JP3711404B2 - Stopper system for container orifice - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排出オリフィスを有する型の容器、より詳細には該オリフィスを選択的に閉塞しうるストッパシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択的に開閉する必要のある排出オリフィスを有する容器には多くの種類がある。ある環境ではこれを実現するのに比較的簡単な弁構造を利用することができる。しかし、高温の流動性材料の排出には実質的に異なった構造が必要である。
比較的複雑な弁機構が溶融金属用の容器のために案出されている。これらの弁は一般に交換可能な耐火性要素を用いる。弁の作動は、耐火性の板（複数）を相対的に摺動させて選択的に互いの開口を位置合わせすることにより行われる。
【０００３】
この型の耐火性弁は作動が良好であることが判明しているが、多くの欠点を有している。まず、耐火性の板は連続使用すると摩耗しやすく、その結果排出特性が変化し、シールが損なわれかねない。
そのような弁において部品の交換が必要な場合には、この交換を行うのに必要な分解作業がきわめて大がかりで時間のかかるものである。その結果、手待ち時間が過大となる。
【０００４】
容器のオリフィスの状態を制御するより未熟な方法としては砂を用いるものがある。砂をオリフィスに盛り溶融金属又はスラグの排出を防止するものである。オリフィスを開くときには、砂をどけてオリフィスを露出させる。
この作業を手動で行うときには、時間がかかり、厄介なものとなる。さらに、弁の作業者は、高温の容器のごく近くにいなければならないため、高温及び、より悪い場合には排出材料に身をさらすことになる。
【０００５】
容器のオリフィスを密閉するための先行技術による別の方法は、排出材料をオリフィス中で固化させるものである。これはオリフィスの回りを冷却することにより行うことができる。オリフィスを通る流れを開始させるときには、固化材料を液状に加熱し、オリフィスの外に流出させるようにする。
別の利用可能な方法は、オリフィスに遊挿するストッパ要素を利用するものである。容器内の材料をストッパ要素の周囲に流し、固化させて完全なシールを形成する。材料を容器から流出させるには、ストッパ要素を加熱して固化材料を溶かし、ストッパを除去可能として流れを作るようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一つの形態では、本発明は、容器とストッパアセンブリの組み合わせを提供する。容器は、流動性材料の供給のための貯蔵空間を画成する壁部、及び該壁部に設けられ、該貯蔵空間から該壁部を介して該貯蔵空間の外部に連通するオリフィスを有する。ストッパアセンブリは、フレームと、閉塞面を備え該フレームに設けられ該容器に対してｉ）該閉塞面が実質的に該オリフィスを閉塞する閉鎖位置と、ｉｉ）開放位置との間を移動可能なストッパ要素と、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を該容器に対して動かして該ストッパ要素が該容器に固着するのを防止する変位機構とを有する。
【０００７】
一つの形態では、オリフィスは中心軸を有し、ストッパ要素は該オリフィスの中心軸と実質的に平行に該開放及び閉鎖位置間を移動する。
オリフィスは、その中心軸と交差する方向の断面でみて均一でない断面を有する。
一つの形態では、オリフィスは面によって形成され、ストッパ要素が閉鎖位置にあるとき、該ストッパ要素の閉塞面と該オリフィスを形成する面との間にギャップが形成される。
前記オリフィスを形成する面は環状で、中心軸を有する。ストッパの閉塞面は筒状で、中心軸を有する。オリフィスを形成する面及びストッパの閉塞面の中心軸は実質的に一致する。
一つの形態では、ストッパ要素は自由端を有し、ストッパ要素の閉塞面は該ストッパ要素の自由端において凸状である。
前記変位機構はストッパ要素を該容器に対して往復動させる。
一つの形態では、ストッパ要素は、該開放及び閉鎖位置間を実質的に直線的に移動可能であり、前記変位機構は、該ストッパ要素を該容器に対して該直線を中心に回動させる。
一つの形態では、ストッパ要素は耐火性材料及びセラミック材料の少なくとも一つで構成される本体を有する。
一つの形態では、ストッパ要素は、貫通路を備えた本体を有し、該貫通路は冷却液を流して該ストッパ要素の本体と熱交換させる所定の通路を形成する。
入口及び出口を前記貫通路と連通させることができる。加圧冷却流体が供給されて、該入口を介して該貫通路に至り、該貫通路から該出口へと移動する。
ストッパ要素の本体は、前記閉塞面を形成する分離可能な部分を有する。
本発明により、上記構成は前記容器の貯蔵空間内の溶融材料と組み合わせて用いることができる。
【０００８】
別の形態では、本発明は容器のオリフィス用のストッパアセンブリを提供するものであり、該ストッパアセンブリは、フレームと、閉塞面を備え、該フレームに設けられ、該フレームに対してｉ）該閉塞面が容器のオリフィスを閉塞するため配置される閉鎖位置と、ｉｉ）該閉塞面が該第１位置から後退する開放位置との間を移動可能なストッパ要素と、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を該フレームに対して動かして該ストッパ要素が容器に固着するのを防止する変位機構とを有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず図１−３を参照すると、１０は本発明を適用するのにふさわしい廃棄物処理システムである。廃棄物処理システム１０は、以下に個別に説明するいくつかの協働するサブシステムにより構成されている。１２で示す廃棄物供給サブシステムは、廃棄物をスラグに再構成する焼却サブシステム１４に廃棄物を送出し、該スラグは溶融した状態でスラグ溜サブシステム１６に排出される。焼却サブシステム１４は、主要な第１段階焼却ユニットとして機能する廃棄物処理装置１８及び第２段階焼却ユニット２０を含む。
【００１０】
本発明は主として、廃棄物処理装置１８の一部としてのトーチアセンブリ２２に向けられたものであり、該トーチアセンブリ２２は冷却サブシステム２４を含む。トーチアセンブリ２２のトーチ２６の作動は制御サブシステム２８を介して行われる。
【００１１】
手短にいえば、廃棄物供給サブシステム１２は、廃棄物を入れた個々の容器３０を廃棄物処理装置１８の上面に送出し、容器３０はそこから焼却空間／熱分解室３２に導入される。焼却空間３２において廃棄物はスラグに再構成され、該スラグはスラグ溜サブシステム１６に排出され、そこから適切に処分される。上記再構成での副生物のガスは集められて第２段階焼却ユニット２０で処理される。制御サブシステム２８により、トーチの作動と第２段階焼却ユニット２０の作動とが調和する。トーチ２６の作動時、トーチアセンブリ２２と熱交換するように冷却液、好ましくは水を冷却サブシステム２４を介して循環させる。廃棄物処理システム１０内の個々のサブシステムを以下個別に詳細に説明する。なお、廃棄物処理装置１８は、特定の配列に係る協働構成部品との関係で説明するが、本発明によれば他の環境でも使用可能である。
【００１２】
廃棄物供給サブシステム１２
廃棄物供給サブシステム１２は、廃棄物収容容器３０をインプット位置３４から廃棄物処理装置１８の上の送出位置３６まで連続的に搬送するよう設計されている。サブシステム１２は、全体として正方形の容器３０を搬送するよう設計されている。安全及び生態学的理由から、容器３０は好ましくはポリエチレンベース材料で作るが、そのような型の容器は商業化され容易に入手可能である。この型の容器３０は焼却しても著しく有害で毒性のあるガスを発生しない。
【００１３】
廃棄物供給サブシステム１２は、一対の垂直に離隔したインプットコンベヤ３８と、エレベータ部４０と、アウトプットコンベヤ４２とを有する。各コンベヤ３８上の複数の筒状支持ローラ４４はモータ４６により駆動されて、各コンベヤ３８のインプット端４８から容器３０を矢印５０の方向にエレベータ部４０へと前進させる。
【００１４】
エレベータ部４０は、容器３０のための垂直搬送空間５４を形成するフレーム５２を有する。Ｌ形のリフト用台５６はフレーム５２に沿って空間５４内を図２で実線で示す下方コンベヤ３８のためのピックアップ位置と、空間５４の上部の排出位置との間を案内される。リフト用台５６は支持板５８を担持し、該支持板には容器３０を支持するための複数の筒状搬送ローラ６０が取り付けられる。
【００１５】
エンドレスチェーン６２は垂直に離隔したスプロケット６４、６６に巻回される。下方のスプロケット６６は軸６８に固定され、該軸はモータ７０により別のチェーン又はベルト７２を介して駆動される。モータ７０が作動されると、チェーン６２が反対方向に選択的に駆動されて、チェーン６２に取り付けられたリフト用台５６を昇降させる。釣合重り７４がチェーン６２に取り付けられて、チェーン６２を前進させリフト用台５６を移動させるためモータ７０により発生するトルクを減少させる。
【００１６】
搬送ローラ６０はモータ７６により駆動されて、容器３０をインプットコンベヤ３８からアウトプットコンベヤ４２に移送させる。支持板５８は、垂直に延長する軸の回りを回転するようリフト用台５６に枢動自在に取り付けられる。板５８はモータ７７を介して回転運動をし、これによってローラ６０の配向が変えられて容器３０の受容及び排出が容易になる。
【００１７】
アウトプットコンベヤ４２は、容器３０をエレベータ部４０から送出位置３６の高さ、すなわち廃棄物処理装置１８の上面のところの中間位置７８に向ける。コンベヤ４２は、筒状の支持ローラ８０を有し、上流端８１側の該ローラ８０はモータ８２により駆動される。コンベヤ４２の下流端８６側のローラ８０は自由に回転可能である。
【００１８】
コンベヤ４２は関連する押しシステム８８を有する。押しシステム８８は、前進する容器３０の後端とコンベヤ４２の中間部で係合する板９２を備えた片持ちの押しアーム９０を含む。押しアーム９０は、両頭矢印９４で示すように、エアシリンダ９６によってコンベヤ４２の長さ方向に対し横方向に選択的に延長し、後退する。第２エアシリンダ９８が延長し、後退して、両頭矢印１００で示すように、エアシリンダ９６及びアーム９０をコンベヤ４２の長さ方向と平行に移動させる。
【００１９】
押しシステム８８によって容器３０をコンベヤ４２に沿って前進させるためには、シリンダ９６、９８を作動してアーム９０及び板９２を下方及び図３の左側に移動させる。シリンダ９６を作動して、コンベヤ４２上の一つの容器３０の後端に隣接させる。その後シリンダ９８を作動すると、押し板９２が左から右に移動し、容器３０を中間位置７８に前進させる。
【００２０】
なお、各コンベヤ３８、４２及びリフト用台５６上にはローラを図示してあるが、これらのローラに代えてチェーン又はゴムベルト等の他の公知の前進機構を用いることも可能である。
容器３０は、一連の協働するダンパシステム１０４、１０６、１０８によって中間位置７８から送出位置３６に、さらに廃棄物処理装置１８の上部入口開口１０２を経て焼却空間３２に送られる。
【００２１】
ダンパシステム１０４は垂直に延長した閉塞板１１０を有し、該板はシリンダ１１２によって、図３に実線で示す閉塞位置と、コンベヤ４２及び中間位置７８間の軌道から外れた後退位置との間を移動可能である。この閉塞板１１０の進退は、シリンダ１１２のロッド１１４が延長、後退することにより行われる。
ダンパシステム１０６は垂直に延長する閉塞板１１６を有し、該板はシリンダ１１８の作動によって、図３に実線で示す閉塞位置及び後退位置に選択的に配置される。
【００２２】
ダンパシステム１０８は水平に配置された閉塞板１２０を有し、該板はシリンダ１２２を介して、該板が入口開口１０２を密閉する閉塞位置と、入口開口１０２を開いて容器３０が焼却空間３２に送られるのを可能にする後退位置との間を進退する。
囲い板１２４が入口開口１０２を覆うように設けられ、容器３０が入口開口１０２に送られるときに通過する室１２５を画成する。さらに、囲い板１２６が容器３０のため中間位置７８において室１２８を画成する。
【００２３】
作動時、閉塞板１１０を後退させると、コンベヤ４２上を矢印１３０の方向に搬送される容器３０は室１２８に排出される。次の閉塞板１１６を後退させると、ラム１３２が空気圧又は油圧シリンダ１３４を介して図３の上方に延長し、容器３０を室１２５内の入口開口１０２の真上に駆動する。閉塞板１２０をシリンダ１２２を介して後退させると、容器３０は自重により入口開口１０２と、通路１３９及び入口開口１０２を画成するネック１３８を介して焼却空間３２に落下する。入口開口１０２及びネック通路１３９は、容器３０がさしたる抵抗もなく焼却空間３２へ通過するのに充分な大きさの筒状の径を有するのが好ましい。
【００２４】
焼却サブシステム１４
廃棄物処理装置１８は、図１及び図４−９に示すように、焼却空間３２を形成し、かつ溶融スラグを焼却空間３２からスラグ溜サブシステム１６に送るための排出ノズル１４２を画成する壁構造１４０を有する。焼却空間３２を形成する壁構造１４０の内面１４４は防火性材料で構成する。適当な材料としては、ＳｉＯ₂又はＴｉＯ₂、又は塩素ベース耐性ＭｇＯ又はＣａＯ等の耐酸材料がある。壁構造１４０の外部ケーシング１４６は、好ましくはステンレス鋼等の非磁性材料で構成する。
【００２５】
焼却空間３２の高温溶融／熱分解部１４８は、壁構造１４０の段部１５０によって形成される。段部１５０上の上方に突出するレッジ１５２はリザーバ１５４を形成する。入ってくる容器３０は、焼却空間３２を通ってリザーバ１５４内に、すなわちリザーバ１５４を形成する上向き面１５６上に送り込まれる。面１５６は、レッジ１５２、及び排出ノズル１４２により形成される排出通路１６０と連通する隣接の出口開口１５８に向けて下方に傾斜している。リザーバ１５４に堆積する容器３０は、トーチ２６からの熱が当たるよう戦略的に配置される。
【００２６】
好ましい形態では、トーチ２６は、容器３０及びその中身を溶融させるプラズマアーク１６２を発生するプラズマトーチである。リザーバ１５４内で充分な量の材料がスラグに再構成されると、スラグの高さはレッジ１５２の高さを上まわり、スラグはレッジ１５２を越え、出口開口１５８及びノズル１４２の排出通路１６０を通ってノズル１４２の出口端１６４へと流れる。スラグのリザーバ１５４から出口開口１５８への排出は、継手１６８によって画成され、排出ノズル１４２の排出通路１６０と連通する通路１６６に吸引力を発生させることによりさらに容易になる。継手通路１６６に発生する吸引力により高温溶融部１４８から排ガスが吸引され、そこから第２段階の焼却ユニット２０に送られる。
【００２７】
焼却空間３２の上部の排ガスは導管１７０を介して引き出される。導管１７０の環状の露出面は、焼却空間３２を形成する内面１４４と同じ防火性材料で構成するのが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、トーチアセンブリ２２は壁構造１４０を貫通する開口１７６に取り外し自在に取り付けられる。トーチアセンブリ２２は、図１及び５−９に最もよく示すように、基板１７８と、図１、５及び６に示すように、基板１７８に動作位置にて取り外し可能に取り付けられるトーチホルダ１８０とから成る。トーチホルダ１８０は突出した筒状の要素１８２、１８３を有し、該要素はそれぞれくぼみ型の座１８４、１８６を有し、各座には単一のトーチ２６が収容される。トーチホルダ１８０は、一対のトーチ２６を互いに対し、かつ焼却空間３２内の高温溶融部１４８に対し好ましい角度関係に保持するよう設計されている。
【００２９】
本発明の別の側面は、トーチアセンブリ２２に自蔵式の冷却システムを設けることにある。好ましい形態では、基板１７８及びトーチホルダ１８０は、互いに独立で、かつ廃棄物処理装置１８の壁構造１４０から独立した冷却システムを備える。
【００３０】
より詳細には、冷却構造は、冷却流体を循環させて基板１７８及びトーチホルダ１８０のそれぞれと熱交換させる手段から成る。トーチホルダ１８０の場合、冷却液用の流路１８８は金属フレーム１９０によって画成される。金属フレーム１９０は、複数の溶接金属部品により画成される。第１及び第２の実質的に平らなフレーム部品１９２、１９４はその間に流路１８８の一部を画成するための空間１９６を残して、一方が他方の中に嵌め合わされる。フレーム部品１９２、１９４は継目１９８に沿って溶接される。例示の筒状要素１８３は筒状のフレーム部品２００により一部形成され、該フレーム部品はその内端２０２がフレーム部品１９４に溶接されている。環状空間２０４が筒状フレーム部品２００の全周に保持され、空間１９６と連通して流路１８８の一部を構成している。
【００３１】
供給源２０６からの冷却液、好ましくは水はポンプ２０８により加圧され、入口導管２１０を介してポンプ２０８からトーチホルダ１８０上の三つの入口ノズル２１２、２１４、２１６のそれぞれに送出され、通路１８８を通って金属フレーム１９０と熱交換し、出口ノズル２１８、２２０、２２２を経て、戻り導管２２４を介して水供給源２０６に戻される。
【００３２】
基板１７８の冷却システムもまた、平らな部品２２８、２３０を含む金属フレーム２２６によって画成され、該部品がその間に流路２３２を形成する壁を構成する。壁を構成する部品２２８、２３０は継目２３４において溶接により接合される。冷却液は、入口ノズル２３６により入口導管２１０から通路２３２へ、そして戻り導管２２４に取り付けられた出口ノズル２３８に送られる。
【００３３】
各フレーム１９０、２２６は防火、耐火性材料に埋め込まれている。基板のフレーム２２６は、壁構造１４０を貫通する開口１７６とサイズ及び形状が相補型の耐火性本体２４０を有する。金属バンド２４２が耐火性本体２４０を囲み、壁構成部品２２８の背後に溶接されている。耐火性本体２４０は、トーチホルダ１８０を受容するため形成されたくぼみ型の座２４４、及びトーチ２６のための内方に拡開する開口２４６を有する。トーチホルダ１８０と座２４４との間には明瞭化のためわずかな空間を図示したが、この空間は本実施態様では存在しないものである。
【００３４】
トーチホルダ１８０は、耐火性本体２４８と、これを囲む、基板１７８内の座２４４と整合した楕円形の金属バンド２５０とを有する。金属バンド２５０は、金属バンド２５０の周囲に内向きの肩部２５２が形成されるようフレーム部品１９２に溶接される。トーチホルダ１８０を基板１７８上の作動位置に置くと、肩部２５２が基板１７８の外向き面２５４と当接することになる。一対の取付用ブラケット２５６、２５８がトーチホルダ１８０を基板１７８上の作動位置に保持する。この配列によって、トーチホルダ１８０は基板１７８上の作動位置に取り外し可能に保持される。
【００３５】
基板１７８はまた壁構造１４０上の作動位置に取り外し可能に保持される。基板１７８を壁構造１４０上に適切に位置づけるため、突部２６０、２６２が金属フレーム２２６に形成され、壁構造１４０の相補型のくぼみ２６４、２６６に収容されるようになっている。パッキン材料２６８がくぼみ２６４、２６６において突部２６０、２６２と壁構造１４０との間に配置される。
基板１７８は、この配列により、壁構造の開口１７６を密閉する。突部２６０、２６２とくぼみ２６４、２６６との協働により、基板１７８が常に開口１７６に整列することが確保される。これにより楕円形のトーチホルダ１８０もまた常に作動位置において基板１７８に整列される。
【００３６】
トーチ２６は、筒状要素１８２、１８３の座１８４、１８６に取り外し可能に配置可能である。例示の座１８６は、トーチ２６の半径方向拡大部２７０をぴったりと受け入れる。トーチの拡大部２７０の肩部２７２が座１８６の底面２７４に当接すると、トーチの小径部２７６が耐火性本体２４８の貫通開口２７８内に突出し、これにぴったりと囲まれる。図７に示すように、筒状要素１８２の中心軸Ｘは、トーチホルダ１８０を二分する面Ｙに対し、筒状要素１８３の中心軸Ｘ¹よりも大きく角度づけられている。トーチ２６のトーチホルダ１８０への正確な整列がこの配列により確保される。
【００３７】
上記構成により、トーチアセンブリ２２は、トーチ２６により最も激しい熱が発生する領域の近辺で冷却される。トーチホルダ１８０及び基板１７８を冷却するシステムは、互いに、かつ壁構造１４０から独立である。従って、何らかの理由により、いずれかの冷却システムを修理又は交換する必要が生じたときには、作業者はトーチホルダ１８０を基板１７８から、及び／又は基板１７８を壁構造１４０から分離すればよい。これにより、修理員が冷却システムに近づくため焼却空間３２に入る必要はなくなる。また、修理員は、焼却空間に入らなくてもよいので、修理を行うのにシステム全体が冷却するのを待つ必要がない。万一いずれかの冷却システムの一部又は全部が故障した場合には、該当するシステムのみを独立に修理することができる。
【００３８】
さらに、冷却システムは、金属フレーム１９０、２２６の部品を接合するのに用いられた溶接箇所が壁構造１４０の厚み内又はその外側に位置するよう設計されている。どちらの場合も、溶接箇所が高温溶融部１４８の激しい熱に直接曝されることはない。例えば、図９に示すように、筒状要素１８３とフレーム部品１９４との間の溶接及びフレーム部品１９２、１９４間の溶接は、壁構造１４０の外側に位置している。金属バンド２５０とフレーム部品１９２との間の溶接は、開口１７６内、すなわち壁構造１４０の厚み内に、壁構造の外側に隣接して位置している。図６において、継目２３４における溶接は壁構造１４０の外側にあり、金属バンド２４２とフレーム部品２２８間の溶接は、壁構造１４０の厚み内の、その外側に隣接した位置にある。
【００３９】
このように、溶接箇所の破損や割れの可能性は、溶接箇所を高温溶融部１４８内の激しい熱に直接曝さないようにすることで最小にされている。万一破損の場合には、トーチアセンブリ２２を取り外せば金属部品に容易に接近可能である。また、上記配列により、トーチ２６の正確な取付及び取り外しが容易となる。記載した配列において、トーチ２６は焼却空間３２に対し常に適正に方向づけられて取り外し可能に取り付けられる。
【００４０】
トーチ２６は、ベースアノードと先端カソードとの間に空間を形成したプラズマトーチが好ましい。アノードとカソード間の電位差により高温溶融部１４８にプラズマアーク１６２が発生する。アークが発生する領域には圧縮空気を供給する。圧縮ガスをプロセスガスとして使用できるが、Ａｒ、Ｎ₂、ＣＯ₂又はＨ₂、又はこれらの混合ガスを使用することも知られている。
【００４１】
好ましい形態では、バックアップバーナーを焼却空間３２に取り付け、アーク１６２と平行となるよう整列させる。この配列により、焼却空間のリザーバ１５４における温度は１５００−１６００゜Ｃのオーダーとなる。バックアップバーナーの角度を変えることにより、バックアップバーナーからのアークは、トーチ２６からのアークと相互に作用し螺旋状となる。
【００４２】
第２段階焼却ユニット２０は、小型ではあるが、壁構造１４０とほぼ同様に形成された壁構造２８２に同様のトーチアセンブリ２２を組み入れている。壁構造２８２は、継手通路１６６及び導管１７０から排ガスを受けるためのインプット開口２８４を有する。排出ダクト２８６により、排ガスが壁構造２８２内の処理空間２８８で燃焼された後の無害の最終生成物が放出される。高温の排ガスに曝される全ての面は、防火性材料で作る。
【００４３】
第２段階焼却ユニット２０と関連するトーチアセンブリ２２は、第１段階焼却ユニットに設けるトーチアセンブリ２２と同様に構成され、取り付けられ及び冷却される。
好ましくは、８５０゜Ｃ以上の温度を発生させ排ガスを効率よく燃焼させるためバックアップバーナーを第２段階焼却ユニット２０においても使用する。バックアップバーナーの角度は、前述の螺旋効果を得るため制御可能である。
【００４４】
スラグ溜サブシステム１６
スラグ溜サブシステム１６は、図１及び１０−１２に示すように、キャリジ２９２に載置された二つ以上の溜バケット２９０から成り、該キャリジは容器２９４内を一対のガイドレール２９６に沿って移動可能である。キャリジ２９２は、レール２９６の上面に沿って動く車輪２９８を有する。容器２９４とキャリジ２９２との間で作用するエアシリンダ３００は、延長及び後退してキャリジ２９２を両頭矢印３０２の方向に移動させる。キャリジ２９２は、図１０に示すように二つのバケット２９０を収容するよう寸法取りされている。
【００４５】
容器２９４は、中央に蓋アセンブリ３０４を有し、該アセンブリの中央には供給通路３０６が貫通して画成されている。蓋アセンブリ３０４は、各バケット２９０の上縁３１０に密接して供給通路３０６を各バケット２９０の内部貯蔵空間３１２と連通させる下方リム３０８を含む。回転可能なねじ３１４又は他の適当な垂直位置調整機構を介して、蓋アセンブリ３０４は下のバケット２９０に対して上げ下げできる。
【００４６】
作動時、容器２９４は、廃棄物処理装置１８の下に、排出ノズル１４２が供給通路３０６の真上に垂直に整列するよう配置される。蓋アセンブリ３０４は、ねじ３１４を介して図１０に示す作動位置に降ろされる。所定の量の溶融スラグがバケット２９０にたまったら、蓋アセンブリ３０４を上昇させる。キャリジ２９２を次ぎに図１０の右側にシフトし、空のバケット２９０を蓋アセンブリ３０４の下に位置させる。これと同時に、充填済のバケット２９０は開き戸３１６の近くまで移動し、該開き戸を開けることにより取り出し可能となる。次のバケット２９０が充填されると、キャリジ２９２は図１０の左側にシフトされ、空のバケット２９０が蓋アセンブリ３０４の下にくるようにすると共に、充填済のバケットは別の開き戸３１８の近くに位置するので、該開き戸を開けてバケット２９０を空にすることができる。
【００４７】
窓３２０により、容器２９４内の三つの異なる位置のそれぞれにあるバケット２９０の中身を視認することができる。容器２９４の上壁３２４に設けたライト３２２がバケット２９０の上の領域を照明して、窓３２０からのバケットの中身の確認を容易にする。
【００４８】
制御サブシステム２８
プラズマトーチ２６のための点火システムを図１に３２６で示す。発電機３２８が点火システム３２６、及びトーチ２６のためのプロセスガスを圧縮する空気圧縮機３２９に電力を供給する。流量調整弁３３０がプロセスガスの送出を制御する。制御パネル３３２を介して、水ポンプ２０８及び発電機３２８を作動を制御する。
【００４９】
空気圧縮機３２９はまた、押しシステム８８（図３）と関連するエアシリンダ９６、９８、スラグ溜システム１６（図１０−１２）と関連するエアシリンダ３００及び廃棄物供給サブシステム１２（図３）に設けたエアシリンダ１３４を作動するための圧縮空気を供給する。弁３４２は、流量調整弁３３０がガスを送出する空気通路を開閉する。すべてのエアシリンダを油圧シリンダに置換することができ、その場合は空気圧縮機３４０の代わりに油圧ポンプを用いる。別の制御パネル３４４を廃棄物供給サブシステム１２のために設ける。
【００５０】
全体の作動
血液及び／又は尿で汚染された病院の廃棄物等の廃棄物を容器３０に入れる。容器３０は、インプットコンベヤ３８に乗せられてエレベータ部４０に移送され、アウトプットコンベヤ４２の高さに引き上げられ、モータ７６を作動しローラ６０を回転させることによりその上に移送される。駆動モータ８２を作動して、容器３０をアウトプットコンベヤ４２に沿って、押しアセンブリ８８の板９２によって拾われる地点まで前進させる。閉塞板１１０を後退させ、容器３０を中間室１２８内に前進させる。閉塞板１１０は閉塞位置に戻され、閉塞板１１６が後退する。ラム１３２が容器３０を室１３６内の閉塞板１２０の上に前進させるようシリンダ１３４を作動する。閉塞板１１６をその後閉塞位置に戻し、閉塞板１２０を後退させ、容器３０が入口開口１０２を通って焼却空間３２内に入るようにする。閉塞板１２０をその後閉塞位置に戻し入口開口１０２を覆う。容器３０は高温溶融部１４８に堆積する。トーチ２６によりプラズマ領域を発生させ容器３０及びその中の廃棄物を再構成する。再構成の効率は、バックアップバーナーを用いることにより改良され、これにより処理温度は１５００−１６００゜Ｃに達する。容器３０とその中身はこのように溶融スラグに再構成される。
【００５１】
この再構成により発生する排気は、プラズマアークにより焼却空間３２内で燃やされる。焼却空間３２で完全に分解しない排ガスは、導管１７０及び通路１６６を介して第２段階焼却ユニット２０に送出される。第２段階焼却焼却ユニット２０では、プラズマ領域は同様なトーチアセンブリ２２及びバックアップバーナーを介して発生する。好ましくは、トーチ２６とバックアップトーチの組み合わせ効果による温度は８５０゜Ｃに達する。この高温の燃焼により、ガスは無毒化され、煙りに含まれる黒いすす粒子は除去され、ダイオキシンの発生も制御される。大気中に安全に放出できる無害のガスとなる。
【００５２】
ＨＣＬ及びＳＯ_x等の毒素がダクト２８６から最終的に排出されるガスから除去されるので、必要に応じて追加の処理工程を行うことができる。処理ガスを冷却塔におけるシャワーを介して５５゜Ｃに冷却する。サイクロン乾燥機又はスクラバを用いて粒子を追加的に除去できる。この工程は、粒子汚染によっては省略できる。その後、毒素はアルカリ洗浄又はチャコールフィルタを介して除去できる。その結果、排ガスは環境に対して実質的に無害のものとなる。
【００５３】
容器３０及びその中身が再構成されるにつれて、スラグがリザーバ１５４に堆積する。ついには、スラグはレッジ１５２の高さにまで堆積し、出口開口１５８内に溢れ出、通路１６０を通過して排出ノズル１４２に至る。排出される溶融スラグは、排出ノズル１４２の通路１６６を介して吸引される高温の排気により加熱され続ける。
排出されるスラグはバケット２９０に堆積され、該バケットはモニターされて一杯になると取り出される。
【００５４】
トーチアセンブリ２２を修理又は交換する必要が生じたときには、制御装置３３２からの単純な指令によりトーチ２６を停止でき、全システムの作動が中断する。トーチアセンブリ２２の全体をその後取り外し、焼却空間３２に入ることなくこれを修理できる。
上記システムは、本発明の精神から離れることなく多くの変形が可能である。例えば、上述した廃棄物供給サブシステム１２に代えて単純なホッパーシステムを用いることができる。上記システム１０において自動的に行われる工程の全体又は一部を手動で行うことができる。記載したダンパシステム１０４、１０６、１０８の数は、設計における選択事項である。溶融スラグは連続的にコンベヤに乗せて搬送することができる。上述したすべては熟慮した変形例の例示である。
【００５５】
さて、図１３−１９を参照すると、廃棄物処理システム４０２のオリフィス４００を選択的に閉塞するストッパアセンブリを全体として４０４に示す。
廃棄物処理システム４０２は、上述の廃棄物処理システム１０と実質的に同様な全体構造及び機能を有する。廃棄物処理システム４０２は、ストッパアセンブリ４０４を使用するのに特に好適な一つの環境を例示するものである。しかしながら、ストッパアセンブリ４０４は、より一般的な用途を有し、流動性材料を入れるのに使用される実質的にどんな型の容器のオリフィスを選択的に閉塞するのに用いることができる。
【００５６】
一般に、廃棄物処理システム４０２は、廃棄物４０８を焼却空間／熱分解室４１０に制御可能に送出する廃棄物供給サブシステム４０６を有し、該焼却空間／熱分解室において廃棄物４０８は、流動性の溶融スラグに再構成され、オリフィス４００を介して廃棄物溜サブシステム４１２に選択的に流される。この再構成は、上述の焼却サブシステム１４と類似の焼却サブシステム４１４によって行うことができる。この焼却サブシステム４１４は、耐火性の壁構造４１８によって画成される内部容器４１６を含み、該壁構造は再構成された廃棄物４０８からの溶融副生物のための貯蔵／堆積空間４２０を形成する。貯蔵／堆積空間４２０に堆積した溶融材料４２２は、重力によりオリフィス４００を介して廃棄物溜サブシステム４１２と関連する連続的に整列した容器４２４まで流される。ストッパアセンブリ４０４は、図１５に示す、溶融材料４２２が空間４２０からオリフィス４００を通って流れることを許容される開放位置と、図１４及び１６に示す、溶融材料４２２の空間４２０からオリフィス４００を通る流れが閉塞される閉鎖位置との間を選択的に移動可能である。
【００５７】
耐火性のインサート４２７が壁構造４１８に取り付けられてオリフィス４００を画成する。オリフィス４００は軸線４２８を有し、オリフィス４００の軸方向長さに沿った軸４２８と直角の断面で見て均一でない面積を有する。オリフィス４００は、そのように見て、実質的に壁４１８の全厚みに亘って実質的に同形の、環状断面積を有する。オリフィス４００を形成するインサート４２７の面４３０は、その出口端４３１に向けて外方にフレアになっており、これによりオリフィス４００は壁構造４１８の外側に向けて漸進的に増大する断面積を有する。
【００５８】
ストッパアセンブリ４０４は、車輪付きの下キャリジ４３４を備えたフレーム４３２を有し、該下キャリジによりフレーム４３２は廃棄物処理システム４０２の他の部分に対し便利に移動可能となり、これによってストッパアセンブリ４０４の作動位置への移動と、ストッパアセンブリ４０４を破棄物処理システム４０２の他の部分から引き離すことができるのでストッパアセンブリ４０４自体及びオリフィス４００の近辺の廃棄物処理システム４０２の部分の修理とが容易化される。
【００５９】
ストッパ要素４２６は、細長く、端部支持体４３６とキャリジ４３８との間に延長し、該キャリジはストッパ要素４２６の長さ方向の中心軸４４０と平行にフレーム４３２に対して移動して、以下に詳細に説明するようにストッパ要素を移動させる。
【００６０】
端部支持体４３６は挿入部４４２を有し、該挿入部は、容器４２４の周囲にこれから離れて延長する外壁構造４４６に設けた相補型の開口４４４にぴったりと嵌入する。端部支持体４３６の周囲の拡大フランジアセンブリ４４８は、外壁構造４４６の外面４５０に当接し、ストッパアセンブリ４０４が図１５−１６の作動位置に置かれる。端部支持体４３６は、前述の、トーチアセンブリ２２を固定するのに用いたのと類似の手段等によってその作動位置に適切に固定できる。
ストッパ要素４２６の本体４５２は、軸４４０を中心に回転するよう軸受アセンブリ４５４内に軸受けされている。本体４５２は軸受アセンブリ４５４に対し軸４４０に沿って摺動することも可能である。
【００６１】
フレーム４３２はベッド要素４５６を有し、該ベッド要素は、互いに離隔した平行の案内レール４５８、４６０をそこから上昇した位置に支持する。案内レール４５８、４６０は、それぞれキャリジ４３８に設けられた懸垂型の案内フレーム４６１、４６２を貫通して延長して、キャリジ４３８がストッパ要素の軸４４０と平行に並進運動するのを案内し、これによってストッパ要素４２６を図１５の開放位置と、図１４及び１６の閉鎖位置とを間を移動させる。
【００６２】
キャリジ４３８の移動はねじ付き棒４６３を介して行われ、該棒はレール４５８、４６０間に位置し、その長さ方向軸４６４を中心に回転するようベッド要素４５６に支持される。棒４６３はキャリジ４３８から懸垂するスリーブ４６６内に螺合される。ねじ付き棒４６３は、ベッド要素４５６に対し長さ方向に固定されて保持されるようフレーム４３２に取り付けられる。その結果、ねじ付き棒４６３が回転すると、キャリジ４３８が並進運動をする。キャリジ４３８は、ストパ要素４２６がキャリジ４３８の軸方向の移動に従動するようストッパ要素４２６に接続される。
【００６３】
ねじ付き棒４６３の回転は、出力軸４７０を有するモータ４６８を介して行うことができる。ベルト／チェーン４７２を軸４７０及びねじ付き棒４６３に巻回して、軸４７０の回転がねじ付き棒４６３に回転力を付与するようにする。モータ４６８は、電動モータ、油圧モータその他でよい。水圧モータを使用する場合には、流体供給管４７４を用いて流体を流体供給源５７４に及びから移送する。任意のクランクハンドル４７６をねじ付き棒４６３に接続し、ねじ付き棒４６３の手動回転によりキャリジ４３８及びストッパ要素４２６を移動できるようにする。
【００６４】
ストッパ要素４２６は、そのほぼ全長に亘って筒状の閉塞面４７８及び凸状の自由端４８０を有する。ストッパアセンブリ４０４が作動位置にあって、ストッパ要素４２６が開放位置から閉鎖位置に向けて前進すると、ストッパ要素４２６は自由端４８０に案内されて挿入面３０を経てオリフィス４００内に至る。ストッパ要素４２６は、均一な径の外面４７８のかなりの長さ部分が壁４４６内のオリフィス４００の均一な径を有する部分内に位置するよう充分に前進させる。面４７８の径はオリフィス４００の径より若干小さく、環状のギャップを形成する。その結果、ストッパ要素４２６が閉鎖位置にあると、空間４２０内に堆積した溶融材料は、オリフィス４００内の面４７８の回りのギャップにしみ出てくる。耐火性インサート４２７は充分冷めたままなので、しみ出た溶融材料は面４７８、４３０間のギャップ内で次第に固化して漏れ止めシールを形成する。もしストッパ要素４２６をこの閉鎖位置に止めておくと、ストッパ要素４２６は耐火性インサート４２７に固着してしまうことになる。
【００６５】
本発明により、耐火性インサート４２７内の閉鎖位置においてストッパ要素４２６を連続的に動かす変位機構４８２が提供される。変位機構４８２は、ストッパ要素４２６が閉鎖位置にあるときオリフィス４００の軸４２８と一致する軸４４０を中心にストッパ要素４２６を連続的に往復動させる。これを実現するため、モータ４８４をキャリジ４３８に取り付け、これを作動してディスク４８６を軸４８８を中心に回転させる。駆動リンク４９０が、ディスク４８６と、ストッパ要素４２６に取り付けられた駆動板４９１とを連結する。駆動リンク４９０の一端４９２は、軸４８８に対して半径方向に偏ったピボットピン４９４を介してディスク４８６に連結される。他端４９６は、ピボットピン４９８を介して、軸４４０から半径方向に偏った位置で駆動板４９１に取り付けられる。モータ４８４を介してディスク４８６をまず、図１８に示すように、矢印５００で示す時計方向に回転させると、リンク４９０が矢印５０１で示す反時計方向に板４９１を引っ張る。図１９に示す状態の変位機構４８２をさらに回転させると、駆動リンク４９０が板４９１を矢印５０２で示すように時計方向に駆動する。この前後運動により、ストッパ要素が固化スラグによって耐火性インサート４２７内に固着するのが防止される。同時に、溶融材料が次第に固化するにつれて、連続運動する面４７８には固化材料により該面に正確に一致するシールが形成される。これにより、面４７８の周囲に好ましいシールが得られる。ストッパ要素４２６は固着しないので、望みのときに容易に開放位置に後退させて溶融材料を空間４２０から流すことができる。
【００６６】
モータ４８４はどのような型のものでもよい。電動モータでも、油圧供給源４７５又は別の供給源により作動する油圧モータでもよい。
【００６７】
本発明の別の側面は、図１７に５０４で示す冷却システムを提供することにある。送出導管５０６が本体４５２を画成する外側導管５０８内に同軸に配置される。環状の冷却空間５１０が導管５０６、５０８間に画成される。この配列により、矢印５１１で示すように、送出導管５０６を通り、その自由端５１２を回って冷却空間５１０に至り、これを経て出口５１４に通じる冷却通路が形成される。供給源５１６からの冷却流体は、所定の経路に従い、導管５１８を通って送出導管５０６の入口５２０に入り、出口５１４から別の導管５２２を通って供給源５１６に戻される。この配列により、冷却流体はストッパ要素の本体４５２内を連続的に循環することができる。冷却媒体は空気又は水等の液体でもよい。
【００６８】
図１７の実施例では、ストッパ要素の本体４５２は、冷却通路を形成する第１部品５２２と、閉塞面４７８を形成する第２部品５２４との二つの主要部品を有する。カップリング５２６が部品５２２、５２４を接合するのに用いられている。第２部品５２４は、摩耗したときに交換しやすいようカップリング５２６と分離可能であると好ましい。
図１７に示す実施例では、第２部品５２４はセラミック材料で作ってある。初期の実験を通して、セラミック材料を用いれば部品５２４のための内部補強構造が必要でないことが分かっている。
【００６９】
セラミック材料を用いる代わりに、図２０及び２１に示すように、耐火性材料５３０を用いて対応する第２部品５２４’を形成することもできる。この実施例では、補強要素５３２を用い、対応するカップリング５２６’から突出させている。補強要素５３２は、カップリング５２６’に溶接され、そこから片持ち方式で突出する筒状本体５３４を有する。複数のひれ５３６が本体５３４に溶接され、本体５３４の周方向にも、長さ方向にも互い違いとなっている。耐火性材料は補強要素５３２の周囲に直接形成して部品５２４と同様な形状とすることができる。
【００７０】
本発明の別の特徴は、ストッパ要素４２６の位置を廃棄物処理システム４０２の外部から観測することを可能とする視認管５４０（図１４−１５）を提供することにある。これにより、必要なシステムの状態の調整及びモニターが容易になる。
上述の具体的な実施例の開示は、本発明に含まれる広い概念を例証する意図の下になされたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄物処理装置を組み込んだ廃棄物処理システムの略正面図である。
【図２】図１の廃棄物処理システムの略側面図である。
【図３】図１及び２の廃棄物処理システムの部分略平面図である。
【図４】図１−３の廃棄物処理装置の焼却空間及び排出ノズルの部分拡大断面図である。
【図５】本発明による廃棄物処理装置のトーチアセンブリの拡大立面図である。
【図６】図５の線６−６についてのトーチアセンブリの断面図である。
【図７】図５及び６のトーチアセンブリのトーチホルダの拡大立面図である。
【図８】図７のトーチホルダ拡大底面図である。
【図９】図７の線９−９についてのトーチホルダの断面図である。
【図１０】図１−３の廃棄物処理システムの溶融スラグ溜ユニットの立面図である。
【図１１】図１０の溶融スラグ溜ユニットの平面図である。
【図１２】図１０及び１１の溶融スラグ溜ユニットの側面図である。
【図１３】溶融スラグを選択的に流出させるオリフィスのためのストッパシステムを備えた本発明による廃棄物処理システムの改変形態の側面図である。
【図１４】そのストッパ要素が閉鎖位置にある図１３のストッパシステムの部分拡大正面図である。
【図１５】ストッパ要素が開放位置にある図１４と同様の図である。
【図１６】ストッパシステムのストッパ要素が閉鎖位置にある図１３−１５の廃棄物処理システムの部分拡大平面図である。
【図１７】図１３−１６のストッパシステムのストッパ要素の拡大断面図である。
【図１８】ストッパ要素が閉鎖位置にあるときストッパ要素を往復動させる変位機構の拡大側面図であり、ストッパ要素が一方向に変位されている状態を示す図である。
【図１９】ストッパ要素が図１８におけるのとは反対方向に変位されている状態を示す図１８と同様の図である。
【図２０】別の形態のストッパ要素のための補強構造の拡大側面図である。
【図２１】図２０の線２１−２１についての補強構造の断面図である。
【符号の説明】
４００ オリフィス
４０４ ストッパアセンブリ
４１８ 壁構造
４２０ 貯蔵空間
４２２ 溶融材料
４２６ ストッパ要素
４３２ フレーム
４７８ 閉塞面
４８２ 変位機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a container of the type having a discharge orifice, and more particularly to a stopper system that can selectively close the orifice.
[0002]
[Prior art]
There are many types of containers with discharge orifices that need to be selectively opened and closed. In some environments, a relatively simple valve structure can be used to accomplish this. However, a substantially different structure is required for the discharge of hot fluid material.
A relatively complex valve mechanism has been devised for molten metal containers. These valves generally use replaceable refractory elements. The operation of the valve is performed by selectively aligning the openings of each other by relatively sliding the refractory plates.
[0003]
Although this type of refractory valve has been found to work well, it has a number of drawbacks. First of all, fire-resistant plates are subject to wear when used continuously, resulting in changes in discharge characteristics, which can damage the seal.
When replacement of parts is required in such a valve, the disassembling work required for this replacement is very large and time consuming. As a result, the waiting time becomes excessive.
[0004]
One more immature method of controlling the state of the container orifice is to use sand. Sand is placed in the orifice to prevent discharge of molten metal or slag. When opening the orifice, the sand is removed to expose the orifice.
Performing this task manually is time consuming and cumbersome. In addition, the valve operator must be in close proximity to the hot container, which exposes himself to high temperatures and, worse, the discharged material.
[0005]
Another prior art method for sealing the orifice of the container is to solidify the discharged material in the orifice. This can be done by cooling around the orifice. When starting the flow through the orifice, the solidified material is heated to a liquid state and flows out of the orifice.
Another available method is to utilize a stopper element that is loosely inserted into the orifice. The material in the container flows around the stopper element and solidifies to form a complete seal. To allow the material to flow out of the container, the stopper element is heated to melt the solidified material so that the stopper can be removed to create a flow.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In one form, the present invention provides a combination container and stopper assembly. The container includes a wall portion that defines a storage space for supplying the flowable material, and an orifice that is provided in the wall portion and communicates from the storage space to the outside of the storage space through the wall portion. The stopper assembly includes a frame and a closure surface and is mounted on the frame relative to the container i) movable between a closed position where the closure surface substantially closes the orifice and ii) an open position. A stopper element and a displacement mechanism that moves the stopper element relative to the container to prevent the stopper element from sticking to the container when the stopper element remains in the closed position.
[0007]
In one form, the orifice has a central axis and the stopper element moves between the open and closed positions substantially parallel to the central axis of the orifice.
The orifice has a non-uniform cross section when viewed in a cross section in a direction intersecting the central axis.
In one form, the orifice is formed by a surface, and when the stopper element is in the closed position, a gap is formed between the closing surface of the stopper element and the surface forming the orifice.
The surface forming the orifice is annular and has a central axis. The stopper closing surface is cylindrical and has a central axis. The central axis of the surface forming the orifice and the closing surface of the stopper substantially coincide.
In one form, the stopper element has a free end and the closure surface of the stopper element is convex at the free end of the stopper element.
The displacement mechanism reciprocates the stopper element relative to the container.
In one form, the stopper element is moveable substantially linearly between the open and closed positions, and the displacement mechanism rotates the stopper element about the straight line relative to the container.
In one form, the stopper element has a body composed of at least one of a refractory material and a ceramic material.
In one form, the stopper element has a body with a through passage that forms a predetermined passage through which coolant flows to exchange heat with the body of the stopper element.
An inlet and an outlet can be communicated with the through passage. Pressurized cooling fluid is supplied to reach the through path through the inlet and move from the through path to the outlet.
The body of the stopper element has a separable part that forms the closing surface.
According to the invention, the above configuration can be used in combination with a molten material in the storage space of the container.
[0008]
In another form, the present invention provides a stopper assembly for an orifice of a container, the stopper assembly comprising a frame and a closure surface, provided on the frame, i) the closure. A stopper element movable between a closed position in which the surface is arranged to close the orifice of the container; and ii) an open position in which the closing face is retracted from the first position; and the stopper element is in the closed position A displacement mechanism that, when staying, moves the stopper element relative to the frame to prevent the stopper element from sticking to the container.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring first to FIGS. 1-3, 10 is a waste treatment system suitable for applying the present invention. The waste treatment system 10 is comprised of several cooperating subsystems that are individually described below. The waste supply subsystem, indicated at 12, delivers waste to an incineration subsystem 14 that reconstitutes the waste into slag, which is discharged to the slag reservoir subsystem 16 in a molten state. The incineration subsystem 14 includes a waste disposal device 18 and a second stage incineration unit 20 that function as the primary first stage incineration unit.
[0010]
The present invention is primarily directed to a torch assembly 22 as part of a waste treatment device 18, which includes a cooling subsystem 24. Actuation of the torch 26 of the torch assembly 22 is performed via the control subsystem 28.
[0011]
In short, the waste supply subsystem 12 delivers individual containers 30 containing waste to the top surface of the waste treatment device 18 from which the containers 30 are introduced into the incineration space / pyrolysis chamber 32. . In the incineration space 32, the waste is reconstituted into slag, which is discharged to the slag reservoir subsystem 16 and appropriately disposed therefrom. By-product gases from the reconstitution are collected and processed in the second stage incineration unit 20. The control subsystem 28 coordinates the operation of the torch with the operation of the second stage incineration unit 20. During operation of the torch 26, coolant, preferably water, is circulated through the cooling subsystem 24 to exchange heat with the torch assembly 22. Individual subsystems within the waste treatment system 10 will be described individually in detail below. The waste treatment device 18 will be described in relation to cooperative components according to a specific arrangement, but according to the present invention, it can be used in other environments.
[0012]
Waste supply subsystem 12
The waste supply subsystem 12 is designed to continuously transport the waste container 30 from the input position 34 to the delivery position 36 above the waste treatment device 18. Subsystem 12 is designed to carry a generally square container 30. For safety and ecological reasons, container 30 is preferably made of a polyethylene-based material, but such types of containers are commercially available and readily available. Even if this type of container 30 is incinerated, it does not generate extremely harmful and toxic gases.
[0013]
The waste supply subsystem 12 includes a pair of vertically spaced input conveyors 38, an elevator section 40, and an output conveyor 42. A plurality of cylindrical support rollers 44 on each conveyor 38 are driven by a motor 46 to advance the container 30 from the input end 48 of each conveyor 38 to the elevator unit 40 in the direction of arrow 50.
[0014]
The elevator section 40 has a frame 52 that forms a vertical conveyance space 54 for the container 30. The L-shaped lifting platform 56 is guided along the frame 52 between a pick-up position for the lower conveyor 38 indicated by a solid line in FIG. The lift table 56 carries a support plate 58, and a plurality of cylindrical transport rollers 60 for supporting the container 30 are attached to the support plate 58.
[0015]
The endless chain 62 is wound around vertically spaced sprockets 64 and 66. The lower sprocket 66 is fixed to a shaft 68 that is driven by a motor 70 via another chain or belt 72. When the motor 70 is operated, the chain 62 is selectively driven in the opposite direction to raise and lower the lift table 56 attached to the chain 62. A counterweight 74 is attached to the chain 62 to reduce the torque generated by the motor 70 to advance the chain 62 and move the lift platform 56.
[0016]
The transport roller 60 is driven by a motor 76 to transfer the container 30 from the input conveyor 38 to the output conveyor 42. The support plate 58 is pivotally attached to the lift platform 56 so as to rotate about a vertically extending axis. The plate 58 rotates through the motor 77, thereby changing the orientation of the roller 60 and facilitating receiving and discharging of the container 30.
[0017]
The output conveyor 42 directs the containers 30 from the elevator section 40 to the height of the delivery position 36, that is, to an intermediate position 78 at the top surface of the waste treatment device 18. The conveyor 42 has a cylindrical support roller 80, and the roller 80 on the upstream end 81 side is driven by a motor 82. The roller 80 on the downstream end 86 side of the conveyor 42 is freely rotatable.
[0018]
The conveyor 42 has an associated push system 88. The push system 88 includes a cantilevered push arm 90 with a plate 92 that engages the rear end of the advancing container 30 and the middle of the conveyor 42. As indicated by a double-headed arrow 94, the push arm 90 is selectively extended laterally with respect to the length direction of the conveyor 42 by the air cylinder 96 and then retracted. The second air cylinder 98 extends and retracts to move the air cylinder 96 and the arm 90 in parallel with the length direction of the conveyor 42 as indicated by a double-headed arrow 100.
[0019]
In order to advance the container 30 along the conveyor 42 by the push system 88, the cylinders 96, 98 are actuated to move the arm 90 and plate 92 downward and to the left in FIG. The cylinder 96 is activated and is adjacent to the rear end of one container 30 on the conveyor 42. Thereafter, when the cylinder 98 is operated, the push plate 92 moves from the left to the right, and the container 30 is advanced to the intermediate position 78.
[0020]
Although rollers are shown on the conveyors 38 and 42 and the lift table 56, other known advance mechanisms such as chains or rubber belts may be used instead of these rollers.
The container 30 is sent from the intermediate position 78 to the delivery position 36 by a series of cooperating damper systems 104, 106, 108 and further to the incineration space 32 via the upper inlet opening 102 of the waste treatment device 18.
[0021]
The damper system 104 has a vertically extending closing plate 110 which is moved by a cylinder 112 between a closing position shown in solid lines in FIG. 3 and a retracted position off the track between the conveyor 42 and the intermediate position 78. It is movable. The closing plate 110 is advanced and retracted by extending and retracting the rod 114 of the cylinder 112.
The damper system 106 has a vertically extending closing plate 116, which is selectively placed in the closed and retracted positions indicated by solid lines in FIG.
[0022]
The damper system 108 has a horizontally disposed closing plate 120, which is connected via a cylinder 122 to a closed position where the plate seals the inlet opening 102, and opens the inlet opening 102 so that the container 30 is incinerated space 32. Advancing and retracting between the retracted positions that allow it to be sent to.
A shroud 124 is provided to cover the inlet opening 102 and defines a chamber 125 through which the container 30 passes as it is sent to the inlet opening 102. In addition, a shroud 126 defines a chamber 128 at an intermediate position 78 for the container 30.
[0023]
In operation, when the closing plate 110 is retracted, the container 30 conveyed on the conveyor 42 in the direction of the arrow 130 is discharged into the chamber 128. When the next closing plate 116 is retracted, the ram 132 extends upward in FIG. 3 via the pneumatic or hydraulic cylinder 134 and drives the container 30 directly above the inlet opening 102 in the chamber 125. When the closing plate 120 is retracted via the cylinder 122, the container 30 falls into the incineration space 32 through the inlet opening 102 and the neck 138 that defines the passage 139 and the inlet opening 102 due to its own weight. The inlet opening 102 and the neck passage 139 preferably have a cylindrical diameter large enough to pass through the incineration space 32 without the resistance of the container 30.
[0024]
Incineration subsystem 14
The waste disposal device 18 forms an incineration space 32 and defines a discharge nozzle 142 for sending molten slag from the incineration space 32 to the slag reservoir subsystem 16, as shown in FIGS. 1 and 4-9. It has a wall structure 140. The inner surface 144 of the wall structure 140 that forms the incineration space 32 is made of a fireproof material. Suitable materials include SiO₂Or TiO₂Or acid resistant materials such as chlorine based resistant MgO or CaO. The outer casing 146 of the wall structure 140 is preferably made of a nonmagnetic material such as stainless steel.
[0025]
The high temperature melting / pyrolysis portion 148 of the incineration space 32 is formed by the step portion 150 of the wall structure 140. A ledge 152 projecting upward on the step 150 forms a reservoir 154. The incoming container 30 is fed through the incineration space 32 into the reservoir 154, that is, onto the upward surface 156 that forms the reservoir 154. The surface 156 is inclined downward toward an adjacent outlet opening 158 communicating with the discharge passage 160 formed by the ledge 152 and the discharge nozzle 142. The container 30 that accumulates in the reservoir 154 is strategically arranged so that heat from the torch 26 is applied.
[0026]
In a preferred form, the torch 26 is a plasma torch that generates a plasma arc 162 that melts the container 30 and its contents. When a sufficient amount of material is reconstituted into the slag in the reservoir 154, the slag height exceeds the height of the ledge 152, the slag exceeds the ledge 152 and passes through the outlet opening 158 and the discharge passage 160 of the nozzle 142. And flows to the outlet end 164 of the nozzle 142. The discharge of the slag from the reservoir 154 to the outlet opening 158 is further facilitated by generating a suction force in the passage 166 defined by the joint 168 and communicating with the discharge passage 160 of the discharge nozzle 142. Exhaust gas is sucked from the high-temperature melting part 148 by the suction force generated in the joint passage 166, and is sent to the second-stage incineration unit 20 therefrom.
[0027]
The exhaust gas in the upper part of the incineration space 32 is drawn out through the conduit 170. The annular exposed surface of the conduit 170 is preferably composed of the same fireproof material as the inner surface 144 forming the incineration space 32.
[0028]
In accordance with the present invention, the torch assembly 22 is removably attached to an opening 176 that extends through the wall structure 140. The torch assembly 22 comprises a substrate 178 as best shown in FIGS. 1 and 5-9 and a torch holder 180 removably attached to the substrate 178 in an operating position as shown in FIGS. . The torch holder 180 has projecting cylindrical elements 182, 183, each having a recessed seat 184, 186, in which each seat accommodates a single torch 26. The torch holder 180 is designed to hold the pair of torches 26 in a preferred angular relationship with respect to each other and with respect to the hot melt portion 148 in the incineration space 32.
[0029]
Another aspect of the present invention is to provide the torch assembly 22 with a self-contained cooling system. In a preferred form, the substrate 178 and torch holder 180 comprise a cooling system that is independent of each other and independent of the wall structure 140 of the waste treatment device 18.
[0030]
More specifically, the cooling structure comprises means for circulating a cooling fluid to exchange heat with each of the substrate 178 and the torch holder 180. In the case of the torch holder 180, the coolant flow path 188 is defined by the metal frame 190. The metal frame 190 is defined by a plurality of weld metal parts. The first and second substantially flat frame components 192, 194 are mated one in the other leaving a space 196 between them for defining a portion of the flow path 188. Frame parts 192, 194 are welded along seam 198. The illustrated cylindrical element 183 is partially formed by a cylindrical frame component 200, which has an inner end 202 welded to the frame component 194. An annular space 204 is held around the entire circumference of the cylindrical frame component 200, and communicates with the space 196 to constitute a part of the flow path 188.
[0031]
Coolant, preferably water, from source 206 is pressurized by pump 208 and delivered from pump 208 via inlet conduit 210 to each of three inlet nozzles 212, 214, 216 on torch holder 180, through passage 188. Heat exchanges with the metal frame 190 through, through the outlet nozzles 218, 220, 222 and back to the water supply 206 via the return conduit 224.
[0032]
The cooling system for the substrate 178 is also defined by a metal frame 226 that includes flat parts 228, 230, which constitute a wall between which a flow path 232 is formed. The parts 228 and 230 constituting the wall are joined by welding at the joint 234. Coolant is sent by inlet nozzle 236 from inlet conduit 210 to passage 232 and to outlet nozzle 238 attached to return conduit 224.
[0033]
Each frame 190, 226 is embedded in a fire and fire resistant material. The substrate frame 226 has an opening 176 that extends through the wall structure 140 and a refractory body 240 that is complementary in size and shape. A metal band 242 surrounds the refractory body 240 and is welded behind the wall component 228. The refractory body 240 has a recessed seat 244 formed to receive the torch holder 180 and an inwardly opening 246 for the torch 26. Although a slight space is illustrated between the torch holder 180 and the seat 244 for the sake of clarity, this space does not exist in this embodiment.
[0034]
The torch holder 180 has a refractory body 248 and an oval metal band 250 that is aligned with a seat 244 in the substrate 178 that surrounds it. The metal band 250 is welded to the frame component 192 such that an inward shoulder 252 is formed around the metal band 250. When the torch holder 180 is placed at the operating position on the substrate 178, the shoulder 252 comes into contact with the outward surface 254 of the substrate 178. A pair of mounting brackets 256, 258 hold the torch holder 180 in the operating position on the substrate 178. With this arrangement, the torch holder 180 is removably held in an operating position on the substrate 178.
[0035]
The substrate 178 is also removably held in an operational position on the wall structure 140. In order to properly position the substrate 178 on the wall structure 140, protrusions 260, 262 are formed in the metal frame 226 to be received in complementary recesses 264, 266 in the wall structure 140. A packing material 268 is disposed in the recesses 264, 266 between the protrusions 260, 262 and the wall structure 140.
The substrate 178 seals the opening 176 of the wall structure by this arrangement. The cooperation of the protrusions 260, 262 and the recesses 264, 266 ensures that the substrate 178 is always aligned with the opening 176. Thereby, the elliptical torch holder 180 is also always aligned with the substrate 178 in the operating position.
[0036]
The torch 26 can be detachably disposed on the seats 184, 186 of the tubular elements 182, 183. The exemplary seat 186 snugly receives the radial enlargement 270 of the torch 26. When the shoulder 272 of the enlarged portion 270 of the torch abuts the bottom surface 274 of the seat 186, the small diameter portion 276 of the torch protrudes into the through opening 278 of the refractory body 248 and is tightly surrounded by it. As shown in FIG. 7, the central axis X of the cylindrical element 182 has a central axis X of the cylindrical element 183 with respect to the plane Y that bisects the torch holder 180.¹Is more angled. This arrangement ensures accurate alignment of the torch 26 to the torch holder 180.
[0037]
With the above configuration, the torch assembly 22 is cooled in the vicinity of the region where the most intense heat is generated by the torch 26. The systems for cooling the torch holder 180 and the substrate 178 are independent of each other and the wall structure 140. Thus, if for any reason it becomes necessary to repair or replace any cooling system, the operator may separate the torch holder 180 from the substrate 178 and / or the substrate 178 from the wall structure 140. This eliminates the need for repair personnel to enter the incineration space 32 as they approach the cooling system. Also, the repairman does not have to enter the incineration space, so there is no need to wait for the entire system to cool down for repairs. Should any or all of the cooling systems fail, only those systems can be repaired independently.
[0038]
In addition, the cooling system is designed so that the welds used to join the parts of the metal frames 190, 226 are located within or outside the thickness of the wall structure 140. In either case, the weld location is not directly exposed to the intense heat of the hot melt 148. For example, as shown in FIG. 9, the weld between the tubular element 183 and the frame part 194 and the weld between the frame parts 192 and 194 are located outside the wall structure 140. The weld between the metal band 250 and the frame part 192 is located in the opening 176, ie within the thickness of the wall structure 140, adjacent to the outside of the wall structure. In FIG. 6, the weld at seam 234 is on the outside of wall structure 140, and the weld between metal band 242 and frame component 228 is in the thickness of wall structure 140 and adjacent to the outside thereof.
[0039]
In this way, the possibility of breakage or cracking of the welded portion is minimized by not directly exposing the welded portion to the intense heat in the high temperature melted portion 148. In the event of breakage, the metal parts can be easily accessed by removing the torch assembly 22. In addition, the above arrangement facilitates accurate attachment and removal of the torch 26. In the arrangement described, the torch 26 is always properly oriented with respect to the incineration space 32 and is detachably mounted.
[0040]
The torch 26 is preferably a plasma torch in which a space is formed between the base anode and the tip cathode. A plasma arc 162 is generated in the high temperature melting portion 148 due to a potential difference between the anode and the cathode. Compressed air is supplied to the area where the arc is generated. Compressed gas can be used as process gas, but Ar, N₂, CO₂Or H₂It is also known to use a mixed gas thereof.
[0041]
In a preferred form, a backup burner is attached to the incineration space 32 and aligned to be parallel to the arc 162. With this arrangement, the temperature in the reservoir 154 of the incineration space is on the order of 1500-1600 ° C. By changing the angle of the backup burner, the arc from the backup burner interacts with the arc from the torch 26 and becomes helical.
[0042]
The second stage incineration unit 20 is small but incorporates a similar torch assembly 22 into a wall structure 282 that is formed substantially similar to the wall structure 140. The wall structure 282 has an input opening 284 for receiving exhaust gas from the joint passage 166 and the conduit 170. The exhaust duct 286 releases a harmless end product after the exhaust gas is burned in the treatment space 288 in the wall structure 282. All surfaces exposed to hot exhaust gases are made of fire-proof materials.
[0043]
The torch assembly 22 associated with the second stage incineration unit 20 is constructed, attached and cooled in the same manner as the torch assembly 22 provided in the first stage incineration unit.
Preferably, a backup burner is also used in the second stage incineration unit 20 in order to generate a temperature of 850 ° C. or higher and efficiently burn the exhaust gas. The angle of the backup burner can be controlled to obtain the aforementioned spiral effect.
[0044]
Slag reservoir subsystem 16
The slag reservoir subsystem 16 comprises two or more reservoir buckets 290 mounted on a carriage 292, as shown in FIGS. 1 and 10-12, that carry the container 294 along a pair of guide rails 296. It is movable. Carriage 292 has wheels 298 that move along the top surface of rail 296. The air cylinder 300 acting between the container 294 and the carriage 292 extends and retracts to move the carriage 292 in the direction of the double-headed arrow 302. Carriage 292 is dimensioned to accommodate two buckets 290 as shown in FIG.
[0045]
The container 294 has a lid assembly 304 in the center, and a supply passage 306 is defined in the center of the assembly. The lid assembly 304 includes a lower rim 308 that communicates with the interior storage space 312 of each bucket 290 in close contact with the upper edge 310 of each bucket 290. The lid assembly 304 can be raised and lowered relative to the lower bucket 290 via a rotatable screw 314 or other suitable vertical alignment mechanism.
[0046]
In operation, the container 294 is positioned below the waste treatment device 18 such that the discharge nozzle 142 is vertically aligned directly above the supply passage 306. The lid assembly 304 is lowered to the operating position shown in FIG. Once a predetermined amount of molten slag has accumulated in bucket 290, lid assembly 304 is raised. Carriage 292 is then shifted to the right in FIG. 10 so that empty bucket 290 is positioned under lid assembly 304. At the same time, the filled bucket 290 moves to the vicinity of the hinged door 316 and can be taken out by opening the hinged door. When the next bucket 290 is filled, the carriage 292 is shifted to the left in FIG. 10 so that the empty bucket 290 is under the lid assembly 304 and the filled bucket is near another hinged door 318. Since it is located, the hinged door can be opened and the bucket 290 can be emptied.
[0047]
The window 320 allows viewing the contents of the bucket 290 at each of three different locations within the container 294. A light 322 provided on the top wall 324 of the container 294 illuminates the area above the bucket 290 to facilitate confirmation of the contents of the bucket from the window 320.
[0048]
Control subsystem 28
An ignition system for the plasma torch 26 is shown at 326 in FIG. A generator 328 provides power to the ignition system 326 and the air compressor 329 that compresses the process gas for the torch 26. A flow regulating valve 330 controls the delivery of process gas. The operation of the water pump 208 and the generator 328 is controlled via the control panel 332.
[0049]
Air compressor 329 also includes air cylinders 96, 98 associated with push system 88 (FIG. 3), air cylinder 300 associated with slag reservoir system 16 (FIGS. 10-12), and waste supply subsystem 12 (FIG. 3). Compressed air is supplied to operate the air cylinder 134 provided in The valve 342 opens and closes an air passage through which the flow rate adjustment valve 330 sends gas. All air cylinders can be replaced with hydraulic cylinders, in which case a hydraulic pump is used instead of the air compressor 340. A separate control panel 344 is provided for the waste supply subsystem 12.
[0050]
Overall operation
Waste such as hospital waste contaminated with blood and / or urine is placed in the container 30. The container 30 is placed on the input conveyor 38 and transferred to the elevator section 40, pulled up to the height of the output conveyor 42, and transferred thereon by operating the motor 76 and rotating the roller 60. Drive motor 82 is actuated to advance container 30 along output conveyor 42 to a point where it is picked up by plate 92 of push assembly 88. The closing plate 110 is retracted, and the container 30 is advanced into the intermediate chamber 128. The closing plate 110 is returned to the closing position, and the closing plate 116 is retracted. The cylinder 134 operates to cause the ram 132 to advance the container 30 over the closure plate 120 in the chamber 136. The closure plate 116 is then returned to the closed position and the closure plate 120 is retracted so that the container 30 enters the incineration space 32 through the inlet opening 102. The closing plate 120 is then returned to the closing position to cover the inlet opening 102. The container 30 is deposited on the high temperature melting part 148. A plasma region is generated by the torch 26 to reconstitute the container 30 and the waste therein. The efficiency of the reconstruction is improved by using a backup burner, whereby the process temperature reaches 1500-1600 ° C. The container 30 and its contents are thus reconstituted into molten slag.
[0051]
Exhaust gas generated by this reconstruction is burned in the incineration space 32 by the plasma arc. The exhaust gas that is not completely decomposed in the incineration space 32 is sent to the second stage incineration unit 20 through the conduit 170 and the passage 166. In the second stage incineration unit 20, the plasma region is generated through a similar torch assembly 22 and backup burner. Preferably, the temperature due to the combined effect of the torch 26 and the backup torch reaches 850 ° C. This high-temperature combustion detoxifies the gas, removes the soot particles contained in the smoke, and controls the generation of dioxins. It is a harmless gas that can be safely released into the atmosphere.
[0052]
HCL and SO_xAnd other toxins are removed from the gas that is ultimately exhausted from the duct 286, so that additional processing steps can be performed as needed. The process gas is cooled to 55 ° C. through a shower in a cooling tower. Particles can be additionally removed using a cyclone dryer or scrubber. This step can be omitted depending on particle contamination. The toxin can then be removed via alkaline washing or charcoal filter. As a result, the exhaust gas is substantially harmless to the environment.
[0053]
As the container 30 and its contents are reconfigured, slag accumulates in the reservoir 154. Eventually, the slag accumulates up to the height of the ledge 152, overflows into the outlet opening 158, passes through the passage 160, and reaches the discharge nozzle 142. The discharged molten slag continues to be heated by the high-temperature exhaust sucked through the passage 166 of the discharge nozzle 142.
The discharged slag is deposited in a bucket 290, which is monitored and removed when full.
[0054]
When the torch assembly 22 needs to be repaired or replaced, the torch 26 can be stopped by a simple command from the controller 332, interrupting the operation of the entire system. The entire torch assembly 22 can then be removed and repaired without entering the incineration space 32.
Many variations of the above system are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, a simple hopper system can be used in place of the waste supply subsystem 12 described above. All or part of the steps automatically performed in the system 10 can be performed manually. The number of damper systems 104, 106, 108 described is a matter of design choice. Molten slag can be continuously carried on a conveyor. All of the above are examples of contemplated variations.
[0055]
Referring now to FIGS. 13-19, generally designated 404 is a stopper assembly that selectively closes the orifice 400 of the waste treatment system 402.
The waste treatment system 402 has the same overall structure and function as the waste treatment system 10 described above. Waste treatment system 402 illustrates one particularly suitable environment for using stopper assembly 404. However, the stopper assembly 404 has a more general application and can be used to selectively close off the orifice of virtually any type of container used to contain flowable material.
[0056]
Generally, the waste treatment system 402 has a waste supply subsystem 406 that controllably delivers waste 408 to the incineration space / pyrolysis chamber 410 where the waste 408 flows. The molten molten slag is selectively reflowed to the waste reservoir subsystem 412 via the orifice 400. This reconfiguration can be done by an incineration subsystem 414 similar to the incineration subsystem 14 described above. The incineration subsystem 414 includes an inner container 416 defined by a refractory wall structure 418 that forms a storage / deposition space 420 for molten by-products from the reconstituted waste 408. To do. Molten material 422 deposited in the storage / deposition space 420 flows by gravity through the orifice 400 to a continuously aligned container 424 associated with the waste reservoir subsystem 412. The stopper assembly 404 passes through the orifice 400 from the space 420 of the molten material 422, shown in FIGS. 14 and 16, and the open position shown in FIG. 15 where the molten material 422 is allowed to flow from the space 420 through the orifice 400. It is selectively movable between a closed position where the flow is blocked.
[0057]
A refractory insert 427 is attached to the wall structure 418 to define the orifice 400. The orifice 400 has an axis 428 and has a non-uniform area when viewed in a cross section perpendicular to the axis 428 along the axial length of the orifice 400. Viewed as such, the orifice 400 has an annular cross-sectional area that is substantially identical throughout the entire thickness of the wall 418. The face 430 of the insert 427 forming the orifice 400 is flared outward toward its outlet end 431 so that the orifice 400 has a progressively increasing cross-sectional area towards the outside of the wall structure 418. .
[0058]
The stopper assembly 404 has a frame 432 with a wheeled lower carriage 434 that allows the frame 432 to be conveniently moved relative to the rest of the waste treatment system 402, thereby allowing the stopper assembly 404 to move. Movement to the operating position and repair of the stopper assembly 404 itself and the portion of the waste treatment system 402 near the orifice 400 is facilitated because the stopper assembly 404 can be pulled away from the rest of the waste treatment system 402. The
[0059]
The stopper element 426 is elongated and extends between the end support 436 and the carriage 438, which moves relative to the frame 432 parallel to the longitudinal center axis 440 of the stopper element 426, and so on. The stopper element is moved as described in detail.
[0060]
The end support 436 has an insert 442 that fits snugly into a complementary opening 444 in the outer wall structure 446 that extends around and away from the periphery of the container 424. The enlarged flange assembly 448 around the end support 436 abuts the outer surface 450 of the outer wall structure 446 and the stopper assembly 404 is placed in the activated position of FIGS. 15-16. End support 436 can be suitably secured in its operating position, such as by means similar to those used to secure torch assembly 22, as described above.
The body 452 of the stopper element 426 is bearing within the bearing assembly 454 to rotate about the shaft 440. The body 452 can also slide along the axis 440 relative to the bearing assembly 454.
[0061]
The frame 432 has a bed element 456 that supports parallel guide rails 458, 460 spaced apart from each other in a raised position therefrom. The guide rails 458 and 460 extend through penetrating guide frames 461 and 462 provided on the carriage 438, respectively, to guide the carriage 438 to translate in parallel with the axis 440 of the stopper element. Moves the stopper element 426 between the open position of FIG. 15 and the closed position of FIGS.
[0062]
Carriage 438 is moved through threaded bar 463 which is positioned between rails 458 and 460 and is supported by bed element 456 to rotate about its longitudinal axis 464. The rod 463 is screwed into a sleeve 466 suspended from the carriage 438. The threaded rod 463 is attached to the frame 432 so as to be fixed in the longitudinal direction with respect to the bed element 456. As a result, the carriage 438 translates as the threaded rod 463 rotates. The carriage 438 is connected to the stopper element 426 so that the stop element 426 follows the axial movement of the carriage 438.
[0063]
The rotation of the threaded rod 463 can be performed via a motor 468 having an output shaft 470. The belt / chain 472 is wound around the shaft 470 and the threaded rod 463 such that rotation of the shaft 470 imparts a rotational force on the threaded rod 463. The motor 468 may be an electric motor, a hydraulic motor, or the like. When a hydraulic motor is used, fluid is transferred to and from the fluid supply source 574 using a fluid supply tube 474. An optional crank handle 476 is connected to the threaded rod 463 so that the carriage 438 and the stopper element 426 can be moved by manual rotation of the threaded rod 463.
[0064]
The stopper element 426 has a cylindrical blocking surface 478 and a convex free end 480 over substantially its entire length. When the stopper assembly 404 is in the operating position and the stopper element 426 is advanced from the open position to the closed position, the stopper element 426 is guided by the free end 480 and through the insertion surface 30 into the orifice 400. Stopper element 426 is advanced sufficiently so that a substantial length of outer surface 478 of uniform diameter is located within the portion of wall 446 having a uniform diameter of orifice 400. The diameter of the surface 478 is slightly smaller than the diameter of the orifice 400 and forms an annular gap. As a result, when the stopper element 426 is in the closed position, the molten material deposited in the space 420 oozes into a gap around the surface 478 in the orifice 400. Since the refractory insert 427 remains cool enough, the exuded molten material gradually solidifies within the gap between the faces 478, 430 to form a leak tight seal. If the stopper element 426 is held in this closed position, the stopper element 426 will stick to the refractory insert 427.
[0065]
The present invention provides a displacement mechanism 482 that continuously moves the stopper element 426 in the closed position within the refractory insert 427. The displacement mechanism 482 continuously reciprocates the stopper element 426 about an axis 440 that coincides with the axis 428 of the orifice 400 when the stopper element 426 is in the closed position. To accomplish this, a motor 484 is attached to the carriage 438 and is actuated to rotate the disk 486 about the shaft 488. A drive link 490 connects the disk 486 and a drive plate 491 attached to the stopper element 426. One end 492 of the drive link 490 is coupled to the disk 486 via a pivot pin 494 that is radially offset with respect to the shaft 488. The other end 496 is attached to the drive plate 491 via a pivot pin 498 at a position that is radially offset from the shaft 440. When the disk 486 is first rotated through the motor 484 in the clockwise direction indicated by the arrow 500 as shown in FIG. When the displacement mechanism 482 in the state shown in FIG. 19 is further rotated, the drive link 490 drives the plate 491 clockwise as indicated by an arrow 502. This back-and-forth movement prevents the stopper element from being stuck in the refractory insert 427 by the solidified slag. At the same time, as the molten material gradually solidifies, the continuously moving surface 478 forms a seal that exactly matches the surface due to the solidified material. This provides a favorable seal around surface 478. Since the stopper element 426 does not stick, it can be easily retracted to the open position to allow the molten material to flow out of the space 420 when desired.
[0066]
The motor 484 may be of any type. It may be an electric motor or a hydraulic motor operated by a hydraulic supply source 475 or another supply source.
[0067]
Another aspect of the present invention is to provide a cooling system shown at 504 in FIG. A delivery conduit 506 is coaxially disposed within the outer conduit 508 that defines the body 452. An annular cooling space 510 is defined between the conduits 506, 508. This arrangement forms a cooling passage through the delivery conduit 506, around its free end 512 to the cooling space 510, and through this to the outlet 514, as indicated by arrow 511. Cooling fluid from source 516 follows a predetermined path through conduit 518 to inlet 520 of delivery conduit 506 and from outlet 514 through another conduit 522 back to source 516. This arrangement allows cooling fluid to circulate continuously within the body 452 of the stopper element. The cooling medium may be a liquid such as air or water.
[0068]
In the embodiment of FIG. 17, the stopper element body 452 has two main parts: a first part 522 that forms a cooling passage and a second part 524 that forms a blocking surface 478. Coupling 526 is used to join components 522 and 524 together. The second part 524 is preferably separable from the coupling 526 so that it can be easily replaced when worn.
In the embodiment shown in FIG. 17, the second part 524 is made of a ceramic material. Through early experiments, it has been found that the use of ceramic materials does not require an internal reinforcement structure for part 524.
[0069]
Instead of using a ceramic material, a corresponding second part 524 'can be formed using a refractory material 530, as shown in FIGS. In this embodiment, a reinforcing element 532 is used and protrudes from the corresponding coupling 526 '. The reinforcing element 532 has a cylindrical body 534 that is welded to the coupling 526 'and protrudes therefrom in a cantilevered manner. A plurality of fins 536 are welded to the main body 534 and are staggered both in the circumferential direction and in the length direction of the main body 534. The refractory material can be formed directly around the reinforcing element 532 and shaped similarly to the part 524.
[0070]
Another feature of the present invention is to provide a viewing tube 540 (FIGS. 14-15) that allows the position of the stopper element 426 to be observed from outside the waste treatment system 402. This facilitates the adjustment and monitoring of the required system state.
The above specific embodiment disclosures are made with the intention of illustrating the broad concepts contained in the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a waste disposal system incorporating a waste disposal apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of the waste treatment system of FIG.
3 is a partial schematic plan view of the waste treatment system of FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is a partial enlarged cross-sectional view of an incineration space and a discharge nozzle of the waste disposal apparatus of FIGS. 1-3. FIG.
FIG. 5 is an enlarged elevational view of a torch assembly of a waste disposal apparatus according to the present invention.
6 is a cross-sectional view of the torch assembly taken along line 6-6 of FIG.
7 is an enlarged elevation view of the torch holder of the torch assembly of FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 is an enlarged bottom view of the torch holder of FIG.
9 is a cross-sectional view of the torch holder taken along line 9-9 in FIG.
10 is an elevational view of a molten slag reservoir unit of the waste disposal system of FIGS. 1-3. FIG.
11 is a plan view of the molten slag reservoir unit of FIG.
12 is a side view of the molten slag reservoir unit of FIGS. 10 and 11. FIG.
FIG. 13 is a side view of a modified form of a waste treatment system according to the present invention with a stopper system for an orifice for selectively discharging molten slag.
14 is a partially enlarged front view of the stopper system of FIG. 13 with its stopper element in the closed position.
15 is a view similar to FIG. 14 with the stopper element in the open position.
16 is a partially enlarged plan view of the waste treatment system of FIGS. 13-15 with the stopper element of the stopper system in the closed position. FIG.
17 is an enlarged cross-sectional view of the stopper element of the stopper system of FIGS. 13-16. FIG.
FIG. 18 is an enlarged side view of a displacement mechanism that reciprocates the stopper element when the stopper element is in the closed position, and shows a state in which the stopper element is displaced in one direction.
19 is a view similar to FIG. 18 showing a state in which the stopper element is displaced in the opposite direction to that in FIG.
FIG. 20 is an enlarged side view of a reinforcing structure for another form of stopper element.
21 is a cross-sectional view of the reinforcing structure taken along line 21-21 in FIG.
[Explanation of symbols]
400 orifice
404 Stopper assembly
418 Wall structure
420 Storage space
422 Molten material
426 Stopper element
432 frames
478 Blocking surface
482 Displacement mechanism

Claims (1)

［１］流動材料の供給のための貯蔵（堆積）空間（４２０）を画成する壁部（壁構造）（４１８）、該壁部の周囲に該壁部から離れて延長され、開口（４４４）を有する外壁（４４６）、及び該壁部に設けられ、該貯蔵空間から該壁部を介して該貯蔵空間の外部に連通するオリフィス（４００）を含む容器（４１６）と、該オリフィスを選択的に閉塞するストッパアセンブリ（４０４）との組み合わせからなる容器のオリフィス用ストッパシステムにして、
［２］前記ストッパアセンブリが、前記開口に相補型の挿入部（４４２）を有する端部支持体（４３６）を備え、該挿入部が前記容器の外壁の開口に取り外し可能に嵌入されることにより前記容器に固定されるフレーム（４３２）と、
［３］前記挿入部（４４２）を貫通して該フレームに設けられた本体（４５２）と、該本体にカップリング（５２６）を介して分離可能に固着された筒状の閉塞面（４７８）と含み、
［４］該閉塞面が前記容器及びフレームに対して、ｉ）実質的に該オリフィスを閉塞する閉鎖位置と、ｉｉ）該閉鎖位置から後退した開放位置との間を移動可能なストッパ要素（４２６）と、
［５］該ストッパ要素の前記本体を、軸受けアセンブリ（４５４）内に軸受けし、及び該軸受けアセンブリに対して摺動可能に把持し、該ストッパ要素を、前記開放及び閉鎖位置間で実質的に直線移動により往復動させ、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を前記容器及びフレームに対して動かして該ストッパ要素が該容器に固着するのを防止する変位機構（４８２）と、
を含み、
［６］前記オリフィスの中心軸（４２８）が、前記ストッパ要素の閉塞面の中心軸（４４０）と実質的に一致し、
［７］前記ストッパ要素の直線移動による往復動は前記中心軸と実質的に平行であり、
［８］前記オリフィスを形成するインサート（４２７）の面（４３０）の前記中心軸に直角な断面は環状で、該断面の面積は前記壁部（壁構造４１８）の外側に向けて漸進的に増大し、
［９］前記ストッパ要素の閉塞面の中心軸に直角な断面は前記オリフィスの中心軸に直角な断面よりも若干小さく、前記ストッパ要素が前記閉鎖位置にあるとき、前記閉塞面（４７８）と前記オリフィスを形成するインサートの面（４３０）との間にギャップが形成され、
［１０］前記容器の貯蔵空間（４２０）内に堆積した溶融材料（４２２）が該ギャップにしみ出し固化して漏れ止めシールを形成し、
［１１］前記変位機構が、前記ストッパ要素が前記閉鎖位置にあるとき、前記ストッパ要素を、前記中心軸を中心に回動させることにより前記容器に対して動かし、
［１２］前記ストッパ要素の閉塞面（４７８）は凸状の自由端（４８０）を有し、
［１３］前記ストッパ要素（４２６）の閉塞面（４７８）を形成する第２部品（５２４）が、耐火性材料及びセラミック材料（５３０）の少なくとも一つで構成され、
［１４］前記ストッパ要素（４２６）が、貫通路（５０６、５０８）を備えた本体（第１部品５２２）を有し、該貫通路が冷却液を流して該ストッパ要素の前記第２部品と熱交換させる所定の通路を形成し、
［１５］前記貫通路と連通する入口及び出口と該入口を介して該貫通路に至り、該貫通路から該出口ヘと移動する加圧冷却流体の供給源（５１６）とをさらに組み合わせて成る、
ことを特徴とする容器のオリフィス用ストッパシステム。
以上 [1] A wall (wall structure) (418) that defines a storage (deposition) space (420) for the supply of fluid material, extends around the wall away from the wall , and has an opening (444). And an outer wall (446) having a container (416) including an orifice (400) provided in the wall portion and communicating from the storage space to the outside of the storage space through the wall portion, and selecting the orifice A stopper system for an orifice of a container comprising a combination with a stopper assembly (404) which is closed
[2] The stopper assembly includes an end support (436) having a complementary insertion portion (442) in the opening, and the insertion portion is removably fitted into the opening in the outer wall of the container. A frame (432) fixed to the container ;
[3] A main body (452) provided on the frame through the insertion portion (442), and a cylindrical blocking surface (478) fixed to the main body through a coupling (526) in a separable manner. Including
[4] A stopper element (426) movable between the closed position in which the closing surface closes the orifice with respect to the container and the frame , and ii) the open position retracted from the closed position. )When,
[5] the body of the stopper element, and bearing the bearing assembly (454) within and slidably gripped against the shaft receiving assembly, the stopper element, substantially between the open and closed position A displacement mechanism (482) that reciprocates by linear movement to move the stopper element relative to the container and the frame to prevent the stopper element from sticking to the container when the stopper element remains in the closed position; ,
Including
[6] The central axis (428) of the orifice substantially coincides with the central axis (440) of the blocking surface of the stopper element;
[7] The reciprocating motion by the linear movement of the stopper element is substantially parallel to the central axis,
[8] The section (430) perpendicular to the central axis of the surface (430) of the insert (427) forming the orifice is annular, and the area of the section gradually increases toward the outside of the wall (wall structure 418). Increase ,
[9] The cross section perpendicular to the central axis of the closing surface of the stopper element is slightly smaller than the cross section perpendicular to the central axis of the orifice, and when the stopper element is in the closed position, the closing surface (478) and the A gap is formed between the face (430) of the insert forming the orifice,
[10] The molten material (422) deposited in the storage space (420) of the container oozes into the gap and solidifies to form a leak-proof seal ,
[11] the displacement mechanism, when the stop element is in said closed position, said stopper element to move relative to the container by Rukoto is rotated around the central axis,
[12] The blocking surface (478) of the stopper element has a convex free end (480) ;
[13] The second part (524) forming the blocking surface (478 ) of the stopper element (426) is composed of at least one of a refractory material and a ceramic material (530),
[14] The stopper element (426) has a main body (first part 522) provided with through-paths (506, 508), and the through-path flows cooling liquid to the second part of the stopper element. Forming a predetermined passage for heat exchange,
[15] A combination of an inlet and an outlet communicating with the through-passage and a supply source (516) of pressurized cooling fluid that reaches the through-passage through the inlet and moves from the through-passage to the outlet. ,
A stopper system for an orifice of a container.
that's all

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