(57)【要約】  筐体にバレルおよび１つまたは複数のコンベヤスクリューを含むスクリューコンベヤプレスにおいて背圧を制御する装置および方法が開示される。装置は、バレルの軸方向部分を形成し、コンベヤスクリューに面するための圧力面を有するためのバレルブロックを含む。バレルブロックの少なくとも一部は、少なくとも一部の圧力面とコンベヤスクリューとの間の間隔を調節するために変形可能である。変形可能な部分を変形させるための仕組み、たとえば液圧式または機械式の変形の仕組みを含むことができる。実質的に、バレルブロック全体は、変形可能な材料、好ましくは、弾性変形可能な材料から作製することができる。装置は、バレルブロックを囲むためのケースをさらに含むことができ、変形のための仕組みは、ケースとバレルブロックとの間に設置することができる。装置は、コンベヤスクリューｒｐｍから独立した背圧制御を提供する。【選択図】図３
2017501876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤスクリューと前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御するための装置であって、
前記装置が、前記バレルの軸方向部分を形成し、前記コンベヤスクリューに面するための圧力面を有するためのバレルブロックを備え、
少なくとも一部の前記バレルブロックが、少なくとも一部の前記圧力面と前記コンベヤスクリューとの間の間隔を調節するために変形可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記変形可能な部分を変形させるための仕組みをさらに含む
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記仕組みが、前記変形可能な部分を変形させるための機構である
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
実質的に、バレルブロック全体が変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記装置が、前記バレルブロックを囲むためのケースを含み、
前記仕組みが、前記ケースと前記バレルブロックとの間に設置される
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記仕組みが、前記バレルブロックを圧縮するための液圧式の仕組みである
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、
前記仕組みが、前記バレルブロックを圧縮するための機構である
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置において、
前記変形可能な部分が、弾性変形可能な材料の作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
実質的に、前記バレルブロック全体が弾性変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
コンベヤスクリューと前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御する方法であって、
前記方法が、
前記バレルの前記部分と前記コンベヤスクリューとの間の間隔を修正するために前記バレルの部分を変形させるステップ
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
コンベヤスクリューと前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を増加させる方法であって、
前記方法が、
前記バレルの前記部分と前記コンベヤスクリューとの間の間隔を減少させるために前記バレルの部分を前記搬送スクリューの方へ変形させるステップ
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
コンベヤスクリューと前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を減少させる方法であって、
前記方法が、
前記コンベヤスクリューと前記バレル部との間の間隔を増加させるために前記バレルの部分を前記コンベヤスクリューから離れる方へ変形させるステップ
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
コンベヤスクリューと前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御する方法であって、
前記方法が、
前記バレルの前記調節可能な部分と前記コンベヤスクリューとの間の間隔を減少させるために前記バレルの調節可能な部分を前記搬送スクリューの方へ変形させるステップと、
前記間隔を増加させるために前記調節可能な部分を前記搬送スクリューから離れる方へ変形させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
前記バレルの前記調節可能な部分が弾性変形可能な材料から作製され、
前記搬送スクリューの方への前記変形が、前記バレルの前記調節可能な部分を弛緩状態から圧縮された作動状態に弾力的に変形させることを含み、
前記コンベヤスクリューから離れる方への前記変形が、前記調節可能な部分が前記圧縮状態から部分的に少なくとも弛緩することを可能にすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
コンベヤスクリューと前記スクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御するための装置であって、
前記装置が、前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲む前記バレルの部分を形成するために調節可能なバレルブロックを備え、
前記調節可能なバレルブロックが、
前記コンベヤスクリューに対して往復的に変形可能である変形可能な部分と、
前記コンベヤスクリューに面する圧力面と、
前記変形可能な部分を変形させて、前記圧力面を前記逆方向搬送部の近くに移動させて前記間隔を減少させる、または、前記圧力面を前記逆方向搬送部からさらに離れる方へ移動させて間隔を増加させることによって、前記逆方の搬送部と前記バレル部との間の間隔を調節するために前記変形可能な部分を変形させるための手段と
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
コンベヤスクリューと前記スクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御する方法であって、
前記方法が、
前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲む前記バレルの部分を形成し、前記逆方向搬送部に面する圧力面を有するための調節可能なバレルブロックを前記バレルに含むステップであって、前記調節可能なバレルブロックが前記コンベヤスクリューに往復的に変形可能である変形可能な部分を含む、ステップと、
スクリュープレスの所望の背圧が達成されるまで、前記変形可能な部分を前記逆方向搬送部の方へ変形させて前記間隔を減少させることによって、逆方向搬送部と圧力面との間の間隔を調節するために変形可能な部分を変形させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
前記プレスの前記背圧を監視するさらなるステップと、
前記背圧が前記所望の背圧より高くなるとき、前記変形可能な部分を前記逆方向搬送部から離れる方へ変形させ、前記間隔を増加させて、前記バレルの前記背圧を前記所望の背圧に減少させるさらなるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記逆方向搬送部における目詰まりを防止または逆転させるために、
前記スクリューコンベヤプレスの材料処理量を監視するさらなるステップと、
前記材料処理量が前記プレスの差し迫ったまたは実際の目詰まりを示す値に近づくときに、前記変形可能な部分を前記逆方向搬送部から離れる方へ変形させ、材料処理量が回復するまで、前記間隔を増加させるさらなるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
コンベヤスクリューと前記スクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御するための調節可能なバレル部であって、
前記バレルが複数の部分を含み、
前記調節可能なバレル部が、
前記バレルへの組み込みおよび少なくとも１つのその他のバレル部への接続のためのケースと、
前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲み、前記逆方向搬送部に面するための圧力面を有するための調節可能なバレルブロックと
を備え、
前記調節可能なバレルブロックが、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を調節するために、前記圧力面を前記逆方向搬送部の近くへまたはそれからさらに離れる方へ移動させるために変形可能である変形可能な部分と、
前記逆方向搬送部と前記圧力面との間の前記間隔を調節するために前記変形可能な部分を変形させるための手段と
を有する、
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、
前記変形可能な部分が、弾性変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、
前記変形可能な部分が、ゴム材料、または類似の高分子弾性材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、
実質的に、前記調節可能なバレルブロック全体が変形可能であり、
前記圧力面が、摩擦低減仕上部および摩耗低減仕上部のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、
前記摩耗低減仕上部は、前記圧力面の一部を形成する少なくとも１つの摩耗材料挿入物である
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、
前記少なくとも１つの摩耗材料挿入物が金属板である
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１９乃至２４の何れか１項に記載の装置において、
変形のための前記手段が、前記スクリューの前記逆方向搬送要素と前記調節可能なバレルブロックの前記圧力面との間の前記間隔を制御するための前記コンベヤスクリューの上下の液圧ピストン式アクチュエータである
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１９乃至２４の何れか１項に記載の調節可能なバレル部において、
前記圧力面が、前記ケースに収容される可撓性バレルブロックの一体部分であり、
前記変形のための手段が、前記液圧チャンバの正の加圧による前記逆方向搬送部の方への前記バレルブロックの変形、および、前記液圧チャンバの負の加圧による前記逆方向搬送部から離れる方への前記バレルブロックの変形のために作動液で満たされる少なくとも１つの液圧チャンバである
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２７】
請求項２６に記載の調節可能なバレル部において、
前記ケースが少なくとも一対の液圧チャンバを含む
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２８】
請求項１９乃至２４の何れか１項に記載の調節可能なバレル部において、
前記変形のための手段が、前記変形可能な部分を前記逆方向搬送部の軸の方へ半径方向に圧縮するための機構である
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２９】
請求項２８に記載の調節可能なバレル部において、
前記機構が、アクチュエータの軸方向の動きを、前記変形可能な部分の半径方向の圧縮に変換する
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体／流体分離、特に加圧下での固体／流体分離に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体／液体分離によるプロセスフィードまたはプロセス残留物処理のためのさまざまなプロセスが知られており、それらはかなりの滞留時間、高圧、および高温を必要とする。一般に、液体はそれらの条件で処理される固体から分離されなければならない。従来の液体／固体分離装置は、達成される液体／固体分離率の高さ、および固体の処理における液体含有率の低さに関して満足のいくものではない。
【０００３】
固体／液体分離は一般にろ過によって、およびバッチ作業でのフィルタプレスによって、または連続的なスクリュープレスによって、または押出機プレスによって行われる。多くのバイオマス対エタノールプロセスは湿潤繊維スラリーを生成し、それから溶解された成分および液体をさまざまなプロセスステップで分離し、固体繊維部を隔離しなければならない。たとえば、リグノセルロース系バイオマスの前処理におけるプロセス効率の主要な構成要素は、加水分解ヘミセルロース糖、トキシン、インヒビタ、および／またはその他の抽出物を洗浄して、固体バイオマス／セルロース画分から搾り取る機能である。セルロースの前処理に必要な高温および高圧下で固体を液体から効率的に分離することは困難である。
【０００４】
固体／液体分離は、食品加工（油抽出）、湿潤抽出プロセスにおける廃棄ストリーム量の低減、脱水プロセス、懸濁固体除去など、多くの他の商業的プロセスにおいても必要である。
【０００５】
商業的スクリュープレスを使用して固体／液体スラリーから水分を除去することができる。しかしながら、残留する脱液化固体ケーキは一般にわずか４０〜５０％の固体を含む。このろ過レベルは、ろ過ステップのあとに別の希釈または処理ステップが続く場合は満足のいくものかもしれないが、スラリーの最大脱水を望む場合は満足できず、残った水分は大部分が水である。この満足できない低い固体含有率は、従来のスクリュープレスが扱うことができる比較的低い最大圧力のせいであり、それは一般に約１００〜３００ｐｓｉｇ以下の分離圧力である。しかしながら、それらの欠点は固有の費用、複雑さ、および５０％以下の固体含有率の連続されるフィルタケーキ制限である。
【０００６】
固体／流体分離の間、固体画分で液体に残留する量は、適用される分離圧力の大きさ、固体ケーキの厚さ、およびフィルタの空隙率に依存する。圧力低下、ケーキ厚の増加、またはフィルタ空隙率の低減はすべて、結果として、液体／固体分離度の低減、および固体画分の最終乾燥度の低減をもたらす。特定の固体ケーキ厚さおよびフィルタ空隙率に対し、最大分離は可能な最も高い分離圧力で達成される。
【０００７】
従来のシングル、ツイン、またはトリプルスクリュー押出機は、バイオマスの低いエネルギーの前処理に必要な滞留時間を有さず、バイオマスの前処理に有用かつ効果的な固体／流体分離装置も有しない。米国特許第３，２３０，８６５号明細書および米国特許第７，３４７，１４０号明細書は、孔の開いたケースを有するスクリュープレスを開示している。孔の開いたケースの低強度のために、そのようなスクリュープレスの動作圧力は低い。米国特許第５，５１５，７７６号明細書は、ウォームプレスおよびプレスジャケットの排水孔を開示し、これにより排出される液体の流れ方向の断面積が増大する。米国特許第７，３５７，０７４号明細書は、プレス内で圧縮されるバルク固体から水を排出するための複数の孔を有する円錐状脱水ハウジングを有するスクリュープレスを対象とする。ここでも、孔の開いたケースまたはジャケットが使用される。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１２／０１１８５１７号明細書は、プレススクリューを収容するバレルを有するスクリュー組立体を含むスクリュープレススタイルの固体／液体分離装置を開示している。バレルは、少なくとも部分的に介在されたねじ山を有する２つ以上の平行または非平行スクリューを収容してもよい。スクリューのねじ山は、押出機バレルの長さの少なくとも一部に沿って介在されてもよく、一対のスクリューの間、およびスクリューとフィルタまたは固体バレル開口との間に密接な隙間を画定する。密接な隙間は、前方に搬送している間の、材料の後方への逆すべりを減少させる。高圧での分離のための高い空隙率を有する固体／流体分離モジュールは、バレルに組み込まれる。フィルタモジュールは、スクリュープレス式システムでの使用が意図され、排水システムを作成する一対のプレートからそれぞれ作製されるフィルタパックを含む。スロットを有するフィルタプレートは、除去される液体のための流路を作成し、裏地プレートは、絞り作用の間、固体の内部圧力を含むための、そして流路の排流路を作成するための支持を作成する。内部絞り圧を制御するために、ｒｐｍまたはプレススクリューもしくはスクリューの構成が調節され、あるいは、バレルの出口端部の調節可能なダイが使用される。スクリューの回転速度／ＲＰＭを制御することは、従来のプレスにおいてスラリーの内部絞り圧力の連続制御を実現できる唯一の方法である。さらに、バレルが詰まると、スクリュープレスを分解する以外にバレルを一掃する方法がない。高い固体含有量材料に直面すると詰まるため、ダイの有用性は制限される。生成物の処理量および乾燥率の最適化は、ＲＰＭ制御に限定される圧力制御で実現することは困難である。また、入力フィードストックは水分量が変化するため、プレススクリューのｒｐｍだけで内部圧力を制御することは実現できない。最後に、ｒｐｍ制御による目詰まりの防止は、信頼性がない。
【０００９】
バレル内の内部または「搾り」圧力は、スクリュー上の前方搬送要素によって生成される固体／液体材料を前方に搬送することによって、かつ、同一の前方搬送能力を有しないその他の形式のスクリュー要素によって引き起こされるその流れへの制限によって発生する。この圧力発生は、スクリュー要素を制限する流れの力に対抗するほとんどの前方搬送ねじ山によって引き起こされる前方への力の機能である。スクリュー要素自体の他に、スクリュー要素のｒｐｍ、スクリュー要素と固体／液体材料との間の摩擦係数、固体／液体材料のレオロジー／粘度、およびスクリュー要素とバレルとの間の隙間も、発生する内部圧力に影響を及ぼす。
【００１０】
一般的なスクリュー式プレスにおいて、内部スクリュー構成を装置に設置し、一定温度で運転していると、内部圧力を変化させることができる項目は、スクリューのｒｐｍ、固体／液体材料のレオロジー／粘度に影響を及ぼす特性、およびスクリュー要素と固体／液体材料との間の摩擦係数のみである。摩擦およびレオロジーへの影響を有することが知られている特性は、固体／液体材料中の水のパーセンテージ、および固体／液体材料内の水における溶解された固体の含有率（糖、タンパク質、塩類、脂肪などの溶解された固体のパーセンテージ）である。固体／液体材料に適用されるせん断エネルギーの量を含む、これらの特性に影響を及ぼす可能性があるその他の要因は、定量化が非常に困難である。
【発明の概要】
【００１１】
すべての固体／液体分離の使用において、材料の水の量は、スクリュープレスを通過するにつれて、徐々に減少する。一定のｒｐｍおよび温度での任意の所定の材料供給、スクリュー要素、およびフィルタ／バレル構成に関して、発生する搬送力は、固体／液体材料特性に影響を受け、それは材料の流れに影響を及ぼす。流れにかなりの影響を及ぼす、固体／液体材料の１つの主要な特性は、固体−液体材料の粘度であり、固体−液体材料の粘度の鍵は、固体部分と比較した液体部分の寸法、すなわち％乾物量である。高い乾燥塊含量を有する材料は、より高い粘度およびより大きい流れ抵抗を有し、結果として高圧を発生する可能性がある。低い乾燥塊含量を有する材料は、より低い粘度およびより小さい流れ抵抗を有し、結果として圧力を発生する可能性が小さい。含水量が減少すると、固体含有率は増加し、摩擦係数およびレオロジーは変化する。これは、内部圧力を生成するスクリューの機能に影響を及ぼす。ほとんどの場合、材料から水を除去することによって、摩擦係数および粘度はより高くなり、含水量が減少すると、固体／液体材料上で特定のｒｐｍで特定のスクリューによって発生する内力は増加することを意味する。固液混合物に存在する固体の量が少ないほど（したがって、液体の量が多いほど）、スクリューによる混合物の摩擦は小さくなり、固体／液体材料上で特定のｒｐｍで生成される可能性のある力／圧力はより小さくなる。
【００１２】
内部圧力を発生させるために、スクリュー上のねじ山によって生じる材料の前方運搬／移動は、材料の移動に対するいくつかの形態の制約によって中和されなければならない。材料移動に対する制約は、さまざまなスクリュー構成を使用して達成することができるが、圧力測定点の下流の点で前方へ搬送するスクリュー要素の機能の減少によって、すべての場合において、引き起こされる。逆方向搬送部の背圧発生またはより少ない前方搬送部の背圧発生の制御は、現在、押出機スクリューの回転速度／ｒｐｍの調節、および、押出機スクリューの下流のダイの潜在的な使用に限定されている。
【００１３】
スクリューコンベヤプレスの背圧を制御する装置および方法を提供し、上で論じられる技術の欠点の少なくとも１つを解決することが、本開示の目的である。
【００１４】
１つの実施形態において、本開示は、一般にスクリューコンベヤプレスと呼ばれる以下のものにおいて、スクリュープレスまたは押出機プレスの背圧を制御する方法を提供する。背圧は、一般にコンベヤスクリューと呼ばれる以下のものにおいて、スクリューコンベヤプレスのバレルとプレススクリューまたは押出機スクリューとの間の間隔または隙間を修正することによって制御される。隙間は、バレルブロックとも呼ばれる以下のものにおいて、バレルの少なくとも１つの軸方向部分で修正される。隙間の修正は、バレルブロックの圧力面をコンベヤスクリューの方へ、または、それから離れる方へ移動させることによって達成される。介在されたコンベヤスクリューが存在する場合、隙間は好ましくは、少なくともコンベヤスクリューの重なりの領域において修正される。
【００１５】
別の実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびコンベヤスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御する装置を提供する。装置は、バレルの軸方向部分を形成し、コンベヤスクリューに面する内壁または圧力面を有するバレルブロックを含む。バレルブロックの少なくとも一部は、圧力面とコンベヤスクリューとの間の間隔を調節するために変形可能である。装置は好ましくは、変形可能な部分を制御可能に変形させるための仕組みをさらに含み、圧力面をコンベヤスクリューの方へ、または、それから離れる方へ移動させる。好ましくは、仕組みは、変形可能な部分を変形させるための機構である。
【００１６】
好ましい実施形態において、バレルブロック全体が変形可能であり、装置は、バレルブロックを囲むためのケースを含む。別の好ましい実施形態において、仕組みは、バレルブロックを圧縮するための液圧式の仕組みである。あるいは、仕組みは、バレルブロックを圧縮するための機構でもよい。
【００１７】
さらなる好ましい実施形態において、変形可能な部分は、弾性変形可能な材料から作製される。あるいは、バレルブロック全体を、弾性変形可能な材料から作製することができる。
【００１８】
別の実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびコンベヤスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を増加させる方法を提供する。好ましい実施形態において、方法は、好ましくは、軸方向部分の一部を変形させることによって、バレルの軸方向部分とコンベヤスクリューとの間の間隔または隙間を減少させるステップを含む。軸方向部分は好ましくは、コンベヤスクリューに面するための圧力面を含み、変形により、圧力面はコンベヤスクリューの近くに移動する。
【００１９】
さらなる実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびコンベヤスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を減少させる方法を提供する。好ましい実施形態において、方法は、好ましくは、軸方向部分の一部を変形させることによって、バレルの軸方向部分とコンベヤスクリューとの間の間隔または隙間を増加させるステップを含む。軸方向部分は好ましくは、コンベヤスクリューに面するための圧力面を含み、変形により、圧力面はコンベヤスクリューからさらに離れる方へ移動する。
【００２０】
別の実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびコンベヤスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御する方法を提供し、方法は、コンベヤスクリューに面する圧力面を有する変形可能なバレル部分を提供するステップと、所望の背圧に達するまで、バレル部分とコンベヤスクリューとの間の隙間または間隔を減少させるために、圧力面を搬送スクリューの方へ移動させるためにバレル部分を変形させることによって背圧を増加させるステップとを含む。逆に、本開示は、背圧が所望の背圧を超えるとき、隙間または間隔を増加させるために、バレル部分を変形させて、圧力面を搬送スクリューから離れる方へ移動させることによって、背圧を減少させる方法を提供する。変形可能なバレル部分は好ましくは、弾性変形可能な材料から作製され、圧力面を搬送スクリューの方へ移動させる部分の変形は好ましくは、バレルの部分を弛緩状態から変形、圧縮状態へ変形させることを含む。次いで、圧力面をコンベヤスクリューから離れる方へ移動させる部分の変形は、調節可能なバレル部が圧縮状態から少なくとも部分的に弛緩することを可能にすること含む。複数の介在されたコンベヤスクリューを使用するスクリューコンベヤプレスにおいて、調節可能な部分は好ましくは、スクリューが接触するまたは重なる領域の方へ、および、それから離れる方へ圧力面を移動させるように変形可能である。
【００２１】
さらに他の実施形態において、装置は、スクリューコンベヤプレスの逆方向搬送部の背圧発生を制御するために使用され、逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲むバレルの部分を形成するためのバレルブロックを含む。プラグ本体は、変形可能な部分、およびコンベヤスクリューに面するための圧力面を含む。装置は好ましくは、圧力面を逆方向搬送部の近くに移動させて中間隙間を減少させる、または、圧力面を逆方向搬送部からさらに離れる方へ移動させて中間隙間を増加させるためにバレルブロックを変形させることによって、逆方向搬送部とバレル部との間の間隔を調節するために変形可能な部分を変形させるための仕組みを含む。１つの変形例において、実質的に、バレルブロック全体が変形可能である。
【００２２】
本開示の方法のさらに他の実施形態において、方法は、スクリューコンベヤプレスの逆方向搬送部の背圧発生を制御するために使用され、逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲むバレルの部分を形成するための調節可能なバレルブロックをバレルに組み込むステップであって、調節可能なバレルブロックが少なくとも１つの変形可能な部分を含むステップと、スクリュープレスの所望の背圧が達成されるまで、逆方向搬送部の方へバレルブロックを変形させて、間隔を減少させることによって、逆方向搬送部とバレル部との間の間隔を調節するために変形可能な部分を変形させるステップとを含む。好ましい実施形態において、実質的に、調節可能なバレルブロック全体が変形可能である。方法が好ましくは、プレスの背圧を監視するさらなるステップと、背圧が所望の背圧より高くなるとき、変形可能な部分を逆方向搬送部から離れる方へ変形させ、間隔を増加させて、バレルの背圧を所望の背圧に減少させるさらなるステップとを含む。好ましい実施形態において、この方法は、逆方向搬送部における目詰まりを防止または逆転させるために、スクリューコンベヤプレスの材料処理量を監視するさらなるステップと、材料処理量がプレスの目詰まりを示す値に近づくときに、調節可能なバレルブロックを逆方向搬送部から離れる方へ変形させ、材料処理量が回復するまで、間隔を増加させるさらなるステップとを含む。別の好ましい実施形態において、プレスの圧力の監視は、プレスの作動中、変形可能な部分を変形させてそれを維持するのに必要な力を監視することによって達成される。最も好ましくは、これは、バレルブロックの上または中の圧力トランスデューサ、あるいは、変形可能な部分を変形させるために使用される構造に含まれる圧力トランスデューサによって達成される。
【００２３】
本開示の方法のさらに別の実施形態において、方法は、スクリューコンベヤプレスの連続的な運転を保証するために使用され、逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲むバレルの部分を形成するための変形可能なバレルブロックをバレルに組み込むステップと、スクリュープレスの所望の背圧が達成されるまで、逆方向搬送部の方へバレルブロックを変形させて、間隔を減少させることによって、逆方向搬送部とバレル部との間の間隔を調節するためにバレルブロックを変形させるステップと、スクリューコンベヤプレスの材料処理量を監視するステップと、材料処理量がプレスの差し迫ったまたは実際の目詰まりを示す値に近づくときに、バレルブロックを逆方向搬送部から離れる方へ変形させ、材料処理量が回復するまで、間隔を増加させるステップとを含む。
【００２４】
さらにまた別の実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスの背圧発生を制御するための調節可能なバレル部を提供し、バレルは複数の部分を含み、調節可能なバレル部は、バレルへの組み込みおよび少なくとも１つのその他のバレル部への接続のためのケースと、コンベヤスクリューの少なくとも軸方向部分を囲むための可撓性バレルブロックとを備え、可撓性バレルブロックは、軸方向部分に面していて、圧力面をコンベヤスクリューの近くへまたはそれからさらに離れる方へ移動させるために変形可能である圧力面と、逆方向搬送部と可撓性内壁との間の間隔を調節するためにコンベヤスクリューの方へかつそれから離れる方へ可撓壁を変形させるための手段とを有する。好ましくは、実質的に、可撓性バレルブロック全体は、弾性変形可能な材料、より好ましくは、ゴム材料または高分子弾性材料から作製される。最も好ましくは、可撓性バレルブロックの圧力面は、摩擦低減仕上部および摩耗低減仕上部のうちの少なくとも１つを含む。仕上部を減少させる摩耗は、少なくとも１つの摩耗材料挿入によって、または、コンベヤスクリューに面する圧力面を提供するバレルブロック上の摩耗材料カバーによって提供することができる。圧力面は、ケースに収容される可撓性バレルブロックの一体部分とすることができ、変形のための手段は、液圧チャンバの正の加圧による逆方向搬送部の方へのバレルブロックの変形、および、液圧チャンバの負の加圧による逆方向搬送部から離れる方へのバレルブロックの変形のために作動液で満たされる少なくとも１つの液圧チャンバとすることができる。ケースは、少なくとも２つの液圧チャンバを含んでもよい。別の実施形態において、変形のための手段は、バレルブロックを半径方向に圧縮し、圧力面を逆方向搬送部の軸の近くに移動させるための機構である。好ましくは、機構は、アクチュエータの軸方向の動きを、可撓性内壁の半径方向の圧縮に変換する。またさらなる好ましい実施形態において、変形のための手段は、スクリューの逆方向搬送要素と調節可能なバレル部の圧力面との間の間隔を制御するための、コンベヤスクリューの上下の液圧ピストン式アクチュエータである。
【００２５】
１つの実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスにおける逆方向搬送部の背圧発生を制御するための装置を提供する。背圧は、調節可能なバレル部を使用して、スクリューとバレルの少なくとも１つの部分のバレル壁との間の間隔を調節することによって制御される。調節可能なバレル部は、スクリューとバレル壁との間の間隔を減少させるために搬送装置の方へ、かつ、スクリューとバレル壁との間の間隔を増加させるために搬送装置から離れる方へ、変形可能である。
【００２６】
別の実施形態において、本開示は、コンベヤスクリューおよびスクリューを収容するバレルを含むスクリューコンベヤプレスにおける逆方向搬送部の背圧発生を制御するための方法を提供する。方法は、変形可能である調節可能なバレル部をバレルに含むステップと、スクリュープレスの所望の背圧が達成されるまで、コンベヤスクリューの方へ調節可能なバレル部を変形させ、コンベヤスクリューとバレル部の内壁との間の間隔を減少させるステップとを含む。好ましくは、方法は、前記プレスの前記背圧を監視するさらなるステップと、背圧が所望の背圧を超えて増加するときに、調節可能なバレル部を搬送装置から離れる方へ変形させ、搬送スクリューと調節可能なバレル部との間の間隔を増加させて、バレルの背圧を所望の背圧に減少させるさらなるステップとを含む。
【００２７】
さらなる実施形態において、方法は、コンベヤスクリューにおける目詰まりを防止または逆転させるために、スクリューコンベヤプレスの材料処理量を監視するさらなるステップと、材料処理量がプレスの差し迫ったまたは実際の目詰まりを示すレベルに近づく場合に、材料処理量が回復するまで、調節可能なバレル部をコンベヤスクリューから離れる方へ変形させ、コンベヤスクリューと調節可能なバレル部との間の間隔を増加させるさらなるステップとを含む。
【００２８】
本開示の装置の別の実施形態において、調節可能なバレル部は、可撓性内壁を有する、好ましくは、ゴムまたは類似の摩耗材料が挿入されたまたは挿入されていないポリマーから製造されるバレル部からなる。壁は好ましくは、スクリューの逆方向搬送要素と調節可能なバレルの壁との間の間隔を制御するために、コンベヤスクリューの上下両方の一組の液圧ピストン式アクチュエータによって移動可能である。調節可能なバレル部自体が、隣接するバレル部への接続のための筐体と、可撓性内壁を形成し、筐体を少なくとも２つのチャンバに分離する可撓性材料のブロックとを含む部分を有する液圧ピストンとして機能してもよく、各チャンバは非圧縮性液体で満たされて、筐体は、チャンバの液体の圧力を変化させることによって、可撓性内壁を変形させるためのチャンバへの液体の供給またはチャンバからの液体の除去するためのコネクタを有する。
【００２９】
逆転要素と周囲のバレル部との間の隙間を変えることによって、特定の流量のための材料の速度が操作されて、同一の流量のための流れに対する制限を増加または減少させ、それによって、高められた全体的な背圧を増加または減少させる。逆転要素とバレル部との間の空間を増加させることによって、追加のすべりが逆方向搬送部で発生して、逆方向の力を減少させ、それによって、背圧を減少させる。
【００３０】
背圧制御装置は好ましくは、バレルブロックの変形可能な部分を能動的に変形させるための構造を含むが、装置はまた、受動モードで、有効な変形構造なしまたは変形構造が無効な状態で使用することもできる。変形可能部分の材料特性は、十分に強固であり、逆方向搬送部でバレルの所望の動作圧力に抵抗するが、より高い動作圧力では降伏するように選択することができる。そのような装置によって、圧力面と逆方向搬送部との間の間隔は、自動的に、所望の動作圧力より上に増加し、それによって、目詰まりの危険性はかなり減少し、同時に、十分な背圧が固体／流体分離プロセスおよび装置の継続的な運転のために維持されることがさらに保証される。
【００３１】
記載される新しい背圧制御装置によって、乾燥塊およびその他の材料特性の変化を考慮および管理することができるため、スクリュー式固体／液体分離装置の全体的な運転は改良される。この背圧制御装置は、乾燥固体のために使用することができ、単なる液体流れ上のプロセス制御弁と同一の原理機能を形成する。
【００３２】
本開示の他の態様および特徴は、特定実施形態の以下の記載を添付図面と併せて再考察すると、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本明細書に記載の実施形態をより深く理解するために、およびどのようにそれらを実行できるかをよりはっきり示すために、次に例示的実施形態のみを示す添付図面を単に例として参照する。
【００３４】
【図１】図１は、本開示によるスクリューコンベヤプレスの略図である。
【図２】図２は、図１のスクリューコンベヤプレスの作業の略図である。
【図３】図３は、本開示の背圧制御装置の例示的な実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、図３の装置の正面図である。
【図５】図５は、図４の装置の上面図である。
【図６】図６は、図５の装置の側面図である。
【図７】図７は、図３の装置の分解図である。
【図８】図８は、図５の線Ａ−Ａに沿って取られた図３の装置の断面図である。
【図９】図９は、図６の線Ｃ−Ｃに沿って取られた図３の装置の断面図である。
【図１０】図１０は、図６の線Ｄ−Ｄに沿って取られた図３の装置の断面図である。
【図１１】図１１は、耐摩耗鋼製ライナを含む、図３の装置の変形可能なバレルブロックの斜視図である。
【図１２】図１２は、摩耗挿入物を含む、変形可能なバレルブロック２６０の正面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、鋼製ライナを有するバレルブロックの底部である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａのバレルブロック部の断面図である。
【図１４】図１４は、本開示による背圧制御装置の別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
当然のことながら、説明を簡略かつ明確にするために、適切と考えられる場合、参照番号は、対応または類似する要素またはステップを示すために、図面を通して繰り返される場合がある。さらに、本明細書に記載した例示的実施形態の完全な理解を実現するために、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、当業者であれば、本明細書に記載される実施形態は、これら特定の詳細なしに実行できることを認識するであろう。他の例では、周知の方法、手順および構成要素は、本明細書に記載の実施形態を曖昧にしないように、詳細に記載されていない。さらに、本記載は、本明細書に記載の実施形態の範囲を制限しているとは決してみなされず、むしろ本明細書に記載のさまざまな実施形態の実行を単に記載しているとみなされる。
【００３６】
本開示は、押出機プレスとも呼ばれるスクリューコンベヤプレス、特に、固体／液体分離のために使用されるスクリューコンベヤプレスに関するものである。そのようなスクリュープレスは一般に、並列に機能し、介在されてもよい、１つ、２つ、または３つのコンベヤスクリューを含む。特に、コンベヤスクリューは、異なる使用に所望されるように、搬送圧力およびせん断力を生成するために介在されるねじ山を含んでもよい。
【００３７】
図１は、本開示によるスクリューコンベヤプレスの例示的な実施形態の略図である。本実施形態において、スクリュープレスは、固体／流体分離装置１００として機能する。プレスが１つ、２つ、または３つのコンベヤスクリューを含むことができることが容易に理解される。本開示で論じられる例示的な実施形態において、装置は、バレルモジュール１１２、分離モジュール１１４、および少なくとも１つの背圧調節モジュール１１６を有するツインスクリュー押出機１１０を含み、押出機１１０は、中間ギヤボックス駆動装置１２４を通してモータ１２６で駆動される。バレルの長さに応じて、バレルモジュール１１２および分離モジュール１１４の数は、示されているより多くすることができる。また、バレルモジュール１１２と分離モジュール１１４との比は、スクリュープレスによって、かつスクリュープレスにおいて実行されるそれぞれのプロセスに応じて、変えることができる。たとえば、バレルは、バレルの入力端部における１つのみのバレルモジュール１１２、バレルの出力端部における背圧調節モジュール１１６、およびその間の分離モジュール１１４のみを含んでもよい。もちろん、固体／流体分離装置１００が複数の搾り取り部を含む場合、２つ以上のモジュール１１６を、背圧が制御されるバレルに沿った位置に組み込み、配置させることができる。
【００３８】
前方へ搬送するコンベヤスクリューの能力は、ピッチの変更、体積、形状、およびスクリュー上の前方搬送要素の搬送方向などのさまざまな構造的特徴によって決定される。コンベヤスクリューは、前方搬送要素ならびに逆方向搬送要素を含んでもよい。逆方向搬送要素は、スクリュー上に設けられてもよく、それは前方材料流れに対する制限を示し、処理される固体／液体材料の組成に関係なく、スクリュープレスに高い内部圧力を発生させる。バレルの目詰まりを避けて、材料がバレルの入口端から排出端へと連続的に流れ続けるようにするために、前方搬送要素で生成される前方搬送力は、逆方向（すなわち「制限する」）スクリュー要素で作成される反対方向の力より常に大きくなければならない。スクリュー構成の任意の部分において、前方への力が、逆方向の力すなわち流れを制限する力を上回らない場合はいつでも、材料の流れは止まり、押出機は「目詰まり」する。押出機が「目詰まり」すると、分離プロセスを停止させ、押出機を清掃しなければならず、それにはコストがかかり、特に、清掃は、押出機を分解することによってのみ実現できるため、避けられなければならない。逆に、押出機において任意の逆方向の作用力がない場合、内部圧力はほとんど発生せず、液体はフィルタを通してほとんどまたはまったく搾り出されず、固体−液体分離はほとんどまたはまったく生じない。したがって、押出機を目詰まりさせることなく可能な最も高い内部圧力を発生させて、スクリュー装置の固体−液体分離作用を最大化し、押出機の連続的な運転を維持することが望ましい。
【００３９】
すべての動作条件の下で高い内部圧力を発生させるために、前方作用搬送要素の設計は、利用可能な前方搬送力の量が常に非常に変わりやすい逆方向の搬送力を超え、それがさまざまな動作条件の下で可能となるようにする必要がある。さまざまな水分除去および入力材料の組成の違いの結果としての材料摩擦係数およびレオロジーの変化は、特に注目に値する。
【００４０】
実世界での連続的な運転において、除去される水の量は、スクリューのｒｐｍ、材料供給速度、および取り込み口での材料の組成に応じて変化する。より多くの水が除去されるほど、材料はより乾燥し、前方および逆方向への力に影響を及ぼす特性は、より変化する。それゆえ、摩擦係数およびレオロジー特質は一般に、含水量によって指数的に変化するため、スクリュー構成の前方搬送機能は、目詰まりを防止するために逆作動力で期待されるすべての変化に対応するように、保守的に設計されなければならない。前方作用搬送要素の保守的な設計は必然的に、システムの長さを伸ばし、重大な制限をシステムに課すが、それは、保守的な設計がシステム長さを全体にわたって伸ばす場合、水が搾り出されたあとに、固体を洗浄するための水噴射などのその他の機能を実行するシステムの機能が削減されるためである。摩擦係数およびレオロジーに基づく乾燥の力効果が指数的に増加するため、前方搬送の保守的な傾向の大きさは、目詰まりの可能性を大きく減少させるために大きい必要がある。
【００４１】
図２は、本開示による別の例示的なスクリューコンベヤプレス１００およびプレスを作動させる例示的なプロセスの略図である。プレスは、入力端部１３２を有するバレル１３０と、出力端部１３４と、フィルタプレート１３７を有する分離部１３６と、背圧制御モジュール１３９を有する背圧部１３８とを有する。プレスは、前方搬送要素１４２を有する前方搬送部１４１を有するコンベヤスクリュー１４０と、逆方向搬送要素１４４を有する逆方向搬送部１４３とをさらに含む。固体１６０および液体１６２を含む固体／液体混合物は、入力端部１３２でホッパー１６４に送り込まれる。混合物は、前方搬送要素１４２によって前方へ搬送される。自由水１６６は、第１の分離部１３６において分離プロセスの最初に除去される。固体−液体分離プレスの分離部１３６としての分離モジュール、および特に本開示によるスクリューコンベヤプレスにおけるろ過装置として有用なそれらは、同時係属中の出願である米国特許出願公開第２０１２／０１１８５１７号明細書および米国特許出願第６１／９０９，５９４号明細書に記載され、その開示は参照により本明細書に全体が組み込まれる。しかし、本開示の例示的な実施形態で使用されるろ過装置または分離モジュールの形式は重要ではなく、異なるろ過または分離モジュールの構成および機能は、本明細書でより詳細には論じられない。
【００４２】
液体がスクリュー押出機１００の全長に沿って固体−液体材料から徐々に搾り取られると、その乾燥塊は増加し、それゆえ、その粘度は上昇し、結果として、押出機１００の全長に沿って発生する流れに対するより大きい制約およびより高い圧力となる。これは特に逆方向搬送要素１４４に当てはまり、それらは最も乾燥した乾燥塊材料にさらされるため、スクリュー装置１００の端部で流れに対する制約の大部分をもたらす。本質的に、逆方向搬送要素を通して材料を押すために、不均等な「綱引き」が、粘性の少ない材料を含有して多く存在するすべての前方搬送要素１４２と乾燥材料を含有して少数しか存在しない逆方向搬送要素１４４との間に存在する。
【００４３】
すべりが、常にすべての搬送スクリューに存在する。前方搬送要素１４２のすべりは、乾燥塊含量が逆方向搬送要素１４４の乾燥塊のものより小さい（より液体である）ため、ずっと容易に発生する。これにより、逆方向作用要素１４４よりも非常に多い前方作用搬送要素１４２の必要性がもたらされる。前方作用搬送部１４１のすべりがいつでも、これらの部分が逆方向搬送部１４３の逆方向作用力に打ち勝つのに十分な力／圧力を生成することができない程度である場合、材料流れは止まり、実際には、押出機は「目詰まり」する。
【００４４】
必然的に、最適な固体／液体分離を実現するために、システムは、逆方向搬送部１４３で比較的よく乾燥した乾燥塊材料によって作動しなければならず、それは常に、前方搬送部１４１による高い前方力の発生を必要とする。逆方向コンベヤ１４４の比較的乾燥した材料の摩擦係数または流れ抵抗は、増加した乾燥率による、より湿った前方搬送部１４１よりもかなり大きい速度で、指数的に増加するため、逆方向部１４３の乾燥塊がわずかに変化するだけで、ツインスクリュー押出機１００の固液分離および運転に大きな影響を及ぼす。これを逆方向搬送部１４３が前方搬送部１４１より非常に小さいという事実と組み合わせると、スクリュー押出機のこの部分を制御できることは、固体／液体分離を最適化するための大きな要因である。
【００４５】
内部スクリュー構成が従来のスクリュープレスに設定されると、搬送要素の搬送力に影響を及ぼす唯一の方法は、コンベヤスクリューの回転速度を変えることである。速度が高いほど力は大きいが、前方および逆方向部に関して、逆方向部はより大きい効果が見られる。速度が増加すると、内部圧力が上昇し、すべりが増加し、材料の乾燥塊が増加するが、逆方向搬送部１４３の効果が前方搬送部１４１より大きい速度で増加するため、流れが止まり、押出機が目詰まりする点が来る可能性がある。
【００４６】
本開示の示された例示的な押出機ユニットは、平行または非平行スクリューを有するツインスクリュー組立体を含み、ここでスクリューのねじ山が、少なくとも押出機のバレルの長さの一部に沿って介在され、スクリューの間、およびスクリューとバレルとの間に密接な隙間を画定している。円筒状、またはテーパされた円錐状スクリューを使用することができる。好ましくはテーパされた円錐状スクリューであり、最も好ましくは非平行円錐状スクリューである。密接な隙間により、増大したせん断応力を有するニップ領域が形成される。ニップ領域によりバレル内部に高圧ゾーンが形成され、高圧ゾーンにより材料は混練かつせん断されながら前方に押される。特定の流体分離ユニットも設けられ、それにより、押し出される混合物から流体を効果的に抽出することが可能になる。
【００４７】
逆方向搬送要素１４４によって逆方向搬送部１４３で発生する背圧の調節を可能とするために、本開示は、先行技術のスクリューコンベヤプレスでは可能でない解決方法、すなわち、背圧制御モジュール１３９による、バレルとコンベヤスクリューとの間の間隔の調節を教示する。本発明による背圧制御モジュールの例示的な実施形態は、図３〜１２を参照して以下で論じられる。
【００４８】
図３は、ケース２００、変形可能なバレルブロック２６０、ならびに一対の上部および底部液圧ユニット２５０、２５２を含む、本開示による背圧制御モジュール１３９の斜視図である。ケース２００は、上半分２１２と下半分２１４とに水平方向に分割される前壁２１０と、上半分２２２と下半分２２４とに水平方向に分割される後壁２２０と、同様に上半分および下半分２３２、２３４および２４２、２４４（図６参照）に水平方向に分割されるケース壁２３０、２４０（２３０のみ示される、２４０は図５参照）とから組み立てられる。製造および組立体の容易さのために、バレルブロック２６０も上部２６２と底部２６４とに水平方向に分割される。図４は、図３の背圧制御モジュール１３９の正面図であり、前壁２１０の上半分および下半分２１２、２１４と、バレルブロック２６０の上部および底部２６２、２６４と、上部および底部液圧ユニット２５０、２５２とを示す。図５は、図３の背圧制御モジュール１３９の上面図であり、前壁および後壁２１０、２２０と、上部液圧ユニット２５０と、左右のケース壁２３０、２４０とを示す。図６は、図３の背圧制御モジュール１３９の側面図であり、右ケース壁２４０の上半分および下半分２４２、２４４を示す（左ケース壁２３０および半分２３２、２３４は示されない）。図６は、上部および底部液圧ユニット２５０、２５２のピストン２８２および２８４と、それぞれそれに取り付けられる圧力プレート２９２および２９４とをさらに示す。
【００４９】
図７は、図３の背圧制御モジュール１３９の分解図であり、モジュール１３９の上部２０２および底部２０４を示す。上部２０２は、ピストン２８２および関連する圧力プレート２９２およびスペーサプレート２９３を有する上部液圧ユニット２５０と、前壁および後壁２１０、２２０の上半分２１２および２２２と、左右の側壁２３０、２４０の上半分２３２、２４２と、バレルブロック２６０の上部２６２とを含む。底部２０４は、ピストン２８４および関連する圧力プレート２９４およびスペーサプレート２９５を有する底部液圧ユニット２５２と、前壁および後壁２１０、２２０の下半分２１４および２２４と、左右の側壁２３０、２４０の下半分２３４、２４４と、バレルブロック２６０の底部２６４とを含む。図７に示される好ましい実施形態において、前壁および後壁２１０、２２０の上半分２１２および２２２、ならびに、左右の側壁２３０、２４０の上半分２３２、２４２のすべては、強度を増すために、単一ブロックの材料から作製される上部ケース部２０６に一体化される。同様に、前壁および後壁２１０、２２０の下半分２１４および２２４、ならびに、左右の側壁２３０、２４０の下半分２３４、２４４のすべては、底部ケース部２０８に一体化され、強度を増すために、単一ブロックの材料から作製される。上部ケース部２０６は、上部圧力プレート２９２およびスペーサプレート２９３を受けるための中央垂直開口２０７を含み、同時に、底部ケース部２０８は、底部圧力プレート２９４およびスペーサプレート２９５を受けるための中央垂直開口２０９を含む。ピストン２８２、２８４および関連する圧力プレート２９２、２９４を通して液圧ユニット２５０、２５２によって生成される推力の伝達を通してバレルブロックの上部および底部２６２、２６４を圧縮するために、それぞれ取り付けられたスペーサプレート２９３および２９５を有する圧力プレート２９２および２９４は、バレルブロック２６０の上部および底部２６２および２６４に支えられる。スペーサプレート２９３、２９５は、ピストン２８２、２８４の最大ストロークの間、バレルブロック２６０に与えられる圧縮比を調節するために置き換えることができる。スペーサプレートを使って、スクリュープレスを完全に分解する必要なく、圧縮比を調節することができる。上部および底部液圧ユニット２５０、２５２の取りはずし、より厚いまたはより薄いプレートを有する設置されるスペーサプレートの交換、および液圧ユニットの再取付けのみ必要である。図７は、垂直位置合わせバー３００も示し、それはケース壁に設けられる凹部３０２で受けられ、バレルブロック２６０の上部および底部２６２、２６４を位置合わせし、バレルブロック２６０をモジュール１３９の上部および底部２０２、２０４に係止する。
【００５０】
図８は、図５の線Ａ−Ａに沿って取られた図３の背圧制御モジュール１３９の断面図であり、図９は、図６の線Ｃ−Ｃに沿って取られた図３の背圧制御モジュール１３９の断面図である。図８および９から明らかであるように、各液圧ユニット２５０、２５２は、液圧アクチュエータの当業者にとって容易に明らかであるように、中央円筒穴２５４と、液圧ポンプ（図示せず）からピストン２５５の前後の空間に供給される作動液によって穴２５４で往復運動可能な液圧ピストン２５５とを有する筐体２５３を含む。作動液の圧力は材料の内部圧力に正比例し、それはバレルブロック２６０を通して搾り取られる。それゆえ、液圧システムは好ましくは、流体圧を監視し、よって、スクリュープレス１００の背圧の監視するための圧力センサ（図示せず）を含む。ピストン２５５は、関連する圧力プレート２９２または２９４が螺合されるねじ切りされた端部ソケット２５７を有する圧力ロッド２５６を組み込む。上部液圧ユニット２５０は、中央開口２０７による圧力プレート２９２の位置合わせのために、上部ケース部２０６にボルト留め（図示せず）される。同様に、底部液圧ユニット２５２は、中央開口２０９による圧力プレート２９４の位置合わせのために、底部ケース部２０８にボルト留め（図示せず）される。スペーサプレート２９３、２９５は、それぞれ関連する圧力プレート２９２、２９４に、ボルト２９６で締結される。圧力トランスデューサ（図示せず）は、ブロック２６０の上に与えられる圧力を計測するために、圧力プレート２９２、２９４と関連するスペーサプレート２９３、２９５との間、または、スペーサプレート２９３、２９５とバレルブロック２６０との間の任意の場所に組み込むことができ、それは、前述のように、ブロック２６０によって押しつけられる材料の圧力に正比例する。これは、プレスの圧力を監視するための別の設定を示す。ブロック２６０に与えられる圧力に比例する信号を発生させるその他のトランスデューサは、スクリュープレス１００の内部圧力を監視するためにも使用することができる。バレルブロック２６０の上部および底部２６２、２６４は、ボルト２１１で互いに締結されるとき、バレルブロック２６０をぴったりと囲む上部および底部２０６、２０８によって互いに固定される。バレルブロック２６０をケース２００にしっかりとかつぴったりと固定することによって、コンベヤスクリュー（図９参照）の回転によるケース２００におけるバレルブロック２６０の移動は、防止される。
【００５１】
作動中、好ましくは逆方向搬送要素１４４（図２参照）の位置でスクリュープレス１００に設置される背圧制御モジュール１３９は、コンベヤスクリュー１４０とコンベヤスクリュー１４０に面するバレルブロック２６０の圧力面２６１との間の間隔３４０の調節による背圧制御に使用される。間隔３４０は、バレルブロック２６０の変形可能な材料を変形させ、コンベヤスクリュー１４０に近い圧力面２６１を移動させることによって調節することができる。図９に示される実施形態において、それは、ピストン２５５および接続された圧力ロッド２５６をバレルブロック２６０の方へ外側に移動させるために、液圧ユニット２５０、２５２に加圧した作動液を供給することによって達成される。この移動は、圧力プレート２９２、２９４をそれぞれ上部および底部バレル部２６２、２６４の方へ押しつけ、それによって、接続されたスペーサプレート２９３、２９５を上部および底部バレル部２６２、２６４の材料にそれぞれ押圧する。バレルブロック２６０がケース２００内にしっかりと固定されているため、バレルブロック２６０の材料は、スペーサプレート２９３、２９５によって与えられるコンベヤスクリュー１４０の方向以外の任意の方向への圧縮を避けることができない。この変形は、コンベヤスクリュー１４０の近くに圧力面２６１を移動させ、それは間隔３４０を狭めて、逆方向搬送要素１４４によって生成される背圧の調節を可能にする。背圧があまりに高くなる場合、バレルブロックの圧縮は、ピストン２５５および接続された圧力ロッド２５６をバレルブロック２６０の中へおよびそれから離れる方へ移動させるために、液圧ユニット２５０、２５２に加圧した作動液を供給することによって逆転させることができる。
【００５２】
図１０は、図６の線Ｄ−Ｄに沿って取られた図３の背圧制御モジュール１３９の断面図である。図１０は、筐体２５３を含む液圧ユニット２５０、２５２と、ピストン２８２、２８４と、関連する圧力プレート２９２および２９４とを示す。上部液圧ユニット２５０は、上部ケース部２０６にボルト留め（図示せず）され、底部液圧ユニット２５２は、底部ケース部にボルト留め（図示せず）される。バレルブロック２６０の上部および底部２６２、２６４は、バレルブロック２６０をぴったりと囲み、バレルブロック２６０をケース２００にしっかりとかつぴったりと固定する、上部および底部２０６、２０８によって互いに固定され、コンベヤスクリュー（図９参照）の回転によるケース２００におけるバレルブロック２６０の移動は、スペーサ棒３００によって防止される。
【００５３】
図１１は、図３の装置の変形可能なバレルブロック２６０の斜視図である。変形可能なバレルブロック２６０は、変形可能な材料、好ましくは弾性変形可能な材料から作製され、コンベヤスクリュー１４０に面するための圧力面２６１を有する。ゴム、弾性ポリマー、または類似の弾性変形可能な材料を、バレルブロックのために使用することができる。同一の材料からブロック全体を製造することが、目的のものを製造するための最も簡単なアプローチであるが、変形可能な材料、特に弾性材料はコストがかかり、優れた摩耗抵抗値を有しない。それゆえ、図１２、１３Ａ、および１３Ｂに示されるように、バレルブロック２６０は変形可能な部分および変形しない部分から作製されてもよい。バレルブロック２６０の別の代替的な構成は、正規のバレル部を使用し、スペーサプレート２９３、２９５の下に位置する中央部分（図示せず）を切り取り、切り取られた部分を変形可能な、好ましくは弾性の材料に置き換えることである。ゴム材料が使用される場合、材料は、スライスされたバレル部（示されない）の残りの片上に直接加硫することができる。バレルブロック２６０が１つまたは複数の変形可能な部分を含むその他の構成も考えられて、本開示の教示に含まれる。好ましくは、バレルブロックの製造および成形の容易さのために、バレルブロック２６０は一対の同一の上部および底部２６２および２６４で製造される。図８〜１０に示される設置状態において、同一の上部および底部２６２、２６４は、一対の隣接したコンベヤスクリューバレルを共に形成する各部分における一対の溝２６５のために、底部の上に上下逆に配置される上部２６２が積み重ねられる。スペーサロッド３００は、上部および底部２６２、２６４の横方向の位置合わせのために使用される。図１１に示されるバレルブロックの好ましい実施形態において、溝２６５は、図１３Ａおよび１３Ｂに関してさらに詳細に記載される摩耗ライナに設けられる。
【００５４】
図１２は、圧力面２６１に耐摩耗材料、たとえば金属、好ましくは鋼または硬質プラスチックから作製される摩耗挿入物２６７を含む、変形可能なバレルブロック２６０の正面図であり、好ましくは、テトラフルオロエチレンなどの摩擦低減仕上部も提供する。摩耗挿入物２６７は、切片および挿入物を成形かつ挟み込んだあとに、成形中または部分をスライスすることによって、好ましくは接着剤の助けを借りて、上部および底部２６２、２６４に組み込むことができる。
【００５５】
図１３Ａは、圧力面２６１として摩耗ライナを含むバレル部分２６２または２６４の斜視図であり、示された好ましい実施形態において、鋼の薄い層が、図１３Ａのバレル部分の断面図である図１３Ｂから最もよく参照される。バレル部分２６２、２６４は、鋼製ライナ２６９を含み、それは、バレル部分の溝輪郭に正確に従うように成形され、溝を過ぎてバレル部分の外縁２７０へ側方に延在する。これは、バレル部分２６２、２６４が上記のように筐体２００内で互いに固定されるとき、ライナ２６９を移動に対して係止する。ライナ２６９は、成形プロセス中に、バレル部分への結合のために型に挿入されてもよく、または、バレルの成形が完了したあとに、バレル部分に接着接続されてもよい。
【００５６】
図１４は、本開示の背圧制御装置１３９の代替の実施形態を示す。装置の構成を簡略化するために、圧力プレート２９２、２９４は、バレルブロック２６０の上部および底部２６２、２６４に埋め込まれ、液圧ユニット２５０、２５２およびそれらのピストンは完全に省略され、バレルブロックの圧縮は、バレルブロック２６０の上下でケース２００に設けられる小さいチャンバ３５０を加圧することによって達成される。加圧流体（圧縮ガスまたは作動液）は、上部および底部ケース２０６、２０８と一体のフランジ３５２を通って、チャンバ３５０に供給される。チャンバ３５０の圧力を制御することによって、バレルブロック２６０とコンベヤスクリュー１４０との間の間隔３４０を制御することができる。圧力の増加により、バレルブロック２６０をコンベヤスクリュー１４０の方へ変形させて、それによって、間隔３４０を減少させ、一方、圧力の減少により、バレルブロック材料を弛緩させて、コンベヤスクリューから後退することを可能にして、それによって、間隔３４０を増加させる。間隔３４０を減少させることによって、図１４に示される背圧装置を含む、本開示のスクリューコンベヤプレスで達成できる背圧は増加する。逆に、間隔を増加させることにより、背圧は減少する。
【００５７】
バレルブロック部分の溝の深さまたは半径を意味するバレルブロックの穴が、それぞれ使用されるコンベヤスクリューに対して必要以上に大きいように選択される場合、本開示の背圧制御装置は、背圧制御のためだけでなく、目詰まりを防止するためにも使用することができる。これは、ケースのバレルブロックを固定して、所望の背圧が達成されるまで、バレルブロックを圧縮することによって達成される。スクリュープレスの材料処理量を監視することによって、処理量が目詰まりの始まりまたは発生を示すレベルに減少するときを決定することができる。その時点で、バレルブロックの圧縮を段階的に減少させることが、所望の処理量を回復するための背圧の十分な減少になってもよい。目詰まり状態が持続する場合、バレルブロックの圧縮は、背圧の完全な不足のために、形成された詰まりを逆方向搬送部から押し出すために、好ましくは実質的にすぐに、完全に解放することができる。これは、詰まり解消運転を実質的に保証し、または、プレスの解体なしに、少なくともスクリュープレスの詰まり除去を実行することを可能にする。
【００５８】
本開示は特定の実施形態を記載し説明したが、記載したシステム、装置および方法はこれら特定実施形態に制限されないことも理解される。むしろ本明細書に記載し説明した特定実施形態および特徴の機能的または機械的等価物であるすべての実施形態が含まれることが理解される。
【００５９】
実施形態の１つまたはその他を参照してさまざまな特徴を記載したが、さまざまな特徴および実施形態は、本明細書に記載し説明した他の特徴および実施形態と併せて組み合わせてもよい、または使用してもよいことは理解されるであろう。
【図１】
2017501876.tif 000003
【図２】
2017501876.tif 000004
【図３】
2017501876.tif 000005
【図４】
2017501876.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017501876.tif 000008
【図７】
2017501876.tif 000009
【図８】
2017501876.tif 000010
【図９】
2017501876.tif 000011
【図１０】
2017501876.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2017501876.tif 000014
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月5日(2015.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を制御するための装置であって、
前記装置が、前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲む前記バレルの軸方向部分を形成するためのバレルブロックを備え、
前記バレルブロックが、前記逆方向搬送部に面するための圧力面を有し、
前記バレルブロックの少なくとも一部が、前記圧力面の少なくとも一部と前記逆方向搬送部との間の間隔を調節するために可動である
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記バレルブロックの前記可動部分が変形可能であり、
前記装置が、前記変形可能な部分を変形させるための仕組みをさらに含む
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記仕組みが、前記変形可能な部分を変形させるための機構である
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記バレルブロックが、第１および第２の半分に分割され、
前記半分のうちの少なくとも１つが、変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記装置が、前記バレルブロックを囲むためのケースを含み、
前記仕組みが、前記ケースと前記バレルブロックとの間に設置される
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記仕組みが、前記バレルブロックを圧縮するための液圧式の仕組みである
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、
前記仕組みが、前記バレルブロックを圧縮するための機構である
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項２に記載の装置において、
前記変形可能な部分が、弾性変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置において、
実質的に、前記バレルブロック全体が弾性変形可能な材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて背圧を制御する方法であって、
前記方法が、
前記逆方向搬送部の少なくとも一部の反対側に位置する前記バレルの部分に圧力面を提供するステップと、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を修正するために、前記圧力面を前記逆方向搬送部に対して往復的に移動させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を増加させる方法であって、
前記方法が、
前記逆方向搬送部の少なくとも一部の反対側に位置する前記バレルの部分に圧力面を提供するステップと、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を減少させるために、前記圧力面を前記逆方向搬送部の方へ移動させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスの背圧を減少させる方法であって、
前記方法が、
前記逆方向搬送部の少なくとも一部の反対側に位置する前記バレルの部分に圧力面を提供するステップと、
前記逆方向搬送部と前記圧力面との間の間隔を増加させるために、前記圧力面を前記逆方向搬送部から離れる方へ移動させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて背圧を制御する方法であって、
前記方法が、
前記バレルの調節可能な部分で圧力面を提供するステップと、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を減少させるために、前記圧力面を前記逆方向搬送部の方へ移動させるステップ、または、前記間隔を増加させるために前記逆方向搬送部から離れる方へ前記圧力面を移動させるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
前記バレルの前記調節可能な部分が、第１および第２の半分を含み、
前記半分のうちの少なくとも１つが、弾性変形可能な材料から作製され、
前記圧力面を前記逆方向搬送部の方へ移動させることが、前記バレルの前記調節可能な部分を弛緩状態から圧縮された作動状態まで弾力的に変形させることを含み、
前記圧力面を前記前記コンベヤスクリューから離れる方へ移動させることが、前記調節可能な部分が前記圧縮状態から少なくとも部分的に弛緩することを可能にすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御するための装置であって、
前記装置が、前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲む前記バレルの部分を形成するために調節可能なバレルブロックを備え、
前記調節可能なバレルブロックが、
前記逆方向搬送部に対して往復的に可動であり、前記コンベヤスクリューに面する圧力面と、
前記逆方向搬送部と前記圧力面との間の間隔を調節するために前記調節可能な部分を変形させ、前記圧力面を前記逆方向搬送部の近くに移動させて前記間隔を減少させる、または、前記圧力面を前記逆方向搬送部からさらに離れる方へ移動させて間隔を増加させることによって前記圧力面を移動させるための手段と
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記コンベヤスクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御する方法であって、
前記方法が、
前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲む前記バレルの部分を形成し、前記逆方向搬送部に面する圧力面を有するための調節可能なバレルブロックを前記バレルに含むステップであって、前記調節可能なバレルブロックが、前記圧力面を含み、前記コンベヤスクリューに対して往復的に可動である可動式部分を有する、ステップと、
スクリュープレスの所望の背圧が達成されるまで、前記可動部分を前記逆方向搬送部の方へ移動させて前記間隔を減少させることによって、前記逆方向搬送部と前記圧力面との間の間隔を調節するステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
変形可能な材料の前記可動部分を作製するさらなるステップと、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を調節するために前記可動部分を変形させるさらなるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記プレスの前記背圧を監視するさらなるステップと、
前記背圧が前記所望の背圧より高くなるとき、前記逆方向搬送部から離れる方へ前記圧力面を移動させ、前記間隔を増加させて前記バレルの前記背圧を前記所望の背圧に減少させるさらなるステップと
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
前記逆方向搬送部における目詰まりを防止または逆転させるために、
前記スクリューコンベヤプレスの材料処理量を監視するさらなるステップと、
前記材料処理量が前記プレスの差し迫ったまたは実際の目詰まりを示す値に近づくときに、材料処理量が回復するまで、前記逆方向搬送部から離れる方へ前記圧力面を移動させて、前記間隔を増加させるさらなるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前方搬送部と逆方向搬送部とを有するコンベヤスクリューと、前記スクリューを収容するバレルとを含むスクリューコンベヤプレスにおいて逆方向搬送部の背圧発生を制御するための調節可能なバレル部であって、
前記バレルが複数の部分を含み、
前記調節可能なバレル部が、
前記バレルへの組み込みおよび少なくとも１つのその他のバレル部への接続のためのケースと、
前記逆方向搬送部の少なくとも軸方向部分を囲み、前記逆方向搬送部に面するための圧力面を有するための調節可能なバレルブロックと
を備え、
前記調節可能なバレルブロックが、
前記圧力面と前記逆方向搬送部との間の間隔を調節するために、前記圧力面を前記逆方向搬送部の近くへまたはそれからさらに離れる方へ移動させるために前記圧力面を含む可動部分と、
前記逆方向搬送部と前記圧力面との間の前記間隔を調節するために前記可動部分を移動させるための手段と
を有する、
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、
前記可動部分が、弾性変形可能な材料から作製される変形可能な部分である
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、
前記変形可能な部分が、ゴム材料、または類似の高分子弾性材料から作製される
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、
実質的に、前記調節可能なバレルブロック全体が変形可能であり、
前記圧力面が、摩擦低減仕上部および摩耗低減仕上部のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、
前記摩耗低減仕上部は、前記圧力面の一部を形成する少なくとも１つの摩耗材料挿入物である
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、
前記少なくとも１つの摩耗材料挿入物が金属板である
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の装置において、
変形のための前記手段が、前記スクリューの前記逆方向搬送要素と前記調節可能なバレルブロックの前記圧力面との間の前記間隔を制御するための前記コンベヤスクリューの上下の液圧ピストン式アクチュエータである
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の調節可能なバレル部において、
前記圧力面が、前記ケースに収容される可撓性バレルブロックの一体部分であり、
前記変形のための手段が、前記液圧チャンバの正の加圧による前記逆方向搬送部の方への前記バレルブロックの変形、および、前記液圧チャンバの負の加圧による前記逆方向搬送部から離れる方への前記バレルブロックの変形のために作動液で満たされる少なくとも１つの液圧チャンバである
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２８】
請求項２７に記載の調節可能なバレル部において、
前記ケースが少なくとも一対の液圧チャンバを含む
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項２９】
請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の調節可能なバレル部において、
前記変形のための手段が、前記変形可能な部分を前記逆方向搬送部の軸の方へ半径方向に圧縮するための機構である
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【請求項３０】
請求項２９に記載の調節可能なバレル部において、
前記機構が、アクチュエータの軸方向の動きを、前記変形可能な部分の半径方向の圧縮に変換する
ことを特徴とする調節可能なバレル部。
【国際調査報告】
2017501876.tif 000018
2017501876.tif 000019
2017501876.tif 000020