JP5114060B2 - バルク材料計量装置 - Google Patents
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Description
本発明は、請求項１の前文に従った計量ユニット、攪拌装置及び駆動ユニットを備えたバルク材料計量装置に関する。
バルク材料計量装置は一般的な従来技術にあり、多くの実施例が知られている。
本発明に最も近いものは、Brabender Technologie KG社製のDDW-H32-DDSR40-60[110]減量フィーダーである。この装置は、攪拌装置及び交換可能なスクリューを備えたバルク材料用コンテナを有する。バルク材料に応じて、適当なツインスクリューフィーダーを取り付けて使用することができる。スクリュー及び攪拌装置は、別個のモータによって相互に駆動される。
この装置の問題点は、バルク材料の変更時に交換時間がかかることにある。製品に接触する部品、即ち、コンテナ、攪拌装置及びスクリューを洗浄する必要がある。高価なバルク材料の場合、バルク材料を幾らか失うため、洗浄にはコストが付加的にかかる。二つのモータにより装置は重くなり、計量システムにおける計量精度上、望ましくない。
本発明の目的は、交換時間が短く、かつ、洗浄工程中にバルク材料を失うことがないバルク材料計量装置を提供することにある。
問題の解決手段は、本発明の主たる特徴に関する請求項１の特徴部分及びさらなる有利な実施例に関するそれ以下の請求項に記載されている。
本発明では、計量ユニットは、交換可能なユニットとして設計されている。このユニットは、バルク材料に接触する全ての構成要素を備えている。実質的には、攪拌装置及び例えばスクリューのような計量手段用の計量モジュールを有するバルク材料用コンテナがある。単一モータを有するモータユニットは、攪拌装置及び計量手段を駆動する。攪拌手段は基礎ロータで構成され、基礎ロータの上には、水平ロータ及び／又はブリッジブレーカが配置され得る。基礎ロータ及び水平ロータは、それらが、基礎領域及びコンテナの側壁の領域から短い距離で動くように構成される。基礎ロータの土台は、それがバルク材料にくっ付かないように構成される。
本発明は、添付図面を参照して詳細に説明される。
図１は、本発明によるバルク材料計量用の計量ユニット１の上面図である。必須の構成部材は、バルク材料用のコンテナ３、計量モジュール２及び攪拌装置５である。計量モジュールは、二つのスクリュー４を備え、これらは、コンテナ３の底部に開口する供給部を通して見ることができる。スクリュー４は交換可能であり、他のスクリューと置き換えることができる。また一方で、計量モジュール２は、単一スクリュー４又はコンベアベルトのような他の計量手段を有することもできる。計量手段はホイール６によって駆動される。ここで、ギア７は、図１に示すようにスクリュー４とホイール６との間に付加的に設けられる。しかし、ギヤ７は、特に計量モジュール内に一つの計量手段、例えば、単一スクリュー４しか設けられていない場合には、省略することができる。この単純な構成の場合、駆動軸は、同時にスクリュー４の回転軸であり得る符号Ｃによって設計される。計量モジュール２の計量手段は排出部８へバルク材料を運ぶ。
基礎ロータ１１は、コンテナ３の底部に開口する供給部の中へバルク材料を連続的に送る攪拌装置５の三つのブレード１８を備えている。この場合、図１における基礎ロータ１１は、スリーブレードロータの形態で構成される。勿論、ブレードの数が異なるロータまたは種類が異なるロータ、例えば、回転ネット(rotating net)又はブライド(braid)を使用することもできる。本発明によれば、非円形運動も可能である。しかし、基礎ロータ１１の形状がコンテナ３の基礎領域（即ち、底部領域）の内側に適合していること、そして、基礎領域から１ｍｍ未満の距離で動いていることが本発明には重要である。この短い距離が、バルク材料の残量を少なくすることを保証し、これにより、コスト、特に高価なバルク材の場合のコストが節約される。表面を越えてスライドするブレードの効果を達成するために、基礎ロータ１１のブレードは、回転方向前方が面取りされている。
図７にも示される計量ユニット１は、交換可能なユニットとして設計され、主として、計量ユニット内、減量フィーダー内、押出機内又は打錠機内で使用される。この目的のために、攪拌装置の駆動軸である軸Ｂは、図２に示すように、その一端に軸クイック連結ユニット１０を備えている。図８ａ及びｂに示すように、軸クイック連結ユニット１０が連結された時、計量ユニット１は軸Ｂを中心に回転し得る。計量ユニット１を装備した装置は、例えば、研究所において、バルク材料の混合物を製造するのに非常に適している。複数の計量ユニット１が、各々バルク材料を収容し、装置内で順番に使用される。これらの装置には、例えば、以下に説明され、かつ、計量ユニット１と都合よく共働する駆動ユニット２４が取り付けられ得る。図３は、基礎ロータ１１を斜め下方から見た図を示している。基礎ロータ１１の中心領域は、キャップ１６によって形成されている。孔１９は、軸Ｂに沿ってキャップ１６を貫通する作動中心であり、その中に、例えば、基礎ロータ１１を取り付けるシャフト１５が取り付けられる。孔１９の下側部分は、シャフトを挿入した時に、下側部分においてキャップ１６とシャフト１５との間に中間空間が形成されるように拡径されている。図１に示すように、基礎ロータ１１が運転のために取り付けられ、そして回転した時、特に、コンテナ３の基礎領域からの距離が短いので、バルク材料は、この中間空間内に入り得る。基礎ロータ１１が、図１及び図３に示す矢印の方向に回転すると、バルク材料は、キャップ１６の下側部分に設けられた溝１７を通って、中間空間からコンテナ３に流れ戻る。溝１７は、基礎ロータ１１の回転方向において、その内側端部が、その外側端部より前にあるように配置され、その結果、内側から外側への流れ方向が決まる。中間空間から出るバルク材料の連続的な流れにより、バルク材料がシャフト上に堆積し、そこにくっ付いたり付着したりすることを防止し、時間の経過に伴って基礎ロータ１１の動きを妨げたり基礎ロータ１１にダメージを与えたりすることが防止される。
図４は、例えば、二つのブレード１８を有する水平ロータ１２を示している。水平ロータは、例えば、孔２０を貫通するねじを用いて、基礎ロータのキャップ１６に取外可能に取り付けることができる。ブレード１８は、回転垂直軸に対して外向きに、上流側又は下流側に各々曲げられ、回転方向前方が面取りされる。ブレード１８の面取りされた部分は、実質的に順々に、コンテナ３又はその上に配置され得る付加的なコンテナの壁領域の輪郭と向き合い、関連する壁領域から１ｍｍの距離で回転する。それにより、付着するバルク材料を壁領域から取り除くことができ、その結果、例えば、付着するバルク材料の残量を少なくすることが保証できる。
図５は、ブリッジブレーカ１３を示している。図５に示すような典型的な実施例では、このブリッジブレーカ１３は、８つのブレーカーロッド１４を備えている。ブリッジブレーカ１２は、その下端部に、例えば、ピン２１を有する。ピン２１は、例えば、水平ロータ１２の孔２０を通って、基礎ロータ１１のキャップ１６のねじ部に入り、かつ、他のブリッジブレーカ１３の開口２２に入る。ブリッジブレーカは、少なくとも一つのブリッジブレーカロッド１４、即ち、同じ目的を遂行する手段を有する。ブリッジブレーカロッド１４の間隔及び数は、バルク材料によって変更しなければならない。これは、複数のブリッジブレーカ１３を対応する高さで積み重ねて配置するか、又は一つ又はそれ以上のブリッジブレーカ１３上に、おおよその数のブリッジブレーカロッド１４を取り外し可能に取り付けることによって、達成され得る。
基礎ロータ１１と、一つ又は複数の水平ロータ及び／又はブリッジブレーカ１３とを組み合わせることによって、特定のバルク材料に適合した、又はそれに最適化された様々な構造の攪拌装置を利用することが可能になる。例えば、水平ロータ１２及びブリッジブレーカ１３は、交互に基礎ロータ１１に取り付けることができる。勿論、本発明によれば、他の順番で取り付けることも可能である。
勿論、本発明によれば、図４及び図５に示したような典型的な実施例とは異なる形のブレード１８及びブリッジブレーカロッド１４を使うこともできる。例えば、ブレードを上流側又は下流側の両方に曲げることができ、また、ブレードをコンテナ３又は付加的な漏斗の湾曲した又は傾斜した壁領域に合わせることもできる。また、ブリッジブレーカロッドは曲げてもよく、例えば、それらに、レーキを形成する水平ロッドを設けてもよく、また、それらが何らかの交差部分を持つようにしてもよい。
図示していない他の実施例では、水平ロータ１２のブレード１８は、ブリッジブレーカロッド１４のようにブリッジブレーカに取り付けることができるように構成され得る。その結果として、構成されたブリッジブレーカは、少なくとも部分的に、水平ロータの機能を果たす。
図６は、先に説明した交換可能な計量ユニット１及びその攪拌装置５と有利に共働するモータ駆動ユニット２４を示している。モータ２５は軸Ａを駆動する。従って、実質的に軸Ａと平行な攪拌装置５の軸Ｂは、複数のホイール２７を介して駆動される。勿論、軸Ａからの軸Ｂへの動力の伝達は、当業者に公知の他の手段によって、例えば、ベルトやチェーンを使用することによっても達成され得る。軸Ｂで回転するシャフト２８は、軸クイック連結ユニット２９を支持している。この軸クイック連結ユニット２９は、計量ユニット１の軸クイック連結ユニット１０と対になっているものである。モータ駆動ユニット２４及び計量ユニット１は、軸Ｂを中心に計量ユニット１を回すような方法で、軸クイック連結ユニット１０及び２９によって相互に連結され得る。ベベルギヤ２６が、モータ２５によって駆動される軸Ａに設けられ、このベベルギヤ２６が、実質的に軸Ａと直角の角度をなす軸Ｄに設けられた第二ベベルギヤ２６を駆動する。駆動ホイール３０も軸Ｄに設けられている。計量モジュール２の計量手段は、ホイール６を介して駆動ホイール３０によって駆動され得る。従って、一つのモータ２５だけが、攪拌装置２５と計量手段とを駆動するために設けられる。その結果、駆動ユニット２４の重さを極めて減少させることができ、計量装置の計量精度を高めることができる。
図７は、ハウジング３５内にある図６に示したモータ駆動ユニット２４を示している。また、図７は、計量ユニット１の軸クイック連結ユニット１０をモータ駆動ユニットの軸クイック連結ユニット２９上に位置させることによって、計量ユニット１がモータ駆動ユニット２４に連結され得ることを示している。この種の連結用の軸クイック連結ユニットは、多くの種類が当業者に公知である。本発明には、一つの構成部材１０が計量ユニット１に取り付けられ、一つの構成部材２９がモータ駆動ユニット２４に取り付けられることが重要である。
図８ａ及びｂは、軸クイック連結ユニット１０，２９を連結した後の計量ユニット１及びモータ駆動ユニット２４の上面図を示している。ここで、計量ユニット１は、軸Ｃ及びＤが相互に実質的に平行に位置するように、軸Ｂを中心に回され得る。その結果、軸Ｃ及びＤ上のホイール６及び駆動ホイール３０は非積極的(non-positive)に接触し、それにより、既に説明したように、モータ２５が計量手段も駆動し得る。
図７及び図８ａ，ｂに示した計量ユニット１をモータユニット２４に連結する工程の変形例では、ハウジング３５は、計量ユニット１が図８ｂに示した位置に上方から直接挿入され、かつ結合されるように構成され得る。従って、図８ａ，ｂに示した回転運動は省略され得る。図９は、本発明による全ての構成部材を備えた動作のための準備ができた装置４０を示しており、モータ駆動ユニット２４はハウジング３５内に収容され、バルク材料計量用の計量ユニット１が挿置され、基礎ロータ１１がコンテナ３に取り付けられている。この場合、ホイール６と駆動ホイール３０との間の非積極的(non-positive)な連結を確保するようにプレート９がねじ３６によってハウジング３５に連結されている。勿論、ねじ３６に代えて、蝶ナット、スナップ式止め部材、磁石又は当業者に公知の他の手段を用いることもできる。例えば、研究所で動作している間、例えば、バルク材料の混合物は、ここでは簡単に製造することができる。予め決められた量のバルク材料が計量された時、装置は停止し、プレート９とハウジング３５との連結が外される。その後、計量ユニット１は、例えば、ハウジング３５から回し外され、軸クイック連結ユニット１０，２９が相互に分離され、その結果、計量ユニット１は装置４９から外され、別の場所に置かれ得る。その後、他のバルク材料を収容した他の計量ユニット１が、同じ方法で装置４０に連結され得、混合工程が続けられ得る。勿論、この工程は、任意の数の計量ユニット１を使用しても実行され得る。交換時間は極めて短くなり、計量ユニット１のバルク材料を交換しなければならなくなるまで、洗浄費用、洗浄に伴う材料の紛失及び洗浄時間は発生しない。
１ 計量ユニット
２ コンテナ
３ 計量モジュール
４ スクリュー
５ 攪拌装置
６ ホイール
７ ギヤケース
８ 排出部
９ フロントプレート
１０ クイック連結ユニット
１１ 基礎ロータ
１２ 水平ロータ
１３ ブリッジブレーカ
１４ ブリッジブレーカロッド
１５ シャフト
１６ キャップ
１７ 溝
１８ ブレード
１９ 孔
２０ 孔
２１ ピン
２２ 開口
２４ 駆動ユニット
２５ モータ
２６ ベベルギヤ
２７ ホイール
２８ シャフト
２９ クイック連結ユニット
３０ 駆動ホイール
３５ ハウジング
３６ ねじ
４０ 装置
Ａ 軸
Ｂ 軸
Ｃ 駆動軸
Ｄ 軸
２ コンテナ
３ 計量モジュール
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５ 攪拌装置
６ ホイール
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１１ 基礎ロータ
１２ 水平ロータ
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３５ ハウジング
３６ ねじ
４０ 装置
Ａ 軸
Ｂ 軸
Ｃ 駆動軸
Ｄ 軸
Claims (8)
- バルク材料用コンテナ（３）及び該コンテナ（３）に入れられたバルク材料の量を計量する計量モジュール（２）を備え、前記コンテナ（３）に、その中に入れられたバルク材料を攪拌するための攪拌装置（５）を配置した計量ユニット（１）と、
前記計量ユニット（１）における計量モジュール（２）及び攪拌装置（５）を駆動する駆動ユニット（２４）と
を備えたバルク材料計量装置であって、
前記攪拌装置（５）が、バルク材料を攪拌するための基礎ローター（１１）を有し、該基礎ローター（１１）の駆動軸と、前記駆動ユニット（２４）の出力軸とにクイック連結具（１０，２９）を設けると共に、
前記計量モジュール（２）の駆動軸と、前記駆動ユニット（２４）の出力軸に、相互に動力伝達可能な動力伝達手段（６，３０）を設け、
前記計量ユニット（１）を、前記攪拌装置（５）の駆動軸を中心として、前記計量モジュール（２）の動力伝達手段（６）と前記駆動ユニット（２４）の動力伝達手段（３０）とが連結・分離するように、回動可能に構成することにより、
前記計量ユニット（１）を前記駆動ユニット（２４）から取り外し可能とし、
前記駆動ユニット（２４）が、単一のモータ（２５）で、攪拌装置（５）及び計量モジュール（２）を駆動するように構成され、
前記モータ（２５）の軸（Ａ）と攪拌装置（５）の軸（Ｂ）とが実質的に平行に、かつ、動作状態においてこれらの軸（Ａ）及び（Ｂ）が計量モジュール（２）の駆動軸（Ｃ）と実質的に直角の角度をなすように配置されている
ことを特徴とするバルク材料計量装置。 - 前記計量モジュール（２）が、計量手段としての少なくとも一つのスクリューコンベア（４）、又はコンテナからバルク材料を移送するためのコンベアベルトを備え、
前記スクリューコンベア(４)又はコンベアベルトが、前記計量モジュール（２）の駆動軸（Ｃ）を介して、前記駆動ユニット（２４）で駆動される
ことを特徴とする請求項１に記載のバルク材料計量装置。 - 基礎ロータ（１１）が、攪拌装置（５）の中心領域にキャップ（１６）を備え、
基礎ロータ（１１）が、コンテナ（３）内のシャフト（１５）上に配置され得、軸（Ｂ）を中心に回転し得るように、下側部分が拡径された孔（１９）が、キャップ（１６）を貫通する軸（Ｂ）に沿って伸び、
キャップ（１６）の下側部分に中間空間が形成され、
キャップ（１６）が、その下側部分に少なくとも一つの溝（１７）を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバルク材料計量装置。 - 溝（１７）の内側端部が、攪拌装置（５）の回転方向において、溝（１７）の外側端部より前にあり、
それにより、シャフト（１５）とキャップ（１６）との間にあるバルク材料が、攪拌装置（５）の回転運動の結果として、コンテナ（３）内に流れ戻る
ことを特徴とする請求項３に記載のバルク材料計量装置。 - 攪拌装置（５）の基礎ローター（１１）が、コンテナ（３）の内面形状に合った少なくとも一つのブレード（１８）を備え、
前記ブレード（１８）がコンテナ（３）の底部領域から１ｍｍ未満の距離で軸（Ｂ）を中心に回転する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項の記載のバルク材料計量装置。 - 前記駆動ユニット（２４）が、第一ベベルギヤ（２６）によって、モータ（２５）の軸（Ａ）が、それと実質的に直角の角度をなす第二ベベルギヤ（２６）を備えた軸（Ｄ）を駆動するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のバルク材料計量装置。 - 前記駆動ユニット（２４）の軸（Ｄ）が、動作状態において、計量モジュール（２）の駆動軸（Ｃ）と実質的に平行であり、この駆動軸（Ｃ）を直接又は間接的に駆動する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のバルク材料計量装置。 - 前記駆動ユニット（２４）の軸（Ｄ）上の動力伝達手段（３０）が、前記計量モジュール（２）の駆動軸（Ｃ）上の動力伝達手段（６）を駆動する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のバルク材料計量装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| CH2192004 | 2004-02-13 | ||
| CH219/04 | 2004-02-13 | ||
| PCT/CH2005/000068 WO2005077512A1 (de) | 2004-02-13 | 2005-02-08 | Vorrichtung zum dosieren von schüttgütern |
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