本发明涉及一种用于固体物质的排出方法和排出机构，本发明还涉及一种用于固体物质的存储单元，其包括本发明的排出机构。

例如在制造饮料的生产过程中，通常在提取器中储容一定体积的固体物质，以进行饮料的提取，其中的固体物质例如是咖啡粉或茶叶，在此过程中，实际上要周期性地将所有提取后的固体物质从提取器中排出。例如，一种现有的设备能如上述这样存储和排出固体物质，该设备包括例如图8所示的存储罐30。该存储罐30上设置有顶盖和底盖32，其中，两盖板都是可被开启的。在存储罐30中，在靠近顶盖的位置处设置了一个滤筛状的隔板33，并在底盖的附近设置了另一滤筛状隔板34。固体物质经形成在存储罐侧壁上部(隔板33的下侧)的进料口36输送到存储罐30中，在存储罐中，固体物质被存储在上隔板33与下隔板34之间。然后，在完成了反应过程—例如饮料的提取过程之后，通过将底盖32和下隔板34打开，存储在存储罐30中的固体物质35可从存储罐30的下部排出。在图8所示的状态中，底盖32和下隔板34已被打开，存储在存储罐30中的固体物质35从存储罐30的下部排出。从存储罐30排出的固体物质35被运输装置运送到处理站中，在该处理站，固体物质被处理掉，其中，所述运输装置未在图中示出，其例如是输送带。在另一方面，另一种类型的现有设备也能对固体物质执行存储和排出操作，此类设备包括在第2001-335154号(3页、图1)(专利文件1)以及平10-72124号(3-4页、图1)(专利文件2)日本专利文件中所公开的装置。
但是，上述的存储罐30存在一个缺点：由于顶盖31连同上隔板33、或底盖32连同下隔板34必须要被开启，所以，要被打开的顶盖31和底盖32需要一定范围的空间。另外，由于是通过对顶盖31或底盖32进行操作来开启存储罐30的，所以存在这样的问题：存储罐30周围的环境可能会受到污染，具体的污染情况取决于特定固体物质35的性质；且在排出操作中需要付出一定的努力以确保安全。与存储罐30有关的另一个问题是：某些异物会进入到存储罐30中。
另外，由于存储罐30被设计成这样：底盖32和下隔板34可被打开，以允许存储在存储罐30中的固体物质35简单地利用自身重力而从存储罐30的下部排出，所以，固体物质35趋于粘附到存储罐30的内壁面、顶盖31、底盖32、上隔板33、以及下隔板34上，这就使得固体物质的完全排出变得非常困难，因而，在每次排出固体物质35之后，都需要对存储罐30的内部进行清理，以去除淀积在存储罐30中的任何固体物质35。对于高粘滞性的固体物质35而言，这一问题尤为严重。
还存在另一问题，由于在上述存储罐30的情况下，排出的固体物质35要由包括笨重运输单元的运输装置进行运送，所以需要设置单独的运输装置，进而为安装该运输装置而留出很大的空间，其中，所述的运输单元例如是料斗和/或输送带。
在另一方面，上述专利文件1中所公开的设备采用了与上述现有设备相同的结构设计，而专利文件2中所公开的设备则包括一种螺杆型的切割—排出装置，其利用单轴切割—排出单元、按照连续且定量的方式排出泥状物，如同上述现有的设备，这种类型的装置在完全排出固体物质方面也存在困难，除此之外，也需要单独的运输装置。

基于这些与上述现有技术相关的问题，提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种用于固体物质的排出机构和排出方法，在本发明中，固体物质按照密闭的形式进行存储和排出，从而确保了免于对环境造成污染以及操作中的安全性，且在本发明中，一系列操作甚至可以是自动化的，本发明还提供了一种用于固体物质的存储设备，其包括上述的排出机构。
本发明的另一个目的是提供一种用于固体物质的排出机构和排出方法，在本发明中，液体被注入到固体物质中，以在其中产生出螺旋流，由此能可靠而容易地将大部分固体物质排出，同时便于对要存储固体物质的容器执行清理工作。本发明还提供了一种用于固体物质的存储装置，其包括上述的排出机构。
本发明的再一个目的是提供一种固体物质的排出机构和排出方法，其能实现处理空间的缩小和简化，本发明还提供了一种用于固体物质的存储设备，其包括上述的排出机构。
在技术方案1所描述的发明中，提供了一种排出方法，其用于从存储有固体物质的容器中排出固体物质，该方法的特征在于包括如下的步骤：向所述容器中输送排料液体，以使液体和固体物质在容器内形成螺旋流；从形成在所述容器底部的排出口将表现为所述螺旋流形式的液体和固体物质排出。
按照上文限定的用于排出固体物质的方法，可确保免于对环境造成污染，并保证操作的安全性，同时使固体物质的排出操作实现了自动化。另外，通过将液体注入到一定体积的所存储固体物质中以由此形成螺旋流，可防止固体物质淀积在存储罐的内壁以及其它部位上，大部分固体物质能被可靠而容易地排出，而且能容易地完成对存储固体物质的容器进行清理的工作。除此之外，还能实现处理空间的缩小和简化。
在上文限定的用于排出固体物质的方法中，可通过在容器底部的附近沿切线方向将排料液体引入到容器中，而形成液体和固体物质的螺旋流。这样就能可靠而高效地形成液体和固体物质的螺旋流。
在技术方案3所限定的发明中，提供了一种用于排出固体物质的机构，其用于将存储在容器中的固体物质从容器中排出，该机构包括：用于向上述容器内输送排料液体、以使液体和固体物质在容器内形成螺旋流的装置；以及排出装置，其设置在容器的底部，用于将处于螺旋流状态的液体和固体物质从容器中排出。
按照上文限定的用于排出固体物质的机构，可确保免于对环境造成污染，并保证操作的安全性，同时使固体物质的排出操作实现了自动化。另外，通过将液体注入到存储固体物质中以由此形成螺旋流，可防止固体物质淀积在存储罐的内壁以及其它部位上，大部分固体物质能被可靠而容易地排出，而且能容易地完成对存储固体物质的容器进行清理的工作。除此之外，还能实现处理空间的缩小和简化。
在上文限定的固体物质排出机构中，用于形成液体及固体物质的螺旋流的装置可设置在上述容器侧壁的下部。这有助于防止固体物质集中起来而在排出装置中形成滞留，并利于将固体物质顺利地排出。另外，排出机构可包括液体输送部分，其能将排料液体沿切线方向输送到容器内。这样就能可靠而高效地形成液体和固体物质的螺旋流。另外，排出装置可被设置成为排出阀，其包括：排出口，其设置在容器底部的中心处；以及阀体，其用于开启和关闭所述排出口。这样就能实现排出操作的可靠完成，并使结构简单。
在技术方案7所限定的发明中，提供了一种用于固体物质的存储设备，该设备的特征在于包括：容器，其用于存储固体物质；入口部分，其被设置在容器中，用于将固体物质引入到容器中；至少一个液体输送部分，其被设置在容器中，用于将液体输送到容器内，由此形成液体及固体物质的螺旋流；以及排出阀，其设置在容器的底部，用于将存储在容器内的固体物质连同液体一起排出，其中，存储在容器内的固体物质被所述螺旋流集中到容器的中心区域中。
按照上文限定的用于固体物质的存储设备，可确保免于对环境造成污染，并保证操作的安全性，同时使固体物质的排出操作实现了自动化。另外，通过将液体注入到存储固体物质中以由此形成螺旋流，可防止固体物质淀积在存储罐的内壁以及其它部位上，大部分固体物质能被可靠而容易地排出，而且能容易地完成对存储固体物质的容器进行清理的工作。除此之外，还能实现处理空间的缩小和简化。
在上文限定的用于固体物质的存储设备中，用于形成液体及固体物质的螺旋流的装置可设置在容器侧壁的下部。这有助于防止固体物质集中起来而在排出装置中形成滞留，并利于将固体物质顺利地排出。另外，存储设备可包括液体输送部分，其能将排料液体沿切线方向输送到容器内。这样就能可靠而高效地形成液体和固体物质的螺旋流。更进一步，排出装置可被设置成为排出阀，其包括：排出口，其设置在容器底部的中心处；以及阀体，其用于开启和关闭所述排出口。这样就能使排出操作可靠地完成，并使结构简单。
附图说明
图1中的纵向剖面图表示了根据本发明的存储设备的一种实施方式；图2是上述实施方式的横向剖面图；图3中的示意图表示了可应用在上述实施方式中的液体输送部分的一种实例；图4中的示意图表示了可应用在上述实施方式中的液体输送部分的另一种实例；图5中的示意图表示了可应用于上述实施方式中的气体输送部分的一种实例；图6中的示意图表示了可应用于上述实施方式中的气体输送部分的另一种实例；图7中的示意图表示了可应用于上述实施方式中的气体输送部分的又一种实例；图8中的示意图表示了现有技术中存储设备的一种实例；以及图9表示了一种用于向存储容器内输送液体和气体的示例性方式。

下文将参照附图、以应用于饮料生产线的情况作为示例，对具有根据本发明的固体物质排出机构的存储设备、以及采用该设备的排出方法的优选实施方式进行描述。图1是存储设备1的纵向剖面图，该存储设备具有根据本发明的固体物质排出机构，而图2则是该存储设备1的横向剖面图。具有该排出机构的存储设备1代表着例如能被应用于过滤器、反应器、提取器、离子交换器及粗滤器的设备。如图1所示，存储设备1的主要部件包括存储容器2、入口部分3、液体输送部分4、液体排出部分5、以及排出阀6。
在存储容器2中可存储各种形式的固体物质，其中的固体形式可以是例如颗粒、片粒、碎屑、沙粒、粉末和植物叶等，固体物质例如可包括咖啡粉、茶叶、沙子、活性炭块、树脂颗粒、水果的果肉、谷物和木屑等；存储容器的横截面形状为圆形。在该实施方式中，存储容器2包括三个部分：下部2a、中间部分2b、以及上部2c，可利用任何公知的方法将这三个部分相互接合起来，这些接合方法例如包括焊接、凸缘夹压、套圈夹压、配合连接、螺纹连接、以及螺钉紧固等。入口部分3被设置在上部2c的侧壁上，其用于将固体物质引入到存储容器2中。入口部分3包括入口管3a，其被固定到上部2c的侧壁上。在存储容器2的顶部设置了一个适于打开和闭合的顶盖7，也可通过开启该顶盖7而将固体物质送入到存储容器2中。顶盖7的顶壁上设置有输送口8，其用于将要与固体物质发生反应的液体(即反应用液体)输入到存储容器2中，顶壁上还设置有一个空气口9，其用于允许空气从存储容器2中排出。另外，在存储容器2中，在顶盖7的下方设置了一个网状的构件12。设置该网状构件12既是为了对存储容器2中的固体物质加压，也是为了阻止固体物质的回流。在这一点上，如果固体物质只是需要被存储到低于网状构件的高度处、或者在其它类似的情况下，则网状构件12不必被设置在存储容器2中。
在存储容器2的下部2a的侧壁上设置了一个液体输送部分4。该液体输送部分4包括输送管4a，其按照一定方式固定到侧壁上，使得例如为水的液体(即排出液体)相对于存储容器2的圆形横截面在切线方向上、沿容器的内壁输送到存储容器2中。该液体输送部分例如可被制成图3中标号4′所示的结构，通过将喷嘴4a延伸到存储容器2中，且位于容器2内的那一端被弯折而形成了弯折部分4b′，该弯折部分的延伸方向与存储容器2圆形横截面的切线方向平行，这样就可形成该液体输送部分。作为备选方案，可采用图4中用标号4″指代的液体输送部分，以取代上述的液体输送部分。图4(a)是从上部(在容器的内侧)对存储容器2的底壁10所作的俯视图，而图4(b)则是沿图4(a)中的A-A虚线所作的剖视图。如图4(a)和图4(b)所示，液体输送部分4″包括一对设置在底壁10中的通孔4d、4e，这一对通孔是斜向的。这一对斜向通孔4d、4e形成在相对于存储容器2的底部中心部分对称布置的位置点上，且二者的倾斜方向相反(沿中心部分的圆周方向为相同的斜向)。应当指出的是：在图4(b)中，箭头42指代液体在斜向通孔41中的输送方向。尽管图4所示的液体输送部分4″包括一对斜向通孔4d、4e，但液体输送部分也可只包括一个斜向通孔，也就是说，其可以是斜向通孔4d、4e中的任一个。但是，更为优选地是：液体输送部分如图4所示那样包括一对斜向通孔4d、4e，原因在于这样的结构能保证快速而可靠地形成螺旋流。另外，例如通过利用一个适配器(图中未示出)将输送喷嘴的孔口缩细，就可调节输送排出液体的入流速度，从而使液体输送部分4适应于固体物质类型和体积的改变，其中的适配器被设置在输送喷嘴的孔口中并位于容器的内部。
如图1、2中的箭头18所示，在上述的切线方向上、沿存储容器2的内表面经液体输送部分4输入到存储容器2中的液体可在存储容器2中产生螺旋流。随着存储容器2中液体体积的增加，该液体螺旋流可到达存储容器2的上部高度处，从而可使得存储在容器2中的固体物质在螺旋的方向上逐渐地转动，从而如图2中的箭头19所示，固体物质将移动而集中在存储容器2内的中心区域中。作为上述指定位置的补充和取代位置，液体输送部分4可被布置在存储容器2的底部和中心处，且这样的设置方案有助于确保可靠地形成上述螺旋流。
在存储容器2的分隔壁16的中心处制有一个排出口20，且与此相关的是，环绕着排出口20、以环形的布局制有多个扇形的开孔17。在存储容器2的分隔壁16上开孔17的上方，设置有网状构件15。在这一点上，也可根据需要设置板件形式的构件，其上制有狭缝和小的通孔，或者也可以设置烧结金属形式的构件，而并非设置网状构件。与多个环形布局的开孔17连通的液体排出部分5被设置在存储容器2的底部。该液体排出部分5包括排出管5a，其与存储容器的底壁10制成一体，在存储容器的径向方向上，该排出管向外开口，液体排出部分5的作用在于：将随同固体物质一道从入口部分3引入到存储容器2中的液体和/或从输送口8输送到存储容器2中的液体排出。由于在开孔17的上方设置了网状构件15，可阻止存储容器2中的固体物质从液体排出部分5排出。
排出阀6被连接到存储容器2的分隔壁16的中心部位处，其包括：阀主体21，其限定上端通向存储容器2且在垂直方向上延伸(见图1)的排出口20；以及阀体22，其具有一设置在排出口20中的杆体部分23。在阀体22的杆体部分23上制有外螺纹24，从而可与制在阀主体上的内螺纹27旋接起来，因而，通过转动连接在杆体部分下端上的手柄25，就能转动该杆体部分，由此可在垂直方向上移动阀体。在阀主体21的中间部分处设置了管连接件26，排出管(图中未示出)被连接到该管连接件上。阀体22当处于较低位置时，可将排出口20的上开口端部封闭，以阻止存储容器内的固体物质经排出口排出，随着阀体的向上移动，开口端部被开启，从而允许固体物质排出。应当指出的是：杆体部分的移动也可并非如上文这样是由手动完成的，而是利用电动机和气动系统完成。
下文将介绍本发明的上述具体实施方式的工作过程。当饮料生产线开始工作时，将固体物质(图中未示出)连同来自于生产线的液体一起经入口3送入到存储容器2中，且该液体被从液体排出部分5排出到外部(进料步骤)。在该步骤中，可在将顶盖7和网状构件12设置为开启状态之后，将固体物质经顶部开孔直接送入，或者可以在将网状构件设置为开启状态之后，经输送口8将固体物质引入。尽管引入的固体物质可达到存储容器2满存储的高度处，但优选地是，送入的固体物质应当达到满高度(即在存储容器2的下侧网状构件15与上侧网状构件12之间形成的容积部分)的90-95％，原因在于这将便于固体物质的排出。在引入固体物质的过程中，例如利用设置在存储容器侧壁上的公知结构的传感器(图中未示出)或流量计检测存储容器2中是否已经存储了预定量的固体物质。然后，在任何合适的时刻，将要与固体物质进行反应的液体从输送口8输入到存储容器2中。反应所获得的液体可通过液体排出部分5从容器中排出。
诸如为水的液体(排料液体)从液体输送部分4、在存储容器2圆形横截面的切线方向上沿存储容器2的内壁面输入，从而在存储容器2中产生螺旋流(如图1、2中的箭头18所示)。在液体螺旋流的帮助下，存储在存储容器2中的固体物质逐渐开始沿螺旋方向转动，且当排料液体的液位高度升高到高于所存储固体物质的顶面时，如图2中的箭头19所示，体积的固体物质将移动。并集中到存储容器2内的中心区域处(供应排料液体的步骤)。
在输送排料液体的步骤中，一旦输送给存储容器2的一定体积液体已经达到预定的高度，则停止供应液体。可持续输入液体直到液体达到预定的具体液位为止，该具体液位例如可被设定为这样的液位：其能填充存储容器2，直到达到容器中所存储固体物质的顶面为止。为了控制输送到存储容器中的排料液体的体积，可事先测量液体流入到容器中的流量，或者可利用传感器测量存储容器中的液位，从而实施合适的控制。在供应液体时，蓄留在存储容器2中的空气可从空气口9释放出去。另外，在供应液体时，可通过将空气口9设定在闭合状态而将存储容器2保持在加压状态。如下文将要描述的那样，在随后的排出步骤中，容器中的压力将有助于固体物质的排出。
在上述供应排料液体的步骤中，在将排料液体经液体输送部分4沿切线方向输入到容器中之前，例如可通过将排料液体经液体输送部分5或单独设置的用于排出液体的辅助输送部分(图中未示出)，输入到存储容器2的底部中来将液体输送到存储容器中，在此情况下，如果在排料液体已经达到高于网状构件15的预定高度而停止供应排料液体之后、或在继续供应液体的同时，允许排料液体从液体输送部分4流入到容器中，从而产生出螺旋流，其中，存储容器的底部是在网状构件15的下方形成的。执行这样的操作使得固体物质在沿切线方向输入排料液体之前变得松散，从而有利于随后通过使排料液体沿切线方向流入而产生螺旋流。
另外，在输送排料液体的步骤中，在输入排料液体的同时允许气体从存储容器2的下部流入到容器中。通过这样的设计，能借助于在存储容器2中向上运动的气体使固体物质变得松散，因而能更快速地形成固体物质的螺旋流。图5、图9表示了一种用于输送气体的方法，在该方法中混合液体和气体而加以输送，而图6、图7表示了另一种输送气体的方法，在该方法中，液体和气体被从独立的输送口分开输入。在图3所示的喷嘴4a上设置了气体输送喷嘴4c(如图5所示)，其被用作气体输送装置，该气体输送喷嘴4c的延伸方向被设置成与喷嘴4a供应液体的方向垂直，从而使来自于气体输送喷嘴4c的气体能与喷嘴4a中的液体混合，由此能随同液体流入到存储容器2中。在图9中，为气体和液体所设置的输送口被设置在存储容器2底部的网状构件15的下方。除此之外，对于图4所示液体输送部分4″的情况，通过采用与气体输送装置连通的斜向通孔4d、4e的设计，可将混合到一起的气体和液体输入到存储容器2中。
另外，如图6所示，可将空气输送喷嘴4c′布置成这样的方向：使得喷嘴4c′处于相对于图3所示喷嘴4a对称的位置点上，且两喷嘴各自的输送方向是相反的(但环绕着螺旋流的中心却为相同的环周方向)，其中，所述的对称点是针对存储容器2底部的中心部分而言的，在这样的结构设计中，气体和液体被独立地进行输送。另外，图7所示的气体输送装置包括多个输送口4c″，这些输送口设置在存储容器2的底部上，与图6所示的情况相同，此设计方案中，气体和液体是分开输入的。
然后，利用排出阀6将存储在存储容器2中的固体物质排出。具体来讲，手动地操作排出阀6的手柄25，以向上移动阀体22，从而开启排出口20的上开口端，由此使得借助于螺旋流而集中在存储容器2的中心区域中的固体物质体积、或集中在排出口20上方的固体物质体积被从排出口20排出，并被管连接件26输送到预定的地点。在排出固体物质的过程中，先前已从液体输送部分4输入到存储容器2中的液体(排料液体)也与固体物质一起被排出。在完成了固体物质的排出作业之后，将液体排出部分5保持在开启状态，以允许存储容器2中网状构件15下方的残留液体体积从液体排出部分5经开孔17排出。
尽管在上文的描述中，是在液体供应停止步骤之后再执行排出步骤，但甚至可以在液体供应步骤的执行过程中执行该排出步骤。也就是说，可以在排料液体供应步骤中输入到存储容器2中的液体体积已达到规定液位的同时、或者在存储在存储容器2中的固体物质体积已经借助于螺旋流开始逐渐转动的同时，执行排出步骤中开启排出阀6的操作。在此情况下，可以在排出步骤中连续地输送排料液体，直到完成了固体物质的排出为止。也就是说，可取消液体供应停止步骤，但应当连续地执行液体供应步骤，直到排出步骤结束。这样的设计有利于平稳地排出固体物质。
按照上述的实施方式，由于固体物质的存储和排出是在封闭系统(即系统工作时无需开启存储容器的顶盖和其它部件)中进行的，所以可防止对环境的污染，确保了操作的安全性，并能防止异物进入。另外，由于固体物质被排料液体的螺旋流集中在存储容器2内的中心区域处、或者排出口20的上方，以便于从排出口20排出，所以，固体物质能从存储容器中完全排出，进而易于完成对存储设备内部的清理工作。此外，由于上述的结构设计使得固体物质能被从排出口20排出，并通过管连接件26被运送到特定的处理设施中，所以无需常规的运输装置，这些运输装置包括诸如料斗和/或传送带等的笨重运输部分，因而，通过减小了处理空间并简化了处理工艺，能实现处理成本的下降。
本发明并不仅限于饮料行业中用来存储固体物质例如咖啡粉和茶叶的设备，而且适用于用来存储各种固体物质的此类型设备，所述的固体物质包括：食品、饲料、化肥、灰尘、泥浆、垃圾、活性炭、树脂颗粒、沙子、竹制木炭、水果的果肉、谷物、木屑、以及药物等。
按照本发明，能获得如下的效果：(a)通过采用存储和排出固体物质的封闭系统，可防止环境污染，确保操作安全性，并能实现自动操作；(b)可将液体注入到被存储固体物质中，以形成螺旋流，由此便于将固体物质排出，同时便于对固体物质的存储容器进行清理；(c)实现了处理空间的缩小和简化。