀀스는 상기 표에 기재된 것과 상이한 방식으로 선택될 수도 있다. 예컨대, 만약 도입된 분말이 패킹 경향이 높다면, 밸브들 (16a 및 16b) 을 개방하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그렇게 하면 예컨대 가압 동안의 유동화에 의해 분말을 풀 수 있기 때문이다.
장치의 비움
일단 리셉터클 (3) 에 원하는 양의 분말이 도입되고 장치가 가압되면, 다양한 밸브들은 다음의 방식으로 편성된다:
7a 16a 16b 8 5a 6a
개방 개방 개방 개방 폐쇄 폐쇄
위에서 나타낸 것처럼, 밸브 (8) 의 개방은 제 2 구역의 압력 (P2) 과 동일한 장치 내부의 압력까지의 장치의 압력 증가 (build-up) 를 대기한다. 선택적으로, 밸브 (8) 의 개방은 압력 P2 보다 약간 더 높은 (예컨대 1 bar) 압력의 증가를 대기할 수도 있다.
일단 장치의 압력이 원하는 레벨에 있고 밸브 (8) 가 개방되어 있으면, 장치 내에 존재하는 분말은 테이퍼링 부재 (12) 와 파이프 부재 (13) 를 통해 그리고 후속하는 프로세스 라인 내로 리셉터클 (3) 에서 나올 수 있다.
전술한 절차는 분말 재료의 압력을 압력 P1 으로부터 압력 P2 로 증가시키도록 되어 있다. 장치가 분말 재료의 압력을 압력 P2 로부터 압력 P1 으로 감소시키기 위해 또한 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 장치의 충전은 상기한 것처럼 행해진다. 그리고, 장치의 감압이 뒤따른다. 그리고 나서, 장치의 비움이 상기한 것처럼 행해진다.
장치의 감압
일단 장치에 원하는 양의 분말이 도입되면, 다양한 밸브들은 다음의 방식으로 편성된다:
7a 16a 16b 8 5a 6a
폐쇄 폐쇄 폐쇄 폐쇄 폐쇄 개방
이 단계 동안에, 장치의 감압이 목표되고, 감압은 바람직하게는 진공 (6) 으로부터 흡입을 적용함으로써 행해진다. 선택적으로, 밸브 (6a) 의 개방은 압력 P1 보다 약간 더 낮은 (예컨대 1 bar) 압력의 증가를 대기할 수도 있다.
분말은 솔리드형 구조물로의 패킹 경향을 종종 갖고, 예컨대 테이퍼링 부재 (12), 파이프 부재 (13) 또는 또 다른 하류에서 장치를 차단할 수 있는 그러한 패킹을 방지하기 위해, 전형적으로 분말의 유동화와 같은 풀림 작용에 의해 패킹을 방지하도록 오실레이터 (1) 가 분말을 진동시키도록 배치된다. 오실레이터 (1) 와 함께, 밸브 (16a, 16b, 또는 16a 와 16b) 를 통한 유체, 바람직하게는 가스의 도입에 의해 분말은 풀릴 수 있다.
장치는 그의 길이방향이 중력 방향에 평행하게 배치되는 것이 바람직하다 (도 1 을 참조하여 보면, 중력을 반구형 부재 (11) 로부터 파이브 부재 (13) 를 향하는 방향으로 작용한다). 따라서, 중력은 적어도 장치를 비우는 것을 도울 것이다. 장치에 가압 가스를 계속 공급함으로써 (밸브 7a, 16a 및 16b 는 개방되어 있음), 가스의 유동은 파이브 부재 (13) 를 향할 것이고, 분말이 풀림에 따라, 분말은 가스 유동으로 운반될 것이다.
오실레이터 (1) 는 도 2 에 더 상세하게 도시되어 있다. 도 2a 는 도면의 평면에 수직한 그리고 장치의 길이방향을 따라 취한 장치의 섹션의 단면도이다. 도 2b 는 도면의 평면에 평행한 그리고 장치의 길이방향을 따라 취한 장치의 섹션의 단면도이다. 마지막으로, 도 2c 는 장치의 길이방향에 수직한 장치의 섹션의 단면도이다.
도 2 에 도시된 것처럼, 오실레이터 (1) 는 샤프트 (18) 에 배치된 회전가능 플랩 (17) 을 갖는 버터플라이 밸브를 포함한다. 샤프트 (18) 는 분말의 배출 방향 (배출 방향은 리셉터클 (3) 로부터 프로세스 밸브 (8) 를 향하는 길이방향이다) 에 수직한 리셉터클 (3) 의 기하학적 중심을 통해 반경방향으로 연장된다. 도 2 에 나타낸 실시형태에서, 샤프트 (18) 는 플랩 (17) 위에 배치된 것으로 도시되어 있다 (도면 참조). 그렇지만, 샤프트 (18) 는 플랩 (17) 아래에 배치될 수도 있다. 샤프트 (18) 는 리셉터클 (3) 밖으로 액추에이터 (2) 까지 연장된다. 액추에이터 (2) 의 사용에 의해, 플랩 (17) 은 약간 열린 위치 (도 2 에 실선으로 표시됨) 에 배치될 수도 있고, 이 위치 주위에서 플랩은 전후로 회전하여 진동 운동을 제공한다.
도 2a 에서, 플랩 (17) 의 극단 위치들은 점선으로 표시되어 있다. 플랩 (17) 의 진동 운동을 제공하기 위한 샤프트 (18) 의 각운동 (angular movement) 의 진폭은 일반적으로 대략 +/- 1 내지 20°이고, 진동수 (하나의 극단 위치로부터 다른 극단 위치로 그리고 되돌아오는 운동을 하나의 사이클이라 할 때, 초당 사이클 수로서 규정됨) 는 일반적으로 0.5 내지 30 ㎐ 이다. 진폭과 진동수의 실제 선택은 재료의 패킹 경향의 차이로 인해 재료마다 달라질 수 있다. 사인형, 삼각형 또는 정사각형과 같은 임의의 진동 운동이 이용될 수 있다.
도 2a 에 도시된 것처처럼, 플랩 (17) 의 극단 위치들 중의 하나는 플랩 (17) 이 장치의 길이방향에 수직한 경우이다. 플랩 (17) 은, 플랩이 이 극단 위치에 있는 때에 분말 시일이 제공되어서 분말이 리셉터클 (3) 에서 나올 수 없도록 성형되는 것이 바람직하다. 원한다면 가능하지만 가스 시일이 제공되도록 플랩을 성형할 필요가 발견되지 않았다. 이로써, 플랩 (17) 은 장치의 충전 동안에 분말 재료가 테이퍼링 부재 (12) 에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
액추에이터 (2) 는, 전기식 액추에이터 또는 전기-공압식 액추에이터가 사용될 수도 있지만, 공압식 액추에이터인 것이 바람직하다. 액추에이터 (2) 는 각운동에 히스테리시스가 도입되지 않도록 설계되는 것이 바람직하다.
플랩 (17) 이 그의 수직 위치 밖으로 회전할 때에, 장치의 벽과 플랩의 주변 사이에 개방이 제공되어, 분말이 리셉터클 (3) 에서 나올 수 있다. 플랩 (17) 의 회전 시에, 분말은 위쪽으로 이동하는 플랩의 절반에 의해 위쪽을 향해 밀릴 것이고, 아래쪽으로 이동하는 플랩 (17) 의 절반에서 분말은 그의 지지를 잃을 것이다 (또는 플랩 (17) 의 하향 이동 운동으로 인해 적어도 지지가 더 적어질 것이다). 이러한 작용의 결과, 분말에 진동이 부여되고, 이 진동은 풀림 작용으로 인해 분말의 패킹을 방지하거나 또는 적어도 최소화한다.
그리고, 분말에 부여된 진동은 분말이 kg/s 로 측정되는 잘 규정된 스트림으로 리셉터클 (3) 에서 나오도록 계량 (metering) 기능을 또한 제공할 수도 있다.
이상의 내용에서, 특징 가스가 사용된다. 본 발명은 가스로 제한되지 않지만 (액체가 사용될 수도 있음), 본 발명은 가스 상인 유체와 특히 매우 적합하다.
장치의 특히 바람직한 사용은, EP 1 206 193 에 개시된 것처럼, 식품 및 음료에서 강화된 폼 (foam) 을 형성하기 위한 분말의 용해성 포머 (foamer) 성분의 생산을 위한 분말의 처리와 관련된다. 성분은 압력 하에 갇힌 공기 및 탄수화물을 함유하는 매트릭스를 포함한다. 매트릭스는 단백질을 또한 함유할 수도 있다. 성분은, 매트릭스의 다공성 입자 (분말 재료) 를 높은 압력 및 매트릭스의 유리 전이 온도 초과의 온도의 가스의 분위기를 겪게 하고 후속하여 입자를 퀀칭 또는 큐어링 (curing) 함으로써 획득된다. 따라서, 본 발명은 상이한 온도와 압력과 같은 상이한 열역학적 상태를 갖는 구역들 사이에서 다공성 입자를 포함하는 분말 재료를 운송하는데 이용가능하다.
따라서, 상기한 분말의 가용성 포머 성분을 생산하기 위한 산업 라인에서, 다공성 입자 분말은 다공성 입자 분발의 가압을 위해 본 발명에 따른 장치를 이용하여 제 1 컨테이너로부터 가스화 셀 (gassing cell) 로 운송된다. 컨테이너는 대기압에 있는 반면, 가스화 셀은 약 50 bar 의 높은 압력에 있다. 일단 가스화되고 나면, 다공성 입자는 분말의 가용성 포머 성분을 획득하기 위해 여전히 동일한 압력에 있는 퀀칭 셀로 운송된다. 퀀칭 후에, 포머 성분은 포머 성분의 감압을 위해 본 발명에 따른 장치를 이용하여 제 2 컨테이너로 운송된다.
그러한 장치의 시행은 가스화 셀 및 쿼칭 셀을 높은 압력 하에 유지할 수 있게 한다. 이로써, 분말의 가용성 포머 성분의 생산 동안에 셀들을 가압 및 감압할 필요가 없다.
장치는, 그 장치를 통과하는 유체와 분말에 내화학성일 뿐만 아니라 예컨대 분말로부터의 연마 작용에 저항성이고 장치의 가압을 허용하는 기계적 성질을 갖는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 장치를 위해 선택되는 일반적인 재료가 스테인리스강이다.
장치는 장치를 형성하도록 신뢰가능한 방식으로 조합되는 개별 부품들로 제조되는 것이 바람직하다. 이로써, 장치는 수리를 위해 분해될 수 있다.
장치는 적어도 10 bar 의, 제 1 압력 (P1) 과 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이로 작동하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 밸브, 장치의 재료 및 밀봉은 그러한 바람직한 실시형태에서 적어도 10 bar 를 견디도록 선택된다.
특정 실시형태들과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 어떤 방식으로도 나타낸 예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 청구항들의 내용에서, 용어 "포함하는" 또는 "포함한다" 는 다른 가능한 요소나 단계를 배제하는 것이 아니다. 또한, "하나의" 등과 같은 언급은 복수를 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 도면에 도시된 요소에 대한 청구항에서의 도면부호의 사용은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 상이한 청구항들에서 언급된 개별 특징들은 가능하게는 유리하게 조합될 수 있고, 상이한 청구항들에서의 이 특징들의 언급은, 특징들의 조합이 가능하고 유리하지 않다는 것을 배제하지 않는다.

Claims (18)

  1. 제 1 압력 (P1) 하의 제 1 구역으로부터 제 2 압력 (P2) 하의 제 2 구역으로 분말 재료를 운송하고 상기 분말 재료를 압력 P1 으로부터 압력 P2 로 가압하기 위한 장치로서,
    상기 장치는, 상기 제 1 구역과 리셉터클 (3) 사이의 분말 입구 (5), 상기 리셉터클 (3) 과 상기 제 2 구역 사이의 분말 출구 (13), 가스 입구 (14, 16) 와 가스 출구 (14) 를 구비하는 리셉터클 (3), 및 상기 분말 재료의 운송 및 가압 동안에 제 1 구역, 제 2 구역, 또는 쌍방의 구역들로부터 상기 리셉터클 (3) 을 선택적으로 밀봉하도록 되어 있는 폐쇄 수단 (5a, 8) 을 포함하고,
    상기 리셉터클 (3) 은 상기 분말 출구 (13) 의 상류에 위치되는 오실레이터 (1) 를 구비하고, 상기 오실레이터 (1) 는 상기 분말 재료의 배출 동안에 작동되도록 되어 있어서, 상기 오실레이터 (1) 는 상기 분말 재료의 배출 동안에 상기 분말 재료에 진동을 부여하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오실레이터 (1) 는, 상기 리셉터클 (3) 내에 배치되고 또한 분말 배출 방향에 수직하게 연장되는 회전가능 플랩 (17) 을 포함하고,
    상기 회전가능 플랩은 약간 열린 위치 (ajar position) 에 위치될 수 있고,
    상기 회전가능 플랩은 분말 배출 동안에 그의 약간 열린 위치 주위에서 진동하도록 작동될 수 있는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전가능 플랩은 히스테리시스 없이 액추에이터 (2) 에 의해 작동되는, 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 액추에이터 (2) 는 공압식 액추에이터인, 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오실레이터는 버터플라이 밸브인, 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 적어도 2 개의 가스 입구들 (14, 16) 을 구비하고, 상기 가스 입구들 중의 적어도 하나는 상기 오실레이터와 상기 분말 출구 사이에 위치되는, 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 상기 분말 재료를 유지할 수 있는 필터를 구비하고, 상기 필터는 상기 리셉터클 내에
    - 상기 가스 출구 (14) 가 제공된 헤드 스페이스, 및
    - 상기 분말 입구 (5) 및 상기 분말 출구 (13) 가 제공된 작업 공간
    을 한정하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 헤드 스페이스에는 가스 입구 (14) 가 제공되어 있는, 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 개별 가스 파이프들 (15, 16) 을 통해 단일 가스 공급부 (7) 에 연결된 복수의 가스 입구들을 구비하는, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 파이프들 (15, 16) 은 상기 가스 공급부로부터 상기 가스 입구들 (14, 16a, 16b) 까지 평행하게 배치되어 있는, 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 파이프들은 바람직하게는 제어가능한 차단 밸브인 폐쇄 수단 (7a, 16a, 16b) 을 구비하는, 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 파이프들 (15, 16) 의 상기 폐쇄 수단 (7a, 16a, 16b) 은 동시 개방 또는 폐쇄를 위해 제어될 수 있는, 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 오실레이터와 상기 분말 출구 (13) 사이에 테이퍼링 부재를 포함하는, 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오실레이터 (8) 는 0.5 ㎐ 내지 30 ㎐ 의 진동수로 진동하도록 되어 있는, 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오실레이터 (8) 는 1 도 (degree) 내지 20 도의 진폭으로 진동하도록 되어 있는, 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 10 bar 의, 상기 제 1 압력 (P1) 과 상기 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이로 작동하도록 되어 있는, 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 (P1) 과 상기 제 2 압력 (P2) 사이의 압력의 절대 차이
    Figure pct00002
    는 적어도 10 bar 인, 가압 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하여, 제 1 압력 (P1) 으로부터 제 2 압력 (P2) 으로 분말 재료를 운송하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 상기 분말 입구 (5) 가 개방되고 상기 분말 출구 (13) 가 폐쇄되고 상기 가스 출구 (14) 가 개방되고 상기 가스 입구 (14, 16) 가 바람직하게는 폐쇄되어 있는 동안에 상기 리셉터클 (3) 에 분말 재료를 공급함으로써, 상기 제 1 구역으로부터 분말 재료로 상기 장치를 충전하는 단계;
    - 상기 분말 입구 (5), 상기 분말 출구 (13) 및 상기 가스 출구 (14) 가 폐쇄되어 있는 동안에 하나 이상의 가스 입구 (14, 16) 를 통해 상기 장치에 가압 가스를 공급함으로써, 상기 장치를 가압하는 단계; 및
    - 상기 분말 출구 (8) 를 개방하고 상기 오실레이터 (1) 를 작동시키고 바람직하게는 가압 가스가 하나 이상의 가스 입구를 통해 상기 장치에 유입될 수 있게 함으로써, 상기 장치를 비우는 단계
    를 포함하는, 방법.
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