(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力に逆らって粒状物質を輸送する装置において、
輸送チャネル、入口及び出口を限定する第一可動面を含み、
前記輸送チャネルは、前記入口と前記出口との間に配置され、
第一可動面は前記入口から前記出口に向かって動くよう操作可能であり、
該装置は更に、液体が出口ダクトから主輸送チャネルに入り込むのを防止するための可動流動プラグを形成するために、装置により運ばれる粒状物質の塊を装置の作動中に収容するための容器を限定する出口ダクトを含み、
前記出口ダクトは、前記輸送チャネルに連結し前記輸送チャネルから粒状物質を受ける下端部と、前記下端部より高い位置に設けられ粒状物質が送出される上端部と、前記下端部および前記上端部の間に位置し前記粒状物質の塊を収容する容器部分と、を有する、
粒状物質の輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
さらに、前記第一可動面を前記入口と前記出口の間で前記出口に向かって動かすための駆動手段を備える粒状物質の輸送装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトの容器部分が、上部に向けて広がっていく発散型断面を有する粒状物質の輸送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトが前記輸送チャネルに隣接した底面端部と、前記底面端部に対向する外部端部と、上向きに傾斜する内部壁とを有する粒状物質の輸送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトの前記内部壁は、前記輸送チャネルから離れる方向に発散する断面を有した発散型容器を限定する粒状物質の輸送装置。
【請求項６】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトが、前記輸送チャネルから離れる方向に発散する断面を有した発散型容器を限定する内部壁を備える粒状物質の輸送装置。
【請求項７】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトは、出口接合点で輸送チャネルに結合されていて、
装置が更に、出口に隣接して設けられた圧力孔を含む粒状物質の輸送装置。
【請求項８】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
装置が更に、前記輸送チャネルにおいて圧力孔を含む粒状物質の輸送装置。
【請求項９】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記輸送チャネルが更に、前記第一可動面に実質上対向する第二可動面により限定されていて、
前記第二可動面は、前記入口と前記出口との間を前記出口の方向に動かすことが可能な粒状物質の輸送装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記第一可動面が第一回転円盤の第一面を含み、前記第二可動面が第二回転円盤の第二面を含んでいて、
前記輸送チャネルは更に、前記入口と前記出口との間に延びる少なくとも一つの弓形壁により限定されている粒状物質の輸送装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記第一可動面及び前記第二可動面の各々が、粒状物質を噛むための下流に対向する駆動面を限定した少なくとも一つの波型を備える粒状物質の輸送装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記第一可動面が、粒状物質を噛むための下流に対向する駆動面を限定した少なくとも一つの波形を備える粒状物質の輸送装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトは、前記主輸送チャネルに隣接する底面端部と、
前記底面端部に対向する外部端部と、
前記主輸送チャネル及び前記出口ダクトが粒状物質で緻密充填されている際、前記出口内部にある粒状物質が重力により加圧されるように上向きに傾斜した内部壁とを有していて、
更に前記内部壁が、前記外部端部に向かって外向きに発散する断面を有した粒状物質の輸送装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の粒状物質の輸送装置において、
該装置が更に、前記入口ダクトと前記輸送チャネルとの間の接合点に隣接して設けられた圧力孔を含む粒状物質の輸送装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の粒状物質の輸送装置において、
該装置が更に、前記出口ダクトの前記内部壁を抜く圧力孔を含む粒状物質の輸送装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記装置が、加圧された流体を含む加圧システム内に粒状物質を輸送するため操作可能であり、
出口ダクトが、輸送チャネルに結合された第一端部と、加圧システムに結合されるよう操作可能な第二端部とを有していて、
前記装置は更に、加圧された流体が前記出口を通り前記輸送チャネルに侵入するのを阻止するための逆流阻止弁（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ  ｖａｌｖｅ）システムを含む粒状物質の輸送装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトは内部壁を有していて、前記内部壁が低摩擦物質を塗布されている粒状物質の輸送装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記低摩擦物質は、ポリテトラフルオロエチレンである粒状物質の輸送装置。
【請求項１９】
粒状物質の輸送装置において、
入口及び出口を有するハウジングであって、前記出口はそこを通して粒状物質を上向きに動かすために上向きに角度を付けられている、ハウジングと、
前記入口と前記出口との間で、前記ハウジング内で囲まれており、主輸送チャネルを含む輸送ダクトであって、前記主輸送チャネルは、前記入口と前記出口との間を前記出口に向かって前記ハウジングに相対的に動かすことができる第一及び第二回転円盤と、前記入口と前記出口の間に延びる少なくとも一つの弓形壁と、により限定され、前記第一回転円盤は第一面を有し、前記第二回転円盤は実質上前記第一面に対向する第二面を有する、輸送ダクトと、
粒状物質を前記主輸送チャネルから受けるため接合され、また、流体が出口ダクトから主輸送チャネルに侵入するのを阻止する可動流動プラグを形成するために、該装置により運ばれる粒状物質の塊を該装置の操作中に収容するための容器を限定している出口ダクトと、を含み、
前記出口ダクトは、前記輸送チャネルに連結し前記輸送チャネルから粒状物質を受ける下端部と、前記下端部より高い位置に設けられ粒状物質が送出される上端部と、前記下端部および前記上端部の間に位置し前記粒状物質の塊を収容する容器部分と、を有する、
粒状物質の輸送装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記第一及び第二面はそれぞれ、前記主輸送チャネルに隣接する第一及び第二輸送促進帯を、前記第一及び第二輸送促進帯内の粒状物質が前記主輸送チャネル内の粒状物質と隣接する状態をとるように形成された少なくとも一つの不連続部を有し、
前記不連続部の各々が、下流に対向する駆動面を少なくとも一つ有する粒状物質の輸送装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の粒状物質の輸送装置において、
該装置は更に、前記第一及び第二回転円盤を前記入口と前記出口との間で前記出口の方向に動かすための動力手段を含む粒状物質の輸送装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトは、外側に向かって発散する断面を有した粒状物質の輸送装置。
【請求項２３】
請求項１９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記出口ダクトが前記主輸送チャネルに隣接した底面端部と、前記底面端部に対向する外部端部と、上向きに傾斜する内部壁とを有する粒状物質の輸送装置。
【請求項２４】
請求項１９に記載の粒状物質の輸送装置において、
前記装置が、加圧された流体を含む加圧システム内に粒状物質を輸送するため操作可能であり、
出口ダクトが、主輸送チャネルに結合された第一端部と、加圧システムに結合されるよう操作可能な第二端部とを有していて、
前記装置は更に、加圧された流体が前記出口を通り前記輸送チャネルに侵入するのを阻止するための逆流阻止弁（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ  ｖａｌｖｅ）システムを含む粒状物質の輸送装置。
【請求項２５】
粒状固形物の輸送装置操作方法において、
前記装置は、入口と、出口ダクトと、前記入口と前記出口ダクトの間の輸送チャネルと、粒状固形物を前記輸送チャネルを通して出口に向けて動かすための前記輸送チャネルと隣接する可動面と、を有し、
前記出口ダクトは加圧システムに結合されていて、
前記方法は、
前記輸送チャネルにおいて粒状固形物を受けとるステップと、
前記輸送チャネル内に、粒状物質が積み重ねられ形成され出口に向けて移動するブリッジを、順次形成するステップと、
ブリッジ形成された粒状物質を、前記輸送チャネルから、前記出口ダクトの下端部内へ移動し、前記出口ダクトの容器部分を通して前記出口ダクトの前記下端部より高い位置に設けられた前記ダクトの上端部に向かって動かすステップと、
粒状物質が積み重ねられ、移動する前記ブリッジにより前記加圧システムを密閉するステップとを含む、粒状固形物の輸送装置操作方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の粒状固形物の輸送装置操作方法において、
前記加圧システムは、加圧された流体を含み、
前記方法は更に、前記輸送チャネルと前記出口ダクトの間の接合点に隣接した前記ガスを抜くステップを含む、粒状固形物の輸送装置操作方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の粒状固形物の輸送装置操作方法において、
前記加圧システムは、加圧された流体を含み、
前記方法は更に、前記輸送チャネル内の前記ガスを抜くステップを含む、粒状固形物の輸送装置操作方法。
【請求項２８】
粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
ポンプ輸送操作圧力合計Ｐを決定することと、
駆動力の値ＦをＦ≧Ｐであるように決定することと、
Ｄ及びＷの各々に対し、関係式Ｆ＝ｆ（Ｄ／Ｗ）から少なくとも一つの値を計算することと、
ハブが直径Ｄを有していて、前記ハブ及び前記ハブに接続される一対の回転可能な円盤部材を形成することと、
一対の回転可能な円盤部材を軸を共有する形で、かつ互いに距離Ｗの間隔を取って配置することと、
円盤部材の間の空間にあってかつ周縁壁に隣接した幅Ｗのダクトを形成するために、一対の回転可能な円盤部材の間の空間に隣接した周縁壁を形成することと、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト入口及びダクト出口を形成することと、を含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法により製作されたポンプ。
【請求項３０】
請求項２８に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
各駆動壁は、駆動壁の間の空間に対向する駆動表面を形成し、
前記方法は更に、少なくとも一つの駆動壁の駆動表面上に、少なくとも一つの下流に対向する表面を形成するステップを含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３１】
物質をポンプ操作圧力合計Ｐに逆らって駆動するために駆動力Ｆを伝達するためのポンプにおいて、
一対の互いに間隔を開けた回転可能な円盤部材と、
回転可能な円盤部材に接続されていて、直径Ｄを有し、前記円盤部材は共通の軸を有する形で互いに距離ＷがＦ＝ｆ（Ｄ／Ｗ）かつＦ≧Ｐとなるように間隔を取って配置されたハブと、
一対の円盤の間の空間に隣接して、円盤の間の空間に幅Ｗのダクトを形成する周縁壁と、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト入口と、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト出口と、を含む物質をポンプ操作圧力合計Ｐに逆らって駆動するために駆動力Ｆを伝達するためのポンプ。
【請求項３２】
粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
ポンプ輸送操作圧力合計Ｐを決定することと、
駆動力の値ＦをＦ≧Ｐであるように決定することと、
Ｌ及びＷのそれぞれに対し、関係式Ｆ＝ｆ（Ｌ／Ｗ）から少なくとも一つの値を計算することと、
互いに隣接し、かつ距離Ｗの間隔を取った第一及び第二の可動駆動壁部材を配置することと、
前記第一および第二の駆動壁部材の間の空間に幅Ｗ及び長さＬのダクトを形成するために、第一及び第二の駆動壁部材の間の空間に隣接し、これら駆動壁部材とともに前記ダクトを画定する第三の壁を形成することと、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト入口及びダクト出口を形成することと、を含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法により製作されたポンプ。
【請求項３４】
請求項３２に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
各駆動壁は、駆動壁の間の空間に対向する駆動表面を形成し、
前記方法は更に、少なくとも一つの駆動壁の駆動表面上に、少なくとも一つの下流に対向する表面を形成するステップを含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３５】
粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
ポンプ輸送操作圧力合計Ｐを決定することと、
駆動力の値ＦをＦ≧Ｐであるように決定することと、
Ｌ及びＳの各々に対し、関係式Ｆ＝ｆ（Ｌ／Ｓ）から少なくとも一つの値を計算することと、
互いに隣接し、かつ距離Ｗの間隔を取った第一及び第二の可動駆動壁部材を配置することと、
前記第一および第二の駆動壁部材の間の空間に断面積Ｓ及び長さＬのダクトを形成するために、第一及び第二の駆動壁部材の間の空間に隣接し、これらの駆動壁部材とともに前記ダクトを画定する第三の壁を形成することと、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト入口及びダクト出口を形成することと、を含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法により製作されたポンプ。
【請求項３７】
請求項３５に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
各駆動壁は、駆動壁の間の空間に対向する駆動表面を形成し、
前記方法は更に、少なくとも一つの駆動壁の駆動表面上に、少なくとも一つの下流に対向する表面を形成するステップを含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３８】
粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
ポンプ輸送操作圧力合計Ｐを決定することと、
駆動力の値ＦをＦ≧Ｐであるように決定することと、
Ｈに対し、関係式Ｆ＝ｆ（Ｈ）から少なくとも一つの値を計算することと、
互いに隣接し、かつ間隔を取った第一及び第二の可動駆動壁部材を配置することと、
各駆動壁部材の少なくとも一部分の間の空間に、そこにおいて高さＨを有したダクトを形成するために、第一及び第二の駆動壁部材の間の空間に隣接し、これらの駆動壁部材の前記一部分とともに前記ダクトを画定する第三の壁を形成することと、
ダクトと物質の流れで連絡するダクト入口及びダクト出口を形成することと、を含む粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法により製作されたポンプ。
【請求項４０】
請求項３８に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
各駆動壁は、駆動壁の間の空間に対向する駆動表面を形成し、
前記方法は更に、少なくとも一つの駆動壁の駆動表面上に、少なくとも一つの下流に対向する表面を形成するステップを含む、粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項４１】
請求項３８に記載の粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法において、
前記輸送チャネル中で粒状物質の累積的なブリッジ形成を行うために、前記輸送チャネル内で粒状物質を緻密充填するステップを更に含む、粒状物質を駆動する駆動力を伝達するための装置製作方法。
【請求項４２】
輸送チャネルを形成し、粒状物質をチャネル内に受けとるための入口とチャネルから粒状物質を吐出するための出口とを有した可動壁構造を備え、そこで、可動壁構造が、入口からチャネルに入る粒状物質に対して出口に向けた力を与えるために入口から出口方向に向かって動き得る少なくとも一つの壁を形成する種類の、改良済み粒状物質輸送装置において、
粒状物質が入口を通過する際、可動壁がその粒状物質に力を加えるのを抑えるため入口に隣接した可動壁の一部分を覆う第一プレートを備えた囲い板集合体を備える、という改良が実施されている改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の粒状物質輸送装置において、
前記可動壁構造が更に、入口から出口方向に向かって動き得る第二の壁を備え、かつ、そこで、前記囲い板集合体は、粒状物質が入口を通過する際、第二可動壁がその物質に力を加えるのを防止するため入口に隣接した第二可動壁の一部分を覆う第二プレートを備える改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項４４】
請求項４２に記載の粒状物質輸送装置において、
囲い板集合体の少なくとも一部分がチャネル中に延びている粒状物質輸送装置。
【請求項４５】
請求項４３に記載の粒状物質輸送装置において、
囲い板集合体の少なくとも一部分が、二つの可動壁の間のチャネル中に延びている粒状物質輸送装置。
【請求項４６】
請求項４３に記載の粒状物質輸送装置において、
各可動壁はそれぞれ、各回転円盤の一つの面を有し、前記装置は更に、各回転円盤に結合されたハブを備えていて、
前記主輸送チャネルは、前記入口と前記主輸送チャネルの間の接合部に隣接した最初の供給領域を有し、通常は前記入口と前記ハブとの間に形成され、
前記囲い板集合体は、実質上円盤が入口から前記最初の供給領域に入る粒状物質に対して接線方向の力を与えるのを抑えるために、十分に前記回転円盤の前記面を覆いている、粒状物質輸送装置。
【請求項４７】
輸送チャネルを形成し、粒状物質をチャネル内に受けとるための入口とチャネルから粒状物質を吐出するための出口とを有した可動壁構造を備え、そこで、可動壁構造が、入口からチャネルに入る粒状物質に対して出口に向けた力を与えるために入口から出口方向に向かって動き得る少なくとも一つの壁を形成する種類の、改良済み粒状物質輸送装置において、
改良点として入口に隣接して設置された推進装置を有し、この推進装置は、その近辺において入口を通過する粒状物質に対してチャネルに向かう方向に力を与えるものである改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記可動壁構造は更に、第一壁から離して設置され、かつ入口から出口方向に動き得る第二の壁を備え、
前記推進装置は、二つの可動壁の間の空間方向に向かう力を推進装置の近辺で入口を通過する粒状物質に対して与えるために設置されている、改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項４９】
請求項４７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記推進装置が外輪装置を備える改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５０】
請求項４７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記推進装置が駆動ローラ装置を備える改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５１】
請求項４７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記推進装置が流体吹出装置を備える改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５２】
請求項４７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記装置は更に、入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置された第一壁を備え、第一壁は、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第一壁方向に向けられるように配置されていて、推進装置が第一壁に隣接して備えられている、改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５３】
輸送チャネルを形成し、粒状物質をチャネル内に受けとるための入口とチャネルから粒状物質を吐出するための出口とを有した可動壁構造を備え、そこで、可動壁構造が、入口からチャネルに入る粒状物質に対して出口に向けた力を与えるために入口から出口方向に向かって動き得る少なくとも一つの壁を形成する種類の、改良済み粒状物質輸送装置において、
入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置され、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第一壁方向に向けられるように配置されている第一壁と、
入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置され、かつ、輸送チャネル内に延びていて、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第二壁から離れる方向に向けられるように配置されている第二壁と、を備え、
第二壁は輸送チャネルに隣接した入口に凹面を形成する、という改良が加えられた改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５４】
請求項５３に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
第一壁は輸送チャネルに隣接した入口に凹面を形成する、という改良が加えられた改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５５】
請求項５３に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
更に、粒状物質が入口を通過する際、可動壁がその粒状物質に力を加えるのを抑えるため入口に隣接した可動壁の一部分を覆う第一プレートを有する囲い板集合体を備えた改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記可動壁構造は更に、入口から出口方向に向かって動き得る第二の壁を有し、
囲い板集合体は、粒状物質が入口を通過する際、第二可動壁がその粒状物質に力を加えるのを抑えるため入口に隣接した第二可動壁の一部分を覆う第二プレートを有する改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５７】
相互の間に輸送チャネルを形成し、粒状物質をチャネル内に受けとるための入口とチャネルから粒状物質を吐出するための出口とを有した一対の互いに間隔を開けて設置された可動壁を備え、そこで、可動壁構造が、入口からチャネルに入る粒状物質に対して出口に向けた力を与えるために入口から出口方向に向かって動き得る少なくとも一つの壁を形成する種類の、改良済み粒状物質輸送装置において、
入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置された第一壁で、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第一壁方向に向けられるように配置されている第一壁と、
入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置され、かつ、輸送チャネル内に延びる第二壁で、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第二壁から離れる方向に向けられるように配置されている第二壁と、を備え、
入口は、第一壁と第二壁の間で、かつ一対の可動壁の間に入口開口部を形成し、この入口開口部を通って粒状物質はチャネル中に入り、入口開口部は、開口部の第一壁側に第一幅を、そして、開口部の第二壁側に第二幅を有する断面積を形成し、前記第一幅は、前記第二幅よりも広い、という改良が加えられた改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５８】
請求項５７に記載の改良済み粒状物質輸送装置において、
前記第一幅は、前記第二幅のおよそ３倍の広さである改良済み粒状物質輸送装置。
【請求項５９】
粒状物質を受けとるための入口及び粒状物質を吐出するための出口とを備えたチャネルを形成する輸送ダクトと、
入口からチャネルに入る粒状物質に出口方向に向いた力を与えるためチャネルに隣接して入口から出口方向に動き得る第一壁と、
粒状物質が入口を通過する際、可動壁がその粒状物質に力を与えるのを抑えるため入口に隣接した可動壁の一部分を覆う第一プレートを有する囲い板集合体と、を備えた粒状物質輸送装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の粒状物質輸送装置において、
第一可動壁に対向し、かつチャネルに隣接して配置された、入口から出口方向に向かって動き得る第二壁を備え、
前記囲い板集合体は、粒状物質が入口を通過する際、第二可動壁がその粒状物質に力を加えるのを抑えるため入口に隣接した第二可動壁の一部分を覆う第二プレートを有する、粒状物質輸送装置。
【請求項６１】
請求項６０に記載の粒状物質輸送装置において、
囲い板集合体の少なくとも一部分が、二つの可動壁の間のチャネル中に延びている粒状物質輸送装置。
【請求項６２】
請求項５９に記載の粒状物質輸送装置において、
更に、入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置され、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第一入口壁方向に向けられるように配置されている第一入口壁と、
入口の下流側に可動壁の運動方向に関して配置され、かつ、チャネル内に延びていて、入口を通過する粒状物質の少なくとも一部が可動壁により第二壁から離れる方向に向けられるように配置されている第二入口壁と、を備え、
第二入口壁はチャネルに隣接した入口に凹面を形成する、粒状物質輸送装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の粒状物質輸送装置において、
第一入口壁は、チャネルに隣接した入口に凹面を形成する粒状物質輸送装置。
【請求項６４】
粒状物質輸送装置の製作方法において、
輸送チャネルを形成する第一可動壁を提供するステップと、
輸送チャネルと粒子の流れで連絡する入口を提供するステップと、
第一囲い板を入口内に配置し、かつ第一可動壁の一部分を覆って延ばすステップと、を含む粒状物質輸送装置の製作方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の粒状物質輸送装置の製作方法において、
第一可動壁に隣接し、かつ互いに間隔を開けて設置される第二可動壁を、第一可動壁と第二可動壁の間の空間が輸送チャネルを形成する形で提供するステップと、
第二囲い板を入口内に配置し、かつ第二可動壁の一部分を覆って延ばすステップと、を含む粒状物質輸送装置の製作方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の粒状物質輸送装置の製作方法において、
第一可動壁及び第二可動壁を提供するステップが、第一円盤部材と第二円盤部材を隣接し、かつ互いに間隔を開けて配置するステップと、第一円盤部材及び第二円盤部材を回転作動できるように支持するステップと、を含む粒状物質輸送装置の製作方法。
【請求項６７】
２つの可動壁間のチャネルにおける粒状物質輸送方法において
チャネルと粒子の流れで連絡付られた入口に粒状物質を通すステップと、
各可動壁の少なくとも一部分を入口に隣接して設置された囲い板で覆うステップと、粒状物質を入口から囲い板に隣接してチャネルの中に通すステップと、を含む、２つの可動壁間のチャネルにおける粒状物質輸送方法。
【請求項６８】
請求項２５に記載の方法において、前記容器部分が、前記出口ダクトの前記上端部に向かって広がっていく断面を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、広くは粒状物質の輸送及び計量に使用する装置及び方法に関し、特定の実施形態においては、大気条件及び圧力に逆らう条件の両条件下における非常に広範囲の大きさの固体物質の輸送及び計量の両者に使用できる改良済み粒状物質取扱装置に関する。
２．関連技術の説明
粒状物質（例えば、限定されるわけではないが、石炭、その他の鉱物、乾燥食品生産物、その他固体、粒子状態で取り扱われる乾物品）を輸送し、もしくは計量するために多種多様の装置が使用されてきた。こうした輸送装置としては、コンベヤベルト、回転弁、ロックホッパ、スクリュー型供給装置などがある。典型的な測定または計量装置は、秤量ベルト、容量式ホッパなどがある。粒状物質の輸送及び計量の両者を実施するためには、一般に、両種類の装置を使用して一つのシステムとするか、もしくは結合させて一つのシステムとすることが必要であった。
しかし、本出願人の従来のポンプ装置の中には、粒状物質を輸送及び計量する性能を備えたものもあった。そうした従来のデザインの例としては、次下の米国特許において論じられた回転円盤型のポンプがある。次下の米国特許はそれぞれ、本発明譲受人に譲渡され実施許諾されたものであり、ここに引用することによりそれぞれ本願に組込まれる。即ち、米国特許第４，５１６，６７４号（１９８５年５月１４日発布）、米国特許第４，９８８，２３９号（１９９１年１月２９日発布）、及び米国特許第５，０５１，０４１号（１９９１年９月２４日発布）である。こうした従来のポンプデザインの中には、比較的低い圧力頭に逆らって粒状物質をポンプ輸送する多少の機能を示したデザインもあるが、そのようなポンプでも、かなり高圧のガスもしくは流体の圧力頭に逆らってポンプ輸送することは不可能であった。
本発明者により明白になったことであるが、ポンプシステム中を移動する粒状固形物は、システム内の場所により方向によって様々な力（例えば、駆動力、摩擦力あるいは重力の好ましくない分力）を受ける可能性がある。こうした力は、粒状固形物の正常な流れを、入口もしくはその付近の一定の区域もしくは領域で、阻害したり、あるいは阻止したりすることさえある。これがために、粒子がついには入口にブリッジを形成し、入口を通って粒子が流れるのを阻止する原因となる。このことを説明するために、図１は回転円盤型の固形物ポンプ１０を示すが、この固形物ポンプは、ハウジング（図示してない）、入口１２、及び出口１４を備えている。輸送チャネル１６は、入口１２と出口１４の間に伸びている。輸送チャネル１６は、２つ（一つは１７に示してあり、他の一つはその図には示してない）の回転円盤の実質上向かい合った面の間に形成されている。２つの回転円盤は、出口１４と、入口１２と出口１４の間に広がる少なくとも一つの弓形壁とに向かい、入口１２と出口１４の間でハウジングと相対的に動くことができる。
ポンプ１０は、粒状固形物２０上に接線方向の力もしくは推力１８を円盤１７の回転２２方向に伝達する傾向がある。入口１２では、この接線方向の推力１８は粒状固形物２０を固定壁２４に押しつける傾向がある。その結果、固定壁２４の側の粒状固形物２０は、緩慢な動きをするかもしくは静止している固形物の塊で入口１２、もしくはその近辺に「完全停止領域」２８を形成する。
こうした完全停止領域２８は、物質がポンプ内に流れる割合を減少させ、ひいてはポンプ輸送率を減少させ得るのである。完全停止領域での粒子の塊の蓄積と崩壊の両者、またはそのいずれか一方が生じれば、ポンプを通る物質の流量率に変動を来たし、それによりシステムの計量の正確さに悪影響を与えることにもなりかねない。ガスのもしくは流体の圧力に逆らって、または粒子により形成される圧力頭に逆らってポンプ輸送するシステムでは、ポンプは常時粒状物質を緻密充填して圧力障壁として作用するよう、ポンプの入口を妨げるもののない状態に維持することが大切であろう。
その上、ある粒状物質では、粒子が完全停止領域２８に停滞すると更に問題を起こしかねない。例えば、ポンプ１０を介して食品の物質が運ばれている場合は、その食品の物質が長期間完全停止領域２８に留め置かれたりすれば、腐敗したりあるいは品質が劣化して、深刻な衛生問題を引き起こすことにもなる。もう一つ別の例を挙げると、比較的多量の水分を含んだあるタイプの物質は、長期間完全停止領域２８に留め置かれると、軟化したり粘性を増したりする傾向があり、もっと扱いにくくなりがちである。それゆえ、粒状固形物を駆動し、もしくはポンプ輸送するための装置であって、粒子の動きが緩慢になったり停止したりする完全停止領域２８の形成を最小限に抑えあるいは避けたりするよう設計された入口を有する装置を提供することが望ましいのである。
一定の種類の粒状物質に対し駆動力を伝達する装置性能は、その装置のデザイン及び形状に関する多数の要素による。従来の装置ではデザイン及び形状が、比較的多量の駆動力及びその駆動力を粒状物質に効率よく伝達すること、あるいはそのどちらか一方を必要とするある種の応用には相応しくないものもある。例えば、応用次第では粒状物質の輸送を抵抗に逆らい、言うなれば重力に抗して鉛直に上向きに、圧力頭に逆らい、また比較的遠距離に亙り、あるいはそのいずれかの状態で斜面を上向きに、行うことが必要になるやもしれない。それゆえに、駆動力を粒状物質に伝達する性能を改善して、それにより、多種多様の粒状物質を輸送かつ計量する装置及び方法を提供することが望ましい。
粒状物質を圧力に逆らって輸送及び計量することが望ましい例は様々である（例えば、その場合、輸送システムの出力側でのガス及び流体圧力、あるいはそのどちらか一方が、システムの入口側でのガス及び流体圧力、あるいはそのどちらか一方よりも大きい）。加圧環境（その場合、装置の出力側の環境のガス及び流体圧力、あるいはそのどちらか一方が、入力側のよりも大きい）に入り込むことによって大気圧条件下でも、また圧力頭に逆らう状況下でも、いずれの場合でもポンプ輸送及び計量することができる装置を提供することが望ましい。
粒状物質を輸送もしくは計量するための効率的な装置の設計には、多くの要因を考慮しなければならない。例えば、輸送する必要のある粒状物質の量、大きさ、及び種類を考慮する必要がある。物質を輸送する必要のある距離及び輸送中の周辺圧力の変化も斟酌しなければならない。大気及び加圧の両条件下で多種多様な粒状物質を輸送及び計量することのできるポンプ装置を提供することが望ましい。
粒状物質の大規模な輸送及び計量、あるいはそのどちらか一方には独特の問題がある。ある輸送装置もしくはシステムはある種類の粒状物質を輸送するのに適しているが、別の種類の物質を輸送するには不向きのこともある。例えば、ケンタッキー炭は、スクリュー型供給装置及びコンベヤベルトなどの従来の装置により輸送するときは、比較的完全な状態を保つ。しかし、米国西部炭は砕けやすい傾向があり、標準的な輸送操作中に相当程度小塊に砕かれる可能性がある。大気及び加圧の両条件下で、全ての種類の石炭（もしくは他のもろい物質）を最低量の粉化で輸送できる装置を提供することが望ましい。
粒状固形物の含水量は、どのような輸送システムを設計する際も考慮しなければならないもう一つの要素である。完全に乾燥した粒子を輸送するのに適した輸送装置でも、粒状物質の含水量が増加した場合には適切に機能しないものが多い。粒子計量装置の場合にしても同様である。従来の計量装置は乾燥した粒子を計量するように設計されていて、湿った固形物を計量するにはあまり適していないことがある。大気及び加圧の両条件下で、含水量に関係なく、粒状物質を移動及び計量できる、あるいはそのどちらか一方ができる輸送装置を提供することが望ましい。
前記の背景に鑑みて明らかなことは、単一装置として作動して、大気及び加圧の両条件下で粒状物質の輸送及び計量を同時に実施できる固形物取扱装置もしくはポンプ輸送装置に対する要求が現存する。この装置は、多種多様な種類の粒子を様々な広範囲の条件下で輸送及び計量できるべきである。更に言えば、構造的に強固であり、しかも機械的に単純で耐久性に優れていて、長期に亙り故障もなく連続して操作可能であるべきである。
発明の概要
本発明の実施形態によると、装置及び方法は、改善された駆動力を使い、ガス及び流体圧力頭に抗し、あるいはそのどちらか一方により、入口での流量率を向上させまた信頼性を増しながら、粒状物質を輸送しかつ計量することができる。本発明の実施形態による固形物ポンプは、広範囲の粒状物質で、大粒及び小粒の粒子並びに混合粒子を含み、含水量が様々である粒状物質を輸送するのに、特に適している。
本発明の実施形態によると、粒状物質は、少なくとも一つの駆動壁に隣接して位置し、好ましくは２つの駆動壁（例えば、限定されるわけではないが、２つの平行で向かい合った円盤の対向壁）の間に位置して、輸送ダクトに入る。駆動壁の入口から出口へ向かう運動により、粒状物質の粒子は互いにかみ合い、最も外側の粒子は駆動壁とぶつかりあって、駆動力が駆動壁から粒子へと伝えられる。本発明の様々な実施形態によると、輸送ダクトまでの入口は改良されて、駆動壁が粒子を完全停止領域に押し込むような事態が発生するのを最小限に抑えるかもしくは避けるようにしてある。この完全停止領域では、粒子の動きが緩慢になるかあるいは停止してしまうのである。
一実施形態によると、改良された入口には、２つの駆動壁のそれぞれに隣接する囲い板が備えられている。囲い板は各々、それぞれの駆動壁に隣接して配置されていて、防壁となって、駆動壁上の位置で駆動壁と粒状物質とが接触するのを防止するようなっている。さもないと、駆動壁は粒子を完全停止領域に押しやる傾向がある。更に進んだ実施形態では、改良された入口には完全停止領域の形成を最小限に抑えるかあるいは回避するための形状をしたアバットメント壁が備えられている。もう一つの別の実施形態では、改良された入口がアバットメント壁の向かいに固定壁を備え、これが完全停止領域の形成を最小限に抑えるかあるいは回避するような形状にされている。更に別の実施形態では、改良された入口が追加の積極的力を一定の地帯に存在する（装置の駆動ダクト方向に向けられた）粒子に伝達するための粒子推進装置（例えば、被駆動外輪構造、駆動ローラ、振動器、送風装置もしくは同種のもの）を装備されているが、さもなければこうした地帯では完全停止領域が形成されてしまうのである。更に進んだ実施形態は、改良された入口を備えるために上述の実施形態のいくつか、もしくはその全てを組合せて使用する。
好ましい実施形態では、粒状物質は輸送ダクト内に十分に緻密充填あるいは加圧されて、輸送ダクトの幅に跨る実質上結合する粒子により構成され一時的な固形物あるいはブリッジの形成を惹起する。更に粒状物質が入口に入るに連れて、連続するブリッジが、輸送ダクト内に漸増的に生じる。ある種の粒状物質では、この漸増的なブリッジ形成は、チョーク（閉塞部）または動的な相対的円盤運動がなくても発生し得る。だが、更に進んだ実施形態はチョークあるいは動的な相対的円盤運動を含み得る。このようなチョークあるいは円盤運動の実例は、米国特許第５，０５１，０４１号、米国特許第４，９８８，２３９号、及び米国特許出願第０７／９２９，８８０号に記載されている（これらは、それぞれ本出願譲受人に譲渡されているかあるいは実施許諾されており、ここに引用することによってそれぞれ本願に組込まれる）。
様々な実施形態では、結合された粒子の一時的な固形物は圧力頭に対して障壁を形成し、ポンプ中の出口側から入口側への圧力の逆流を阻止する。このように、本発明の実施形態は、ガスあるいは流体圧力頭に逆らってポンプ輸送するための性能が向上した、輸送ダクト型粒状固形物ポンプ輸送システムに関する。
比較的高圧のガスまたは流体圧力運転（ポンプの出口側のガスあるいは流体圧力が、ポンプの入口側のよりも強い場合の運転）に焦点を絞った大規模な研究及び開発努力の結果、本発明者は、比較的高い圧力のポンプ輸送性能に貢献する要因が多数あることを認めた。これによりここに述べる発展成果に至ったのである。その成果により、こうした要素のどのひとつでもあるいは組合せでも粒状物質ポンプ輸送システムの性能を向上させるよう作用して、ガスあるいは流体圧力頭に逆らいポンプ輸送することができる。
例えば、駆動力を粒子の動く塊に伝達する駆動面の性能、駆動面に隣接する輸送ダクトの部分を加圧されないようにする性能、ダクトの形状及び長さ、各々が、ガスあるいは流体圧力頭に逆らいポンプ輸送する装置の性能に貢献することが分かった。こうして、本発明の様々な実施形態が、駆動力を粒子に伝達するのを向上させる手段を提供する。更に進んだ実施形態は輸送ダクトを加圧するのを防ぐ手段を提供する。また更に進んだ実施形態は、圧力運転を向上させるための装置容積及び形状を提供する。
駆動力の伝達を向上させるための一実施形態によると、動いている駆動面（もしくは複数の面）は、下流に対向する駆動面を有した少なくとも１つの不連続部を備える。不連続部は輸送促進帯を形成し、この輸送促進帯が駆動面の性能を向上させて、一時的に固形物となった結合された粒子と連動する。更に進んだ実施形態では、複数の不連続部、例えば複数の等間隔の不連続部が駆動面に備えられている。
輸送中の固形物と駆動面との連結は、次には粒子で輸送中の固形物をしてブリッジ形成する能力を向上する。ブリッジ形成が向上するとブリッジに形成された粒子により形成される圧力障壁が向上する結果になる。
本発明の更に進んだ実施形態によると、出口ダクトの形及び寸法は、ポンプ輸送操作の間、その中の粒子の動く塊を維持し、この粒子の動く塊が装置の出口側でガスあるいは液体圧力に逆らう動的なプラグ（栓）として機能するよう設計されている。更に進んだ実施形態では吐出し手段を使用していて、それにより圧力を出口ダクトあるいは駆動チャネルから抜くことができる。
本発明の実施形態に従った装置及び方法により提供される均一で一定の流量率は、様々な条件下における粒状物質の運送及び計量の双方に特に効果的に適合している。送出されている粒状物質の量は円盤の回転速度を測り、これをダクトの断面積と関連させることで都合よくまた正確に決めることができる。計量操作中は従来の監視装置を備えて、計量工程中は通路が固形物で緻密充填されていることを確認することができる。
本発明の前述の特徴並びに多数の他の特徴及び付随の利点は、以下の詳細説明を付属図面と共に考察して参照することにより、一層よく理解できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来技術の固形物ポンプの概略側面図であり、ポンプ内部を示すため円盤を一枚除いた図である。
図２は、好適な典型的装置の概略側面図であり、円盤を一枚除いて、ポンプ内部と、平行な回転円盤の対向する内部面の間に囲い板を設けられた好適な典型的入口の実施形態とを示す図である。
図３は、図２に示す好適な典型的装置の駆動回転子の部分切取内部透視図であり、平行な回転円盤の間に備えられた好適な典型的囲い板集合体の実施形態を示す図である。
図４は、好適な典型的装置の部分断面図であり、本発明のもう一つの実施形態に従った好適な典型的入口の実施形態を示す図である。
図５は、図４に示す好適な典型的装置の駆動回転子の部分切取内部透視図であり、平行な回転円盤の間に備えられた好適な典型的囲い板集合体の実施形態を示す図である。
図６は、更にもう一つ別の好適な典型的装置の概略側面図であり、円盤を一枚除いて、ポンプ内部と、好適な典型的入口ダクト及び平行な回転円盤の対向する内部面の間にある入口に隣接して設けられた囲い板集合体の実施形態とを示す図である。
図７は、更に進んだ好適な典型的装置の概略側面図であり、円盤を一枚除いて、ポンプ内部と、入口に隣接して設けられた外輪装置から成る好適で典型的な積極的挙動装置とを示す図である。
図８は、もっと更に進んだ好適な典型的装置の概略平面図であり、好適な典型的入口ダクトの実施形態を示す図である。、
図９は、もう一つ別の好適な典型的装置の概略側面図であり、円盤を一枚除いて、ポンプ内部と、好適な典型的入口ダクト形状の実施形態とを示す図である。
図１０は、図５に示す駆動回転子の部分横断面図であり、回転円盤の対向する内部面の間にブリッジ形成を行われた粒子を示す図である。
図１１は、更に進んだ好適な典型的回転円盤の平面図である。
図１２は、図１１に示す回転円盤を１２−１２面で切った部分横断面図である。
図１３は、回転円盤及び主輸送チャネルの寸法の概略図である。
図１４は、回転円盤及び主輸送チャネルの寸法の概略図である。
図１５は、異なる直径を有するハブを備えた回転円盤の概略図である。
図１６は、異なる直径を有するハブを備えた回転円盤の概略図である。
図１７は、異なるチャネルの高さを明確にした回転円盤の概略図である。
図１８は、異なるチャネルの高さを明確にした回転円盤の概略図である。
図１９は、更に進んだ好適な典型的装置の部分側断面図であり、本発明のもう一つの実施形態に従いガスあるいは流体圧力に逆らってポンプ輸送する性能を向上させた図である。
好適な実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明は、本発明を実施するのに現在最も優れていると考えられる形態の説明である。この説明は、制約する意味で考えられるべきではなくて、本発明の実施形態の一般的原理を述べるためにのみ行われているのである。本発明の範囲は添付の請求の範囲により最もよく限定される。
本発明の好適な実施形態によると、粒状物質を輸送及び計量するための装置及び方法には、改良点に関連する入口流量効率及び信頼性、（例えば、効率及び信頼性を向上させて、抵抗に逆らいポンプ輸送するための）改良された駆動力及び／またはガスもしくは流体圧力頭に逆らうポンプ輸送、が提供される。本発明者は、比較的効率のよいポンプ輸送及び加圧環境（ここでは、ポンプの出口側のガスもしくは流体の圧力はポンプの入口側のよりも高い）の中にポンプ輸送する性能に対して貢献する要素は多数あることを確認した。これによりここに述べる発展成果に至ったのであるが、その成果により、こうした要素のどのひとつでもあるいはそれらの組合せでも粒状物質ポンプ輸送システムの性能を向上させるよう作用して、ガスあるいは流体圧力頭に逆らいポンプ輸送し、あるいはもっと効率的に大気圧もしくは負圧環境の中へポンプ輸送することができる。実施形態は、小粒子及び大粒子、並びに両者の混合物を含む、様々な含水量を有する広範囲の粒状物質を、大気及び加圧の両条件下で輸送するのに使用できる。
本発明の様々な実施形態が回転円盤型構造に関して以下に論じてある。その構造においては、一対の平行な回転円盤の、互いに間隔を開けて対向する２つの壁は、間に輸送ダクトあるいはチャネルを有する駆動壁を形成する。しかし、本発明の更に後の実施形態は、回転円盤以外の構造、例えば通常直線的に動き、間で輸送ダクトあるいはチャネルを限定する間隔の空いた可動壁、から形成される駆動壁を操作、あるいは装備することができる。
本発明の一実施形態による装置が図２の３０に一般的に示されている。装置３０は、ハウジング（図示していない）、駆動回転子もしくは回転円盤集合体３１、入口３２、及び出口３４を含む。輸送ダクトもしくはチャネル３６は、入口３２と出口３４の間に延びている。回転円盤集合体３１は、２枚の対向する回転円盤３７（そのうちの１枚は、装置内部を示すため図から除いてある）を有する。円盤集合体３１は、どのような相応しい動力システム、例えば、限定されるわけではないが、静圧駆動モータもしくは電気駆動モータ（図示していない）とも接続可能であり、矢印３３方向に円盤３７を回転することができる。
輸送ダクト３６は、２枚の回転円盤３７の実質上対向する面の間に形成される。図２に示されるように、輸送ダクト３６は、入口３２と出口３４の間に延びる少なくとも一つの弓形の壁３５により更に限定される。この弓形壁３５は、ハウジングに関して静止していて、ハウジングの一部として形成することさえできるのが望ましい。円盤３７を回転するに連れて、円盤面は輸送ダクトに沿って駆動壁もしくは面を提供し、駆動壁もしくは面はハウジングに関して入口３２から出口３４に向かう方向に動く。上述のように、他の実施形態は、他の種類の、例えば、回転円盤以外の、可動壁の対向する面から形成される駆動壁を使用することができる。
図２を参照すると、輸送ダクト３６は、２枚の回転円盤３７の間で入口３２の下に第一区画３８を有し、そこでは入口を通して供給された粒状固形物４０が輸送ダクト３６に送られる。ここに提示する改良点に先立ち、図１に関して前に論じたように、輸送ダクト３６の第一区画３８に入る粒子の中には、完全停止領域に押し込まれあるいは押しやられる粒子もあり、そこでは、緩慢な動きをするかあるいは停止する粒子の塊がたまる。しかし、本発明の実施形態は、改良された入口が装備されていて、そうした粒子の塊が完全停止領域中にできることを最小限に抑えるかあるいは阻止することができる。
図２及び３に最もよく示された一実施形態によると、囲い板集合体４２は、２枚の回転円盤３７の間にある第一区画３８に備えられている。囲い板集合体４２は２枚の回転円盤３７の間に設置された２枚の板部材から成り、各板部材は、輸送チャネル３６の第一区画３８に隣接する、それぞれの円盤３７の表面部分を覆っている。その結果、（囲い板集合体４２の２枚の板部材の間の）第一区画３８に送られた粒状固形物４０は、区画３８内で回転円盤３７の駆動面に接触するのを囲い板集合体４２により実質上阻止される。
従って、囲い板集合体４２がきちんと適所にあると、そうでない場合円盤の駆動面が第一区画３８で粒子に伝達する接線方向の推力もしくは力は、粒子に作用を及ぼさない。この点に関しては、その形状と位置により、囲い板集合体４２は、接線方向の推力を最小限に抑え、あるいは除去することさえ可能である。もしもそうしなければ、この接線方向の推力が、回転円盤３７の周辺部に近い粒状固形物４０を入口３２の静止壁４３の方に動かすことになる。結果を言えば、粒状固形物４０は、入口３２を通り、囲い板集合体４２の板部材間を滞りなく流れる。
囲い板集合体４２を通って移動する粒状固形物４０は、回転円盤３７の異なる半径で、また囲い板集合体４２の底面端部に沿う回転方向に関して異なる角度で、回転円盤３７の表面と接触するようになることは注目される。囲い板集合体４２の底面端部４４とハブ４６との間隔ｈは、入口３２と輸送ダクト３６を通る粒状固形物４０の流れの均一性及び密度に影響を及ぼすことが分かっている。その上、輸送チャネル３６に関する囲い板集合体４２の位置と、回転円盤３７の表面を覆う囲い板集合体４２の形状とは、粒子が囲い板集合体を出る（円盤に関する）放射状の位置に影響する。間隔ｈ並びに囲い板集合体４２の位置及び形状は最適な流れが得られるよう選択されるのが望ましい。こうしたパラメータの選択は、輸送される物質の種類及び輸送が行われる環境条件に左右される。
図２の実施形態では、囲い板集合体４２は入口３２の底面端部の部分に固定されている。代わりになる実施形態では、囲い板集合体及び入口は一つの不可分の単体として形成可能である。更に、囲い板集合体は入口以外の構造部材に固定しても良い。一実施形態では、囲い板集合体は、中に粒状固形物を保管し、粒状固形物を装置の入口に供給するため配置されるホッパに接続されている。更にその先の実施形態では、粒状固形物をホッパから供給するのを促進するための振動手段をホッパが有することもできる。そうした実施形態では、囲い板集合体を振動手段に接続して、粒状固形物の流れを更に促進することもできる。
本発明の別のもう一つの実施形態による装置は、図４の５０に一般的に示されている。装置５０は、ハウジング５２、入口ダクト５４及び出口ダクト５６を含む。駆動円盤集合体５８は、ハウジング５２内のシャフト６０に回転可能な状態で搭載され、シャフト６０の軸の回りを回転することができる。適するどんな動力装置でも、例えば、限定されるわけではないが、静圧駆動モータもしくは電気駆動モータ（図示していない）でも運転可能な状態で駆動円盤集合体５８に（例えばシャフト６０を介して）接続して、図４の矢印６４方向に回転子を回転可能な状態で駆動することができる。
図５に最も良く示されているように、駆動回転子もしくは円盤集合体５８は、一対の回転円盤６６及び６８を備えていて、円盤は各々、内径７０及び外径７２を有する。円盤駆動集合体５８は、更にハブ７４を備える。駆動円盤集合体の円盤は、ポンプ装置の内部に入り込むことができ、手入れあるいは装置の部品交換を簡単にできるようにするため取外しが利くのが望ましい。
回転円盤６６及び６８は、対向する内部面７６及び７８を備えている。こうした対向する内部面７６及び７８は、平面であっても、あるいは以下に述べられるように複数の不連続部を有していてもよい。駆動壁上のそうした表面の不連続部は、駆動力の粒状物質への伝達を向上させ、それがひいては圧力頭に逆らってポンプ輸送する性能を更に向上させる得ることになる。
好ましい典型的な装置５０は、一つもしくはそれよりも多い外部シューを備えるが、それは、例えば図４の９０及び９２に示された類いのものである。更に進んだ実施形態では、単一の固定壁を、例えば図２の壁３５に関して前に論じた類いのものであるが、代替物として複数のシューに使用することができる。
外部シュー９０及び９２は、円盤面７６及び７８の間に形成された輸送ダクトを閉鎖するように設計されている。各外部シュー９０及び９２は、それぞれ固定内部壁９４及び９６を有する。内部壁９４及び９６はハブ７４並びに対向する内部面７６及び７８と共同して輸送ダクト１００を限定し、またこうして、入口から出口までダクトの長さに沿って与えられたどの点においてもこのダクトの断面積の境を限定する。
外部シュー９０及び９２は両方とも、適切な取付金具もしくはピンを使いハウジングに取り付けられる。好ましくは、内部壁もしくは複数のシューの場合は内部壁群は、回転円盤６６及び６８の円周に適合するように正確に形成される。一つの好ましい実施形態では、シューの内部壁は、駆動回転子の内部面７６及び７８を部分的に覆うように、それぞれ駆動回転子の内部面７６及び７８を越えて軸方向（シューを横断して）に延びる。シューは、内部面７６及び７８の外径に（例えば、輸送される物質の種類及び粒子の大きさにより）妥当な許容範囲内でできる限り接近させて配置される。図４の形状においては、シューは、半径方向に調節不能であり、駆動回転子５８のハブ７４に更に近付けるかあるいはそこから更に遠ざけるよう動かして、主輸送チャネル１００の断面積を変化させることはできない。
代案の実施形態のおいては、シューは、対向する内部面７６および７８の間に適合し、主輸送チャネル１００に対する湾曲した外部壁を形成するような大きさ及び形状とする。この形状では、主輸送チャネル１００の断面積を変化させ、またダクトの通常の形状を、通常発散型ダクト、収束型ダクトもしくは一定断面積ダクトの一つとして選ぶために、シューの半径方向の位置を駆動回転子５８のハブ７４に近付けたり離したりして調節可能である。この目的で、米国特許第４，９８８，２３９号に示される種類の一つのあるいは複数のシューに、ネジ調節装置を結合することができる。シューを内側及び外側に調節することによって、固形物がポンプを通過するときの固形物のチョークまたは緻密充填を設定することができ、あるいは代案として、ダクトに沿って広がる断面積または一定の断面積を提供できる。
本発明の更に進んだ実施形態においては、ダクト１００の断面積の収束もしくは発散及び/もしくは粒状固形物の緻密充填は、回転円盤６６を回転円盤６８に関して、所定角度に配置することにより実施される。この角度は、入口ダクト５４の近くの対向する内部面７６と７８の間隔が、入口５４と出口５６との間の対向する内部面７６と７８の間隔と異なる角度である。更に進んだ実施形態では、回転円盤が相互に関連して回転する角度も調節可能である。角度の変更により、入口と出口の間の断面積の変化率が変わり、ダクト内に異なる収束またはチョークまたは発散を生じさせる。前述の角度をつけた円盤の実施形態及びそれを達成する好ましい装置についての様々な視点に関しては、（本発明の譲受人に譲渡され、この引用により本出願に組込まれた）米国特許出願第０７／９２９，８８０号に更に詳細に述べられている。
装置５０は、更に、回転円盤６６及び６８の間で入口５４の近くに設けられた囲い板集合体１０２を備える。図５に最もよく示されているように、囲い板集合体１０２は一対の板部材１０４から成り、この一対の板部材は対向していて、入口５４に隣接する２枚の回転円盤６６及び６８の駆動面を覆っている。各板部材１０４は、それぞれの円盤６６もしくは６８に隣接して配置されていて、主輸送ダクトもしくはチャネル１００の初期供給域１０８にある底面端部で終わっている。初期供給域１０８は、通常、入口５４と、入口に面し２枚の回転円盤６６及び６８に間にあるハブ７４の部分との間にあるものとして構わない。
前で論じた囲い板集合体４２の場合のように、囲い板集合体１０２は、初期供給域１０８に送られた粒状固形物９１が回転円盤６６及び６８の表面部分と接触するのを実質上阻止する作用を及ぼす。囲い板集合体１０２は、このように、接線方向の推力を最小限に抑えるか、あるいは除去する。もしそうしなければ、この接線方向の推力は、回転円盤６６及び６８の周辺部に近い粒状固形物９１を入口５４の閉鎖側壁１１０の方に動かして、緩慢に動くあるいは停止した粒子の塊（完全停止領域）を形成することになる。
囲い板集合体１０２を通って移動する粒状固形物９１は、円盤６６及び６８に関して様々な半径で、また囲い板集合体１０２の底面端部１０６に関して異なった角度で回転円盤３７の表面と接触するようになるので、粒状固形物の均一な一貫した流れを達成するための更なる改良点は、囲い板集合体１０２の形状を、円盤の動く方向に関して囲い板集合体の底面縁部１０６の角度を含めて選択することで得られる。底面縁部１０６の角度及び形状によって、底面縁部１０６に沿ったいずれの所定位置から流れ出る粒子も駆動円盤に沿うどのような半径で囲い板集合体を出て行くのかが決まる。
駆動回転子５８の大きさは、輸送されもしくは計量される物質の種類と量とにより大きく変わり得る。典型的には、回転円盤６６及び６８用の外径は数インチから何フィートまでも変化し得る。比較的小型の回転円盤は食品添加剤及び医薬品といった比較的少量の固形物質の輸送及び計量に使用するのに好適である。比較的大型の円盤は、食料、石炭、砂利など有機的及び無機的固形物質の双方を多量に輸送及び計量するのに利用できる。本装置は、大粒子、小粒子、及び両者の混合物を輸送及び計量するのにも同様にはなはだ好適であり、湿った粒状物質及び乾燥した粒状物質の双方を輸送及び計量するのにも使用できる。
本発明の更に進んだ実施形態による装置が、図６の１３０に一般的に示してある。装置１３０は、囲い板集合体をも限定するマルチコラム入口ダクト集合体１３２を備えている。集合体１３２は、矢印１３５方向に回転する一対の回転円盤１３４の間に位置する。集合体１３２は、一種類の粒状物質あるいは複数の異なる種類の粒状物質（各コラムに異なる物質）を同時にポンプの輸送ダクトあるいは輸送チャネルに供給するのに適合し得る。
装置１３０を通して粒状物質の均一で一貫した流れを作る性能を向上させるために、マルチ入口ダクト１３２は、マルチ入口ダクトコラム１３２ａ−１３２ｄを備えている。各コラムは、円盤１３４の部分に隣接して（前に論じたごとく囲い板として機能する）壁群を有する。コラム１３２ａ−１３２ｄは、回転円盤１３４に沿って相互に異なった半径で終わっている。本発明の一実施形態においては、閉鎖側１３６に位置した入口ダクトコラム１３２ａは、回転円盤１３４の周辺部に隣接して終わっている。またアバットメント側１３８に位置した入口ダクトコラムは１３２ｄは、ハブ１４０に隣接して終わっている。入口ダクトコラム１３２ｂは、回転円盤１３４の間の空間に入口ダクトコラム１３２ａよりも深く入って延びている。また入口ダクトコラム１３２ｃは、入口ダクトコラム１３２ｂよりも深く入って延びているが、入口ダクトコラム１３２ｄよりは入り方が浅い。入口ダクト集合体１３２の形状は、個々のダクトの長さ及び断面積の大きさも含め、各コラムのダクトにとって望ましい流量率を提供するよう選択することができる。
本発明の更にもっと進んだ実施形態による装置が、図７の１５０に一般的に示してある。装置１３０は、入口１５２、出口１５３、及び矢印１５５方向に回転する一対の回転円盤１５４から成る。入口１５２に隣接する完全停止領域の形成を阻止するため、図７の実施形態は、（装置の輸送ダクトもしくはチャネル方向に向けられた）更に積極的な力を特定の粒子に働かせるための推進装置もしくは推進手段を備える。こうした粒子は、さもないと完全停止領域になるような領域に溜まり始めるような粒子である。図７の実施形態においては、さらに積極的な力を働かせる手段は外輪１５６を含む。外輪１５６は、例えばモータ（図示していない）のような適切な動力手段のどの一つを使っても駆動可能である。
ポンプ輸送操作の間、円盤の接線方向の推進により閉鎖側１５８に向かって動かされた粒状固形物は、外輪によって主輸送ダクト１６０の中に積極的に押し込まれる。外輪１５６の回転速度は、入口１５２及び主輸送ダクト１６０を通る粒状固形物が均一かつ一貫して流れるように調節するが好ましい。図７の実施形態は更に積極的な力を伝達する手段の例として外輪装置を示しているが、他の実施形態では駆動ローラ、振動器、圧搾空気装置、ガスもしくは流体吹出機などのどれか一つもしくはその組合せの使用も可能であることは理解されるところである。
本発明のもう一つの実施形態による装置は、図８の１７０で一般的に示されている。装置１７０は、入口１７２と、矢印１７５方向に回転する一対の回転円盤１７４を備えている。入口１７２は、入口及び装置１７０を通る粒状固形物の均一かつ一貫した流れを提供するために、入口１７２あるいはその周辺の完全停止領域ができるのを最小限に抑えるかあるいは避けるよう設計された断面の形状を有している。一実施形態では、入口１７２は、外径側（閉鎖側）１７６で幅Ｗ１を有するが、これはアバットメント側１７８での幅Ｗ２よりも実質的に広い。幅Ｗ１は幅Ｗ２に向かって徐々に狭まり、幅Ｗ２は幅Ｗ１のおよそ３分の１であるのが望ましい。しかし、輸送される物質の種類及び輸送作業が行われることになる条件により、他の適切な相対的寸法を選ぶこともできる。
図示した入口の形状では、アバットメント側１７８での粒状物質の流量率が閉鎖側１７６でのよりも実質上小さくなる（アバットメント側の入口１７２の断面積が閉鎖側のよりも実質上少ないため）。結果として、入ってくる粒子の総計の百分率が低いのは、そうでもなければ完全停止領域を作る可能性のある接線方向の推力のためである。お陰で、完全停止領域の作られやすい傾向は減少している。
本発明の更にもう一つ別の実施形態による装置が、図９の１９０に一般的に示してある。装置１９０は、入口１９２、出口１９８、及び矢印１９６方向に回転する一対の回転円盤１９４を備えている。主輸送ダクト２００は、通常、回転円盤１９４の間で、かつ、入口１９２及び出口１９８の間に限定される。この好ましい実施形態において、入口１９２は、主輸送チャネル２００と隣接する下部区域２０２と、粒状固形物の流れの上流側で下部区域と連結している上部区域２０４とを有する。下部区域２０２は、外径側（もしくは閉鎖側壁）２０６の側壁と、閉鎖側壁２０６に対向し閉鎖側壁２０６の上流に位置するアバットメント側壁２０８とを有する。既に分かっていることであるが、壁２０６及び２０８のいずれか一方もしくは両方を、これらの壁が円盤の外部周辺の寸法と合うかもしくは越える部分である実質上湾曲したりあるいはくぼんだりしている部分を使って形成することにより、粒状物質が完全停止領域に集まる傾向を実質的に減少あるいは除去することが可能である。
一実施形態において、アバットメント側壁２０８は、くぼんでいたり、円盤の回転方向１９６と逆の方向に飛び出したりしている。更に好ましい実施形態では、チョーク側壁２０６は、入口２１０を通って移動している粒状固形物の流れが主輸送ダクト２００に入った途端、主輸送ダクト２００中の粒状固形物の流れと実質上同じ方向に向けられるよう、発散型入口を限定するための角度がつけられている。上で論じたアバットメント側壁及びチョーク側壁の形状は、そうしたものがなければ入口２１０もしくはその周辺に完全停止領域を作る可能性がある接線方向の推力の効果を減じることが知られている。
図４及び５について述べると、固形物を加圧システム中にポンプ輸送するときは、少なくとも輸送チャネル１００及び出口５６部分の全断面積が、ポンプ輸送中に固形物で緻密充填されていることが好ましい。これがポンプ出口でダムを形成する。このダムは、出口からポンプ中に逆流するガス、液体、あるいは固体の起こし得る有害な影響への防壁となる。粒子の累積的なブリッジ形成により、連続して形成される継続的な補強ができ、これによって装置の出口側での比較的高い圧力に更によく耐えるように、出口に比較的近い粒子のブリッジ部分を補強する。ポンプの入口を通る物質の流れを改善する本発明の実施形態の性能は、輸送チャネル１００及び出口５６を固形物で緻密充填された状態に維持する性能を向上させ、こうして、圧力頭に逆らってポンプ輸送する性能を向上させる。
その上、駆動力を移動する粒子の塊に伝達する駆動面の性能は、ガスもしくは流体の圧力頭に逆らってポンプ輸送する装置の性能に貢献することが分かった。駆動力の伝達を向上させるための一実施形態によると、動いている駆動面（もしくは駆動面群）は、下流に対向する駆動面を有した少なくとも一つの不連続部を持つ。円盤の対向する表面上の波形（もしくは不連続部）の配置は、実施形態により変わり得る。それぞれの不連続部が輸送促進帯を形成し、その輸送促進帯が、一時的な固形物の結合された粒子と噛み合う駆動面の性能を向上させる。更に進んだ実施形態では、複数の不連続部、例えば複数の等間隔の不連続部が駆動面に備えられている。
例えば、図５に示す回転円盤６６及び６８の対向する内部面７６及び７８は、複数で等間隔の半径方向に延びる不連続部８９を備えられている。対向する内部面の不連続部は、図１０に最もよく示されるように、粒子輸送用の対称的チャネルを形成することが好ましい。この対称的形状により、粒子の緻密充填中及び輸送中に駆動回転子を支持する軸受け組立品（図示していない）に不均一な荷重がかかることが緩和される。各不連続部８９は、（図１０に最もよく示されているように）下流に対向する駆動面２５６、底面領域２５８、及び上流に対向する面２６０を有する輸送促進帯２５４を形成する。
図５及び図１０について述べると、下流に対向する駆動面２５６は、内部面７６及び７８に対して垂直であり、後方に山型に湾曲していて、円盤６６（及び円盤６８）が入口と出口の間を動くとき、後尾２６４が先端２６２よりも出口（例えば、図４の出口５６）から離れた側にあるようになっている。この後方に山型に湾供した形状によって、出口における粒子の吐出が容易になる。
図５及び図１０に示す好ましい実施形態において、輸送促進帯２５４の幅は、輸送促進帯２５４が円盤６６（及び円盤６８）上で内側の直径位置から外側の直径位置まで延びるにしたがって、増加する。各回転円盤の上流に対向する面２６０は、回転円盤の底面領域２５８から内部面まで上向きに傾斜している。
対向する内部面７６及び７８上の不連続部の形状は、本発明にしたがって相当程度変更することができる。図１０及び図１１に示す回転円盤の好ましい実施形態においては、対向する内部面７６及び７８上の不連続部は、複数の等間隔の放射状に延びる隆起した部分２８２を備え、各隆起部分は下流に対向する駆動面２８４及び下流に対向する駆動面２８４の上流側に配置された上流に対向する面２８６を有し、駆動面２８４及び面２８６は回転円盤の内部面に対して十分に垂直である。また、隆起部分２８２は、内側面２８８及び外側面２９０を備え、この両面は下流に対向する駆動面２８４及び上流に対向する面２８６と隣接し、更にこの両面は回転円盤の内部面に対して十分に垂直である。
内側面２８８は、回転円盤の内径２９２の外側に位置し、内側面と交わる半径方向成分に対して十分に垂直である。外側面２９０は、回転円盤の外径２９４の内側に位置し、外側面と交わる半径方向成分に対して十分に垂直である。また、隆起部分２８２は、回転円盤の内部面に対して十分に平行である頂部面２９６を備える。各頂部面２９６の幅は、頂部面２９６が内径２９２の近くから外径２９４の近くまで延びるにしたがって拡大し、その結果、隣接する隆起部分２８２によって形成される凹部２９８の幅は、凹部が内径２９２近くから外径２９４近くまで延びるときに一定のままである。隆起部分２８２は後方に山型に湾曲し、その結果、回転円盤が入口と出口の間を動くとき、外側面２９０は内側面２８８よりも出口から離れる側にある。
代案として、対向する内部面は、一連の波状の山と谷を形成する放射状に延びる波形を備えることもできる。更に実施形態は、円盤壁に設けた単純な細長い隆起部及び溝を使用することもできる。
一時的固形物が駆動面（例えば、溝あるいは他の不連続部を有する駆動壁）とよく噛み合うようになると、今度は、一時的固形物をブリッジに形成する粒子の能力が高まる。特に、一時的固形物を成す噛み合わされた粒子の塊は、図１０に示されるように、駆動壁の面の不連続部と噛み合った状態となり、この結果、駆動力の運ぶ力が向上して粒子のブリッジ形成力を高めることになる。ブリッジ形成作用の向上は、ブリッジ形成された粒子が作る圧力障壁の効果を高める結果となる。
これまでに述べた様々な好ましい実施形態において、駆動回転子（３１もしくは５８）の駆動力は、対向する内部面７６及び７８上に不連続部８９を備えることにより増強される。装置の駆動力とは、主輸送チャネルを通して予定の粒子の圧力あるいはどんな種類の予定の抵抗にも逆らって、対向する内部面７６及び７８上で粒状固形物の滑りを起こさずに、粒状固形物を駆動する装置のポンプ輸送性能であるとすることができる。抵抗は、例えば、重力、装置出口に結合されている加圧システムの加圧流体（気体あるいは液体）あるいは両者の組合せにより引き起こされる可能性がある。
更に実施形態は、装置の駆動力あるいはポンプ輸送力を高める他の様々な特徴の一つあるいはそれらの組合せを使用する。例えば、外部シュー９０及び９２のそれぞれの固定内部壁９４及び９５（図５）に低摩擦物質を塗布することもできる。低摩擦物質とは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや他の超高分子量物質で、これにより、粒状固形物と固定内部壁９４及び９６との間の摩擦を減らすことができるのである。摩擦を減らせば、その結果、駆動力が増す。本発明のもう一つの実施形態においては、回転円盤６６及び６８の内部表面の素材には摩擦率を増補した物質を選び、駆動力を増すこともできる。更にまた別の実施形態では、駆動表面７６、７８と粒状物質の間の摩擦は、また表面の滑らかさもしくは荒さ次第でもあり得る。このように、駆動力を駆動表面７６及び７８の荒さによっても増すことが可能である。代案としては、内部表面７６及び７８の素材は、弾性のある素材を選び、粒子の円盤壁と噛み合う力を高め、それにより駆動力が粒子に伝わる効率を高めることもできる。
本発明の更にまた別のもう一つの実施形態においては、図１９に示されるように装置には、発散する出口ダクトを付けることもできる。そうした発散型の出口ダクトは、出口ダクトの外部開口部に向かう領域で増加する断面積を持つ。出口ダクトの発散は、外部開口部に向いた出口ダクトの内部表面での圧縮された粒状物質の圧力を減じる傾向がある。その結果、粒状物質と内部表面との間の摩擦抵抗が出口ダクトを通じて減少され、ひいては、粒状物質を駆動する力が高まることになる。
さらに、装置により生み出される駆動力は、固形物が通り抜ける主輸送チャネル（例えば、図５にある入口ダクト５４と出口ダクト５６の間のチャネル）の長さにもよることが認められている。典型的には、主輸送チャネルがチャネルの幅に比べて長いほど、装置の駆動力も大きくなる。
図１３及び図１４にあるように、主輸送チャネル２５０は、駆動距離Ｌを持つ。粒状物質はこの距離Ｌを駆動回転子１８の回転により入口１４から出口１６まで移動される。主輸送チャネル１００は、回転円盤６６及び６８の駆動表面の高さＨと、回転円盤６６及び６８の対向する面７６及び７８の間で決まる幅Ｗとを有する。ハブ７４は直径Ｄを持つ。主輸送チャネル１００の断面積は適切な形のなら何でもよい。図示した実施形態では、チャネル１００の断面積の形は一般的には、長方形と正方形である。回転円盤装置があると、駆動距離Ｌはハブ７４の直径Ｄ次第であり、ハブ７４の直径が増せば主輸送チャネル１００の駆動距離Ｌも長くなるという具合になる。その結果、チャネル長Ｌのチャネル幅Ｗに対する割合は増加して、装置によって生み出される粒子の駆動力は増加を見る。
またこれも認められていることであるが、装置の生み出す駆動力は更に、主輸送チャネル１００の駆動距離Ｌ（回転円盤システムの駆動距離Ｌはハブ直径Ｄによる）、高さＨ、及び幅Ｗの相対的な寸法による。特に、駆動力は、正方形の断面積を持つ主輸送チャネルの幅Ｗ（例えば、Ｈ＝Ｗ）に対する駆動距離Ｌ（もしくは直径Ｄ）の割合に関係する（また比例する）ことが分かっている。即ち、Ｌ（もしくはＤ）のＷに対する割合が増加するに連れて、駆動力は増す。断面積が正方形をしたチャネル１００以外は（例えば、ＨはＷと等しくない）、駆動力は、Ｌ（もしくはＤ）のＷに対する割合に関係するだけでなくて、Ｈにも関係する（また比例する）ためであるということも分かっている。即ち、Ｈが増すに連れて、駆動力も増す。
この特徴は図１５及び図１６に関して例示してある。図１５にあるように、主輸送チャネル１００は、高さＨ、幅Ｗを有しているが、両者は等しい（例えば、チャネルの断面積の形は正方形である）。ハブは直径がＤ１であり、この直径が駆動距離Ｌを決める。図１６では、主輸送チャネル１００の高さＨと幅Ｗは、図１５の場合と同じである。言うなれば、主輸送チャネル１００の断面積は図１５と図１６では同じである。ところが、図１６のハブの直径は図１５のハブの直径の２倍以上である。図１６の主輸送チャネル１００の駆動距離はＬ２であり、これは図１５の場合の２倍以上ある。つまり、図１５の実施形態の場合、ハブ直径Ｄの主輸送チャネル幅Ｗに対する割合は、Ｄ１／Ｗであり、図１６の実施形態の場合はＤ２／Ｗである。ここでＤ２／Ｗは、Ｄ１／Ｗの値の２倍以上になる。結果として、図１６の装置は、図１５の装置よりも間違いなく大きな駆動力（あるいは、抵抗に対する実質上比較的大きなポンプ輸送性能）を生み出すことができる。
その上、図１７にあるように、主輸送チャネル１００は、幅がＷであり、この幅Ｗは図１８のチャネル１００の幅と等しい。またハブは、図１７の直径Ｄを持つが、この直径Ｄは図１８のハブの直径Ｄと等しい。しかし図１７では、主輸送チャネル１００を形成する駆動表面の高さＨ１は、図１８の高さＨ２よりも高い。結果として、図１７の装置は、図１８の装置よりも大きな駆動力（もしくは、抵抗に対する比較的大きなポンプ輸送性能）を生み出すことができる。
このように、前述のことから、駆動力の大きさは、少なくとも、駆動距離Ｌの幅Ｗに対する割合（Ｌ／Ｗ）と、ハブ直径Ｄの幅Ｗに対する割合（Ｄ／Ｗ）と、駆動距離Ｌの輸送チャネル断面積Ｓに対する割合（Ｌ／Ｓ）とによるということが分かる。もっと詳細には、割合Ｌ／Ｗ、もしくは割合Ｄ／Ｗ、もしくは割合Ｌ／Ｓが大きいほど、装置の駆動力は大きい。更に付け加えれば、高さＨが高いほど、装置の駆動力も大きくなる。それゆえ、次のことが認められている。即ち、装置の駆動力Ｆの大きさは、次の公式により、割合Ｌ／Ｗ、割合Ｄ／Ｗ、割合Ｌ／Ｓのそれぞれの関数としての特性を表す。つまり、Ｆ＝ｆ（Ｌ／Ｗ）、ＦＦ＝ｆ（Ｄ／Ｗ）、Ｆ＝ｆ（Ｌ／Ｓ）、もしくはＦ＝ｆ（Ｈ）である。
よくある例としては、特定の応用（例えば、物質を傾斜面を上方にあるいは鉛直方向に上向きにポンプ輸送したり、圧力頭に逆らってポンプ輸送したり、及び／もしくは予定の距離をポンプ輸送したりすること）に要求される駆動力Ｆは、応用の様々なパラメータ（例えば、傾斜角度、圧力の大きさ及び／もしくはポンプ輸送される物質が移動する距離の長さ）から決定できるということがある。それゆえ、本発明の実施形態に従って、Ｌ、Ｄ、Ｗ、Ｓのいずれか一つもしくはそれらの組合せの値を、特定の応用に適合する駆動力Ｆを提供できるよう選択するのである。
装置の駆動力の値Ｆは、粒状固形物の圧力、装置が圧力システム内にポンプ輸送している場合の外的な流体（気体もしくは液体）圧力及びその他の抵抗を含むポンプ輸送圧力合計Ｐよりも大きい。これは、装置が粒状固定物の回転円盤面上での滑りを引き起こすこともなく粒状物質を効率よく駆動するようにするためである。したがって、次の関係式が得られる。即ち、
Ｆ≧Ｐ、もしくはｆ（Ｌ／Ｗ）≧Ｐ、もしくはｆ（Ｄ／Ｗ）≧Ｐ、ｆ（Ｌ／Ｓ）≧Ｐ、もしくはｆ（Ｈ）≧Ｐである。それゆれ、本発明の実施形態に従って、Ｌ、Ｄ、Ｗ、Ｓ及びＨのいずれか一つもしくはそれらの組合せの値を、Ｐよりも大きな駆動力Ｆを提供できるよう選択するのである。
また、ポンプの出口ダクトの方向付け及び形状は、入口側より比較的に高い出口側の圧力中に粒状固形物を送り込む性能に影響を与える。例えば、加圧システム中にポンプ輸送するのに要する操作性能及び操作効率を更に向上させるには、上に向いた出口ダクトを使えばよく、そうした出口ダクトは図１９の装置３００の３０２に示してある（図４にある装置で使った構成要素と類似の構成要素には、同じ参照番号を使ってある）。
出口ダクト３０２の最終部分３０４は加圧システム３０６に結合してある。好ましくは、出口ダクト３０２は上方に向いていて（即ち、ポンプに結合された出口ダクトの端部が出口ダクトの反対側の端部よりも低い）、そのため、粒状物質は一度上向きに駆動されてからその後で、出口ダクト３０２より加圧システム３０６中に吐出される。出口ダクト３０２の壁もしくは壁群が上方を向いている結果、粒状物質が出口ダクトを通って送り出される際に、このダクトが、粒状物質を収容する容器の働きをする。
出口ダクトの壁内部に収容された動く粒状物質はポンプ輸送操作中の何時いかなる瞬間でも、追加の粒状物質が出口ダクトの下部端部中に送り込まれるに連れて、ポンプの駆動力の作用を受ける。それと同時に、出口側にかかる重力及び気体圧もしくは流体圧は、出口ダクト壁内に収容された粒状物質に作用する。それゆえ、出口ダクトの壁内部に収容された動く粒状物質はポンプ輸送操作中の何時いかなる瞬間でも、緻密充填されていて、出口ダクト内部にしっかりと詰まった状態になる傾向を持つ。結果として、粒状物質は、動くもしくは流動的なプラグ（栓）の作用をして、これが、出口側から気体もしくは液体がポンプの駆動ダクト中に侵入するのを防ぐのである。
その上、出口ダクトの下部端部に向かって、更に強く緻密充填もしくは圧迫が掛かるようになり、これが主輸送チャネルもしくは駆動ダクト１００中の粒子のブリッジ部分をますます強化するようにな。そのお陰で、今度は、駆動力を一時的な塊に伝達するポンプの性能を増す傾向となる。この累積的作用をする出口ダクト３０２により、システム全体が、ポンプの入口側よりも遥かに高いポンプの出口側の圧力に逆らって働くことができる結果となる。
こうした累積的な作用は、（例えば、不連続部を有する駆動壁及び輸送ダクト寸法割合の実施形態に関する）前述のような駆動力向上特性により更に増大する。即ち、駆動力を伝達する性能が向上すると、それは粒状物質のブリッジ形成作用及び出口ダクトへの移動作用を向上させる結果を生み、それにより今度は、流動的プラグが向上する結果となる。そして、これがひいていは、圧力に逆らってするポンプ輸送性能を更に一層高めることになる。こうして、粒状物質への駆動力伝達性能の向上と、出口ダクト形成及び／もしくは方向付けの改良とが互いに継続的に相俟って、圧力に逆らいポンプ輸送する飛躍的に向上した装置を提供できることになるのである。
好ましい実施形態では、出口ダクト３０２は、外向きに発散する（輸送チャネルもしくは駆動ダクト１００に結合された端部から加圧システム３０６に結合された端部３０４に向かって広がる）断面積を有する。出口ダクト３０２の断面積は端部３０４に向かって徐々に発散するので、粒子は、出口ダクト３０２の端部３０４に向かうに従い緻密充填された状態が弱められていく。その結果、出口ダクト壁３０５の内部表面上の粒子の力、またそれゆえ、粒状物質と壁との間の摩擦力は出口ダクト端部３０４に向かうに従い減少する。それゆえ、比較的高圧に耐える性能は上に向いた出口３０２によって高められる一方、粒状物質を出口ダクトを通して送り出す装置３００の駆動力は、増加の要が全くない。
出口ダクト３０２の長さは、ポンプ輸送操作中のいかなる瞬間でも出口ダクト３０２の中に十分な量の物質が収容されて、比較的高圧を支えかつそれに耐えるような設計にすることが望ましい。出口ダクト３０２を通して運ばれる粒状物質は壁３０５の内部表面に圧力を加えるので、壁３０５の内部表面には塗装を加え、粒状物質と壁３０５との間の摩擦を減らすことが好ましい。塗装は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びその他の超高分子量物質といった低摩擦物質を使用するのが望ましい。
代案としては、装置３００の駆動力は、粒状物質を上向きの出口で比較的大きな摩擦抵抗に逆らって動かせるように増加させることができる。結果として、加圧システムの比較的高い圧力に耐え得るよう粒状物質に更に強固な継続的補強を加えることが可能である。
前記の論より明らかなように、出口ダクト３０２の形状及び方向付けによれば、気体あるいは流体圧力頭を含む圧力頭に逆らって粒状物質を動かす装置の性能及び効率に劇的作用を及ぼすことができる。従って、出口ダクトの形状及び方向付けは、特定のポンプ輸送操作に対して最適な圧力取扱性能を提供するよう選択することが望ましい。
気体もしくは液体圧力頭に逆らって操作する性能を更に向上させるには、駆動ダクトもしくはチャネルが加圧状態（装置の入口側の圧力よりも高い気体もしくは液体圧力を含む）になるのを阻止することが達成の道である。従って、本発明の更に進んだ実施形態は、装置の比較的高圧の出口側から駆動ダクトもしくはチャネル１００中への圧力の漏出が最小限度に押さえられるよう備えをしている。出口ダクト、および／もしくは駆動チャネルもしくは駆動ダクトに沿った様々な位置で圧力を排出すれば、駆動チャネルもしくは駆動ダクト１００が加圧状態になるのを最小限度に押さえるかあるいは阻止することができる。そうした排出装置の組合せの例が以下に論じてある。
更に進んだ実施形態によると、装置３００には、装置３００がポンプ輸送する粒状物質の不足あるいはとぎれを来した場合は、加圧システムの加圧された気体もしくは液体が装置３００内に侵入するのを防止するための逆流阻止弁が備えられている。例えば、好ましい実施形態では、ピン３１０の回りにピボットのようになった弁プレート３０８が出口３０２の外部端部３０４に隣接して備えられている。出口３０２から吐出される粒状物質は、弁プレート３０８を押して、通常のポンプ輸送操作の間は弁プレート３０８を開く。他方、装置３００が粒状物質の不足あるいはとぎれを来した場合は、弁プレート３０８は入口３０２を閉じて、加圧された気体もしくは液体が装置３００の主輸送チャネル１００に侵入するのを阻止する。
別のもう一つの実施形態では、圧力監視装置（図示していない）を、主輸送チャネル１００中の及び／もしくは出口ダクト中の圧力を監視するために備えることができる。監視付きの圧力は、弁プレート３０８の開閉のため弁プレート３０８に連結されたサーボ制御モータ装置もしくはその他の適切なモータ（図示していない）を制御するのに使用できる。こうした措置は、装置に粒状物質の不足があった際、加圧された気体もしくは液体を主輸送チャネルに侵入させないようにするためのものである。
前に論じたごとく、粒状固形物は、ポンプ輸送の間、出口３０２中に十分に緻密充填されて、粒状固形物の連続的に動く階段状のブリッジあるいは動く流動的プラグを出口３０２を通して形成し、加圧システムの加圧された流動体に逆らってこれを封じ込める（もしくは部分的に封じ込める）作用をする。しかし、流体、気体、あるいは液体は、粒状固形物の間にできる細かい通路を抜けてひょっとすると入口５４の方まで徐々にしみ出ることもなお可能である。
前述のごとく、流体が入口５４の方までしみ出ることを抑制しあるいは阻止するために、装置３００には、流体圧力を排出するための通孔装置を備えることができる。例えば、図１９にあるように、通孔３１１は、主輸送チャネル１００に隣接する出口３０２中に、もしくはハウジングもしくは回転円盤６６及び６８の周縁部に隣接するシューに設置される。粒状固形物を抜けてしみ出る流体をポンプで汲み出すために、通孔３１１をポンプ装置（図示していない）に接続することもできる。代案としては、流体の圧力そのものが通孔作用を行うのに十分かもしれない。通孔３１１には、選択的に通孔の開閉をする弁３１２を備えることが好ましい。通孔装置は主チャネル１００に沿ったどの適切な位置にでも設置できる。例えば、通孔は、外部シュー９２に、あるいはアバットメント部材３１４に設置できる。更に進んだ好ましい実施形態では、円盤とハウジングとの間の間隙、シューもしくはハブに適切な通孔出口を設置できる。
輸送ダクト１００の長さは、十分な量の累積する階段状のブリッジ形成がダクト中に起こり、ポンプの出口側での比較的高い圧力を支えかつそれに耐えることができるように、設計されることが望ましい。こうしたことは、収束型ダクト、一定断面積型ダクトもしくは発散型ダクトシステムを使うと達成できる。発散型ダクトシステム（そこでは、主駆動ダクトが入口から出口に向かって発散する）は、加圧システム中にポンプ輸送するには都合のよい点がある。特に、発散型ダクト１００は出口から入口に向かって収束しているのだが、このために輸送された粒状物質の塊が逆圧によってポンプを通して逆向きに（入口に向かう方向に）起こすいかような動きも抑えるのである。
更には、装置中の輸送ダクトの加圧状態を抑える性能は、気体もしくは液体の圧力頭に逆らってポンプ輸送する装置の性能を高めることが分かった。こうして、本発明の様々な実施形態は輸送ダクトが加圧状態になることを抑える手段を提供する。また更に進んだ実施形態は、進んだ圧力操作のための装置の寸法及び形状を提供する。
ハウジング５２及び各回転円盤６６及び６８の外縁によって形成される空間に、粒子及び微粒子粉が侵入することを防止するために、図１２に最もよく示されるように、回転円盤は面取り部７２を備え、面取り部７２は、外側の縁が回転円盤の内部面から外側に延びるときに、ハウジング５２から離れる方向に傾斜する。外側の縁は約４５度の角度で面取りすることが好ましい。
微粉排出口７４は弁７６と結合し、ハウジングの底部に設置され、これを用いてポンプ作動中（図１９）に蓄積する恐れのある微粉を除去することができる。ポンプ作動中は、弁７６を開放しておいて、微粉が内部に収集チャネル（図示していない）を経由して排出口に落ちたときに、連続的に排出することができる。代案としては、弁７６は閉めておいて、内部収集溝に微粉が充満したときだけ開けることもできる。もちろん、弁７６の開閉は、輸送する固形物質の粉塵性及び砕けやすさにより変わる。弁７６の開閉は、使用者の好みにより行って構わない。
駆動回転子の大きさは、輸送もしくは計量する物質の種類及び容量によって変わる。典型的には、回転円盤６６及び２８の外径は、ほんの２、３インチから何フィートに至まで変化し得る。比較的小型の回転円盤は、食品添加物及び医薬品などの比較的小容量の固形物の輸送及び計量によく適合する。比較的大型の回転円盤は、食料、石炭、砂利その他などの大量の有機固形物質及び無機固形物質の輸送及び計量に使用できる。本装置は、大粒子、小粒子及び両者の混合物の輸送及び計量、並びに大容量及び小容量の輸送及び計量によく適合し、湿った粒状物質及び乾燥した粒状物質の両者の輸送及び、計量に使用でき、制約は物質が粘性が支配的となりブリッジ形成が阻害されるほど湿ってはならないということだけである。
好適な典型的実施形態を単一の駆動回転子を使用して説明してきたが、同様に、単一または複数の入口から物質を受けとる複数の駆動回転子を有する輸送装置を製作することも可能である。複数の駆動回転子を使用することによって、円盤直径を増加させることなく、物質処理量を増加させることができる。
固形物のブリッジ形成によって固形物のポジティブディスプレイスメント（正圧置換）ができる。したがって、ポンプを輸送装置及び計量装置として使用できる。ポンプによって固形物がポジティブディスプレイスメントされるので、計量は駆動回転子の回転速度を測定し、ダクト断面積に基づいてポンプを通過する固形物計量を計算して達成できる。計量ポンプとして使用する場合は、ある種の従来の検出装置を使用して、固形物の計量中、全期間に亙り通路に固形物が充満していることを確認するのが望ましい。こうした従来の検出装置は、ガンマ線検出装置及び電気機械式検出装置などである。これらの検出装置は、全て技術上公知であるので、図示せず詳細な説明も省略する。
装置要素は、高力鋼または他の適切な材料で製作することが好ましい。回転円盤の内部面及びシューの内部壁は、耐摩耗性金属または非粘着特性を有する適切な材料で製作して、作動中の出口における吐出を容易にし、また保全期間中の掃除を容易にすることが好ましい。適切な応用例では、回転円盤の内部面及びシューの内部壁は、ポリテトラフルオロエチレンなどの低摩擦物質で製作することができる。
以上、本発明の典型的な実施形態について述べたが、前記の開示は典型的なもののみであること、及び多種多様な他の代案、翻案及び変形が本発明の範囲内で実施可能であることを当業者は理解されたい。例えば、駆動回転子は、可動面の形式が好ましいが、これは必須ではない。いかなる種類の可動面、コンベヤベルトまたは他のシステムでも、ブリッジ形成特性及び下流に対向する駆動面特性があれば、使用可能である。
今ここに開示した実施形態は、あらゆる点で解説のためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではないと見做すべきである。本発明の範囲は、前述の説明よりもむしろ別添の請求の範囲によって示され、クレイムと等価値を有する意味及び範囲から派出する全ての変更は、それゆれに、クレイム内に含められるべき筋合いのものと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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