収縮バルブ及びこれを備える石膏スラリー混合・分注システム
【課題】高粘性流体の混合及び分注装置において、空気混入が少なく、且つ、可撓性チューブ（収縮バルブ）を用い連続的に流量制御する装置及び方法を提供する。
【解決手段】第１のガイド板と第２のガイド板の間にチューブ状の可撓部材が複数架け渡され、可撓性チューブ内を高粘性流体が通過する。第１のガイド板と第２のガイド板の内、ガイド板間の間隔を確保しながら、一方を固定し、他方を回動させることにより、可撓性チューブに捩れを発生させ、チューブ内径面積を変化させ、内部流体の通過抵抗を変化させることにより流量制御を行う。
【解決手段】第１のガイド板と第２のガイド板の間にチューブ状の可撓部材が複数架け渡され、可撓性チューブ内を高粘性流体が通過する。第１のガイド板と第２のガイド板の内、ガイド板間の間隔を確保しながら、一方を固定し、他方を回動させることにより、可撓性チューブに捩れを発生させ、チューブ内径面積を変化させ、内部流体の通過抵抗を変化させることにより流量制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、石膏製品（即ち、硫酸カルシウム二水塩を含む製品）を、焼成された石膏（即ち、硫酸カルシウム半水化物）の開始材料から準備するための方法及び装置に関するものである。より詳細には、本発明は、導管の改善されたバルブに関するものあり、当該導管は、スラリー混合器の下流に設けられており、通常は攪拌された石膏のスラリーを壁板生産ラインに供給するために使用されるものである。石膏壁板製造の基本技術は、米国特許出願１，５００，４５２号、２、２０７，３３９号、及び４，００９，０６２号に開示されており、これらは参照することによって本明細書に組み込まれる。本装置は、分注システムからのスラリーの改善された流れを提供し、壁板製造ラインにおいて石膏スラリーの均一な滑らかさを向上する。
【０００２】
公知の石膏製品の製造方法は、焼成された石膏を水中に均一に分散させてスラリーを形成し、次いで、スラリーを所望の形状の型又は表面に投じ、焼成された石膏（硫酸カルシウム半水化物又は無水石膏）と水とを反応させて水和石膏（硫酸カルシウム二水塩）を作成することによって、スラリーを固めて、硬化した石膏を形成する。
【０００３】
石膏壁板の混合器は、通常、ハウジングを有している。ハウジングは、当該分野で公知の他の添加物のうち焼成された石膏及び水を受ける入口を有する混合器チャンバを画成する。混合器は、インペラー、又は混合物、即ちスラリーへと混合されるべき内容物を攪拌する他のタイプの攪拌器を有する。放出ゲート又は抽出部は、混合器から分注システムへのスラリーの流れを制御する。
【０００４】
特定の粘度、又は他の特性を示すスラリーは、異なる量の材料、添加物、混入空気等を必要とし、異なる処理時間及び装置が必要となり得る。混入空気が少量であることを要するスラリーを固める際に、ピンチ型バルブを使用することが知られている。当該ピンチ型のバルブは、スラリーを運ぶ弾性導管を締め付けるものである。導管を締め付けると、当該導管のオリフィスが小さくなり、次いで、オリフィスを経る圧力損失が増し、背圧が増し、混合器内のスラリーの量が増し、導管を経る流れが加速される。これによって、滑らかで、混入空気が少なく、特定の用途のためのより望ましいスラリーがもたらされる。
【０００５】
滑らかに調整されたスラリーを分注することに関連する操作上の問題の幾つかに対処する従来の装置は、ピンチ型のバルブを含んでおり、当該バルブは、機械的に操作、即ち、弾性導管を締め付けるよう圧縮空気又は水圧によって操作することができる。しかしながら、ピンチバルブは、導管を偏平した又は矩形状のオリフィスへと変形するものであり、当該オリフィスは、流れの中で早期に硬化したスラリーによる閉塞を受けやすい。このことは、流速が小さいオリフィスの角で顕著である。さらに、ピンチバルブの入口オリフィス及び出口オリフィスは、圧力が導管に略単一面で働き、緩やかな通過ができないので、急峻なものである。このように急峻な入口及び出口は、更にスラリー製造装置の閉塞をもたらし得るものであり、これによって、修理のためにコストのかかる休止時間が生じる。
【０００６】
マッスルバルブは、厚い弾性スリーブの周囲の水圧チャンバからなり、円形のオリフィスを提供するが、急峻な流れの流路をもたらす。これは、圧力が略単一面で又は導管に沿った一点に働くからである。さらに、マッスルバルブは、しばしば、サイズにおいて巨大なものとなり、目詰まり（ｐｌｕｇ）や蓄積物（ｂｕｉｌｄｕｐ）を清掃するための、又は流路自体を通るスラリーの流れの通例の観察のための、オリフィスへのオペレータのアクセスを制限する。
【０００７】
プランジャ型のバルブ、ナイフエッジバルブ、及び、「ガローテ」に似た作用を有するカスタムメイドの絞り弁も、知られている。これらバルブの使用においても、マッスルバルブやピンチバルブについて示したように、同様の問題が見られる。特に、固体が容易に蓄積し、結晶化した石膏が形成されて、早期に装置の目詰まりが発生する。
【０００８】
さらに、従来技術のバルブは、所与の量の導管における条件に対応する正確な設定を容易に再生することができない。また更に、従来技術のバルブは、交換可能な部品を有しておらず、また、異なるサイズの導管に使用し得るよう調整することができない。
【０００９】
したがって、スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ、及び、より滑らかで空気混入のより少ないスラリーをもたらす方法が要請されている。
【００１０】
さらに、分注導管の中で早期に固まったスラリーが発生することを防止するスラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブが要請されている。
【００１１】
また更に、混合装置から分注システムを介して生産ラインへの石膏スラリーの流れを、連続して変えることができる改善されたバルブ、及び使用方法が要請されている。
【００１２】
さらに、石膏スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ及び使用方法であって、異なるサイズの導管に容易に適用可能な部品を有するバルブ及び方法が要請されている。
【００１３】
さらに、石膏スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ及び使用方法であって、分注システムから放出されるスラリーの量を変更するための容易にアクセス可能なメカニズムを提供するバルブ及び方法が要請されている。
【発明の概要】
【００１４】
従って、上述した要求を、本発明の装置及び方法は満足し、又は超えるものであり、当該装置及び方法は、スラリーの流れを制御するものであって、混合及び分注装置において収縮バルブを用いるという特徴を含んでいる。混合装置が使用されて焼成された石膏及び水が混合及び攪拌され、水分散液、即ち焼成された石膏のスラリーが形成される。内容物が攪拌された後、当該内容物は混合器の出口を介して分注装置に送られる。分注装置は、細長い、好ましくは柔軟性のある導管であって、スラリーを均一に混合するための追加のスペースを提供する導管を含むことが好適である。柔軟性のある導管に収縮バルブを設けることによって、導管が収縮したときに、背圧が混合物に対して生成され、混合機内の混合物の量における増加が生じる。不必要な石膏の早期の硬化は、導管が収縮する場合に防止され、これによって塊の発生が低減される。
【００１５】
好適な実施の形態では、収縮バルブは、第１のガイド板と第２のガイド板とを有しており、当該第１及び第２のガイド板は、導管の長手方向に沿って間隔を置いている。二つのガイド板の間に延びる複数の細長い部材は、第１の端部及び第２の端部を有しており、当該第１の端部及び第２の端部は、第１のガイド板及び第２のガイド板に係合している。第１のガイド板又は第２のガイド板のうち少なくとも一方が相対的に回転する際に、細長い部材は、圧力を伝達して導管を収縮されるようになっている。細長いガイド部材は、好ましくは剛体ロッドであり、導管の周りに配列されており、圧力を伝達して導管を収縮させるように構成されている。
【００１６】
更に詳細には、アクチュエータによって駆動されると、第１のガイド板及び第２のガイド板のうちの少なくとも一方が、導管の長軸を中心に、他方の板に対して相対的に回転する。細長い部材の第１の端部の円周方向の変位は、導管の形状を回転双曲面に近づける。圧力が導管に伝達されて、導管の長手方向に沿った多数の面で導管を半径方向に収縮させる。得られる導管の形状は、導管の長手方向に沿ってとられた複数の断面において、略滑らかで、且つ、円形であり、好ましくは、導管の長手方向に沿ってとられた任意の断面において略滑らかで、且つ円形である。
【００１７】
本発明の他の特徴は、第１のガイド板を、第２のガイド板に対して相対的に回転するアクチュエータを含むことである。好ましくは、収縮バルブのガイド板間の相対的な回転量が、連続的に可変であり、手動又は自動の何れかで制御することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、図１を参照する。混合装置は、スラリーを混合して分注するものであり、概して１０で示されており、混合器モータ１３を有する混合器１２と、スラリーを受けて混合するようになっているハウジング１４と、を備えている。ハウジング１４は、スラリーを保持するチャンバ（図示せず）を有しており、好ましくは略円筒形状をなしている。ハウジング１４は、上壁１６、下壁（図示せず）、及び環状の周壁１８を有している。焼成された石膏及び水、並びに他の材料または添加物は、石膏製品を準備するためのスラリーに用いられるものであり、混合装置１０内で混合される。
【００１９】
出口２０は、混合器出口、放出ゲート、又はスロットと称されることもあるものであり、周壁１８に設けられており、十分に混合されたスラリーの大部分を、概して本明細書では分注装置２２と称される部分へ放出するものである。
【００２０】
分注装置２２は、細長い、好ましくは円筒形状の柔軟性のある弾性管、即ち導管２４を有しており、当該導管２４は、混合器出口２０に連通してスラリーを受ける主入口２６を有している。
【００２１】
分注装置２２は、従来からある石膏壁板ライン上に位置するように示されている。このラインは、運搬テーブル２３Ａを有しており、当該運搬テーブル２３Ａ上では、フェイスペーパ（Ｆａｃｅ Ｐａｐｅｒ）製の被覆物２３Ｂが、運搬ベルト又は被覆物２３Ｃ上において、矢印Ｄで示された方向に移動される。混合器１２は、フレーム部材によって支持されているように示されているが、これは、当該分野で知られているように、混合器及び他の関連の装置を支持するのに十分なフレーム又は台であってもよい。
【００２２】
幾つかの用途では、スラリーＳは、出口、即ち吐出口２７から紙製の被覆物２３Ｂ上に分注される。
【００２３】
操作に際し、滑らからスラリーを被覆物に対して供給する方法は、焼成された石膏及び水を混合器１２に入れる工程と、混合器内の内容物を攪拌して焼成された石膏の水分散液を形成する工程と、攪拌された内容物を混合器１２の出口２０から放出する工程と、攪拌された内容物を分注装置２２の主入口２６へと通す工程と、混合物に背圧を生成する工程と、混合器１２内の混合物の量を、本発明の収縮バルブを用いて導管を収縮させることによって低減する工程とを、含むことが理解されよう。混合器内のスラリーの圧力は、収縮バルブ２８によって増加される。当該バルブ２８は、ベンチュリ形状のオリフィス２９を導管２４内に形成し、導管２４はその径を可変的に低減される。
【００２４】
一般的に、導管２４がより長くなり、特に、収縮バルブ２８内に配置された導管の部分がより長くなると、スラリーの混入空気がより少なくなり、スラリーがより滑らかなものとなる。滑らかなスラリーは、通常、規制なく混入する空気を少なくし、部分的に凝結したスラリーの塊を少なくする。本発明によって実現される改善されたスラリーの滑らかさによる利益は、板（ボード）における気泡の低減及び排除、改善された強度をもたらす板の均一性、並びに、板の製造における潜在的な水の低減を含むものであり、したがって、炉におけるエネルギー節約、又はラインの速度の向上をもたらす。
【００２５】
導管２４は、好ましくは、タイゴン（Ｔｙｇｏｎ）チューブ等の、弾性材料からなる柔軟性のあるホースであり、十分な強度及び柔軟性を有するものであり、径方向の圧力にさらされたときに、元来の径の約１／２の径にサイズを縮小することが可能である。或いは、弾性特性を示す任意の管類が考えられ、また更に、導管２４の品質に悪影響を及ぼさない限り、オリフィスの表面積を任意に縮小することも考えられる。好ましくは、１〜３インチの範囲にある径をもち、約１／４インチの壁厚をもつ導管が採用されるが、他の径及び壁厚が用途に合致するよう考慮される。
【００２６】
採用される導管２４の特定の厚さ及び構成に影響する因子は、とりわけ、製造される壁板の厚さ、必要なスラリーの量、混合器１２、混合器出口２０及び壁板形成プレートの間の距離、並びに、凝固速度、水／スタッコ（ｓｔｕｃｃｏ）比、ガラスファイバの使用、及び所望の発泡率を含むスラリー製造の個々の特性を含む。ある導管サイズは、特定の壁板の製造ラインに依存して、他のものよりも好ましいものとなり得る。
【００２７】
図１〜３を参照すると、連続可変バルブ、即ち収縮バルブ２８は、分注装置２２に結合されている。収縮バルブ２８は、可変的に、オリフィスを通る流れを減じ、材料がオリィスを通って流れるときに圧力損失を増加させる。収縮バルブ２８は、柔軟性のある導管２４の周囲において円周方向に細長い部材を有している。当該細長い部材は、好ましくは剛体ロッド３０であり、互いに並行に配列され、且つ互いに間隔を置いて柔軟性のある導管を囲んでいる。剛体ロッド３０（図４及び図５において最も良く見ることができる）は、好適にはチタン、又は特定の用途に適した十分な強度の他の材料からなるものであり、好適には約９インチの長さと約半インチの径を有している。様々な材料、長さ、及びサイズのロッド３０を、用途に合わせて使用してもよいことを理解されたい。さらに、ロッド３０の長さがより長くなると、力が及ぶ部分の導管２４の長さもより長くなり、オリフィスを通る流れがより滑らかになる。しかしながら、過度に長いロッド３０は、比較的大きな力が加わることによって曲がり易いものとなる。
【００２８】
ここで図２〜図８を参照する。バルブ２８のハウジング３２は、好適には略円筒形状であり、好適には固定ガイド板３４（図４）及び回転ガイド板３６を支持する。ただし、両ガイド板が回転する別の実施の形態も考えられる。回転ガイド板３６及び固定ガイド板３４はそれぞれ、ハウジング３２の近位端３８及び遠位端４０において、導管２４の長手方向に沿って互いに離間して、設けられている。好適には、ガイド板３４及び３６は３／８インチのアルミシートから形成され、中空の中心部をもつ略ディスク形状を有しており、その内径が好ましくは外径の約半分である。内径は、導管２４がガイド板３４及び３６の中心部を通過し得れば足りるものである。ガイド板３４及び３６は、剛体ロッド３０がそれらの間に延在し得るのに十分な追加の間隔をもっている。
【００２９】
細長い部材の係合部は、剛体ロッドを配列位置に保持しており、これは、好適にはアーチ状の凹部、即ちスカラップ４２であり（図９に最も良く見ることができる）、環状のガイド板３４及び３６それぞれに、当該板の内周縁で内側の円周全体に沿って、形成されている。剛体ロッド３０は、窪んだ凹部、即ちスカラップ４２の中に設けられ（図２Aに最も良く見ることができる）、柔軟性のある導管２４によって適切な位置に保持される。他の細長い部材の係合部、例えば、クリップ、タイ、又は、ロッド３０をガイド板３４及び３６に結合する如何なる他の構成も、考えられる。好ましくは、回転ガイド板３６と固定ガイド板３４の間の導管２４に沿った長手方向の距離は、９インチの長さの剛体ロッド３０が使用される場合に、約７インチである。この間隔をガイド板３４及び３６の間に有することは、ロッドの長さに伴って変化し得る。
【００３０】
好適な実施の形態では、各スカラップ４２は、剛体ロッド３０の径より僅かに大きい径を有しており、スカラップは、板３４及び３６の周縁の周りにおいて、ロッドの径より小さい距離の間隔を、互いに置いている。さらに、好適な実施の形態では、スカラップ４２間の距離は、約１／４インチである。しかしながら、ロッド３０の数、従ってスカラップ４２の数は、使用される導管２４の径、及び使用される剛体ロッドの寸法に依存することを理解されたい。好適には、スカラップ４２間の距離は、剛体ロッド３０の径より小さく、また更に、スカラップ間の距離は、ガイド板３４及び３６の内周の周りで均一であり、これによって、圧力が導管２４に伝達されると、導管は均一に変形して略円形を維持する。導管２４が略円形となることは、目詰まりを防止する点において望ましいものであるので、ロッド３０の任意の他の形状、例えば、先細りの棒状体、又は、略滑らかで円形のオリフィス２９を維持しつつ導管を締め付ける任意の他の形状が、考えられる。
【００３１】
ここで、図２A〜図３、及び図４〜図５を比較する。ガイド板３４及び３６が相対的に回転すると、剛体ロッド３０はスカラップ４２内に維持され、ロッドが柔軟性のある導管２４の周りにおいて、絞り（Ｗｒｉｎｇｉｎｇ）作用で捩れたようになる。しかしながら、ロッド３０は略完全な剛体であるので、ロッドは変形しないか無視できる程度の変形しかしない。ガイド板３４及び３６の相対的な回転によって、剛体ロッド３０は導管２４を押し込むようになり、導管の折り曲げ及び有害な不具合をもたらすことなく、オリフィスにおける導管の径を縮小する。さらに、相対的な回転動作の間、剛体ロッド３０はスカラップ４２内に維持されるが、少量の遊びのために、ロッド３０はガイド板３４及び３６に対して配向を変えることが理解されるであろう。ガイド板３４及び３６に対する略標準の配列から始まり（図２Ａ及び図４）、ガイド板の相対的な回転の後、各ロッド３０は標準の配列から傾斜する（図３及び図５を参照）。ガイド板３４及び３６の一方では、ロッドは下方の一方側へ傾斜し、ガイド板３４及び３６の他方では、ロッドは等しい大きさで反対の方向性をもつようになる（概略的には図５に見られる）。
【００３２】
ガイド板３４及び３６の相対的な回転によって、剛体ロッド３０は柔軟性のある導管２４を収縮させる。導管２４の個々の断面積であって、当該導管の長手方向に沿う複数の位置でとられた当該断面積は、その径に関する変化を生じるが、滑らかさを維持し且つ略円形を維持する。収縮したオリフィス２９が略円形であることは、ロッド３０が導管２４の長手方向に沿った多数の面において半径方向に圧力を与えることによって、もたらされる。図３、６、及び７を参照すると、バルブ２８への入口において、導管２４の断面積は、当該導管の初期の径からバルブの中央において約１／２の径（又は任意の他の所望の径）となるまで、その半径に関して徐々に減少する。インサイチュでの試験は、導管の長軸に対する入口角Ａ（図７を参照）が、３インチの導管２４を用いた場合に、１２度又は１２度より小さい角度で（滑らかなスラリーの流れ及び少ない目詰まりという点において）最適であることを示した。しかしながら、所与の粘度を有し所与の導管を流れる所与のスラリーの非ニュートン流動に関する多くの因子を想定すると、ベンチュリへの滑らかな移行を可能にし、更に、スラリーが集まって早期に硬化する箇所をもたらす内部の閉塞を最小化する他の角度も、また、考えられる。
【００３３】
ここで、図７を参照する。バルブ２８が駆動位置にある場合に生じる導管２４の形状は、回転双曲面に近づく。即ち、剛体ロッド３０によって与えられる圧力がもたらす導管の壁４４のカーブは、その準線（ｄｉｒｅｃｔｒｉｘ）に近づく双曲線状のカーブに近い。さらに、この双曲線を想定して、当該双曲線を準線から４５度の軸（導管の長軸）周りに回転すると、回転双曲面を得ることができる。この形状では、導管２４の長手方向に沿って生成される略円形の流路だけでなく、近位端３８及び遠位端４０（ベンチュリ形状のオリフィスの入口及び出口）における径の緩やかな減少も得られる。
【００３４】
次に図３、５、及び８を参照する。ハウジング３２の静止した遠位端４０では、固定ガイド板３４は、遠位のハウジング板４６に固定されている。好ましくは、固定ガイド板３４は、少なくとも一つ、好ましくは複数のハウジング締結具、例えば、ガイド板の外周縁の周りに間隔をおいて配置されたタイロッド４８を用いて固定されている。中央が空洞のディスク形状を有し、導管２４及び剛体ロッド３０が通ることが可能になっている場合には、遠位のハウジング板４６は、１４ゲージステンレス鋼製であることが好ましい。遠位のハウジング板４６は、内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２に対して、間隔をおいて固定されている。当該内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２の両者は、バルブ２８の近位端３８に設けられている。同時に、三つのディスク形状のハウジング板４６、５０、及び５２は、収縮バルブ２８の静止したハウジング３２を形成する。タイロッド４８は、遠位のハウジング板４６と内側及び外側ハウジング板５０，５２との間の固定された間隔を維持する。さらに、タイロッド４８は、板４６、５０、及び５２の外側の周縁に、当該板同士の静止した関係を維持するのに十分な数及び位置で、配列されていることが好ましい。さらに、他の締結具及び構成が考えられるが、導管２４を収縮バルブ２８を介して容易に観察できることが好ましい。
【００３５】
次に図２Ａ、２Ｂ、及び３を参照する。ハウジング３２の近位端３８では、アーム５４が、ハウジングから延びており、好ましくは、副アーム部品５６及び主アーム部品５８を有している。副アーム部品５６及び主アーム部品５８は、更に好ましくは、ボルトと孔を用いた構造５９によるように、互いに調整可能に連結されている。アーム５４の端部には、中間ディスク６０があり、当該ディスク６０は、内側ハウジング板５０と外側ハウジング板５２の間に延在しており、好ましくは、これらハウジング板と略面一に重ねられている。アーム５４の中間ディスク６０は、また、ハウジング板５０及び５２に対して静止しており、タイロッド４８によってハウジング板に固定されていることが好ましい。他の構成のうち、中間ディスク６０は、ワッシャ、又は内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２を間隔をおいた関係に維持するのに使用される他のスペーサであることも考えられる。中間ディスク６０の内側の領域は、導管２４とロッド３０の両者を囲むだけでなく、内側のハウジング板５０及び外側のハウジング板５２の内側の領域より大きく、ハウジング板５０及び５２の間にキャビティ６２（図２Ａ及び図３を参照）を形成する。
【００３６】
好ましい実施の形態では、回転ガイド板３６は、拘束板６４に、少なくとも一つの、好ましくは複数の回転ガイド板締結具によって、固定されている。拘束板６４は、また、当該拘束板が剛体ロッドの周方向の移動と傾斜に対して干渉又は妨害しないように、導管２４及び剛体ロッド３０を囲んでいる。拘束板６４は、内側ハウジング板５０と外側ハウジング板５２の間のキャビティ６２内に設けられている一方で、それ自体、中間ディスク６０によって囲まれている。中間ディスク６０の内側縁部は、略円形の接触面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６６を提供しており、当該接触面６６に沿って略円形の拘束板６４がキャビティ６２内で回転することができる。潤滑剤を拘束板６４と中間ディスク６０との隙間に加えて、拘束板が接触面６６に対して摺動可能に係合することを促進する。拘束板６４及び回転ガイド板３６は、回転ガイド板締結具６５によって互いに固定されているので、これらは共に単一動作で回転する。
【００３７】
好ましい実施の形態では、複数のワッシャ６７（図４及び図５を参照）のようなスペーサ構造が、中間ディスク６０と内側ハウジング板４６の間に設けられており、拘束板６４にキャビティ６２内で回転するための追加のスペースを与えている。或いは、拘束板６４及び回転ガイド板３６のキャビティ６２内での回転を、内側ハウジング板５０及び外側ハウジングプレート５２からの干渉が無いように促進する他の構成も考えられる。
【００３８】
拘束板６４及び回転ガイド板３６の回転は、アクチュエータ６８の使用によってもたらされる。このアクチュエータ６８は、商業利用可能なＤｕｆｆ−Ｎｏｒｔｏｎによる線形アクチュエータ、又はレバー、流体動力シリンダのような任意の他の機構デバイスといったものであり、当該分野で知られたものである。アクチュエータ６８は、アタッチメント部材７０に回転ジョイント、例えばピン結合ジョイント７１を用いて枢動可能に結合されており、部材７０は、好ましくは、アクチュエータを拘束板６４及び回転ガイド板３６の両者に、複数の回転ガイド板締結具６５によって結合する。
【００３９】
アクチュエータ６８の他端（図２Ｂを参照）では、アクチュエータ６８は、好ましくはアーム５４に結合リンク７２を用いて結合されている。結合リンク７２は、好ましくは、アーム５４に、ボルト及び孔を用いた構造５９で結合されている。他端において、結合リンク７２は、好ましくは、ピン結合ジョイント７１を用いてコントローラ７３に枢動可能に取り付けられている。コントローラ７３は、コンピュータ又はポテンショメータといったものであり、アクチュエータ６８の駆動を制御する。自動又は手動のアクチュエータ６８の調整が、当該分野で知られているように、考えられる。さらに、連続的な調整も考えられ、フィードバックループによって調整されることが好ましい。バルブ２８の収縮は、一又は複数の因子を検知して、コントローラ７３によって始動してもよい。当該因子には、混合器モータ１３の電動負荷、分注システム２２を通る流体速度、混合又は分注システムにおける圧力、スラリーの粘度、アクチュエータ６８の電動負荷、又は任意の他の因子がある。さらに、制御可能で再生可能な導管の収縮量の精度を、アクチュエータを用いた構成によって実現することが可能である。これは、導管の収縮量が、ガイド板の回転量に直接的に関連するからである。
【００４０】
アクチュエータ６６が駆動されて線形に伸びると、アタッチメント部材７０が拘束板６４を、引いては回転ガイド板３６を、キャビティ６２内で中間ディスク６０の接触面６６に沿って回転させる。より具体的には、この回転は、概ね導管２４の長軸周りのものである。回転ガイド板３６が回転すると、スカラップ４２内に配置された剛体ロッド３０の第１の端部７４が、回転ガイド板３６の回転経路に追従し、一方、剛体ロッドの第２の端部７６（図４及び図５を参照）は、円周方向には変位しない。この「絞り」動作は、導管２４に圧力を与えるものである。また、これは、ガイド板３４及び３６の少なくとも一方の回転であり、これによって、導管は、略滑らかな円形状を、導管２４の長手方向に沿ってとった複数の断面においてもつようになる。さらに、好ましい実施の形態では、図７の平面図に見られるように、導管の長手方向に沿ってとった断面であって、長軸に対して法線方向のどの断面も、略滑らかな円形状である。
【００４１】
ロッド３０を、ガイド板３４及び３６内に維持するために、近位の保持板７８（図２Ａ）と遠位の保持板８０（図５）とが、収縮バルブ２８の近位端３８と遠位端４０に、それぞれ配置されていることが好ましい。好ましくは導管２４のみを囲む、中央が空洞のディスク形状を持つことで、保持板７８及び８０は、剛体ロッド３０がガイド板３４及び３６から滑り出ることを防止する。保持板７８及び８０は、好ましくは、ガイドプレート３４及び３６に対して間隔を置いて配置されており、二つの保持板７８及び８０の間の距離は、好ましくは、ロッド３０の長さより僅かに長い。保持板７８及び８０は、好ましくは、ガイド板３４及び３６に、回転ガイド板締結具６５と固定ガイド板締結具８２によって固定される。しかしながら、ロッド３０をガイド板３４及び３６に対して動作可能に維持する他の方法が採用されることを想定すると、保持板がハウジング３２に固定されること、また、保持板が省略されることも考えられる。
【００４２】
好ましい実施の形態では、図９を参照すると、締結具６５が、近位の保持板７８、アタッチメント部材７０、拘束板６４、及び回転ガイド板３６を、互いに静止した関係で取り付けている。アクチュエータ６８の駆動時には、アタッチメント部材７０、近位の保持板７８、高速板６４、及び回転ガイド板３６は、導管２４の中心における長軸の周りに単一動作で回転する。
【００４３】
収縮バルブ２８を組み立てるために、導管２４を、ハウジング３２、ガイド板３４及び３６、中間ディスク６０、拘束板６４、並びに、保持板７８及び８０を通さなければならず、ロッド３０を、導管２４とガイド板の間でスカラップ４２内に配置しなければならない。ロッド３０を適切に配置すると、保持板７８及び８０を、両端部３８及び４０で固定することができる。バルブ２８は、好ましくは、中央が空洞のディスク形状の板を有しているが、バルブは、静止したハウジングを有し「絞り」動作を可能にする任意の他の形状及び構成をとることも考えられる。
【００４４】
好ましい実施の形態では、固定ガイド板３４及び回転ガイド板３６が、好ましくは、異なるサイズのガイド板と容易に交換可能であり、異なるサイズの導管２４に適応する。ガイド板３４及び３６は、導管２４の径と略同じ大きさであるべき内径を要する唯一のディスク形状の板であるので、ハウジング板４６、５０、及び５２、並びに拘束板６４が、様々な導管のサイズに適応するのに十分な内径を有する限り、ガイド板３４及び３６、並びに保持板７８及び８０のみが、異なるサイズの導管に適当するために変更されることを要求されてもよい。固定ガイド板３４及び回転ガイド板３６はそれぞれ、遠位のハウジング板４６及び拘束板６４に、取り外し可能に固定されており、わずかな分解によって変更される。固定ガイド板３４を遠位のハウジング板４６に結合する締結具８２、及び回転ガイド板３６を拘束板６４に結合する締結具６５を緩めることによって、二つのガイド板、並びに二つの保持板７８及び８０を、バルブのハウジング３２の他の部分を変更することなく、容易に交換可能である。
【００４５】
本発明に使用されるタイプの典型的な混合器１２は、放出ゲート又は出口２０で対応の力又は圧力を用いて計測した場合に、約５００〜３０００ｆｔ／ｍｉｎのスラリーの速度を発生する。混合器１２に投入される材料の量と混合器における材料の保持時間との関係で、分注システム２２からの流れの量は、混合機内の材料のレベルを決定する。この材料のレベルは、分注システム２２における圧力ヘッドを決定する。圧力が増加すると、混入空気はスラリー内で減少する。この圧力を所望の量に増加又は減少するために、バルブのオリフィスを通した圧力損失を、アクチュエータ６８を介して導管２４を収縮させることによって、可変に減少又は増加することができる。
【００４６】
本発明の収縮バルブの具体的な実施の形態を示し説明したが、当業者であれば、本発明への変更及び修正を、そのより広い態様における本発明から離れることなく、特許請求の範囲に記載されたように、成し得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の収縮バルブを組み込んだ混合装置の一部を上から見て示す模式的な平面図である。
【図２Ａ】弛緩位置にあり、固定リング及び回転ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブのハウジング部の前方端面図である。
【図２Ｂ】弛緩位置にある図１の収縮バルブのアクチュエータ部の前方端面図である。
【図３】駆動位置にあり、固定リング及び回転ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブのハウジング部の前方端面図である。
【図４】弛緩位置にある図１の収縮バルブを上から見て示す平面図である。
【図５】駆動位置にある図１の収縮バルブを上から見て示す平面図である。
【図６】弛緩位置にある図１の収縮バルブの長手方向軸線に沿ってとられた断面図である。
【図７】駆動位置にある図１の収縮バルブの長手方向軸線に沿ってとられた断面図である。
【図８】弛緩位置にあり、固定ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブの後方端面図である。
【図９】本発明のスカラッププレートの平面図である。
【背景技術】
【０００１】
本発明は、石膏製品（即ち、硫酸カルシウム二水塩を含む製品）を、焼成された石膏（即ち、硫酸カルシウム半水化物）の開始材料から準備するための方法及び装置に関するものである。より詳細には、本発明は、導管の改善されたバルブに関するものあり、当該導管は、スラリー混合器の下流に設けられており、通常は攪拌された石膏のスラリーを壁板生産ラインに供給するために使用されるものである。石膏壁板製造の基本技術は、米国特許出願１，５００，４５２号、２、２０７，３３９号、及び４，００９，０６２号に開示されており、これらは参照することによって本明細書に組み込まれる。本装置は、分注システムからのスラリーの改善された流れを提供し、壁板製造ラインにおいて石膏スラリーの均一な滑らかさを向上する。
【０００２】
公知の石膏製品の製造方法は、焼成された石膏を水中に均一に分散させてスラリーを形成し、次いで、スラリーを所望の形状の型又は表面に投じ、焼成された石膏（硫酸カルシウム半水化物又は無水石膏）と水とを反応させて水和石膏（硫酸カルシウム二水塩）を作成することによって、スラリーを固めて、硬化した石膏を形成する。
【０００３】
石膏壁板の混合器は、通常、ハウジングを有している。ハウジングは、当該分野で公知の他の添加物のうち焼成された石膏及び水を受ける入口を有する混合器チャンバを画成する。混合器は、インペラー、又は混合物、即ちスラリーへと混合されるべき内容物を攪拌する他のタイプの攪拌器を有する。放出ゲート又は抽出部は、混合器から分注システムへのスラリーの流れを制御する。
【０００４】
特定の粘度、又は他の特性を示すスラリーは、異なる量の材料、添加物、混入空気等を必要とし、異なる処理時間及び装置が必要となり得る。混入空気が少量であることを要するスラリーを固める際に、ピンチ型バルブを使用することが知られている。当該ピンチ型のバルブは、スラリーを運ぶ弾性導管を締め付けるものである。導管を締め付けると、当該導管のオリフィスが小さくなり、次いで、オリフィスを経る圧力損失が増し、背圧が増し、混合器内のスラリーの量が増し、導管を経る流れが加速される。これによって、滑らかで、混入空気が少なく、特定の用途のためのより望ましいスラリーがもたらされる。
【０００５】
滑らかに調整されたスラリーを分注することに関連する操作上の問題の幾つかに対処する従来の装置は、ピンチ型のバルブを含んでおり、当該バルブは、機械的に操作、即ち、弾性導管を締め付けるよう圧縮空気又は水圧によって操作することができる。しかしながら、ピンチバルブは、導管を偏平した又は矩形状のオリフィスへと変形するものであり、当該オリフィスは、流れの中で早期に硬化したスラリーによる閉塞を受けやすい。このことは、流速が小さいオリフィスの角で顕著である。さらに、ピンチバルブの入口オリフィス及び出口オリフィスは、圧力が導管に略単一面で働き、緩やかな通過ができないので、急峻なものである。このように急峻な入口及び出口は、更にスラリー製造装置の閉塞をもたらし得るものであり、これによって、修理のためにコストのかかる休止時間が生じる。
【０００６】
マッスルバルブは、厚い弾性スリーブの周囲の水圧チャンバからなり、円形のオリフィスを提供するが、急峻な流れの流路をもたらす。これは、圧力が略単一面で又は導管に沿った一点に働くからである。さらに、マッスルバルブは、しばしば、サイズにおいて巨大なものとなり、目詰まり（ｐｌｕｇ）や蓄積物（ｂｕｉｌｄｕｐ）を清掃するための、又は流路自体を通るスラリーの流れの通例の観察のための、オリフィスへのオペレータのアクセスを制限する。
【０００７】
プランジャ型のバルブ、ナイフエッジバルブ、及び、「ガローテ」に似た作用を有するカスタムメイドの絞り弁も、知られている。これらバルブの使用においても、マッスルバルブやピンチバルブについて示したように、同様の問題が見られる。特に、固体が容易に蓄積し、結晶化した石膏が形成されて、早期に装置の目詰まりが発生する。
【０００８】
さらに、従来技術のバルブは、所与の量の導管における条件に対応する正確な設定を容易に再生することができない。また更に、従来技術のバルブは、交換可能な部品を有しておらず、また、異なるサイズの導管に使用し得るよう調整することができない。
【０００９】
したがって、スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ、及び、より滑らかで空気混入のより少ないスラリーをもたらす方法が要請されている。
【００１０】
さらに、分注導管の中で早期に固まったスラリーが発生することを防止するスラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブが要請されている。
【００１１】
また更に、混合装置から分注システムを介して生産ラインへの石膏スラリーの流れを、連続して変えることができる改善されたバルブ、及び使用方法が要請されている。
【００１２】
さらに、石膏スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ及び使用方法であって、異なるサイズの導管に容易に適用可能な部品を有するバルブ及び方法が要請されている。
【００１３】
さらに、石膏スラリー混合装置分注システム用の改善されたバルブ及び使用方法であって、分注システムから放出されるスラリーの量を変更するための容易にアクセス可能なメカニズムを提供するバルブ及び方法が要請されている。
【発明の概要】
【００１４】
従って、上述した要求を、本発明の装置及び方法は満足し、又は超えるものであり、当該装置及び方法は、スラリーの流れを制御するものであって、混合及び分注装置において収縮バルブを用いるという特徴を含んでいる。混合装置が使用されて焼成された石膏及び水が混合及び攪拌され、水分散液、即ち焼成された石膏のスラリーが形成される。内容物が攪拌された後、当該内容物は混合器の出口を介して分注装置に送られる。分注装置は、細長い、好ましくは柔軟性のある導管であって、スラリーを均一に混合するための追加のスペースを提供する導管を含むことが好適である。柔軟性のある導管に収縮バルブを設けることによって、導管が収縮したときに、背圧が混合物に対して生成され、混合機内の混合物の量における増加が生じる。不必要な石膏の早期の硬化は、導管が収縮する場合に防止され、これによって塊の発生が低減される。
【００１５】
好適な実施の形態では、収縮バルブは、第１のガイド板と第２のガイド板とを有しており、当該第１及び第２のガイド板は、導管の長手方向に沿って間隔を置いている。二つのガイド板の間に延びる複数の細長い部材は、第１の端部及び第２の端部を有しており、当該第１の端部及び第２の端部は、第１のガイド板及び第２のガイド板に係合している。第１のガイド板又は第２のガイド板のうち少なくとも一方が相対的に回転する際に、細長い部材は、圧力を伝達して導管を収縮されるようになっている。細長いガイド部材は、好ましくは剛体ロッドであり、導管の周りに配列されており、圧力を伝達して導管を収縮させるように構成されている。
【００１６】
更に詳細には、アクチュエータによって駆動されると、第１のガイド板及び第２のガイド板のうちの少なくとも一方が、導管の長軸を中心に、他方の板に対して相対的に回転する。細長い部材の第１の端部の円周方向の変位は、導管の形状を回転双曲面に近づける。圧力が導管に伝達されて、導管の長手方向に沿った多数の面で導管を半径方向に収縮させる。得られる導管の形状は、導管の長手方向に沿ってとられた複数の断面において、略滑らかで、且つ、円形であり、好ましくは、導管の長手方向に沿ってとられた任意の断面において略滑らかで、且つ円形である。
【００１７】
本発明の他の特徴は、第１のガイド板を、第２のガイド板に対して相対的に回転するアクチュエータを含むことである。好ましくは、収縮バルブのガイド板間の相対的な回転量が、連続的に可変であり、手動又は自動の何れかで制御することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、図１を参照する。混合装置は、スラリーを混合して分注するものであり、概して１０で示されており、混合器モータ１３を有する混合器１２と、スラリーを受けて混合するようになっているハウジング１４と、を備えている。ハウジング１４は、スラリーを保持するチャンバ（図示せず）を有しており、好ましくは略円筒形状をなしている。ハウジング１４は、上壁１６、下壁（図示せず）、及び環状の周壁１８を有している。焼成された石膏及び水、並びに他の材料または添加物は、石膏製品を準備するためのスラリーに用いられるものであり、混合装置１０内で混合される。
【００１９】
出口２０は、混合器出口、放出ゲート、又はスロットと称されることもあるものであり、周壁１８に設けられており、十分に混合されたスラリーの大部分を、概して本明細書では分注装置２２と称される部分へ放出するものである。
【００２０】
分注装置２２は、細長い、好ましくは円筒形状の柔軟性のある弾性管、即ち導管２４を有しており、当該導管２４は、混合器出口２０に連通してスラリーを受ける主入口２６を有している。
【００２１】
分注装置２２は、従来からある石膏壁板ライン上に位置するように示されている。このラインは、運搬テーブル２３Ａを有しており、当該運搬テーブル２３Ａ上では、フェイスペーパ（Ｆａｃｅ Ｐａｐｅｒ）製の被覆物２３Ｂが、運搬ベルト又は被覆物２３Ｃ上において、矢印Ｄで示された方向に移動される。混合器１２は、フレーム部材によって支持されているように示されているが、これは、当該分野で知られているように、混合器及び他の関連の装置を支持するのに十分なフレーム又は台であってもよい。
【００２２】
幾つかの用途では、スラリーＳは、出口、即ち吐出口２７から紙製の被覆物２３Ｂ上に分注される。
【００２３】
操作に際し、滑らからスラリーを被覆物に対して供給する方法は、焼成された石膏及び水を混合器１２に入れる工程と、混合器内の内容物を攪拌して焼成された石膏の水分散液を形成する工程と、攪拌された内容物を混合器１２の出口２０から放出する工程と、攪拌された内容物を分注装置２２の主入口２６へと通す工程と、混合物に背圧を生成する工程と、混合器１２内の混合物の量を、本発明の収縮バルブを用いて導管を収縮させることによって低減する工程とを、含むことが理解されよう。混合器内のスラリーの圧力は、収縮バルブ２８によって増加される。当該バルブ２８は、ベンチュリ形状のオリフィス２９を導管２４内に形成し、導管２４はその径を可変的に低減される。
【００２４】
一般的に、導管２４がより長くなり、特に、収縮バルブ２８内に配置された導管の部分がより長くなると、スラリーの混入空気がより少なくなり、スラリーがより滑らかなものとなる。滑らかなスラリーは、通常、規制なく混入する空気を少なくし、部分的に凝結したスラリーの塊を少なくする。本発明によって実現される改善されたスラリーの滑らかさによる利益は、板（ボード）における気泡の低減及び排除、改善された強度をもたらす板の均一性、並びに、板の製造における潜在的な水の低減を含むものであり、したがって、炉におけるエネルギー節約、又はラインの速度の向上をもたらす。
【００２５】
導管２４は、好ましくは、タイゴン（Ｔｙｇｏｎ）チューブ等の、弾性材料からなる柔軟性のあるホースであり、十分な強度及び柔軟性を有するものであり、径方向の圧力にさらされたときに、元来の径の約１／２の径にサイズを縮小することが可能である。或いは、弾性特性を示す任意の管類が考えられ、また更に、導管２４の品質に悪影響を及ぼさない限り、オリフィスの表面積を任意に縮小することも考えられる。好ましくは、１〜３インチの範囲にある径をもち、約１／４インチの壁厚をもつ導管が採用されるが、他の径及び壁厚が用途に合致するよう考慮される。
【００２６】
採用される導管２４の特定の厚さ及び構成に影響する因子は、とりわけ、製造される壁板の厚さ、必要なスラリーの量、混合器１２、混合器出口２０及び壁板形成プレートの間の距離、並びに、凝固速度、水／スタッコ（ｓｔｕｃｃｏ）比、ガラスファイバの使用、及び所望の発泡率を含むスラリー製造の個々の特性を含む。ある導管サイズは、特定の壁板の製造ラインに依存して、他のものよりも好ましいものとなり得る。
【００２７】
図１〜３を参照すると、連続可変バルブ、即ち収縮バルブ２８は、分注装置２２に結合されている。収縮バルブ２８は、可変的に、オリフィスを通る流れを減じ、材料がオリィスを通って流れるときに圧力損失を増加させる。収縮バルブ２８は、柔軟性のある導管２４の周囲において円周方向に細長い部材を有している。当該細長い部材は、好ましくは剛体ロッド３０であり、互いに並行に配列され、且つ互いに間隔を置いて柔軟性のある導管を囲んでいる。剛体ロッド３０（図４及び図５において最も良く見ることができる）は、好適にはチタン、又は特定の用途に適した十分な強度の他の材料からなるものであり、好適には約９インチの長さと約半インチの径を有している。様々な材料、長さ、及びサイズのロッド３０を、用途に合わせて使用してもよいことを理解されたい。さらに、ロッド３０の長さがより長くなると、力が及ぶ部分の導管２４の長さもより長くなり、オリフィスを通る流れがより滑らかになる。しかしながら、過度に長いロッド３０は、比較的大きな力が加わることによって曲がり易いものとなる。
【００２８】
ここで図２〜図８を参照する。バルブ２８のハウジング３２は、好適には略円筒形状であり、好適には固定ガイド板３４（図４）及び回転ガイド板３６を支持する。ただし、両ガイド板が回転する別の実施の形態も考えられる。回転ガイド板３６及び固定ガイド板３４はそれぞれ、ハウジング３２の近位端３８及び遠位端４０において、導管２４の長手方向に沿って互いに離間して、設けられている。好適には、ガイド板３４及び３６は３／８インチのアルミシートから形成され、中空の中心部をもつ略ディスク形状を有しており、その内径が好ましくは外径の約半分である。内径は、導管２４がガイド板３４及び３６の中心部を通過し得れば足りるものである。ガイド板３４及び３６は、剛体ロッド３０がそれらの間に延在し得るのに十分な追加の間隔をもっている。
【００２９】
細長い部材の係合部は、剛体ロッドを配列位置に保持しており、これは、好適にはアーチ状の凹部、即ちスカラップ４２であり（図９に最も良く見ることができる）、環状のガイド板３４及び３６それぞれに、当該板の内周縁で内側の円周全体に沿って、形成されている。剛体ロッド３０は、窪んだ凹部、即ちスカラップ４２の中に設けられ（図２Aに最も良く見ることができる）、柔軟性のある導管２４によって適切な位置に保持される。他の細長い部材の係合部、例えば、クリップ、タイ、又は、ロッド３０をガイド板３４及び３６に結合する如何なる他の構成も、考えられる。好ましくは、回転ガイド板３６と固定ガイド板３４の間の導管２４に沿った長手方向の距離は、９インチの長さの剛体ロッド３０が使用される場合に、約７インチである。この間隔をガイド板３４及び３６の間に有することは、ロッドの長さに伴って変化し得る。
【００３０】
好適な実施の形態では、各スカラップ４２は、剛体ロッド３０の径より僅かに大きい径を有しており、スカラップは、板３４及び３６の周縁の周りにおいて、ロッドの径より小さい距離の間隔を、互いに置いている。さらに、好適な実施の形態では、スカラップ４２間の距離は、約１／４インチである。しかしながら、ロッド３０の数、従ってスカラップ４２の数は、使用される導管２４の径、及び使用される剛体ロッドの寸法に依存することを理解されたい。好適には、スカラップ４２間の距離は、剛体ロッド３０の径より小さく、また更に、スカラップ間の距離は、ガイド板３４及び３６の内周の周りで均一であり、これによって、圧力が導管２４に伝達されると、導管は均一に変形して略円形を維持する。導管２４が略円形となることは、目詰まりを防止する点において望ましいものであるので、ロッド３０の任意の他の形状、例えば、先細りの棒状体、又は、略滑らかで円形のオリフィス２９を維持しつつ導管を締め付ける任意の他の形状が、考えられる。
【００３１】
ここで、図２A〜図３、及び図４〜図５を比較する。ガイド板３４及び３６が相対的に回転すると、剛体ロッド３０はスカラップ４２内に維持され、ロッドが柔軟性のある導管２４の周りにおいて、絞り（Ｗｒｉｎｇｉｎｇ）作用で捩れたようになる。しかしながら、ロッド３０は略完全な剛体であるので、ロッドは変形しないか無視できる程度の変形しかしない。ガイド板３４及び３６の相対的な回転によって、剛体ロッド３０は導管２４を押し込むようになり、導管の折り曲げ及び有害な不具合をもたらすことなく、オリフィスにおける導管の径を縮小する。さらに、相対的な回転動作の間、剛体ロッド３０はスカラップ４２内に維持されるが、少量の遊びのために、ロッド３０はガイド板３４及び３６に対して配向を変えることが理解されるであろう。ガイド板３４及び３６に対する略標準の配列から始まり（図２Ａ及び図４）、ガイド板の相対的な回転の後、各ロッド３０は標準の配列から傾斜する（図３及び図５を参照）。ガイド板３４及び３６の一方では、ロッドは下方の一方側へ傾斜し、ガイド板３４及び３６の他方では、ロッドは等しい大きさで反対の方向性をもつようになる（概略的には図５に見られる）。
【００３２】
ガイド板３４及び３６の相対的な回転によって、剛体ロッド３０は柔軟性のある導管２４を収縮させる。導管２４の個々の断面積であって、当該導管の長手方向に沿う複数の位置でとられた当該断面積は、その径に関する変化を生じるが、滑らかさを維持し且つ略円形を維持する。収縮したオリフィス２９が略円形であることは、ロッド３０が導管２４の長手方向に沿った多数の面において半径方向に圧力を与えることによって、もたらされる。図３、６、及び７を参照すると、バルブ２８への入口において、導管２４の断面積は、当該導管の初期の径からバルブの中央において約１／２の径（又は任意の他の所望の径）となるまで、その半径に関して徐々に減少する。インサイチュでの試験は、導管の長軸に対する入口角Ａ（図７を参照）が、３インチの導管２４を用いた場合に、１２度又は１２度より小さい角度で（滑らかなスラリーの流れ及び少ない目詰まりという点において）最適であることを示した。しかしながら、所与の粘度を有し所与の導管を流れる所与のスラリーの非ニュートン流動に関する多くの因子を想定すると、ベンチュリへの滑らかな移行を可能にし、更に、スラリーが集まって早期に硬化する箇所をもたらす内部の閉塞を最小化する他の角度も、また、考えられる。
【００３３】
ここで、図７を参照する。バルブ２８が駆動位置にある場合に生じる導管２４の形状は、回転双曲面に近づく。即ち、剛体ロッド３０によって与えられる圧力がもたらす導管の壁４４のカーブは、その準線（ｄｉｒｅｃｔｒｉｘ）に近づく双曲線状のカーブに近い。さらに、この双曲線を想定して、当該双曲線を準線から４５度の軸（導管の長軸）周りに回転すると、回転双曲面を得ることができる。この形状では、導管２４の長手方向に沿って生成される略円形の流路だけでなく、近位端３８及び遠位端４０（ベンチュリ形状のオリフィスの入口及び出口）における径の緩やかな減少も得られる。
【００３４】
次に図３、５、及び８を参照する。ハウジング３２の静止した遠位端４０では、固定ガイド板３４は、遠位のハウジング板４６に固定されている。好ましくは、固定ガイド板３４は、少なくとも一つ、好ましくは複数のハウジング締結具、例えば、ガイド板の外周縁の周りに間隔をおいて配置されたタイロッド４８を用いて固定されている。中央が空洞のディスク形状を有し、導管２４及び剛体ロッド３０が通ることが可能になっている場合には、遠位のハウジング板４６は、１４ゲージステンレス鋼製であることが好ましい。遠位のハウジング板４６は、内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２に対して、間隔をおいて固定されている。当該内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２の両者は、バルブ２８の近位端３８に設けられている。同時に、三つのディスク形状のハウジング板４６、５０、及び５２は、収縮バルブ２８の静止したハウジング３２を形成する。タイロッド４８は、遠位のハウジング板４６と内側及び外側ハウジング板５０，５２との間の固定された間隔を維持する。さらに、タイロッド４８は、板４６、５０、及び５２の外側の周縁に、当該板同士の静止した関係を維持するのに十分な数及び位置で、配列されていることが好ましい。さらに、他の締結具及び構成が考えられるが、導管２４を収縮バルブ２８を介して容易に観察できることが好ましい。
【００３５】
次に図２Ａ、２Ｂ、及び３を参照する。ハウジング３２の近位端３８では、アーム５４が、ハウジングから延びており、好ましくは、副アーム部品５６及び主アーム部品５８を有している。副アーム部品５６及び主アーム部品５８は、更に好ましくは、ボルトと孔を用いた構造５９によるように、互いに調整可能に連結されている。アーム５４の端部には、中間ディスク６０があり、当該ディスク６０は、内側ハウジング板５０と外側ハウジング板５２の間に延在しており、好ましくは、これらハウジング板と略面一に重ねられている。アーム５４の中間ディスク６０は、また、ハウジング板５０及び５２に対して静止しており、タイロッド４８によってハウジング板に固定されていることが好ましい。他の構成のうち、中間ディスク６０は、ワッシャ、又は内側ハウジング板５０及び外側ハウジング板５２を間隔をおいた関係に維持するのに使用される他のスペーサであることも考えられる。中間ディスク６０の内側の領域は、導管２４とロッド３０の両者を囲むだけでなく、内側のハウジング板５０及び外側のハウジング板５２の内側の領域より大きく、ハウジング板５０及び５２の間にキャビティ６２（図２Ａ及び図３を参照）を形成する。
【００３６】
好ましい実施の形態では、回転ガイド板３６は、拘束板６４に、少なくとも一つの、好ましくは複数の回転ガイド板締結具によって、固定されている。拘束板６４は、また、当該拘束板が剛体ロッドの周方向の移動と傾斜に対して干渉又は妨害しないように、導管２４及び剛体ロッド３０を囲んでいる。拘束板６４は、内側ハウジング板５０と外側ハウジング板５２の間のキャビティ６２内に設けられている一方で、それ自体、中間ディスク６０によって囲まれている。中間ディスク６０の内側縁部は、略円形の接触面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６６を提供しており、当該接触面６６に沿って略円形の拘束板６４がキャビティ６２内で回転することができる。潤滑剤を拘束板６４と中間ディスク６０との隙間に加えて、拘束板が接触面６６に対して摺動可能に係合することを促進する。拘束板６４及び回転ガイド板３６は、回転ガイド板締結具６５によって互いに固定されているので、これらは共に単一動作で回転する。
【００３７】
好ましい実施の形態では、複数のワッシャ６７（図４及び図５を参照）のようなスペーサ構造が、中間ディスク６０と内側ハウジング板４６の間に設けられており、拘束板６４にキャビティ６２内で回転するための追加のスペースを与えている。或いは、拘束板６４及び回転ガイド板３６のキャビティ６２内での回転を、内側ハウジング板５０及び外側ハウジングプレート５２からの干渉が無いように促進する他の構成も考えられる。
【００３８】
拘束板６４及び回転ガイド板３６の回転は、アクチュエータ６８の使用によってもたらされる。このアクチュエータ６８は、商業利用可能なＤｕｆｆ−Ｎｏｒｔｏｎによる線形アクチュエータ、又はレバー、流体動力シリンダのような任意の他の機構デバイスといったものであり、当該分野で知られたものである。アクチュエータ６８は、アタッチメント部材７０に回転ジョイント、例えばピン結合ジョイント７１を用いて枢動可能に結合されており、部材７０は、好ましくは、アクチュエータを拘束板６４及び回転ガイド板３６の両者に、複数の回転ガイド板締結具６５によって結合する。
【００３９】
アクチュエータ６８の他端（図２Ｂを参照）では、アクチュエータ６８は、好ましくはアーム５４に結合リンク７２を用いて結合されている。結合リンク７２は、好ましくは、アーム５４に、ボルト及び孔を用いた構造５９で結合されている。他端において、結合リンク７２は、好ましくは、ピン結合ジョイント７１を用いてコントローラ７３に枢動可能に取り付けられている。コントローラ７３は、コンピュータ又はポテンショメータといったものであり、アクチュエータ６８の駆動を制御する。自動又は手動のアクチュエータ６８の調整が、当該分野で知られているように、考えられる。さらに、連続的な調整も考えられ、フィードバックループによって調整されることが好ましい。バルブ２８の収縮は、一又は複数の因子を検知して、コントローラ７３によって始動してもよい。当該因子には、混合器モータ１３の電動負荷、分注システム２２を通る流体速度、混合又は分注システムにおける圧力、スラリーの粘度、アクチュエータ６８の電動負荷、又は任意の他の因子がある。さらに、制御可能で再生可能な導管の収縮量の精度を、アクチュエータを用いた構成によって実現することが可能である。これは、導管の収縮量が、ガイド板の回転量に直接的に関連するからである。
【００４０】
アクチュエータ６６が駆動されて線形に伸びると、アタッチメント部材７０が拘束板６４を、引いては回転ガイド板３６を、キャビティ６２内で中間ディスク６０の接触面６６に沿って回転させる。より具体的には、この回転は、概ね導管２４の長軸周りのものである。回転ガイド板３６が回転すると、スカラップ４２内に配置された剛体ロッド３０の第１の端部７４が、回転ガイド板３６の回転経路に追従し、一方、剛体ロッドの第２の端部７６（図４及び図５を参照）は、円周方向には変位しない。この「絞り」動作は、導管２４に圧力を与えるものである。また、これは、ガイド板３４及び３６の少なくとも一方の回転であり、これによって、導管は、略滑らかな円形状を、導管２４の長手方向に沿ってとった複数の断面においてもつようになる。さらに、好ましい実施の形態では、図７の平面図に見られるように、導管の長手方向に沿ってとった断面であって、長軸に対して法線方向のどの断面も、略滑らかな円形状である。
【００４１】
ロッド３０を、ガイド板３４及び３６内に維持するために、近位の保持板７８（図２Ａ）と遠位の保持板８０（図５）とが、収縮バルブ２８の近位端３８と遠位端４０に、それぞれ配置されていることが好ましい。好ましくは導管２４のみを囲む、中央が空洞のディスク形状を持つことで、保持板７８及び８０は、剛体ロッド３０がガイド板３４及び３６から滑り出ることを防止する。保持板７８及び８０は、好ましくは、ガイドプレート３４及び３６に対して間隔を置いて配置されており、二つの保持板７８及び８０の間の距離は、好ましくは、ロッド３０の長さより僅かに長い。保持板７８及び８０は、好ましくは、ガイド板３４及び３６に、回転ガイド板締結具６５と固定ガイド板締結具８２によって固定される。しかしながら、ロッド３０をガイド板３４及び３６に対して動作可能に維持する他の方法が採用されることを想定すると、保持板がハウジング３２に固定されること、また、保持板が省略されることも考えられる。
【００４２】
好ましい実施の形態では、図９を参照すると、締結具６５が、近位の保持板７８、アタッチメント部材７０、拘束板６４、及び回転ガイド板３６を、互いに静止した関係で取り付けている。アクチュエータ６８の駆動時には、アタッチメント部材７０、近位の保持板７８、高速板６４、及び回転ガイド板３６は、導管２４の中心における長軸の周りに単一動作で回転する。
【００４３】
収縮バルブ２８を組み立てるために、導管２４を、ハウジング３２、ガイド板３４及び３６、中間ディスク６０、拘束板６４、並びに、保持板７８及び８０を通さなければならず、ロッド３０を、導管２４とガイド板の間でスカラップ４２内に配置しなければならない。ロッド３０を適切に配置すると、保持板７８及び８０を、両端部３８及び４０で固定することができる。バルブ２８は、好ましくは、中央が空洞のディスク形状の板を有しているが、バルブは、静止したハウジングを有し「絞り」動作を可能にする任意の他の形状及び構成をとることも考えられる。
【００４４】
好ましい実施の形態では、固定ガイド板３４及び回転ガイド板３６が、好ましくは、異なるサイズのガイド板と容易に交換可能であり、異なるサイズの導管２４に適応する。ガイド板３４及び３６は、導管２４の径と略同じ大きさであるべき内径を要する唯一のディスク形状の板であるので、ハウジング板４６、５０、及び５２、並びに拘束板６４が、様々な導管のサイズに適応するのに十分な内径を有する限り、ガイド板３４及び３６、並びに保持板７８及び８０のみが、異なるサイズの導管に適当するために変更されることを要求されてもよい。固定ガイド板３４及び回転ガイド板３６はそれぞれ、遠位のハウジング板４６及び拘束板６４に、取り外し可能に固定されており、わずかな分解によって変更される。固定ガイド板３４を遠位のハウジング板４６に結合する締結具８２、及び回転ガイド板３６を拘束板６４に結合する締結具６５を緩めることによって、二つのガイド板、並びに二つの保持板７８及び８０を、バルブのハウジング３２の他の部分を変更することなく、容易に交換可能である。
【００４５】
本発明に使用されるタイプの典型的な混合器１２は、放出ゲート又は出口２０で対応の力又は圧力を用いて計測した場合に、約５００〜３０００ｆｔ／ｍｉｎのスラリーの速度を発生する。混合器１２に投入される材料の量と混合器における材料の保持時間との関係で、分注システム２２からの流れの量は、混合機内の材料のレベルを決定する。この材料のレベルは、分注システム２２における圧力ヘッドを決定する。圧力が増加すると、混入空気はスラリー内で減少する。この圧力を所望の量に増加又は減少するために、バルブのオリフィスを通した圧力損失を、アクチュエータ６８を介して導管２４を収縮させることによって、可変に減少又は増加することができる。
【００４６】
本発明の収縮バルブの具体的な実施の形態を示し説明したが、当業者であれば、本発明への変更及び修正を、そのより広い態様における本発明から離れることなく、特許請求の範囲に記載されたように、成し得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の収縮バルブを組み込んだ混合装置の一部を上から見て示す模式的な平面図である。
【図２Ａ】弛緩位置にあり、固定リング及び回転ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブのハウジング部の前方端面図である。
【図２Ｂ】弛緩位置にある図１の収縮バルブのアクチュエータ部の前方端面図である。
【図３】駆動位置にあり、固定リング及び回転ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブのハウジング部の前方端面図である。
【図４】弛緩位置にある図１の収縮バルブを上から見て示す平面図である。
【図５】駆動位置にある図１の収縮バルブを上から見て示す平面図である。
【図６】弛緩位置にある図１の収縮バルブの長手方向軸線に沿ってとられた断面図である。
【図７】駆動位置にある図１の収縮バルブの長手方向軸線に沿ってとられた断面図である。
【図８】弛緩位置にあり、固定ガイド板を露出するように部分的に切り取られた図１の収縮バルブの後方端面図である。
【図９】本発明のスカラッププレートの平面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合器と分注装置とを備える石膏スラリーの分注アセンブリに使用されて、前記混合器の下流に位置し柔軟性及び弾性を有する導管を収縮させるための収縮バルブであって、
第１のガイド板及び第２のガイド板と、
複数の細長い部材と
を備え、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記導管がこれらのガイド板の中心部を通過し得るに十分な内周縁を持つ中空の中心部を含む略ディスク形状になっており、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記内周縁の近くに設けられた複数の細長い部材の係合部であって、複数の細長い部材を係合するための該係合部を有し、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記導管の長手方向に沿って互いに離間しており、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板の一方は、当該一方のガイド板が、前記導管の長軸を略中心にして他方のガイド板に対して回転するよう、前記導管に回転可能に取り付けられており、
前記複数の細長い部材はそれぞれ、前記第１のガイド板における前記細長い部材の係合部の一つに配置される第１の端部と、前記第２のガイド板における前記細長い部材の係合部の一つに配置される第２の端部とを有し、
前記複数の細長い部材における前記第１の端部及び前記第２の端部は、前記導管により前記細長い部材の係合部の中で適切な位置に保持され、
前記複数の細長い部材は、前記第１のガイド板及び第２のガイド板の少なくとも一方が回転する際、前記導管の長手方向に沿った多数の面で径方向に前記導管に圧力を与えて収縮させるよう構成されている、
収縮バルブ。
【請求項２】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方の前記回転により、前記細長い部材における前記第１の端部を前記第２の端部に対して円周方向に変位させる、請求項１に記載の収縮バルブ。
【請求項３】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方が回転する際、前記導管の結果的に得られる形状は、該導管の長手方向軸線を中心とした回転双曲面に近づく、請求項１又は２に記載の収縮バルブ。
【請求項４】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方が回転する際、前記導管の結果的に得られる形状は、該導管の長手方向軸線に沿ってとられた複数の断面において、円形であり、滑らかである請求項１又は２に記載の収縮バルブ。
【請求項５】
前記混合器に背圧を生成し、該収縮バルブ内におけるスラリーの蓄積を低減するよう構成された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項６】
前記導管を囲むハウジングであって、前記第１のガイド板及び第２のガイド板の少なくとも一方に対して静止している該ハウジングを更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項７】
前記細長い部材の係合部は、スカラップである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項８】
該収縮バルブにおいて摺動可能に係合して回転するようになっている外側周縁を更に備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項９】
手動又は自動の一方で始動されるように構成されたアクチュエータを更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１０】
連続可変型の収縮バルブである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１１】
前記細長い部材の係合部は、前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板の内周縁の内側の円周に形成された複数のアーチ状の凹部である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１２】
スラリー混合装置と、前記スラリー混合装置の下流に配置された分注装置とから構成される石膏スラリー混合・分注システムであって、
前記スラリー混合装置は、
当該スラリー混合装置から前記分注装置へのスラリーの流れを通す出口を備え、
前記分注装置は、
前記出口と連通してスラリーを受ける主入口を有する、柔軟性及び弾性を有する細長い導管と、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の収縮バルブと
を備える、
石膏スラリー混合・分注システム。
【請求項１３】
前記出口は、前記スラリー混合装置から前記分注装置へのスラリーの流れを制御するためのものである、請求項１２に記載の石膏スラリー混合・分注システム。
【請求項１】
混合器と分注装置とを備える石膏スラリーの分注アセンブリに使用されて、前記混合器の下流に位置し柔軟性及び弾性を有する導管を収縮させるための収縮バルブであって、
第１のガイド板及び第２のガイド板と、
複数の細長い部材と
を備え、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記導管がこれらのガイド板の中心部を通過し得るに十分な内周縁を持つ中空の中心部を含む略ディスク形状になっており、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記内周縁の近くに設けられた複数の細長い部材の係合部であって、複数の細長い部材を係合するための該係合部を有し、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板は、前記導管の長手方向に沿って互いに離間しており、
前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板の一方は、当該一方のガイド板が、前記導管の長軸を略中心にして他方のガイド板に対して回転するよう、前記導管に回転可能に取り付けられており、
前記複数の細長い部材はそれぞれ、前記第１のガイド板における前記細長い部材の係合部の一つに配置される第１の端部と、前記第２のガイド板における前記細長い部材の係合部の一つに配置される第２の端部とを有し、
前記複数の細長い部材における前記第１の端部及び前記第２の端部は、前記導管により前記細長い部材の係合部の中で適切な位置に保持され、
前記複数の細長い部材は、前記第１のガイド板及び第２のガイド板の少なくとも一方が回転する際、前記導管の長手方向に沿った多数の面で径方向に前記導管に圧力を与えて収縮させるよう構成されている、
収縮バルブ。
【請求項２】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方の前記回転により、前記細長い部材における前記第１の端部を前記第２の端部に対して円周方向に変位させる、請求項１に記載の収縮バルブ。
【請求項３】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方が回転する際、前記導管の結果的に得られる形状は、該導管の長手方向軸線を中心とした回転双曲面に近づく、請求項１又は２に記載の収縮バルブ。
【請求項４】
前記第１のガイド板及び第２のガイド板の前記少なくとも一方が回転する際、前記導管の結果的に得られる形状は、該導管の長手方向軸線に沿ってとられた複数の断面において、円形であり、滑らかである請求項１又は２に記載の収縮バルブ。
【請求項５】
前記混合器に背圧を生成し、該収縮バルブ内におけるスラリーの蓄積を低減するよう構成された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項６】
前記導管を囲むハウジングであって、前記第１のガイド板及び第２のガイド板の少なくとも一方に対して静止している該ハウジングを更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項７】
前記細長い部材の係合部は、スカラップである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項８】
該収縮バルブにおいて摺動可能に係合して回転するようになっている外側周縁を更に備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項９】
手動又は自動の一方で始動されるように構成されたアクチュエータを更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１０】
連続可変型の収縮バルブである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１１】
前記細長い部材の係合部は、前記第１のガイド板及び前記第２のガイド板の内周縁の内側の円周に形成された複数のアーチ状の凹部である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の収縮バルブ。
【請求項１２】
スラリー混合装置と、前記スラリー混合装置の下流に配置された分注装置とから構成される石膏スラリー混合・分注システムであって、
前記スラリー混合装置は、
当該スラリー混合装置から前記分注装置へのスラリーの流れを通す出口を備え、
前記分注装置は、
前記出口と連通してスラリーを受ける主入口を有する、柔軟性及び弾性を有する細長い導管と、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の収縮バルブと
を備える、
石膏スラリー混合・分注システム。
【請求項１３】
前記出口は、前記スラリー混合装置から前記分注装置へのスラリーの流れを制御するためのものである、請求項１２に記載の石膏スラリー混合・分注システム。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１０６６７６（Ｐ２０１１−１０６６７６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２８４７５４（Ｐ２０１０−２８４７５４）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【分割の表示】特願２００７−５１３１４８（Ｐ２００７−５１３１４８）の分割
【原出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（５９６１７２３２５）ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー (100)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４７５４（Ｐ２０１０−２８４７５４）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【分割の表示】特願２００７−５１３１４８（Ｐ２００７−５１３１４８）の分割
【原出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（５９６１７２３２５）ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー (100)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]