СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЕМКОСТИ СЫПУЧИМ МАТЕРИАЛОМ
METHOD AND DEVICE TO FILL VESSEL WITH LOOSE MATERIAL

Область техники
Изобретение относится к способу заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом и к устройству для осуществления этого способа.
Уровень техники
Сыпучий материал хранится в различных емкостях. Например, предложено несколько технических решений для снижения теплопроводности емкости (например, витрины, фонаря на крыше или покрытии и т.п.) путем заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом. Сыпучий материал имеет особые трудности при работе с ним, в частности, с точки зрения заполнения внутреннего объема емкости. Например, в силу нескольких факторов, таких как влажность тары, в которой хранится сыпучий материал, эти материалы часто агломерируются в относительно крупные агломераты, которые могут сильно затруднять работу с сыпучим материалом. Эти агломераты в свою очередь препятствуют течению сыпучего материала по оборудованию, работающему с ним, и во внутренний объем емкости. Разумеется, процесс заполнения внутреннего объема емкости усложняется в еще большей степени, если размеры сформированных сыпучим материалом агломератов крупнее отверстия в емкости, через которое должен заполняться внутренний объем. На известных способах и устройствах для заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом часто отрицательно сказывается явление агломерации сыпучего материала. Предлагавшиеся технические решения для устранения трудностей, возникающих при работе с большими количествами сыпучего материала, являются успешными в разной степени.
Помимо этого, при работе с большими количествами сыпучего материала нередко генерируются значительные количества статического электричества, в результате чего отдельные частицы приобретают заряд статического электричества. Помимо вредного воздействия на оборудование со стороны таких больших количеств статического электричества заряд статического электричества отдельных частиц может способствовать агломерированию частиц в еще большей степени. Причем электростатический заряд отдельных частиц может вызывать налипание частиц на поверхностях оборудования, работающего с сыпучим материалом, либо может вызывать налипание отдельных частиц на внутренних поверхностях емкости, в результате чего будет затруднено перемещение сыпучего материала во внутренний объем емкости. Несмотря на действие отрицательных последствий этого статического электричества, ни один из известных способов и устройств для заполнения внутреннего объема емкости не решил действенным образом проблему генерирования статического электричества при заполнении емкостей.
Специалистам в данной области техники известно, что сыпучий материал твердеет при определенной плотности (или в относительно узких пределах значений плотности), если сыпучий материал просто ссыпается в объем, например во внутренний объем емкости. Эта плотность сыпучего материала внутри емкости, создаваемая, когда он просто ссыпается во внутренний объем емкости, обычно называется насыпной плотностью. Но нередко требуется заполнить внутренний объем емкости сыпучим материалом с плотностью, более высокой, чем эта насыпная плотность. Например, заполнение внутреннего объема емкости сыпучим материалом с относительно высокой плотностью (например, с плотностью выше насыпной плотности материала в виде макрочастиц) может значительно улучшить (например, уменьшить) теплопроводность емкости по сравнению с емкостью, заполненной тем же материалом в виде макрочастиц с его насыпной плотностью. Известные способы и устройства для заполнения внутреннего объема емкости можно использовать для заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом с плотностью, приблизительно равной его насыпной плотности, но эти способы и устройства невозможно эффективно использовать для заполнения емкости сыпучим материалом с плотностью, по существу более высокой, чем насыпная плотность сыпучего материала.
Соответственно, существует необходимость создания способа и устройства для заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом, которые устранят упомянутые и другие проблемы, не решенные способами и устройствами известного уровня техники. Эти и прочие преимущества изобретения, и также дополнительные признаки изобретения раскрыты в приводимом ниже описании изобретения.
Сущность изобретения
Согласно изобретению создан способ заполнения сыпучим материалом емкости, имеющей внутренний объем. Способ в основном заключается в выполнении следующих этапов: образуют емкость, имеющую длину, ширину и внутренний объем; обеспечивают источник сыпучего материала, заполняют, по меньшей мере, часть внутреннего объема емкости сыпучим материалом; и повторяют эти этапы до заполнения внутреннего объема емкости заданным количеством сыпучего материала. При заполнении емкости сыпучим материалом емкость одновременно подвергают вибрации или, по меньшей мере, одному утрамбовывающему движению, либо снимают статическое электричество, генерируемое при заполнении емкости сыпучим материалом. Способ согласно настоящему изобретению может включать в себя любое целесообразное сочетание упомянутых этапов.
Согласно изобретению также создано устройство для заполнения сыпучим материалом емкости, имеющей внутренний объем. Устройство, в основном, содержит несущий узел, резервуар и, по меньшей мере, исполнительный узел, вибрационный узел или узел разряда статического электричества. Несущий узел имеет некоторую длину и ширину и обычно установлен под углом более нуля градусов и менее девяноста градусов, или под углом, равным девяноста градусам относительно горизонтали. Несущий узел также выполнен с возможностью установки и фиксирования на нем емкости. Резервуар имеет, по меньшей мере, одно отверстие и содержит сыпучий материал. Резервуар расположен над емкостью, чтобы материал протекал через отверстие во внутренний объем емкости.
Исполнительный узел, если он используется, контактирует, по меньшей мере, с частью несущего узла и выполнен с возможностью осуществления возвратно-поступательного перемещения несущего узла. Вибрационный узел, если он используется, контактирует, по меньшей мере, либо с частью несущего узла, либо с поверхностью емкости, и придает емкости вибрационное движение, когда емкость установлена на несущем узле. Узел снятия статического электричества может содержать множество металлических выступов (например, штифтов), и он установлен на расстоянии от емкости, достаточным для того, чтобы генерируемое при заполнении емкости статическое электричество смогло сниматься из емкости в узел снятия статического электричества. Устройство согласно данному изобретению может содержать любое целесообразное сочетание упомянутых выше узлов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - боковая вертикальная проекция устройства для заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - вид спереди в разрезе устройства, показанного на Фиг.1.
Фиг.3 - вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе устройства, показанного на Фиг.1; при этом показаны вибрационный узел, несущий узел и емкость.
Фиг.4 - вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе устройства, показываемого на Фиг.1; при этом показаны несущий узел, узел снятия статического электричества и емкость.
Фиг.5а - вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе устройства, показываемого на Фиг.1, при этом показаны кулачковый узел, несущий узел и емкость.
Фиг.5в - вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе иллюстрирует кулачковый узел и несущий узел в другом положении, отличном от положения с Фиг.5А.
Фиг.6 - увеличенное местное сечение предпочтительного варианта осуществления приемного резервуара устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг.7 - вид в перспективе емкости и устройства для заполнения внутреннего объема емкости сыпучим материалом, выполненных согласно настоящему изобретению.
Фиг.8 - вид в перспективе зажимного приспособления для установки заполняемой емкости, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
На Фиг.1 показано устройство 30 для заполнения внутреннего объема емкости 32 (показана контуром) сыпучим материалом 34, выполненное согласно настоящему изобретению. Геометрия емкости 32 может быть любой, но емкость обычно имеет, по меньшей мере, одно отверстие 32а. Устройство 30 содержит опорный узел 36 для установки на нем емкости 32 и заполняющий узел 38 для доставки сыпучего материала 34 в отверстие 32а установленной емкости 32. Опорный узел 36 может иметь любую подходящую конструкцию. Как показано на Фиг.1, несущий узел 42 обычно устанавливается на раме 40; и несущий узел выполнен с возможностью размещения и установки на нем емкости 32. Несущий узел 42 имеет длину и ширину и выполнен с возможностью установки и фиксирования на нем емкости 32. Несущий узел 42 может иметь любую подходящую конструкцию, выполненную с возможностью установки и фиксирования на нем емкости 32, и он может быть выполнен из любого подходящего материала. Согласно Фиг.7 несущий узел 42 содержит по существу прямоугольную раму с удлиненными уголками 44 и множество поперечин 46, перекрывающих ширину несущего узла 42. Следует отметить, что эта конструкция обеспечивает относительно легкую и при этом прочную и стабильную опорную конструкцию. Несущий узел 42 может быть выполнен, например, из стали. Для снижения веса несущего узла 42 предпочтительно, чтобы он был выполнен из алюминия.
Как показано на Фиг.1, заполняющий узел 38 содержит вакуумный конвейер 50, расположенный по существу над емкостью 32, установленной на несущем узле 42. Поступление сыпучего материала 34 обеспечивают на вакуумный конвейер 50 из источника продукта. Согласно Фиг.2 источник продукта выполнен в виде бункера 52 подачи продукта, связанного с вакуумным конвейером 50 вакуумным шлангом 54 или т.п. Вакуумный конвейер 50 может иметь неподвижную или подвижную конфигурацию; и поясняемый вакуумный конвейер 50 установлен на поворотной опорной системе 56 (см. Фиг.1). Рычаг 58, несущий вакуумный конвейер 50, шарнирно соединен с рамой 40 в шарнирном местоположении 60 таким образом, что вакуумный конвейер 50 может поворачиваться в сторону, чтобы вакуумный конвейер 50 выравнивался с коллекторной трубой 62 фильтрующей продувки, связанной с пылесборной системой или т.п.
Для точного направления сыпучего материала 34 из вакуумного конвейера 50 в емкость 32 на опорном узле 42 заполняющий узел 38 устройства 30 также содержит резервуар 64, действующий в качестве канала между заполняющим узлом 38 и открытым концом 32а емкости 32. Согласно Фиг.6, показывающему увеличенный, более подробный вид предпочтительного в настоящее время резервуара 64, резервуар 64 имеет, по меньшей мере, одно отверстие 66 для приема сыпучего материала 34 из вакуумного конвейера 50 во внутреннюю полость 68 и, по меньшей мере, одно отверстие 70 для обеспечения сообщения посредством текучей среды с отверстием 32а емкости. Резервуар 64 в основном расположен над емкостью 32, в результате чего сыпучий материал 34а протекает через отверстие 70 во внутренний объем емкости 32.
Приемный резервуар 64 согласно Фиг.6 также содержит верхний бункер 72 и нижний бункер 74, подвижно связанные друг с другом гофрированными трубками или мехами 76. Для облегчения движения сыпучего материала 34 через резервуар 64 вибрационный узел можно установить в примыкании к любой части резервуара 64. Это вибрационное движение ожижает собирающийся в резервуаре 64 сыпучий материал, чтобы сыпучий материал 34 протекал в следующую часть резервуара 64 или из резервуара 64 в емкость 32. Следует отметить, что подвижные меха 76 обеспечивают возможность относительного перемещения между верхним и нижним бункерами 72, 74, усиливая это перемещение вперед сыпучего материала 34. Верхний и нижний бункеры 72, 74 могут быть выполнены из любого подходящего материала. Верхний и нижний бункеры 72, 74 предпочтительно выполнены из стали или алюминия. Меха 76 можно выполнить из любого подходящего гибкого материала, хотя они предпочтительно выполнены из натурального или синтетического каучука.
Для регулирования направления и количества сыпучего материала 34а, идущего в нижний бункер 74, верхний бункер 72 может иметь, по меньшей мере, один затвор 78, установленный в нижней части верхнего бункера 72 и над мехами 76. Верхний бункер предпочтительно имеет множество (например, по меньшей мере, 3) затворов 78, расположенных по ширине верхнего бункера 72 и ограничивающих или предотвращающих прохождение сыпучего материала 34а в соответствующие расположенные ниже части мехов 76 и в нижний бункер 74.
Нижний бункер 74 предпочтительно связан с несущим узлом 42, который на Фиг.6 показан контуром. Таким образом, дальний конец емкости 32, имеющий отверстие 32а, вмещается в отверстии 70 нижнего бункера 74, обеспечивая связь посредством текучей среды между ними для осуществления протекания сыпучего материала 34а.
Для обеспечения протекания сыпучего материала 34а в емкость 32 нижний бункер 74 предпочтительно также имеет уплотняющий элемент 80, который обеспечивает уплотнение между нижним бункером 74 и частью емкости 32, выступающей через отверстие 70. Уплотняющий элемент 80 может иметь любую подходящую конструкцию и может быть выполнен из любого подходящего материала. Уплотняющий элемент 80 имеет динамическую конструкцию, соответствующую различным размерам емкости 32 и/или отверстиям 32а и уплотняющую их. Предпочтительное в настоящее время поясняемое осуществление представляет собой пневматическую камеру, установленную над отверстием 70 в нижнем бункере 74 и прикрепленную к внутренней поверхности нижнего бункера 74. После того, как часть емкости 32 будет введена в отверстие 70 нижнего бункера 74, пневматическая камера затем надувается, чтобы она расширилась и блокировала часть отверстия 70, не перегороженного емкостью 32. При этом уплотняющий элемент 80 направляет поток сыпучего материала 34а из внутренней полости 68 емкости 64 через отверстие 32а емкости 32.
Для обеспечения непрерывности потока сыпучего материала 34а во внутренний объем емкости 32 при заполнении внутреннего объема емкости 32 резервуар 64 обычно заполняют с избытком сыпучего материала 34а (например, количество сыпучего материала в резервуаре 64 предпочтительно приблизительно на 10-20 процентов превышает количество, необходимое для полного заполнения внутреннего объема емкости 32). Хотя внутренний объем емкости 32 можно все еще заполнять, когда поток материала в емкости 32 прерывается, было обнаружено, что такие прерывания приводят к неравномерному распределению отдельных частиц материала 34а внутри емкости 32. В частности, обнаружено, что если поток сыпучего материала во внутренний объем емкости 32 прерывается, то внутренний объем емкости 32 можно заполнять участками, в которых средний размер отдельных частиц материала значительно меньше, чем в окружающих участках. Эти участки с частицами разного размера могут, например, создавать нежелательные оптические свойства в полупрозрачной или прозрачной емкости 32.
Как показано на Фиг.6, из-за излишнего количества сыпучего материала 34а резервуар 64 обычно содержит значительное количество сыпучего материала 34а после полного заполнения внутреннего объема емкости 32. Для выгрузки этого излишка сыпучего материала из резервуара 64, резервуар 64 предпочтительно содержит продувочный затвор 82, расположенный на дне резервуара 64 и обеспечивающий возможность высыпания излишка сыпучего материала 34а из резервуара 64. Как показано на Фиг.6, продувочный затвор 82 расположен в нижнем бункере 74. Продувочный затвор 82 можно открывать и закрывать любыми подходящими средствами. Обычно продувочный затвор 82 можно открывать и закрывать при помощи, по меньшей мере, одного пневматического или гидравлического цилиндра, прикрепленного к внешней стороне емкости 64 и соединенного с возможностью движения с продувочным затвором 82. Продувочный затвор 82 выполнен с возможностью выведения сыпучего материала 34а в соответствующую продувочную систему, которую можно использовать для сбора излишков сыпучего материала для повторного использования, удаления и т.п.
Согласно настоящему изобретению устройство 30 может иметь разную конструкцию, и изобретение обеспечивает разные способы заполнения для обеспечения требуемых характеристик заполнения и повышенной плотности сыпучего материала 34 в емкости 32. Поэтому емкость 34 подвергается воздействию одного или нескольких усилий, которые облегчают протекание сыпучего материала 34 в емкость 32 и через нее.
Для содействия протеканию сыпучего материала через внутренний объем емкости несущий узел 42 расположен под углом, равным углу наклона подачи сыпучего материала 34, для обеспечения подачи сыпучего материала 34 под действием силы тяжести (например, более нуля градусов и менее девяноста или равным девяносто градусам относительно горизонтали). Несущий узел 42 может быть установлен под любым соответствующим углом, например, под углом приблизительным от 10 до 90, от 20 до 90, от 30 до 90, от 40 до 80 градусов относительно горизонтали. Например, для заполнения аэрогельным сыпучим материалом угол несущего узла 42 предпочтительно превышает или равен 37 градусам угла наклона подачи этого материала. В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления угол несущего устройства 42 для емкости 32, предназначенной для размещения аэрогельного сыпучего материала, угол несущего узла 42 составляет около 45 градусов от горизонтали. Причем, когда несущий узел 42 опирается на раму 40, согласно чертежу, то рама 40 может обеспечивать конструкцию для изменения угла емкости 32, установленной на несущем узле 42.
Емкость 32 может подвергаться воздействию различных усилий и движений, которые способствуют протеканию сыпучего материала 34 в емкость 32 и через нее. В частности, емкость 34 предпочтительно подвергается одному или, предпочтительно, обоим следующим движениям: вибрационное движение и/или утрамбовывающее движение.
2
Здесь термин «утрамбовывающее движение» означает очень низкочастотное, с большой амплитудой, вибрационное движение, прилагаемое к емкости 32. Утрамбовывающее движение, если таковое применяется, делает сыпучий материал 34 более компактным во внутреннем объеме емкости 32 с плотностью выше насыпной плотности сыпучего материала 34 (например, с плотностью, которая обеспечивается, когда сыпучий материал 34 просто ссыпается). Утрамбовывающее движение можно осуществлять любым соответствующим образом, хотя, предпочтительно, при помощи механического исполнительного механизма 84, обеспечивающего надежное повторяющееся движение. Обычно утрамбовывающее движение осуществляется соударением части емкости 32, или рамы или опоры, на которой находится емкость 32, с неподвижной поверхностью. Подразумевается, что утрамбовывающее движение создает замедление в направлении, которое уплотняет сыпучий материал 34, во внутренний объем емкости 32 (например, когда емкость 32 наклонена, то замедление направлено на уплотнение сыпучего материала 34 в нижнюю часть емкости 32). Утрамбовывающее движение может создавать замедление, направленное по существу в горизонтальном направлении, по существу в вертикальном направлении, или и в том и в другом направлениях. При ее заполнении сыпучим материалом емкость 32 предпочтительно наклонена, и утрамбовывающее движение (например, замедление) направлено в осевом направлении емкости 32. Для доведения до максимума уплотнения сыпучего материала утрамбовывающее движение предпочтительно подвергает емкость 32, по меньшей мере, одному замедлению, по меньшей мере, равному 900 м/сек.
Для обеспечения этого утрамбовывающего движения в показанном варианте осуществления емкость 32 установлена для осевого перемещения. При этом несущий узел 42, на котором установлена емкость 32, подвижно соединен с рамой 40. Это подвижное прикрепление не только обеспечивает легкую загрузку и разгрузку емкости 32, но также обеспечивает перемещение несущего узла 42 относительно рамы 40 при приложении утрамбовывающего усилия на несущий узел 42 исполнительным узлом 84.
Специалистам в данной области техники будет ясно, что несущий узел 42 можно подвижно прикрепить к раме 40 любым соответствующим образом. Например, несущий узел может также содержать множество (например, по меньшей мере, 40) роликов, прикрепленных к поверхности несущего узла, обращенной к раме. Эти ролики контактируют с частью рамы 40 или прокатываются по этой части, тем самым, обеспечивая возможность перемещения несущего узла 42 относительно рамы 40. Или же ролики можно прикрепить к раме 40 и установить их с возможностью контактирования с частью несущего узла 42, или прокатывания по этой части. Несущий узел, согласно Фиг.3, предпочтительно подвижно прикреплен к раме 40 при помощи множества (например, по меньшей мере, четырех) кинематических пар 86. Здесь термин «кинематическая пара» обозначает пару элементов или звеньев, соединенных вместе таким образом, что их взаимное перемещение в определенном направлении частично или полностью ограничено. Два элемента кинематической пары могут содержать стержень 88 и муфту 90, относительное перемещение которых осуществляется при помощи подшипников качения (не показаны), установленных в муфте 90. Следует отметить, что элементы кинематической пары 86 должны быть неподвижно прикреплены к несущему узлу 42, а другой элемент должен быть неподвижно прикреплен к раме 40.
Как показано на Фиг.1, исполнительный узел 84, если таковой применяется, установлен с возможностью контактирования с частью несущего узла 42 и выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения несущего узла 42, на котором установлена емкость 32. Исполнительный узел 84 можно выполнить с возможностью возвратно-поступательного перемещения несущего узла 42 по существу в горизонтальном направлении, по существу в вертикальном направлении, или в обоих этих направлениях. Исполнительный узел 84 предпочтительно выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения несущего узла 42 в направлении вдоль длины емкости 32 для наиболее эффективного усиления перемещения сыпучего материала 34 по длине емкости 32.
Исполнительный узел 84 может быть любым подходящим устройством, способным осуществлять возвратно-поступательное перемещение емкости 32, в данном случае - за счет перемещения несущего узла 42. Например, исполнительный узел 84 может содержать пневматический или гидравлический цилиндр, связанный с несущим узлом 84 и неподвижной конструкцией, такой как рама 40. Согласно Фиг.5а и 5в исполнительный узел 84 предпочтительно содержит кулачковый узел 92, более предпочтительно - узел двухмерного спирального кулачка, несущий узел 42 или конструкцию, относящуюся к несущему узлу 42, действующему в качестве элемента, приводимого в движение кулачком. Здесь термин «узел спирального кулачка» обозначает кулачковый узел, в котором тело кулачка имеет по существу спиральную форму (т.е. расстояние между осью вращения и поверхностью кулачка, обращенной к приводимому в движение кулачком элементу, увеличивается с поворотом кулачка). Кулачковый узел предпочтительно установлен таким образом, что периферийная поверхность поворотного кулачка 94, при его полном обороте, контактирует с нижней частью кулачкового узла 42 при, по меньшей мере, части оборота. В частности, согласно Фиг.5а и 5в, кулачковый узел 92 обычно установлен с возможностью контактирования с самой нижней частью дальнего конца несущего узла 42, хотя кулачковый узел 92 может контактировать с несущим узлом 42 в любом соответствующем местоположении. Например, если кулачковый узел 92 установлен с возможностью контактирования с нижним концом несущего узла 42, согласно чертежу, то кулачковый узел 92 может контактировать с несущим узлом 42 приблизительно на середине ширины несущего узла 42 или вблизи края кулачкового узла. Кулачковый узел предпочтительно имеет, по меньшей мере, два таких кулачка 94, каждый из которых установлен с возможностью контактирования с несущим узлом 42 вблизи противоположных краев несущего узла 42.
Во время действия исполнительного узла 84 двухмерные спиральные кулачки 94 поворачиваются и толкают приводимый в движение от кулачка элемент (например, несущий узел 42) на увеличивающееся расстояние от оси поворота 96 кулачков 94. После того, как спиральный кулачковый узел 92 завершит один оборот, приводимый в движение от кулачка элемент (например, несущий узел 42) более не контактирует с периферийной поверхностью спирального кулачка 94, и приводимый в движение от кулачка элемент (например, несущий узел 42) имеет возможность резкого снижения до контактирования с неподвижной поверхностью или объектом. Соответственно, при повороте узла 92 спирального кулачка несущий узел 42 поднимается по своей длине до тех пор, пока не снизится и при этом не ударится о неподвижную поверхность или объект. Это возвратно-поступательное поднимающееся и опускающееся движение подвергает несущий узел 42 низкочастотному утрамбовывающему движению, усилие и замедление которого направлено по длине несущего узла 42.
Приводимый в движение кулачком элемент (например, несущий узел 42) можно выполнить с возможностью его снижения и контактирования с любой подходящей неподвижной поверхностью или объектом после того, как он перестанет контактировать с периферийной поверхностью спирального кулачка 94. Например, приводимый в движение кулачком элемент (например, несущий узел 42) может резко упасть на поверхность кулачка 94 как можно ближе к оси поворота 96 спирального кулачка 94. Или же, согласно Фиг.5в, приводимый в движение кулачком элемент (например, несущий узел 42) может резко снизиться до контактирования с узлом 97 жесткого упора. Узел 97 жесткого упора может содержать любой подходящий узел, выполненный с возможностью резкой остановки работающего от кулачка элемента (например, несущего узла 42). Например, узел 97 жесткого упора может содержать упор и монтажную опору, неподвижно прикрепленную к неподвижному объекту, например, к раме устройства или к неподвижной части кулачкового узла (согласно Фиг.5а и 5в). Для обеспечения возможности регулирования расстояния, на протяжении которого приводимый в движение кулачком элемент (например, несущий узел 42) падает после прекращения его контакта с периферийной поверхностью кулачка 94, положение упора относительно монтажной опоры предпочтительно является регулируемым (например, общая длина узла 97 жесткого упора может быть регулируемой). Регулирование упора по отношению к монтажной опоре можно выполнять любым подходящим способом. Например, узел 97 жесткого упора может также содержать резьбовое крепежное средство (например, резьбовой стержень), прикрепленное к упору и сопрягающееся с резьбовым гнездом (например, с гайкой или с резьбовой полостью), неподвижно прикрепленным к монтажной опоре или выполненным в ней. Это техническое решение позволяет регулировать продольное положение упора относительно монтажной опоры поворотом резьбового крепежного средства.
Как вариант или дополнительно, емкость 32 можно подвергать вибрационному движению любым подходящим способом. Здесь термин «вибрационное движение» обозначает безударное синусоидальное движение, наблюдаемое для одиночного местоположения на емкости 32. Обычно емкость подвергают вибрационному движению за счет контактирования части емкости 32 или любой поверхности, на которой находится емкость 32 (например, несущий узел 42), с вибрационным узлом 98. Вибрационное движение, придаваемое емкости 32, можно локализовать (например, наиболее интенсивное и действенное вибрационное движение можно локализовать в части емкости 32) или распределить по всей емкости 32 (например, интенсивность вибрационного движения может быть по существу одинаковой по всей емкости 32). Если вибрационное движение локализовано, то вибрационное движение предпочтительно перемещается для локализации вибрационного движения в части емкости 32, в которой частицы материала агломерировались или прилипли к поверхности емкости 32. Если исполнение этого способа предусматривает сочетание вибрационного движения и, по меньшей мере, одного утрамбовывающего движения, то вибрационное движение можно прекратить до того, как емкость 32 будет подвергнута, по меньшей мере, одному утрамбовывающему движению. Но емкость 32 предпочтительно одновременно подвергается вибрационному движению и, по меньшей мере, одному утрамбовывающему движению.
Вибрационное движение можно обеспечить любым соответствующим вибрационным узлом 98. Согласно Фиг.3 вибрационный узел 98 установлен для контактирования, по меньшей мере, с частью несущего узла 42 или поверхности емкости 32, чтобы придать вибрационное движение емкости 32, находящейся на несущем узле 42. Для максимальной эффективности вибрационного движения, придаваемого емкости 32, вибрационный узел 98 предпочтительно контактирует с поверхностью емкости 32.
Вибрационный узел может придать любое соответствующее вибрационное движение емкости 32, расположенной на несущем узле 42. Вибрационное движение предпочтительно представляет собой ограниченное смещение (например, около 10, 5, 2 мм или менее), направленное вдоль взаимно перпендикулярных осей, из которых, по меньшей мере, одна по существу перпендикулярна поверхности емкости. Вибрационное движение может иметь любую целесообразную частоту. Вибрационное движение предпочтительно имеет частоту, по меньшей мере, около 100 Гц, более предпочтительно, по меньшей мере, около 200 Гц и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, около 250 Гц.
Вибрационный узел 98 может содержать любое устройство, способное обеспечивать вибрационное движение емкости 32. Согласно Фиг.7 вибрационный узел 98 имеет узел 100 транспортирования и вибрационную панель 102. Вибрационная панель 102 подвешена под узлом 100 транспортирования любым соответствующим средством, в данном случае - парой тросов 103, и установлена с возможностью контактирования с поверхностью емкости 32. Вибрационная панель 102 по существу состоит из панели 104 и вибратора 105. Панель 104 может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как дерево, пластмасса или металл; и вибратор 105 может быть любым соответствующим выпускаемым промышленностью вибратором. Чтобы исключить повреждение поверхности емкости 32, панель 104 предпочтительно имеет защитное покрытие (например, из ткани), прикрепленное к поверхности панели 104, обращенной к поверхности емкости 32.
Для обеспечения вибрационного движения и, следовательно, наиболее эффективного перемещения сыпучего материала 34 в емкости 32 и по ее длине, узел 100 транспортирования можно перемещать относительно несущего узла 42 и емкости 32 при помощи любого соответствующего устройства. Например, согласно Фиг.7, узел 100 транспортирования может содержать стержень 106 и, по меньшей мере, две муфты, с возможностью скольжения соединенные со стержнем 106 и прикрепленные к остальной части узла 100 транспортирования. Скользящему перемещению муфты 108 вдоль стержня 106 могут способствовать роликовые подшипники (не показаны), установленные в муфтах 108. Специалистам в данной области техники будет ясно, что узел транспортирования при этом может подниматься и опускаться вместе со стержнем 106. Например, лебедку можно расположить в любом соответствующем местоположении на устройстве, например, на основании рамы; шкив можно установить сверху устройства; и трос, который выходит из лебедки и проходит по шкиву, можно прикрепить к узлу 100 транспортирования. Или же узел транспортирования можно прикрепить к клиновому ремню, который проходит по сторонам несущего узла 42; а приводы и зубчатые колеса можно прикрепить к верху и низу рамы 40.
Как упомянуто выше, агломерированию отдельных частиц из источника сыпучих материалов могут содействовать несколько факторов. Например, статическое электричество обычно генерируется при заполнении емкости некоторыми типами сыпучих материалов (например, заряжаемых статическим электричеством частиц). Без ссылки на какую-либо определенную теорию считается, что статическое электричество генерируется обусловленными трением потерей или приобретением электронов отдельными частицами при прохождении частиц через резервуар во внутренний объем емкости. Здесь термин «заряжаемые статическим электричеством частицы» обозначает сыпучий материал, который может заряжаться статическим электричеством из-за трения, создаваемого движением частиц. Эти потеря или приобретение электронов при этом создают частицы, имеющие разноименные заряды, и/или частицы, имеющие заряд, не являющийся одноименным с зарядом емкости или резервуара; и это обстоятельство может обусловить агломерирование частиц и/или их налипание на поверхностях емкости или резервуара, в результате чего создастся помеха потоку материала во внутренний объем емкости. Поэтому, для содействия течению сыпучего материала 34 во внутренний объем емкости 32, статическое электричество, генерируемое при заполнении емкости 32 сыпучим материалом 34, снимается до и/или во время процесса заполнения.
Статическое электричество, генерируемое при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом 34, можно снимать с помощью любого подходящего способа. Например, статическое электричество, генерируемое при заполнении емкости 32, можно активно разряжать ионизацией атмосферы вокруг емкости 32. Без ссылки на какую-либо определенную теорию считается, что ионизация атмосферы в нескольких местах вокруг емкости 32 создает ионы, которые могут взаимодействовать с поверхностью емкости 32 и выделять или поглощать электроны, необходимые для нейтрализации статического заряда, создающегося на поверхности емкости 32 при ее заполнении сыпучим материалом 34.
Или же статическое электричество, генерируемое при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом 34, можно разряжать за счет установки заземленного проводника (т.е. проводника, соединенного с электрическим заземлением) вблизи поверхности емкости 32. За счет установки заземленного проводника вблизи поверхности емкости 32 статический заряд в некотором местоположении на емкости 32 рядом с заземленным проводником увеличивается до тех пор, пока заряд не станет достаточно большим и создаст электрическую дугу, проходящую от поверхности емкости 32 к заземленному проводнику. Электрический заряд, необходимый для создания этой электрической дуги между поверхностью емкости 32 и заземленным проводником, может зависеть от таких факторов, как влажность окружающей среды, хотя величина необходимого заряда обычно равна 7800 В на сантиметр расстояния между заземленным проводником и поверхностью емкости 32.
Чтобы в еще большей степени затруднить генерирование статического электричества при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом 34, сыпучий материал 34 можно подвергнуть воздействию увлажненным воздухом, достаточным для уменьшения количества статического электричества, генерируемого при заполнении внутреннего объема емкости 32. Разумеется, количество увлажненного воздуха, требуемого для уменьшения генерируемого количества статического электричества, может зависеть от таких факторов, как относительная влажность окружающей атмосферы и относительная влажность сыпучего материала 34 (например, относительная влажность окружающей среды, в которой содержится или хранится сыпучий материал 34). Сыпучий материал 34 можно подвергнуть воздействию увлажненным воздухом любым подходящим способом. Количество увлажненного воздуха, достаточного для уменьшения количества статического электричества, генерируемого при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом 34, предпочтительно вводят во внутренний объем емкости 32, когда емкость 32 заполнится сыпучим материалом 34. Или же (дополнительно) количество увлажненного воздуха для уменьшения количества статического электричества, генерируемого при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом 34, можно ввести в источник сыпучего материала 34 до и/или при заполнении им емкости 32. Увлажненный воздух может иметь любую подходящую влажность. Увлажненный воздух предпочтительно имеет относительную влажность около 80% или более (например, около 85%, 90%, 95%, 100% или более). Здесь термин «относительная влажность» обозначает значение количества водяного пара, фактически присутствующего в воздухе, по сравнению с наибольшим возможным его количеством в атмосфере.
Устройство, выполненное согласно настоящему изобретению, может содержать узел снятия статического электричества. Узел снятия статического электричества обычно установлен на расстоянии от емкости 32, чтобы производить снятие с емкости 32 в узел снятия статического электричества. Разумеется, упомянутое расстояние может зависеть от таких факторов, как относительная влажность окружающей среды, в которой помещено устройство, определенный тип применяемого узла снятия статического электричества, и от многих других факторов. Обычно узел снятия статического электричества установлен на расстоянии 1-3 см от поверхности емкости 32.
Узел снятия статического электричества может содержать любое подходящее устройство, выполненное с возможностью осуществления снятия статического электричества, генерируемого при заполнении внутреннего объема емкости 32 сыпучим материалом. Например, узел снятия статического электричества может содержать устройство, выполненное с возможностью ионизации атмосферы вокруг емкости 32, например, шину ионизации коронного разряда. Как вариант, узел снятия статического электричества может содержать множество металлических выступов, расположенных вблизи поверхности емкости 32 и соединенных с электрическим заземлением, и выполненных с возможностью обеспечения маршрута для снятия статического электричества с поверхности емкости 32. Для обеспечения локализации статического заряда на поверхности емкости 32 в наименьшем возможном местоположении, чтобы повысить частоту снятия, металлические выступы предпочтительно имеют по существу коническую форму, оконечность которых расположена на расстоянии 1-3 см от поверхности емкости 32. Этот вариант осуществления узла 110 снятия статического электричества представлен на Фиг.4. В частности, узел 110 снятия статического электричества может содержать множество металлических выступов 116, установленных между несущим узлом 42 и рамой 40 и расположенных вблизи поверхности емкости 32, обращенной к несущему узлу 42. В этом варианте осуществления множество металлических выступов 116 можно сформировать за счет прикрепления тканой металлизированной материи к раме 40 и вырезания частей ткацкого переплетения, чтобы получить сетку металлических выступов 116, расположенных вблизи поверхности емкости 32. Согласно еще одному варианту осуществления узел 118 снятия статического электричества можно прикрепить к узлу 100 транспортирования, чтобы обеспечить локализованное снятие статического электричества, генерируемого при заполнении емкости 32. Согласно Фиг.7 узел 118 снятия статического электричества можно прикрепить к переднему и заднему краям узла 100 транспортирования вибрационного узла 98. В этом варианте осуществления узел 118 снятия статического электричества предпочтительно содержит множество металлических выступов 120 (например, штифтов), выступающих из узла 118 снятия статического электричества к поверхности емкости 32.
Генерированию статического электричества при заполнении емкости 32 можно также препятствовать путем ионизации атмосферы вокруг местоположения, в котором сыпучий материал 34 входит во внутренний объем емкости 32 (например, отверстия в емкости 32). Без ссылки на какую-либо определенную теорию считается, что ионизация атмосферы в этом местоположении генерирует ионы, которые взаимодействуют с отдельными частицами сыпучего материала 34, и выделяет или поглощает электроны, необходимые для нейтрализации статического заряда на частицах. Атмосфера вокруг местоположения, в котором сыпучий материал 34 поступает во внутренний объем емкости 32, можно ионизировать любым подходящим способом. Атмосфера предпочтительно ионизируется при помощи коронного разряда, который можно генерировать при помощи шины ионизации коронного разряда. Здесь термин «коронный разряд» обозначает разряд на поверхности проводника или между двумя проводниками, на одной и той же линии передачи, сопровождаемый ионизацией окружающей атмосферы.
Для осуществления снятия, по меньшей мере, части статического электричества в сыпучем материале 34 перед его следованием в емкость 32, резервуар 64 может также содержать еще один узел 122 снятия статического электричества. Согласно Фиг.6 еще один узел 122 снятия статического электричества можно расположить в нижнем бункере 74 и, предпочтительно, вблизи (например, приблизительно на 5-20 мм или 5-10 мм) отверстия 70 в нижнем бункере 74 и емкости 32. Еще один узел 122 снятия статического электричества может быть любым подходящим устройством для снятия статического электричества. Еще один узел 122 снятия статического электричества предпочтительно имеет шину ионизации коронного разряда.
Для содействия разгрузке емкостей 32 разных размеров и конфигураций на несущий узел емкость 32 можно поместить в зажимное приспособление 130. Согласно Фиг.8 соответствующее зажимное приспособление 130 имеет, по меньшей мере, два вертикальных элемента 132 и множество поперечин 133. Когда емкость 32 установлена на зажимном приспособлении 130, то она опирается на верх вертикальных элементов 132 и поперечины 133. Для перемещения емкости 32 относительно зажимного приспособления 130 емкость 32 можно временно прикрепить к зажимному приспособлению при помощи зажимов или любого другого подходящего временного крепежного средства. Чтобы устройство, содержащее резервуар фиксированной ширины для заполнения конструкций разных размеров (например, емкости с шириной, меньшей, чем ширина отверстия резервуара), зажимное приспособление может также содержать распорную деталь 135. Распорную деталь можно временно прикрепить к зажимному приспособлению 130 (например, временно прикрепить к поперечине на конце зажимного приспособления) при помощи зажима или любого другого подходящего устройства. Обычный размер распорной детали (например, длина распорной детали) достаточна для перекрытия части ширины зажимного приспособления 130, не закрываемой емкостью 32. Толщина распорной детали 135 обычно по существу та же, что и толщина емкости 32. Зажимное приспособление может также содержать множество крюков (например, от 2 до 4 крюков), неподвижно прикрепленных к вертикальным элементам и/или поперечинам, расположенным на дальнем конце (концах) вертикальных элементов. Эти крюки можно использовать для прикрепления одной или нескольких линий к зажимному приспособлению, чтобы способствовать загрузке или выгрузке зажимного приспособления из несущего узла.
Чтобы облегчить оператору устройства наблюдение за процессом заполнения выполняемого устройством, согласно настоящему изобретению, оно может дополнительно содержать осветительный узел. Согласно Фиг.1 и 4 осветительный узел 138 установлен под несущим узлом 42 и освещает емкость 32, когда емкость 32 установлена на несущем узле 42.
Устройство согласно настоящему изобретению можно использовать для заполнения внутреннего объема любой соответствующей емкости любым соответствующим сыпучим материалом. Некоторые примеры этих соответствующих емкостей более подробно раскрываются в одновременно поданной предварительной заявке США на «Insulated Panel and Glazing System Comprising the Same”, включенной полностью в данный документ в качестве ссылки. В частности, емкость может содержать панель с внешней стенкой, определяющей внутренний объем (например, внутренний канал). Внешняя стенка этой панели имеет внутреннюю поверхность, которая может также содержать, по меньшей мере, одну внутреннюю стенку, выступающую из внутренней поверхности. Емкость предпочтительно содержит первый лист, второй лист и два или более несущих элементов, расположенных между листами; причем несущие элементы образуют один или более каналов, расположенных между первым и вторым листами и которые имеют внутренний объем. Листы и несущие элементы этой емкости могут быть выполнены из любого подходящего материала. Емкость предпочтительно выполняют из термопластической панели, и, по меньшей мере, первый и второй листы содержат термопластичную смолу. Первый лист, второй лист и несущие элементы могут быть сформированы полностью из термопластичной смолы. Соответствующими термопластичными смолами, помимо прочих, являются следующие: поликарбонат, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, их комбинации. Следует отметить, что описываемые здесь способ и устройство можно использовать для заполнения по существу любым соответствующим сыпучим материалом.
Способ согласно настоящему изобретению можно использовать для заполнения внутреннего объема емкости любым соответствующим сыпучим материалом. Обычно этот способ применяют для заполнения емкости материалами, способными приобретать заряд статического электричества. Одним из примеров этого сыпучего материала является гидрофобный аэрогельный материал. Гидрофобными аэрогельными материалами могут быть любые соответствующие гидрофобные аэрогельные материалы. Соответствующими гидрофобными аэрогельными материалами являются органические аэрогельные материалы, неорганические аэрогельные материалы (например, аэрогельные частицы оксида металла) или их смесь. Если гидрофобные аэрогельные материалы содержат органические аэрогельные материалы, то органические аэрогельные материалы предпочтительно выбирают из группы, состоящей из аэрогельных материалов резорцинового формальдегида, аэрогельных материалов меламинового формальдегида и их смесей. Если гидрофобные аэрогельные материалы содержат неорганические аэрогельные частицы, то неорганическими аэрогельными частицами предпочтительно являются аэрогельные частицы оксида металла, выбранные из группы, состоящей из аэрогельных частиц кремнезема, аэрогельных частиц оксида титана, аэрогельных частиц глинозема, или их сочетаний. Наиболее предпочтительно гидрофобными аэрогельными частицами являются аэрогельные частицы кремнезема.
Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает емкость, заполняемую сыпучим материалом любой соответствующей плотности. Если емкость подвергается, по меньшей мере, одному утрамбовывающему движению, то плотность сыпучего материала, содержащегося во внутреннем объеме емкости, по существу превышает насыпную плотность сыпучего материала. Плотность сыпучего материала, содержащегося во внутреннем объеме емкости, предпочтительно превышает насыпную плотность сыпучего материала, по меньшей мере, приблизительно на 5%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10%.
Все ссылки, включая упоминаемые здесь публикации, патентные заявки и патенты, включены в данное описание в той же степени, как если бы каждый документ был отдельно указан включаемым в качестве ссылки, и был бы полностью здесь изложен.
Использование признаков в единственном или множественном числе в контексте описания изобретения (особенно в контексте приводимой ниже формулы описания) считается включающим в себя как единственное, так и множественное число, если это не оговаривается здесь иным образом или из контекста явно не следует иное значение. Термины «содержит», «имеет», «включает в себя» следует истолковывать как не исключающие термины (т.е. означающие: «содержит что-либо, но не ограничивается этим»), если нет иной оговорки. Упоминание пределов значений служит лишь для краткого указания отдельного обозначения каждого отдельного значения в данных пределах, если не оговаривается иначе; и каждое отдельное значение включено в данное описание так, как если бы они были перечислены полностью. Все описываемые здесь способы можно выполнить в любом соответствующем порядке, если это не оговаривается иначе или если из контекста явно не следует иначе. Использование любых и всех примеров, или указывающих примеры фраз (например, «такой как») в данном описании предназначается лишь для пояснения изобретения и не ставит ограничение объему изобретения, если нет иной оговорки. Какие бы то ни было фразы в описании, не следует истолковывать как указывающие какой-либо не заявляемый элемент, существенный для осуществления изобретения.
В данном описании излагаются предпочтительные варианты осуществления, включая оптимальный вариант, известный авторам для осуществления изобретения. Изменения в этих предпочтительных вариантах осуществления могут стать очевидными специалистам в данной области техники при изучении излагаемого выше описания. Следует отметить, что специалисты в данной области техники будут применять эти варианты надлежащим образом, а изобретение можно осуществлять и иным образом помимо конкретно излагаемого здесь варианта. Соответственно, изобретение включает в себя все модификации и эквиваленты предмета, заявляемого в прилагаемой формуле изобретения в допустимых пределах действующего законодательства. Причем любое сочетание упоминаемых выше элементов во всех их возможных вариантах включено в объем изобретения, если не имеется иной оговорки или из контекста явно не следует иначе.