(57)【要約】  水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置（１０）は、ハウジング（２０）、ロータアセンブリ（２１）、およびアクチュエータシステム（２３）を含む。ハウジング（２０）は、その中に混合チャンバ（３０）を画定する。ハウジング（２０）の上部蓋（３２）は、上下軸（ＮＡ）に沿ってその下部（３４）に向かって延在する、蓋リング（３７）を含む。ロータアセンブリ（２１）は、混合チャンバ（３０）内に配置されたロータ（４０）と、上下軸（ＮＡ）に沿って延在し、かつその周りを回転可能な駆動シャフト（４３）と、を含む。ロータ（４０）は、駆動シャフト（４３）と回転可能に連結され、そこから半径方向に延在している。ロータ（４０）の上側表面および蓋リング（３７）は、上下軸（ＮＡ）に沿って蓋リング隙間（ＧＬＲ）によって分離されている。アクチュエータシステム（２３）は、蓋リング隙間（ＧＬＲ）を選択的に変更するために、下降位置と上昇位置との間で上下軸（ＮＡ）に沿った移動範囲にわたってロータ（４０）を選択的に移動させるように、ロータアセンブリ（２１）とともに配設されている。【選択図】図２
2020519506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置であって、前記混合装置が、
混合器ハウジングであって、前記混合器ハウジングが、上部蓋、下部、および周辺側壁を含み、前記上部蓋および前記下部が、上下軸に沿って互いに間隔を置いた関係にあり、前記周辺側壁が、前記下部と前記上部蓋との間の前記上下軸に沿って延在し、前記混合器ハウジングが、その中に混合チャンバを画定し、前記上部蓋が、蓋リングを含み、前記蓋リングが、端面を有し、前記蓋リングが、前記蓋から前記上下軸に沿って、前記下部に向かって延在している、混合器ハウジングと、
ロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリが、ロータおよび駆動シャフトを含み、前記ロータが、前記混合器ハウジングの前記混合チャンバ内に配置されており、前記駆動シャフトが、前記上下軸に沿って延在し、かつその周りを回転可能であり、前記ロータは、前記ロータが、前記駆動シャフトから半径方向に延在し、かつそれとともに回転可能に連結されるように、前記駆動シャフトに接続されており、前記ロータが、上側表面を有し、前記ロータの前記上側表面が、前記蓋リングおよび前記ロータの前記上側表面が、前記上下軸に沿って蓋リング隙間によって分離されるように、前記蓋リングの前記端面に対して間隔を置いた関係にある、ロータアセンブリと、
アクチュエータシステムであって、前記アクチュエータシステムが、下降位置と上昇位置との間で前記上下軸に沿った移動範囲にわたって前記ロータを選択的に移動させるために、前記ロータアセンブリとともに配設されており、前記蓋リング隙間は、前記ロータが前記下降位置にあるときに、第１の値を有し、前記ロータが前記上昇位置にあるときに、第２の値を有し、前記第１の値が、前記第２の値よりも大きい、アクチュエータシステムと、を含む、混合装置。
【請求項２】
前記ロータが、ロータ外周およびロータ下部を含み、前記混合器ハウジングの前記下部が、下部水入口を画定し、前記下部水入口が、前記ロータ外周内に半径方向に位置付けられており、前記混合装置が、
噴霧ノズルであって、前記噴霧ノズルが前記下部水入口内に位置付けられている、噴霧ノズルと、
水源であって、前記水源が前記噴霧ノズルと選択的に流体連通して、前記ロータ下部に対して水噴霧を選択的に方向付ける、水源と、をさらに含む、請求項１に記載の混合装置。
【請求項３】
前記ロータが、ロータ外周およびロータ下部を含み、前記混合器ハウジングの前記下部が、複数の下部水入口を画定し、前記下部水入口が、前記ロータ外周内に半径方向に位置付けられており、前記混合装置が、
複数の噴霧ノズルであって、前記噴霧ノズルが、前記下部水入口内にそれぞれ位置付けられている、複数の噴霧ノズルと、
水源であって、前記水源が前記噴霧ノズルと選択的に流体連通して、前記ロータ下部に対してそれぞれの水噴霧を選択的に方向付ける、水源と、をさらに含む、請求項１に記載の混合装置。
【請求項４】
前記複数の下部水入口のうちの少なくとも１つが、前記下部水入口のうちの少なくとも別の１つに対して半径方向内側に位置付けられている、請求項３に記載の混合装置。
【請求項５】
前記下部水入口が、前記ロータ外周と前記駆動シャフトとの間の半径方向線に沿って延在しており、前記下部水入口が、互いに半径方向に間隔を置いた関係にある、請求項４に記載の混合装置。
【請求項６】
前記駆動シャフトが、伸縮自在駆動シャフトアセンブリを含み、前記伸縮自在駆動シャフトアセンブリが、内部スプライン表面を有する中空スリーブ、およびロータシャフトの第１の端部に配置された外部スプライン表面を有するロータシャフトを含み、前記中空スリーブが、端部開口部を画定し、前記ロータシャフトの前記第１の端部が、前記スプライン表面が互いに噛み合って係合して、前記シャフトおよび前記中空スリーブを回転可能に連結するように、前記中空スリーブ内に配置されており、前記ロータシャフトが、前記アクチュエータが前記下降位置と前記上昇位置との間の移動範囲にわたって前記ロータを移動させることに応答して、前記中空スリーブに対して前記上下軸に沿って移動可能である、請求項１または２に記載の混合装置。
【請求項７】
前記ロータシャフトが、第２の端部を含み、前記第２の端部が、前記上下軸に沿って前記ロータシャフトの前記第１の端部に対向する関係にあり、前記ロータが、前記ロータシャフトが前記ロータを通って延在するように、前記上下軸に沿って前記ロータシャフトの前記第１の端部と前記第２の端部との間の中間点で、前記ロータシャフトに接続されており、前記アクチュエータシステムが、モータおよびピストンロッドを有する線形アクチュエータを含み、前記モータが、前記上下軸に沿った移動範囲にわたって、前記ピストンロッドを選択的に往復運動させるために、前記ピストンロッドとともに配設されており、前記伸縮自在駆動シャフトアセンブリが、スラスト軸受アセンブリを含み、前記ロータシャフトの前記第２の端部および前記線形アクチュエータの前記ピストンロッドが、前記スラスト軸受アセンブリを介して一緒に接続されており、前記スラスト軸受アセンブリが、前記ロータシャフトが前記アクチュエータシステムに対して前記上下軸の周りを回転し、かつ前記ピストンロッドの移動に応答して、前記スリーブに対して前記上下軸に沿って前記ロータシャフトを移動することを許容するように構成されており、前記線形アクチュエータが、ピストンロッド位置センサおよびコントローラを含み、前記ピストンロッド位置センサが、前記上下軸に沿った前記ピストンロッドの位置を検出し、かつ前記蓋リングに対する前記上下軸に沿った前記ロータの位置を示す位置信号を生成するように構成されており、前記コントローラが、前記ピストンロッド位置センサと電気通信して、そこから前記位置信号を受信し、前記コントローラが、前記線形アクチュエータの前記モータと動作可能な関係にあり、前記位置信号に基づいて、前記ピストンロッドの前記位置を調節するように前記モータを制御するようにプログラムされている、請求項６に記載の混合装置。
【請求項８】
アクチュエータハウジングであって、前記アクチュエータハウジングが、前記混合器ハウジングの前記下部と接触関係にあり、前記アクチュエータハウジングが、内部ガイドチャンバ、および前記ガイドチャンバと連通する上部開口部を画定し、前記ロータシャフトは、前記ロータシャフトの前記第２の端部が前記ガイドチャンバ内に配置されるように、前記アクチュエータハウジングの前記開口部を通って延在し、前記スラスト軸受アセンブリおよび前記線形アクチュエータが、前記ガイドチャンバ内に配置されている、アクチュエータハウジング、をさらに含む、請求項７に記載の混合装置。
【請求項９】
石膏製品の製造方法であって、
混合装置のハウジングによって画定された混合チャンバ内に、前記ハウジングの上部蓋内に画定された少なくとも１つの入口を通して、焼き石膏および水を挿入することであって、前記上部蓋が、蓋リングを含み、前記少なくとも１つの入口が、前記蓋リング内に半径方向に配置されている、挿入することと、
前記焼き石膏の水性分散液を成形するために、前記混合チャンバ内に配置されたロータを上下軸を中心に回転させることであって、前記ロータの上側表面が、蓋リング隙間によって前記上下軸に沿って前記蓋リングから分離されている、回転させることと、
前記焼き石膏の前記水性分散液を、前記ハウジングによって画定された排出口を通って前記混合チャンバから、排出導管内に排出することであって、前記排出口が、前記蓋リングの半径方向外側に配置されている、排出することと、
前記ロータを、前記蓋リング隙間が変化するように、前記蓋リングに対して前記上下軸に沿って移動させることと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記ロータを移動させることが、前記ロータを下降位置から上昇位置に移動させることを含み、前記ロータが前記上昇位置にあるときよりも前記下降位置にあるときに、前記ロータの前記上側表面が前記上下軸に沿って前記蓋リングからより遠くにあり、前記ロータが前記上昇位置にあるときよりも前記下降位置にあるときに、ロータ下部が前記混合器の下部により近くにあり、前記製造方法が、
前記ロータが前記上昇位置にあるときに、前記ロータ下部に対して水の噴霧を方向付けること、をさらに含む、請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、焼き石膏および水を含む出発材料から石膏製品を生成するための製造プロセスおよびシステムに関し、より詳細には、石膏スラリーを、生成ラインに、例えば、石膏壁板の生成ラインに供給する際に使用される水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのタイプの石膏製品では、凝固石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、多くの場合、主要な構成成分である。例えば、凝固石膏は、伝統的な漆喰（例えば、漆喰塗りの建物の内壁）の使用によって作り出される、また建物の内壁および天井の典型的な乾式壁構造に用いられる石膏ボードにおける、最終製品の主要成分である。加えて、凝固石膏は、例えば、米国特許第５，３２０，６７７号に記載されるように、石膏／セルロース繊維複合板および製品の主要成分である。典型的には、このような石膏含有セメント混合製品は、石膏スラリーを成形するのに適切な、焼き石膏（硫酸カルシウムアルファもしくはベータ半水和物および／または無水硫酸カルシウム）、水、および他の成分の混合物を調製することによって作製される。石膏スラリーおよび所望の添加剤は、例えば、米国特許第３，３５９，１４６号に記載されるように、多くの場合、連続混合器中で混合される。
【０００３】
典型的な石膏ボード製造プロセスでは、石膏ボードは、（一般的に「スタッコ」と称される）焼き石膏を水中に均一に分散させて、水性焼き石膏の分散液を成形することによって生成される。水性焼き石膏スラリーは、典型的には、スタッコおよび水および他の添加剤を、内容物を撹拌するための手段を含有する混合器に挿入することによって均一な石膏スラリーを成形する連続的な様式で生成される。スラリーは、連続的に混合器の排出口に向けられ、その排出口を通って、混合器の排出口に接続された排出導管に向けられる。水性発泡体は、水性焼き石膏スラリーと混合器内および／または排出導管内で混ぜ合わせられ得る。発泡スラリーのストリームは、排出導管を通過し、そこから成形テーブルによって支持される被覆シート材料の移動するウェブ（すなわち、正面シート）上にスラリーが連続的に堆積される。発泡スラリーが前進する正面シート上に塗布され得る。
【０００４】
例えば、混合チャンバからスラリーの一部分の方向を変えることによってなど、ボードのコア部分よりも密度が高く硬いエッジを有する発泡石膏ボードを生成するための様々な方法が知られている。方向を変えられた部分は、その中により少ない量の泡を含む（したがって、泡の濃度がより高いスラリーよりも密度が高い）か、または次に、泡のすべてもしくはほとんどを除去するために、高い攪拌性を有しおよび／もしくは消泡剤を含む１つ以上の補助混合器で別々に処理され、したがって、被覆シートのエッジに流し込まれる、より硬く、より密度の高い「エッジ」スラリーを生成し、それにより、被覆シートのエッジは流し込まれた主スラリーストリームの副流と接触することになる。そのような技術の実施例は、米国特許第２，９８５，２１９号および同第４，２７９，６７３号に記載されている。
【０００５】
被覆シート材料の第２のウェブ（すなわち、背面シート）が石膏スラリーを覆うために塗布され、連続壁板予備成形のサンドイッチ構造体を成形する。壁板予備成形は、所望の厚さを得るように、従来の成形ステーションなどで成形に供される。
【０００６】
焼き石膏は、壁板予備成形内の水と反応して結晶性水和石膏または硫酸カルシウム二水和物のマトリクスを成形し、コンベアが壁板予備成形を製造ラインの下方に移動させるときに凝固する。焼き石膏の水和は、凝固石膏のインターロッキングマトリクスの成形を提供し、それによって、石膏含有製品中の石膏構造に強度が付与される。製品スラリーは、結晶マトリクスが成形されて所望の形状を保持するにつれて固くなる。
【０００７】
予備成形が十分に凝固したラインに沿った地点にある成形ステーションの下流側で、壁板予備成形がセグメントに切断された後、セグメントはひっくり返され、（例えば、キルン内で）乾燥されて過剰な水を追い出し、所望の寸法の最終壁板製品を提供するために処理される。水性発泡体は、凝固石膏中に空気間隙を生成し、それによって、同様のスラリーを使用するが発泡体なしで作製された製品と比較して最終製品の密度を減少させる。
【０００８】
石膏壁板の生成と関連付けられた一部の動作上の問題に取り組むための従来のデバイスおよび方法は、参照により本明細書に組み込まれる、共通に譲渡された米国特許第５，６４３，５１０号、同第５，６８３，６３５号、同第６，４９４，６０９号、同第６，８７４，９３０号、同第７，００７，９１４号、および同第７，２９６，９１９号に開示されている。混合器内の塊成形の問題は、長年の問題である。焼き石膏スラリーが石膏の塊を含む混合器を出て、スラリーが紙被覆シート間に導入するためにボードマシンに供給されたとき、石膏の塊が紙シートを破壊し、それにより、壊れた紙シートを取り除き、および／または壊れたシートからボードマシンにこぼれ落ちる可能性のある石膏スラリーを掃除するために、ボードマシンを停止する必要がある。
【０００９】
米国特許第５，６８３，６３５号は、一般に「塊リング」と呼ばれる混合器でのデバイスの使用を開示しており、それは、混合器での混合作用を助け、石膏の塊が焼き石膏スラリーとともに混合器から排出されるのを防ぐことを意図している。塊リングは、表面から突出する少なくとも１つのリングを含み、それにより、リングと隣接する表面との間に小さな円周方向の隙間を画定して、隙間よりもサイズの大きい塊がリングの半径方向外側に混合器の排出口まで通過するのを防ぐ。塊リングには、反対側の表面から突出して、迷路のような経路を画定する２つのリングを含めることができる。
【００１０】
隙間のサイズは、混合チャンバを出る材料の体積流量と、それに応じてリング内に保持される材料の量に影響を与える場合がある。マシンが作動すると、隙間は固定され、マシンはスラリー混合器から通過できるスラリーの量を決定する。隙間はまた、リングによって画定された体積内に保持されるスラリーの量を決定する。連続動作中に混合器内にスラリーが多く存在するほど、混合器内で塊が発達する可能性が低くなると考えられている。隙間が小さすぎると、所望のライン速度でより厚い製品を製造するために必要なスラリー体積流量を得ることが困難になる場合があり、所望の製品厚さを得るために操作者はライン速度を下げざるをえなくなる。隙間が大きすぎると、塊の防止に役立つほど石膏スラリーでリング内の体積が十分に保たれない。
【００１１】
従来、隙間を調節するために、混合器は、シャットダウンされ、開かれる。シムは、隙間を調節するために、砕塊リングとロータとの間に手動で挿入される。その後、混合器は、再び密封され、稼働状態に戻る。
【００１２】
当技術分野において、石膏製品の生成を向上させるためのさらなる解決策を提供する必要性が継続的に存在する。例えば、混合器内で塊が発達する傾向を軽減することを助ける一方で、過度の労力および／またはダウンタイムを必要とせず、迅速かつ簡単な様式で多様な所望の厚さの石膏製品を製造することができる技術の必要性が継続的に存在する。
【００１３】
この背景技術の説明は読み手を助けるために本発明者によって作成されたものであり、示される問題のうちのいずれもそれら自体が当技術分野において理解されたということを示すものとして捉えられるべきではないことが理解されるであろう。記載される原理は、いくつかの態様および実施形態では、他のシステムに固有の問題を軽減することができるが、保護される革新性の範囲が、添付の特許請求の範囲によって定義され、本明細書に記される任意の特定の問題を解決するいかなる開示された特色の能力によっても定義されないことが理解されるであろう。
【発明の概要】
【００１４】
一態様では、本開示は、水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置の実施形態を対象とする。例えば、一実施形態では、水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置は、混合器ハウジング、ロータアセンブリ、およびアクチュエータシステムを含む。
【００１５】
混合器ハウジングは、上部蓋、下部、および周辺側壁を含む。上部蓋および下部は、上下軸に沿って互いに間隔を置いた関係にある。周辺側壁は、下部と上部蓋との間の上下軸に沿って延在している。混合器ハウジングは、混合器ハウジング内に混合チャンバを画定する。上部蓋は、端面を有する蓋リングを含む。蓋リングは、蓋から上下軸に沿って、下部に向かって延在している。
【００１６】
ロータアセンブリは、ロータおよび駆動シャフトを含む。ロータは、混合器ハウジングの混合チャンバ内に配置されている。駆動シャフトは、上下軸に沿って延在し、かつその周りを回転可能である。ロータは、ロータが駆動軸から半径方向に延在して、かつそれとともに回転可能に連結されるように、駆動軸に接続されている。ロータは、蓋リングおよびロータの上側表面が、上下軸に沿って蓋リング隙間によって分離されるように、蓋リングの端面に対して間隔を置いた関係にある上側表面を有する。
【００１７】
アクチュエータシステムは、下降位置と上昇位置との間で上下軸に沿った移動範囲にわたってロータを選択的に移動させるために、ロータアセンブリとともに配設される。蓋リング隙間は、ロータが下降位置にあるときに第１の値を有し、ロータが上昇位置にあるときに第２の値を有し、第１の値は、第２の値よりも大きい。
【００１８】
本開示のさらに別の態様では、石膏製品を製造する方法の実施形態が説明される。例えば、一実施形態では、石膏製品の製造方法は、混合ハウジングの上部蓋内に画定された少なくとも１つの入口を通して、混合装置の混合器ハウジングによって画定された混合チャンバ内に焼き石膏および水を挿入することを含む。上部蓋は、蓋リングを含む。そのような入口の各々は、蓋リング内に半径方向に配置されている。混合チャンバ内に配置されたロータは、上下軸を中心に回転して、焼き石膏の水性分散液を成形する。ロータの上側表面は、蓋リング隙間によって上下軸に沿って蓋リングから分離されている。
【００１９】
焼き石膏の水性分散液は、混合器ハウジングによって画定された排出口を通って混合チャンバから、排出導管内に排出される。排出口は、蓋リングの半径方向外側に配置されている。ロータは、蓋リング隙間が変化するように、蓋リングに対して上下軸に沿って移動する。
【００２０】
開示される原理のさらなる代替の態様および特色は、以下の詳細な説明および添付の図面から理解されるであろう。理解されるように、本明細書に開示されるセメント混合物品の製造中にセメント混合スラリーが固まる度合いを測定するためのシステムおよび技術は、他の実施形態および異なる実施形態で実行および使用することができ、様々な点で修正することができる。したがって、前述の概要および以下の詳細な説明は両方とも例示的かつ説明的なものにすぎず、添付の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示の原理に従って構築された水性焼き石膏スラリーを生成するための混合装置の一実施形態の概略上面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った図１の混合装置の断面図である。
【図３】図１の混合装置の図２と同様の図であり、図２に示す位置に対して上昇位置にあるロータおよびその塊リングを示している。
【図４】長方形ＩＶで示される図３から得られた、図１の混合装置の拡大詳細図である。
【図５】本開示の原理に従って構築された石膏壁板製造ラインの形態の水性焼き石膏スラリーから作製される石膏製品を製造するためのシステムの一実施形態の断片的な概略側立面図である。
【図６】本開示の原理に従う石膏製品を製造する方法の一実施形態のステップを示すフローチャートである。
【００２２】
図面は必ずしも縮尺通りではなく、開示される実施形態は時には概略的におよび部分図で示されることを理解されたい。ある特定の例では、本開示を理解するのに必ずしも必要ではない、または他の詳細を認識することを困難にする詳細は、省略されている場合がある。本開示は、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本開示は、例えば、石膏壁板を含む様々なタイプの石膏製品を製造するためのシステムおよび方法で使用する混合装置の様々な実施形態を提供する。本開示の原理に従う実施形態では、混合装置は、調節可能なロータを含むことができ、ロータは蓋リングと協働して、蓋リングとロータとの間に対応して調節可能な円周方向の隙間を画定する。
【００２４】
本開示の原理に従う混合装置の実施形態は、石膏製品を製造する方法を実行するために使用され得る。本開示の原理に従う石膏製品を製造するためのシステムの実施形態は、本開示の原理に従って構築される混合装置の実施形態を含むことができる。
【００２５】
本開示の原理に従って構築される混合装置の実施形態は、一般に「連続混合器」と呼ばれるタイプの混合器、すなわち、成分が所望の配合に従って測定された量および割合で連続的に供給される混合器を含むことができる。様々な成分が、連続的に混合され、壁板成形マシン上の被覆シート間に導入するなどのために、焼き石膏スラリーとして混合器から連続的に出される。
【００２６】
本開示の原理に従って構築された混合装置の実施形態を使用して、多様な厚さ（例えば、１／４インチの厚さ、３／８インチの厚さ、１／２インチの厚さ、５／８インチの厚さ、３／４インチの厚さなど）を有する様々な石膏ボードを製造することができる。本開示の原理に従って構築された混合装置の実施形態は、混合チャンバ内のロータとハウジングの蓋から垂れ下がる蓋リングとの間に画定される円周方向の隙間を調節するための手段を提供することにより、容易性かつ順応性を高めた厚さの異なるボードの製造を助けることができる。円周方向の蓋リング隙間を変えることにより、蓋リング隙間を実用的な小ささに保つことで、混合チャンバ内での塊の成形を防ぐことを助け、混合器から移動する被覆シートへの塊の排出を防ぐことを助けることと、混合器から水性焼き石膏スラリーの適切な体積流量を提供して、所望のライン速度で意図した厚さの石膏ボードを生成することとの間のバランスを取ることができる。したがって、本開示の原理に従って構築された混合装置の実施形態は、その連続動作中に材料で充填された混合チャンバの量を、製品混合およびライン速度に基づいて所望のパーセンテージ以上に維持することを可能にし得る。また、混合器の動作中に混合器をほぼ満杯に保つと、混合器の耐用年数が長くなり、かつ／または混合器のメンテナンスイベント間の時間が長くなることが予想される。混合器の体積を維持しながら、塊を減らしたり／排除したりして、様々な製品混合（例えば、１／４インチ〜３／４インチ）を、単一のボードラインで生成することができる。本開示の原理に従って構築された混合装置は、石膏製品を製造するための既存のシステムに後付けして、従来の混合器構成および製品混合がライン速度を上げる能力を制限してきた様々な製品のライン速度を上げるのを助けることができる。
【００２７】
本開示の原理に従う混合装置の実施形態は、例えば、ロータをその回転軸に沿って選択的に上下に駆動して、蓋から垂れ下がる塊ブレーカーリングとロータとの間の隙間を調節するためのサーボモータによって動作する線形アクチュエータなどの適切なアクチュエータを含むことができる。実施形態において、コントローラは、移動制限をサーボモータに適用して、ロータが塊ブレーカーリングに接触するのを防ぐように構成され得る。サーボモータからの正フィードバックを使用して、生成された石膏製品のタイプに基づいて操作者が目標設定点を設定することを可能にし、ロータの移動は、製品の切り替え中に調節される他の動作ステーションと同様に時間調節されて、切り替えの間の混合器の体積を維持することができる。実施形態において、操作者は、製品の厚さおよびライン速度の範囲にわたって混合器の動作中に蓋リング内のスラリー体積を維持するために、繰り返し可能に円周方向の蓋リング隙間を即座に調節することができる。蓋リングの隙間調節機能は、混合チャンバ内での塊の蓄積を低減／排除しながら、操作者が製品混合の範囲で望ましいライン速度を維持するのに役立つことができる。
【００２８】
本開示の原理に従って構築された焼き石膏を混合するための装置は、蓋塊ブレーカーリングとロータとの間に画定された円周方向の隙間を調節するための手段を含むことにより、混合チャンバ内の石膏の塊の成形を低減することを助けることができる。石膏製品を製造する方法の実施形態では、本開示の原理に従って構築された焼き石膏を連続的に混合するための装置を使用して、蓋塊リングに対して、回転軸に沿ってロータを移動することにより、蓋塊リングとロータとの間の円周方向の隙間を調節することができる。
【００２９】
ここで図面を参照すると、本開示の原理に従って構築された水性焼き石膏スラリーを製造するための混合装置１０（または混合器１０）の実施形態が、図１に示されている。図示の実施形態では、混合装置１０を石膏壁板製造ラインの湿性端部で使用して、水および焼き石膏（スタッコとも呼ばれる）を連続的な様式で一緒に混合して、水性焼き石膏スラリーを成形し得る。他の実施形態では、当業者によって理解されるように、混合装置１０を使用して、他のタイプの石膏製品を作製することができる。
【００３０】
混合器１０は、石膏ボードのコアを成形するように構成されている水性焼き石膏スラリーを成形するために、水およびセメント混合材料（例えば、スタッコ）を攪拌するように適合されている。混合器１０は、移動する被覆シート上に水性焼き石膏スラリーを分配するように構成された、排出導管と流体連通して置かれ得る。水およびスタッコの両方は、当技術分野において既知である１つ以上の入口１１、１２を介して混合器１０に供給され得る。実施形態では、セメント混合製品を製造する技術分野で既知であるように、任意の他の適切なスラリー添加剤を、適切な入口１３を介して混合器１０に供給することができる。また、当技術分野でよく知られているように、石膏製品を調製するためにスラリーでしばしば用いられる石膏および水に加えて、他の材料または添加剤（例えば、促進剤、遅延剤、充填剤、スターチ、結合剤、強化剤など）もまた、これらまたは同様に位置付けられた他の入口を通じて供給され得る。
【００３１】
実施形態において、発泡体注入システムは、混合器１０および排出導管のうちの少なくとも１つと流体連通して置かれて、水性発泡体を焼き石膏スラリーに導入して、その密度を低下させることができる。実施形態では、少なくともいくらかの水性発泡体を混合器１０自体に挿入するための、発泡体入口１４が設けられている。発泡体入口１４は、緊急時水入口としても機能し得る。
【００３２】
図２を参照すると、図示の実施形態では、混合装置１０は、混合器ハウジング２０、ロータアセンブリ２１、アクチュエータシステム２３、アクチュエータハウジング２５、および水噴霧システム２７を含む。混合器ハウジング２０は、混合器ハウジング２０内に、石膏製品の出発成分を受容するために使用される、混合チャンバ３０を画定する。ロータアセンブリ２１を使用して、混合チャンバ３０内の出発成分を攪拌して、水性焼き石膏スラリーを成形することができる。
【００３３】
混合器ハウジング２０は、上部蓋３２、下部３４、および周辺側壁３５を含む。上部蓋３２および下部３４は、上下軸ＮＡに沿って互いに間隔を置いた関係にある。周辺側壁３５は、下部３４と上部蓋３２との間の上下軸ＮＡに沿って延在している。上部蓋３２は、端面３８を有する蓋リング３７を含む。蓋リング３７は、蓋３２から上下軸ＮＡに沿って、下部３４に向かって延在している。
【００３４】
ロータアセンブリ２１は、ロータ４０および駆動シャフト４３を含む。ロータは、混合器ハウジング２０の混合チャンバ３０内に配置されている。駆動シャフト４３は、上下軸ＮＡに沿って延在し、かつその周りを回転可能である。ロータ４０は、ロータ４０が駆動シャフト４３から半径方向に延在して、かつそれとともに回転可能に連結されるように、駆動シャフト４３に接続されている。ロータ４０は、蓋リング３７およびロータ４０の上側表面４５が、上下軸ＮＡに沿って蓋リング隙間ＧＬＲによって分離されるように、蓋リング３７の端面３８に対して間隔を置いた関係にある上側表面４５を有する。
【００３５】
アクチュエータシステム２３は、下降位置（図２）と上昇位置（図３）との間で上下軸ＮＡに沿った移動範囲にわたってロータ４０を選択的に移動させるために、ロータアセンブリ２１とともに配設される。図４を参照すると、上下軸ＮＡに沿った蓋リング３７とロータ４０との間の蓋リング隙間ＧＬＲは、ロータ４０が下降位置にあるときに第１の値ＧＬＲ１を有し、ロータ４０が上昇位置にあるときに第２の値ＧＬＲ２を有する。第１の値ＧＬＲ１は、第２の値ＧＬＲ２よりも大きい。
【００３６】
図２を参照すると、アクチュエータハウジング２５は、アクチュエータシステム２３の少なくとも一部分を収容するように構成されている。アクチュエータハウジング２５は、アクチュエータシステム２３を支持し、ロータアセンブリ２１の駆動シャフト４３との整列を維持するように構成され、それによって、下降位置と上昇位置との間の移動範囲にわたって往復運動するロータ４０の進路にわたって互いに相対的な軸方向の整列を維持することができる。
【００３７】
水噴霧システム２７は、混合チャンバ３０の内部を清潔に保つのに役立ち、混合チャンバ３０内の塊の成形を抑制するのに役立つように構成されている。実施形態では、例えば、ロータ４０が上昇位置にあるときなどに、水噴霧システム２７の少なくとも一部分を選択的に動作させることができる。
【００３８】
図１を参照すると、実施形態では、上部蓋３２は、その中に水入口１１および焼き石膏入口１２を画定する。実施形態では、水入口１１および焼き石膏入口１２は、蓋リング３７内に放射状に配置される。図示された実施形態では、上部蓋３２は、蓋リング３７内に放射状に配置された複数の水入口１１および焼き石膏入口１２を画定する。実施形態では、混合器ハウジング２０は、焼き石膏入口１２の近くに配設された複数の水入口１１を画定する。実施形態において、少なくとも１つの水入口１１’は、蓋リング３７の半径方向外側に配置されている。実施形態では、混合器ハウジング２０は、混合器ハウジング２０の半径方向周辺部により近く置かれた１つ以上の他の水入口を画定する。実施形態では、焼き石膏入口１２を使用して、他の乾燥添加剤も同様に、混合チャンバ３０内に導入することができる。実施形態では、上部蓋３２は、少なくとも１つの添加剤入口１３を画定し、それを通じて添加剤を受容する。実施形態では、上部蓋３２は、その中に発泡体入口１４を画定する。水入口１１、１１’、焼き石膏入口１２、および任意の添加剤入口（複数可）１３、１４は、混合チャンバ３０と連通している。
【００３９】
実施形態では、上部蓋３２は、混合チャンバ３０と連通する混合器通気開口部４８を画定する。混合器通気開口部４８は、混合チャンバ３０の十分な通気を促進するように構成された、排気管または他の導管と関連付けられ得る。
【００４０】
図１を参照すると、図示された上部蓋３２は、概ね円形である。図示の実施形態では、上部蓋３２は、適切なコネクタ５２を介して上部蓋３２の残りの部分に接続された取り外し可能なセグメント５０を含む。セグメント５０は、上部蓋３２の残りの部分を取り除くことなく混合チャンバ３０へのアクセスを容易にするために提供され得る。使用中、特定の検査および／またはメンテナンス作業を実行するために、セグメント５０のみが取り外される。
【００４１】
図示の下部３４はまた、概ね円形であり、上部蓋３２と一致する。図２を参照すると、実施形態では、混合器ハウジング２０の下部３４は、少なくとも１つの下部水入口５５を画定する。図示の実施形態では、混合器ハウジング２０の下部３４は、複数の下部水入口５５を画定する。実施形態では、下部水入口５５のうちの少なくとも１つは、下部水入口５５のうちの少なくとも別の１つに対して半径方向内側に位置付けられている。図示の実施形態では、下部水入口５５は、ロータ外周５７と駆動シャフト４３との間の半径方向線に沿って延在しており、下部水入口５５は、互いに半径方向に間隔を置いた関係にある。
【００４２】
実施形態では、少なくとも１つの下部水入口５５は、ロータ外周５７内に半径方向に位置付けられている。図示の実施形態では、下部水入口５５はすべて、ロータ外周５７内に半径方向に位置付けられている。
【００４３】
周辺側壁３５は、下部３４および上部蓋３２の両方の周辺部を囲んでいる。実施形態では、周辺側壁３５および下部のうちの少なくとも１つは、その中に出口５９を画定する。実施形態では、出口５９は、蓋リング３７の半径方向外側に配置されている。図示の実施形態では、周辺側壁３５は、出口５９を画定する。混合器１０の特定の構成は変えることができると考えられるが、本混合器は、石膏壁板の製造に一般的に使用される遠心タイプのものであり、出口５９が混合器ハウジング２０に対してスラリーを接線方向に分配するタイプのものであることも好ましい。図示の実施形態では、出口５９はほぼ長方形である。
【００４４】
実施形態において、ハウジング２０の出口５９は、当業者によって理解されるように、任意の適切な排出導管と関連付けられ得る。実施形態では、出口５９は、「ゲート」と呼ばれる排出導管の中間接続部材と関連付けられ、その実施例は、例えば、米国特許出願公開第２０１５／０３２８６０７号、同第２０１６／０１２１２８７号、および同第２０１７／００６５９５０号に示され、説明されている。ゲートは通常、遮断ブロックまたはドアを有する長方形の排出ゲートまたはスロットである。排出ゲートに遮断ブロックを取り付けて、スラリーの流れを壁板の所望の厚さ、例えば、通常は１／４インチ〜１インチの範囲に機械的に調節することができる。排出ゲートは、混合チャンバ３０からの水性焼き石膏スラリーの体積流量を増加または減少させるために、遮断ブロックの調節を介して、混合器１０の出口５９から出るスラリーの流れの制御を助けるように構成され得る。
【００４５】
発泡体および／またはその他の添加剤は、通常、スラリーが実質的に混合された後に、水性発泡体または他の望ましい添加剤（遅延剤、促進剤、分散剤、スターチ、結合剤、およびポリリン酸塩、トリメタリン酸ナトリウムなどを含む強度向上製品など）が通過する排出ゲートの外側壁上の発泡体注入ポートを通じて添加される。混合スラリーを受容するための排出ゲートの入口開口部には、通常、スラリー塊が排出導管に入るのを防ぐための塊棒または格子が装備されている。
【００４６】
実施形態において、混合器は、混合物またはスラリーに混合される内容物を攪拌するためのインペラとして作用するロータ４０を含む。図１および図２を参照すると、図示の実施形態では、ロータアセンブリ２１は、ロータ４０および駆動シャフト４３を含む。ロータ４０は、混合チャンバ３０内に回転可能に装着されている。ロータ４０は、ロータ４０の回転軸を画定する駆動シャフト４３が取り付けられた半径方向に延在するディスクを含む。
【００４７】
図１を参照すると、図示の実施形態では、ロータ４０は、ロータ４０の外周５７に配置された一連のロータ歯７０を含む。ロータ歯７０は、排出口を介して混合チャンバ３０から水性石膏スラリーを推進するように構成されている。
【００４８】
実施形態では、混合器１０は、図１および図２に示すように、塊リング用の２リング配設、蓋リング３７、およびロータリング７２を含む。図２を参照すると、ロータリング７２は、ロータ４０の上側表面４５から上下軸ＮＡに沿って、遠位端面７４まで延在している。ロータリング７２は、上下軸ＮＡに沿って上部蓋３２に向かって延在し、そのためロータリング７２の端面７４は、ロータリング隙間ＧＲＲによって上下軸ＮＡに沿って上部蓋３２と間隔を置いた関係にある。図示の実施形態では、ロータリング７２は、蓋リング３７の半径方向内側に配置されている。ロータリング７２は、回転リングと呼ぶことができ、蓋リング３７は、ロータ４０の回転に応じて、ロータリング７２が上下軸ＮＡを中心に回転するという点で、固定リングと呼ぶことができる。蓋リング３７は、回転ロータリング７２に対して静止したままである。
【００４９】
図４を参照すると、実施形態では、ロータリング隙間ＧＲＲは、ロータ４０が下降位置にあるときにより大きい値を有し、ロータ４０が上昇位置にあるときにより小さい値を有する。実施形態では、ロータリング隙間ＧＲＲの値は、ロータ４０が下降位置にあるときの蓋リング隙間ＧＬＲの値とは異なる。実施形態では、ロータリング隙間ＧＲＲの値は、ロータ４０が上昇位置にあるときの蓋リング隙間ＧＬＲの値とは異なる。
【００５０】
実施形態では、回転ロータリング７２と固定蓋リング３７との間の半径方向隙間ＧＲＡＤは、例えば、約１／８インチ〜約１／４インチなどで変化することができる。ロータリング７２および蓋リング３７の構成は、混合チャンバ３０の出口５９を出るために、出てくる水性焼き石膏スラリーが移動するための迷路のような経路７５を画定する。この配設は、蓋リング３７の周囲内の出発材料の滞留時間を増加させて、これらの成分の均一な混合を強化するのを助けることができる。
【００５１】
ロータに関するこの説明は、当技術分野において既知である石膏スラリー混合チャンバにおいて一般的に用いられているロータの基本原理を示すことを意味することを理解されたい。ピン、パドル、プラウなどを用いるものを含む代替のロータ設計が企図される。
【００５２】
図２を参照すると、駆動シャフト４３は、混合器ハウジング２０の上部蓋３２を通って延在している。駆動シャフト４３は、例えば、混合器１０の混合チャンバ３０の内容物を混合するためにロータ４０を回転させるのに適切な好適な速度（例えば、２７５〜３００ｒｐｍ）で上下軸ＮＡを中心として駆動シャフト４３を回転させるためのモータなどの従来の駆動源に接続され得る。この回転は、結果として生じる水性スラリーを、図１に示されるように、反時計回りの外側スパイラルなどの概ね遠心方向に向ける。
【００５３】
図２を参照すると、図示の実施形態では、駆動シャフト４３は、蓋リング隙間ＧＬＲを変更するためのアクチュエータシステム２３によって回転軸に沿ったロータ４０の並進運動に適応する伸縮自在駆動シャフトアセンブリを含む。図示の実施形態では、伸縮自在駆動シャフトアセンブリは、中空スリーブ８０、ロータシャフト８２、およびスラスト軸受アセンブリ８４を含む。
【００５４】
中空スリーブ８０は、内部スプライン表面と連通する端部開口部８５を画定する。ロータシャフト８２は、外部スプライン表面８９を有する第１の端部８７と、上下軸ＮＡに沿ってロータシャフトの第１の端部８７と対向する関係にある第２の端部９０と、を含む。ロータシャフト８２は、ロータシャフト８２の第１の端部８７が中空スリーブ８０内に配置されるように、中空スリーブ８０の端部開口部８５を通って延在する。ロータシャフト８２の外部スプライン表面８９は、中空スリーブ８０の内部スプライン表面と噛み合って係合し、ロータシャフト８２と中空スリーブ８０を回転可能に連結する。ロータ４０は、ロータシャフト８２がロータ４０を通って延在するように、上下軸ＮＡに沿ってロータシャフト８２の第１の端部８７と第２の端部９０との間の中間点でロータシャフト８２に接続されている。
【００５５】
ロータシャフト８２は、アクチュエータシステム２３が下降位置（図２）と上昇位置（図３）との間の移動範囲にわたってロータ４０を移動させることに応答して、中空スリーブ８０に対して上下軸ＮＡに沿って移動可能である。ロータシャフト８２と中空スリーブ８０との間のスプライン係合を使用することにより、アクチュエータシステム２３によってロータ４０を上下軸ＮＡに沿って上下させることが許容される。
【００５６】
図２を参照すると、スラスト軸受アセンブリ８４は、ロータシャフト８２の第２の端部９０に配置されている。スラスト軸受アセンブリ８４は、ロータシャフト８２がアクチュエータシステム２３に対して上下軸ＮＡの周りを回転し、かつアクチュエータシステム２３の動作運動に応答して、スリーブ８０に対して上下軸ＮＡに沿ってロータシャフト８２を移動することを許容するように構成されている。
【００５７】
図示の実施形態では、スラスト軸受アセンブリ８４は、上部スラスト軸受９１、下部スラスト軸受９２、上部軸受キャップ９３、および下部軸受キャップ９４を含む。上部スラスト軸受９１および上部軸受キャップ９３は、ロータシャフト８２の第２の端部９０と関連付けられている。下部スラスト軸受９２および下部軸受キャップ９４は、アクチュエータシステム２３のピストンロッド９８と関連付けられている。スラスト軸受９１、９２は、互いに向き合った関係にあり、ロータシャフト８２とピストンロッド９８との間の上下軸ＮＡの周りの相対回転を許容し、一方でそれらの間に上下軸ＮＡに沿って軸方向荷重を伝達する。上部および下部軸受キャップ９３、９４は、上部および下部スラスト軸受９１、９２をその中に収容し、かつスラスト軸受９１、９２を一緒に維持して、それらの間に軸受インターフェース９９を画定するように構成されている。
【００５８】
アクチュエータシステム２３は、下降位置（図２）と上昇位置（図３）との間で上下軸ＮＡに沿った移動範囲にわたってロータ４０を選択的に移動させるために、ロータアセンブリ２１とともに配設される。実施形態では、アクチュエータシステム２３は、ロータ４０をその回転軸ＮＡに沿って下降位置と上昇位置との間で選択的に並進させて、蓋リング隙間ＧＬＲを変更するように適合された、任意の適切な機器を含むことができる。
【００５９】
図示された実施形態では、アクチュエータシステム２３は、モータ１０２およびピストンロッド９８を有する線形アクチュエータを含む。モータ１０２は、上下軸ＮＡに沿った移動範囲にわたってピストンロッド９８を選択的に往復運動させるために、ピストンロッド９８とともに配設される。実施形態では、モータ１０２は、例えば、サーボモータなどの任意の適切なモータを含むことができる。ロータシャフト８２の第２の端部９０および線形アクチュエータのピストンロッド９８は、スラスト軸受アセンブリ８４を介して互いに接続されている。
【００６０】
図示の実施形態では、線形アクチュエータは、ピストンロッド位置センサ１０４およびコントローラ１０７を含む。ピストンロッド位置センサ１０４は、上下軸ＮＡに沿ったピストンロッド９８の位置を検出し、かつ蓋リング３７に対する上下軸ＮＡに沿ったロータ４０の位置を示す位置信号を生成するように構成されている。実施形態では、ピストンロッド位置センサ１０４は、例えば、エンコーダなどの任意の適切なデバイスとすることができる。
【００６１】
コントローラ１０７は、モータ１０２を制御して、下降位置（図２）と上昇位置（図３）との間の移動範囲にわたってロータ４０を選択的に往復運動させるように構成され得る。コントローラ１０７は、ピストンロッド位置センサ１０４と電気通信して、ピストンロッド位置センサ１０４から位置信号を受信する。コントローラ１０７は、線形アクチュエータのモータ１０２と動作可能な関係にあり、位置信号に基づいてピストンロッド９８の位置を調節するようにモータ１０２を制御するようにプログラムされ得る。図示の実施形態のように、位置フィードバックを伴うサーボアプリケーションを使用して、操作者は、混合器１０のハウジング２０を開く必要なく、蓋塊ブレーカーリング３７とロータ４０の間の隙間を即座に調節することができる。実施形態において、コントローラ１０７は、ロータ４０が上下軸ＮＡを中心に回転している間に、下降位置（図２）と上昇位置（図３）との間の移動範囲にわたってロータ４０を選択的に移動するように構成され得る。
【００６２】
実施形態において、コントローラ１０７は、ピストンロッド９８の移動を制限して、ロータ４０が蓋リング３７に接触しないようにロータ４０の最大上昇位置を設定するようにプログラムされ得る。実施形態では、ロータ４０の移動の上限は、混合器１０内に設置された特定の蓋リング構造体に応じて変えることができる。
【００６３】
図２を参照すると、実施形態では、アクチュエータハウジング２５は、スラスト軸受アセンブリ８４および線形アクチュエータ２３を、互いとの、および線形アクチュエータ２３がスラスト軸受アセンブリ８４を介して接続されているロータシャフト８２との相対的な軸方向の整列を維持するような手段で収容するように構成されている。図示の実施形態では、アクチュエータハウジング２５は、混合器ハウジング２０の下部３４と接触関係にある。アクチュエータハウジング２５は、内部ガイドチャンバ１１０と、ガイドチャンバ１１０と連通する上部開口部１１２と、を画定する。ロータシャフト８２は、ロータシャフト８２の第２の端部９０がガイドチャンバ１１０内に配置されるように、アクチュエータハウジング２５の上部開口部１１２を通って延在する。スラスト軸受アセンブリ８４および線形アクチュエータ２３は両方とも、ガイドチャンバ１１０内に配置されている。ガイドチャンバ１１０は、スラスト軸受アセンブリ８４および線形アクチュエータ２３を、互いに対して軸方向に整列した配向に維持するように構成されている。実施形態において、１つ以上のローラ軸受１１５を中空スリーブ８０と関連付けて、ロータ４０の移動範囲にわたって駆動システム２３の駆動シャフト４３およびピストンロッド９８の軸方向の整列をさらに維持することができる。
【００６４】
実施形態において、水噴霧システム２７は、水源１２２と選択的に流体連通する複数の噴霧ノズル１２０を含む。噴霧ノズル１２０は、混合チャンバ３０の内部を清潔に保つのに役立ち、混合チャンバ３０内の塊の成形を抑制するのに役立つように構成され得る。
【００６５】
実施形態では、任意の適切な噴霧ノズルを使用することができる。例えば、実施形態では、噴霧ノズル１２０は、水を扇形に放出するステンレス鋼噴霧ノズルを含む。実施形態では、所望の洗浄効果を達成するために、噴霧ノズル１２０を通して供給される水の体積流量を変えることができる。実施形態では、適切な導管１２５またはマニホルド構成などの、噴霧ノズル１２０を水源１２２と流体連通させるための任意の適切な接続部を提供することができる。
【００６６】
図示の実施形態では、水噴霧システム２７は、混合器ハウジング２０の下部３４に画定された下部水入口５５内にそれぞれ位置付けられたいくつかの噴霧ノズル１２０を含む。水源１２２は、噴霧ノズル１２０と選択的に流体連通して、ロータ下部表面１３０に対してそれぞれの水噴霧を選択的に方向付ける。実施形態では、混合器１０の下部３４に１つ以上の噴霧ノズル１２０を設けることにより、ロータ４０の下側を清潔に保つことができる。水性焼き石膏スラリーがロータ４０の下部表面１３０に付着する傾向（特に、例えば、図３に示すように、ロータ４０が下降位置よりも高い位置に上昇した場合）は、水噴霧システム２７を使用することによって低減され得る。
【００６７】
すでに上述したように、本開示の原理に従って構築された混合装置１０の実施形態を使用して、石膏製品を連続的な様式で生成することができる。効果的な割合の水を混合チャンバ３０内で乾燥焼き石膏（および当業者に知られている他の乾燥および湿性添加剤）と混合して、水性焼き石膏スラリーを生成することができる。実施形態において、下部噴霧ノズル１２０から分配される水の量は、石膏製品の所望の配合に従って混合器１０に供給される計量された水の量の一部分として含まれ得る。
【００６８】
実施形態において、下部噴霧ノズル１２０は、水噴霧が方向付けされるロータ４０の下部表面１３０の洗浄を助けるように構成された、少なくとも１つの高圧噴霧ノズルを含むことができる。実施形態では、任意の適切な機器（例えば、圧力洗浄ポンプまたは他の加圧デバイス）を使用して、噴霧ノズル（複数可）１２０に供給される水を、そこから放出される水のそれぞれの噴霧に意図された圧力に従って加圧することができる。実施形態では、少なくとも１つの高圧噴霧ノズル１２０（例えば、４００ｐｓｉ以上）は、回転するロータ４０の下部表面１３０に対して水の噴霧を方向付けるように構成されている。
【００６９】
図１を参照すると、実施形態では、上部蓋３２に画定された一連の水入口１１にそれぞれ位置付けられた一連の低圧水噴射を使用して、計量された水の量の別の部分を、混合器１０内の焼き石膏に取り込む。実施形態では、上部蓋３２に装着された水噴射のうちの少なくとも１つは、高圧噴霧ノズルを含む。
【００７０】
図５を参照すると、本開示の原理に従って構築された混合装置１０を含む湿性端部システム３００の例示的な実施形態が示されている。実施形態では、湿性端部システム３００は、石膏製品３０１を成形する構成物材料を混合および／またはまとめるように適合された任意の好適な機器を含み得る。図示の実施形態では、湿性端部システム３００は、石膏壁板湿性端部システムとして構成されている。
【００７１】
実施形態では、湿性端部システム３００は、石膏スラリー混合および分配システム３０２、成形テーブル３０５、および成形ステーション３１０を含む。石膏スラリー混合および分配システム３０２は、スラリー分配システム３１５と流体連通する本開示の原理に従って構築された混合装置１０を含む。混合器３１０は、水および焼き石膏を撹拌して、水性焼き石膏スラリーを成形するように適合されている。
【００７２】
水およびスタッコの両方は、当技術分野において既知である１つ以上の入口を介して混合器１０に供給され得る。実施形態では、石膏製品を製造する技術分野で既知であるように、任意の他の適切なスラリー添加剤を、混合器１０に供給することができる。使用中、水および焼き石膏を混合器内で攪拌して、水性焼き石膏スラリーを成形することができる。一部の実施形態では、水および焼き石膏は、約０．５〜約１．３、他の実施形態では、約０．９以下の水対焼き石膏の比で混合器に連続的に添加され得る。
【００７３】
実施形態では、スラリー分配システム３１５は、当技術分野で既知であり、その実施例が、例えば、米国特許第６，４９４，６０９号、同第６，８７４，９３０号、同第７，００７，９１４号、および同第７，２９６，９１９号、ならびに米国特許出願第２０１２／０１６８５２７号、同第２０１２／０１７０４０３号、同第２０１３／００９８２６８号、同第２０１３／００９９０２７号、同第２０１３／００９９４１８号、同第２０１３／０１００７５９号、同第２０１３／０２１６７１７号、同第２０１３／０２３３８８０号、および同第２０１３／０３０８４１１号で議論されているように、適切な排出導管を含むことができる。排出導管は、任意の好適な材料から作製され得、異なる形状を有し得る。いくつかの実施形態では、排出導管は、可撓性導管を含み得る。
【００７４】
実施形態において、発泡体注入システム３２０は、混合器１０およびスラリー分配システム３１５のうちの少なくとも１つとともに配設され得る。発泡体注入システム３２０は、発泡体源（例えば、当技術分野で既知であるように構成された発泡体発生システムなど）、および発泡体供給導管を含み得る。実施形態では、任意の好適な発泡体源を使用することができる。好ましくは、水性発泡体は、発泡剤と水との混合物のストリームが発泡体発生器に方向付けされており、得られた水性発泡体のストリームが発生器から出て、セメント混合スラリーに方向付けされ、かつセメント混合スラリーと混合される連続的な様式で生成される。実施形態では、任意の好適な発泡剤を使用することができる。好ましくは、水性発泡体は、発泡剤と水との混合物のストリームが発泡体発生器に方向付けされており、得られた水性発泡体のストリームが発生器から出て、スラリーに方向付けされ、かつスラリーと混合される連続的な様式で生成される。好適な発泡剤のいくつかの例は、例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第５，６４３，５１０号に記載されている。
【００７５】
スラリー排出導管３１５は、混合器１１０と流体連通している。実施形態では、スラリー排出導管３１５は、当業者によって理解されるように、任意の適切な排出導管構成要素を含むことができる。図示された排出導管３１５は、送達導管３２５、発泡体注入システム３２０の発泡体注入本体３２７、流れ修正要素３３０、およびスラリー分配器３４０を含む。
【００７６】
被覆シート材料の第１のロールは、第１の被覆シート３５０が、第１のロールからスラリー分配システム３１５の上流で分配され、スラリー混合器および分配システム３０２と成形ステーション３１０との間に延在する成形テーブル３０５上で輸送されるように、選択的に分配されるように構成されている。被覆シート材料の第２のロールは、第２の被覆シート３５１が、焼き石膏スラリー混合および分配システム３０２のスラリー分配システム３１５と成形ステーション３１０との間、かつ第１の被覆シート３５０およびスラリー分配システム３１５から分配されたスラリー３５５にわたる位置で、成形テーブル３０５上の第２のロールから分配されるように、選択的に分配されるように構成されている。石膏ボード製品は、典型的には、「前面ダウン」で成形され、そのため成形テーブル３０５上を移動する第１のロールから分配される第１の被覆シート３５０は、完成石膏ボード３０１の「前面」被覆シート３５０（石膏ボード３０１が設置されるときに部屋の内部に向かって位置付けられることになる）として機能する。
【００７７】
実施形態では、被覆シート３５０、３５１のうちの一方または両方は、当技術分野でしばしば「上塗り」および／または所望であれば、ハードエッジと呼ばれる（コアを含む石膏スラリーと比較して）薄い比較的高密度の石膏スラリー層で前処理され得る。そのために、実施形態では、混合器１０は、排出導管３１５に送達される水性焼き石膏スラリー３５５の主流よりも比較的高密度である高密度水性焼き石膏スラリー３７２のストリーム（すなわち、「正面上塗り／ハードエッジストリーム」）を堆積するように適合された、第１の補助導管３７０を含むことができる。
【００７８】
実施形態において、ハードエッジ／正面上塗りローラ３７５は、焼き石膏スラリー混合および分配システム３０２のスラリー分配システムの上流に配置され、かつ第１のロールから分配されている第１の被覆シート３５０がそれらの間に配置されるように成形テーブル３０５上に支持されている。第１の補助導管３７０は、移動する第１の被覆シート３５０に上塗り層を塗布し、当技術分野で知られているように、ローラ３７５の幅が移動する第１の被覆シート３５０の幅よりも小さいことによって、移動する第１の被覆シート３５０の周辺部にハードエッジを画定するように適合された、上塗りローラの上流の第１のロールから分配されている第１の被覆シート３５０上に正面上塗り／ハードエッジストリーム３７２を堆積することができる。ハードエッジは、高密度層を第１の被覆シート３５０に塗布するために使用されるローラ３７５の端部の周りに高密度スラリーの部分を方向付けることにより、薄い高密度層を成形する同じ高密度スラリーから成形され得る。他の実施形態では、当業者には理解されるように、他の適切な技術を使用して、ハードエッジを成形することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、背面上塗りローラ３８０は、支持要素にわたって配置され、それにより、第２のロールから分配される第２の被覆シート２９がそれらの間に配置される。混合器１０はまた、排出導管３１５に送達される水性焼き石膏スラリー３５５の主流よりも比較的高密度である高密度水性焼き石膏スラリー３８７のストリーム（すなわち、「背面上塗りストリーム」）を堆積させるように適合された、第２の補助導管３８５を含むことができる。第２の補助導管３８５は、当技術分野において既知であるように、第２のロールから分配される第２の被覆シート３５１に上塗り層を塗布するように適合されている、背面上塗りローラ３８０の上流（第２の被覆シート３５１の移動方向で）で移動する第２の被覆シート３５１上に背面上塗りストリーム３８７を堆積することができる。
【００８０】
他の実施形態では、別個の補助導管が、混合器に接続されて、１つ以上の別個のエッジストリームを移動する被覆シートに送達することができる。（補助混合器などの）他の好適な機器を補助導管内に設けて、例えば、スラリー中の発泡体を機械的に破壊することによって、および／または好適な入口を通して補助導管（複数可）へ挿入された好適な消泡剤の使用を通じて発泡体を化学的に破壊することによって、内部のスラリーをより高密度にするのに役立たせることができる。
【００８１】
上塗りローラ３７５、３８０、成形テーブル３０５、およびその他の支持要素はすべて、当技術分野において既知であるようにそれぞれ意図された目的に好適な機器を含むことができる。湿性端部システム３００には、当技術分野において既知であるような他の好適な機器を装備することができる。
【００８２】
焼き石膏スラリー混合および分配システム３０２、成形テーブル３０５、および成形ステーション３１０を含む湿性端部システム３００は、所定の公称厚さを有する連続石膏ボード３０１が成形ステーションから供給されるように、構成物材料を一緒に混合してまとめるように構成されている。成形ステーション３１０は、石膏ボード３０１が所定の厚さ範囲内にあるように石膏ボード３０１を成形して、所定の公称厚さ（例えば、１／４インチ、３／８インチ、１／２インチ、５／８インチ、３／４インチ）の石膏ボードを生成するように構成され得る。当技術分野では既知であるように、成形ステーション３１０は、その意図された目的のために好適な任意の機器を含み得る。例えば、実施形態では、成形ステーション３１０は、上下軸ＮＡに沿って互いに間隔を置いた関係で、一対の成形プレートまたはロールを含み得る。石膏ボード３０１は、垂直に間隔を置いて成形されたプレート／ロールを通過して、石膏ボード３０１の厚さを決定する。前面被覆シート３５０を背面被覆シート３５１に固定するために接着剤を適用することを含む、前面被覆シート３５０をサンドイッチの側面の周りに巻き付けて、石膏ボード３０１のエッジを囲むのを助ける機器を提供することができる。
【００８３】
実施形態では、例えば、切断ステーションなどの他の石膏ボード製造ステーション、ボードインバータを含む移動システム、ドライヤ（またはキルン）、ならびに予約およびスタッキングシステム。切断ステーションは、石膏ボード３０１をきれいに切断できるように、切断ステーションに到達する前に石膏コアを構成する石膏スラリーを十分に固化させるために、成形ステーションから十分に離れた距離に位置され得る。切断ステーションは、石膏ボード３０１が切断ステーションを通って移動する際に、石膏ボード３０１を横軸に沿って周期的に切断して、一連のボードセグメントを画定するように構成された、ナイフを含むことができる。実施形態では、ナイフは、当業者に一般的に知られているような回転ナイフであり得る。移動システムは、石膏ボード３０１をひっくり返して、前面が上を向いた状態でキルン（ドライヤ）を通ってボードが送られるように構成され得る。
【００８４】
キルンは、石膏ボード３０１のコアを成形する水性石膏スラリーで発生する化学的水和反応で別途使用されない石膏ボードの自由水を追い出すのに十分な高温の環境を提供するように構成され得る。実施形態では、キルン（ドライヤ）は、当業者に知られているような任意の適切な機器を含むことができる。
【００８５】
実施形態では、適切な予約ユニットを、キルンとスタッキングシステムの間に介挿することができる。予約ユニットは、一対のボードを「予約済み」の関係で一緒に配置するように構成され得、ここにおいて、一対の予約済み石膏ボードの前面は、スタック化した関係にある一対のボードとともに嵌め合わせられる。実施形態では、予約ユニットは、当業者に知られているような任意の適切な機器を含むことができる。当業者は、本開示の原理に従って評価され得る石膏ボードの生成に適した石膏ボード製造ラインの実施形態に、他の機器および／または製造ステーションを含めることができることを理解するであろう。スタッキングユニットは、一連の対の予約済みボードを重ねて受容するように構成され得る。一連の予約済みボードは、出荷用にパレットに載せられ、または別の方法で束ねられ得る。
【００８６】
図６を参照すると、本開示の原理に従う石膏製品を製造する方法５００の一実施形態のステップが示されている。実施形態では、本開示の原理に従って石膏ボードを製造する方法を、本明細書で論じられる原理に従って構築された混合装置の任意の実施形態で使用することができる。
【００８７】
図示された石膏製品の製造方法５００は、混合装置の混合器ハウジングによって、混合ハウジングの上部蓋内に画定された少なくとも１つの入口を通して画定された混合チャンバ内に焼き石膏および水を挿入することを含む（ステップ５１０）。実施形態では、上部蓋によって画定された少なくとも１つの入口は、蓋リング内に半径方向に配置される。実施形態では、少なくとも１つの水入口、少なくとも１つの焼き石膏入口、および少なくとも１つの添加剤入口は、蓋リング内に半径方向に配置される。実施形態では、少なくとも１つの入口を使用して、水および少なくとも１つの添加剤の両方をハウジングの混合チャンバに提供することができる。上部蓋は、蓋リングを含む。
【００８８】
混合チャンバ内に配置されたロータは、上下軸を中心に回転して、焼き石膏の水性分散液を成形する（ステップ５２０）。ロータの上側表面は、蓋リング隙間によって上下軸に沿って蓋リングから分離されている。
【００８９】
焼き石膏の水性分散液は、混合器ハウジングによって画定された排出口を通って混合チャンバから、排出導管内に排出される（ステップ５３０）。排出口は、蓋リングの半径方向外側に配置されている。
【００９０】
ロータは、蓋リング隙間が変化するように、蓋リングに対して上下軸に沿って移動する（ステップ５４０）。実施形態において、ロータは、下降位置と上昇位置との間の移動範囲にわたって往復運動可能である。例えば、実施形態では、ロータを移動させることは、ロータを下降位置から上昇位置に移動させることを含む。ロータの上側表面は、ロータが上昇位置にあるときよりも下降位置にあるときに、上下軸に沿って蓋リングからより遠くにあり、ロータ下部は、ロータが上昇位置にあるときよりも下降位置にあるときに、混合器の下部により近い。
【００９１】
本開示の原理に従って石膏製品を製造する方法の実施形態では、方法５００は、ロータが上昇位置にあるときに、ロータ下部に対して水の噴霧を方向付けることを含むことができる。実施形態では、ロータの外周からその中心（ロータシャフトに取り付けられている場所）までの半径方向の線に沿って、ロータの下側に対して水を噴霧することができる。実施形態では、半径方向の線の全部または一部に沿って、水を噴霧することができる。
【００９２】
実施形態において、ロータを移動させて、蓋リング隙間を変更することは、混合チャンバから排出される焼き石膏の水性分散液の体積に基づいている。例えば、生成中の石膏ボードの厚さが増加すると、石膏ボードの厚さがより薄い場合（同じライン速度の場合）よりも、所定のライン速度で石膏ボードを生成するために、より大きな体積流量の水性焼き石膏スラリーが使用される。実施形態では、石膏ボードの厚さが増加すると、蓋リング隙間が増加し得る。実施形態では、生成される石膏ボードの厚さが減少することに応じて、蓋リング隙間を減少させることができる。実施形態では、蓋リング隙間のサイズは、（所定のライン速度に対して）生成される石膏ボードの厚さと相関している。
【００９３】
実施形態では、焼き石膏の水性分散液が混合チャンバから排出されるときに、ロータの移動が起こる。例えば、所定の厚さの石膏ボードを生成するボードマシンのライン速度を上げることが望まれる場合、蓋リング隙間を増加させて、混合装置から排出される石膏スラリーの体積流量をより大きくすることができる。実施形態では、ロータを蓋リングに対して上下軸に沿って移動させて、ラインを停止したり、または混合器の動作を停止したりすることなく、蓋リング隙間を変更することができる。
【００９４】
本明細書に引用される全ての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９５】
本発明を記載する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、用語「ａ」、および「ａｎ」、および「ｔｈｅ」、ならびに同様の指示語の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するよう解釈されるものである。「備えること」、「有すること」、「含むこと」、および「含有すること」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供されるありとあらゆる例または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、本発明の理解をより容易にすることを単に意図し、特許請求の範囲に別途記載されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における用語は、特許請求の範囲に記載されていない要素を本発明の実施にとって不可欠であるとして示すものと解釈されるべきではない。
【００９６】
本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の様式を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載されている。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の記載を読むことで当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がそのような変形を必要に応じて用いることを期待し、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用される法律によって許容される、本明細書に添付の特許請求の範囲において列挙される主題の全ての修正物および同等物を含む。さらに、全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
【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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【国際調査報告】
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