專利名稱：料斗結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于容置和處理疏松材料-尤其是顆粒材料的料 斗結(jié)構(gòu)，該料斗結(jié)構(gòu)裝配有插入體，該插入體設(shè)計(jì)為能夠影響容置在料 斗結(jié)構(gòu)中的顆粒材料的形態(tài)，尤其是排出步驟中的形態(tài)。
背景技術(shù)：
本說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語"料斗"指的是任何型式的下述容器， 敞口的或者頂部封閉的(在這種情況下有時(shí)稱為筒倉)，橫截面可以是各 種形狀，比如圓形、方形或矩形截面，而且在其底部終止于設(shè)有適當(dāng)輸送 口的漸縮排放部，該輸送口通常由適合的排放閥控制。眾所周知，料斗通 常在其頂部裝載疏松材料，并且裝載于其中的材料通過其漸縮部底部處的 輸送口輸送出來。
在裝載于料斗中的材料的排出步驟中，疏松材料的向下流動(dòng)大體上
可以是兩種類型"塊狀"流或"漏斗狀"流。
當(dāng)形成"塊狀流"時(shí)，料斗內(nèi)的全部材料會(huì)發(fā)生均勻下漏，而不會(huì) 形成優(yōu)先通道。換句話說，料斗中的各種顆粒在料斗正截面處的速度矢 量的模數(shù)即使不完全相同，也是彼此非常相似的。
相反地，當(dāng)形成"漏斗狀流"時(shí)，各種顆粒沿著料斗正截面的速度 矢量的模數(shù)值是非均勾的。更具體地說，在同一橫截面處料斗居中部分 的速度矢量的模明顯大于靠近料斗側(cè)壁的顆粒的速度矢量的模。這種現(xiàn) 象表現(xiàn)為至少在料斗的居中部分形成材料的至少一條優(yōu)選下漏通道。
在許多應(yīng)用中，料斗用作顆粒材料的處理室，比如在將塑性材料減 小為顆粒的過程中(這里"顆粒"也包括薄片、鱗狀物等)，必須保證 裝載于其中的材料是以"塊狀流"下漏的。
眾所周知，在加工許多塑性材料時(shí)，非常重要的處理是對(duì)塑性材料 顆粒進(jìn)行除濕，即將稱為"易濕材料"的聚合材料顆粒中的水分除去。 將易濕顆粒中的濕氣除去是必要的，因?yàn)樵陬w粒材料被高溫處理而融化期間顆粒內(nèi)可能殘留的任何水分都會(huì)插入聚合體分子鏈，從而破壞該分 子鏈。破壞分子鏈將導(dǎo)致最終產(chǎn)品的品質(zhì)4艮差，而且在任何情況下都比 最佳機(jī)械屬性特征差得多，因?yàn)榻?jīng)常出現(xiàn)水泡、氣孔、顏色不均和其它 不理想的現(xiàn)象。
待除濕的顆粒塑性材料通常儲(chǔ)存在設(shè)置為與熱干燥氣體發(fā)生裝置 流體連通的料斗或筒倉中，該熱干燥氣體發(fā)生裝置統(tǒng)稱為"干燥機(jī)"， 其設(shè)計(jì)為能夠?qū)岣稍餁怏w(加工空氣)吹入料斗中。 一旦進(jìn)入料斗， 加工空氣流過整體或部分待處理的顆粒塑性材料，除去其中的濕氣并通 過適當(dāng)?shù)某隹趯?dǎo)管導(dǎo)出料斗。
使其后將在加工機(jī)(壓力機(jī))中進(jìn)行融化的給定顆粒塑性材料達(dá)到 理想的除濕程度取決于許多因素。最重要的一個(gè)因素?zé)o疑是顆粒材料在 除濕料斗中的停留時(shí)間。依據(jù)待處理的給定顆粒材料所需要的除濕程 度，顆粒塑性材料必須在料斗中儲(chǔ)存確定且特定的時(shí)間間隔(停留時(shí) 間)。
為了使裝載于料斗中的給定塑性顆粒材料能夠被均勻地干燥，假如 氣體是以均勻方式散布在料斗內(nèi)的，那么顆粒材料必須在料斗中停留一 段時(shí)間，該停留時(shí)間通常對(duì)于每種塑性材料而言都是特有且典型的。
對(duì)于所有顆粒材料而言，確保在料斗內(nèi)停留同樣的停留時(shí)間意味著 當(dāng)顆粒材料在除濕料斗中下漏時(shí)，顆粒速度場(chǎng)的豎直分量在料斗的整個(gè) 正截面處都是恒定的。如上所述，這種流動(dòng)就是技術(shù)文獻(xiàn)中所謂的"塊 狀流"。
相反，那些用于使靠近料斗側(cè)壁的顆粒材料流動(dòng)減緩或形成累積的 流動(dòng)形態(tài)(漏斗狀流)以及在料斗的其它更居中的區(qū)域形成累積的流動(dòng) 形態(tài)都是要避免的。這種類型的流動(dòng)形態(tài)將導(dǎo)致塑性顆粒的濕度值彼此 各不相同， 一旦將這些顆粒供給加工機(jī)(壓力機(jī))，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的品質(zhì) 很差。
為了盡可能確保以"塊狀流，，型式進(jìn)行下漏流動(dòng)，曾有人建議在料 斗中的漸縮下部的上部處設(shè)置一種居中的錐形插入構(gòu)件(錐尖面向上)
或長形的管狀插入體，如專利US6405454中(Kramer等人)所公開及 描述的那樣。該有孔的插入體在底部處封閉并在頂部處供給熱干燥氣
6體，所以氣體不會(huì)散布到裝載于料斗中的全部顆粒材料。而且，在這種 插入體之下及料斗輸送口上方會(huì)形成熱加工空氣無法到達(dá)的"死"區(qū)， 由于溫度下降，所以在該處顆粒會(huì)吸收濕氣，因而會(huì)影響顆粒經(jīng)加工(模 制)所得產(chǎn)品的物理化學(xué)特性。另外，在排放步驟中死區(qū)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生不期 望的"漏斗狀流"，這將導(dǎo)致顆粒再次混合。
本發(fā)明的主要目的是提供一種對(duì)裝載于其中的顆粒材料進(jìn)行干燥 的料斗或筒倉結(jié)構(gòu)，該料斗或筒倉結(jié)構(gòu)適于對(duì)料斗中-尤其是料斗的底 部排放部處的下漏流動(dòng)進(jìn)行控制。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種對(duì)裝載于其中的顆粒材料進(jìn)行除 濕或干燥的料斗結(jié)構(gòu)，該料斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為使下漏時(shí)間等于或接近于料斗 中的特定材料的理論最佳停留時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
通過用于加工顆粒材料的料斗結(jié)構(gòu)可以達(dá)到下文中將變得更清楚 的這些以及其它目的，該料斗結(jié)構(gòu)包括在使用中設(shè)置為上管狀側(cè)壁的內(nèi) 側(cè)壁部、具有輸送口的漸縮下部和長形插入體，其特征在于，所述插入 體包括上部和下部，該下部設(shè)置在所述料斗的所述漸縮下部處且其錐尖
面向遠(yuǎn)離所述上部的方向，所述上部以相對(duì)于豎直線的X >0的角度從
所述下部的基部向上軸向地延伸至上管狀部的至少一半處。


通過下文中對(duì)本發(fā)明的某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā) 明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，該詳細(xì)描述是參照附圖以非限制
性示例的方式給出的，附圖中
圖la和lb示意性地示出了在料斗或筒倉中下漏時(shí)顆粒材料流的兩 種類型(漏斗狀流和塊狀流)；
圖2示意性地示出了在料斗中下漏時(shí)顆粒材料流的形態(tài)，該料斗中 以公知方式設(shè)置有插入體，該插入體構(gòu)形為位于料斗漸縮下部處的軸向 錐形構(gòu)件；
圖3a、 3b和3c示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗結(jié)構(gòu)，該料斗結(jié) 構(gòu)包括大體上貫穿整個(gè)料斗高度延伸且具有各種尺寸的軸向插入體；圖4示出了裝配有除濕料斗的示意性除濕設(shè)備，該除濕料斗具有端 部為錐形且大體上貫穿整個(gè)料斗高度延伸的軸向插入體；
圖5a、 5b和5c示意性地示出了不同類型的插入體，這些插入體具 有錐形端部且位于根據(jù)本發(fā)明的除濕料斗內(nèi)；
圖5d和5e示意性地示出了與圖5c中的插入體相似的插入體，圖5d 和5e中的插入體具有內(nèi)拱面朝料斗的漸縮下部的拱形上部；
圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗結(jié)構(gòu)，其設(shè)有兩個(gè)軸向插入
體；
圖7a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗的另一種實(shí)施方式，該料 斗具有中空的軸向插入體，該插入體具有位于其中間部分的一組截錐形
側(cè)翼；
圖7b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗的另一種實(shí)施方式，該料 斗具有中空的軸向插入體，該插入體具有位于其漸縮下部的一組截錐形
側(cè)翼；
圖8示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的料斗的一種特別有利的實(shí)施方 式，該料斗設(shè)有雙錐形插入體；
圖9是圖8中的料斗結(jié)構(gòu)的有利變型的示意圖10是帶有中空插入體的料斗結(jié)構(gòu)的軸側(cè)投影圖，該料斗的橫截 面為方形，該插入體的橫截面也是方形；
圖lla至lle示意性地示出了五種不同類型的料斗，這些料斗裝配 有不同類型的插入體并裝載有顆粒材料，對(duì)這些料斗進(jìn)行對(duì)比以評(píng)估顆 粒材料的下漏流的形態(tài)；和
圖12示出了從圖lla至lle的料斗的試驗(yàn)分析中獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)的 圖表。
在附圖中，相同或相似的零件或部件由相同的附圖標(biāo)記表示。
8
具體實(shí)施例方式
首先參照附圖la、 lb和2，應(yīng)當(dāng)指出，顆粒材料l在除濕或干燥料 斗或筒倉2、 4和6中下漏時(shí)的形態(tài)基本上為兩種類型，即所謂的"漏 斗狀流"，或"塊狀流"。根據(jù)在劍橋大學(xué)出版社出版的R.M. Nedderman 的文章《顆粒材料的靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)》中Jenike公開的理論模型，顆 粒材料在料斗或筒倉內(nèi)下漏時(shí)的形態(tài)主要取決于料斗中的顆粒的流動(dòng) 能力。影響流動(dòng)能力的(流變學(xué)的)參數(shù)基本上有兩種，即內(nèi)摩擦角以 及與料斗側(cè)壁的摩擦角，對(duì)于給定的顆粒材料而言該內(nèi)摩擦角是特定 的，而對(duì)于特定的顆粒材料而言該摩擦角也是特定的。與料斗側(cè)壁的摩 擦角是顆粒材料因其自身重量而在料斗內(nèi)開始向下流動(dòng)時(shí)的傾斜角。
這兩個(gè)參數(shù)首先又休戚相關(guān)地取決于塑性顆粒材料的性質(zhì)、顆粒的 形狀(結(jié)構(gòu))、制成料斗或筒倉的材料的類型以及其它多種無法估計(jì)的 因素。
從Jenike的已知理論可知，即取決于料斗下部的傾斜的(漸縮的) 側(cè)壁或側(cè)壁之一與豎直線形成的角度cx，以及取決于上述流變參數(shù)，可 以高的近似度評(píng)估出給定材料在料斗中是以"塊狀"流還是"漏斗狀" 流的形態(tài)下漏。
根據(jù)Jenike的理論，如果料斗2的漸縮下部的側(cè)壁的角度oc太大， 那么在顆粒材料l中會(huì)形成優(yōu)選的居中下落通道(圖la)。靠近豎直側(cè) 壁3的顆粒材料，甚至在料斗2的漸縮下部的上方有相當(dāng)多的顆粒材料， 是以明顯低于居中通道中的顆粒材料的速度下漏(漏斗狀流)。滯流區(qū) 甚至能環(huán)繞居中通道而形成，在該滯流區(qū)內(nèi)顆粒材料根本沒有向下移 動(dòng)，即永久性地停滯在該處。
在圖lb的料斗4中，漸縮角P相反地小于料斗2的角oc。這導(dǎo)致 顆粒材料以"塊狀流"型式下漏，也就是說所有材料以大致不變的速度 相對(duì)于料斗4的任一正截面向下流動(dòng)。
根據(jù)Jenike的經(jīng)典理論，為了使顆粒材料均勻地下漏流動(dòng)，就有必 要根據(jù)顆粒材料的流變性能來選擇料斗下部的漸縮角。實(shí)際上，Jenike 的理論對(duì)于預(yù)先估計(jì)滯流區(qū)3是有用的，在該滯流區(qū)3中材料在向下流 動(dòng)中面臨非常大的困難。然而，在除濕設(shè)備的情況下，必須考慮的是料
9斗或筒倉是用于對(duì)流變性各不相同的各種顆粒材料進(jìn)行除濕的。
某種解決方案包括基于待處理的顆粒材料的流變性能來設(shè)計(jì)料斗 漸縮角的尺寸，從而確保材料流為"塊狀流，，型式，所以至少從實(shí)踐角 度來看該解決方案是不可行的。
在現(xiàn)有技術(shù)中，還提出過其它解決方案，這些方案旨在影響顆粒材 料在料斗中的流動(dòng)形態(tài)，以及可能旨在將"漏斗狀"流變?yōu)?塊狀"流。
比如，在料斗6的漸縮下部使用錐形偏轉(zhuǎn)插入體5，使該插入體5的錐 尖向上且軸向布置在料斗內(nèi)(圖2)。偏轉(zhuǎn)插入體5的作用在于減緩中央 位置的顆粒材料l的下漏流動(dòng)。然而，該解決方案不能充分確保顆粒材 料1真正均勻的下漏流動(dòng)。在料斗6的漸縮側(cè)壁或側(cè)壁與豎直側(cè)壁或側(cè) 壁之間的區(qū)域中的環(huán)形周邊部分的顆粒材料以明顯低于居中部分的顆 粒材料的速度向下流動(dòng)。在除濕料斗中這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致濕度不同的顆粒 不期望的混合，這是非常不理想的，因?yàn)槿缫呀?jīng)描述的，再次混合會(huì)對(duì) 通過這樣除濕的顆粒材料而得到的制品的品質(zhì)造成影響。
在圖3a、 3b和3c中所圖示的本發(fā)明的實(shí)施方式中，橫截面為圓形 的三個(gè)料斗或筒倉7a、 7b和7c分別配置有優(yōu)選為中空的插入體8、 9 和10，這些插入體8、 9和IO位于料斗中并優(yōu)選地從相應(yīng)料斗的頂部貫 穿橫截面均勻(圓筒形)的整個(gè)上部軸向地延伸，而且在底部這些插入 體8、 9和10分別終止于錐形(向下)漸縮部11、 12和13，漸縮部11、 12和13分別通向緊靠著相應(yīng)料斗的下輸送口 15a、15b和15c上方的區(qū) 域。插入體8至10中的每一個(gè)都分別具有帶基部16、 17和18的錐形 或漸縮下部ll、 12和13，這些基部16、 17和18的外徑與相應(yīng)的圓筒 形上部的外徑相同。
采用這種結(jié)構(gòu)，在料斗7a、 7b和7c中，^更會(huì)在料斗的內(nèi)側(cè)壁與插 入體的外側(cè)壁之間限定出環(huán)形(圓筒形)間隙20，該間隙與料斗的圓筒 形上部大體上共同地延伸，并且向下終止于錐形間隙，該錐形間隙具有 通向緊靠著輸送口 15a、 15b和15c上方位置的漸縮光口 21。
從結(jié)構(gòu)的角度看，每個(gè)中空的插入體8、 9和10都接合在其相應(yīng)的 料斗頂部(蓋)19處并能夠分別被一個(gè)或多個(gè)隔離件或支承件14保持 為軸向地定位，該隔離件或支承件14 一般位于料斗與插入體的兩個(gè)漸 縮部之間。如需要的話，在蓋19處插入體8、 9和10可分別具有用作來自干燥機(jī)的熱干燥氣體進(jìn)口的開口 8a、 9a和10a,對(duì)此將參照?qǐng)D4 作進(jìn)一步描述。
在顆粒材料的除濕過程中，通過設(shè)置在每個(gè)料斗7a、 7b和7c頂部 的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口(圖中未示出)將待除濕的顆粒材料裝載到環(huán)形間隙 20處，直至達(dá)到料斗內(nèi)的預(yù)定高度，同時(shí)相應(yīng)的輸送口 15a、 15b和15c 關(guān)閉，其中所述進(jìn)口既可以設(shè)置在蓋19中，也可以設(shè)置在緊鄰蓋19下 方的位置。通常，在使用過程中輸送口與任一合適類型的下方螺旋輸送 機(jī)連通，該螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)為能夠連續(xù)送走定量的顆粒材料，該定量是 料斗中待處理的特定顆粒材料的停留時(shí)間tr的函數(shù)。在其它應(yīng)用中，輸 送口在相繼的步驟中打開和關(guān)閉，從而每次排出一定量的除濕過的材 料，該排出的材料量相當(dāng)于顆粒材料加工機(jī)(壓力機(jī))每批補(bǔ)給的材料 量。因此對(duì)加工機(jī)而言可以確保適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)給除濕過的顆粒材料。輸送口 周期性打開-關(guān)閉的頻率與停留時(shí)間有關(guān)，該停留時(shí)間對(duì)于每種待除濕 的塑性顆粒材料而言都是特定的。待處理的顆粒材料的各個(gè)批次同時(shí)在 料斗頂部加入。
在根據(jù)本發(fā)明的料斗結(jié)構(gòu)中設(shè)置中空的插入體8、 9和10使得控制 料斗中的顆粒材料的下漏流動(dòng)成為可能，從而能夠使全部顆粒在料斗同 一正截面處以大體均勻的速度下漏，而不會(huì)在料斗中形成顆粒材料的優(yōu) 先路徑或靜止區(qū)域。
本領(lǐng)域中迄今為止所提出的插入體使得僅在料斗的漸縮下部控制 下漏流動(dòng)成為可能，這不足以獲得大體上沿著料斗或筒倉的整個(gè)長度的 均勻下漏流動(dòng)，或者允許在料斗上部控制流動(dòng)，但同時(shí)在輸送口上方會(huì) 如上所述地形成死區(qū)。
因此，例如通過設(shè)置根據(jù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的錐尖向上的錐形插入體5 (圖 2)，在料斗中會(huì)產(chǎn)生"漏斗狀流，，的狀態(tài)一如上所述。因此，換句話說， 在料斗中位于同一高度的全部顆粒無法獲得恒定的下漏速度。如前所 述，顆粒材料的流動(dòng)能力主要取決于其流變特性，諸如其內(nèi)摩擦角和與 料斗側(cè)壁的摩擦角。同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，在插入體沒有上部管狀(圓筒形) 恒定截面?zhèn)缺诘那闆r下，停留在料斗居中上部中的材料僅受到內(nèi)摩擦的 影響。下漏顆粒在料斗正截面處的速度矢量無法保持恒定，而且料斗居 中部處的顆粒與位于靠近料斗側(cè)壁處的顆粒之間的速度矢量的模數(shù)值 會(huì)產(chǎn)生大的變化。相反地，通過使用根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容構(gòu)形而成的中空的插入體8、 9 和IO，在料斗的不同正截面處的下漏顆粒的速度矢量在料斗的每個(gè)正截 面處保持大體恒定。
根據(jù)本發(fā)明的插入體的尺寸顯然取決于料斗的尺寸和待處理顆粒 材料的類型。
假設(shè)料斗的尺寸相同，根據(jù)本發(fā)明的插入體可具有各種尺寸。根據(jù) 本發(fā)明的插入體8、 9和10必須定位成使得所述料斗7a、 7b和7c的內(nèi) 部斜側(cè)壁與根據(jù)本發(fā)明的插入體的錐形表面11、 12和13之間的最小距 離dl、 d2和d3大于"臨界距離"，該臨界距離會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生弓形或多個(gè) 弓形，該弓形阻止位于弓形上方的面向顆粒材料輸送口的下漏。經(jīng)驗(yàn)關(guān) 系表明臨界距離等于設(shè)計(jì)為在料斗7a、 7b和7c內(nèi)流動(dòng)的顆粒的最大平 均尺寸的大約7倍。
在圖3a、 3b和3c中所示的本發(fā)明的實(shí)施方式中，各個(gè)距離dl、 d2、 d3保持恒定，然而在頂點(diǎn)面向輸送口 15a、 15b、 15c的相應(yīng)錐體11、 12、 13的表面與豎直線-或更好地說與相應(yīng)插入體8、 9、 IO的圓筒形 上部的假想延伸部之間限定出的相應(yīng)角al、 cx2、 oc3則被改變。
對(duì)根據(jù)本發(fā)明的位于顆粒材料處理料斗中的插入體的有利尺寸的 選擇取決于多種因素。根據(jù)角度和最小距離dl、 d2、 d3,在料斗的內(nèi) 部尺寸保持恒定的情況下，可以獲得具有相應(yīng)環(huán)形距離Lp L2、 L3的 不同工作容積。
將在下面進(jìn)行論述的測(cè)試表明，料斗中的顆粒材料的均勻下漏流動(dòng) 能夠在角oc" ot2、 ot3的最大值時(shí)獲得。然而，在圖3c的最大角0C3時(shí) 能夠得到最佳結(jié)果，該最大角(X3小于料斗7a、 7b和7c的下部側(cè)壁的 漸縮角oc7。
另一方面，在尺寸相同的情況下，角ot3越大，環(huán)形距離L3越小， 因此料斗7 c與根據(jù)本發(fā)明的插入體10之間環(huán)形間隙的工作容積將d、于
具有比角0t3小的角0C" OC2的實(shí)施方式中的工作容積。為此，必須在考
慮待處理顆粒材料類型的特殊要求的情況下對(duì)根據(jù)本發(fā)明的插入體8、9 和10的尺寸進(jìn)行選擇，從而達(dá)到顆粒材料沿其中流動(dòng)的工作容積與料 斗中這些顆粒材料的期望的均勻下漏程度之間的恰當(dāng)折衷。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗的實(shí)施方式，該料斗適于對(duì)顆粒材料 進(jìn)行除濕和/或干燥處理。在對(duì)塑性顆粒材料進(jìn)行除濕和/或干燥的設(shè)備 中，將料斗7放置在加工機(jī)器(壓力機(jī))60的上方。通過料斗7的輸送 口 15排出的除濕過的和/或干燥過的顆粒材料l被供給加工機(jī)器60，該 加工機(jī)器60將顆粒材料轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕漠a(chǎn)品。
料斗7包括中空的插入體IO,該插入體IO由倒置的錐形下部13 -頂點(diǎn)面向料斗的下輸送口 15的錐形下部、中間圓筒部和錐形上部23形 成，下部、中間部和上部流體密封地彼此連接。錐形下部13是有孔的、 即其上形成有大量小孔30，這些小孔30的設(shè)計(jì)目的是在料斗中散布來 自干燥機(jī)50的干燥的熱加工空氣。干燥機(jī)50通過輸送管40連接至進(jìn) 口 80，該進(jìn)口 80例如在錐形上部23處通過輸送管26通向插入體10 的上部。
來自干燥機(jī)50的壓力加工空氣進(jìn)入進(jìn)口 80，沿著插入體并穿過下 錐體13的小孔30流動(dòng)，從而散布到裝載于插入體與料斗內(nèi)表面之間的 間隙中的顆粒材料中，然后上升至料斗頂部-即從所述料斗7的下部上 升至上部。
如果需要的話，可以通過截平錐體13的頂點(diǎn)(頂部)而使氣體從 錐體13的下部出來。在從底部向上穿過顆粒材料并到達(dá)料斗頂部之后， 廢氣向前通過適合的氣體出口 70到達(dá)導(dǎo)回干燥機(jī)50的輸送管30。
為了得到最佳的插入體10尺寸，除了已經(jīng)提及的變量以外，還須 考慮上錐體23的表面與其軸線之間的漸縮角Od。。
角Od。將通過考慮待處理的顆粒材料的流變特性來選擇。如果角oc10
的值太大，則料斗側(cè)壁附近的顆粒材料的下漏速度相對(duì)于靠近上錐體23 的表面的材料的下漏速度而言將變得太快。
通過應(yīng)用Jenike的理論，可以估計(jì)出適于獲得特定顆粒材料的均勻 下漏流動(dòng)的最大角。當(dāng)然，依據(jù)所選擇的上錐體的角Od。，如果上錐體 23的頂點(diǎn)與顆粒材料裝載口 19之間的距離(123保持恒定，那么插入體 的中間圓筒部的高度將改變?？偠灾?，當(dāng)距離(123減小時(shí)，料斗內(nèi)顆 粒材料下漏流動(dòng)的均勻程度會(huì)增大。
如果在使用中顆粒材料是分批裝載-即間歇性地裝載于料斗7中，那么插入體10的中間圓筒部的高度優(yōu)選地是這樣，即使得插入體10的 錐體23與中間圓筒部之間的接合部大致位于與靠近料斗7內(nèi)側(cè)壁的顆 粒材料相同的高度。
應(yīng)當(dāng)指出，事實(shí)上，通過裝載口 19分批裝入料斗7中的顆粒材料 落在已經(jīng)裝載于其中的顆粒材料上，從而形成帶有傾斜角的錐體，該傾 斜角取決于該顆粒材料的流變特性。
因此，為了使顆粒材料均勻地下漏流動(dòng)，距離d23不得不接近于零。
可選地，出于結(jié)構(gòu)上的考慮，上部23為拱形的，該拱形的內(nèi)拱面 朝向插入體io的中間圓筒部且其外圃邊的直徑等于中間圃筒部的直徑。 更具體地說，上部23是半球形的，或者是由對(duì)位于其頂部的半球部進(jìn) 行支撐的截錐部分形成的。
圖5a、 5b、 5c、 5d和5e示出了用于顆粒材料加工設(shè)備的五個(gè)料斗， 每個(gè)料斗都具有位于其中的根據(jù)本發(fā)明的不同插入體。
設(shè)置在圖5a的料斗7a中的插入體80在其頂部通過彎管或雙彎管 24保持在合適位置。彎管24的自由端被保持在合適位置并密封式裝配 在形成于料斗側(cè)壁上的相應(yīng)開口處，該自由端限定出用于來自干燥機(jī) (未圖示)的熱干燥氣體的進(jìn)口 24a。在其下部，通過隔離件或支承件 14對(duì)插入體進(jìn)行固定。彎管24在頂部密封式地連接至插入體的截錐形 上部21,該插入體還包括中間圓筒部TRa和倒置的截錐形下部11。中 間部TRa的外徑圖示為等于圖3a中的插入體8的圓筒部的外徑，盡管 兩者可以不相等。
設(shè)置在料斗7b中的中空的插入體90是類似于圖3b中的插入體9 的完全軸向延伸的插入體，因?yàn)橄癫迦塍w9 一樣該插入體卯包括錐形 下部12和中間部TRb,盡管兩者在上部有所不同，因?yàn)椴迦塍w90具有 截平的錐形上部22，該錐形上部22終止于與蓋或罩19接合的軸向圓筒 形頂部25，該軸向圓筒形頂部25限定出用于來自合適的干燥機(jī)(未圖 示)的熱干燥氣體的進(jìn)口 25a。
設(shè)置在圖5c的料斗7c中的插入體100在其頂部通過彎管或雙彎管 26保持在合適位置。彎管26的自由端被保持在合適位置并密封式裝配 在形成于料斗7c側(cè)壁上的相應(yīng)開口處，該自由端形成用于來自干燥機(jī)
14(未圖示)的熱千燥氣體的進(jìn)口 26a。
彎管26在頂部密封式連接至插入體100的截錐形上部23,該插入 體100還包括中間圓筒部TRc和倒置的截錐形下部13。中間部TRc的 外徑等于圖3c中的插入體IO的圃筒部的外徑，但是兩者可以不相等。
圖5d示出了與圖5c中的插入體100類似的插入體，4象插入體100 一樣其同樣包括下錐形部13和中間部TRc，盡管兩者有所不同，因?yàn)?該插入體在其上部處終止于拱形頂部23a，該拱形頂部23a的內(nèi)拱面朝 向所述中間部TRc。該拱形頂部23a是半球形的。
圖5e也示出了與圖5c中的插入體100類似的插入體。實(shí)際上，該 插入體包括下錐形部13和中間部TRc，該中間部TRc在其上部支撐內(nèi) 拱面朝向下的拱形頂部23b。拱形頂部23b由頂部支撐有半球部的截錐 形部分形成。
圖6示出了用于顆粒材料除濕和/或干燥及儲(chǔ)存設(shè)備的料斗或筒倉 的特別有利的實(shí)施方式。料斗7的整體結(jié)構(gòu)類似于圖5a中所圖示的料 斗。在料斗7中設(shè)置有形狀為倒置的截錐體(即錐尖面向輸送口 15 )的 笫二中空插入體91 ，該第二中空插入體91通過支撐插入體80的隔離件 14和/或優(yōu)選地通過適當(dāng)?shù)母綦x件92保持在合適位置。因此插入體80 局部裝配至第二插入體91并與其同軸。專利申請(qǐng)US006102562A中公 開了在輸送口上方使用這種倒置的截錐形插入體91 。
然后裝載于料斗7中的部分顆粒材料1在根據(jù)本發(fā)明的插入體80 的錐形下部11的表面與第二截錐形插入體91的內(nèi)表面之間的環(huán)形空間 中向下流動(dòng)，而還有部分顆粒材料1在第二插入體91的外表面與所述 料斗7的漸縮下部側(cè)壁之間的環(huán)形空間中流動(dòng)。
利用這種部件設(shè)置，可以使用尺寸較小的插入體80，該插入體80 使得能夠獲得更大的容納顆粒材料的工作容積，而且能夠獲得沿著圖6 中的料斗正截面的大體均勻的下漏速度。
有利地，插入體80和第二插入體91的下部截錐形部分都是有孔的， 以允許來自干燥機(jī)(未圖示)的熱干燥加壓氣體能夠散布到料斗7的漸 縮下部與第二插入體91之間的環(huán)形部中，該加壓氣體通過口 24a供給 插入體80。
15圖7中示出了本發(fā)明的另一種特別有利的實(shí)施方式，其中相同的附 圖標(biāo)記用于表示已經(jīng)參照?qǐng)D5a描述的部件。在設(shè)置為用于除濕或干燥 設(shè)備的料斗7中，設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的插入體80。沿著插入體80的圓 筒部TRa，在不同的高度處設(shè)置有多個(gè)(三個(gè))中空的截錐形插入體 94a、 94b和94c，這些插入體94a、 94b和94c彼此相同而且具有朝向 料斗頂部19的錐形，每個(gè)插入體都定位在預(yù)定的高度。根據(jù)Jenike的 理論，插入體80的圓筒表面TRa與每個(gè)截錐形插入體94a-94c的側(cè)壁 之間的漸縮角6優(yōu)選地必須小于臨界角，從而使得料斗7的不同高度處 的正截面的下漏速度是不連續(xù)的。插入體80的圓筒部TRa在插入體 94a-94c下方的表面部分優(yōu)選地是有孔的。通過在例如除濕設(shè)備中采用 這種解決方案，經(jīng)過進(jìn)口 24a流入的加壓熱干燥加工空氣能夠因此而沿 著料斗7在不同高度處供給。
圖7b中示出了本發(fā)明的又一種特別有利的實(shí)施方式，其中相同的 附圖標(biāo)記用于表示已經(jīng)參照?qǐng)D5a和7a描述的部件。在設(shè)置為用于除濕 或干燥的設(shè)備中的料斗7中設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的插入體80。
沿著插入體80的錐形下部11,在不同高度處設(shè)置有多個(gè)(五個(gè)) 中空的截錐形插入體95a、 95b、 95c、 95d和95e，這些插入體95a、 95b、 95c、 95d和95e的錐尖朝向料斗頂部19且固定至下部11，從而^f吏得插 入體80能夠裝配在中空的截錐形插入體95a-95e的較小的光口中(面向 料斗頂部19的)。這樣布置插入體95a-95e是為了使接觸到和/或非?？?近插入體80的下部11側(cè)壁的顆粒材料的下漏流動(dòng)得到進(jìn)一步改進(jìn)。在 靠近所述部分11處，事實(shí)上，顆粒材料的速度矢量的模數(shù)大體均勻， 盡管稍大于沒有直接接觸或沒有非常靠近插入體80的顆粒材料的速度。
形成在豎直線與每個(gè)截錐形插入體95a-95e的側(cè)壁之間的漸縮角n 必須大于或等于零，從而使得待處理的顆粒材料在下漏期間減緩流動(dòng)。 如果所述角n等于零，那么截錐形插入體95a-95e是圓筒形。漸縮角n 是依據(jù)待處理的顆粒材料的流變特性和顆粒材料的期望減緩程度進(jìn)行 選擇的。
應(yīng)當(dāng)指出， 一種使接觸到或非常靠近根據(jù)本發(fā)明的插入體的下部11 的顆粒材料流動(dòng)得以減緩的替代方式是用一種材料來制造錐形下部11， 該材料與顆粒材料的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)都大于顆粒材料與料斗7 的內(nèi)側(cè)壁之間的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。圖8和9中示出了根據(jù)本發(fā)明的料斗結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的實(shí)施方式。根 據(jù)這些實(shí)施方式，插入體是由兩個(gè)在其基部彼此連接的錐形或截錐形部 分形成，即頂點(diǎn)面向相應(yīng)的料斗頂部19的錐形或截錐形上部110和通 過隔離件14設(shè)置在料斗的漸縮角為ct7的漸縮下部處的截錐形下部111。 截錐形上部110的高度明顯大于截錐形下部111，因此兩者具有不同的 錐度。截錐形上部110的尺寸優(yōu)選地設(shè)置成使得角度(A )能夠選擇為 盡可能小的，從而在顆粒材料的下漏速度上獲得令人滿意的均勻度，而 且整個(gè)插入體的長度等于料斗下漸縮部上方的料斗高度的至少1/2。
在圖10中示出的除濕料斗的實(shí)施方式中，示出的是帶有中空的內(nèi) 部插入體的方截面料斗120，該內(nèi)部插入體同樣是方截面的，具有截面 為方形的截平棱錐下部121的插入體通過隔離件14保持在合適位置， 而且截面為方形的管狀上部122向上延伸至料斗的頂部19。如果需要的 話，料斗120和插入體的截面都可以是多邊形的。
為了測(cè)試根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)顆粒材料進(jìn)行除濕的料斗結(jié)構(gòu)的效 率而進(jìn)行了試驗(yàn)。
參照?qǐng)Dlla、 llb、 llc、 lld和lle，對(duì)如上所述及位于具有給定容 積的料斗中的不同形狀的插入體D、 E、 F和G和傳統(tǒng)的插入體H (圖 lld)進(jìn)行比較。圖12的圖表中示出了比較的結(jié)果。
在測(cè)試中使用的是內(nèi)部容積為100升且料斗下部處的漸縮角(X7為 30度的圓形截面的料斗。
一旦選擇了料斗類型，就將根據(jù)本發(fā)明的插入體放置到其中。將顆 粒尺寸為4 mm、總重約61 kg的黑色顆粒材料1裝載到料斗的工作容 積中。將一層顆粒尺寸與下面的黑色顆粒l大體相等的白色顆粒材料裝 載到已裝栽的黑色顆粒材料上方，直到總重為大約0.870 kg。
已知黑色顆粒材料從料斗下輸送口 15排出的小時(shí)流量和停留在其 中的黑色顆粒材料的總量P,那么白色顆粒材料開始漏出料斗所需要的 "理論停留時(shí)間tr"可以運(yùn)用簡單的數(shù)學(xué)公式tr=P/Q計(jì)算出。
如果整個(gè)料斗截面的下漏速度是恒定的，那么所有白色顆粒材料都 將在68分鐘的理論停留時(shí)間tr內(nèi)排出被測(cè)試的料斗。于是通過測(cè)量白色顆粒材料的排出時(shí)間來進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量試驗(yàn)。從
第一個(gè)白色顆粒排出輸送口 15的時(shí)刻開始每分鐘都對(duì)排出輸送口的黑 色和白色顆粒的數(shù)量進(jìn)行取樣。在如上所述相同的條件下對(duì)根據(jù)本發(fā)明 的其它三種類型的插入體以及傳統(tǒng)類型的插入體H反復(fù)進(jìn)行測(cè)試。
下面給出的表l中列出了各種類型的被測(cè)插入體的角度特性。
表l
插入體類型角P (度)角入(度)
D220
E170
F110
G228
H34-
參照?qǐng)D12中的圖表，其中示出在x坐標(biāo)軸上的是從輸送口 15打開 時(shí)以分鐘計(jì)算的時(shí)間(t),示出在y坐標(biāo)軸上的是取樣顆粒(黑色+白 色)中白色顆粒材料的數(shù)量相對(duì)于總量的百分值。
從該圖表中可以看出，在所建議的結(jié)構(gòu)中根據(jù)本發(fā)明的插入體對(duì)料 斗中的顆粒材料的下漏有積極影響。事實(shí)上，大多數(shù)白色顆粒是在理論 時(shí)間仁內(nèi)向下流動(dòng)的。當(dāng)使用傳統(tǒng)類型的插入體H時(shí)，取樣總量中的 白色材料的百分比沒有出現(xiàn)峰值，從而證明黑色和白色材料發(fā)生了非期 望的混合。
在下面的表2中，給出了在大約理論時(shí)間內(nèi)-即65分鐘至70分鐘 內(nèi)(對(duì)應(yīng)于圖12中的標(biāo)示出的區(qū)域)下漏的白色顆粒材料的量相對(duì)于 料斗內(nèi)的白色材料的總量(0.870公斤)的百分比。
表2
18插入體類型白色材料％
D78.8
E80.4
F66.1
G62.7
H15.3
從測(cè)試結(jié)果中可以看出，相對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的插入體H而言，根 據(jù)本發(fā)明的不同形狀的插入體D、 E、 F、 G顯著改善了顆粒材料的下漏 均勻度。
可以在所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)對(duì)裝配有根據(jù)本發(fā)明的插入體 的上述料斗結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種改型和變型。
權(quán)利要求
1、一種用于處理顆粒材料的料斗結(jié)構(gòu)，該料斗結(jié)構(gòu)包括在使用中設(shè)置為上管狀側(cè)壁的內(nèi)側(cè)壁部、具有輸送口(15)的漸縮下部以及長形插入體(8、9、10；80、90、100；105和122)，其特征在于，所述插入體包括上部和下部(11、12、13；111、121)，所述下部設(shè)置在所述料斗的所述漸縮下部處且其錐尖面向遠(yuǎn)離所述上部的方向，所述上部相對(duì)于豎直線以λ≥0的角度從所述下部的基部向上軸向地延伸至上管狀部的至少一半處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述料斗的所 述漸縮下部包括至少一個(gè)帶有漸縮角(oc7)的側(cè)壁，且所述下部(11、 12、 13; 111、 121)的漸縮角(cxp oc2、 a3， P )等于或小于所述料 斗的所述漸縮下部的漸縮角(ot7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述料斗的所 述漸縮下側(cè)壁與所述插入體(8、 9、 10; 80、 90、 100; 105和122 )的 所述下部(11、 12、 13; 111; 121)的表面之間的最小距離(dl、 d2、 d3)大于"臨界距離"，該"臨界距離，，會(huì)導(dǎo)致在顆粒材料中形成至少 一個(gè)阻塞弓形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述料斗的所 述漸縮下側(cè)壁與所述插入體(8、 9、 10; 80、 90、 100; 105和122)的 所述下部(11、 12、 13; 111; 121)的表面之間的最小多巨離(dl、 d2、 d3)大于"臨界距離"，該"臨界距離"會(huì)導(dǎo)致在顆粒材料中形成至少 一個(gè)阻塞弓形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體(8、 9、 10; 80、 90、 100; 105和122)的截錐形的所述下 部(11、 12、 13; 111; 121)是有孔的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體(105)的所述上部具有頂點(diǎn)面向遠(yuǎn)離其下部(111)的方向 的錐體或截錐體形狀(110)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體(8、 9、 10; 122)的所述上部為截面恒定的管狀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體的所述上部(TRa、 TRb、 TRc)為截面恒定的管狀并終止 于錐形或截錐形的頂部(21、 22、 23)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐形或截 錐形的頂部(23)的頂點(diǎn)與所述料斗的裝載口 (19)之間的距離(d23) 接近零。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體的所述上部(TRc)是截面恒定的管狀并終止于內(nèi)拱面朝向 所述插入體的所述上部(TRc)的拱形頂部(23a、 23b )。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述拱形頂部 (23a、 23b)是半球形的，或者由在其頂部支撐半球形部分的截錐形部分形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體的所述上部能夠與熱干燥空氣源流體連通。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿著所述插入 體的截面恒定的部分(8、 9、 10; TRa、 TRb、 TRc; 122)_沒有至少一 個(gè)截錐形突起(94a、 94b、 94c)，在使用中所述截錐形突起(94a、 94b、 94c)的錐尖面向上且所述截錐形突起定位在預(yù)定高度。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)突起(94a、 94b、 94c)的漸縮角(6 )小于臨界角，從而使得各種不同料斗高度處 的顆粒材料的下漏速度不連續(xù)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 沿著所述插入體的截錐形下部(11、 12、 13; 111; 121)設(shè)有至少一個(gè) 中空的截錐形突起(95a、 95b、 95c、 95d和95e),在使用中每個(gè)突起的錐尖面向上且每個(gè)突起定位在預(yù)定高度。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)突起(95a、 95b、 95c、 95d和95e)的漸縮角(m )都大于或等于零，從而使得接 觸到和/或靠近所述截錐形下部(11、 12、 13; 111; 121)的顆粒材料的 下漏速度減緩。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體的所述下部(11、 12、 13; 111; 121)是由與顆粒材料之間 的摩擦系數(shù)大于內(nèi)側(cè)壁與顆粒材料之間的摩擦系數(shù)的材料制成的。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)側(cè)壁 的摩擦系數(shù)僅在所述插入體(11、 12、 13; 111; 121)處小于所述插入 體的所述下部(11、 12、 13; 111; 121)的摩擦系數(shù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述插入體(8、 9、 10; 80、卯、100; 105和122)在所述插入體的截 錐形下部(11、 12、 13; 111; 121)處通過隔離件(14)支撐在所述料 斗內(nèi)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述料斗結(jié)構(gòu)包括輔助的中空插入元件(91),該輔助的中空插入元件(91)為錐尖面向所述料斗的所述輸送口 (15)的截錐形且設(shè)置在所述 截錐形下部(ll、 12、 13; 111; 121)與所述料斗的所述漸縮下部之間。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的料斗結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助的 中空插入元件(91)通過隔離件(14; 92)支撐。
22、 一種對(duì)料斗中的顆粒材料的下漏流動(dòng)進(jìn)行控制的方法，該方法 包括以下步驟設(shè)置根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的料斗結(jié)構(gòu)，將顆粒材 料裝載到所述料斗中，其特征在于，靠近所述料斗的內(nèi)側(cè)壁的所述顆粒 材料的量保持為大約能達(dá)到所述頂部(23、 23a、 23b)與插入體(100) 的所述管狀部(TRc)之間的接合部的高度。
全文摘要
一種用于處理顆粒材料的料斗結(jié)構(gòu)，該料斗結(jié)構(gòu)包括在使用中設(shè)置為上管狀側(cè)壁的內(nèi)側(cè)壁部、具有輸送口的漸縮下部和長形插入體，其中插入體包括上部和下部，該下部設(shè)置在料斗的漸縮下部處且其錐尖面向遠(yuǎn)離所述上部的方向，所述上部以相對(duì)于豎直線的λ≥0的角度從所述下部的基部向上軸向地延伸至上管狀部的至少一半處。
文檔編號(hào)F26B3/02GK101544300SQ200910009319
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
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