使用空氣鎖來進行廢物處理的加壓螺旋系統的製作方法

2023-05-31 22:41:06

使用空氣鎖來進行廢物處理的加壓螺旋系統的製作方法
【專利摘要】危險廢物通過粉碎受到處理，然後藉助於輸送器將材料傳送穿過封閉體從而穿過直接的蒸汽衝擊。封閉體被維持在大於或等於大氣壓的壓力，以便將蒸汽溫度維持成處於或高於212°F。壓力鎖定位在封閉體的進料口和卸料口。壓力鎖允許傳輸廢物材料進入並離開封閉體，同時維持封閉體的內部與外部之間的壓力差。
【專利說明】使用空氣鎖來進行廢物處理的加壓螺旋系統
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及廢物處理，並且更特別地涉及用於潛在傳染性的廢物處理的方法和設備，其可在不同大氣壓進行操作。
【背景技術】
[0002]通常，生物危害材料或有害物必須被安全地處理。例如，生物危害材料存在於商業或政府廢物處理工廠處、存在於醫院和其它醫療設施場區內。此外，威脅農業和生態系統的傳染性或潛在傳染性廢物和有害物可從國際航班、國際船舶、和私有船隻的國際到達進入美國境內。這些類型的廢物常常被稱為檢疫廢物。在現場處理生物危害和/或檢疫廢物和有害物可防止昂貴的運輸成本以及與這些成本相關聯的風險。就在美國入境口岸處攔截的危險材料而言，現場處理也可以是強大的工具。快速和可靠處理傳染性或潛在傳染性材料可減輕或避免災難性的爆發。
[0003]當處理用於處理的傳染性廢物時，重要的是確保待拋棄的最終廢物產品沒有病原性微生物。還希望的並且在一些情況下被定律要求的是使廢物材料處於一定條件，使得個體部件(例如、一次性注射器、繃帶、體液接收器和身體部分)是不可識別的。
[0004]潛在的廢物處理方法包括焚燒、高壓滅菌、微波滅菌或其它非焚燒處理方法，其中高壓滅菌和焚燒是最常用的。環保法規已嚴格地限制使用焚燒來處理廢物，並且替代處理方法(主要為蒸汽高壓滅菌)常常被用作替代。與重力和真空高壓滅菌相關聯的典型問題包括對大量高壓力(> I巴)蒸汽的需求。這些壓力容器需要:初始的和持續的認證來確保壓力容器完整性；冷卻塔在循環的結束時冷卻高壓釜；僅限批量(不連續給料)系統。來自高壓力高壓釜的處理後的廢物材料非常溼和重，從而導致增加的處理成本。一部分可獲得的方法對於破壞病原性生物體並不完全有效。某些方法(例如高壓滅菌)是「批量」處理系統，其在操作上效率低。批量處理系統限制處理吞吐量，因此需要在批料「正在烹製」的同時存儲未處理的材料，從而造成對用戶的附加需求。大多數批量處理方法需要這樣的裝備，其趨於在安裝上是昂貴的，並且在操作上既昂貴又勞動密集。當前方法的再一些問題包括惡臭、有毒氣體、液體和固體顆粒，它們被排至大氣或釋放至生活汙水系統。例如，某些塑料在處於半固態狀態時可釋放揮發性有機化合物(VOC)，其有害於健康和環境。
[0005]一些法規要求處理溫度為212° F且達指定的時間周期。被設計成在大氣壓進行操作的當前蒸汽殺菌系統在其位於海平面以上的不同海拔處時無法在正確的溫度進行操作。在大多數熱力學過程中，系統的溫度直接正比於系統的壓力，使得系統壓力的變化導致系統溫度的變化。例如，位於5000英尺MSL的大氣壓蒸汽處理系統在相對降低的壓力中進行操作，並且相應地操作溫度降低，在一些情況下低於212° F。
[0006]因此，需要連續給料(非批量處理)蒸汽殺菌系統，其能夠在升高的海拔處進行操作，同時維持一定的表壓，其等於或大於海平面處的大氣壓，以便維持212° F的必要系統溫度。
【發明內容】

[0007]本文中公開的廢物處理系統提供一種新穎方法來處理潛在傳染性的廢物。該廢物處理系統採用連續吞吐(非批量處理)、物理破壞、升高的溫度和低壓力蒸汽的組合，來去除與危險廢物材料相關聯的生物危害(例如用以蒸汽殺滅細菌)。通過使用加壓蒸汽，有可能完全消除活的微生物。該設備提供一種產品，其體積降低達到90% (壓實)，被安全地保持在常規散裝垃圾容器中，並且在常規垃圾車或滾裝容器中被運輸以丟棄在垃圾填埋地或類似設施中。該處理系統還合併有子系統，其允許引入氣味控制化學製品，來在系統進行操作時減少討厭的氣味。
[0008]該廢物處理系統包括數個部件，其被使用來以連續方式(高效率操作)引入和處理傳染性廢物，從而使廢物材料不再有傳染性。該系統包括蒸汽腔室，其具有在兩端設置有壓力鎖的長形封閉體。可旋轉輸送器定位在封閉體內。給料鬥和可選的粉碎器定位在封閉體的一個端部處。卸料區域定位在封閉體的另一端部處。
[0009]給料鬥接收廢物材料，並將之供給到粉碎器中。可選的粉碎器在廢物材料進入封閉體之前物理地分解廢物材料。一旦材料經過粉碎器後，可選地向廢物施加氣味控制化學溶液。
[0010]可旋轉的輸送器定位成貫穿封閉體的長度。可旋轉的輸送器由外部驅動器件驅動。一系列蒸汽噴射閥定位在封閉體內，並被構造成直接向正被輸送器傳輸的粉碎後的廢物材料輸送蒸汽。蒸汽套定位成圍繞封閉體的一部分。行進穿過封閉體的廢物材料受到最小溫度為212° F或者更大的蒸汽的作用達指定的時間周期。
[0011]進料壓力鎖定位在封閉體的進口端部處，並包括頂部進料閥和底部進料閥。定位在封閉體(和旋轉輸送器)的另一端部處的有卸料壓力鎖，其具有頂部卸料閥和底部卸料閥。旋轉輸送器的每個端部處的兩個閥構成每個端部處的壓力鎖。在一個構造中，閥是滑動型閥，其被驅動馬達接合。滑動型閥是平坦結構，其可滑動至使閥的每側密封地隔離於相對側的位置。
[0012]在第一構造中，進口壓力鎖被構造成接收處於大氣壓的廢物材料。同時，出口壓力鎖被構造成接收處於表壓(或腔室的內部壓力)的廢物材料。壓力鎖可被啟用，並從第一構造移動至第二構造。在第二構造中，進口壓力鎖被構造成輸送廢物材料至輸送器，並且出口壓力鎖被構造成輸送廢物材料穿過卸料口。
[0013]廢物處理系統通過壓力鎖的恰當操作在封閉體內維持所需的壓力。如在壓力鎖中使用的，閥能夠生成壓力鎖定區域，其定位在封閉體的內部與封閉體的外部之間。材料可在內部與外部之間傳輸，同時大致維持內部與外部之間的壓力差。在每個操作情況下，處於旋轉蒸汽輸送器的每個端部處的兩個可堆疊閥中的至少一個是封閉的。在操作期間沒有點是處於給定端部(進料端部或卸料端部)的兩個閥同時打開的。這樣，閥在封閉體的內部與外部大氣之間提供連續的壓力密封。系統以基本連續的方式進行操作，而沒有由壓力鎖閥切換位置引起的中斷。
[0014]在處理期間，廢物材料從進料壓力鎖移動、與輸送器接合、並響應於輸送器分驅動力行進穿過封閉體。廢物在行進穿過封閉體的同時暴露於高溫度並被低壓力(<I巴)蒸汽處理。螺旋型輸送器使廢物材料受到攪動，並最大限度地暴露於蒸汽。在壓力鎖進行操作以在封閉體的內部與外部之間移動材料的同時該過程繼續進行。[0015]進料壓力鎖和卸料壓力鎖的組合允許封閉體內的蒸汽被維持在高於外部大氣壓條件的壓力。相應地，蒸汽的溫度取決於封閉體的內部壓力，而不是外部大氣壓。廢物處理系統可在獨立於廢物處理系統的位置處的大氣壓的壓力和溫度受到操作。例如，廢物處理系統可在科羅拉多州的多個區域中被操作，這裡海拔可在海平面以上高於5，000英尺，而同時總是維持內部廢物溫度處於或高於212° F(100oC )。
[0016]在一替代示例中，廢物處理系統可包括處於進料和卸料壓力鎖中的旋轉閥。旋轉閥可圍繞軸線旋轉通過多個構造，其中壓力鎖交替地暴露於外部大氣和蒸汽腔室的內部。旋轉閥在蒸汽腔室的內部與外部大氣之間提供壓力密封，同時促進廢物材料移動進出蒸汽腔室。旋轉閥向廢物處理系統提供與滑動閥相同的功能，並且可以是類似地有利的。旋轉閥可以被採用為機械給料器件，而從不使封閉體的內部直接暴露於大氣壓。
[0017]從本文提供的附圖和詳細描述，本公開的再一些形態、目的、特徵、方面、益處、優點和實施例將變得清楚明了。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是廢物處理系統的截面示意圖，其中進料壓力鎖具有打開的頂部進料閥和封閉的底部進料閥，並且卸料壓力鎖具有打開的頂部卸料閥和封閉的底部卸料閥。
[0019]圖2是廢物處理系統的截面示意圖，其中進料壓力鎖具有封閉的頂部進料閥和打開的底部進料閥，並且卸料壓力鎖具有封閉的頂部卸料閥和打開的底部卸料閥。
[0020]圖3是廢物處理系統的一替代示例的截面示意圖，其中進料壓力鎖具有旋轉閥，並且卸料壓力鎖具有旋轉閥。
[0021]圖4是圖3的示例的截面示意圖,示出了處於一替代構造的旋轉閥。
【具體實施方式】
[0022]為了促進理解本公開的原理的目的，現在將參考在附圖中示出的示例，並將使用特定語言來描述之。然而應該明白的是:並不旨在由此限制本公開的範圍。所描述示例中的任何變更和進一步的修改、以及如在本文中描述的公開內容的原理的任何進一步應用都是可想到的，如本公開所屬【技術領域】的技術人員通常會想到的。本公開的某些示例被十分詳細地示出，但相關領域的技術人員應該理解的是與本公開無關的某些特徵可以不被示出，以為簡明之故。
[0023]用於處理傳染性或潛在傳染性廢物材料的廢物處理系統在本文中公開。該系統包括腔室100,其具有處於一個端部的進料壓力鎖(pressure lock) 102和處於另一端的卸料壓力鎖104(圖1)。可選的粉碎器106定位成相鄰於進料壓力鎖102。給料鬥114定位成相鄰於粉碎器106。定位在腔室100內的有輸送器108。蒸汽套110定位成沿周向圍繞腔室100的外部區域。定位在腔室100內的有噴射器112。
[0024]作為廢物處理系統的總體概要，該系統通過使廢物材料直接在加壓環境中受到潮溼蒸汽熱的作用來破壞和淨化廢物材料。可選地，粉碎設備與本系統組合使用。廢物材料被放置到給料鬥114中，其將材料供給到粉碎器106中。廢物材料從粉碎器106進入進料壓力鎖102。進料壓力鎖102連續地密封腔室100的進口。進料壓力鎖102被啟用，使廢物材料與封閉體的外部流體地隔離，並促進廢物材料向腔室100中的引入。輸送器108使廢物材料行進穿過腔室100，同時經受攪動運動。廢物材料受到供應自噴射器112的蒸汽和來自蒸汽套110的熱的作用。在腔室100的出口處，廢物材料進入卸料壓力鎖104。卸料壓力鎖104連續地密封腔室100的出口。卸料壓力鎖104被啟用，使廢物材料與腔室100流體地隔離，並促進廢物材料移動到廢物處理系統之外。
[0025]廢物處理系統包括數個部件，其在本文中以更多細節被描述。腔室100包括長形封閉體116，其具有處於一個端部處用於接收廢物材料的進料開口 118和處於其相對端部處用於輸送處理後的廢物材料的卸料開口 120。長形封閉體116具有圓柱形內壁122。
[0026]輸送器108延伸穿過長形封閉體116處於進料開口 118與卸料開口 120之間。輸送器108優選為螺旋杆型輸送器或螺旋鑽型輸送器，其具有附接至軸126的螺旋葉片124。螺旋杆包括沿著軸126的絕大部分的連續螺旋梯(阿基米德螺線)。輸送器108可旋轉地安裝在中樞128處，鄰近進料開口 118和卸料開口 120。中樞128可包括被密封的軸承或襯套，並且在外部大氣與腔室100的內部之間提供大氣壓密封。輸送器108裝配到長形封閉體116中，在其葉片124與封閉體116的內壁122之間有小間隙。輸送器108由輸送器驅動器130驅動，其通過鏈條和齒輪或其它器件可旋轉地連接至軸126。輸送器驅動器130向輸送器108給予旋轉運動。輸送器108的可旋轉性和螺旋形狀實現將廢物材料從進料開口 118穿過封閉體116傳輸至卸料開口 120。
[0027]在圖1示例中，進料壓力鎖102定位在粉碎器106與進料開口 118之間。進料壓力鎖102促進臨時存儲和傳送廢物材料從粉碎器106穿過進料開口 118並進入腔室100中。進料壓力鎖102包括頂部進料閥132和底部進料閥134。頂部進料閥132定位成相鄰於粉碎器106的粉碎器出口。底部進料閥134定位成相鄰於進料開口 118。在某些實施例中，頂部進料閥132和底部進料閥134是滑動閥，其可在打開位置與封閉位置之間滑動。進料壓力鎖102包括滑動通道136。頂部進料閥132和底部進料閥134可沿著滑動通道136在打開位置與封閉位置之間移動。頂部進料閥132在粉碎器106與進料壓力鎖102的內部138 (用作收集廢物的空間)之間提供往復運動流體密封。類似地，底部進料閥134在腔室100與進料壓力鎖102的內部138之間提供往復運動流體密封。
[0028]卸料壓力鎖104定位在卸料開口 120與卸料出口 140之間。卸料壓力鎖104促進臨時存儲和傳送處理後的廢物材料從卸料開口 120到卸料出口 140。卸料壓力鎖104類似於進料壓力鎖102發揮功能，並包括頂部卸料閥142和底部卸料閥144。頂部卸料閥142定位成相鄰於卸料開口 120。底部卸料閥144定位成相鄰於卸料出口 140 (或相鄰於卸料出口140的入口)。在一些實施例中，頂部卸料閥142和底部卸料閥144是滑動閥，是可在打開位置與封閉位置之間滑動。卸料壓力鎖104包括滑動通道146。頂部卸料閥142和底部卸料閥144可沿著滑動通道146在打開位置與封閉位置之間移動。頂部卸料閥142在卸料開口 120與卸料壓力鎖104的內部148 (用作收集廢物的空間)之間提供往復運動流體密封。類似地，底部卸料閥144在內部148與卸料出口 140之間提供往復運動流體密封。
[0029]進料壓力鎖102和卸料壓力鎖104的進料閥和卸料閥可為本領域中公知的且適合於本申請的多種類型的工業滑動閥中的任一種。這些閥可在市場上買到，並且能夠如在本文中描述的那樣提供往復運動流體密封。這種閥的一個示例為Orbinox公司的BC(SER.90)方口刀閘閥，其可被合併到本文描述的系統中。
[0030]進料壓力鎖102和卸料壓力鎖104的閥各自被驅動器150接合。驅動器150為閥中的每個提供平移運動，並使閥在打開位置與封閉位置之間移動。驅動器150可為電動馬達、液壓馬達、或本領域中公知的多種裝置中的任一做。
[0031]可選的粉碎器106可為適合於粉碎廢物材料的任何製作樣式和構造。粉碎器106通常採用粉碎廢物材料的協作式旋轉切割器152。被粉碎的廢物材料在尺寸上縮小，並具有增加的整體表面面積，其增強蒸汽滲透。粉碎器106可被做成多種構造，其可根據待處理的材料來選擇。例如，它可包括一軸、二軸或四軸粉碎器，或多個二軸粉碎器或多種粉碎器構造中的任一種。粉碎器106包括給料鬥114，其連接至粉碎器106的頂部部分。給料鬥114包括頸縮形狀，使得附接至粉碎器106的部分小於給料鬥114的開口。粉碎器出口定位在粉碎器106的基底處，其相鄰於進料壓力鎖102的頂部進料閥132。
[0032]一個或多個導管從低壓蒸汽源連接至封閉體116的內部，以便使蒸汽與廢物材料直接接觸。腔室100包括多個噴射器112，其流體地連通至導管。四個噴射器112在圖1中示出，然而可存在更多或更少的噴射器112。噴射器112在進料開口 118與卸料開口 120之間的多個位置處沿縱向方向彼此間隔開。可沿縱向方向以及沿周向圍繞封閉體116增加附加的噴射器112。噴射器112被定位成在腔室100內的多個位置處將蒸汽攜帶至廢物材料，使得廢物材料多次暴露於蒸汽源的直接衝擊。蒸汽源可為任何適當的蒸汽源，比如鍋爐或蒸汽發生器。導管可相對於噴射器112穿過導管到蒸汽源的連接性被配置成多種構造。例如，噴射器112可各自被構造成同時提供蒸汽和用於氣味控制的化學製品。配置還可被構造成使得噴射器112僅攜帶蒸汽或蒸汽和氣味控制化學製品的組合。
[0033]蒸汽套110環繞封閉體116的一部分。蒸汽套110具有由內壁和外壁限定出的內部區域，並且能夠保持蒸汽。蒸汽套Iio接收來自向噴射器112供應蒸汽的相同蒸汽源的蒸汽。蒸汽套110抵接封閉體116的外表面，或者替代地，蒸汽套110與封閉體116是一體的。蒸汽套110維持來自蒸汽源的蒸汽的溫度(通常為240-245華氏度)(< I巴壓力)，並向腔室100的內部提供熱源。
[0034]洩壓閥154被合併到腔室100中。洩壓閥154與腔室100的內部流體地連通，並且能夠維持腔室100的內部壓力。洩壓閥154可為任何類型，其適合於在所限定的內部壓力被超過時接合併釋放容器內的壓力。
[0035]本文中描述的廢物處理系統提供新穎方式來處理廢物材料。先有系統包括螺旋鑽，其以大氣壓或封閉體內的下降壓力進行操作。新系統提供加壓處理系統，其允許實現比大氣壓下實現的內部溫度更高的內部溫度。該系統不需要ANSI壓力額定容器，因為該系統不以大於15psig(l巴)的壓力進行操作。然而，該系統以在任何情況下都足以維持溫度等於或大於212° F的壓力進行操作。此外，不同於高壓高溫處理系統，本系統被設計成避免熔化塑料，其在熔融或半固態狀態下可釋放揮發性有機化合物(VOC)，其有害於健康和環境。
[0036]以上特性通過使用進料壓力鎖102和卸料壓力鎖104來實現，它們提供為廢物材料提供一種方式來進入和離開腔室100，同時維持腔室100的內部與外部大氣之間的壓力差。因此，閥可被定位在各種構造中，其實現並維持大氣壓與腔室100的內部壓力之間的壓力差，同時促進廢物材料穿過壓力鎖的移動。在整個操作期間，每個壓力鎖中的閥的至少一個被封閉，使得腔室100的內部總是流體地密封於外部。
[0037]例如，當頂部進料閥132處於封閉位置(圖2)時，粉碎器106流體地密封於內部138，並且內部138還密封於周圍大氣。當頂部進料閥132處於封閉位置並且底部進料閥134處於打開位置(圖2)時，進料壓力鎖102被構造成傳輸廢物材料穿過進料開口 118。
[0038]當底部進料閥134處於封閉位置(圖1)時，內部138流體地密封於腔室100。當底部進料閥134處於封閉位置並且頂部進料閥132處於打開位置(圖1)時，內部138流體地密封於腔室100，並且進料壓力鎖102被構造成接收來自粉碎器106的廢物材料。
[0039]當頂部卸料閥142處於封閉位置(圖2)時，腔室100流體地密封於內部148。當頂部卸料閥142處於封閉位置並且底部卸料閥144處於打開位置(圖2)時，卸料壓力鎖104被構造成傳輸廢物材料穿過卸料出口 140。
[0040]當底部卸料閥144處於封閉位置(圖1)時，內部148流體地密封於卸料出口 140，並且內部148還密封於周圍大氣。當底部卸料閥144處於封閉位置並且頂部卸料閥142處於打開位置(圖1)時，內部148流體地密封於卸料出口 140，並且卸料壓力鎖104被構造成接收穿過卸料開口 120的處理後的廢物材料。這樣，壓力差總是被維持在大氣壓與腔室100的內部壓力之間。
[0041]在廢物處理系統的操作期間，當處於第一構造(圖1)時，均勻壓力區域160被維持在卸料壓力鎖104與腔室100。在該構造中，被粉碎的廢物材料可蓄積在底部進料閥134的表面上。同時，處理後的廢物材料可經由輸送器108沉積在底部卸料閥144的表面上。在適當時間，系統可從第一構造過渡至第二構造(圖2)。在第二構造(圖2)中，均勻壓力區域260被維持在腔室100與進料壓力鎖102的內部138之間。在該構造中，廢物材料可從卸料壓力鎖104內傳送穿過卸料出口 140。類似地，廢物材料可從進料壓力鎖102內傳送穿過進料開口 118以接合輸送器108。同時，廢物材料可會集在頂部進料閥132的表面上。輸送器108傳輸廢物材料穿過封閉體116至卸料開口 120，在這裡它會集在頂部卸料閥142的表面上。當足夠量的廢物材料已蓄積在頂部卸料閥142處和/或頂部進料閥132處時，廢物處理系統可從第二構造(圖2)過渡至第一構造(圖1)。然後可重複該過程。
[0042]進料壓力鎖102和卸料壓力鎖104中的閥的構造允許廢物處理系統被連續地操作，而不中斷廢物穿過系統的流動。當廢物處理系統處於第一構造(圖1)時，廢物材料可同時地和/或以它進入卸料壓力鎖104的相同速率進入進料壓力鎖102。在第二構造中，廢物材料可同時地或以處理後的廢物材料從卸料壓力鎖104排放穿過卸料出口 140的相同速率，從進料壓力鎖102排放穿過進料開口 118。輸送器108可繼續傳輸廢物材料穿過封閉體116，甚至在系統在第一和第二構造之間過渡的同時。
[0043]進料壓力鎖102和卸料壓力鎖104的頂部閥和底部閥可按協作一致的方式被操作。例如，可通過首先封閉頂部進料閥132且同時封閉頂部卸料閥142，來將廢物處理系統從第一構造改變至第二構造。替代地，可順次地操作頂部閥。可在打開底部卸料閥144的同時打開底部進料閥134。替代地，可順次地操作底部閥。該協作操作確保在腔室100與外部大氣之間維持壓力差。協同地同時操作頂部閥和底部閥還可允許腔室100的累積容積在廢物處理系統的整個操作期間保持恆定。
[0044]廢物材料在行進穿過廢物處理系統的同時在數個點處被改變和處理。在可選的第一步驟中，可由粉碎器106處理廢物材料。廢物材料首先被引入到給料鬥114中，其可呈多種形式，比如打包或裝箱的生物材料等。給料鬥114的頸縮部分引導廢物進入粉碎器106中。粉碎器106執行各種功能。粉碎器106中的旋轉切割器152協同地操作，以物理地撕碎廢物材料。粉碎器106去除包裹廢物材料的任何包裝，並粉碎被包裝的廢物。粉碎器106將廢物材料分解成具有相對均勻顆粒尺寸的更小部分，其增加廢物材料的暴露表面面積的量。粉碎過程可通過提供被氣動操作的衝頭或其它協助裝置得到增強，其向給料鬥114中的廢物材料施加下向壓力，以使之與旋轉切割器152更有力地接合。
[0045]該系統允許對廢物材料的可選化學處理。可在數個點處向廢物材料添加氣味控制溶液。被加熱的大氣和蒸汽向腔室100中的廢物材料的可選直接衝擊有助於確保對活微生物的完成破壞。可通過脫水去除通過直接蒸汽衝擊向廢物材料中引入的溼氣。
[0046]廢物材料通過重力從進料壓力鎖102穿過進料開口 118被傳遞至輸送器的端部。當旋轉時，輸送器108傳輸廢物材料(輸送器的螺旋形狀的一種功能)從進料開口 118穿過封閉體116至卸料開口 120。輸送器108傳輸並混合廢物材料，以增強蒸汽對廢物材料的滲透性。
[0047]蒸汽沿著輸送器108的長度在多個點處穿過噴射器112被施加廢物材料。此外，通過蒸汽套110供應熱。蒸汽被維持成處於或高於標準大氣壓，並且溫度被維持成處於或高於212° F。蒸汽套110被維持在一定溫度，使得封閉體116的內壁的表面被保持在處於或高於212° F的溫度。蒸汽套110和噴射器112的組合使封閉體116內的廢物材料的溫度快速地升高至等於或大於海平面以上的任何海拔處的水的沸點的溫度。廢物材料經由突入封閉體116內部的噴射器112暴露於蒸汽。
[0048]輸送器108的混合作用確保蒸汽與廢物材料的所有或基本所有表面發生接觸，並且加熱確保傳染性微生物被完全殺死。輸送器108攪動並翻滾廢物材料，以增強蒸汽與廢物材料之間的接觸。類似地，輸送器108的作用確保廢物與封閉體116的被加熱的圓柱形內壁122之間的良好接觸。輸送器108的螺旋葉片與封閉體116的內壁的緊密配合確保廢物材料至少間歇地與被加熱內壁122維持接觸。可在輸送器108上設置混合凸舌(未示出)，以增強蒸汽對廢物的滲透性。輸送器108的速度被控制成使得廢物材料在腔室100中的駐留時間足夠長，以充分地處理廢物材料以及遵守相關法規(例如30分鐘)。
[0049]蒸汽套110可提供對廢物材料的進一步處理，包括與熱表面接觸，使得廢物材料中的溼氣被轉換成蒸氣。蒸汽套110可附加地提供器件來使廢物材料脫水，由此從廢物材料中分離可回收利用的溼氣，並減小廢物材料的體積。
[0050]蒸汽在一定壓力被引入，該壓力被維持在海平面大氣壓(?15psig)，使得相應溫度被維持成處於或高於212° F。本文中描述的獨特壓力鎖系統確保蒸汽腔室內的壓力可被維持成在相對於蒸汽腔室引入和去除廢物材料的同時保持恆定。這是有利的，特別是對於高海拔處的應用(例如科羅拉多州的某些地方)，這裡大氣壓沸點溫度相對於海平面處的大氣壓降低。廢物處理系統獨特地適合於在升高的溫度進行操作，同時遵守現行法規(例如在212° F達30分鐘)。因為蒸汽被維持成接近15psig，所以廢物處理系統不需要ANSI額定高壓力容器。
[0051]洩壓閥154協助控制腔室100內的壓力。在廢物處理系統的操作期間，通過噴射器112的使用向系統添加能量。通過使用洩壓閥154來控制和維持腔室100內的壓力。如果腔室100的內部壓力超過預定閾值極限例如15psig，則洩壓閥154排出空氣或蒸汽。
[0052]處理後的廢物材料通過卸料出口 140排出。卸料可包括連接至配重的擋板閥，其通常維持卸料開口 120處於封閉狀態。隨著廢物材料在卸料出口 140內蓄積，擋板在廢物材料的重量作用下打開，從而容許廢物材料被排放至適當的卸料區域，比如輸送帶或壓實器。從那裡，處理後的廢物材料可被安全地運輸至垃圾填埋地或任何其它適當的垃圾傾倒場所。
[0053]廢物處理系統可包括任何數量的傳感器，其可監測系統內多個點處的溫度、壓力和其它條件。例如，蒸汽套110中的蒸汽溫度可熱電偶(未示出)得到控制，所述熱電偶定位在蒸汽套110上或內，並操作閥來控制蒸汽流。此外，熱電偶可設置在封閉體116的表面上。熱電偶可操作閥(未示出)，其控制蒸汽流，以將廢物材料的溫度維持在必要的212° F處。
[0054]廢物處理系統的一替代示例在圖3和4中示出。該廢物處理系統與前面公開的一樣操作，但進料和卸料壓力鎖除外。該廢物處理系統具有進料壓力鎖302和卸料壓力鎖304。進料壓力鎖302包括進料旋轉閥306，並且卸料壓力鎖304包括卸料旋轉閥308。旋轉閥提供與圖1和2的示例的進料閥和卸料閥類似的功能。
[0055]旋轉閥306和308可為多種設計中的任一種。在圖3示例中，進料旋轉閥306具有一部分，該部分可圍繞軸線310旋轉，並且可圍繞軸線310定位在多個旋轉位置。進料旋轉閥306具有四個葉片312。葉片312被構造成與彎曲表面314密封地交互作用。在進料旋轉閥306旋轉期間的任一點處，至少兩個葉片312與彎曲表面314密封地交互作用，使得腔室100總是流體地密封於外部大氣。在第一構造(圖3)中，葉片312中的至少兩個定向成大致豎直取向，並且廢物材料蓄積在由葉片312的交叉限定出的四個隔間316的兩個中。隨著葉片312從第一構造旋轉(在該情況下，例如，相對於圖3的視角沿逆時針方向)至第二構造(圖4)，兩個隔間316變成與腔室100以及外部大氣流體地隔離。被隔離的隔間316由彎曲表面314以及葉片312界定。被隔離隔間316中在前面暴露於粉碎器出口的一個容納廢物材料，並具有等於外部大氣的壓力的壓力。另一被隔離隔間316在前面暴露於進料開口 118，不容納廢物材料，並且具有等於腔室100的內部壓力的壓力。
[0056]隨著葉片312進一步旋轉(從圖4的構造至圖3的構造)，蓄積的廢物材料沿著彎曲表面314被傳輸，直到葉片312之一不接觸表面314，由此使得隔間316變得被加壓與腔室100的內部壓力360 (圖3) —致，並且廢物材料通過進料開口 118被沉積。同時地，相鄰隔間316接收廢物材料，其然後沿著彎曲表面314被傳輸，並且重複該過程。
[0057]卸料旋轉閥308以與進料旋轉閥306相似的方式進行操作，並且包括葉片312，其可圍繞軸線318旋轉。卸料旋轉閥308接收處於腔室100的內部壓力460的廢物材料(圖
4)。隨著卸料旋轉閥308的葉片312旋轉，廢物材料蓄積在四個隔間316之一中。隨著葉片312進一步旋轉，蓄積的廢物材料沿著彎曲表面314之一在隔間316之一內被傳輸，直到葉片312之一不接觸表面314。隔間316然後變得被加壓與外部大氣壓一致，並且廢物材料通過卸料出口 140被沉積。
[0058]旋轉閥306和308可通過允許輸送器108的連續操作的任何方式被同時操作。可通過電驅動馬達或多種適當的運動驅動裝置(未示出)中的任一種，來可旋轉地驅動旋轉閥306和308。除了旋轉閥306和308之外，圖3和4的示例廢物處理系統以與在前面公開並在圖1和2中示出的廢物處理系統相似的方式進行操作。圖3的構造與圖1的構造相應，而圖4的構造與圖2的構造相應。
[0059]旋轉閥306和308並不局限於本文中描述的結構，並且可為多種工業旋轉閥中的任一種，其是本領域中公知的並適合於本申請。這類閥是可獲得的，並且能夠如在本文中描述那樣提供流體密封。除了本文中描述的滑動閥和旋轉閥之外，其它閥類型和構造也可被設想為本公開的一部分。作為一個非限制性示例，滑動閥可以各自單獨地被蝶形閥替換。
[0060]可對本文中描述的廢物處理系統做出各種修改。例如，輸送器108可包括帶式輸送器或被分別控制的兩個或更多個部段。其它設計選擇比如替代材料和尺寸被包括在本公開的範圍內。
[0061]雖然已經在附圖和前面的描述中詳細地示出和描述了本公開，但是其應該被視為在本質上是示例性的而不是限制性的，應該明白的是:只是已經示出和描述了優選示例，並且處於由後附權利要求書限定出的發明的精神內的所有變化、等同方案和修改都希望得到保護。
【權利要求】
1.一種用於處理廢物材料的廢物處理系統，包括: 封閉體，具有內部，並包括處於一個端部的進料開口和處於另一端部的卸料開口； 輸送器，定位在所述進料開口與所述卸料開口之間； 蒸汽源和從所述蒸汽源連接至所述封閉體的內部的導管； 進料壓力鎖腔室，定位成相鄰於所述進料開口 ；和 卸料壓力鎖腔室，定位成相鄰於所述卸料開口。
2.如權利要求1所述的廢物處理系統，進一步包括:卸料出口和具有粉碎器出口的粉碎器，其中所述進料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述粉碎器出口的頂部進料閥和可滑動地定位成相鄰於所述進料開口的底部進料閥，並且其中，所述卸料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述卸料開口的頂部卸料閥和可滑動地定位成相鄰於所述卸料出口的底部卸料閥。
3.如權利要求2所述的廢物處理系統，其中，所述底部進料閥能在打開位置與封閉位置之間滑動； 其中，當處於封閉位置時，所述內部流體地密封於所述進料壓力鎖腔室；並且 其中，當處於打開位置時，所述進料壓力鎖腔室與所述內部流體地連通。
4.如權利要求2所述的廢物處理系統，其中，所述頂部進料閥能在打開位置與封閉位置之間滑動； 其中，當處於封閉位置時，所述進料壓力鎖腔室流體地密封於外部大氣；並且 其中，當處於打開位置時，所述進料壓力鎖腔室與外部大氣流體地連通。
5.如權利要求2所述的廢物處理系統，其中，所述頂部卸料閥能在打開位置與封閉位置之間滑動； 其中，當處於封閉位置時，所述卸料壓力鎖腔室流體地密封於所述內部；並且 其中，當處於打開位置時，所述卸料壓力鎖腔室與所述內部流體地連通。
6.如權利要求2所述的廢物處理系統，其中，所述底部卸料閥能在打開位置與封閉位置之間滑動； 其中，當處於封閉位置時，所述卸料壓力鎖腔室流體地密封於外部大氣；並且 其中，當處於打開位置時，所述卸料壓力鎖腔室與外部大氣流體地連通。
7.如權利要求1所述的廢物處理系統，其中，所述進料壓力鎖腔室包括旋轉閥。
8.如權利要求7所述的廢物處理系統，其中，所述旋轉閥能圍繞軸線旋轉通過多個旋轉位置； 其中，在每個旋轉位置，所述旋轉閥在所述內部與所述外部大氣之間提供流體密封； 所述旋轉閥進一步包括用於接收廢物材料的隔間；並且 其中，在旋轉期間，所述隔間將廢物材料從所述外部大氣圍繞所述軸線旋轉地攜帶至所述內部。
9.如權利要求1所述的廢物處理系統，其中，所述卸料壓力鎖腔室包括旋轉閥。
10.如權利要求9所述的廢物處理系統，其中，所述旋轉閥能圍繞軸線旋轉通過多個旋轉位置； 其中，在每個旋轉位置，所述旋轉閥在所述內部與所述外部大氣之間提供流體密封； 所述旋轉閥進一步包括用於接收廢物材料的隔間；並且其中，在旋轉期間，所述隔間將廢物材料從所述內部圍繞所述軸線旋轉地傳輸至所述外部大氣。
11.如權利要求1所述的廢物處理系統，其中，所述輸送器是具有螺旋葉片的螺旋鑽型輸送器。
12.如權利要求1所述的廢物處理系統，進一步包括:蒸汽套，其定位成沿周向圍繞所述封閉體的外表面的一部分。
13.一種用於處理廢物材料的方法，包括: 將廢物材料添加至進料壓力鎖腔室，所述進料壓力鎖腔室流體地暴露於處於大氣壓的外部； 使所述廢物材料與所述外部流體地隔離； 將所述廢物材料從所述進料壓力鎖腔室移動至具有內部的封閉體，其中所述內部流體地密封於所述外部； 將所述廢物材料從所述封閉體的進料開口傳輸至所述封閉體的卸料開口 ； 以蒸汽處理所述廢 物材料； 將所述廢物材料移動至卸料壓力鎖腔室，其中所述卸料壓力鎖腔室流體地暴露於所述內部； 使所述廢物材料與所述內部流體地隔離；以及 將所述廢物材料流體地暴露於所述外部，其中所述內部在廢物處理過程中總是與所述外部流體地隔離。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括以下步驟:將所述廢物材料添加至具有粉碎器出口的粉碎器。
15.如權利要求14所述的方法，進一步包括:卸料出口； 其中，所述進料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述粉碎器出口的頂部進料閥和可滑動地定位成相鄰於所述進料開口的底部進料閥；並且 其中，所述卸料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述卸料開口的頂部卸料閥和可滑動地定位成相鄰於所述卸料出口的底部卸料閥。
16.如權利要求13所述的方法，其中，所述進料壓力鎖腔室包括進料旋轉閥，並且其中所述卸料壓力鎖腔室包括卸料旋轉閥； 其中，所述進料旋轉閥能圍繞第一軸線旋轉通過多個第一旋轉位置； 其中，在每個第一旋轉位置，所述進料旋轉閥在所述內部與所述外部之間提供流體密封； 所述旋轉閥進一步包括用於接收廢物材料的第一隔間； 其中，在旋轉期間，所述第一隔間將所述廢物材料圍繞所述軸線從所述外部傳輸至所述內部； 其中，所述卸料壓力鎖腔室包括卸料旋轉閥； 其中，所述卸料旋轉閥能圍繞第二軸線旋轉通過多個第二旋轉位置； 其中，在每個第二旋轉位置，所述卸料旋轉閥在所述內部與所述外部之間提供流體密封； 所述卸料旋轉閥進一步包括用於接收所述廢物材料的第二隔間；並且其中，在旋轉期間，所述第二隔間將所述廢物材料圍繞所述軸線從所述內部傳輸至所述外部。
17.—種用於處理生物材料的廢物處理系統,包括: 長形封閉體，具有內部，並包括定位在一個端部用於接收廢物材料的進料開口和定位在另一端部用於交付處理後的廢物材料的卸料開口； 輸送器，用於將廢物材料從所述進料開口穿過所述封閉體移動至所述卸料開口，其中所述輸送器是具有螺旋葉片的螺旋鑽型輸送器； 蒸汽源和從所述蒸汽源連接至所述封閉體的內部的導管； 卸料出口 ； 進料壓力鎖腔室，定位成相鄰於所述進料開口 ； 卸料壓力鎖腔室，定位成相鄰於所述卸料開口 ；並且 其中，所述進料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述粉碎器出口的頂部進料閥和可滑動地定位成相鄰於所述進料開口的底部進料閥；並且 其中，所述卸料壓力鎖腔室包括可滑動地定位成相鄰於所述卸料開口的頂部卸料閥和可滑動地定位成相鄰於所述卸料出口的底部卸料閥。
18.如權利要求17所述的廢物處理系統，進一步包括:噴射器，其連接至所述導管並定位成與所述內部處於流體連通，並且其中所述噴射器向所述封閉體內的材料供應蒸汽。
19.如權利要求17所述的廢物處理系統，進一步包括:蒸汽套，其定位成圍繞所述封閉體的一部分，並且其中所述蒸汽套定位成向所述內部供應熱能。
【文檔編號】B65G53/50GK103979319SQ201410113610
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2013年2月13日
【發明者】R·G·麥基, P·默維斯, B·羅斯 申請人:生物安全工程公司