專利名稱：提升輸送機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將可流動材料從基礎(chǔ)位置輸送或提升到高架位置的方法和裝置。
具體非不排他地，本發(fā)明涉及垂直螺旋輸送機構(gòu)，其中螺旋提升構(gòu)件用作定子，而圍繞螺旋提升構(gòu)件的管狀外殼用作轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
存在許多形式的輸送機構(gòu)，用于將材料從一個位置輸送到另一位置，而輸送機構(gòu)的選擇受到許多因素的影響，包括要輸送的材料性質(zhì)、要橫穿的水平和/或垂直距離、資本成本、工作維護(hù)成本等。
雖然存在各種各樣能用于水平或稍微傾斜的輸送路徑的輸送機，但存在相對少的能用于沿著垂直輸送路徑提升材料的輸送機形式，所述垂直輸送路徑落入從假設(shè)與水平基準(zhǔn)點成45°到90°或垂直于水平基準(zhǔn)點的范圍內(nèi)。盡管這樣，經(jīng)常用要處理的材料性質(zhì)來規(guī)定輸送機或提升系統(tǒng)的適用性。在占地面積需求不重要的情況下，管狀螺旋推送器可以用來從約30度到40度的角度提升可流動顆粒材料，例如谷粒，并需要多個位于垂直隔離平臺上的螺旋推送器來在任何有效高度上提升谷粒。在占地面積更重要的情況下，經(jīng)常使用斗式提升機。對于很細(xì)或低質(zhì)量的顆粒材料，氣動輸送器可以用來達(dá)到好的效果。
在用于食品處理領(lǐng)域的傳統(tǒng)材料提升機中出現(xiàn)幾個主要缺點。即使進(jìn)行最溫和的處理，許多食品例如炸薯條是非常容易碎的，而其他食品例如大豆、凍干咖啡粒容易受到損害。侵蝕性研磨顆粒材料例如鑄造用砂的氣動輸送由于磨損而引起很高的維護(hù)成本，尤其是在需要方向變化的輸送管區(qū)域內(nèi)。
通常來說，在可流動材料的提升中遇到的困難已經(jīng)產(chǎn)生輸送機/提升機系統(tǒng)的設(shè)計慣例或相反令人不滿意的妥協(xié)，其中裝置不是特別適合于要輸送的材料或需要提升裝置運行的環(huán)境。
即使當(dāng)傾斜成相對水平基準(zhǔn)點小于45°時，也認(rèn)為傳統(tǒng)螺旋推送器由于推送器圓筒內(nèi)的增壓而損害許多顆粒材料，其中細(xì)碎屑堆積使得難以保持清潔。傳統(tǒng)螺旋推送器的垂直或接近垂直操作看來似乎是未知的，因為在推送器圓筒內(nèi)由于摩擦而產(chǎn)生極壓，這反過來又導(dǎo)致過高的功率需求。根據(jù)螺旋翅片和推送器圓筒內(nèi)壁之間的間隙，對較大的間隙會將產(chǎn)生回流，同時對小間隙會壓碎顆粒材料，產(chǎn)生過度螺旋和圓筒磨損。
對于任何長螺旋推送器，需要用位于推送器管內(nèi)空間間隔上的“懸掛”軸承來支撐可旋轉(zhuǎn)的螺旋裝置。通過徑向延伸的托架來使懸掛軸承定位在推送器管的中心上，這些軸承各自支撐位于推送器翅片內(nèi)中斷區(qū)域中的推送器軸，推送器翅片需要“反壓”來跨越中斷間隙將材料輸送到下一推送器翅片。
操作螺旋推送器型輸送機是公知的，其中圓筒相對于螺旋推送器至少部分是可旋轉(zhuǎn)的。
美國專利US3349894描述了用于易碎材料例如炸土豆片或玉米餅的傾斜螺旋推送器提升機。螺旋裝置包括具有上翻外緣的杯形螺旋翅片，而管狀輸送器圓筒與螺旋裝置一起旋轉(zhuǎn)。必須要非常細(xì)心地注意輸送速度和螺旋轉(zhuǎn)速來避免在使用中壓碎易碎顆粒材料。
美國專利US3279592描述了水平螺旋推送器輸送機，其中推送器螺旋和管狀圓筒一起旋轉(zhuǎn)來避免它們之間相對旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磨損。沿著圓筒的多個孔允許沿著輸送機路徑將顆粒材料分配給多個輸送站。
美國專利US3031064描述了具有分離圓筒的水平螺旋推送器輸送機，其中每個圓筒部分可有選擇地與螺旋推送器一起同軸旋轉(zhuǎn)，每個圓筒適合于經(jīng)由鉸接擋板在分開輸送站分配顆粒材料，通過使各個管部分旋轉(zhuǎn)約180°，在重力的作用下，在關(guān)閉位置和打開位置之間可手動移動鉸接擋板。
澳大利亞專利AU24574/77公開了具有形成在管狀圓筒內(nèi)的螺旋槽的水平螺旋推送器。管狀圓筒能在與螺旋旋轉(zhuǎn)相同或相反的方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振蕩，來有選擇地將材料堆積在推送器圓筒之下的細(xì)長輸送站內(nèi)。
國際公開文本W(wǎng)O95/26310按照水平螺旋推送器的形式描述了進(jìn)料器管狀輸送機，其中多個進(jìn)口關(guān)于管狀螺旋圓筒位于料斗內(nèi)的部分按照螺旋方式隔開，而料斗難以輸送纖維材料?；钚詣┡c每個進(jìn)口關(guān)聯(lián)來擾亂螺旋圓筒上的料斗內(nèi)的纖維材料，以防止料斗內(nèi)的材料跨接。推送器圓筒可與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，但它的旋轉(zhuǎn)方向可以與進(jìn)口內(nèi)的透明堵塞相反。
德國專利申請DE3708208涉及用于稠的漿狀材料的填密裝置，其中使得進(jìn)料斗和管狀圓筒相對于垂直固定螺旋推送器獨立旋轉(zhuǎn)。螺旋推送器的上翅片定形成刮掃器來將材料推入圓筒口并且向下流經(jīng)圓筒。
美國專利US4077527公開了用于水平輸送和分配很細(xì)顆粒材料的裝置，其中管道關(guān)于位于管道內(nèi)的固定螺旋彈簧進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。彈簧固定到管道排放端的外部，而進(jìn)口包括多個位于管道內(nèi)的孔。進(jìn)口直接與壓力進(jìn)料斗連通來接收粒度小于50微米的粉狀進(jìn)料。允許彈簧的進(jìn)口端浮動來使彈簧在負(fù)載下能軸向延伸。
本發(fā)明的目的是至少克服或改善一些與現(xiàn)有技術(shù)的可流動材料提升輸送機相關(guān)的缺點。本文中使用的措詞“可流動材料”包括顆粒材料、泥漿、粘性液體等，但不局限于它們。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于可流動材料的提升輸送機，所述輸送機包括進(jìn)口和出口；螺旋提升構(gòu)件，使用時將其縱軸支撐在大致垂直位置上，在至少一端對所述提升構(gòu)件進(jìn)行固定，防止關(guān)于所述縱軸旋轉(zhuǎn)；圍繞所述提升構(gòu)件并能與其同軸旋轉(zhuǎn)的管狀圓筒；以及可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述管狀圓筒的驅(qū)動機構(gòu)。
適宜地，所述進(jìn)口可以定位成鄰近所述管狀圓筒的下端。
作為選擇，所述進(jìn)口可以定位成鄰近所述提升構(gòu)件的中空管狀支撐軸的頂端。
如果需要，輸送機進(jìn)料機構(gòu)與所述進(jìn)口連接來按照預(yù)定速度將可流動材料送到所述提升輸送機。
優(yōu)選地，所述輸送機進(jìn)料機構(gòu)包括至少一個安裝在所述管狀圓筒上來與其旋轉(zhuǎn)的刮掃部件，所述刮掃部件向外伸出所述管狀圓筒的外壁表面。
如果需要，在所述管狀圓筒內(nèi)鄰近各自至少一個刮掃部件可以形成一個或多個孔。
所述刮掃部件可以是可調(diào)節(jié)的，以便在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)時有選擇地增加或減少刮掃容積。
所述刮掃部件的長度可以是可調(diào)節(jié)的。
作為選擇，所述刮掃部件的寬度可以是可調(diào)節(jié)的。
優(yōu)選地，所述刮掃部件相對所述管狀圓筒的所述外壁表面可進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。
如果需要，所述至少一個刮掃部件的至少一部分可以是可彈性變形的。
適宜地，進(jìn)料斗環(huán)繞鄰近所述管狀圓筒下端的進(jìn)口。
所述管狀圓筒可旋轉(zhuǎn)地軸頸安裝在固定到支撐結(jié)構(gòu)的間隔軸承部件內(nèi)。
優(yōu)選地，所述支撐結(jié)構(gòu)包括框架。
適宜地，所述提升構(gòu)件固定在所述框架部件的相對端上。
如果需要，所述提升構(gòu)件可調(diào)節(jié)地安裝在所述框架內(nèi)，以便使用時允許在所述提升構(gòu)件的縱軸方向上向所述提升構(gòu)件施加張力。
所述螺旋提升構(gòu)件可以包括螺旋纏繞的桿狀部件，其中中心中空圓柱形空間遍布所述螺旋纏繞部件的縱軸。
作為選擇，所述螺旋提升構(gòu)件可以包括螺旋纏繞的帶狀葉片。
所述螺旋提升構(gòu)件可以包括中心軸。
如果需要，所述中心軸可以包括中空軸。
適宜地，所述中空軸適合于在使用時允許工作流體穿過其進(jìn)行循環(huán)，以便允許所述提升輸送機用作在其內(nèi)輸送的流體材料的熱交換器。
優(yōu)選地，由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙大于可填密流動顆粒材料的平均粒徑。
作為選擇，由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙小于非填密材料的平均粒徑。
所述驅(qū)動機構(gòu)可以包括安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)上的驅(qū)動電動機，所述驅(qū)動電動機與聯(lián)接到所述管狀圓筒的驅(qū)動傳送機構(gòu)可驅(qū)動地接合。
優(yōu)選地，收集器位于所述出口周圍來收集從所述出口流出的可流動材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供一種用于提升可流動材料的方法，所述方法包括以下步驟將可流動材料輸送到提升輸送機的進(jìn)口，所述提升輸送機包括由可旋轉(zhuǎn)管狀圓筒包圍的固定螺旋提升構(gòu)件；以及按照足以將所述可流動材料推向所述圓筒內(nèi)壁的速度來旋轉(zhuǎn)所述圓筒，從而，通過與所述螺旋提升構(gòu)件的至少部分上表面進(jìn)行滑動接合，將至少部分靠著所述內(nèi)壁的可流動材料層向上推動。
如果需要，所述管狀圓筒可以按照某一速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述速度足以在由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙內(nèi)形成靜態(tài)可流動材料層。
優(yōu)選地，在所述輸送機內(nèi)提升流體材料作為中空圓柱形部分。
如果需要，按照某一速度將可流動材料輸送到所述進(jìn)口，以便大體上占據(jù)由所述提升構(gòu)件在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)期間占據(jù)的圓柱形空間內(nèi)的空閑容積。
作為選擇，按照某一速度將可流動材料輸送到所述進(jìn)口，以便決不占據(jù)由所述提升構(gòu)件在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)期間占據(jù)的圓柱形空間內(nèi)的空閑容積。
適宜地，通過改變安裝在所述管狀圓筒上的刮掃部件的結(jié)構(gòu)，有選擇地改變所述可流動材料到所述進(jìn)口的輸送速度。
通過改變所述刮掃部件的尺寸可以改變所述刮掃部件的結(jié)構(gòu)。
作為選擇，通過改變所述刮掃部件相對所述管狀圓筒外表面的角度布置可以改變所述刮掃部件的結(jié)構(gòu)。
如果需要，通過改變所述管狀圓筒的轉(zhuǎn)速，可有選擇地改變所述可流動材料到所述進(jìn)口的輸送速度。
可以將可流動材料引入位于所述提升構(gòu)件的中空中心軸上端的進(jìn)口，來使在所述輸送機內(nèi)要提升的大部分可流動材料逆流流動。
適宜地，通過在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)時使混合物遭受向心力，并且從鄰近所述提升構(gòu)件縱軸的區(qū)域中收集液體，而從鄰近所述螺旋提升構(gòu)件外緣的區(qū)域中收集冷凝固體，來分離包含液體和顆粒固體混合物的可流動材料。


為了能更完全地理解和實施本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖中圖解的優(yōu)選實施例，其中圖1示意地表示依據(jù)本發(fā)明的提升輸送機的側(cè)剖視圖；圖2示意地表示本發(fā)明的替代結(jié)構(gòu)；圖3表示本發(fā)明的又一實施例；圖4表示本發(fā)明一個實施例的改用；圖5表示本發(fā)明實施例的另一改用；圖6表示本發(fā)明的再一實施例。
為了清楚，在圖中適當(dāng)?shù)胤降南嗤考褂孟嗤綀D標(biāo)記。
遍及本說明書及其后的權(quán)利要求書，除非上下文另有要求，單詞“包括(comprise)”和其變化，例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”，將理解成意思是包括規(guī)定整數(shù)或整數(shù)組或步驟，但并不排除任何其他整數(shù)或整數(shù)組。
具體實施例方式
在圖1中，提升輸送機包括圍繞螺旋提升構(gòu)件2的管狀圓筒1，螺旋提升構(gòu)件2包括中心軸3，其中螺旋帶式葉片翅片4繞軸3的圓周延伸。軸3經(jīng)由托架5a固定安裝在支撐結(jié)構(gòu)的底部5上，支撐結(jié)構(gòu)用框架6的形式。軸3經(jīng)由螺紋軸8也固定安裝在框架6的頂部構(gòu)件7上，并且能通過螺母9張緊。另一螺母10在軸3已經(jīng)張緊到需要值時用作鎖定螺母。
框架6的底部位于料斗11內(nèi)，料斗11容納可填密顆粒材料12，例如銳利的鑄造型砂。刮掃部件13從鄰近在管狀圓筒中的開口14(用剖視圖表示)的管狀圓筒1的外表面向外突出，并且在圓筒1的旋轉(zhuǎn)方向上按照傾斜布置延伸到圓筒1的外表面。
圓筒1在安裝到支撐結(jié)構(gòu)框架6的軸承15內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地滑轉(zhuǎn)，并且由驅(qū)動電動機16來可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，驅(qū)動電動機16經(jīng)由包括皮帶輪17，18和驅(qū)動帶19的驅(qū)動傳送裝置聯(lián)接到圓筒1。合適地，驅(qū)動電動機16也由框架6支撐。
收集器21位于管狀圓筒1的上出口端20，以便在顆粒材料從出口端20出現(xiàn)時來收集它。斜槽22連接到收集器21來將收集的材料引向存儲料斗或類似物(未圖示)。
在使用中，由于作為固定構(gòu)件的螺旋提升構(gòu)件2與圍繞其旋轉(zhuǎn)的管狀圓筒1安裝在一起，將料斗11內(nèi)的砂子掃入軸3和管狀圓筒1內(nèi)壁23之間的空間，在向心力的作用下，向外對著管狀圓筒1的內(nèi)壁推動砂子。
最初，靠在內(nèi)壁23上的大部分砂與旋轉(zhuǎn)圓筒1一起旋轉(zhuǎn)，直到它接合在向上漸細(xì)的螺旋翅片4的上表面上。由于大部分砂子和對著內(nèi)壁23推動的薄層砂子之間的摩擦接合，圓筒1的連續(xù)旋轉(zhuǎn)推動大部分砂子沿著由翅片4引導(dǎo)的垂直路徑而行，薄層的厚度相當(dāng)于翅片4外緣和內(nèi)壁23之間的間隙。
在圓筒1的進(jìn)料端，刮掃部件13繼續(xù)將砂子引入軸3和內(nèi)壁23之間的空間內(nèi)，以便砂子向上穿過圓筒1直到它出現(xiàn)在出口20，并且當(dāng)圓筒1旋轉(zhuǎn)時，翅片4將砂子徑向拋入收集器21。
同時不希望被任何具體假設(shè)限制，認(rèn)為依據(jù)本發(fā)明的提升輸送機和用固定圓筒及旋轉(zhuǎn)螺旋垂直定向的傳統(tǒng)推進(jìn)螺旋之間的區(qū)別，是由于本發(fā)明內(nèi)相對移動部件之間實質(zhì)減少的摩擦力等級而引起的。
在傳統(tǒng)推進(jìn)螺旋中，依靠保持圓筒傾角小于約45°來確保連續(xù)的螺旋翅片之間的可流動顆粒材料量不能直接填滿管。眾所周知，當(dāng)傳統(tǒng)推進(jìn)螺旋垂直定向時，顆粒材料傾向于隨著旋轉(zhuǎn)圓筒而移動。在螺紋間距小于平均粒徑的地方，隨著推進(jìn)螺旋上的摩擦負(fù)載綜合增加，顆粒材料的擠壓出現(xiàn)，功率需求增加，螺旋和圓筒的磨損增加，對易碎非填密(packing)顆粒材料的擠壓損壞增加，例如谷粒等。對于填密顆粒材料，例如鑄造用砂，垂直定向的推進(jìn)螺旋通常會堵塞。在大于螺紋間距的地方，隨著綜合效率損失和對易碎顆粒材料的損壞，將出現(xiàn)回流。
另一方面，本發(fā)明顯示出不同現(xiàn)象，主要取決于沿著垂直路徑輸送的顆粒材料性質(zhì)。
對于填密顆粒材料，例如鑄造用砂，注意在翅片間距大于平均粒度的地方，由于向心力而靠著內(nèi)圓筒壁形成砂子穩(wěn)定層。當(dāng)圓筒旋轉(zhuǎn)時，這個砂層提供與容易剪切螺旋翅片邊緣的圓柱或中空圓柱部分砂子之間的有限摩擦接合，以便當(dāng)有效砂柱在螺旋路徑內(nèi)向上移動時，只被施加給它的壓縮力是相對小的向心力。根據(jù)要輸入的顆粒材料性質(zhì)、材料輸入速度和圓筒的旋轉(zhuǎn)速度，可能地，與圓筒一起旋轉(zhuǎn)的層和向上移動的大量材料之間的邊界線由于相對轉(zhuǎn)速的巨大差別而被相當(dāng)清晰地定義，或者作為選擇，由于材料區(qū)的轉(zhuǎn)速斜率從相對慢的徑向內(nèi)區(qū)到徑向外區(qū)內(nèi)的更大轉(zhuǎn)速，而不能清晰地定義邊界線。
對于具有更大平均直徑的更大填密顆粒而言，或者對于非填密顆粒例如大體為球形物體而言，小于平均粒度的翅片間距可能是優(yōu)選的。
在相對精細(xì)的顆粒物質(zhì)的提升中，例如鑄造用砂，應(yīng)該注意，不管管狀圓筒的轉(zhuǎn)速，對于螺旋提升構(gòu)件而言，都沒有“沖擊”的趨勢，就像傳統(tǒng)推進(jìn)螺旋內(nèi)的旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器那樣沖擊。認(rèn)為這是由于自動定心作用而引起的，自動定心作用是由于砂層在管內(nèi)壁上的建立。結(jié)果，大體上消除了可能另外由螺旋提升構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)管之間的接合而引起的磨損。這也允許構(gòu)造很高的提升輸送機。
圖2表示本發(fā)明的替代實施例，其中螺旋提升構(gòu)件包括矩形條鋼的螺旋線繞線圈30，線圈30可以由分別固定在上框架33和下框架34內(nèi)的螺紋軸31、32來張緊。為了清楚，已經(jīng)省略了支撐框架結(jié)構(gòu)和圓筒驅(qū)動機構(gòu)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，圖1中所示的框架構(gòu)件6不是必需的，只要可以將提升輸送機的所有部件支撐在例如結(jié)構(gòu)壁或類似物上。
圖3示意地表示本發(fā)明的替代實施例，其中螺旋提升構(gòu)件的中心軸3具有穿過其的中空孔40。
在本實施例中，可以使用裝置來用干顆粒材料和水形成漿或糊。例如，砂、水泥和骨料的干混合可以容納在下進(jìn)料斗(未圖示)內(nèi)。當(dāng)管狀圓筒1旋轉(zhuǎn)時，計量進(jìn)入管狀軸3的開口42內(nèi)的水，在料斗(未圖示)底座的底部內(nèi)，水呈現(xiàn)在管狀軸3上，并且當(dāng)在旋轉(zhuǎn)管1的作用下向上輸送干成分時與它們進(jìn)行混合。這樣的實施例可以應(yīng)用于需要輕微混合而不壓縮的食品制備。
圖4表示圖3裝置的改進(jìn)，其中提升構(gòu)件2適合于用作熱交換器。
為了輸送某些粘性液體例如糖蜜，可能有利地是提升糖蜜溫度甚至5°-10°來減少它的粘度。如圖所示，經(jīng)由管道50向料斗11供應(yīng)粘性液體例如糖蜜，通過任何適當(dāng)?shù)牧髁坑嬃吭O(shè)備(未圖示)來保持液位51，其中保持液位51高于管狀圓筒1的下端。在圖示的結(jié)構(gòu)中，刮掃部件不需要和圖1-3結(jié)構(gòu)內(nèi)的刮掃部件一樣。
糖蜜流入軸3和圓筒1內(nèi)壁之間的區(qū)域，由于糖蜜的粘性，當(dāng)圓筒1旋轉(zhuǎn)時由圓筒1內(nèi)壁來施加摩擦拉力，從而推動糖蜜沿著螺旋提升路徑而行。為了有助于保持流量，管狀軸3的內(nèi)孔40經(jīng)由管道52，53聯(lián)接到加熱器或熱交換設(shè)備54和循環(huán)泵55，以便通過提升構(gòu)件2來循環(huán)加熱的工作流體。如箭頭56所示，盡管工作流體的循環(huán)方向是順流的，但如果需要，可以容易獲得逆流流動。當(dāng)加熱的工作流體穿過提升構(gòu)件2而循環(huán)時，當(dāng)糖蜜或其他粘性流體上升螺旋輸送路徑時，提升構(gòu)件2用作熱交換器來將液體粘度降低到理想程度。當(dāng)降低粘度的液體從管狀圓筒1的頂部流出時，由收集器21來收集它，并且由出口斜槽22引向儲存罐或類似物(未圖示)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，圖4的提升輸送機可以適合于食品的加熱處理或烹飪，同時將食品材料提升到預(yù)定高度。
圖5表示本發(fā)明的又一改用，用于從液體中分離固體或者用于漿料脫水。
在圖5中，經(jīng)由管道50把漿料輸送到進(jìn)料斗11，獨立的液體分離管道60與管狀軸3的中空孔40連通，管狀軸3在其壁內(nèi)具有多個與中空孔40連通的孔61。
當(dāng)管狀圓筒1旋轉(zhuǎn)時，通過刮掃部件13把漿料掃入提升輸送機2的進(jìn)料入口區(qū)14，在向心力的作用下，當(dāng)繞螺旋路徑提升漿料時，懸浮在漿料內(nèi)的顆粒固體向外移向圓筒1的內(nèi)壁。經(jīng)由管道60排出大體上沒有固體的浮液，同時將脫水固體材料收集在收集器21內(nèi)，并且引向儲存罐或類似物(未圖示)。
在圖4和圖5的實施例中，將要注意，由于提升構(gòu)件2保持靜止，不需要旋轉(zhuǎn)密封管接頭來與軸3的中心孔進(jìn)行流體流通。
圖6表示圖1中所示裝置的又一改進(jìn)。
如圖6中所示，具有螺旋帶式葉片翅片4的螺旋提升構(gòu)件2就在鄰近其的刮掃部件13和進(jìn)料入口區(qū)14上面的位置上終止它的下端。中空龜裂狀圓錐體形式的進(jìn)料導(dǎo)向器70通過平頭螺絲70a固定到軸3的下端，借此也固定到底部5，使用時，越過進(jìn)料導(dǎo)向器70把更大直徑的物品例如澳洲堅果71，向上掃入提升翅片4的區(qū)域內(nèi)來避免壓碎刮掃部件13和翅片4之間的澳洲堅果，當(dāng)圓筒1旋轉(zhuǎn)時，這種壓碎可能由于圖1的結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)。刮掃部件13可以包括軟橡膠或聚合物尖端72來避免在圓筒1旋轉(zhuǎn)時損害料斗11內(nèi)的堅果。作為選擇，刮掃部件13可以整體由軟或彈性軟聚合物材料構(gòu)成。
攪拌指73也安裝在圓筒1上，并被支撐在托架74上。攪拌指73防止進(jìn)料入口區(qū)14附近的輸入材料聚集或橋接。
間隔平行的突出74安裝在底部5上，突出74與固定在軸3上的接合板75接合來防止軸3由于在圓筒1旋轉(zhuǎn)時可流動材料施加到其上的扭力而旋轉(zhuǎn)。螺母76固定軸3在底部5內(nèi)的下端。
下面的實例闡明可以用依據(jù)本發(fā)明的提升輸送機來提升的可流動材料的寬范圍。
實例1在本實例中，使用具有圖1中所示總體結(jié)構(gòu)的提升輸送機。圓筒是5米高，包括壁厚為1.6mm而外徑(o.d.)為100mm的不銹鋼管。圓筒由2kW可變速電動機經(jīng)由4∶1倍V形皮帶驅(qū)動傳輸器來驅(qū)動。
螺旋提升構(gòu)件包括直徑為82mm而螺距為70mm的帶式葉片螺旋，其支撐在22mm的中心部分上。
用于小麥給料和初始圓筒轉(zhuǎn)速為10rpm，小麥在圓筒填滿之后從出口斜槽流出。轉(zhuǎn)速逐步增加到最大的320rpm，按照這個轉(zhuǎn)速，測量的輸送速度稍微超過每小時6噸。注意，從最慢轉(zhuǎn)速到最快轉(zhuǎn)速時的小麥輸送速度約與轉(zhuǎn)速成正比。
在本測試的第二部分中，將提升輸送機傾斜45°，對于小麥糧食而言，在從10rpm到320rpm的相同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，實現(xiàn)大體相同的輸送速度。
有趣地，無需調(diào)節(jié)螺旋翅片支撐中心部分的張力，注意，當(dāng)圓筒最初開始旋轉(zhuǎn)而在其內(nèi)不包含任何小麥時，允許螺旋翅片在圓筒內(nèi)壁上進(jìn)行刮擦。一旦圓筒開始填充小麥，隨著圓筒充滿小麥，刮擦噪聲迅速減小，從而支持正常操作條件下的假設(shè)，螺旋翅片經(jīng)受自動定心作用。
實例2然后，在垂直方向上使用實例1中描述的提升輸送機，其中鑄造用砂作為給料。
再一次，發(fā)現(xiàn)砂子輸送速度與轉(zhuǎn)速更多或更少成比例地增加，轉(zhuǎn)速從初始轉(zhuǎn)速10rpm到看來似乎是最佳速度的320rpm，按照這個轉(zhuǎn)速，確定輸送速度為每小時6噸砂。
通過監(jiān)控2kW驅(qū)動電動機的電流負(fù)荷，識別出另一有趣現(xiàn)象。從10rpm的初始轉(zhuǎn)速到約100-120rpm，電流負(fù)荷大約與轉(zhuǎn)速成比例地從約6-7安培增加到約13安培。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到約200rpm時，電流負(fù)荷大體保持在約13安培而不變化，但當(dāng)轉(zhuǎn)速從約200rpm逐漸增加到320rpm時，電流負(fù)荷顯示為與轉(zhuǎn)速增加成比例地從約13安培回降到約6-7安培。
認(rèn)為觀察到的現(xiàn)象是由于事實上在低速時圓筒的整個內(nèi)部空間填滿可流動材料。當(dāng)圓筒的轉(zhuǎn)速增加時，認(rèn)為在向心力的作用下邊界層形成在圓筒的內(nèi)表面上，從而，在圓筒內(nèi)的可流動材料柱和圓筒內(nèi)壁表面之間不再有施加的充分摩擦力。認(rèn)為在可流動材料的旋轉(zhuǎn)邊界層和材料流經(jīng)它本身的內(nèi)“核心”材料之間存在區(qū)域。
同樣認(rèn)為，根據(jù)可流動材料的性質(zhì)，當(dāng)可流動材料沒有完全充滿圓筒內(nèi)部空間時，實現(xiàn)最小功率需求的最佳輸送速度?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)鄰近圓筒入口端的刮掃部件“吃進(jìn)”，或者通過改變刮掃部件/入口端組合的數(shù)量，來調(diào)節(jié)最佳圓筒轉(zhuǎn)速時的進(jìn)料速度。
利用附圖的圖2中所示類型的原型提升輸送機，要注意，在用于小麥糧食的最佳輸送速度下，可能將木棒插在螺旋翅片中空中心區(qū)的下面，而不會檢測到粒狀材料的出現(xiàn)。在更低的輸送速度下，明顯感覺到粒狀材料出現(xiàn)在中空中心區(qū)內(nèi)。
實例3通過用被支撐在22mm中心核心上的直徑為76mm而螺距為70mm的帶式葉片螺旋提升構(gòu)件來替代直徑為82mm而螺距為70mm的帶式葉片螺旋提升構(gòu)件，改進(jìn)實例1的裝置。
在本測試中，給料是平均粒度在6-8mm范圍內(nèi)的干大豆。在轉(zhuǎn)速為320rpm下實現(xiàn)每小時4.5噸的最佳輸送速度。
即使眾人皆知大豆是易碎的并且容易在非常緩和的輸送機內(nèi)受到損害，例如斗式輸送機，但通過該提升輸送機使大豆連續(xù)循環(huán)兩小時之后，發(fā)現(xiàn)沒有損害。
實例4使用圖6的裝置來輸送無殼的澳大利亞堅果，典型地直徑在19mm-29mm的范圍內(nèi)。
圓筒包括壁厚為1.6mm而外徑為100mm的不銹鋼管，被支撐在22mm中心核心上的直徑為82mm而螺距為70mm的螺旋帶式葉片翅片位于圓筒內(nèi)。與圖1中所示的裝置不同，螺旋帶式葉片翅片的下端安裝在高度約75mm和底部直徑為100mm的截頭圓錐形進(jìn)料導(dǎo)向器的頂部上。由于這種結(jié)構(gòu)，截頭圓錐形進(jìn)料導(dǎo)向器的上部位于旋轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)，鄰近圓筒的入口，從而螺旋翅片的下端剛好在入口和導(dǎo)向器頂部之上。照這樣，堅果向上進(jìn)入螺旋翅片的區(qū)域，而當(dāng)刮掃部件在其周圍旋轉(zhuǎn)時沒有由于被擠向翅片圓周邊緣而壓碎的風(fēng)險。
與更細(xì)的顆粒材料不同，沒有堅果邊界層形成在旋轉(zhuǎn)圓筒的內(nèi)壁上，然而，輸送速度看來似乎與圓筒轉(zhuǎn)速直接成比例。類似地，在使用的速度范圍內(nèi)要注意，功耗存在可以忽略的變化，暗示堅果在與圓筒內(nèi)壁的摩擦作用下容易沿著螺旋路徑上升。
對于有殼的澳大利亞堅果而言，使用實例3更小的直徑為76mm的螺旋推運器，即使通過提升輸送機使內(nèi)核超期循環(huán)之后，也發(fā)現(xiàn)對果仁沒有損害。
也容易對通常用作協(xié)作生產(chǎn)廠內(nèi)爐子燃料的破碎的澳大利亞堅果外殼進(jìn)行處理，盡管是粒度在約3mm-10mm范圍內(nèi)的高度不規(guī)則形狀顆粒。對于本測試，再次使用實例3的直徑為76mm的螺旋提升構(gòu)件，注意到在圓筒旋轉(zhuǎn)時對著其內(nèi)壁形成外殼顆粒的邊界層。
上面的具體實例示范了依據(jù)本發(fā)明的提升輸送機的多功能性。至今，已經(jīng)關(guān)于細(xì)砂和粗砂(濕和干)，以及各種各樣的谷粒、大豆、菜豆、鋼砂(1.8mm)、面粉、面包屑、澳大利亞堅果(有殼和無殼以及碎殼)、咖啡豆、凍干的咖啡顆粒、糖蜜、銷酸粒(直徑為3-4mm)、鋁土粒(直徑為6-8mm)、漂白的花生仁和粉狀氫氧化鈣，進(jìn)行了成功的試驗。
本發(fā)明的重要優(yōu)點是當(dāng)在依據(jù)本發(fā)明的輸送機內(nèi)提升非常易碎的顆粒材料時，例如凍干的咖啡顆粒、大豆和全部果仁，顯出沒有損害。而且，對于很細(xì)的顆粒材料，例如氫氧化鈣、面粉等，依據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于在運行期間排放槽內(nèi)幾乎完全沒有氣載塵埃。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，可以對本發(fā)明的各個方面進(jìn)行許多修改和變化而不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍。
例如，對于某些應(yīng)用，根據(jù)要處理的可流動材料的磨蝕性，可以用塑料材料來制造管狀圓筒和/或螺旋提升構(gòu)件，或者如果用金屬制造，可以用耐磨和/或耐蝕涂層來涂覆這些金屬部件，例如TEFLON(商標(biāo))或類似物。類似地，螺旋的螺距沿著它的長度可以變化，根據(jù)要輸送的材料性質(zhì)，從底部到頂部增加或減少。
權(quán)利要求
1.一種用于可流動材料的提升輸送機，所述輸送機包括進(jìn)口和出口；螺旋提升構(gòu)件，使用時將其縱軸支撐在大致垂直位置上，在至少一端對所述提升構(gòu)件進(jìn)行固定，防止繞所述縱軸旋轉(zhuǎn)；圍繞所述提升構(gòu)件并能與其同軸旋轉(zhuǎn)的管狀圓筒；以及可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述管狀圓筒的驅(qū)動機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的輸送機，其中所述進(jìn)口定位成鄰近所述管狀圓筒的下端。
3.如權(quán)利要求1所述的輸送機，其中所述進(jìn)口定位成鄰近所述提升構(gòu)件的中空管狀支撐軸的頂端。
4.如權(quán)利要求1或2所述的輸送機，其中一輸送機進(jìn)料機構(gòu)與所述進(jìn)口連接來按照預(yù)定速度將可流動材料送到所述提升輸送機。
5.如權(quán)利要求4所述的輸送機，其中該輸送機進(jìn)料機構(gòu)包括至少一個安裝在所述管狀圓筒上來與其旋轉(zhuǎn)的刮掃部件，所述刮掃部件從所述管狀圓筒的外壁表面向外伸出。
6.如權(quán)利要求5所述的輸送機，其中在所述管狀圓筒內(nèi)鄰近各自至少一個刮掃部件形成一個或多個孔。
7.如權(quán)利要求5或6所述的輸送機，其中所述至少一個刮掃部件是可調(diào)節(jié)的，以便在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)時有選擇地增加或減少刮掃容積。
8.如權(quán)利要求7所述的輸送機，其中所述至少一個刮掃部件的長度是可調(diào)節(jié)的。
9.如權(quán)利要求7所述的輸送機，其中所述至少一個刮掃部件的寬度是可調(diào)節(jié)的。
10.如權(quán)利要求7所述的輸送機，其中所述至少一個刮掃部件相對所述管狀圓筒的所述外壁表面可進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。
11.如權(quán)利要求5-10之一所述的輸送機，其中所述至少一個刮掃部件的至少一部分是可彈性變形的。
12.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中一進(jìn)料斗環(huán)繞鄰近所述管狀圓筒下端的進(jìn)口。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中所述管狀圓筒可旋轉(zhuǎn)地以軸頸安裝在固定到支撐結(jié)構(gòu)的間隔軸承部件內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的輸送機，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括框架。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中所述提升構(gòu)件固定在所述框架部件的相對端上。
16.如權(quán)利要求15所述的輸送機，其中所述提升構(gòu)件可調(diào)節(jié)地安裝在所述框架內(nèi)，以便使用時允許在所述提升構(gòu)件的縱軸方向上向所述提升構(gòu)件施加張力。
17.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中所述螺旋提升構(gòu)件包括螺旋纏繞的桿狀部件，其中中心中空圓柱形空間延伸過所述螺旋纏繞部件的縱軸。
18.如權(quán)利要求1-16之一所述的輸送機，其中所述螺旋提升構(gòu)件包括螺旋纏繞的帶狀葉片。
19.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中所述螺旋提升構(gòu)件包括中心軸。
20.如權(quán)利要求19所述的輸送機，其中所述中心軸包括中空軸。
21.如權(quán)利要求20所述的輸送機，其中所述中空軸適合于在使用時允許工作流體穿過其進(jìn)行循環(huán)，以便允許所述提升輸送機用作在其內(nèi)輸送的流體材料的熱交換器。
22.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙大于可填密流動顆粒材料的平均粒徑。
23.如權(quán)利要求1-21之一所述的輸送機，其中由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙小于非填密材料的平均粒徑。
24.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中所述驅(qū)動機構(gòu)包括安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)上的驅(qū)動電動機，所述驅(qū)動電動機與聯(lián)接到所述管狀圓筒的驅(qū)動傳送機構(gòu)可驅(qū)動地接合。
25.如前述任一權(quán)利要求所述的輸送機，其中收集器位于所述出口周圍來收集從所述出口流出的可流動材料。
26.一種用于提升可流動材料的方法，所述方法包括以下步驟將可流動材料輸送到提升輸送機的進(jìn)口，所述提升輸送機包括由可旋轉(zhuǎn)管狀圓筒包圍的固定螺旋提升構(gòu)件；以及按照足以將所述可流動材料推向所述圓筒內(nèi)壁的速度來旋轉(zhuǎn)所述圓筒，從而，通過與所述螺旋提升構(gòu)件的至少部分上表面進(jìn)行滑動接合，將至少部分靠著所述內(nèi)壁的可流動材料層向上推動。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述管狀圓筒以某一速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述速度足以在由所述螺旋提升構(gòu)件占據(jù)的圓柱形空間和所述管狀圓筒內(nèi)表面之間的工作間隙內(nèi)形成靜態(tài)可流動材料層。
28.如權(quán)利要求26或27所述的方法，其中在所述輸送機內(nèi)提升流體材料作為中空圓柱形部分。
29.如權(quán)利要求26-28之一所述的方法，其中按照某一速度將可流動材料輸送到所述進(jìn)口，以便大體上占據(jù)由所述提升構(gòu)件在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)期間占據(jù)的圓柱形空間內(nèi)的空閑容積。
30.如權(quán)利要求26-28之一所述的方法，其中按照某一速度將可流動材料輸送到所述進(jìn)口，以便決不占據(jù)由所述提升構(gòu)件在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)期間占據(jù)的圓柱形空間內(nèi)的空閑容積。
31.如權(quán)利要求26-30之一所述的方法，其中通過改變安裝在所述管狀圓筒上的刮掃部件的結(jié)構(gòu)，有選擇地改變所述可流動材料到所述進(jìn)口的輸送速度。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中通過改變所述刮掃部件的尺寸來改變所述刮掃部件的結(jié)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中通過改變所述刮掃部件相對所述管狀圓筒外表面的角度布置來改變所述刮掃部件的結(jié)構(gòu)。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中通過改變所述管狀圓筒的轉(zhuǎn)速，可有選擇地改變所述可流動材料到所述進(jìn)口的輸送速度。
35.如權(quán)利要求1-30之一所述的方法，其中將可流動材料引入位于所述提升構(gòu)件的中空中心軸上端的進(jìn)口，來使在所述輸送機內(nèi)要提升的大部分可流動材料逆流流動。
36.如權(quán)利要求26-35之一所述的方法，其中通過在所述管狀圓筒旋轉(zhuǎn)時使混合物承受向心力，并且從鄰近所述提升構(gòu)件縱軸的區(qū)域中收集液體，而從鄰近所述螺旋提升構(gòu)件外緣的區(qū)域中收集冷凝固體，來分離包含液體和顆粒固體混合物的可流動材料。
全文摘要
用于可流動材料的提升輸送機包括位于環(huán)繞螺旋提升構(gòu)件(2)的管狀圓筒(1)的相對端上的進(jìn)口(14)和出口(20)。不讓提升構(gòu)件(2)繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，而管狀圓筒(1)通過驅(qū)動機構(gòu)(16)繞提升構(gòu)件(2)進(jìn)行同軸旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B65G65/00GK1745024SQ200480003142
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者P·J·奧爾茲 申請人:Wm奧爾茲和森斯私人有限公司