專利名稱：捏合機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過使流態(tài)化的目標(biāo)材料經(jīng)過具有變化的截面形狀的不規(guī)則通道而對(duì)其進(jìn)行搓揉的捏合機(jī)技術(shù)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于在改變目標(biāo)材料本身的截面形狀的同時(shí)，通過向目標(biāo)材料施加壓縮力和剪切力而重復(fù)地將材料匯合、分開，由此對(duì)材料進(jìn)行攪拌的捏合機(jī)技術(shù)。
在很多情況下，對(duì)需要進(jìn)行拌合的材料，例如砂漿，混凝土或土壤材料，越是進(jìn)行搓揉，其性質(zhì)或特性或物理性能將會(huì)變得越好。因而在這種目標(biāo)材料的情況下，需要進(jìn)行充分的拌合工作。
在傳統(tǒng)的拌合方法中，按照拌合系統(tǒng)，有臂式，殼式和輥式混料機(jī)(捏合機(jī))。由于這些捏合機(jī)按機(jī)械方式進(jìn)行工作，它們中的任何一種形式均可適宜于拌合大量的材料。
盡管這種傳統(tǒng)的捏合機(jī)根據(jù)被拌合的材料無(wú)疑是有效的，但是，眾所周知，從拌合時(shí)所需的能量或時(shí)間的角度考慮，這種捏合機(jī)并不是十分高效的。
同時(shí)，由于傳統(tǒng)上經(jīng)常采用的諸如臂式、殼式和輥式混料機(jī)(捏合機(jī))中的任何一種都具有可動(dòng)的機(jī)械部件，故而易于產(chǎn)生磨損或損壞。此外，設(shè)備本身的成本也相對(duì)較高。在建筑和土木工程領(lǐng)域中，特別是在采用含有例如細(xì)的或粗的集料的顆粒的砂漿或混凝土作為目標(biāo)材料的情況下，這些問題顯得更加突出。
因此，有鑒于上述這些問題，本申請(qǐng)人已經(jīng)提出過如日本專利公報(bào)No.9-253467中所描述的有關(guān)揉搓方法和捏合設(shè)備的發(fā)明。這是一種通過使流態(tài)化的目標(biāo)材料經(jīng)過多個(gè)具有變化的截面形狀的不規(guī)則通道而對(duì)其進(jìn)行搓揉的技術(shù)。
即，如圖7所示，該技術(shù)中所采用的是一個(gè)捏合機(jī)主體30，其中，不規(guī)則通道1和2的截面形狀從一個(gè)入口到一個(gè)出口連續(xù)地變化。于是，目標(biāo)材料被加壓并從該捏合機(jī)主體30的每個(gè)不規(guī)則通道1,2的入口被進(jìn)給。因而，以分層的方式使目標(biāo)材料成層。向材料上施加壓縮力和剪切力，然后滾壓材料并使之成層。接著，再次向材料施加壓縮力和剪切力，以重復(fù)這種滾壓和成層，從而搓揉并攪拌材料。
這里所用的捏合機(jī)主體30包括多個(gè)沿不規(guī)則通道1,2串聯(lián)的部件31,31，每個(gè)部件31設(shè)有多個(gè)平行配置的不規(guī)則通道1,2。每個(gè)不規(guī)則通道1,2的入口位于部件31的一端，其出口則位于部件31的另一端。相鄰部件31以如下方式連接，即，在部件31一側(cè)的入口與在另一側(cè)的部件31的出口相交，從而可在連接部分完成目標(biāo)材料的匯合和分離。這種匯合和分離由不規(guī)則通道1,2之間的間隔壁3,4來(lái)完成。
使n個(gè)部件31彼此相互連接在一起，從而使目標(biāo)材料在出口處以2的n次方被分層，由此獲得了極佳的拌合效率。如果有30個(gè)部件相互連接，則相當(dāng)于進(jìn)行了大約十億(=230)次拌合。部件31的連接是通過利用在每一部件各端的帶螺栓f1的凸緣F來(lái)進(jìn)行的。
在采用這種拌合技術(shù)的情況下，通過在改變目標(biāo)材料本身的截面形狀的同時(shí)施加壓縮力和剪切力有可能有效地搓揉目標(biāo)材料。同時(shí)，重復(fù)匯合步驟和分離步驟，以便揉合目標(biāo)材料，從而可極大地提高拌合效率。此外，可以獲得消除了可直接運(yùn)動(dòng)的部件的優(yōu)點(diǎn)，由此防止磨損或損壞。
本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)這種拌合技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)進(jìn)行了深入地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)仍有下述問題需要解決。
(1)在加壓并進(jìn)給目標(biāo)材料的拌合方法中，可能獲得非常好的結(jié)果，但是，在采用利用目標(biāo)材料的重力進(jìn)行混合的情況下，即，如圖8(a)所示，在采用豎直布置的捏合機(jī)主體30并使目標(biāo)材料借助重力下降以便混合的方法中，特別是在混合效率方面存在著一定的問題。這是因?yàn)?，如果將混凝土、土壤或類似材料作為目?biāo)材料地送進(jìn)，當(dāng)材料通過捏合機(jī)主體30時(shí)，在進(jìn)給的材料由上向下地通過每個(gè)部件31的不規(guī)則通道1,2時(shí)，重復(fù)進(jìn)行匯合和分離以便拌合。但是，如圖8(b)至8(e)所示，由于部件的結(jié)構(gòu)特征會(huì)導(dǎo)致發(fā)生一種現(xiàn)象，即，通過加號(hào)(+)和減號(hào)(-)區(qū)的材料總是被直接拉過這些區(qū)域。由于這種原因，如圖8(f)所示，這種現(xiàn)象易于使經(jīng)過混合的材料C在加號(hào)(+)區(qū)和減號(hào)(-)區(qū)集中成兩堆，而且有大直徑的材料部分延伸到各堆材料的下部。
(2)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在搓揉混凝土?xí)r也會(huì)發(fā)生類似的現(xiàn)象。即，我們發(fā)現(xiàn)，僅僅通過豎直布置，不足以向目標(biāo)材料施加壓縮力和剪切力，而且不能有效地揉搓材料。因而，在采用利用重力的豎直布置的情況下，還有進(jìn)一步提高拌合效率的余地。
(3)在仔細(xì)地研究上述第(1)和(2)點(diǎn)的起因之后發(fā)現(xiàn)，如圖7所示，在將各自包括兩個(gè)不規(guī)則通道1,2的多個(gè)部件相互連接起來(lái)的情況下，混合功能和搓揉功能均低于理論上的功能。即，在各自具有三個(gè)或四個(gè)或更多個(gè)不規(guī)則通道的多個(gè)部件相互連接的配置中，在捏合機(jī)主體30內(nèi)幾乎不會(huì)形成使目標(biāo)材料被直接拉過的直通通道，并可基本上達(dá)到理論上的功能。因而，在采用各自具有兩個(gè)不規(guī)則通道的部件的情況下，需要采取一定的措施以便不降低設(shè)備的功能。具體地說(shuō)，這是因?yàn)樵诰哂袃蓚€(gè)不規(guī)則通道的部件中，其結(jié)構(gòu)本身比較簡(jiǎn)單，加工性能良好，從而可提供很高的可用性。
值得注意的是，在日本專利公報(bào)No,53-27024(審查后公開)中所公開的技術(shù)提出了一種粒料混合器。它指出了一種沿豎直方向設(shè)置混合器并利用由重力造成的顆粒材料的下降而進(jìn)行混合的思想。這種混合器也存在著形成直通通道和不能達(dá)到上述的理想混合效果的問題。當(dāng)然，在該公報(bào)所公開的技術(shù)中，沒有提及在壓力下進(jìn)給材料以便為揉搓而施加壓縮力和剪切力的設(shè)想。
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種捏合機(jī)，該捏合機(jī)能夠在不論是水平配置還是豎直配置時(shí)都能提高其搓揉性能和混合性能，并且具有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，同時(shí)不會(huì)降低其加工性能。
根據(jù)本發(fā)明，提供了這樣一種設(shè)備，它用于使目標(biāo)材料從截面形狀不同的多個(gè)不規(guī)則通道中的每一個(gè)的入口通向其出口，從而拌合該目標(biāo)材料，其特征在于，它包括一個(gè)捏合機(jī)主體以及用于向捏合機(jī)主體進(jìn)給目標(biāo)材料的供料裝置，其中所述捏合機(jī)主體具有一個(gè)在一端用于供應(yīng)目標(biāo)材料的供入口以及一個(gè)位于另一端的排出口，同時(shí)還具有多個(gè)與供入口和排出口連通的不規(guī)則通道。
捏合機(jī)主體的每個(gè)不規(guī)則通道具有從入口向出口逐漸變化的截面形狀。另外，在每個(gè)不規(guī)則通道的入口和出口之間設(shè)置用于匯合并分離通過每個(gè)不規(guī)則通道的目標(biāo)材料的匯合和分離裝置。
此外，每個(gè)不規(guī)則通道的方向相對(duì)于其它通道發(fā)生了變化，以便消除從入口延伸向出口的直接的直通通道。此外，令捏合機(jī)主體的排出口的直徑小于供入口的直徑。
利用這種結(jié)構(gòu)，不存在目標(biāo)材料直接通過捏合機(jī)主體的部分，同時(shí)可以獲得和理論效率基本上相等的拌合效率，從而顯著地提高拌合效率。同時(shí)，由于存在用于改變不規(guī)則通道的方向的結(jié)構(gòu)，可以避免對(duì)可加工性產(chǎn)生不利的影響。另外，由于將排出口的直徑設(shè)定成小于供入口的直徑，排出口處于節(jié)流狀態(tài)。因此，減少了排出的材料。結(jié)果，使材料在每個(gè)不規(guī)則通道充滿材料的狀態(tài)下被流化。因此，進(jìn)一步改善了拌合效率。
設(shè)備主體還可以如下所述地構(gòu)造，即，捏合機(jī)主體包括沿不規(guī)則通道的方向交替連接的不同種類的第一和第二部件，每一部件具有平行布置的多個(gè)不規(guī)則通道，而且第一部件和第二部件的不規(guī)則通道的變化的截面形狀和不規(guī)則通道的方向各不相同。
使具有不同的不規(guī)則通道的方向和不同的截面形狀的兩種不同的部件相互連接起來(lái)以便使用，因此可以消除直接的直通通道，從而提高其拌合效率。
最優(yōu)選的是，第一部件和第二部件各自有兩個(gè)不規(guī)則通道；第一部件的每個(gè)不規(guī)則通道是這樣構(gòu)成的，即，使出口的截面形狀處于一種相對(duì)于入口的截面形狀沿第一部件的任一軸向旋轉(zhuǎn)大約90°的狀態(tài)；而第二部件的每個(gè)不規(guī)則通道按如下方式構(gòu)成，即，出口的截面形狀處于一種相對(duì)于入口的截面形狀沿第一部件的另一方向旋轉(zhuǎn)大約90°的狀態(tài)。
因此，通過在部件之間改變不規(guī)則通道的出口相對(duì)于入口的旋轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn))方向，可以很容易地并且確實(shí)地避免形成直接的直通通道。
供料裝置可構(gòu)造成具有對(duì)目標(biāo)材料加壓并將其供給捏合機(jī)主體的功能。在這種情況下，供料裝置可包括一個(gè)料斗和一個(gè)用于把目標(biāo)材料輸送給料斗的運(yùn)輸機(jī)，該料斗被連接到位于豎直配置的且底部具有排出口的捏合機(jī)主體的頂部處的入口上。
利用這種結(jié)構(gòu)，目標(biāo)材料借助于其自身的重量被加壓和送進(jìn)以儲(chǔ)存在料斗內(nèi)。
同時(shí)，捏合機(jī)主體的排出口可由一個(gè)節(jié)流構(gòu)件構(gòu)成，所述節(jié)流構(gòu)件與位于最下端或最后一級(jí)的第一和第二部件之一的不規(guī)則通道的出口相連。
在這種情況下，最優(yōu)選地是將所述節(jié)流構(gòu)件做成圓柱形并具有沿著從位于一端的開口到位于其另一端的開口的方向漸小的截面面積；在一端處的開口與位于最下端或最后一級(jí)的部件的不規(guī)則通道的側(cè)面相連；在另一端的開口被打開以便形成排出口。
由于作為一個(gè)分開且獨(dú)立的構(gòu)件地設(shè)置節(jié)流構(gòu)件，可以形成具有節(jié)流功能的排出口而不會(huì)對(duì)部件的可加工性或結(jié)構(gòu)造成不利的影響。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的捏合機(jī)的總體結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2是一個(gè)局部的透視圖，用以表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的豎直捏合機(jī)的捏合機(jī)主體的結(jié)構(gòu)；圖3是一個(gè)方法步驟的示意圖，用于以模型圖的方式表示在兩個(gè)部件相互連接的狀態(tài)下目標(biāo)材料的截面的變化情況；圖4是表示一種不同部件(第一部件)的不規(guī)則通道的狀態(tài)的俯視圖；圖5是表示一種不同部件(第二部件)的不規(guī)則通道的狀態(tài)的俯視圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的捏合機(jī)的總體結(jié)構(gòu)的主視圖；圖7是表示在兩個(gè)傳統(tǒng)部件相互連接的狀態(tài)下的捏合機(jī)主體的透視圖；以及圖8是說(shuō)明豎直捏合機(jī)所存在的問題的簡(jiǎn)圖；其中，(a)是捏合機(jī)主體的主視圖，(b)至(e)是對(duì)應(yīng)于(a)中的①～④的剖視圖，(f)是對(duì)應(yīng)于(a)中的⑤的平面圖。
現(xiàn)將參照附圖1至6描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一個(gè)實(shí)施例)首先將描述示意地表示在圖1中的捏合機(jī)的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，設(shè)置有一個(gè)豎直地配置的捏合機(jī)主體20，一個(gè)與捏合機(jī)主體20的上部相連的料斗H，以及一個(gè)用于向料斗H進(jìn)給目標(biāo)材料的帶式運(yùn)輸機(jī)K。在本實(shí)施例中，料斗H和帶式運(yùn)輸機(jī)K構(gòu)成供料裝置10。
下面將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
料斗H具有很大的尺寸，可以儲(chǔ)存大量的將向下流過捏合機(jī)主體20的目標(biāo)材料。其原因是，將利用位于料斗H內(nèi)的目標(biāo)材料本身的重量使目標(biāo)材料在壓力下向下通過捏合機(jī)主體20。從這個(gè)角度出發(fā)，使料斗H直接連接在捏合機(jī)主體20的上部上。
在圖1中沒有專門表示出料斗H和捏合機(jī)主體20之間的連接結(jié)構(gòu)。但是，可利用現(xiàn)有的方法進(jìn)行連接，諸如利用設(shè)置在兩側(cè)上的凸緣的連接方法或者焊接方法。
此外，在捏合機(jī)主體20的下部設(shè)有一個(gè)排出口(一個(gè)出口)20b。該排出口20b被做成比用于向捏合機(jī)主體20進(jìn)給材料的材料供入口(一個(gè)入口)20a小。它包括一個(gè)設(shè)置在出口處的所謂的節(jié)流構(gòu)件20S，而且，在捏合機(jī)主體20內(nèi)充滿目標(biāo)材料的狀態(tài)下，使目標(biāo)材料向下流動(dòng)。
基本上，設(shè)備主體20以如下所述的方式構(gòu)成，即，總共有四個(gè)兩種形式的部件21A和21B沿豎直方向交替地連接。當(dāng)然，可根據(jù)需要增加相互連接的部件的數(shù)目。為了簡(jiǎn)便起見，圖2示出了兩種不同的部件21A和21B交替地連接在一起的狀態(tài)。
現(xiàn)將描述每一種部件21A,21B的具體結(jié)構(gòu)。首先，一種部件(第一部件)21A中的每一個(gè)均具有呈正方形的兩個(gè)端部。在端部處形成凸緣F，以便于在端部處連接部件。
在這些凸緣F,F上形成多個(gè)螺栓孔f1。相鄰的部件利用螺栓孔f1用在端部處的螺栓牢固地彼此相連。因此，上面所述的節(jié)流構(gòu)件21S最好利用凸緣F進(jìn)行連接。例如，可采用一種在節(jié)流構(gòu)件21S的上端也設(shè)置帶螺栓孔的凸緣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也可采用焊接結(jié)構(gòu)。
下面將詳細(xì)描述節(jié)流構(gòu)件21S的具體形狀。節(jié)流構(gòu)件21S除與部件21B相連的連接部分(例如連接凸緣)之外，總體來(lái)講被做成呈截頭圓錐形的形狀。即，該節(jié)流構(gòu)件21S被做成錐形，其截面面積從在其一端(上端)的開口向在另一端(下端)的開口逐漸減小。使在一端的開口與位于最下端的部件21B的出口端相連，而在另一端的開口是敞開的，以便形成排出口20b。
部件21A設(shè)有沿同一方向平行設(shè)置的兩個(gè)不規(guī)則通道22,23。在該部件21A的一端的中心形成一個(gè)間隔壁24，以便在右側(cè)和左側(cè)形成縱向開口。
這些右側(cè)和左側(cè)縱向開口分別用作兩個(gè)不規(guī)則通道22,23的入口22a,23a。在部件21A的另一端的中心設(shè)置一個(gè)間隔壁25，以便在上側(cè)和下側(cè)形成水平延伸的開口。水平延伸的上、下開口分別用作兩個(gè)不規(guī)則通道22,23的出口22b和23b。即，在部件21A的入口端的間隔壁24和在部件21A的出口端的間隔壁25以彼此相差90°的不同方向設(shè)置。
因此，不規(guī)則通道22和23的兩個(gè)入口22a,23a的設(shè)置方式為，在右側(cè)和左側(cè)上形成平行的矩形開口，而兩個(gè)出口22b,23b的設(shè)置方式為，在上側(cè)和下側(cè)上形成平行的矩形開口?，F(xiàn)將描述不規(guī)則通道22，23的具體形狀。各個(gè)不規(guī)則通道22,23被設(shè)置成其截面形狀從入口22a,23a向出口22b,23b連續(xù)地變化。
關(guān)于這種變化形式，每個(gè)不規(guī)則通道22,23在從入口22a,23a到出口22b,23b的任何部位均具有恒定的截面面積，只是其截面的形狀連續(xù)地變化。即，入口22a,23a具有一個(gè)沿X-方向的縱向的矩形形狀，在入口22a,23a和出口22b,23b之間的中間部位處，其截面形狀為正方形，而出口22b,3b具有一個(gè)沿垂直于X-方向的Y-方向的縱向矩形形狀(見圖2)。此外，不規(guī)則通道22,23的長(zhǎng)度相同。
因此,使通過各個(gè)不規(guī)則通道22,23的目標(biāo)材料逐漸地改變其截面形狀，從沿X-方向的縱向矩形改變成正方形，進(jìn)而再改變成沿Y-方向的縱向矩形。如圖2所示，在該部件21A中，位于左側(cè)的入口22a與位于上側(cè)的出口22b通過不規(guī)則通道22相互連通，而位于右側(cè)的入口23a與位于下側(cè)的出口23b通過不規(guī)則通道23彼此連通。
另外一種部件(第二部件)21B具有和上述部件21A基本上相同的結(jié)構(gòu)。但是在該部件21B中，如圖2所示，位于左側(cè)的入口26a和位于下側(cè)的出口26b通過不規(guī)則通道26相互連通，而位于右側(cè)的入口27a和位于上側(cè)的出口27b通過不規(guī)則通道27相互連通。即，該部件21B在每一不規(guī)則通道的入口和出口之間具有與部件21A不同的連通狀態(tài)。
下面將專門描述這種連通狀態(tài)。部件21B的不規(guī)則通道26,27的截面形狀和方向變化的狀態(tài)與部件21A的情況不同。關(guān)于這一點(diǎn)，如從圖2中可以看出的，部件21A的不規(guī)則通道22,23旋轉(zhuǎn)到一個(gè)使它們沿順時(shí)針方向從其入口向其出口扭轉(zhuǎn)了90度的方向上，而部件21B的不規(guī)則通道則旋轉(zhuǎn)到一個(gè)使它們沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了90度的方向上。此外，由于不規(guī)則通道的扭轉(zhuǎn)方向是這樣的不同，不規(guī)則通道22,23的截面形狀的變化狀態(tài)也不同于不規(guī)則通道26,27的截面形狀的變化狀態(tài)。
圖2表示出這樣兩種部件21A和21B交替地連接的狀態(tài)。即，在上面所描述的兩種部件21A和21B中，通過利用螺栓而相互緊密接觸的凸緣F將一個(gè)部件21B的入口端連接到另一部件21A的出口端上。
因此，在兩種部件21A和21B之間的連接部分處，一個(gè)部件21A的不規(guī)則通道22的出口22b與另一個(gè)部件21B的不規(guī)則通道26的入口26a的一半及另一個(gè)不規(guī)則通道27的入口27a的一半連通，而一個(gè)部件21A的不規(guī)則通道23的出口23b與另一部件21B的不規(guī)則通道26的入口26a的剩下一半及另一不規(guī)則通道27的入口27a的剩下一半連通。
由此，已經(jīng)通過在一個(gè)部件21A中的每個(gè)不規(guī)則通道22,23的目標(biāo)材料的每一半被引入另一個(gè)部件21B的每個(gè)不規(guī)則通道26,27中，以便基本上匯合。但是，就已經(jīng)通過一個(gè)不規(guī)則通道的目標(biāo)材料而言，它在兩個(gè)部件的連接部分處被分成兩半。
因而，在作為兩個(gè)部件21A,21B的連接部分的出口端和入口端形成的每個(gè)不規(guī)則通道的出口和入口構(gòu)成目標(biāo)材料的匯合和分離裝置。如圖1所示，當(dāng)這種部件21A和21B交替地串聯(lián)連接時(shí)，用于目標(biāo)材料的匯合和分離裝置形成于每個(gè)連接部分中。
現(xiàn)將描述如此構(gòu)成的捏合機(jī)的操作。
目標(biāo)材料，例如由帶式運(yùn)輸機(jī)K輸送的集料和砂漿被從運(yùn)送端連續(xù)地倒入料斗H。當(dāng)它們從運(yùn)輸機(jī)K落入料斗H中時(shí)，對(duì)集料和砂漿進(jìn)行粗略的搓揉，在這種狀態(tài)下，將它們從捏合機(jī)主體20的第一部件21A的入口22a,23a引入每個(gè)不規(guī)則通道22,23。然后，在目標(biāo)材料借助重力下落(向下流)通過捏合機(jī)主體20的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行揉搓。
現(xiàn)將參照表示過程簡(jiǎn)圖的圖3描述向下流過捏合機(jī)主體20的目標(biāo)材料(集料和砂漿)的搓揉過程。該過程簡(jiǎn)圖以模型的方式表示出在兩個(gè)部件21A,21B相互連接的狀態(tài)(兩級(jí))下，目標(biāo)材料(即集料和砂漿)在每個(gè)部件21A,21B的入口端、中間部分和出口端的區(qū)域上的變化狀態(tài)。
如從圖3可以看出的，送入料斗H中的目標(biāo)材料在第一級(jí)部件21A的入口端被引入兩個(gè)不規(guī)則通道22,23，其結(jié)果是，使材料流被分成兩半，A和B。被以這種方式分開的每個(gè)流態(tài)化材料流的截面形狀為沿X-方向的縱向矩形形狀。
接著，在第一級(jí)的中間部分處，流態(tài)化目標(biāo)材料A,B的截面形狀都變成了正方形。進(jìn)而，兩者的形狀在出口端都變成沿Y-方向長(zhǎng)的矩形，與在第一級(jí)入口端處的縱向X相差90度。因而，流態(tài)化目標(biāo)材料A,B中的每一個(gè)的截面形狀從沿X-方向長(zhǎng)的矩形變化為正方形，再變成沿Y-方向長(zhǎng)的矩形。
在這個(gè)變化過程中，材料經(jīng)受由每一不規(guī)則通道22,23的內(nèi)壁表面所施加的連續(xù)的壓縮作用(壓縮力和剪切力)。其結(jié)果是，特別是在流態(tài)化材料流的截面的徑向方向上發(fā)生連續(xù)的對(duì)流現(xiàn)象，從而進(jìn)行初級(jí)捏合。
接著，由于在第二級(jí)部件21B入口端處的間隔壁28與在第一級(jí)部件出口端處的間隔壁25正交，如圖3所示，將從第一級(jí)部件21A的出口端輸出的目標(biāo)材料A和B分別分成右側(cè)和左側(cè)部分，即，分成A/B和A/B。
然后，使目標(biāo)材料A/B流過相應(yīng)的不規(guī)則通道26和27。即，在第二級(jí)部件21B的入口端，目標(biāo)材料A,B的一部分匯合并流入相應(yīng)的不規(guī)則通道26,27，在每一通道中使流態(tài)化目標(biāo)材料的截面形狀成為沿X-方向長(zhǎng)的矩形。
接下來(lái)，在第二級(jí)的中間部分，流態(tài)化目標(biāo)材料A/B的截面形狀作為一個(gè)整體地變化成正方形，并在出口端處變化成沿Y-方向的縱向矩形。這樣，在第二級(jí)中，目標(biāo)材料A/B的形狀由沿X-方向的縱向矩形變化成正方形再變化成沿Y-方向的縱向矩形。
此外，在這種變化過程中，材料經(jīng)受由每個(gè)不規(guī)則通道26,27的內(nèi)壁表面施加的連續(xù)的壓縮作用(壓縮力和剪切力)。結(jié)果，特別是在流態(tài)化目標(biāo)材料的截面的徑向方向上發(fā)生連續(xù)的對(duì)流現(xiàn)象，由此進(jìn)行二次捏合操作。
對(duì)于第三級(jí)，盡管沒有在圖中特別表示出來(lái)，但在第三級(jí)的入口端，在圖3中所示第二級(jí)的出口端的最后的目標(biāo)材料被分成右側(cè)和左側(cè)部分并匯合成如由雙點(diǎn)劃線X1所示的A/B/A/B。此后，以和第一級(jí)和第二級(jí)相同的方式揉搓目標(biāo)材料。
這樣，將壓縮力和剪切力施加在目標(biāo)材料上，并由這些力對(duì)材料徑向滾壓和成層，然后再次將壓縮力和剪切力施加在材料上，并重復(fù)地對(duì)材料進(jìn)行滾壓和成層以便進(jìn)行揉搓。
在這種拌合過程中，在目標(biāo)材料借助重力而下落通過捏合機(jī)主體20的同時(shí)對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行搓揉。在這種情況下，在由儲(chǔ)存在料斗H中的目標(biāo)材料的重量產(chǎn)生的加壓作用下以及由于使排出口20b被節(jié)流的事實(shí)，捏合機(jī)主體20內(nèi)的目標(biāo)材料在加壓的條件下下落。因此，在捏合機(jī)主體20充滿目標(biāo)材料的同時(shí)，目標(biāo)材料向下掉落。結(jié)果，上面所述的壓縮力和剪切力有效地作用在目標(biāo)材料上。
在這方面，如在背景技術(shù)部分中所描述的，在令材料單純地下落通過現(xiàn)有技術(shù)的捏合機(jī)主體30的搓揉方法中，由于目標(biāo)材料在捏合機(jī)主體未充滿目標(biāo)材料的條件下下落，所以很難施加捏合所需的壓縮力和剪切力。因此，現(xiàn)有技術(shù)的搓揉方法更適合于混合而不是搓揉。與此相反，根據(jù)本實(shí)施例，就可以解決這類問題，由此可以認(rèn)為該技術(shù)是適合于搓揉的。當(dāng)然，這種技術(shù)也可被用于混合顆粒材料或流態(tài)化材料的場(chǎng)合。在這種情況下，可進(jìn)行更加有效的混合。
值得注意的是，在本實(shí)施例中，如上所述，兩種不同的部件21A和21B被交替地連接在一起。下面將說(shuō)明其原因。圖2中所示的部件21A的每個(gè)不規(guī)則通道是從一端觀察時(shí)所看到的情形，除了圖4中示出的陰影區(qū)之外的部分可被看作是直通通道，即直的通道。
由于如上所述地使在入口端左側(cè)的入口22a與在出口端的上出口22b連通并使在入口端右側(cè)的入口23a與在出口端的下出口23b連通，自然可以從入口到出口地直接觀察到這些部分彼此部分交疊的區(qū)域。
于是，在沿部件21A的縱向觀察時(shí)，就存在于入口22a,23a和出口22b,23b彼此部分交疊的區(qū)域中的通道部分而言，只要是流態(tài)化的目標(biāo)材料在不充滿通道部分的情況下簡(jiǎn)單地借助重力而下落，就會(huì)使材料幾乎不改變其形狀地通過。這樣，即使將具有相同形狀的多個(gè)部件21A連接起來(lái)，當(dāng)從端部觀察時(shí)，不規(guī)則通道的狀態(tài)也不會(huì)與圖4所示的狀態(tài)有什么根本區(qū)別。因此，可以預(yù)期，通過簡(jiǎn)單地把多個(gè)具有相同形狀的部件連接起來(lái)，不可能獲得搓揉效果。
另一方面，對(duì)于部件21B，出于和上面針對(duì)部件21A所述的同樣原因，入口26a,27a和出口26b,27b彼此交疊的區(qū)域是除了圖5中所示的陰影區(qū)之外的部分。這是很明顯的，因?yàn)楹筒考?1A不同的是，在入口端左側(cè)的入口26a與出口端的下出口26b連通，而在入口端右側(cè)的入口27a與出口端的上出口27b連通。
因此，假定這兩種部件21A,21B如圖2所示地連接，同時(shí)當(dāng)從入口端觀察不規(guī)則通道時(shí)，所觀察到的狀態(tài)就好像是把圖4和圖5重疊起來(lái)時(shí)的情況一樣。結(jié)果，不可能從入口直接看到出口。這意味著，已從入口送進(jìn)的目標(biāo)材料將不會(huì)以所謂的直接方式流向出口。其結(jié)果是，可進(jìn)一步地提高揉搓效果。特別是在通道還沒有充滿目標(biāo)材料的條件下在捏合的初始階段因重力而下落的時(shí)刻，有效地利用了這種效果。
應(yīng)當(dāng)指出，每個(gè)在上述實(shí)施例中所采用的部件均設(shè)有兩個(gè)不規(guī)則通道22,23或26,27。但是，捏合機(jī)主體可通過連接各具有三個(gè)或更多個(gè)不規(guī)則通道的部件而構(gòu)成。
(第二個(gè)實(shí)施例)圖6是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的捏合機(jī)的示意結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，捏合機(jī)主體20沿水平方向配置，并且利用用于供應(yīng)目標(biāo)材料的加壓供應(yīng)裝置向捏合機(jī)主體20內(nèi)進(jìn)給目標(biāo)材料以進(jìn)行揉合。
也就是說(shuō)，捏合機(jī)S配備有供料裝置，加壓供料裝置以及材料揉搓和混合裝置。供料裝置包括一個(gè)料斗H1，該料斗用于儲(chǔ)存在目標(biāo)材料為混凝土或砂漿的情況下根據(jù)需要而預(yù)先已通過臨時(shí)混合調(diào)整成具有適當(dāng)?shù)牧骰匦缘牟牧?，所述材料被供給加壓供料裝置。加壓供料裝置包括，例如一個(gè)用于混凝土或類似材料的加壓供應(yīng)泵P1，用以對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行加壓并通過一個(gè)連接管道P2將加壓的目標(biāo)材料供給材料揉搓和混合裝置(捏合機(jī)主體20)。
按照與第一個(gè)實(shí)施例中所示的捏合機(jī)主體20的情況相同的方式，將捏合機(jī)主體20構(gòu)造成使具有沿不同方向扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則通道的兩種部件21A,21B交替地串聯(lián)連接(見圖2)。為簡(jiǎn)便起見，圖6示出了使兩個(gè)部件21A和一個(gè)單個(gè)部件21B連接的結(jié)構(gòu)。
通過使目標(biāo)材料連續(xù)地通過捏合機(jī)主體20的部件21A,21B來(lái)進(jìn)行揉搓，然后使之從排出口20b排出。排出口20b的直徑被設(shè)定成略小于捏合機(jī)主體20的入口20a的直徑。
在捏合機(jī)S按上述方式構(gòu)成的情況下，特別是，由于目標(biāo)材料是被加壓供應(yīng)泵P1加壓并進(jìn)給到捏合機(jī)主體20內(nèi)的，目標(biāo)材料經(jīng)受對(duì)應(yīng)于捏合機(jī)主體20內(nèi)的壓力的壓縮力和剪切力。此外，由于具有直徑較小的排出口20b而產(chǎn)生了節(jié)流效應(yīng)。
因而，在捏合機(jī)主體20充滿目標(biāo)材料的條件下，使目標(biāo)材料流向排出口20b。此外，在流化過程中，材料被分層，并向材料施加壓縮力和剪切力。這些力對(duì)材料進(jìn)行滾壓并使之成層。另外，向目標(biāo)材料施加壓縮力和剪切力，以通過反復(fù)滾壓和分層揉搓并混合目標(biāo)材料。因此，可以將材料精確地拌合到符合理論值并提供一種極其有效的捏合機(jī)。
應(yīng)當(dāng)指出，在前面的實(shí)施例中，主要描述了揉搓技術(shù)。但是，揉搓技術(shù)可以按和捏合設(shè)備相同的方式應(yīng)用于混合設(shè)備。在這種情況下，可確保相同的效果。
根據(jù)本發(fā)明，在每個(gè)不規(guī)則通道的入口和出口之間設(shè)置把通過每個(gè)不規(guī)則通道的目標(biāo)材料匯合和分開的裝置。此外，每個(gè)不規(guī)則通道的方向相互改變，以便不存在從每個(gè)不規(guī)則通道的入口到出口的直接的直通通道。捏合機(jī)主體的排出口的直徑被設(shè)定成小于供入口的直徑。因而，不存在使目標(biāo)材料直接下落通過捏合機(jī)主體的部分。此外，目標(biāo)材料是在捏合機(jī)主體充滿目標(biāo)材料的條件下被流態(tài)化的，由此獲得了和理論拌合效率基本上相同的拌合效率。因此，可以明顯地提高捏合效率。同時(shí)，由于可十分簡(jiǎn)單地改變不規(guī)則通道的方向，可避免對(duì)可加工性帶來(lái)的不利影響。因而，利用不會(huì)損害可加工性的比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可在不論是水平配置還是豎直配置時(shí)都改善揉搓功能和混合功能。
本發(fā)明可被應(yīng)用于制造混凝土或砂漿，或者混合或捏合兩種或多種具有流態(tài)化性質(zhì)的材料或塑性材料的混合器。同時(shí)，由于與傳統(tǒng)混合器或類似設(shè)備相比，整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而本發(fā)明適合于進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1．一種用于通過使目標(biāo)材料從多個(gè)分別具有變化的截面形狀的不規(guī)則通道中的每一個(gè)的入口通向其出口而對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行捏合的捏合機(jī)，所述捏合機(jī)包括一個(gè)捏合機(jī)主體，它具有一個(gè)位于一端的用于供應(yīng)目標(biāo)材料的供入口和一個(gè)在另一端處的排出口，并具有將所述供入口和所述排出口連通起來(lái)的所述多個(gè)不規(guī)則通道，同時(shí)還具有用于將目標(biāo)材料供給捏合機(jī)主體的供料裝置；所述捏合機(jī)主體的每個(gè)不規(guī)則通道具有從入口向出口逐漸變化的截面形狀；在每個(gè)不規(guī)則通道的入口和出口之間設(shè)置匯合和分離裝置，它用于把通過每個(gè)不規(guī)則通道的目標(biāo)材料匯合和分開；每個(gè)不規(guī)則通道的方向相對(duì)于另外一個(gè)不規(guī)則通道變化，以便消除從所述入口到所述出口的直的直通通道；以及所述捏合機(jī)主體的排出口的直徑被設(shè)定成小于所述供入口的直徑。
2．如權(quán)利要求1所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述捏合機(jī)主體包括沿所述不規(guī)則通道的方向交替連接的不同種類的第一和第二部件，每個(gè)部件具有多個(gè)相互平行設(shè)置的不規(guī)則通道，第一部件的不規(guī)則通道和第二部件的不規(guī)則通道在其截面形狀的變化狀態(tài)和不規(guī)則通道的方向方面相互不同。
3．如權(quán)利要求2所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述第一部件和第二部件各具有兩個(gè)不規(guī)則通道，第一部件的每個(gè)不規(guī)則通道處于一種使出口的截面形狀相對(duì)于入口的截面形狀沿第一部件的任何一個(gè)軸線方向旋轉(zhuǎn)大約90度的狀態(tài)，而第二部件的每個(gè)不規(guī)則通道處于一種使出口的截面形狀相對(duì)于入口的截面形狀沿第一部件的另一方向旋轉(zhuǎn)大約90度的狀態(tài)。
4．如權(quán)利要求1所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述供料裝置具有向目標(biāo)材料加壓并把目標(biāo)材料進(jìn)給到所述捏合機(jī)主體內(nèi)的功能。
5．如權(quán)利要求1所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述供料裝置包括一個(gè)與捏合機(jī)主體的所述供入口相連的料斗，該捏合機(jī)主體豎直配置，其所述供入口位于上側(cè)，而所述排出口位于下側(cè)，所述供料裝置還包括一個(gè)用于將目標(biāo)材料輸送給所述料斗的運(yùn)輸機(jī)。
6．如權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述捏合機(jī)主體的所述排出口包括一個(gè)節(jié)流構(gòu)件，所述節(jié)流構(gòu)件連接到位于最下端或最后一級(jí)的第一或第二部件的不規(guī)則通道的出口上。
7．如權(quán)利要求6所述的捏合機(jī)，其特征在于，所述節(jié)流構(gòu)件被做成圓柱形同時(shí)具有沿從一個(gè)在其一端的開口到一個(gè)在其另一端的開口的方向漸小的截面面積，使在一端處的開口與位于最下端或最后一級(jí)的部件的不規(guī)則通道的所述出口相連，而位于另一端的開口是敞開的，以便形成所述的排出口。
全文摘要
一種不論是水平配置還是豎直配置都能在利用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)但不損害其可加工性的情況下改善其捏合及混合功能的捏合機(jī),它適于通過使目標(biāo)材料通過多個(gè)各自具有從其入口向其出口縱向變化的截面形狀的不規(guī)則通道(22,23)而對(duì)該目標(biāo)材料進(jìn)行捏合,該捏合機(jī)包括一個(gè)捏合機(jī)主體(20)以及用于將目標(biāo)材料供給捏合機(jī)主體的供應(yīng)裝置(10),所述捏合機(jī)主體具有在其一端的材料供入口(20a),在其另一端的材料排出口(20b)以及將供入口(20a)與排出口(20b)連通的多個(gè)不規(guī)則通道。每個(gè)不規(guī)則通道(22,23)的截面形狀從其入口(22a)向其出口(22b)地逐漸變化。不規(guī)則通道(22,23)在其入口和出口之間設(shè)有用于匯合和分開通過不規(guī)則通道的目標(biāo)材料的裝置(25,28)。
文檔編號(hào)B01F5/06GK1309583SQ9881417
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1998年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月2日
發(fā)明者山田一宇 申請(qǐng)人:前田建設(shè)工業(yè)株式會(huì)社