РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СУСПЕНЗИИ И СПОСОБ
SLURRY DISTRIBUTION SYSTEM AND METHOD

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет предварительных патентных заявок США № 61/428,706, поданной 30 декабря 2010 года под названием "Распределитель для суспензии, система и способ их использования"; № 61/428,736, поданной 30 декабря 2010 и поименованной "Распределительная система для суспензии и способ"; и № 61/550,827, поданной 24 октября 2011 года под названием "Распределитель для суспензии, система, способ их использования и способ их изготовления", которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к непрерывным процессам изготовления плит и, в частности, к устройству, системе и способу для распределения водной гипсовой суспензии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] В типичном непрерывном процессе изготовления изделий из гипса, например, таком, в котором гипс используют для изготовления стеновой плиты, воду, кальцинированный гипс (т.е., штукатурку) и в случае необходимости другие добавки комбинируют и смешивают в лопастном смесителе. Для управления плотностью сухой плиты внутрь смесителя или с наружной стороны смесителя вводят водяную пену. Штукатурка представлена в форме полугидрата сульфата кальция и/или ангидрита сульфата кальция. Суспензию размещают на непрерывно продвигающееся бумажном полотне, перемещающемся на транспортере. Суспензию распространяют над продвигающимся полотном из материала покрытия до использования второго полотна из материала покрытия для покрытия этой суспензии и формирования многослойной структуры непрерывной заготовки стеновой плиты, которую затем подвергают формованию, такому как в традиционной станции для обработки давлением, для получения необходимой толщины. Кальцинированный гипс реагирует с водой в заготовке и схватывается при перемещении заготовки транспортером вдоль производственной линии. Заготовку разрезают на части в месте производственной линии, в которой заготовка достаточно затвердела, поворачивают на 180°, высушивают (например, в сушильной печи) для удаления лишней воды и обрабатывают до получения конечной продуктовой стеновой плиты с необходимыми размерами.
[0004] Весовая пропорция воды относительно штукатурки в смеси известна в уровне техники как "водно-гипсовое отношение". В непрерывном процессе изготовления стеновой плиты необходимо уменьшение водно-гипсового отношения для улучшения производственной эффективности, например, за счет уменьшения количества энергии, необходимой для высушивания конечных продуктов. Однако уменьшение водно-гипсового отношения является затрудненным. Например, составы суспензии, имеющие более высокую влажность, отличаются пониженной вязкостью, которая способствует распространению суспензии по всей ширине полотна покрытия при его перемещении в направлении к станции для обработки давлением.
[0005] Известное устройство и способы для решения некоторых и описанных проблем, связанных с изготовлением гипсовой стеновой плиты, описаны в принадлежащих одному и тому же правообладателю патентах США №№5,683,635; 5,643,510; 6,494,609; 6,874,930; 7,007,914 и 7,296,919, которые включены в настоящей заявке по ссылке.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В одном аспекте описан распределитель суспензии для использования в непрерывном процессе изготовления, который содержит впускное отверстие и профилированный трубопровод, выполненный с возможностью приема потока суспензии, поданного во входное отверстие. Профилированный трубопровод имеет параболическую направляющую поверхность, выполненную с возможностью перенаправления потока суспензии. Выходное отверстие связано по текучей среде с профилированным трубопроводом и выполнено с возможностью приема потока суспензии.
[0007] Согласно некоторым вариантам реализации распределитель суспензии для использования в непрерывном процессе изготовления содержит входную часть, задающую входное отверстие; профилированный трубопровод, связанный по текучей среде с входным отверстием; и выход, задающий выходное отверстие, связанное по текучей среде с профилированным трубопроводом; причем профилированный трубопровод содержит параболическую направляющую поверхность, выполненную с возможностью перенаправления потока суспензии, перемещающегося от входного отверстия через профилированный трубопровод к выходному отверстию от входного направления к выходному направлению.
[0008] В другом аспекте описан способ подачи суспензии к продвигающемуся полотну. Способ содержит этапы, на которых пропускают поток водной гипсовой суспензии через входное отверстие в распределитель суспензии, имеющий профилированный трубопровод с параболической направляющей поверхностью, выполненной с возможностью перенаправления потока суспензии к выходному отверстию распределителя. Поток водной гипсовой суспензии выводят через выходное отверстие.
[0009] Согласно некоторым вариантам реализации способ подачи суспензии к продвигающемуся полотну содержит этапы, на которых: пропускают поток водной гипсовой суспензии, проходящий в направлении входного потока, через входное отверстие распределителя суспензии по любому из пп. 1-9, содержащего профилированный трубопровод с параболической направляющей поверхностью, так что параболическая направляющая поверхность изменяет направление потока суспензии с направления входного потока на направление выходного потока, в направлении к выходному отверстию распределителя суспензии, и выводят поток водной гипсовой суспензии из выходного отверстия в направлении выходного потока на продвигающееся полотно из материала покрытия.
[0010] В еще одном аспекте описан смешивающий и распределяющий гипсовую суспензию узел. Этот узел содержит смеситель, выполненный с возможностью смешивания воды и кальцинированного гипса для формирования водной гипсовой суспензии. Распределитель суспензии связан по текучей среде с гипсовым смесителем и выполнен с возможностью приема потока водной гипсовой суспензии от гипсового смесителя и распространения потока водной гипсовой суспензии поверх продвигающегося полотна. Распределитель суспензии содержит входное отверстие и профилированный трубопровод, выполненный с возможностью приема потока водной гипсовой суспензии, поданной во входное отверстие.
Профилированный трубопровод имеет параболическую направляющую поверхность, выполненную с возможностью перенаправления потока водной гипсовой суспензии. Выходное отверстие связано по текучей среде с профилированным трубопроводом и выполнено с возможностью приема потока водной гипсовой суспензии.
[0011] Согласно некоторым вариантам реализации смешивающий и распределяющий гипсовую суспензию узел содержит: смеситель, выполненный с возможностью смешивания воды и кальцинированного гипса для формирования водной кальцинированной гипсовой суспензии;
распределитель суспензии по любому из пп. 1-10, связанный по текучей среде со смесителем. Распределитель суспензии содержит входную часть, задающую входное отверстие и выполненную с возможностью приема потока водной кальцинированной гипсовой суспензии, профилированный трубопровод, связанный по текучей среде с входным отверстием, и вывод, задающий выходное отверстие, связанное по текучей среде с профилированным трубопроводом и выполненное с возможностью вывода потока водной кальцинированной гипсовой суспензии из распределителя суспензии. Профилированный трубопровод имеет параболическую направляющую поверхность, выполненную с возможностью перенаправления потока водной кальцинированной гипсовой суспензии, перемещающегося от входного отверстия через профилированный трубопровод к выходному отверстию от входного направления к выходному направлению путем изменения направляющего угла в пределах от приблизительно 45° до приблизительно 150°.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] На фиг. 1 показан перспективный вид варианта реализации смешивающего и распределяющего гипсовую суспензию узла, содержащего распределитель суспензии согласно настоящему изобретению.
[0013] На фиг. 2 показан вид сверху распределителя суспензии, показанного на фиг. 1.
[0014] На фиг. 3 и 4 показаны соответственно правый и левый виды сверху распределителя суспензии, показанного на фиг. 1.
[0015] На фиг. 5 показан разрез вида сверху другого варианта реализации распределителя суспензии согласно настоящему изобретению.
[0016] На фиг.6-8 фрагментарно показаны виды спереди выходного отверстия, подходящего для использования с распределителем суспензии согласно настоящему изобретению, демонстрирующие различные формы выходного отверстия.
[0017] На фиг.9 фрагментарно показан вид спереди части распределителя суспензии согласно настоящему изобретению, показывающий вариант реализации профилирующей системы, соединенной с выходным отверстием.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Настоящее изобретение относится к распределительной системе для распространения водной гипсовой суспензии поверх продвигающегося полотна (например, бумаги или пленки), перемещающегося на транспортере во время непрерывного процесса изготовления, такого как процесс изготовления стеновой плиты. Распределительная система для распространения суспензии согласно настоящему изобретению предназначена для расширенного распространения суспензии с текущим водно-гипсовым отношением или суспензии, имеющей относительно низкое водно-гипсовое отношение и, таким образом, относительно более высокую вязкость. В целом, описанные система и способ являются подходящими для суспензий, имеющих относительно высокую вязкость из-за низкого водно-гипсового отношения или использования специальных составов. Распространением управляют путем направления и распределения суспензии с использованием распределительной системы, показанной на сопроводительных чертежах и описанной ниже. В приведенном ниже описании особенности и конструкции, показанные и описанные на примере одного варианта реализации, которые выполнены идентичными или подобными соответствующим особенностям и конструкциям дополнительных вариантов реализации, для простоты обозначены одинаковыми ссылочными номерами.
[0019] Варианты реализации распределителя суспензии, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения, предпочтительно следует рассматривать в качестве усовершенствования существующей системы для изготовления стеновых плит, которое обеспечивает возможность изготовления с использованием этой системы стеновых плит на основе суспензий с водно-гипсовым отношением в диапазоне от типичных до сниженных значений. Распределитель суспензии может быть использован с компонентами, которые используют в традиционном выпускном трубопроводе, выполненным в форме известного разгрузочного бункерного устройства с затвором или устройства, описанного патентах США №№6,494,609; 6,874,930; 7,007,914 и/или 7,296,919. Например, распределитель 100 суспензии может заменить традиционное однопроводное или многопроводное распределительное устройство или, вместо этого, может быть присоединен по меньшей мере к одному выходному смесепроводу смесителя.
[0020] На фиг. 1 показан перспективный вид одного варианта реализации смешивающего и распределяющего гипсовую суспензию узла 50, содержащего гипсовый смеситель 304 и распределитель 100 суспензии. Распределитель 100 суспензии может содержать часть или действовать в качестве разгрузочного смесепровода 302 известного традиционного гипсового смесителя 304 (например, лопастного смесителя), который подает непрерывный поток водной кальцинированной гипсовой суспензии из смесителя 304.
[0021] Гипсовый смеситель 304 выполнен с возможностью перемешивания воды и кальцинированного гипса для формирования водной кальцинированной гипсовой суспензии. Предполагается, что вместе с распределителем 100 может быть использован любой подходящий смеситель. Согласно различным вариантам реализации смеситель 304 может быть расположен над сеточным столом/транспортером, содержащим производственную линию, рядом с ним или на расстоянии от него.
[0022] Распределитель 100 связан по текучей среде с гипсовым смесителем 304 и выполнен с возможностью приема потока водной гипсовой суспензии от гипсового смесителя 304 и распределения этого потока водной гипсовой суспензии поверх продвигающегося полотна 306. В показанном на чертеже варианте реализации подающий трубопровод 303 расположен между гипсовым смесителем 304 и распределителем 100 и связан с ними по текучей среде.
[0023] Распределитель 100 может быть соединен ниже по ходу потока по меньшей мере с одним элементом 308 изменения потока, связанным с подающим трубопроводом 303, для управления потоком водной гипсовой суспензии. Примеры подходящих элементов изменения потока включают ограничители объема, регуляторы давления, дроссельные клапаны, контейнеры, и т.п., включая, например, описанные в патентах США №№6,494,609; 6,874,930; 7,007,914 и 7,296,919.
[0024] Подающий водяную пену подающий трубопровод 312 может быть связан по текучей среде по меньшей мере с одним из гипсового смесителя 304 и подающего трубопровода 303. Водяная пена от источника 310 может быть добавлена к составным материалам посредством трубопровода 312 для пены в любом подходящем месте ниже по ходу потока смесителя 304 и/или непосредственно в смесителе 304 для формирования вспененной гипсовой суспензии 314, которую подают в распределитель 100 суспензии.
[0025] После того, как вспененная гипсовая суспензия схватилась и высохла, пена, рассеянная в суспензии, образует в ней пустоты, благодаря которым происходит уменьшение общей плотности стеновой плиты. Количество пены и/или количество воздуха в пене могут быть различными для регулирования плотности сухой плиты, так что вес готовой стеновой плиты расположен в необходимом диапазоне.
[0026] Может быть использован любой подходящий пенообразователь. Предпочтительно водяную пену изготавливают непрерывным способом, согласно которому поток смеси пенообразователя и воды направляют в пеногенератор, а поток результирующей водной пены выходит из генератора, его направляют к кальцинированной гипсовой суспензии и смешивают с этой суспензией. Некоторые примеры подходящих пенообразователей, например, описаны в патентах США №5,683,635 и №5,643,510.
[0027] Специалисту понятно, что одно или оба из полотен из материала покрытия могут быть предварительно обработаны с использованием очень тонкого слоя гипсовой суспензии, имеющего повышенную плотность (по сравнению с гипсовой суспензией, содержащейся в сердцевине), известного в уровне техники под названием грунтовки, которую при необходимости наносят поверх полотна и/или по меньшей мере одного уплотненного потока гипсовой суспензии по краям полотна для изготовления твердых краев. К тому же, смеситель 304 может содержать первый вспомогательный трубопровод, который выполнен с возможностью вмещения потока плотной водной кальцинированной гипсовой суспензии, который является относительно более плотным (т.е., "потоком с лицевой грунтовкой/твердым краем") по сравнению с потоком водной кальцинированной гипсовой суспензии и распределителя 100. Первый вспомогательный трубопровод может вмещать поток с лицевой грунтовкой/твердым краем поверх продвигающегося полотна 306 покрывающего материала выше по ходу потока ролика, наносящего грунтовку (непосредственно перед распределителем 100), который выполнен с возможностью нанесения слоя грунтовки на продвигающееся полотно 306 покрывающего материала и формирования твердых краев в периферийной области продвигающегося полотна 306 за счет ширины ролика, которая меньше ширины продвигающегося полотна, как известно в уровне техники. Твердые края могут быть сформированы из той же самой плотной суспензии, которая формирует тонкий плотный слой, путем направления части плотной суспензии вокруг концов ролика, используемого для нанесения плотного слоя на полотно 306.
[0028] Смеситель 304 также может содержать второй вспомогательный трубопровод, выполненный с возможностью вмещения потока плотной водной кальцинированной гипсовой суспензии, которая является относительно более плотной (т.е., "поток с обратной грунтовкой") по сравнению с потоком водной кальцинированной гипсовой суспензии, доставленной распределителем 100. Второй вспомогательный трубопровод может вмещать поток с обратной грунтовкой на второе продвигающееся полотно из материала покрытия выше по ходу потока (в направлении перемещения второго полотна) ролика, наносящего грунтовку, который выполнен с возможностью нанесения слоя грунтовки на второе продвигающееся полотно из материала покрытия, как известно в уровне техники. Второе полотно может быть использовано для покрывания суспензии и формирования многослойной структуры непрерывной заготовки стеновой плиты.
[0029] Согласно другим вариантам реализации со смесителем 304 могут быть соединены отдельные вспомогательные трубопроводы для доставки по меньшей мере одного отдельного краевого потока к продвигающемуся полотну 306 из материала покрытия. Другое подходящее оборудование (такое как вспомогательные смесители) может быть использовано во вспомогательных трубопроводах для облегчения изготовления в них более плотной суспензии, например, механическим разрушением пены в суспензии и/или химическим разрушением пены путем использования подходящего пеноуничтожающего реагента.
[0030] В показанном на фиг.1 варианте реализации распределитель 100 суспензии содержит входное отверстие 102 для суспензии, выходное отверстие 104 для суспензии и профилированный трубопровод 112, выполненный с возможностью приема потока суспензии из входного отверстия 102. Профилированный трубопровод 112 имеет параболическую направляющую поверхность 220, выполненную с возможностью перенаправления потока суспензии с направления 52 входного потока, которое по существу параллельно направлению 53, которое перпендикулярно машинному направлению, на направление 54 выходного потока, которое по существу параллельно машинному направлению 55 и по существу перпендикулярно входному направлению 52 потока. Выходное отверстие 104 связано по текучей среде с профилированным трубопроводом 112 и выполнено с возможностью приема потока суспензии от трубопровода 112 и вывода суспензии из распределителя 100 вдоль выходного направления 54 потока на полотно 306, продвигающееся вдоль машинного направления.
[0031] Входное отверстие 102 для суспензии сформировано в конце полого и в целом прямой цилиндрической входной части 106. В целом прямая входная часть 106 соединена с соединительной частью 108, которая содержит переходную часть 110 для перехода от круглого поперечного сечения к прямоугольному поперечному сечению, как показано на фиг. 3 и 4. В показанном на чертеже варианте реализации наклонный и профилированный трубопровод 112 имеет в целом прямоугольное поперечное сечение и соединен с переходной частью 110. Согласно дополнительным вариантам реализации профилированный трубопровод 112 может иметь в целом трапециевидное поперечное сечение, при котором высоты внутренней и наружной стенок трубопровода выполнены различными. Согласно другим вариантам реализации формы компонентов распределителя 100 могут быть различными.
[0032] Трубопровод 112 дополнительно содержит регулируемую выходную раму 114, который задает выходное отверстие 104. Как показано на чертеже, выходная рама 114 выполнена в целом прямоугольной, но также могут быть использованы другие формы, совместимые с формой трубопровода 112.
[0033] Таким образом, профилированный трубопровод 112 связан по текучей среде с входной частью 106 и формирует выходное отверстие 104 для создания, таким образом, связи по текучей среде между входным отверстием 102 и выходным отверстием 104, так что суспензия, входящая во входное отверстие 102, протекает через цилиндрическую входную часть 106, соединительную часть 108, переходную часть 110, профилированный трубопровод 112 и выходит из распределителя 100 через выходное отверстие 104.
[0034] Трубопровод 112 в целом имеет прямоугольное сечение и в целом изогнутую наружную стену, которая задает параболическую направляющую поверхность 220. Изогнутая или параболическая направляющая поверхность 220 выполнена таким образом, что происходит перенаправление потока суспензии, входящей в распределитель 100 через входное отверстие 102, путем изменения направляющего угла θ перед выходом потока через выходное отверстие 104. Например, согласно показанному на чертеже варианту реализации поток суспензии перенаправляется от входного направления 52 вдоль направления 53, перпендикулярного машинному направлению, за счет направляющего угла θ, который составляет приблизительно 90° относительно вертикальной оси 57, к направлению 54 выходного потока вдоль машинного направления 55. Согласно некоторым вариантам реализации поток суспензии может быть перенаправлен от входного направления 52, за счет изменения направляющего угла θ относительно вертикальной оси 57 в пределах от приблизительно 45° до приблизительно 150°, к направлению 54 выходного потока.
[0035] Согласно некоторым вариантам реализации направление выходного потока по существу параллельно плоскости 56, заданной машинным направлением 55 и перпендикулярным машинному направлением 53 системы, перемещающей продвигающееся полотно 306 из материала покрытия. Согласно другим вариантам реализации направление 52 входного потока и направление выходного потока по существу оба являются параллельными плоскости 56, заданной машинным направлением 55 и перпендикулярным машинному направлением 53 системы, перемещающей продвигающееся полотно 306 из материала покрытия. Согласно некоторым вариантам реализации выходное отверстие 104 для суспензии по существу может быть параллельным плоскости 56, заданной машинным направлением 55 и перпендикулярным машинному направлением 53. Согласно некоторым вариантам реализации распределитель суспензии может быть выполнен и расположен относительно сеточного стола таким образом, что поток суспензии может быть перенаправлен в распределителе суспензии с направления 52 входного потока на направление 54 выходного потока без существенного перенаправления потока путем поворота вокруг перпендикулярного машинному направления 53. Согласно некоторым вариантам реализации распределитель суспензии может быть выполнен и расположен относительно сеточного стола таким образом, что поток суспензии изменяет направление в распределителе суспензии с направления 52 входного потока, профиль скорости которого составляет по меньшей мере приблизительно 25% от его перемещения в перпендикулярном машинному направлении 53,
на направление 54 выходного потока, профиль скорости которого составляет по меньшей мере приблизительно 80% от его перемещения в машинном направлении 55.
[0036] Согласно некоторым вариантам реализации распределитель суспензии может быть выполнен и расположен относительно сеточного стола таким образом, что поток суспензии перенаправлен в распределителе суспензии с направления 52 входного потока на направление 54 выходного потока путем поворота потока суспензии вокруг перпендикулярного машинному направления 53 на угол приблизительно 45° или меньше. Поворот может быть достигнут согласно некоторым вариантам реализации путем приспосабливания распределителя суспензии таким образом, чтобы входное отверстие 102 для суспензии и направление 52 входного потока формировали угол ω вертикального отклонения относительно плоскости 56, сформированной машинным направлением 55 и перпендикулярным машинному направлением 53, и вертикальной оси 57, которая выполнена взаимно перпендикулярной машинному направлению 55 и направлению 53, перпендикулярному машинному направлению. Согласно некоторым вариантам реализации входное отверстие 102 для суспензии и направление 52 входного потока могут быть ориентированы под углом ω вертикального смещения, который расположен в пределах от 0° до приблизительно 60°, так что поток суспензии перенаправлен путем поворота вокруг машинного направления 55 и путем поворота вокруг вертикальной оси 57 в распределителе суспензии с направления 52 входного потока на направление 54 выходного потока. Согласно некоторым вариантам реализации по меньшей мере одно из входной части 106, соединительной части 108, переходной части 110 и профилированного трубопровода 112 может быть выполнено с возможностью облегчения перенаправления потока суспензии вокруг машинного направления 55 и вертикальной оси 57. Согласно некоторым вариантам реализации поток суспензии может быть перенаправлен с направления 52 входного потока путем изменения направляющего угла θ относительно оси, по существу перпендикулярной направлению 53, ориентированному под углом ω вертикального смещения, и/или по меньшей мере вокруг одной другой оси вращения в пределах от приблизительно 45° до приблизительно 150° к направлению 54 выходного потока, так что направление 54 выходного потока в целом совпадает с машинным направлением 55.
[0037] Трубопровод 112 характеризуется площадью проходного поперечного сечения, которое возрастает в направлении 221 от входного отверстия 102 к выходному отверстию 104, так что поток суспензии замедляется при его прохождении через трубопровод 112. В показанном на чертеже варианте реализации, например, площадь поперечного сечения распределителя 100 суспензии у выходного отверстия 104 увеличена приблизительно на 340% относительно входного отверстия 102, но может быть использовано любое другое подходящее изменение. Например, согласно некоторым вариантам реализации увеличение площади поперечного сечения может быть изменено в пределах от более 0% до приблизительно 400%. Согласно другим вариантам реализации соотношение площадей поперечного сечения входного и выходного отверстий 102 и 104 может быть различным на основании по меньшей мере одного из факторов, включая скорость производственной линии, вязкость суспензии, распространяемой распределителем 100, ширину продуктовой плиты, изготовляемой с использованием распределителя 100, и т.п.
[0038] Во время работы поток суспензии поступает во входное отверстие 102 для суспензии из смесителя 304. Поток суспензии проходит через внутренние участки различных частей 106, 108, 112 распределителя и выходит через выходное отверстие 104 для суспензии. Происходит постепенное увеличение площади поперечного сечения распределителя 100 по пути протекания суспензии от входного отверстия 102 к выходному отверстию 104, так что поток суспензии, протекающей через смеситель, замедлен у выходного отверстия 104. Суспензию 314, выходящую из распределителя 100, размещают на продвигающееся полотно 306 из материала покрытия, а второе полотно из материала покрытия размещают поверх размещенной суспензии для формирования заготовки стеновой плиты. Как известно, продуктовые плиты обычно формируют "лицевой стороной вниз", так что продвигающееся полотно 306 выполняет функцию "лицевой" поверхности плиты после ее монтажа.
[0039] При использовании распределителя 100 замедление и изменение потока суспензии через соответствующим образом профилированную переходную часть 110 и профилированный трубопровод 112 обеспечивает возможность использования более вязких суспензий с низким водно-гипсовым отношением, уменьшенным разделением воздуха и суспензии и приемлемым и управляемым распределением материала в выходном отверстии 104. Используемый в настоящей заявке термин "разделение воздуха и суспензии" применен для описания условий, при которых в суспензии происходит формирование воздушных полостей, которые могут привести к образованию областей повышенного и пониженного давления в суспензии и в конечном счете привести к неблагоприятным изменениям плотности в конечном продукте.
[0040] На фиг. 5 показан разрез одного варианта реализации распределителя 200 суспензии, предназначенного для изготовления стеновой плиты, имеющей толщину 0,75 дюйма (1,9 см). В показанном на чертеже варианте реализации входное отверстие 102 выполнено круглым и имеет диаметр 202, составляющий 3 дюйма (7,62 см). Входное отверстие 102 имеет усеченную коническую форму, имеющую длину 204, составляющую приблизительно шесть дюймов (15,24 см). Происходит увеличение диаметра входного отверстия 102 от входного диаметра 202 до увеличенного диаметра 206, который в показанном на чертеже варианте реализации составляет приблизительно 4 дюйма (10,16 см).
Соединительная часть 108 имеет габаритную длину 208, составляющую приблизительно 18 дюймов (45,72 см), и содержит прямую цилиндрическую секцию 210, длина которой составляет приблизительно шесть дюймов (15,24 см). Согласно данному варианту реализации комбинированная прямая часть, длина которой составляет суммарную длину секций 204 и 210, приблизительно в четыре раза больше диаметра 202 входного отверстия 102, так что может быть улучшена любая разбалансировка направлений, вызванная оборудованием, расположенным выше по ходу потока отверстия 102 для суспензии.
[0041] В переходной части 110 происходит постепенное изменение поперечного сечения распределителя 200 суспензии от круглого до в целом прямоугольного в направлении потока суспензии, протекающей от входного отверстия 102 к выходному отверстию 104. Переходная часть 110 по меньшей мере частично ограничена внешней прямой стеной 240 по меньшей мере вдоль части длины 208 и внутренней изогнутой стеной 242, имеющей внутренний радиус кривизны 212, который в показанном на чертеже варианте реализации составляет приблизительно тринадцать дюймов (33,02 см). В этом месте площадь поперечного сечения распределителя 200 увеличена приблизительно до 70% относительно входного отверстия 102. Входная часть переходной части 112 имеет в целом поперечное сечение прямоугольной формы с высотой 214 (как показано на фиг. 3), составляющей приблизительно один дюйм (2,54 см), и шириной 216, составляющей приблизительно двенадцать дюймов (30,48 см) (измеренными в целом в направлении перемещения полотна 306, показанного на фиг. 1). Как показано на фиг. 5, ширина 218 отверстия 104 выполнена достаточно широкой для образования параболической направляющей поверхности 220.
[0042] Переходная часть 110 соединена с профилированным трубопроводом 112, который поворачивает направление потока суспензии приблизительно на 90°. Трубопровод 112 имеет в целом прямоугольное сечение, как показано на фиг. 3 и 4, изменение ширины которого происходит до ширины 218 выходного отверстия, составляющей приблизительно двадцать четыре дюйма (60,96 см) при приближении суспензии к выходному отверстию 104. Следует отметить, что вдоль трубопровода 112 происходит удваивание площади поперечного сечения распределителя 200.
[0043] Трубопровод 112 по меньшей мере частично ограничен внешней изогнутой стеной или параболической направляющей поверхностью 220 и внутренней наклонной стеной 222, имеющей кривизну. Изогнутая или параболическая направляющая поверхность 220 выполнена с возможностью перенаправления потока суспензии от входного направления 250 к выходному направлению 252. Например, поток суспензии может быть перенаправлен таким образом, что входное направление 250 и выходное направление 252 в целом перпендикулярны друг другу и формируют угол, составляющий приблизительно 90°.
2
[0044] Внешняя изогнутая стена или параболическая направляющая поверхность 220 в целом имеет параболическую форму в плоскости поперечного сечения, как показано на фиг. 5, которая в показанном на чертеже варианте реализации задана параболой, имеющей формулу Ах+В. Согласно другим вариантам реализации в форме наружной стены 220 могут быть использованы кривые более высокого порядка, или согласно еще одному варианту реализации стена 220 может иметь в целом изогнутую форму, которая образована прямыми или линейными частями, концы которых ориентированы таким образом, что все они в целом формируют изогнутую стену. Кроме того, параметры, используемые для задания необходимых форм-факторов для наружной стены, могут зависеть от конкретных рабочих параметров процесса, в котором будет использован распределитель суспензии. Например, параметры, которые могут быть рассмотрены при определении конкретной формы наружной стены, включают вязкость суспензии, которая будет использована, скорость поточной линии, массовый или объемный расход суспензии, плотность суспензии и т.п.. В показанном на чертеже варианте реализации А=0,03 и В=-19,95, с исходным совмещением с местом 227, расположенным в месте наружного пересечения переходной части 110 с трубопроводом 112. Ширина 218 выходного отверстия 104 сформирована таким образом, что она сопряжена с параболической направляющей поверхностью 220 и открывает значительную часть параболической направляющей поверхности 220.
[0045] Как показано на фиг. 5, суспензия может быть перенаправлена параболической направляющей поверхностью 220 таким образом, что может выходить из распределителя 200 через выходное отверстие 104 с заданным профилем скорости. Например, суспензия может иметь по существу равномерную скорость по всей ширине 218 выходного отверстия 104. Формы изогнутой направляющей поверхности 220 и/или выходного отверстия 104 могут быть различными для регулирования профиля скорости для достижения необходимого рельефа распространения суспензии.
[0046] Внутренняя наклонная стена 222 выполнена протяженной под тупым углом 228 относительно плоскости выходного отверстия, заданной выходным отверстием 104. В показанном на чертеже варианте реализации внутренняя наклонная стена 222 имеет длину 226, как показано на фиг. 5, составляющую приблизительно 14,4 дюйма (36,58 см), и расположена под тупым углом 228, составляющим приблизительно 112,6° относительно плоскости, заданной периметром выходного отверстия 104.
[0047] Распределитель 200 суспензии, показанный на фиг. 5, содержит вторичное входное отверстие 230 для суспензии, которое связано по текучей среде с внутренней частью трубопровода 112 посредством отверстия 232, сформированного во внутренней наклонной стене 222. Второе входное отверстие 232 связано по текучей среде с профилированным трубопроводом 112. При использовании дополнительный поток суспензии может быть подан посредством вторичного входного отверстия 230 для увеличения потока суспензии, поданной посредством входного отверстия 202, в частности для вариантов реализации, предназначенных для изготовления продукта, имеющего увеличенную ширину, повышенное водно-гипсовое отношение или для повышенных скоростей перемещения поточной линии при изготовлении.
[0048] В вариантах выполнения распределителя суспензии, содержащего второе входное отверстие 232, связанное по текучей среде с профилированным трубопроводом 112 (как показано на фиг. 5), второе входное отверстие 232 распределителя 200 может быть связано по текучей среде с гипсовым смесителем 304 и может быть выполнено с возможностью приема второго потока водной гипсовой суспензии от этого смесителя. Согласно таким вариантам реализации подающий трубопровод 303, соединяющий смеситель 304 и основное входное отверстие 102 распределителя 200, может содержать по меньшей мере одно ответвление для доставки вторичного потока водной гипсовой суспензии к второму входному отверстию 232. Согласно другим вариантам реализации вспомогательный подающий трубопровод может быть расположен между смесителем 304 и вторым входным отверстием 232 распределителя суспензии 200.
[0049] Не смотря на то, что замедление и профилирование потока суспензии, проходящей через распределитель суспензии, эффективно препятствуют разделению воздуха в суспензии, дополнительные особенности распределителя 100, 200 суспензии могут быть использованы для улучшения распределения суспензии после ее выхода из выходного отверстия распределителя в непрерывном процессе изготовления. В показанных на чертеже вариантах реализации распределитель 100, 200 может быть изготовлен из пластичного формуемого или деформируемого материала, который может быть профилирован в заданных формах. Эти формы могут быть сохранены, а характеристики пластичной формуемости материала могут быть выбраны для обеспечения сохранности заданной формы некоторых поперечных сечений распределителя во время его работы. Соответственно, для профилирования поперечных сечений распределителя могут быть использованы различные устройства или профилирующие литейные формы, или согласно еще одному варианту реализации распределитель может быть профилирован вручную с использованием итеративного процесса.
[0050] В показанных на чертеже вариантах реализации распределитель 100, 200 изготовлен из листового металла, такого как сталь, который обеспечивает возможность формования частей распределителя, например, раму 114, окружающую отверстие 104. Рама 114 может быть отформована вручную оператором или согласно другому варианту реализации может быть изготовлена и оснащена креплением в виде соответственно отформованной пластины (не показана), присоединенной вокруг по меньшей мере части рамы 114. Согласно данному варианту реализации материал рамы 114 может быть отформован прессованием, или ему могут быть иным способом приданы различные необходимые контурные признаки отформованной пластины.
[0051] При выборе непрямоугольной формы для выходного отверстия 104 могут быть приняты во внимание различные аспекты, которые могут влиять на конечную форму выходного отверстия, для улучшения распределения суспензии. Например, позиционирование выходного отверстия 104 для суспензии относительно центральной линии продвигающегося полотна 306 поддерживающего материала в непрерывном процессе изготовления стеновой плиты (как показано на фиг.1) может потребовать увеличения ширины сформированного отверстия в области, расположенной дальше от бокового края 307 полотна 306. Согласно другому варианту реализации или дополнительно к вышеуказанному варианту реализации форма выходного отверстия для суспензии может быть симметричной, но сформированной с возможностью доставки большей части суспензии в противоположных боковых сторонах или в середине продвигающегося полотна в зависимости от скорости перемещения и наклона полотна.
[0052] На фиг.6-8 показаны несколько из множественных конструкций, которые могут быть использованы при выборе формы выходного отверстия 104. На фиг.6 показано основное прямоугольное профилированное отверстие 404. Отверстие 404 имеет длину в поперечном направлении или ширину 208, составляющую, например, 24 дюйма (58,8 см), и высоту 409, составляющую, приблизительно 1 дюйм (2,54 см). Отверстие 404 сформировано для пропускания через него потока суспензии, имеющего по существу однородную толщину.
[0053] На фиг.7 показано профилированное отверстие 504. Как показано на чертеже, высота 511 профилированного отверстия 504 в его центральной области меньше, чем высота 509 отверстия 504 в его краях 506. Согласно данному варианту реализации верхняя и нижняя стены 508 и 510 имеют изгиб в направлении друг к другу, так что большая часть суспензии, проходящей через отверстие 504, распределена вдоль краев 506 в отличие от середины отверстия.
[0054] На фиг.8 показано дополнительное профилированное отверстие 604. Отверстие 604 имеет бочкообразное поперечное сечение, при котором высота 609 отверстия у его краев 606 меньше, чем высота 611 в середине отверстия 604. Как может быть понято из чертежа, конкретная форма отверстия 604 может быть достигнута наружным изгибом верхней и нижней стенок 608, 610 в направлении друг от друга. Не смотря на то, что профилированные отверстия 404, 504, 604 выполнены симметричными, несимметричные конструкции также
могут быть использованы в конкретных случаях применения, как и описанные выше симметричные конструкции.
[0055] На фиг. 9 показан распределитель 700 суспензии согласно настоящему изобретению, содержащий профилирующую систему 732, выполненную с возможностью локального изменения размера и формы просвета 704 из показанного на чертеже прямоугольного выходного отверстия 730. Профилирующая система 732 содержит пластину 770, несколько монтажных болтов 772, соединяющих пластину с профилированным трубопроводом 728 вплотную к выходному отверстию 730, и ряд регулирующих болтов 774, прикрепленных посредством резьбы к трубопроводу. Монтажные болты 772 использованы для крепления пластины 770 к профилированному трубопроводу 728 вплотную к выходному отверстию 730. Пластина 770 выполнена протяженной по существу вдоль ширины 718 выходного отверстия 730. В показанном на чертеже варианте реализации пластина 770 выполнена в форме отрезка стального уголка. Согласно другим вариантам реализации пластина 770 может иметь различные формы и может быть выполнена из различных материалов.
[0056] Регулировочные болты 774 расположены на равном расстоянии друг от друга вдоль ширины выходного отверстия 730. Регулировочные болты 774 посредством резьбы взаимодействуют с пластиной 770. Регулировочные болты 774 регулируют независимо и воздействуют на наружную поверхность выходного отверстия 730 для локального изменения размера и/или формы просвета 704 выходного отверстия 730. Выходное отверстие 730 изготовлено из эластичного упругого материала, так что его форма может быть изменена вдоль его ширины в перпендикулярном машинному направлении, например, регулировочными болтами 774, 775.
[0057] Профилирующая система 732 может быть использована для локального изменения выходного отверстия 730 для изменения структуры потока водной кальцинированной гипсовой суспензии, распространяемой из распределителя 700 суспензии. Например, расположенный на средней линии регулировочный болт 775 может быть ввинчен вниз для сжатия поперечного центрального участка 794 выходного отверстия 730 вдоль перпендикулярного машинному направления 53 для увеличения угла отклонения краевого потока в направлении вокруг перпендикуляра к машинному направлению 55 для облегчения распространения, а также для улучшения однородности потока суспензии в направлении 53, перпендикулярном машинному.
[0058] Профилирующая система 732 может быть использована для изменения размера выходного отверстия 730 вдоль перпендикулярного машинному направления 53 и придания выходному отверстию 730 новой формы. Пластина 770 может быть изготовлена из материала, который соответственно является прочным, так что пластина 770 может выдерживать действие силы, противоположной силе, приложенной регулировочными болтами 774, 775, в ответ на регулирование, осуществленное регулировочными болтами 774, 775, при переводе выходного отверстия 730 к новой форме. Профилирующая система 732 может быть использована для облегчения выравнивания изменений в профиле потока суспензии, вытекающей из выходного отверстия 730, так что выходной рельеф суспензии, вытекающей из распределителя 700, является более однородным.
[0059] Согласно другим вариантам реализации количество регулировочных болтов может быть различным, так что происходит изменение расстояния между смежными регулировочными болтами. Согласно другим вариантам реализации, если ширина выходного распределяющего отверстия 730 является различной, то количество регулировочных болтов также может быть различным для достижения необходимого расстояния между соседними болтами. Согласно другим вариантам реализации расстояние между соседними болтами может быть изменено вдоль перпендикулярного машинного направления 53, например, для улучшения локально изменяющегося управления в боковых краях 797, 798 выходного распределяющего отверстия 730.
[0060] В целом, габаритные размеры различных вариантов реализации распределителей суспензии, описанных в настоящей заявке, могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от типа изготовляемого продукта, например, толщины и/или ширины изготовляемого продукта, скорости используемой производственной линии, расхода суспензии, протекающей через распределитель, и т.п. Например, в показанных на чертеже вариантах реализации ширина 218 прямоугольного выходного отверстия для суспензии (как показано на фиг.5) для использования в процессе изготовления стеновой плиты, ширина которой расположена в обычном номинальном диапазоне размеров, не превышающем 54 дюйма (137,16 см), может быть расположена приблизительно между 9 дюймами (22,86 см) и 54 дюймами (137,16 см), и согласно другим вариантам реализации приблизительно между 18 дюймами (45,72 см) и приблизительно 30 дюймами (76,2 см). Высота выходного отверстия в его краях и высота трубопровода 112, который на фиг.3 в целом обозначен ссылочным номером 214, может составлять приблизительно +от 3/16 дюйма (0,48 см) до 2 дюймов (5,08 см), и в других вариантах реализации между приблизительно 3/16 дюйма (0,48 см) и приблизительно 1 дюймом (2,54 см). Отношение ширины к высоте прямоугольного выходного отверстия может составлять от приблизительно 4,5 до приблизительно 288, и в других вариантах реализации от приблизительно 18 до приблизительно 160. Диаметр 202 входного отверстия для суспензии может быть расположен между 2 дюймами (5,08 см) и 4 дюймами (10,16 см), в то время как комбинированная длина 204 и 210 (на фиг.5) может быть расположена между 12 дюймами (30,48 см) и 24 дюймами (60,96 см) или больше. Комбинированная поперечная длина 216 и 226 (как показано на фиг.5) может быть расположена приблизительно между 12 дюймами (30,48 см) и 48 дюймами (121,92 см). Все диапазоны являются примерными и могут быть выбраны и могут различаться в зависимости от каждого конкретного случая применения.
[0061] Распределитель суспензии согласно настоящему изобретению может быть выполнен из любого подходящего материала. Согласно некоторым вариантам реализации распределитель суспензии может быть выполнен из любого подходящего по существу жесткого материала, который может обеспечить возможность изменения размера и формы выходного отверстия, например, с использованием профилирующей системы. Например, может быть использован соответствующий жесткий пластик, такой как ультравысокомолекулярный пластик (СВМПЭ), или металл. Согласно другим вариантам реализации распределитель суспензии согласно настоящему изобретению может быть изготовлен из упругого материала, такого как подходящий упругий пластик, содержащий, например, поливинилхлорид (ПВХ) или уретан.
[0062] Может быть использован любой подходящий способ для изготовления распределителя суспензии согласно настоящему изобретению. Например, согласно вариантам реализации, в которых распределитель суспензии изготовлен из упругого материала, такого как ПВХ или уретан, может быть использована составная литейная форма. Наружная поверхность составной литейной формы может задавать внутреннюю конфигурацию потока в распределителе суспензии. Составная литейная форма может быть изготовлена из любого подходящего материала, например, такого как алюминий. Литейная форма может быть погружена в нагретый раствор упругого материала, такого как ПВХ или уретан. Затем литейная форма может быть удалена из полученного распределителя.
[0063] Благодаря изготовлению литейной формы из нескольких отдельных алюминиевых частей, сконструированных с точным совмещением друг с другом для получения необходимых конфигураций, части литейной формы могут быть рассоединены и извлечены из раствора, пока он еще является теплым. При достаточно высоких температурах упругий материал является достаточно гибким для извлечения больших частей литейной формы через небольшие области отлитого в форме распределителя суспензии без его разрыва. Согласно некоторым вариантам реализации поверхности частей литейной формы составляют приблизительно 115% согласно другим вариантам реализации приблизительно 110% или меньше от поверхности отлитого в форме распределителя суспензии, через который части литейной формы могут быть извлечены во время удаления. Для соединения и выравнивания частей литейной формы могут быть использованы соединительные болты, так что стыки в соединениях могут быть уменьшены, причем эти болты могут быть удалены для демонтирования составной литейной формы во время ее извлечения из внутренней части отформованного распределителя суспензии.
[0064] Распределитель суспензии согласно настоящему изобретению может быть использован в различных производственных процессах. Например, согласно одному варианту реализации способ подачи суспензии к продвигающемуся полотну может быть осуществлен путем использования распределителя суспензии согласно настоящему изобретению. Поток водной гипсовой суспензии проходит через входное отверстие распределителя суспензии, который содержит профилированный трубопровод, имеющий изогнутую направляющую поверхность, которая перенаправляет поток суспензии к выходному отверстию распределителя. Например, поток суспензии может быть перенаправлен на угол приблизительно до 90°, так что поток суспензии может быть перенаправлен с направления, в целом ориентированного под углом к линии перемещения полотна, на направление, по существу параллельное линии перемещения полотна. Согласно другим вариантам реализации поток суспензии может быть перенаправлен с направления 52 входного потока путем изменения направляющего угла θ в пределах от приблизительно 45° градусов до приблизительно 150°, на направление 54 выходного потока. Поток суспензии может быть замедлен при его прохождении вдоль профилированного трубопровода путем конфигурирования профилированного трубопровода таким образом, что он имеет увеличенную площадь поперечного проходного сечения вдоль по меньшей мере части пути потока от входного отверстия до выходного отверстия. Согласно некоторым вариантам реализации по меньшей мере один дополнительный поток суспензии может быть введен в профилированный трубопровод посредством вторичного входного отверстия в профилированном трубопроводе.
[0065] Поток водной гипсовой суспензии выводят посредством выходного отверстия и размещают на полотне. Направление 54 выходного потока в целом может быть ориентировано вдоль линии перемещения продвигающегося полотна. Форма выходного отверстия может быть отрегулирована для изменения потока водной гипсовой суспензии, выходящего из выходного отверстия под некоторым углом к машинному направлению.
[0066] Все ссылки, процитированные в настоящей заявке, настоящим включены в настоящую заявку в той же степени, как если бы каждая ссылка была индивидуально и конкретно обозначена как включенная по ссылке и была сформулирована полностью в настоящей заявке.
[0067] Использованные в настоящей заявке термины "некоторый" и "указанный", а также подобные указатели в контексте описания настоящего изобретения (в особенности в контексте пунктов приложенной формулы) следует толковать как охватывающие единственное число и множественное число, если явно не указано иное в настоящей заявке или очевидно не противоречит контексту. Термины "содержащий", "имеющий", "включая" и "состоящий из" следует толковать как открытые термины (т.е., означающие "содержащий помимо прочего"), если явно не указано иное. Указание диапазонов значений в настоящей заявке служит только способом краткой ссылки индивидуально на каждое отдельное значение, попадающее в указанный диапазон, если явно не указано иное, и каждое отдельное значение включено в спецификацию, как если бы оно было индивидуально описано в настоящей заявке. Все способы, описанные в настоящей заявке, могут быть осуществлены в любой подходящем порядке, если явно не указано иное или однозначно не противоречит контексту. Использование любого и всех примеров, или приблизительного выражения (например, "такой как") в настоящей заявке предназначено только для простоты описания настоящего изобретения и не является ограничением объема защиты настоящего изобретения, если явно не указано иное. Ни одно выражение в описании не должно рассматриваться как указание на незаявленный элемент, существенный для практического осуществления настоящего изобретения.
[0068] Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, описанные в настоящей заявке, содержат наилучший способ реализации настоящего изобретения, известный изобретателям. Изменения описанных выше предпочтительных вариантов реализации могут быть очевидными для специалистов после ознакомления с приведенным выше описанием. Специалисты могут использовать такие изменения как соответствующие без отступления от идеи и объема защиты настоящего изобретения. Соответственно, объем защиты настоящего изобретения охватывает все модификации и эквиваленты объекта изобретения, описанного в пунктах приложенной формулы согласно соответствующему законодательству. Кроме того, любая комбинация вышеописанных элементов во всех возможных их изменениях попадает в объем зашиты настоящего изобретения, если явно не указано иное в настоящей заявке или однозначно не противоречит ее контексту.