用于固體/流體分離設(shè)備的背壓控制的制作方法
【專利摘要】在此披露一種用于控制一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的裝置和方法，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括機(jī)筒和在該殼體中的一個或多個運(yùn)送機(jī)螺桿。該裝置包括用于形成該機(jī)筒的一個軸向區(qū)段并且具有用于面向該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面的一個機(jī)筒塊。該機(jī)筒塊的至少一部分可變形用于調(diào)節(jié)該壓力表面的至少一部分與該運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔?？梢园ㄓ糜谑乖摽勺冃尾糠肿冃蔚囊粋€安排，例如一個液壓變形安排或機(jī)械變形安排?；旧显撜麄€機(jī)筒塊可以由可變形材料，優(yōu)選地彈性可變形材料制成。該裝置可以進(jìn)一步包括用于封閉該機(jī)筒塊的一個外殼，并且用于變形的該安排可以被定位在該外殼與該機(jī)筒塊之間。該裝置提供不依賴于運(yùn)送機(jī)螺桿rpm的背壓控制。
【專利說明】用于固體/流體分離設(shè)備的背壓控制發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及固體/流體分離，并且具體地說是在壓力下的固體/流體分離。
發(fā)明背景
[0002]已知用于通過固體/液體分離的工藝原料或工藝殘渣處理的不同工藝，它們要求顯著的停留時間、高壓力和高溫?？傮w上，液體必須在某些條件下與經(jīng)處理的固體分離。常規(guī)的液體/固體分離設(shè)備對于實(shí)現(xiàn)高的液體/固體分離率和對于具有低液體含量的固體的處理而言不是令人滿意的。
[0003]固體/液體分離通常是通過過濾并且利用過濾壓機(jī)以分批操作進(jìn)行的、或者通過螺桿壓機(jī)或擠壓機(jī)以連續(xù)方式進(jìn)行的。許多生物質(zhì)制乙醇的工藝產(chǎn)生濕的纖維漿料，必須在不同的處理步驟中從該漿料中分離出溶解的化合物和液體以便隔離出一種固體纖維性部分。例如，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的預(yù)處理中的處理效率的關(guān)鍵組分是從固體生物質(zhì)/纖維素成分中水洗并壓榨出水解的半纖維素糖類、毒素類、抑制劑類和/或其他提取物的能力。在纖維素預(yù)處理所需的高熱和高壓下從液體中有效地分離出固體是困難的。
[0004]固體/液體分離在許多其他的商業(yè)過程中也是必須的，諸如在食品加工(油抽提)、減少濕法提取工藝中廢物流的體積、脫水工藝、懸浮固體去除中。
[0005 ]可以使用商業(yè)的螺桿壓機(jī)來從固體/液體漿料中去除水分。然而，剩余的去液體后的固體餅塊一般包含僅40%至50%的固體。這種分離水平在過濾步驟之后跟隨有另一個稀釋或處理步驟時可能是令人滿意的、但在希望實(shí)現(xiàn)漿料的最大脫水而剩余的濕氣主要是水的情況下不是令人滿意的。這種不令人滿意的低固體含量是由于常規(guī)螺桿壓機(jī)所能應(yīng)付的最大壓力是相對低的，這個壓力一般不超過大約100-300psig的分離壓力。然而，它們的缺點(diǎn)是其固有的成本、復(fù)雜性和具有不超過50%固體含量的連續(xù)濾餅的局限性。
[0006]在固體/流體分離的過程中，固體部分中剩余的液體的量取決于所施加的分離壓力的量、固體餅塊的厚度、以及過濾器的孔隙度。壓力的減小、餅塊厚度的增加或者過濾器孔隙度的減小都將導(dǎo)致液體/固體分離程度降低并且導(dǎo)致固體部分的最終干度降低。對于特定的固體餅塊厚度和過濾器孔隙度而言，最大分離是在可能的最高分離壓力下實(shí)現(xiàn)的。
[0007]常規(guī)的單、雙或三螺桿擠出機(jī)不具有對于生物質(zhì)的低能量預(yù)處理所必須的停留時間，并且也不具有用于生物質(zhì)的預(yù)處理的有用且有效的固體/流體分離裝置。美國專利US3,230,865和US 7,347,140披露了具有一個穿孔外殼的螺桿壓機(jī)。此類螺桿壓機(jī)的操作壓力低，這是由于該穿孔外殼的強(qiáng)度低。美國專利US 5，515,776披露了一種蝸桿壓機(jī)以及在壓機(jī)夾套中的多個排放穿孔，這些穿孔增大了在所排液體的流動方向上的截面積。美國專利US 7，357，074是針對一種具有錐形脫水殼體的螺桿壓機(jī)，該殼體具有多個穿孔以用于使得水從在壓機(jī)中被壓縮的大體積固體中排出。同樣，使用了一種穿孔外殼或夾套。
[0008]已公布的美國申請US2012/0118517披露了螺桿壓機(jī)類型的固體/液體分離設(shè)備，該設(shè)備包括一種螺桿組件，該螺桿組件具有容納壓機(jī)螺桿的一個機(jī)筒。該機(jī)筒可以容納具有至少部分插入的梯級段(flighting)的兩個或更多個平行或不平行螺桿。這些螺桿的梯級段可以至少沿著擠出機(jī)機(jī)筒的長度的一部分插入，以便在該對螺桿之間并且在這些螺桿與過濾器或固體機(jī)筒開口之間限定緊密的間隙。該緊密間隙減少材料在向前運(yùn)送時向后的反向滑動。用于在升高壓力下分離的具有高孔隙度的一個固體/液體分離模塊被并入機(jī)筒中。該過濾器模塊旨在用于螺桿壓機(jī)類型的系統(tǒng)中，并且包括對應(yīng)地由形成一個排水系統(tǒng)的一對板制成的多個過濾組合件。具有多個狹槽的一個濾板形成用于有待去除的液體的多個流動通道，并且一個襯墊板形成用于在壓榨動作期間包含固體的內(nèi)部壓力并且用于為這些流動通道形成排水通路的支撐件。為了控制內(nèi)部壓榨壓力，調(diào)整壓機(jī)螺桿或螺桿的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)或配置，或者使用機(jī)筒的出口端處的一個可調(diào)板牙(die)。控制這些螺桿的轉(zhuǎn)速/RPM是僅有的方式，其中漿料上的內(nèi)部壓榨壓力的連續(xù)控制可以在常規(guī)壓機(jī)中實(shí)現(xiàn)。此夕卜，當(dāng)機(jī)筒變得堵塞時，除了拆卸螺桿壓機(jī)，不存在清理該機(jī)筒的方法。板牙的有用性是有限的，因?yàn)楫?dāng)遇到高固含量的材料時，它將堵塞。在壓力控制限制于RPM控制的情況下，產(chǎn)品吞吐量和干燥度的優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。并且，由于輸入送料可以改變含水量，通過壓機(jī)螺桿的rpm來單獨(dú)地控制內(nèi)部壓力可能不可實(shí)現(xiàn)。最后，通過rpm控制來防止堵塞是不可靠的。
[0009]機(jī)筒內(nèi)的內(nèi)部壓力或“壓榨”壓力的發(fā)展是通過由螺桿上的多個向前運(yùn)送元件產(chǎn)生的固體/液體材料的向前運(yùn)送并且通過對該流動的限制而完成，該限制由不具有相同的向前運(yùn)送能力的其他類型的多個螺桿元件所引起。這種壓力生成是隨著由最向前運(yùn)送梯級段抵抗這些流動限制螺桿元件的力起作用而引起的向前力而變的。除了這些螺桿元件本身，這些螺桿元件的rpm、這些螺桿元件與固體/液體材料之間的摩擦因數(shù)、固體/液體材料的流變性/黏性、以及這些螺桿元件與機(jī)筒之間的間隙也影響所產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。
[0010]在普通螺桿類型的壓機(jī)中，一旦一個內(nèi)部螺桿構(gòu)型已經(jīng)被安裝在裝置中并且以恒定溫度操作，可以改變內(nèi)部壓力的僅有項是螺桿的rpm、影響固體/液體材料的流變性/黏性的特性、以及螺桿元件與固體/液體材料之間的摩擦因數(shù)。已知對摩擦和流變性具有影響的特性是固體/液體材料中的水的百分比和固體/液體材料內(nèi)的水中的溶解固含量(諸如糖、蛋白質(zhì)、鹽、脂肪等的溶解固體的百分比)?？梢杂绊戇@些特性的其他因素，包括施加到固體/液體材料的剪切能的量更加難以量化。
[0011]在所有固體/液體分離應(yīng)用中，材料中的水的量隨著材料通過螺桿壓機(jī)而逐漸減少。對于恒定rpm和溫度下的任何給定材料進(jìn)給、螺桿元件和過濾器/機(jī)筒構(gòu)型，所產(chǎn)生的運(yùn)送力受固體/液體材料特性的影響，這些特性影響材料的流動。固體/液體材料的顯著影響流動的一個關(guān)鍵特性是該固體-液體材料的黏性，并且該固體-液體材料的黏性的關(guān)鍵是與固體部分相比液體部分的大小或干燥物質(zhì)百分比。具有高干燥物質(zhì)含量的材料具有更高的黏性和更大的流動阻力，從而產(chǎn)生生成高壓的潛力。具有低干燥物質(zhì)含量的材料具有更低的黏性和更低的流動阻力，從而產(chǎn)生生成壓力的較少潛力。隨著含水量減少，固含量增加并且摩擦因數(shù)和流變性改變。這影響螺桿生成內(nèi)部壓力的能力。在大多數(shù)情況下，從材料去除水導(dǎo)致更高的摩擦因數(shù)和更高的黏性，這意味著由特定螺桿以特定rpm在固體/液體材料上所產(chǎn)生的內(nèi)部壓力隨著含水量的減少而增加。存在于固體-液體混合物中的固體的量越低(因此液體的量越高)，該混合物與螺桿具有越少的摩擦，并且該混合物可以在固體/液體材料上以特定rpm產(chǎn)生的力/壓力越少。
[0012]為了形成內(nèi)部壓力，材料的由該或這些螺桿上的梯級段生成的向前運(yùn)送/移動必須由對該材料的移動的一些形式的限制而抵消。對材料移動的限制可以使用不同的螺桿構(gòu)型來實(shí)現(xiàn)，但是在所有情況下由該螺桿元件在壓力測量點(diǎn)下游的一個點(diǎn)處的向前運(yùn)送的能力的減小而引起。反向運(yùn)送區(qū)段或較少向前的運(yùn)送區(qū)段的背壓生成的控制被當(dāng)前限制于擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速/rpm的調(diào)節(jié)和擠出機(jī)螺桿下游的板牙的潛在使用。
發(fā)明概述
[0013]本披露的一個目標(biāo)是提供一種用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓以便克服上文所討論領(lǐng)域的這些缺點(diǎn)中的至少一個的裝置和方法。
[0014]在一個實(shí)施例中，本披露提供一種用于控制螺桿壓機(jī)或擠壓機(jī)(在下文中通常稱為螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī))中的背壓的方法。背壓通過修改螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的機(jī)筒與壓機(jī)螺桿或擠出機(jī)螺桿(在下文中通常稱為運(yùn)送機(jī)螺桿)之間的間隔或間隙來控制。該間隙在機(jī)筒的至少一個軸向部分(在下文中也稱為機(jī)筒塊)中被修改。該間隙的修改通過朝向或遠(yuǎn)離運(yùn)送機(jī)螺桿移動機(jī)筒塊的壓力表面而實(shí)現(xiàn)。如果存在插入的運(yùn)送機(jī)螺桿，該間隙被優(yōu)選地至少在這些運(yùn)送機(jī)螺桿的重疊的區(qū)域中修改。
[0015]在另一個實(shí)施例中，本披露提供一種用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的裝置，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個機(jī)筒。該裝置包括形成機(jī)筒的一個軸向區(qū)段并且具有用于面向運(yùn)送機(jī)螺桿的一個內(nèi)壁或壓力表面的一個機(jī)筒塊。該機(jī)筒塊的至少一部分是可變形的，以用于調(diào)節(jié)壓力表面與運(yùn)送機(jī)螺桿之間的一個間隔。該裝置優(yōu)選地進(jìn)一步包括用于可控制地使可變形部分變形以便朝向或遠(yuǎn)離運(yùn)送機(jī)螺桿移動壓力表面的一個安排。優(yōu)選地，該安排是用于使可變形部分變形的一個機(jī)構(gòu)。
[0016]在一個優(yōu)選實(shí)施例中，整個機(jī)筒塊是可變形的，并且該裝置包括用于封閉機(jī)筒塊的一個外殼。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，該安排是用于壓縮機(jī)筒塊的一個液壓安排?？商娲兀摪才趴梢允怯糜趬嚎s機(jī)筒塊的一個機(jī)構(gòu)。
[0017]在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，可變形部分由彈性可變形材料制成?？商娲兀麄€機(jī)筒塊可以由彈性可變形材料制成。
[0018]在另一個實(shí)施例中，本披露提供一種增加螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個機(jī)筒。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括以下步驟:優(yōu)選地通過使軸向區(qū)段的一部分變形來減小機(jī)筒的該軸向區(qū)段與運(yùn)送機(jī)螺桿之間的一個間隔或間隙。該軸向區(qū)段優(yōu)選地包括用于面向運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面，并且該變形移動該壓力表面更接近運(yùn)送機(jī)螺桿。
[0019]在另一個實(shí)施例中，本披露提供一種減少螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個機(jī)筒。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括以下步驟:優(yōu)選地通過使軸向區(qū)段的一部分變形來增加機(jī)筒的該軸向區(qū)段與運(yùn)送機(jī)螺桿之間的一個間隔或間隙。該軸向區(qū)段優(yōu)選地包括用于面向運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面，并且該變形移動該壓力表面進(jìn)一步遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿。
[0020]在另一個實(shí)施例中，本披露提供一種控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個機(jī)筒，該方法包括以下步驟:提供具有面向該運(yùn)送機(jī)螺桿的的一個壓力表面的一個可變形的機(jī)筒部分，并且通過使機(jī)筒部分變形用于移動壓力表面朝向運(yùn)送機(jī)螺桿來減小機(jī)筒部分與運(yùn)送機(jī)螺桿之間的一個間隙或間隔直到達(dá)到所希望的背壓來增加背壓。相反地，本披露提供一種當(dāng)背壓超過所希望背壓時通過使機(jī)筒部分變形以便移動壓力表面遠(yuǎn)離運(yùn)送機(jī)螺桿來增加間隙或間隔而減少背壓的方法。該可變形機(jī)筒部分優(yōu)選地由彈性可變形材料制成，并且該區(qū)段的用于移動壓力表面朝向運(yùn)送螺桿的變形優(yōu)選地包括使該機(jī)筒的該區(qū)段從一種松弛狀態(tài)變形為一種變形、壓縮狀態(tài)。該區(qū)段的用于移動壓力表面遠(yuǎn)離運(yùn)送機(jī)螺桿的變形然后包括允許可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段至少部分地從壓縮狀態(tài)放松。在使用多個插入的運(yùn)送機(jī)螺桿的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中，該可調(diào)節(jié)區(qū)段優(yōu)選地是可變形的，以便移動壓力表面朝向和遠(yuǎn)離這些螺桿相遇或重疊的該或這些區(qū)域。
[0021]在又一個實(shí)施例中，該裝置被用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成，并且包括用于形成該機(jī)筒的圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分的一個區(qū)段的一個機(jī)筒塊。插塞主體包括一個可變形部分和用于面向運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面。該裝置優(yōu)選地包括用于使該可變形部分變形的一個安排，該安排用于通過使機(jī)筒塊變形以便移動壓力表面更接近反向運(yùn)送區(qū)段并且減小中間間隙或者進(jìn)一步遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段來增加該中間間隙而調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該機(jī)筒區(qū)段之間的一個間隔。在一個變體中，基本上整個機(jī)筒塊是可變形的。
[0022]在本披露的該方法的又一個實(shí)施例中，該方法被用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成并且包括以下步驟:在機(jī)筒中并入一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊用于形成該機(jī)筒的圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分的一個區(qū)段，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊包括至少一個可變形部分，通過使該機(jī)筒塊朝向該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便減小間隔直到實(shí)現(xiàn)該螺桿壓機(jī)中的所希望背壓來使該可變形部分變形，以用于調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該機(jī)筒區(qū)段之間的一個間隔。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，基本上整個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊是可變形的。該方法優(yōu)選地包括以下另外步驟:監(jiān)測該壓機(jī)中的背壓，并且當(dāng)該背壓升高到所希望背壓以上時，使該可變形部分遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形來增加該間隔，以便將該機(jī)筒中的背壓減少到所希望背壓。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，為了防止或逆轉(zhuǎn)反向運(yùn)送區(qū)段中的堵塞，這種方法包括另外步驟:監(jiān)測螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的材料吞吐量，并且當(dāng)該材料吞吐量接近指示該壓機(jī)的堵塞的一個值時，使該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便增加該間隔，直到材料吞吐量被重建。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，該壓機(jī)中的壓力的監(jiān)測通過在該壓機(jī)的操作期間監(jiān)測變形并維持該可變形部分的變形所需的力來實(shí)現(xiàn)。最優(yōu)選地，這是利用該機(jī)筒塊上的或該機(jī)筒塊中的一個壓力變換器或者包括在用來使該可變形部分變形的結(jié)構(gòu)中的一個壓力變換器來實(shí)現(xiàn)。
[0023]在本披露的該方法的又一個實(shí)施例中，該方法被用于確保螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的連續(xù)操作并且包括以下步驟:在機(jī)筒中并入一個可變形機(jī)筒塊用于形成該機(jī)筒的圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分的一個區(qū)段;通過使該機(jī)筒塊朝向該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便減小間隔直到實(shí)現(xiàn)該螺桿壓機(jī)中的所希望背壓來使該機(jī)筒塊變形，以用于調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該機(jī)筒區(qū)段之間的一個間隔；監(jiān)測螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的材料吞吐量，并且當(dāng)該材料吞吐量接近指示該壓機(jī)的即將發(fā)生的或?qū)嶋H堵塞的一個值時，使該機(jī)筒塊遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便增加該間隔，直到材料吞吐量被重建。
[0024]在再一個實(shí)施例中，本披露提供一種用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓生成的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的一個機(jī)筒，該機(jī)筒包括多個區(qū)段，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段包括用于并入到該機(jī)筒中并且連接到至少一個其他機(jī)筒區(qū)段上的一個外殼和用于圍繞運(yùn)送機(jī)螺桿的至少一個軸向部分的一個柔性機(jī)筒塊，該柔性機(jī)筒塊具有面向該軸向部分并且可變形用于移動該壓力表面更接近或進(jìn)一步遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面，以及用于使該柔性壁朝向或遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿變形來調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該柔性內(nèi)壁之間的一個間隔的裝置。優(yōu)選地，基本上整個柔性機(jī)筒塊由彈性可變形材料制成，更優(yōu)選地是由橡膠材料或聚合物彈性材料制成。最優(yōu)選地，柔性機(jī)筒塊的壓力表面包括摩擦減少磨光和磨損減少磨光中的至少一個。該磨損減少磨光可以由至少一個磨損材料插入件提供或者由機(jī)筒塊上的一個磨損材料蓋件提供，該磨損材料蓋件提供面向運(yùn)送機(jī)螺桿的壓力表面。該壓力表面可以是包封在外殼中的一個柔性機(jī)筒塊的一個整體部分，并且用于變形的裝置可以是填充有液壓液的至少一個液壓室，用于使機(jī)筒塊通過液壓室的正加壓朝向反向運(yùn)送區(qū)段變形并且通過液壓室的負(fù)加壓遠(yuǎn)離反向運(yùn)送區(qū)段變形。該外殼可以包括至少兩個液壓室。在另一個實(shí)施例中，用于變形的裝置是用于徑向地壓縮機(jī)筒塊以便移動壓力表面更接近反向運(yùn)送區(qū)段的一個軸線的一個機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，該機(jī)構(gòu)將一個致動器的軸向運(yùn)動轉(zhuǎn)變成柔性內(nèi)壁的徑向壓縮。在再一優(yōu)選實(shí)施例中，用于變形的裝置是在運(yùn)送機(jī)螺桿上方和下方用于控制螺桿的這些反向運(yùn)送元件與可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段的壓力表面之間的間隔的液壓活塞類型的致動器。
[0025]在一個實(shí)施例中，本披露提供一種用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成的裝置，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的一個機(jī)筒。該背壓通過使用一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段調(diào)節(jié)螺桿與機(jī)筒的至少一個區(qū)段中的機(jī)筒壁之間的間隔來控制。該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段朝向運(yùn)送裝置是可變形的以便減小螺桿與機(jī)筒壁之間的一個間隔，并且遠(yuǎn)離該運(yùn)送裝置是可變形的以便增加該螺桿與該機(jī)筒壁之間的該間隔。
[0026]在另一個實(shí)施例中，本披露提供一種用于控制螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成的方法，該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的一個機(jī)筒。該方法包括以下步驟:在機(jī)筒中包括一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段是可變形的；并且使該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段朝向運(yùn)送機(jī)螺桿變形，以便減小該運(yùn)送機(jī)螺桿與該機(jī)筒區(qū)段的一個內(nèi)壁之間的一個間隔，直到實(shí)現(xiàn)該螺桿壓機(jī)中的所希望背壓。優(yōu)選地，該方法包括以下另外步驟:監(jiān)測壓機(jī)中的背壓，并且當(dāng)該背壓增加到所希望背壓以上時，使該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段遠(yuǎn)離運(yùn)送裝置變形，以便增加運(yùn)送螺桿與該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段之間的一個間隔并且將該機(jī)筒中的背壓減少到所希望背壓。
[0027]在另一個實(shí)施例中，該方法包括用于防止或逆轉(zhuǎn)運(yùn)送機(jī)螺桿中的堵塞的多個另外步驟，這些另外步驟是:監(jiān)測螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的材料吞吐量，并且如果該材料吞吐量接近指示該壓機(jī)的即將發(fā)生的或?qū)嶋H堵塞的一個水平，則使該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿變形，以便增加該運(yùn)送機(jī)螺桿與該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段之間的該間隔，直到材料吞吐量被重建。
[0028]在本披露的裝置的另一個實(shí)施例中，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段由具有一個柔性內(nèi)壁的一個機(jī)筒區(qū)段組成，優(yōu)選地由具有或不具有多個磨損材料插入件的橡膠或類似聚合物制造。該壁優(yōu)選地由在運(yùn)送機(jī)螺桿上方和下方的一組液壓活塞類型的致動器是可移動的，用于控制螺桿的這些反向運(yùn)送元件與可調(diào)節(jié)機(jī)筒的壁之間的間隔。該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段自身可以用作一個具有區(qū)段的液壓活塞，該區(qū)段包括用于連接到多個鄰近機(jī)筒區(qū)段上的一個殼體和形成柔性內(nèi)壁并且將該殼體分離成至少兩個腔室的一塊柔性材料，每個腔室被填充有一種不可壓縮液體并且該殼體具有用于將液體供應(yīng)到該腔室中或者從該腔室去除液體的一個連接器，用于通過改變該腔室中的液體的壓力來使該柔性內(nèi)壁變形。
[0029]通過改變這些反向元件與周圍的機(jī)筒區(qū)段之間的間隙，該材料對于特定流動速率的速度被操縱，從而增加或減少對針對相同流動速率的流動的限制，并且從而增加或減少所建立的總背壓。通過增加這些反向元件與機(jī)筒區(qū)段之間的間隔，在反向運(yùn)送區(qū)段中發(fā)生減少該反向力的另外的滑動，從而減少背壓。
[0030]盡管該背壓控制裝置優(yōu)選地包括用于主動地使機(jī)筒塊的可變形部分變形的一個結(jié)構(gòu)，該裝置也可以以一種被動模式使用并且不具有主動變形結(jié)構(gòu)，或者具有被禁用的變形結(jié)構(gòu)。可變形部分的材料特性可以被選擇成足夠地剛性，以便在反向運(yùn)送區(qū)段處抵抗機(jī)筒中的所希望的操作壓力，但是在更高的操作壓力下屈服。利用這種裝置，壓力表面與反向運(yùn)送區(qū)段之間的間隔自動地增加到所希望的操作壓力以上，從而顯著地減少堵塞的風(fēng)險，同時仍然確保維持充分的背壓用于固體/流體分離過程和設(shè)備的連續(xù)操作。
[0031]利用如所描述的新的背壓控制裝置，螺桿類型的固體/液體分離裝置的總操作被改善，因?yàn)楦稍镂镔|(zhì)中的變化和其他材料特性可以被調(diào)節(jié)和管理。這種背壓控制裝置可以被用于干燥固體，并且形成與純液體流上的過程控制閥相同的原理功能。
[0032]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在結(jié)合附圖審閱以下對多個特定實(shí)施例的描述后將了解本披露的其他方面和特征。
附圖簡要說明
[0033]為了更好地理解在此描述的這些實(shí)施例并且更清楚地顯示可以如何實(shí)施這些實(shí)施例，現(xiàn)將僅以舉例的方式對這些其中僅示出示例性實(shí)施例的附圖加以參照，并且在附圖中:
[0034]圖1是根據(jù)本披露的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的示意圖；
[0035]圖2是圖1的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的操作的示意圖；
[0036]圖3是本披露的背壓控制裝置的一個示例性實(shí)施例的透視圖；
[0037]圖4是圖3的裝置的前正視圖；
[0038]圖5是圖4的裝置的俯視平面圖；
[0039]圖6是圖5的裝置的側(cè)面正視圖；
[0040]圖7是圖3的裝置的分解視圖；
[0041 ]圖8是圖3的裝置的沿著圖5中的線A-A所截取的截面視圖；
[0042]圖9是圖3的裝置的沿著圖6中的線C-C所截取的截面視圖；
[0043]圖10是圖3的裝置的沿著圖6的線D-D所截取的截面視圖；
[0044]圖11是圖3的裝置的一個可變形機(jī)筒塊的透視圖，包括用于耐磨損性的一個鋼襯；
[0045]圖12是包括多個磨損插入件的一個可變形機(jī)筒塊260的前正視圖；
[0046]圖13A是具有一個鋼襯的一個機(jī)筒塊的底部區(qū)段；
[0047]圖13B是圖13A的機(jī)筒塊區(qū)段的截面視圖；并且
[0048]圖14是根據(jù)本披露的背壓控制裝置的另一個實(shí)施例的截面視圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明
[0049]將理解的是，為了展示的簡化和清楚，在認(rèn)為適當(dāng)時，可以在這些圖中重復(fù)參考數(shù)字以指示相應(yīng)的或類似的要素或步驟。此外，列出了眾多的具體細(xì)節(jié)以便提供對于在此描述的這些示例性實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，可以實(shí)施在此描述的這些實(shí)施例而無需這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，沒有對眾所周知的方法、程序和組成部分進(jìn)行詳細(xì)描述以便不干擾在此描述的這些實(shí)施例。此外，本說明不得理解為以任何方式限制在此描述的這些實(shí)施例的范圍，而是僅描述了在此描述的這些不同實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方式。
[0050]本披露涉及螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)，也稱為擠壓機(jī)，具體地說是被用于固體/液體分離的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)。此類螺桿壓機(jī)通常包括并聯(lián)作用并且可以被插入的一個、兩個或三個運(yùn)送機(jī)螺桿。具體地說，這些運(yùn)送機(jī)螺桿可以包括被插入用于生成如針對不同應(yīng)用所希望的運(yùn)送壓力和剪切力的多個梯級段。
[0051]圖1是根據(jù)本披露的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的一個示例性實(shí)施例的示意圖。在這個實(shí)施例中，該螺桿壓機(jī)用作一個固體/流體分離設(shè)備100。容易理解的是該壓機(jī)可以包括一個、兩個或三個運(yùn)送機(jī)螺桿。在本披露中所討論的示例性實(shí)施例中，該設(shè)備包括具有多個機(jī)筒模塊112、多個分離模塊114、以及至少一個背壓調(diào)節(jié)模塊116的一個雙螺桿擠出機(jī)110，該擠出機(jī)110由一個電動機(jī)126通過一個中間齒輪箱驅(qū)動124驅(qū)動。根據(jù)該機(jī)筒的長度，多個機(jī)筒模塊112和多個分離模塊114的數(shù)量可以比所示的高得多。同樣，多個機(jī)筒模塊112對多個分離模塊114的比率可以取決于有待由該螺桿壓機(jī)執(zhí)行并且在其中執(zhí)行的對應(yīng)過程而變化。例如，機(jī)筒可以在該機(jī)筒的輸入端處包括僅一個機(jī)筒模塊112，在該機(jī)筒的輸出端處包括背壓調(diào)節(jié)模塊116，并且在其間僅包括多個分離模塊114。當(dāng)然，如果固體/流體分離設(shè)備100有待包括多個壓榨區(qū)段，兩個或更多個模塊116可以被并入和放置在沿著該機(jī)筒的有待控制背壓的這些位置處。
[0052 ] 運(yùn)送機(jī)螺桿向前運(yùn)送的能力由不同結(jié)構(gòu)特征確定，諸如螺桿上的這些向前運(yùn)送元件的間距、體積、形狀和運(yùn)送方向的改變。多個運(yùn)送機(jī)螺桿可以包括多個向前運(yùn)送元件以及多個反向運(yùn)送元件。多個反向運(yùn)送元件可以被設(shè)置在該螺桿上，這些反向運(yùn)送元件呈現(xiàn)對向前材料流動的限制，并且在螺桿壓機(jī)中生成升高的內(nèi)部壓力，不管所處理的固體/液體材料的成分如何。為了避免機(jī)筒的堵塞并且為了保持材料連續(xù)地從入口端流動到該機(jī)筒的排出端，由這些向前運(yùn)送元件產(chǎn)生的向前運(yùn)送力必須始終大于由這些反向(或“限制”)螺桿元件所形成的在相反方向上的力。如果任何時候在螺桿構(gòu)型的任何部分中，這些向前力不超過這些反向或流動限制力，材料停止流動并且擠出機(jī)變得“堵塞”。一旦擠出機(jī)被“堵塞”，分離過程必須停止并且該擠出機(jī)必須被清理干凈，這是昂貴的并且應(yīng)當(dāng)避免，尤其是因?yàn)榍謇砀蓛魞H可以通過拆卸該擠出機(jī)來實(shí)現(xiàn)。相反地，在該擠出機(jī)中不存在任何反向作用力的情況下，較小的內(nèi)部壓力生成，并且較少或沒有液體將通過過濾器被壓榨出，并且較少或沒有固體-液體分離將發(fā)生。因此希望的是在沒有堵塞該擠出機(jī)的情況下生成可能的最高內(nèi)部壓力，以便最大化螺桿裝置的固體-液體分離作用并且維持?jǐn)D出機(jī)的連續(xù)操作。
[0053]為了在所有操作條件下形成較高內(nèi)部壓力，多個向前作用運(yùn)送元件的設(shè)計需要使得可獲得的向前運(yùn)送力的量始終超過高度可變的反向運(yùn)送力，這可以在不同的操作條件下發(fā)生。特別注意的是材料摩擦因數(shù)和流變性的改變是作為改變的水去除和輸入材料的成分的變化的結(jié)果。
[0054]在現(xiàn)實(shí)世界的連續(xù)操作中，所去除的水的量根據(jù)螺桿rpm、材料進(jìn)給速率、以及引入口處的材料的成分而變化。越多的水被去除，材料變得越干并且影響向前力和反向力的這些特性改變越多。因此，由于摩擦因數(shù)和流變性特性通常隨含水量指數(shù)地變化，螺桿構(gòu)型的向前運(yùn)送能力必須被保守地設(shè)計成將反向作用力中所預(yù)期的任何和所有改變考慮在內(nèi)，以便防止堵塞。這些向前作用運(yùn)送元件的保守設(shè)計必要地伸長該系統(tǒng)的長度，這對該系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的限制，因?yàn)槿绻摫Ｊ卦O(shè)計在全部系統(tǒng)長度上伸長，該系統(tǒng)執(zhí)行其他功能(諸如用于在已經(jīng)壓榨出水后水洗這些固體的注水)的能力被剝奪。由于干燥對摩擦因數(shù)和流變性的力效應(yīng)指數(shù)地增加，向前運(yùn)送保守性的量需要較大，以便顯著地減少堵塞的機(jī)會。
[0055]圖2是根據(jù)本披露的另一個示例性螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)100和操作該壓機(jī)的一個示例性過程的不意圖。該壓機(jī)具有一個機(jī)筒130，該機(jī)筒具有一個輸入端132、一個輸出端134、具有多個濾板137的多個分離區(qū)段136、以及具有背壓控制模塊139的一個背壓區(qū)段138。該壓機(jī)進(jìn)一步包括一個運(yùn)送機(jī)螺桿140，該運(yùn)送機(jī)螺桿具有帶有多個向前運(yùn)送元件142的一個向前運(yùn)送區(qū)段141和帶有多個反向運(yùn)送元件144的一個反向運(yùn)送區(qū)段143。包括多種固體160和多種液體162的一種固體/液體混合物在輸入端132處被饋送到料斗164中。該混合物由這些向前運(yùn)送元件142向前運(yùn)送。自由水166在分離過程早期在第一分離區(qū)段136中過濾出。根據(jù)本披露的用于用作固體-液體分離壓機(jī)中的多個分離區(qū)段136的多個分離模塊，并且具體地說是可用作一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的過濾裝置的那些裝置在共同未決申請US 2012/0118517和USSN 61/909,594中描述，這些申請的披露內(nèi)容都通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此。然而，在本披露的這些示例性實(shí)施例中所使用的過濾裝置或分離模塊的類型不是關(guān)鍵的，并且不同過濾模塊或分離模塊的構(gòu)造和功能在此將不再詳細(xì)討論。
[0056]由于液體是沿著螺桿擠出機(jī)100的長度被逐漸壓榨出固體-液體材料的，該液體的干燥物質(zhì)增加并且因此該液體的黏性增加，從而導(dǎo)致對流動的逐漸更高的限制和沿著擠出機(jī)100的長度產(chǎn)生的更高的壓力。這對于這些反向運(yùn)送元件144尤其真實(shí)，這些反向運(yùn)送元件在螺桿裝置100的該末端處形成對流動的大部分限制，因?yàn)樗鼈儽槐┞吨磷罡吒稍镂镔|(zhì)材料。實(shí)質(zhì)上，為了推動材料經(jīng)過這些反向運(yùn)送元件，包含較少黏性材料并且存在有許多的所有向前運(yùn)送元件142與僅存在有很少的這些干燥材料反向運(yùn)送元件144之間存在一個不均勻的“拔河”。
[0057 ]在所有這些運(yùn)送螺桿中始終存在滑動。這些向前運(yùn)送元件142中的滑動更容易發(fā)生，因?yàn)楦稍镂镔|(zhì)含量比這些反向運(yùn)送元件144中的干燥物質(zhì)的含量更低(更多液體)。這形成對于比多個反向作用元件144大得多的數(shù)量的向前作用運(yùn)送元件142的需求。如果在任何時候這些向前作用運(yùn)送區(qū)段141的滑動達(dá)到這些區(qū)段無法生成足夠力/壓力來克服反向運(yùn)送區(qū)段143的這些反向作用力的程度，材料流動將停止并且在實(shí)際意義上該擠出機(jī)被“堵輿”
2& ο
[0058]必要地，為了實(shí)現(xiàn)最佳固體/液體分離，該系統(tǒng)必須在反向運(yùn)送區(qū)段143中與相對高干燥物質(zhì)材料一起操作，這總是需要由向前運(yùn)送區(qū)段141生成高向前力。由于對這些反向運(yùn)送機(jī)144中的相對干燥材料的流動的摩擦因數(shù)或阻力以大得多的速率指數(shù)地增加，具有比較潮濕的向前運(yùn)送區(qū)段141增加的干燥度，在反向區(qū)段143中的干燥物質(zhì)中僅采取輕微的改變以便極大地影響固體液體分離和雙螺桿擠出機(jī)100的操作。將這與反向運(yùn)送區(qū)段143比向前運(yùn)送區(qū)段141小得多的事實(shí)相結(jié)合，能夠在螺桿擠出機(jī)中控制這個區(qū)段將是用于優(yōu)化固體/液體分離的一個較大因素。
[0059]—旦在一個常規(guī)螺桿壓機(jī)中設(shè)定一個內(nèi)部螺桿構(gòu)型，影響這些運(yùn)送元件中的運(yùn)送力的唯一方式是改變這些運(yùn)送機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速。速度越高，力越高，但是關(guān)于這些向前區(qū)段和這些反向區(qū)段，反向區(qū)段看到更大的效果。隨著速度增加，內(nèi)部壓力增加、滑動增加、材料的干燥物質(zhì)增加，但是由于反向運(yùn)送區(qū)段143中的效果以比其在向前運(yùn)送區(qū)段141中的速率更大的速率增加，可能出現(xiàn)流動將停止并且擠出機(jī)將被堵塞的一個點(diǎn)。
[0060]本披露的展示的示例性擠出機(jī)單元包括一個雙螺桿組件，該雙螺桿組件具有多個平行的或不平行的螺桿，其中這些螺桿的梯級段至少沿著擠出機(jī)機(jī)筒的長度的一部分插入，以便在這些螺桿之間以及這些螺桿與機(jī)筒之間限定緊密間隙?？梢允褂枚鄠€圓柱形的或楔形的、錐形的螺桿。優(yōu)選的是楔形的錐形螺桿，最優(yōu)選的是不平行的錐形螺桿。該緊密間隙形成具有增大的剪切力的多個夾擠區(qū)域。這些夾擠區(qū)域在機(jī)筒內(nèi)形成多個高壓區(qū)，這些高壓區(qū)將材料向前推而同時該材料被揉捏和剪切。還提供了一個專門的流體分離單元，該流體分離單元允許從經(jīng)擠出的混合物中有效地提取出流體。
[0061]為了允許反向運(yùn)送區(qū)段143中產(chǎn)生的背壓通過這些反向運(yùn)送元件144進(jìn)行調(diào)節(jié)，本披露傳授利用現(xiàn)有技術(shù)的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)不可能的一種解決方案，即機(jī)筒與運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔通過一個背壓控制模塊139進(jìn)行調(diào)節(jié)。以下將參考圖3至圖12討論根據(jù)本發(fā)明的一個背壓控制模塊的一個示例性實(shí)施例。
[0062]圖3是根據(jù)本披露的一個背壓控制模塊139的透視圖，該背壓控制模塊包括一個外殼200、一個可變形機(jī)筒塊260、以及一對頂部液壓單元250和底部液壓單元252。外殼200由水平地分為一個頂部半部212和一個底部半部214的一個前壁210、水平地分為一個頂部半部222和一個底部半部224的一個后壁220、以及同樣水平地分為頂部半部232、234和底部半部242、244(見圖6)的外殼壁230、240(僅示出230，至于240見圖5)組裝而成。為了便于制造和組裝，機(jī)筒塊260也被水平地分為一個頂部部分262和一個底部部分264。圖4是圖3的背壓控制模塊139的前正視圖，該圖示出前壁210的頂部半部212和底部半部214、機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264、以及頂部液壓單兀250和底部液壓單兀252。圖5是圖3的背壓控制模塊139的俯視平面圖，該圖示出前壁210和后壁220、頂部液壓單元250、以及左外殼壁230和右外殼壁240。圖6是圖3的背壓控制模塊139的側(cè)面正視圖，該圖示出右外殼壁240的頂部半部242和底部半部244(左外殼壁230和半部232、234未示出)。圖6進(jìn)一步示出頂部液壓單元250和底部液壓單元252的活塞282和284、以及對應(yīng)地固定到這些活塞上的壓力板292和294。
[0063]圖7是圖3的背壓控制模塊139的分解視圖，該圖示出模塊139的一個頂部部分202和一個底部部分204。頂部部分202包括具有活塞282以及相關(guān)聯(lián)的壓力板292和間隔板293的頂部液壓單元250，前壁210和后壁220的頂部半部212和222，左側(cè)壁230和右側(cè)壁240的頂部半部232、242以及機(jī)筒塊260的頂部部分262。底部部分204包括具有活塞284以及相關(guān)聯(lián)的壓力板294和間隔板295的底部液壓單元252，前壁210和后壁220的底部半部214和224，左側(cè)壁230和右側(cè)壁240的底部半部234、244以及機(jī)筒塊260的底部部分264。在圖7中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，前壁210和后壁220的頂部半部212和222以及左側(cè)壁230和右側(cè)壁240的頂部半部232、242全部被整合到由用于增加強(qiáng)度的單塊材料制成的一個頂部外殼區(qū)段206中。同樣地，前壁210和后壁220的底部半部214和224以及左側(cè)壁230和右側(cè)壁240的底部半部234、244全部被整合到一個底部外殼區(qū)段208中并且由用于增加強(qiáng)度的單塊材料制成。頂部外殼區(qū)段206包括用于接收頂部壓力板292和間隔板293的一個中心垂直孔口 207，而底部外殼區(qū)段208包括用于接收底部壓力板294和間隔板295的一個中心垂直孔口 209。壓力板292和294對應(yīng)地與附接的間隔板293和295—起抵靠機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264擱置，用于通過由液壓單元250、252通過活塞282、284和相關(guān)聯(lián)的壓力板292、294所生成的推力的傳輸來壓縮該機(jī)筒塊的頂部部分262和底部部分264。間隔板293、295可以被替換以便調(diào)節(jié)在活塞282、284的最大沖程期間施加在機(jī)筒塊260上的壓縮度。通過使用這些間隔板，可以在不必須完全地拆卸該螺桿壓機(jī)的情況下調(diào)節(jié)壓縮度。僅去除頂部液壓單元250和底部液壓單元252，需要利用更厚或更薄的板來替換這些安裝的間隔板并重新附接這些液壓單元。圖7還示出多個垂直對準(zhǔn)條300，這些垂直對準(zhǔn)條被接收在設(shè)置在這些外殼壁中的多個凹陷302中，以便對準(zhǔn)機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264，并且以便將機(jī)筒塊260鎖定在模塊139的頂部部分202和底部部分204中。
[0064]圖8是圖3的背壓控制模塊139的沿著圖5中的線A-A所截取的截面視圖，并且圖9是圖3的背壓控制模塊139的沿著圖6中的線C-C所截取的截面視圖。如從圖8和圖9明顯的是，液壓單元250、252中的每一個包括具有一個中心圓柱形孔254的一個殼體253和通過從一個液壓栗(未示出)供應(yīng)到活塞255前面或后面的一個間隔的液壓流體在孔254中可往復(fù)運(yùn)動的一個液壓活塞255，如將對液壓致動器領(lǐng)域的技術(shù)人員來說容易明顯的。該液壓流體的壓力與該材料中的內(nèi)部壓力成正比，該材料被通過機(jī)筒塊260壓榨。因此，該液壓系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于監(jiān)測流體壓力并且因此監(jiān)測螺桿壓機(jī)100中的背壓的一個壓力傳感器(未示出)?；钊?55合并有一個壓桿256，該壓桿具有一個梯級段頭插口 257，相關(guān)聯(lián)的壓力板292或294被擰入該梯級段頭插口中。頂部液壓單元250被螺栓連接(未示出)到頂部外殼區(qū)段206上，用于對準(zhǔn)壓力板292與中心孔口 207。相應(yīng)地，底部液壓單元252被螺栓連接(未示出)到底部外殼區(qū)段208上，用于對準(zhǔn)壓力板294與中心孔口 209。間隔板293、295被由多個螺栓296緊固到對應(yīng)地相關(guān)聯(lián)的壓力板292、294上。一個壓力變換器(未示出)可以在壓力板292、294與相關(guān)聯(lián)的間隔板293、295之間或者間隔板293、295與機(jī)筒塊260之間的任何地方并入，用于測量施加在機(jī)筒260上的壓力，該壓力如先前提及地與通過塊260強(qiáng)加在材料中的壓力成正比。這表示用于監(jiān)測壓機(jī)中的壓力的另一種設(shè)置。產(chǎn)生與施加在塊260上的壓力成比例的一個信號的其他變換器也可以被用于監(jiān)測螺桿壓機(jī)100中的內(nèi)部壓力。機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264由頂部區(qū)段206和底部區(qū)段208夾在一起，該頂部區(qū)段和該底部區(qū)段當(dāng)由多個螺栓211緊固在一起時適合地圍繞機(jī)筒塊260。通過在外殼200中緊緊地且適合地夾住機(jī)筒塊260，防止由于這些運(yùn)送機(jī)螺桿(見圖9)的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機(jī)筒塊260在外殼200中的移動。
[0065]在操作期間，優(yōu)選地在這些反向運(yùn)送元件144(見圖2)的位置處安裝在螺桿壓機(jī)100中的背壓控制模塊139被用于通過這些運(yùn)送機(jī)螺桿140與機(jī)筒塊260的面向這些運(yùn)送機(jī)螺桿140的一個壓力表面261之間的間隔340的調(diào)節(jié)的背壓控制。間隔340可以通過使機(jī)筒塊260的可變形材料變形來調(diào)節(jié)，以便移動壓力表面261更接近這些運(yùn)送機(jī)螺桿140。在圖9中所示的實(shí)施例中，這通過向液壓單元250、252供應(yīng)經(jīng)加壓的液壓流體用于迫使這些活塞255和多個連接的壓桿256朝向機(jī)筒塊260向外移動來完成。這種移動對應(yīng)地迫使壓力板292、294朝向頂部機(jī)筒區(qū)段262和底部機(jī)筒區(qū)段264，從而將這些連接的間隔板293、295對應(yīng)地壓入頂部機(jī)筒區(qū)段262和底部機(jī)筒區(qū)段264的材料中。由于機(jī)筒塊260被緊緊地夾在外殼200內(nèi)，機(jī)筒塊260的材料無法避免由間隔板293、295在(除了朝向這些運(yùn)送機(jī)螺桿140的)任何方向上施加的壓縮。這種變形移動壓力表面261更接近這些運(yùn)送機(jī)螺桿140，這使得間隔340變窄并且允許由這些反向運(yùn)送元件144生成的背壓的調(diào)節(jié)。如果背壓變得太高，機(jī)筒塊的壓縮可以通過向液壓單元250、252供應(yīng)經(jīng)加壓的液壓流體用于迫使這些活塞255和多個連接的壓桿256向內(nèi)并遠(yuǎn)離機(jī)筒塊260移動來反向。
[0066]圖10是圖3的背壓控制模塊139的沿著圖6中的線D-D所截取的截面視圖。圖10示出包括一個殼體253、活塞282、284以及相關(guān)聯(lián)的壓力板292和294的液壓單元250、252。頂部液壓單元250被螺栓連接(未示出)到頂部外殼區(qū)段206上，并且底部液壓單元252被螺栓連接(未不出)到底部外殼區(qū)段上。機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264由頂部區(qū)段206和底部區(qū)段208夾在一起，該頂部區(qū)段和該底部區(qū)段適合地圍繞機(jī)筒塊260并且在外殼200中緊緊地且適合地夾住機(jī)筒塊260，通過多個間隔條300防止由于這些運(yùn)送機(jī)螺桿(見圖9)的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機(jī)筒塊260在外殼200中的移動。
[0067]圖11是圖3的裝置的一個可變形機(jī)筒塊260的透視圖?？勺冃螜C(jī)筒塊260由可變形材料制成，優(yōu)選地是彈性可變形材料并且具有用于面向這些運(yùn)送機(jī)螺桿140的一個壓力表面261。橡膠、彈性聚合物或類似彈性可變形材料可以被用于機(jī)筒塊。盡管制造相同材料的整個塊代表為了制造目的的最容易方式，可變形材料，尤其是彈性材料是昂貴的并且不具有優(yōu)越的耐磨性。因此，機(jī)筒塊260可以由可變形和非可變形部分制成，如圖12、圖13A和圖13B中所示。用于機(jī)筒塊260的另一個替代構(gòu)造將使用一個規(guī)則的機(jī)筒區(qū)段，切斷位于這些間隔板293、295下方的一個中心部分(未示出)，并且利用可變形(優(yōu)選地彈性)材料替換所切斷的部分。如果使用橡膠材料，該材料可以被直接地硫化到切片的機(jī)筒區(qū)段(未示出)的剩余片上。其中機(jī)筒塊260包括一個或多個可變形區(qū)段的其他構(gòu)造也是可設(shè)想的，并且包括在本披露的傳授內(nèi)容中。優(yōu)選地，為了便于機(jī)筒塊的制造和模制，機(jī)筒塊260被在一對相同的頂部區(qū)段262和底部區(qū)段264中制造。在安裝的條件下，如圖8-圖10中所示，相同的頂部部分262和底部部分264被堆疊，其中頂部部分262被倒置放置在該底部部分的頂部上用于每個部分中的該對凹槽265，從而共同形成一對鄰近的運(yùn)送機(jī)螺桿機(jī)筒。多個間隔桿300被用于頂部部分262和底部部分264的橫向?qū)?zhǔn)。在圖11中所示的機(jī)筒塊的優(yōu)選實(shí)施例中，這些凹槽265配備有一個磨損內(nèi)襯，如將關(guān)于圖13A和圖13B更詳細(xì)描述的。
[0068]圖12是一個可變形機(jī)筒塊260的前正視圖，多個磨損插入件267包括在壓力表面261中，這些磨損插入件由耐磨損材料制成，例如金屬，優(yōu)選地是鋼或硬塑料，該材料優(yōu)選地還提供摩擦減少磨光，諸如四氟乙烯。這些磨損插入件267可以在模制期間被并入頂部部分262和底部部分264中，或者通過在模制后對這些部分進(jìn)行切片并且優(yōu)選地在粘合劑的幫助下將這些切片和這些插入件夾在中間。
[0069]圖13A是一個機(jī)筒部分262或264的透視圖，包括一個磨損內(nèi)襯作為壓力表面261，在所示優(yōu)選實(shí)施例中是如從圖13B最佳地看到的鋼的薄層，圖13B是圖13A的機(jī)筒部分的截面視圖。機(jī)筒部分262、264包括一個鋼襯269，該鋼襯被模制成精確地遵循機(jī)筒部分的凹槽輪廓，并且橫向延伸經(jīng)過這些凹槽到機(jī)筒部分的外邊緣270。當(dāng)機(jī)筒部分262、264被如上文所討論地在殼體200內(nèi)夾在一起時，這鎖定內(nèi)襯269抵抗移動。內(nèi)襯269可以被插入模具中用于在模制過程期間結(jié)合到機(jī)筒部分，或者可以在完成機(jī)筒部分的模制后被粘附地連接到機(jī)筒部分上。
[0070]圖14示出本披露的背壓控制裝置139的一個替代實(shí)施例。為了簡化該裝置的構(gòu)造，壓力板292、294被嵌入機(jī)筒塊260的頂部部分262和底部部分264中，液壓單元250、252和它們的活塞被完全地省略，并且該機(jī)筒塊的壓縮通過對在機(jī)筒塊260上方和下方設(shè)置在外殼200中的一個小腔室350進(jìn)行加壓而實(shí)現(xiàn)。經(jīng)加壓的流體(壓縮氣體或液壓流體)被通過與頂部外殼206和底部外殼208成一體的一個凸緣352而供應(yīng)到腔室350。通過控制腔室350中的壓力，機(jī)筒塊260與這些運(yùn)送機(jī)螺桿140之間的間隔340可以被控制。壓力的增加使機(jī)筒塊260朝向這些運(yùn)送機(jī)螺桿140變形從而減小間隔340，而壓力的減少允許機(jī)筒塊材料松弛并且從這些運(yùn)送機(jī)螺桿回縮從而增加間隔340。通過減小間隔340，本披露的螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)(包括如圖14中所示的一個背壓裝置)中可實(shí)現(xiàn)的背壓增加。相反地，增加該間隔會減少背壓。
[0071]如果機(jī)筒塊中的意味著這些機(jī)筒塊部分中的這些凹槽的深度或半徑的這些孔被選擇成相對于對應(yīng)地使用的這些運(yùn)送機(jī)螺桿是過大的，本披露的背壓控制裝置可以不僅僅被用于背壓控制，而且被用于防止堵塞。這通過在外殼中夾住機(jī)筒塊并且壓縮該機(jī)筒塊直到實(shí)現(xiàn)所希望的背壓而實(shí)現(xiàn)。通過監(jiān)測螺桿壓機(jī)的材料吞吐量，可以確定該吞吐量何時減少到指示堵塞開始或發(fā)生的水平。在那時，機(jī)筒塊的壓縮的逐漸減少可以引起背壓的充分減少，以便重建所希望的吞吐量。如果堵塞情況持續(xù)，機(jī)筒塊的壓縮可以被完全地釋放，優(yōu)選地幾乎立即釋放，以便允許所形成的堵塞由于背壓的完全缺乏而被迫離開反向運(yùn)送區(qū)段。這將實(shí)質(zhì)上確保無堵塞操作或者將至少允許螺桿壓機(jī)的不堵塞在沒有拆卸該壓機(jī)的情況下執(zhí)行。
[0072]雖然本披露已經(jīng)描述并展示了某些實(shí)施例，但還應(yīng)當(dāng)理解的是，所描述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法不局限于這些具體實(shí)施例。而是，應(yīng)當(dāng)理解，作為已經(jīng)在此描述和展示的這些具體實(shí)施例和特征的所有功能上或機(jī)械上的等效物的所有實(shí)施例都被包含在內(nèi)。
[0073]應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然關(guān)于這些實(shí)施例中的一個或另一個描述了多種不同的特征，但這些不同特征和實(shí)施例可以與在此描述和展示的其他特征和實(shí)施例組合或聯(lián)合使用。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的裝置，該裝置包括用于形成該機(jī)筒的一個軸向區(qū)段并且具有用于面向該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面的一個機(jī)筒塊，該機(jī)筒塊的至少一部分是可變形的用于調(diào)節(jié)該壓力表面的至少一部分與該運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括用于使該可變形部分變形的一個安排。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該安排是用于使該可變形部分變形的一個機(jī)構(gòu)。4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中基本上該整個機(jī)筒塊由可變形材料制成。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中該裝置包括用于封閉該機(jī)筒塊的一個外殼，并且該安排被定位在該外殼與該機(jī)筒塊之間。6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中該安排是用于壓縮該機(jī)筒塊的一個液壓安排。7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中該安排是用于壓縮該機(jī)筒塊的一個機(jī)構(gòu)。8.如以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中該可變形部分由彈性可變形材料制成。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中基本上該整個機(jī)筒塊由彈性可變形材料制成。10.—種控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該方法包括以下步驟:使該機(jī)筒的一個區(qū)段變形用于修改該機(jī)筒的該區(qū)段與該運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔。11.一種增加包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該方法包括以下步驟:使該機(jī)筒的一個區(qū)段朝向該運(yùn)送螺桿變形用于減小該機(jī)筒的該區(qū)段與該運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔。12.—種減少包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該方法包括以下步驟:使該機(jī)筒的一個區(qū)段遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿變形用于增加該運(yùn)送機(jī)螺桿與該機(jī)筒區(qū)段之間的間隔。13.—種控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該運(yùn)送機(jī)螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的背壓的方法，該方法包括以下步驟:使該機(jī)筒的一個可調(diào)節(jié)區(qū)段朝向該運(yùn)送螺桿變形用于減小該機(jī)筒的該可調(diào)節(jié)區(qū)段與該運(yùn)送機(jī)螺桿之間的間隔，并且使該可調(diào)節(jié)區(qū)段遠(yuǎn)離該運(yùn)送螺桿變形用于增加該間隔。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該機(jī)筒的該可調(diào)節(jié)區(qū)段由彈性可變形材料制成，并且朝向該運(yùn)送螺桿的該變形包括使該機(jī)筒的該可調(diào)節(jié)區(qū)段從一種松弛狀態(tài)彈性變形成一種壓縮、操作狀態(tài)，并且遠(yuǎn)離該運(yùn)送機(jī)螺桿的該變形包括允許該可調(diào)節(jié)區(qū)段至少部分地從該壓縮狀態(tài)松弛。15.—種用于控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成的裝置，該裝置包括用于形成該機(jī)筒的圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分的一個區(qū)段的一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊包括可使該運(yùn)送機(jī)螺桿往復(fù)地變形的一個可變形部分和面向該運(yùn)送機(jī)螺桿的一個壓力表面、以及用于使該可變形部分變形的裝置，該裝置用于通過使該可變形部分變形來移動該壓力表面更接近該反向運(yùn)送區(qū)段以便減小該間隔或者進(jìn)一步遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段以便增加該間隔而調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該機(jī)筒區(qū)段之間的間隔。16.—種用于控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的該背壓生成的方法，該方法包括以下步驟:在該機(jī)筒中包括用于形成該機(jī)筒的圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分的一個區(qū)段并且具有面向該反向運(yùn)送區(qū)段的一個壓力表面的一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊包括可使該運(yùn)送機(jī)螺桿往復(fù)地變形的一個可變形部分，從而使該可變形部分變形，用于通過使該可變形部分朝向該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便減小該間隔直到實(shí)現(xiàn)該螺桿壓機(jī)中的一個所希望的背壓來調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該壓力表面之間的間隔。17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括以下另外步驟:監(jiān)測該壓機(jī)中的該背壓，并且當(dāng)該背壓升高到該所希望的背壓以上時，使該可變形部分遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形，以便增加該間隔來將該機(jī)筒中的該背壓減少到該所希望的背壓。18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括:為了防止或逆轉(zhuǎn)該反向運(yùn)送區(qū)段中的堵塞，監(jiān)測該螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)的材料吞吐量，并且當(dāng)該材料吞吐量接近指示該壓機(jī)的即將發(fā)生的或?qū)嶋H堵塞的一個值時，使該可變形部分遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形以便增加該間隔直到材料吞吐量被重建的這些另外步驟。19.一種用于控制包括運(yùn)送機(jī)螺桿和容納該螺桿的機(jī)筒的一個螺桿運(yùn)送機(jī)壓機(jī)中的一個反向運(yùn)送區(qū)段的背壓生成的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，該機(jī)筒包括多個區(qū)段，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段包括用于并入該機(jī)筒中并且連接到至少一個其他機(jī)筒區(qū)段上的一個外殼和用于圍繞該反向運(yùn)送區(qū)段的至少一個軸向部分并且具有用于面向該反向運(yùn)送區(qū)段的一個壓力表面的一個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊，該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊具有可變形以便移動該壓力表面更接近或進(jìn)一步遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段來調(diào)節(jié)該壓力表面與該反向運(yùn)送區(qū)段之間的一個間隔的一個可變形部分，以及用于使該可變形部分變形來調(diào)節(jié)該反向運(yùn)送區(qū)段與該壓力表面之間的該間隔的裝置。20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中該可變形部分由彈性可變形材料制成。21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中該可變形區(qū)段由橡膠材料或類似的聚合物彈性材料制成。22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中基本上該整個可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊是可變形的，并且該壓力表面包括摩擦減少磨光和磨損減少磨光中的至少一個。23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該磨損減少磨光是形成該壓力表面的部分的至少一個磨損材料插入件。24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中該至少一個磨損材料插入件是一個金屬片。25.如權(quán)利要求19至24中任一項所述的裝置，其中用于變形的該裝置是在該運(yùn)送機(jī)螺桿上方和下方用于控制該螺桿的這些反向運(yùn)送元件與該可調(diào)節(jié)機(jī)筒塊的該壓力表面之間的該間隔的多個液壓活塞類型的致動器。26.如權(quán)利要求19至24中任一項所述的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，其中該壓力表面是包封在該外殼中的一個柔性機(jī)筒塊的一個整體部分，并且用于變形的該裝置是填充有液壓液的至少一個液壓室，用于使該機(jī)筒塊通過該液壓室的正加壓朝向該反向運(yùn)送區(qū)段變形并且通過該液壓室的負(fù)加壓遠(yuǎn)離該反向運(yùn)送區(qū)段變形。27.如權(quán)利要求26所述的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，其中該外殼包括至少一對液壓室。28.如權(quán)利要求19至24中任一項所述的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，其中用于變形的該裝置是用于朝向該反向運(yùn)送區(qū)段的一個軸線徑向地壓縮該可變形部分的一個機(jī)構(gòu)。29.如權(quán)利要求28所述的可調(diào)節(jié)機(jī)筒區(qū)段，其中該機(jī)構(gòu)將一個致動器的軸向運(yùn)動轉(zhuǎn)變成該可變形部分的徑向壓縮。
【文檔編號】B01D33/25GK105939844SQ201480071562
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年12月5日
【發(fā)明人】理查德·羅密歐·勒烏, 克里斯多佛·布魯斯·布拉特, 杰弗里·艾倫·伍德, 戴夫·薩爾特
【申請人】格林菲爾德專業(yè)醇類公司