物质传送装置的制作方法

专利名称：物质传送装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于物质传送装置，它把要传送的物质从入口传送到出口。
背景技术：
物质传送装置把含有固态物质的液体从入口传送到出口并卸载该液体。物质传送 装置有广泛用途，例如，把一个大容器(如，罐)里的液体传送到多个小容器里。一些常规的 物质传送装置在圆柱形旋转体的外周面上设计有螺旋形的翅(如下面提到的专利文件1)。 用这种常规装置来传送物质，要想达到较大的卸载压(卸载能力)来传送大量的物质，就要 增加圆柱形旋转体的旋转速度。专利文件1 日本专利申请，其提前公开的公布号为2003-269358本发明的披露本发明解决的问题上面所提到的旋转体的旋转速度必须有一个限度，因为高速旋转的旋转体会损坏 从入口导入的物质。被传送的某些种类的物质是易碎的，这就限制了旋转体的旋转速度。从 另一方面来看，当物质传送装置在出口处通过输送管道或类似设备连接到一个小的容器来 传送物质，卸载的压力就要略高于物质传送装置的出口压力。较低的卸载压力，将使被传送 的物质停滞在输送管道中。鉴于上述情况，本发明所要提供的物质传送装置，能在单位面积单位时间传送大 量的物质并保持被传送物质的外形不变，能从出口有效地卸载物质(以高的喷射压)。解决问题的方法为了解决上述的问题，把物质从入口传送到出口外的物质传送装置由以下组成(1)具有入口和出口的外壳，其内部空间的直径从入口到出口逐渐增加并被外壳 的内周面界定；(2)随着入口到出口直径逐渐增加而扩大的内部空间中置有一个旋转体，旋转体 绕著中心轴旋转，其中心轴通过其其顶面和底面的中心；(3)在旋转体外周面上的第一个翅的相邻两翅面间的距离朝出口方向逐渐增加， 它与旋转体一起旋转；(4)第二个翅，从入口和出口间某位置朝出口方向，在旋转体外周面上沿第一个翅 的两翅面的中间开始成螺旋形延伸；(5)内部空间呈圆锥形或切除了顶端的圆锥形；(6)旋转体的外形呈圆锥形或切除了顶端的圆锥形；(7)外壳的内部空间相似于旋转体的外形；(8)翅从旋转体的外周面伸展到接近外壳的内周面；(10)翅的厚度朝出口处逐渐变厚；(11)翅的倾角定义为平行移动的弦线与旋转体的中心轴之间的角度，其朝出口方 向变得小些；弦线是在翅和旋转体外周面之间分界线上的点画出的，并将其平行延长与中
3心轴相交；(12)可以提供翅的相邻边缘的保护套，它平行与旋转体的外周面，把旋转体的外 周面与外壳的内周面隔开；(13)所提供的导入物质的入口，可以与旋转轴方向相交或平行；(14)可以提供旋转体底面的保护板(障碍板)，以防被传送的物质与外壳底面碰撞。附带说明一下，旋转体可以有任意外形，其宽度(或外径)从入口到出口逐渐增 加，包括那些外周面的外形为抛物线、指数曲线或者旋转体的侧视图为双曲线。本发明的效果在本发明的物质传送装置中，翅的边缘尽量接近外壳的内壁而不妨碍翅的旋转运 动。因而，传送的路径(传送空间)是由旋转体外周面、螺旋形的翅和外壳内壁所包围的空 间所组成。这个传送路径沿着螺旋体外周面上的翅螺旋形地延伸。旋转体随着宽度(外 径)从入口到出口的增加而延伸。旋转体的顶端(顶面，最小的部分)靠近入口，而它的底 面(最宽的部分)靠近出口。这样，旋转体越朝出口越宽(外径逐渐增加)。对恒定转速的 旋转体来说，旋转体的外周面的线速度朝出口的方向不断增加。也就是，离旋转体中心轴越 远，其线速度越高。这样，由入口导入的物质，如上面所述，在朝出口传送的路径中传送速度 逐渐地增加。因为旋转体靠近入口处是顶端(最窄的部分)，这里的物质传送速度是低的， 这样就不易损坏物质。如同上述，物质传送速度几乎与旋转体外周面的线速度成比例变化，并与逐渐增 加的线速度成正比例。因此，物质传送的速度不存在突然变化，而在层流中(不形成湍流) 平稳地传向出口。如上所述，物质的传送速度可以在出口处比入口处更高。所以，传送到出 口的物质从出口处能很有效地卸载(以较高的排出压卸载)，其排出压依赖于旋转体的旋 转速度。物质是在层流中传送；在传送过程中，对外壳的内壁或翅没有剧烈碰撞。因此，没 有因碰撞造成的噪音和振动，也保持了物质原来的外形。如上所述，物质在传送路径中的传送速度随着接近出口而增加。因此，似乎每单位 面积、每单位时间从出口卸载的物质的量大于从入口导入的物质的量。然而，实际上，只有 从入口导入的物质的量，从出口处卸载。因此，从入口导入的物质是被吸入到传送路径中 的。由此可见，从入口连续地导入的物质能平稳地而没堵塞地传送到出口，再从出口处卸载。图示简介

图1用图说明本发明例1中采用物质传送装置的物质传送系统。图2是图1中说明的装置外壳破开的物质传送装置的侧视图。图3A是图2中说明的物质传送装置中旋转体和翅的侧视。图3B是一个内部空间的侧视图(相似于旋转体)。图3C是另一个内部空间的侧视图(相似于旋转体)。图4是图3A中B-B处的旋转体的截面图。图5是例1与样本例子中物质传送装置的传送量的比较曲线图横坐标表示旋转 体的旋转速度(rpm)，纵坐标表示在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物 质传送量(L/min)。
图6是给出入口和出口压力的曲线图横坐标是外壳的长度方向，纵坐标是以水 头表示的压力(m)。图7是例2中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图8是例2与例1中物质传送装置的传送量的比较曲线图横坐标是旋转体的旋 转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传送量 (L/min)。图9是例3中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图10是例3与例1和2中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体 的旋转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传 送量(L/min)。图11是例4中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图12是例4与例1、2和3中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转 体的旋转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质 传送量(L/min)。图13是例5中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图14是例5与例1中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体的旋 转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传送量 (L/min)。图15A是说明例6中物质传送装置的侧视图。图15B是图15A中的局部放大的截面图。图16是例6与例1中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体的旋 转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传送量 (L/min)。图17是说明例7中物质传送装置的侧视图。图18是例7与例1中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体的旋 转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传送量 (L/min)。图19是说明例8中物质传送装置的侧视图。图20A是例8与例1中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体的 旋转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物质传送 量(L/min)。图20B是例8与例1中物质传送装置在入口及出口压力比较的曲线图横坐标是 外壳长度方向，纵坐标是以水头(m)为单位的压力。图21是说明例9中物质传送装置的侧视图。图22A是例9与例1到例8中物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋 转体的旋转速度(rpm)，纵坐标是在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物 质传送量(L/min)。图22B是例9与例1中物质传送装置在入口及出口压力比较的曲线图横坐标是 外壳长度方向，纵坐标是以水头(m)为单位的压力。
图23是说明例10中用图说明物质传送装置的侧视图。实施发明的最佳方式用物质传送装置传送，包含食品的物质譬如乳制品、调味品，化学品譬如油漆，化 妆品譬如乳霜，药品譬如软膏等的物质来实施本发明。例 1本发明的物质传送装置的例1用下面的图1到图6来说明。图1用图说明本发明例1中采用物质传送装置的物质传送系统。图2是图1中说明的装置外壳破开的物质传送装置的侧视图。图3A是图2中说明的物质传送装置中旋转体和翅的侧视图。图3B是一个内部空间的侧视图(相似于旋转体)。图3C是另一个内部空间的侧视图(相似于旋转体)。图4是图3A B-B处的旋转体的截面图。图5是例1与样本例子中物质传送装置的传送量的比较曲线图横坐标表示旋转 体的旋转速度(rpm)，纵坐标表示在出口处与物质传送方向的垂直剖面每一平方厘米的物 质传送量(L/min)。图6是给出入口和出口压力的曲线图横坐标是外壳的长度方向，纵坐标是以水 头表示的压力(m)。如在图1中说明，物质传送装置10，用来传送流态化物质从一个大的容器2，如一 个罐，通过传送管道4A和4B到多个小容器6-1、6-4等。置于传送管道4A和4B中间的物 质传送装置10从容器2由重力导入物质到入口 12，然后传送到出口 14，并卸载(排出)物 质到传送管道4B中。经传送管道4B可以不断地把物质传送到箭头A所指方向运行的传输 带上的小容器6-1、6-2等。物质传送装置10有个外壳20，外壳上有接受物质的入口编号12和卸载物质的出 口 14。入口 12和卸载物质的出口(编号14)的横截面是圆的，方向是垂直的(图中IN箭 头和OUT箭头)。外壳20有其内部空间22。内部空间22的内径从入口 12到出口 14逐渐 增加。因此，内部空间22从接近入口 12的最小直径R2逐渐增加到接近出口 14的最大直 径R1。在图2中，内部空间22呈现一个切除顶端的圆锥形，也可以是一个圆锥形。除此以 外，在图3B中的内部空间22呈现喇叭形，或者在图3C中呈现子弹形。外壳20的内周面24 界定了相应于切除顶端的圆锥体外周面的内部空间22。在出口 14，装了一台流量计16，用 来测量通过出口 14卸载的物质的流量。流量计16在出口 14处测量与物质卸载方向(箭 头A的方向)的垂直剖面每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在入口 12处装了一台压 力表13，用来测量入口 12处流态化物质的压力；而在出口 14也装了压力表15，用来测量出 口 14处流态化物质的压力。在图6中给出了用压力表13和15测量压力的例子，单位是水 头(m)。压力表13是一台由日本PC&E公司生产的压力计(测量单位水头(m))。压力表 15是波登管型压力计(普通型，测量单位MPa)，并转换到水头(m)为测量单位。以水头为 测量单位的被测压力将在以后用图来表示。流量计16是一台浮子流量计(测量单位L/ min)，它只能测量水的流量。外壳20有一个内部空间22，此外壳就罩住在这内部空间22中旋转的旋转体30。 这个旋转体30随着它的宽度(相当于圆锥体或切除顶端圆锥体的外径)从入口 12到出口14由小变大而逐渐增大。这个旋转体30在外形上很相似于内部空间22，但并不局限于此。 在例1中，内部空间22在外形上是切除顶端圆锥体，而旋转体30在外形上如在图2和图3A 中显示的那样也是一个切除顶端圆锥体。圆锥体形或切除顶端圆锥体形的外壳20内部空 间22和旋转体30易于制造并能平稳地传送物质。旋转体30绕中心轴线旋转；中心轴线是一根直线(虚线36)，它与圆形顶面32中 心及圆形底面34中心相连接。在这个例子中，旋转体30绕其中心轴38旋转，中心轴与上 述直线36是同心的。中心轴38纵向两端由轴承40和42支撑。固定在轴承42上的中心 轴38部分与一个马达44相连。这个马达44驱动旋转体30的旋转。这个马达44由一个 控制器(图中未显示)来控制。在旋转体30的底面34装有保护板35以防被传送物质与 外壳20的内壁底部碰撞。保护板35的直径大于旋转体的底面34几乎与相邻的旋转体底 面34的翅50相等。旋转体30的顶面32和保护板35在结构上与外壳20的内壁面不相碰 这样，旋转体30就能平稳地旋转而不会与固定的不旋转的外壳20相碰。螺旋形的翅50是在旋转体30的外周面31上。翅50与旋转体30 —起旋转。翅 50从旋转体30外周面31的顶端到末端延伸(从头到尾)。要不然，翅50也可以沿着从近 入口 12处到近出口 14处延伸(不是从头到尾)。因此，如后面提到，在旋转体30的纵向末 端，翅50的部分可能少一个或二个；而缺少的位置可以是旋转体30的任何一个纵向末端。 翅50从旋转体30的外周面31伸展并接近到外壳20的内周面24 ；而翅50的边缘(面对内 周面24的部分)与外壳20的内周面24之间的缝隙，对被传送物质来说，只是产生小小的 渗漏。相临两翅50面之间的距离d是固定的(对所有翅来说都是不变的)。翅50和内周 面24相互不碰以使翅50能平稳地旋转。外壳20用支架或类似固定到地面，其不转动(图 中没有表示)。倾角θ定义为延长的切线52与中心轴38相交的夹角经旋转体30的外周面31 与螺旋形翅50分界线上的点画出切线并把它平行延长与中心轴38或中心线36相交。这 个倾角θ控制为常数，84°，如图3Α所示。如下所述，为了增加物质的传送量，可以改变这 个倾角θ。外壳20、旋转体30和翅50由适合于传送物质的树脂金属来制造。用物质传送装 置10传送的物质包括食品、化学品、化妆品、洗涤剂和药品等。食品有奶制品、调味品、熟制 品、饮料、酒类、和甜制品。化学品有油漆。化妆品和洗涤剂有乳霜、洗发剂和清洁剂。药品 有软膏、眼露和甘油。外壳20的内部空间22有直径为IScm(Rl)的底面、直径为4cm(R2)的顶面，其长 度为20. 7cm(Li)(相当于旋转体30的长度)。入口 12的横截面是圆的、直径为R5，其面积 是出口的2倍出口的直径为R6，数值是2. Ocm0旋转体30的底面直径为12cm、标为R3， 顶面直径为1. 3cm、标为R4。相临两翅50面间的距离d(间隔)是2. 5cm。用这台装置，测 量了物质的传送量。在例1中，仅用水作为传送的物质。也在以后的例子中用水作为传送 的物质。图5显示了结果。图5也显示了物质传送装置在比较样本中的流量。在比较样本 中，物质传送装置由直径为7cm的圆柱形的内部空间，外径为1. 3cm的旋转体，而其它部件 的尺寸与编号为10的物质传送装置相同。在测量中，用编号为16的流量计来测流量，物质 传送装置10和比较样本都用树脂金属制造。如图5所示，在例1中的物质传送装置10和比较样本中的物质传送装置两者都是流量与转速(rpm)成正比例。然而，对编号为10的物质传送装置来说，当转速增加时流量 增加得更快。图6显示了具上述尺寸的物质传送装置10在入口 12和出口 14处的压力。在图6 中，用水头(m)为单位来表示压力的。压力在入口 12处为负，而在出口 14处比水头2m还 高。从结果来看，物质在入口(编号12)处是被负压吸入进去的。在下面会看到从图5和图6中得出的上述结果。在物质传送装置10中，翅50的边缘尽可能地接近内周面24而不妨碍翅50的旋 转；因此，物质不会通过翅50与内周面24之间的余隙泄漏。由此可见，物质的传送路径或 称传送空间60是被旋转体30的外周面31、螺旋形的翅50和外壳20的内周面24所包围的 空间。这条传送路径60沿着螺旋形的翅50不断向前，在旋转体30的外周面31上形成一 条螺旋形的传送路径。旋转体30从入口 12到出口 14随着外径的增加(从最小直径R4到最大直径R3) 而不断延伸，其顶面32靠近入口 12而底面34靠近出口 14。这样，旋转体30朝出口 14处 的直径就较大。因此，对以恒定速度旋转的旋转体30来说，在靠近出口 14处，其外周面31 的线速度就较快(在旋转体外周面上的点，其在一个旋转周期中移动的距离较长)。换言 之，外周面31上的点离旋转体30中心轴38的距离越远(越接近出口 14)，其线速度越快。 这样，从入口 12到出口 14呈螺旋形的传送路径60中，线速度朝出口 14方向按旋转体30 的外径不断地增加。因此，通过入口 12导入的物质到达近入口 12的传送路径60后，以不 断增加的传送速度在传送路径60中传送，此传送速度与上述提到的朝出口 14方向越来越 快的线速度几乎成正比例。物质传送的流路在图2中用双点划线F标出。与此相反，在比 较样本中的物质传送装置，其内部空间和旋转体都是圆柱体的，从入口到出口的整个传送 路径的物质传送速度几乎是不变的。如上所述，在物质传送装置10中，物质的传送速度几乎正比例于旋转体30外周面 31的线速度。因此，物质是以不断增加的传送速度在层流(不形成湍流)中平稳地传送到 出口 14，此传送速度没有急剧的变化，它正比例于不断增加的外周面线速度。在出口 14处 的物质传送速度比在入口 12处更高，以便传送到出口 14的物质能有效地以较高的排出压 力从出口 14处排出，派出压力是依赖于旋转体30的旋转速度。因为，在传送路径中60传送 的物质如上所述是在层流中被传送的，物质将不会猛烈碰撞外壳20的内周面24和翅(编 号50)，也就不会产生由碰撞而产生的噪声和振动。物质传送装置10中在靠出口 14处的传送路径60中的传送速度如上所述会变得 较高。因此，每一单位面积、每一单位时间从出口 14卸载的物质的量似乎大于从入口 12导 入的物质的量。然而，事实上，只有从入口 12导入的物质的量，才能从出口 14处卸载。因 此，如图6所示，产生的负压在入口 12把物质吸入到通向出口 14的传送路径60中。由此 可见，从入口连续地导入的物质能平稳地而没堵塞地传送到出口 14并卸载。相比之下，样 本例子中的物质传送装置的内部空间和旋转体都是圆柱体，传送速度在入口到出口的范围 内都是一样的。下面，对外壳20长度、旋转体30长度、螺旋形翅50的圈数、翅距(相临两翅面之 间的距离)d、翅的倾斜角θ的设计方法加以说明。在下面描述中，符号表示如下L1，旋转体30长度；R3，旋转体30底面直径；d，相
8临两翅面间的距离；N，翅50的圈数；R1，近出口 14处内部空间22的直径(近似于翅50末 端的直径)；θ，翅50对中心轴38的倾角。所以，Ll = dXN ；θ = 90° -(tarrnd/^· 14XR1)) ° ；固态物质的宽度W :W < d ；固态物质的厚度H :H < (R1-R3) /2 ；固态物质的最大直径dl :dl = (ff2+H2+B2)1/2 ；其中B表示固态物质的深度，并且dl < d。出口 14直径R6由固态物质的最大直径dl和所需流量来决定。入口 12直径R5比 出口 14直径R6大，两者的截面积比为2至3。翅50与外壳20的内周面间的余隙，考虑到 被传送物质的渗漏、部件的运转、装配的难度等因素，其大小范围最好在0. Olmm至0. 2mm。例 2下面用图7和图8来阐述本发明的物质传送装置的第二个例子。图7是例2采用的物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图8是例2采用的物质 传送装置与例1采用的物质传送装置的传送量比较的曲线图横坐标是旋转体的旋转速度 (rpm)，纵坐标是在出口处通过传送方向的横截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。 在图7和图8中，如同在图1到图6中那样，用相同的符号来表示相应的结构部件。在例2中的物质传送装置110除翅的外形外，在结构上与例1中的物质传送装置 10基本相同。物质传送装置(编号110)相临两翅150面间的距离(空间)d朝出口 14方 向逐渐增大(见图2等)。更确切地说，靠近入口 12的距离d等于2. 5cm，而靠近出口 14 的距离d5等于6. 7cm。距离d到d5是随翅150的圈数逐渐增加，从3. Ocm经3. 75cm到 4. 75cm。因而，翅150的圈数与例1中的翅50的圈数相比是减少了(从8圈减到6圈)。距离从靠近入口 12的d逐渐增加到靠近出口 14的d5，这就使朝出口 14方向的传 送路径160的断面(垂直于传送方向的断面的面积)也逐渐增加了，这样就能以较大的量 来平稳地传送物质。然而，较长的距离d易导致物质在传送路径160中停滞和湍流。为防 止湍流发生，如下所述，要提供第二个翅。图8显示了例2物质传送装置110物质传送的量 与例1的比较。如图8所示，例1物质传送装置10的流量增加正比例于旋转速度(rpm)的增加， 例2中的物质传送装置110也是这样。然而，采用例2中的物质传送装置110，物质传送的 流量增加得更大。这是因为更大的传送路径160的断面面积能传送更大量的物质，而且产 生的吸力(负压)有利于从入口 12把物质吸入到(朝向出口 12的)传送路径160中。然 而，过度地增加距离d5将会如上所述，导致物质在传送路径中停滞和产生湍流。距离d到d5的设计应依照例1中叙述的外壳20的长度(旋转体30的长度)、翅 50的圈数、相邻两翅面间的距离d和翅50的倾斜角θ的设计方法。例 3下面用图9和图10来阐述本发明的物质传送装置的第三个例子。图9是例3中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图10是例3中的物质传送 装置的传送量与例1和例2的比较曲线图横坐标是旋转体的旋转速度(rpm)，纵坐标是在出口处通过与传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在图9和图10 中，如同在图1到图8中那样，用相同的符号来表示相应的结构部件。在例3中的物质传送装置210，除相邻两翅面间的距离和有第二个翅252外，在结 构上与例2中的物质传送装置110基本相同。在例3中物质传送装置210相邻两翅250面 间的距离(间隔空间)d朝出口 14方向逐渐加大(见图2等)，类似于在例2中的物质传送 装置110。然而，靠近出口 14处的相邻两翅250面间的距离比例2中的相邻两翅150面间 的距离大。更确切地说，靠近入口 12 (见图2等)的距离d等于2. 5cm，而靠近出口 14的距 离d5等于4. 75cm。在两个端点之间，距离d2到d5是随翅250的圈数逐渐增加，从3. Ocm 经 3. 75cm 到 4. 75cm。距离从靠近入口 12的d、并朝出口 14依次为d2、d3、d4、d5逐渐增加，这就使朝出 口 14方向的传送路径260的断面(垂直于传送方向的断面的面积)也逐渐增加了。然而， 较长的距离d5易导致物质在传送路径160中停滞和产生湍流。为防止湍流发生，要提供第 二个翅252。第二个翅252从第一个翅250的翅间距离d4的中间开始沿旋转体(编号30)的 外周面31呈螺旋形延伸到出口，它始终位于第一个翅250的两个翅面间的中间而与第一个 翅250相互分开。确切地说，第二个翅252的起始位置与第一个翅250的最后1. 5圈的起 点位置对于中心轴38 (见图2，是对称的，并终止于出口 14处。第二个翅252高度在起始位 置是较低的，然后它的高度逐渐增加，直到近出口 14处它的高度才与第一个翅250的高度 差不多。第二个翅252的作用是理顺物质在传送路径260中的流动，以防止因过度大的翅 250面间的距离而引起的停滞和湍流。补充一下，为满足不同的传送物质，可用实验方法来 决定第二个翅的起始位置。图10是例3的物质传送装置210、例2的物质传送装置110和例1的物质传送装 置10的物质传送量的比较，其中例3中的物质传送装置的翅面间的距离d是变化的并且该 装置具有第二个翅252。如图10所示，不管是采用例1的物质传送装置10还是例2的物质传送装置110 或者例3的物质传送装置210，流量都正比例于旋转速度(rpm)。然而，对例3的物质传送 装置210来说，流量增加的比率为最大。这是因为较大的断面面积(与传送方向垂直的传 送路径的断面面积)能传送更多的物质；第二个翅使传送流成为层流；而产生的吸力把进 入到入口 12的物质朝出口 14方向吸入到传送路径260中。此外，因为不产生湍流，使被传 送物质的形状得以保持。{列 4下面用图11和图12来阐述本发明的物质传送装置的第四个例子。图11是例4中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图12是例4中物质传送装 置的传送量与例1、例2及例3进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转速度(rpm)，而 纵坐标是在出口处通过与传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在 图11和图12中，如同在图1到图10中那样，用相同的符号来表示相应的结构部件。在例4中的物质传送装置310，除翅的厚度t朝出口 14方向逐渐增厚(朝入口 12 方向就逐渐变薄)外，在结构上与例1中的物质传送装置10基本相同。在例4中，物质传 送装置310的翅350的厚度t靠近入口 12 (见图2等)处是2. Omm(见图2等)，而靠近出口 14处是5. 0mm。翅350朝出口方向每向前一圈，其厚度t约增加0. 5mm。这种翅厚度的 设计，并不减少流路的宽度(d_d5)。翅350的厚度从入口 12到出口 14逐渐增加；由于在传送速度较高的区域的翅350 的厚度得到增加，这就提高了翅350的强度。靠近入口 12处的翅350的厚度较小，因入口 处是低传送速度的区域，从入口导入的物质不易碰撞翅，防止了物质的损坏。此外，从入口 到出口的物质传送的阻力在减少，使物质能平稳地传送。图12显示了例4中物质传送装置310的传送量与例1、例2及例3中的物质传送 装置10、110及210的传送量的比较。图12表明，在任何一台物质传送装置10、110、210及310中的物质传送的量随着 旋转速度的增加而增加。因旋转速度增加而增加物质传送量最大的是编号为210的物质传 送装置。例 5下面用图13和图14来阐述本发明的物质传送装置的第五个例子。图13是例5中物质传送装置的旋转体和翅的侧视图。图14是例5中物质传送装 置的传送量与例1进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转速度(rpm)，而纵坐标是在 出口处通过与传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在这些图中，如 同在图1到图12中那样，用相同的符号来表示相应的结构部件。在例5中的物质传送装置410，除翅的倾角θ朝出口 14方向逐渐变小外，在结构 上与例1中的物质传送装置10基本相同。在这里，倾角Θ定义为延长的切线52与中心线 36相交的角度经旋转体30的外周面31与螺旋形翅450分界线上的点画出切线并把它平 行延长与中心线36或中心轴38相交。倾角θ可根据被传送的不同大小的固态物质用实 验方法来决定。倾角θ与流量(传送的量)之间的关系在图14中用两个例子来描述。在图14中，直线I表示例1物质传送装置10的流量，对装置整个翅50范围中的 倾角Θ1、θ 2及Θ 3都是同一个度数，即84°。在图14中直线II表示本例装置的流量， 该装置的倾角在靠近入口 12处的翅450的倾角θ 1为85°，中间位置的倾角θ 2为82°， 靠近出口 14处的倾角Θ3为75°。在图14中直线III表示本例装置的流量，该装置的倾 角在靠近入口(编号12)处的翅450的倾角Θ1为77°，中间位置的倾角Θ2为73°，靠 近出口 14处的倾角θ 3为55°。在上面的实验中，其中流量最大的是，本例装置最靠近入口 12处的翅450的倾角 Θ1为85°，朝出口方向倾角逐渐减小，在最靠近出口(编号14)处的倾角Θ3为75°。这 是因为，倾角θ越小物质的传送量越大(外周面31的线速度)，增加了物质传送的加速度。 过分小的倾角θ，因太大的加速力而易损坏被传送的物质。在实验中，易碎的固态物质以水作为载体来传送，易碎的固态物质包括大小约 IOmm的煮熟的土豆、故萝卜、小萝卜、大米和青豆。这些固态物质保持了它们原来的形状从 出口处卸载下来。在另外一个实验中，活的鏘魚与载体水一起在装置中传送，它活着从出口 排出。例 6下面用图15和图16来阐述本发明的物质传送装置的第六个例子。图15Α是例6中物质传送装置的侧视图。图15Β是图15Α的一部分的放大截面图。图16是例6中物质传送装置的传送量与例1进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转 速度(rpm)，而纵坐标是在出口处通过与传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送 量(L/min)。在这些图中，如同在图1到图14中那样，在这些图中用相同的符号来表示相应 的结构部件。在例6中的物质传送装置510，除近出口 14处的翅50部分的四周有保护套552 外，在结构上与例1中的物质传送装置10基本相同。这个保护套552把旋转体30的外周 面31与外壳20的内周面24隔开，并最后从相邻翅50的边缘(顶)中间平行地延伸到外周 面31。这个保护套552可以设计成扩展到整个翅50。然而，这样将妨碍物质传送装置510 的清洗。在保护套552保护的那部分中，被传送的物质就不会与外壳20的内周面24接触。 因此，在被传送物质与内周面24之间没有摩擦，物质就能更平稳地进行传送。图16是用保护套552和不用保护套552时的物质传送流量的比较。具有保护套 552的物质传送装置510比例1中不具保护套552的物质传送装置10以更高的速度传送物质。例 7下面用图17和图18来阐述本发明的物质传送装置的第七个例子。图17是例7中物质传送装置的侧视图。图18是例7中物质传送装置的传送量与 例1进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转速度(rpm)，而纵坐标是在出口处通过与 传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在这些图中，如同在图1到图 16中那样，在这些图中用相同的符号来表示相应的结构部件。在例7中的物质传送装置610，除在旋转体30外周面31上靠近入口 12处的部分 没有翅650外，在结构上与例1中的物质传送装置10基本相同。在例1到例6中，物质传 送装置的翅是在旋转体30的外周面31上从顶端到底端的，而例7中的物质传送装置610 中，在靠近入口 12处的旋转体30外周面31上是设计成没有翅650的。使用这样的装置， 因为在靠近入口处由翅650产生的阻力较小，如图18所示，流量略为增加。从入口处导入 的物质没有马上与翅接触，就减少了被传送物质损坏的可能。这样，本例中的物质传送装置 610适合于传送易碎的固态物质(如，软的物质)。翅缺少部分的长度Lx比率一般不大于0. 5 ；用Lx/Ll来表示，最好不大于0. 3。例 8下面用图19和图20来阐述本发明的物质传送装置的第八个例子。图19是例8中物质传送装置的侧视图。图20A是例8中物质传送装置的传送量与 例1进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转速度(rpm)，而纵坐标是在出口处通过与 传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。图20B是显示入口和出口压 力的曲线图横坐标表示外壳的长度方向，而纵坐标表示压力，压力的单位是水头(m)。在 这些图中，如同在图1到图18中那样，在这些图中用相同的符号来表示相应的结构部件。在例8中的物质传送装置710，除外壳720和旋转体730长度以及翅750、752和 754的数量外，在结构上与例1中的物质传送装置10基本相同。对本例装置中的旋转体来 说，保护板735的安装与图2中的保护板35 —样。本例中的物质传送装置有外壳720、其中的内部空间722和旋转体730与例1中物
12质传送装置10相比要宽和短，内部空间722和旋转体730的形状呈截去顶端的锥形。内部 空间722的底面直径Rl为20cm，顶面直径R2为12cm，而其长度Ll为17. 5cm。旋转体730 的底面734直径R3为15cm，顶面732直径R4为7cm。旋转体730在外周面上731有三个 分开的翅第一个编号为750、第二个编号为752、第三个编号为754。第一个翅750从旋转体730外周面731的顶面732螺旋形地绕到其底面734 (即 端面到端面)，大约绕了一圈(即绕外周面731约360° )。第二个翅752从螺旋体730外 周面731纵向的中间位置螺旋形地绕到其底面734，绕外周面731几乎半圈(就中心角来 说，绕了约120° 130° )。第三个翅(编号754)从螺旋体730外周面731纵向的中间位 置开始螺旋形地绕着外周面731。第三个翅754与第二个翅752的起始位置是几乎相同， 但是按中心角来说，偏离第二个翅约120°。第三个翅754只绕着底面734，约绕着外周面 731半圈(就中心角来说，绕了约120° 130° )。虽然较大的翅面间的距离易引起如例3所述的物质在传送路径760中停滞和湍 流，而第二个翅752和第三个翅754阻止了湍流的产生。图20显示了上述物质传送装置710仅在水的传送中的流量及入口 12与出口 14 压力差，与例1中的物质传送装置10的比较。在本例中，第二个翅752和第三个翅754绕 着旋转体730的外周面731。此外，三个短翅是通过偏移90°中心角来进行缠绕的。例 9下面用图21和图22来阐述本发明的物质传送装置的第九个例子。图21是例9中物质传送装置的侧视图。图22k是例9中物质传送装置的传送量 与例1到例8进行比较的曲线图横坐标表示旋转体的旋转速度(rpm)，而纵坐标是在出口 处通过与传送方向垂直的截面上每一平方厘米的物质传送量(L/min)。图22B是显示入口 和出口压力的曲线图横坐标表示外壳的长度方向，而纵坐标表示压力，压力的单位是水头 (m)。在这些图中，如同在图1到图20中那样，在这些图中用相同的符号来表示相应的结构 部件。在例9中的物质传送装置810，在结构上与例1中的物质传送装置10基本相同。 在本例装置中，翅850面间的距离d，d2，d3，d4，d5是逐渐增大的，翅850面间的距离就如 同在例2中的物质传送装置110 ；第二个翅852如同在例3中的物质传送装置210 ；保护套 854如同在例6中的物质传送装置510。如图22A和图22B所示，本例中的物质传送装置810，在传送量和压力方面是优于 其它物质传送装置 10、110、210、310、410、510、610 和 710。例 10下面用图23来阐述本发明的物质传送装置的第十个例子。图23是例10中物质传送装置的侧视图。在例1到例9所描述的物质传送装置中，入口 12的方向与旋转体30的旋转轴38 成垂直方向。在例10中，物质传送装置910的导入物质的入口 912方向(IN前头方向)与 旋转体930的旋转轴938成平行方向。在出口 914处卸载物质的方向(OUT前头方向)与 旋转体930的旋转轴938成垂直方向如同在例1到例9中一样。在本例物质传送装置910中，外壳920上导入物质的入口 912方向是平行于旋转 轴938 (IN箭头方向)，而卸载被传送物质出口 914方向是垂直于旋转轴938 (OUT箭头方向)。入口 912和出口 914的横截面分别都为圆形(横截面垂直于物流方向，即IN箭头和 OUT箭头的方向)。外壳920内的内部空间922的直径从入口到出口逐渐增加。也就是，内 部空间922的直径从靠近入口 912处为最小逐渐扩大到靠近出口 914处为最大。图23是 内部空间922的侧视图，从中可以看到其呈现切去顶端的圆锥体，它也可以呈现圆锥体。除 此以外，内部空间922也可以呈现喇叭形如图3B的侧视图所示，或者呈现子弹形如图3C的 侧视图所示。外壳920的内周面924界定了其内部空间922。内周面924对应于切去顶端的圆 锥体(或其它类似)的外周面。在出口 14装了一台流量计16，用来测量通过出口 14卸载 的物质的流量。流量计16在出口 14处测量与物质卸载方向(箭头A的方向)的垂直剖面 每一平方厘米的物质传送量(L/min)。在入口(编号12)处装了一台压力表13，用来测量 入口 12处流态化物质的压力；而在出口 14也装了压力表15，用来测量出口 14处流态化物 质的压力。在图6中给出了用压力表13和15)测量压力的例子，单位是水头(m)。压力表 13是一台由日本PC&E公司生产的压力表(测量单位水头(m))。压力表15是波登管型压 力计(普通型，测量单位MPa)，并转换到水头(m)为测量单位。以水头为测量单位的被测 压力将在以后用图来表示。流量计(编号16)装在出口 914处以测量从出口卸载的物质的 通过卸载方向(OUT箭头方向)截面(垂直于卸载方向)每一平方厘米的流量L/min。压力 表13装在入口 912处以测量该处的压力。压力表15装在出口 914处以测量该处的压力。外壳920在其内部空间922拥有在内部空间922中旋转的旋转体930。旋转体930 外径从入口 912到出口 914逐渐增加。旋转体930外形对应于内部空间922的形状，但不 一样。在例1中，内部空间22是切除顶端的圆锥体、本例的旋转体930对应于切除顶端的 圆锥体的形状。然而，本例中的旋转体930的顶端932是一个曲面，这样就不会造成由入口 912进入的物质因碰撞而遭到损坏。旋转体930在中心轴938上旋转，此轴线通过光滑曲面顶端932的中心和圆形底 面934的中心。中心轴938在纵向的一头由轴承942支撑着，中心轴938另一头可旋转的 支撑部分与马达944相连结，由该马达驱动旋转体的旋转。这个马达由一个控制器进行控 制(图中未表示)。旋转体930的顶端932部分和底面934与外壳920的内墙面之间有空 隙，以致旋转体930能平稳地旋转而不会碰到固定的外壳920。旋转体930底部安装有保护 板935，它与图2中的保护板35 —样。旋转体930外周面931上的螺旋形的翅950和952是与旋转体930 —起旋转的。翅950从旋转体930的外周面931顶端932略靠里面一点开始螺旋形地延伸到 另一端即底面934。翅952从旋转体930的外周面931中间位置开始螺旋形地延伸到底面 934，而不与翅950相交。两个翅950和952为传送大量物质增加了截面(垂直于物质传 送方向)，而第二个翅952防止了湍流的形成，这样就能平稳地传送大量的物质而不损坏物 质。在例10中，采用两个翅。而在例1中，采用一个翅；在例6中采用保护套。还有， 在例2中翅的距离逐渐增大；在例4中朝出口 914方向的翅的厚度逐渐增厚。如上所述，在本例物质传送装置910中，导入物质的入口 912方向是平行于旋转轴 938 (IN箭头方向)；物质就几乎平行于旋转体930的外周面931被导入的。这就使物质在 通过入口 912导入后不易被损坏。另外，这个装置的旋转体930比由入口导入物质的方向垂直于旋转轴的装置的旋转体要短；借此，旋转体938在旋转中就易于平稳。此外，装置的 维护和检查因旋转轴在一端支撑(轴承942)而变得容易。还有，这个物质传送装置便于装 拆以利于内部清洗。工业应用本物质传送装置可用于物质传送，物质包括食品如奶制品和调味品、化学品如油 漆、化妆品如乳霜、药品如软膏。
1权利要求
物质传送装置把物质从入口传送到出口的外面，其构成如下外壳上面有入口和出口，内部空间的直径从入口到出口逐渐增加，内部空间由内周面界定；旋转体置于内部空间中，直径从入口到出口逐渐增加，绕中心轴旋转，中心轴通过旋转体顶面尖端或中心及旋转体底面的中心；第一个翅在旋转体的外周面上朝出口螺旋形地延伸，而相邻两翅面间的距离逐渐增加，与旋转体一起旋转；第二个翅在旋转体的外周面上从入口到出口间的某个位置开始螺旋形地沿第一个翅的相邻两翅面间的间隔延伸到出口处；内部空间圆锥形或切除顶端的圆锥形；旋转体圆锥形或切除顶端的圆锥形。
2.根据第1条要求，物质传送装置的外壳内部空间的形状与旋转体相似。
3.根据第1和第2条要求，物质传送装置的翅从旋转体外周面伸展到接近外壳的内周
4.根据第1到第3条要求，物质传送装置的翅在旋转体的外周面上从靠近入口处不间 断地延伸到靠近出口。
5.根据第1到第4条要求，物质传送装置的翅的厚度朝出口方向逐渐地增厚。
6.根据第1到第5条要求，物质传送装置的翅的倾角，定义为平行移动的弦线与旋转体 的中心轴之间的角度，其朝出口方向变得小些；弦线是在翅和旋转体外周面之间分界线上 的点画出的，并将其平行延长与中心轴相交。
7.根据第1到第6条要求，物质传送装置的保护套，从相邻翅的边缘中间平行地延伸到 外周面，把旋转体的外周面与外壳的内周面隔开。
8.根据第1到第7条要求，物质传送装置的导入物质的入口方向与旋转轴相交或平行。
9.根据第1到第8条要求，物质传送装置的在旋转体底面的保护板，防止被传送的物质 与外壳底面碰撞。
全文摘要
所提供的物质传送装置，能在单位面积单位时间里传送大量的物质，并能有效地从出口处卸载被传送的物质，在传送过程中被传送物质的外形保持不变。旋转体(30)在旋转轴上旋转，旋转轴是连接圆顶面(32)的中心点和圆底面(34)的中心点的直线(虚线36)。旋转体(30)在外周面(31)上有螺旋形的翅(50)，它与旋转体(30)一起旋转。翅(50)从旋转体(30)的外周面(31)的顶端延伸到底端(到端点)。翅(50)从旋转体(30)的外周面(31)伸展到接近外壳(20)的内周面(24)，而通过内周面(24)和翅(50)的边缘之间的余隙产生的物质渗漏很小。相邻两个翅(50)面间的距离是一样的。
文档编号F04D7/04GK101918717SQ200880005738
公开日2010年12月15日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月23日
发明者加边敏雄 申请人:制造设备建设工程设计株式会社