JP2004225676A - 往復動複列型容積ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動可能な部品の数を少なくして低費用で運転可能にする。
【解決手段】互いに平行に配置されていて往復運動可能なピストンをそれぞれ内包する一対の圧送シリンダと、圧送シリンダのヘッド側においてピストンの運動方向に対して垂直に往復運動可能な一つの吸込用弁軸と、吸込用弁軸上において対面した一対の搬送物吸込口と、搬送物吸込口を交互に開閉させるために吸込用弁軸に取付けられた一対の吸込用弁体と、搬送物を吐出するための一対の搬送物吐出口とを具備し、一対の吸込用弁体の間の距離は搬送物吸込口の間の距離よりも大きくなっており、吸込用弁軸の一方の吸込用弁体が一方の搬送物吸込口を開放していて他方の吸込用弁体が他方の搬送物吸込口を閉鎖するときに、搬送物が一方の搬送物吸込口から一方の搬送シリンダ内に吸込まれると共に他方の搬送シリンダ内の搬送物が搬送物吐出口から吐出される往復動複列型容積ポンプを提供する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高粘度物質、例えばスラリまたは汚泥を搬送するための往復動複列型容積ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高粘度物質、例えば浚渫されたスラリまたは汚泥処理場で処理される汚泥を搬送する際には、往復動複列型容積ポンプが広範に使用されている。図５（ａ）は例えば特開平５−３０２５６８号公報に開示されるような従来技術の往復動複列型容積ポンプの頂面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の線Ａ−Ａに沿ってみた従来技術の往復動複列型容積ポンプの部分縦断面図である。
【０００３】
図５（ａ）に示されるように、従来技術の往復動複列型容積ポンプ１００は互いに平行に配置された一対の同容積の圧送シリンダ１１１、１１１’を具備しており、図５（ｂ）に示されるようにこれら圧送シリンダ１１１、１１１’は圧送ピストン１１５、１１５’をそれぞれ内包している。圧送ピストン１１５、１１５’は駆動シリンダ１１８、１１８’内のピストン（図示しない）に連結されているので、圧送シリンダ１１１、１１１’内を往復運動できる。
【０００４】
図５（ｂ）に示されるように圧送シリンダ１１１のシリンダヘッド側には吸込弁室１２９が形成されている。さらに、吸込弁室１２９の上方には吸込口１１２が形成されている。吸込口１１２の上方には通常はホッパ（図示しない）が位置決めされており、ホッパ内に投入された搬送物、例えばスラリまたは汚泥が往復動複列型容積ポンプ１００内に投入される。図５（ｂ）に示されるように吸込弁室１２９には吸込用バルブシリンダ１２０が接続されている。吸込用バルブシリンダ１２０内のピストン（図示しない）は、弁体１２２を備えた弁軸１２１を駆動させる。これにより吸込口１１２を開閉することができる。
【０００５】
同様に圧送ピストン１１５から吸込弁室１２９よりもさらに遠方には吐出弁室１４９が形成されている。図５（ｂ）に示されるように、吐出弁室１４９には吐出用バルブシリンダ１４０が接続されている。吐出用バルブシリンダ１４０内のピストン（図示しない）は、弁体１４２を備えた弁軸１４１を駆動させる。これにより往復動複列型容積ポンプ１００の吐出口１４８を開閉することができる。
【０００６】
往復動複列型容積ポンプ１００の圧送シリンダ１１１’側も圧送シリンダ１１１側と同様の構成になっている。従って、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す従来技術の往復動複列型容積ポンプは吸込口１１２を吸込用弁体１２２により開放しつつ圧送ピストン１１５を引き込むことにより一方の圧送シリンダ１１１に搬送物を吸込み、同時に吐出口１４９を吐出口用弁体１４２により閉鎖しつつ圧送ピストン１１５’を押込むことにより他方の圧送シリンダ１１１’内の搬送物を吐出する。この吸込押込動作を一対の圧送シリンダ１１１、１１１’において交互に繰り返すことにより、搬送物を連続的に搬送することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−３０２５６８号公報に開示されるような従来技術の往復動複列型容積ポンプは一対の吸込用バルブシリンダ１２０、１２０’およびこれらに含まれるピストン（図示しない）ならびに一対の弁軸１２１、１２１’および吸込用弁体１２２、１２２’を有しているので比較的多数の部品を有していることとなり、結果的に往復動複列型容積ポンプ全体の値段が向上する。
【０００８】
また弁軸１２１、１２１’および吸込用弁体１２２、１２２’のような駆動可能な部品が比較的多数であるために、運転費用が増すと共に破損の可能性も高まる。さらに、比較的多数の駆動部品を有することによって、往復動複列型容積ポンプ１００の修理・点検時間も増すこととなる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、駆動可能な部品の数を少なくして低費用で運転可能である往復動複列型容積ポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項１に記載の発明によれば、互いに平行に配置されていて往復運動可能なピストンをそれぞれ内包する一対の圧送シリンダと、該圧送シリンダのシリンダヘッド側において前記ピストンの往復運動方向に対して垂直に往復運動可能な一つの吸込用弁軸と、前記吸込用弁軸上において対面した一対の搬送物吸込口と、該搬送物吸込口を交互に開閉させるために前記吸込用弁軸に取り付けられた一対の吸込用弁体と、前記搬送物を吐出するための一対の搬送物吐出口とを具備し、前記一対の吸込用弁体の間の距離は前記対面した搬送物吸込口の間の距離よりも大きくなっており、前記吸込用弁軸の一方の吸込用弁体が一方の前記搬送物吸込口を開放していて他方の吸込用弁体が他方の搬送物吸込口を閉鎖するときに、前記搬送物が前記一方の搬送物吸込口から一方の搬送シリンダ内に吸い込まれると共に他方の搬送シリンダ内の搬送物が前記搬送物吐出口から吐出される往復動複列型容積ポンプが提供される。
【００１１】
すなわち請求項１に記載の発明によって、一つの弁軸に二つの弁体を設置しているため駆動可能な部品の数を少なくすることができるので、低費用で運転可能であると共に修理・点検に要する時間も少なくすることができる。なお、一方の吸込用弁体が一方の吸込口閉鎖時に、他方の吸込用弁体は他方の吸込口を完全に開放する必要はなく、他方の吸込口が少なくとも部分的に開放していれば足りる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、さらに、前記一対の搬送物吐出口を開閉するために一対の吐出用弁軸にそれぞれ取り付けられた吐出用弁体を具備する。
すなわち請求項２に記載の発明によって、搬送物が逆流等することなしに搬送物を確実に吸込・吐出することができる。当然のことながら、吐出用弁体は圧送シリンダ内のピストンの運動に対応している。すなわち吐出用弁体は対応する圧送シリンダのピストン引込時に吐出口を閉鎖していて、この圧送シリンダのピストン押出時に開放する。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、前記一方の吸込用弁体の閉鎖時に他方の吸込用弁体とこれに対応する吸込口との間の距離が該吸込口の内径の約１／２以下である。
すなわち請求項３に記載の発明によって、運転効率を最適に維持することができる。例えば吸込口の内径が約２００ｍｍであり、吸込用弁体とこれに対応する吸込口との間の距離が約１００ｍｍであるのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの頂面図である。図１に示されるように往復動複列型容積ポンプ１０は互いに平行に配置された一対の同容積の圧送シリンダ１１、１１’を含んでいる。後述するようにこれら圧送シリンダ１１、１１’は往復運動可能な圧送ピストン１５、１５’を含んでいる。さらに、圧送シリンダ１１、１１’はこれら圧送シリンダ１１、１１’のピストンロッド側において水室１４を介して圧油で駆動される駆動シリンダ１８、１８’に連結されている。圧送シリンダ１１、１１’のシリンダヘッド側には吸込弁室２９、２９’がそれぞれ形成されている。図１に示されるようにこれら吸込弁室２９、２９’の間には供給口１２を備えた供給室３６が形成されている。往復動複列型容積ポンプ１０の上方にはホッパ９１（点線で示す）が設置されている。ホッパ９１内には搬送物である高粘度物質、例えば浚渫されたスラリまたは汚泥処理場で処理される汚泥が投入される。ホッパの底部に形成された孔は供給室３６の上方に形成された供給口１２に連通しており、ホッパ内の搬送物が供給口１２を通って供給室３６内に供給される。
【００１５】
さらに圧送シリンダ１１、１１’内の圧送ピストン１５、１５’から見て吸込弁室２９よりも遠方には吐出弁室４９が形成されている。操作シリンダ４０、４０’が吐出弁室４９に接続されており、図１においてはこれら操作シリンダ４０、４０’は前述した圧送シリンダ１１、１１’と同一直線上に位置している。
【００１６】
図２は本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの縦断面図であり、図３は本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの部分拡大図である。図２および図３に示されるように圧送シリンダ１１、１１’内の各圧送ピストン１５、１５’はピストンロッド１６、１６’によって駆動シリンダ１８、１８’内の駆動ピストン１９、１９’に連結されている。前述した水室１４には水源（図示しない）からの水が供給されており、圧送シリンダ１１、１１’はピストンロッド側の水室１４において互いに連通している。また水室１４と圧送シリンダ１８、１８’とは互いに連通していない。
【００１７】
図３に示されるように供給室３６と吸込弁室２９、２９’との間には吸込口３８、３８’が鉛直方向に形成されており、これら吸引口３８、３８’を開閉するための吸込用弁体２４、２４’が設けられている。図２に示されるように、吸込用弁体２４、２４’は弁軸２１上に固定されており、弁軸２１は水平方向に位置すると共に圧送ピストン１５、１５’の往復運動方向に対して垂直に配置されている。弁軸２１の一端は往復動複列型容積ポンプ１０の一方の吸込弁室２９’に設けられた操作シリンダ２０内のピストンに連結されている。さらに吸込弁室２９’に対面する吸込弁室２９には弁軸２１の他端を受容するための軸受を兼ねた弁軸収容部５０が設けられている。当然のことながら、弁軸収容部５０の代わりに別の操作シリンダを設けるようにしても良い。操作シリンダ２０内のピストンによって、弁軸２１は往復運動する。弁軸２１の往復運動時に吸込用弁体２４は吸込弁室２９内のみを移動し、吸込用弁体２４’は吸込弁室２９’内のみを移動する。すなわちこれら吸込用弁体２４、２４’は供給室３６内には進入しない。
【００１８】
図３に示されるように一方の吸込用弁体２４がこの吸込用弁体２４に対応する吸込口３８を閉鎖するときに、他方の吸込用弁体２４’はこの吸込用弁体２４’に対応する吸込口３８’を少なくとも部分的に開放するようになっている。すなわち一方の吸込用弁体２４の閉鎖時に他方の吸込用弁体２４’が吸込弁室２９’の内壁に接触する必要はない。好ましい実施形態においては一方の吸込用弁体２４の閉鎖時に他方の吸込用弁体２４’とこれに対応する吸込口３８’との間の距離は吸込口の内径の約１／２になっている。この場合に運転効率を最適に維持することができる。例えば吸込口３８、３８’の内径が約２００ｍｍであると共に、一方の吸込用弁体２４の閉鎖時に他方の吸込用弁体２４’と吸込口３８’との間の距離が約１００ｍｍである。
【００１９】
さらに圧送ピストン１５から見て吸込弁室２９、２９’の遠方には吐出弁室４９が形成されている。図２および図３から分かるように吐出弁室４９と吸込弁室２９、２９’との間には吐出口４８、４８’が形成されており、これら吐出口４８、４８’を開閉するための吐出用弁体４２、４２’がそれぞれ設けられている。これらの吐出口は、一つの共通の共通吐出口９０となって二次側の配管に適宜接続されるようになっている。図２に示されるように、吐出用弁体４２、４２’は弁軸４１、４１’に取り付けられていて操作シリンダ４０、４０’によって往復運動できる。これら吐出用弁体４２、４２’および前述した吸込用弁体２４、２４’が閉鎖する吐出口４８、４８’および吸込口３８、３８’の周囲にはシール部（図示しない）が設けられているのが好ましく、これにより、搬送物が吸込口および吐出口から漏れるのを妨げることができる。
【００２０】
往復動複列型容積ポンプ１０は圧送シリンダ１１、１１’内の圧送ピストン１５、１５’を往復運動させるための一対の駆動シリンダ１８、１８’と、その内部に往復動自在に設けられている駆動ピストン１９、１９’とを含んでいる。これら駆動シリンダ１８、１８’は、ロッド側において管路１７により相互に連通可能である。駆動ピストン１９、１９’のロッド１６、１６′は、前述した圧送ピストン１５、１５’のロッド１６、１６′と共通になっている。駆動シリンダ１８、１８’の押し行程端部位置と引き行程端部位置との両方には、チェック弁５１、５２および５３、５４がそれぞれ設けられている。さらに往復動複列型容積ポンプ１０は二方向切替弁（図示しない）も有している。
【００２１】
図４は、本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの全体図である。図４に示されるように二方向切替弁（図示しない）から延びる二つの管路６１、６１’のうちの一方の管路６１は分岐部７９において管路６２と管路６５とに分岐しており、管路６２はさらに分岐部７８において管路６３と管路６４とに分岐している。
同様に管路６１’は分岐部７９’において管路６２’と管路６５’とに分岐しており、管路６２’は分岐部７８’において管路６３’と管路６４’とに分岐している。管路６４は吐出弁を開閉するための操作シリンダ４０’のシリンダヘッド側に接続され、管路６４’は操作シリンダ４０’のピストンロッド側に接続されている。同様に管路６３’は操作シリンダ４０のシリンダヘッド側に接続され、管路６３は操作シリンダ４０のピストンロッド側に接続されている。さらに、操作シリンダ２０に延びる管路６４’が操作シリンダ２０のシリンダヘッド側に接続され、管路６４が操作シリンダ２０のピストンロッド側に接続されている。これら操作シリンダ２０、４０、４０’のピストンロッド側にはフローコントロール弁７３、７１、７２’がそれぞれ設けられると共に、シリンダヘッド側にはフローコントロール弁７３’、７１’、７２がそれぞれ設けられている。
【００２２】
さらに、管路６５、６５’はシーケンス弁７４、７４’を介して駆動シリンダ１８、１８’のシリンダヘッド側にそれぞれ接続されている。前述した二方向切替弁（図示しない）にはタンク、油圧源などが接続されているが簡単にするために図示を省略する。
【００２３】
次いで本発明に基づく往復動複列型容積ポンプ１０の動作を説明する。油圧源（図示しない）から供給された圧油は、管路６１’に圧送される。このとき管路６１はタンク（図示しない）に接続されているので圧力は生じない。従って、管路６１’からの圧油が管路６４’、管路６３’を通って操作シリンダ２０、４０、４０’に供給され、これにより吸込用弁体２４’と吐出用弁体４２とが閉鎖すると共に、吸込用弁体２４と吐出用弁体４２’が開放するようになる。本発明においては操作シリンダ２０によって吸込用弁体２４、２４’の両方を動作させているので、駆動可能な部品の数を少なくすることができる。従って、本発明の往復動複列型容積ポンプ１０を低費用で運転可能であると共に修理・点検に要する時間も少なくすることができる。
【００２４】
油圧源から供給された管路６１’内の駆動用圧油は、シーケンス弁７４’を通って駆動シリンダ１８’のシリンダヘッド側に供給される。このとき、駆動シリンダ１８のシリンダヘッド側には圧は生じない。従って、駆動ピストン１９’は図４において左方に移動する押し行程となる。それゆえロッド１６’により直結されている圧送ピストン１５’も左方に移動する押し行程となり、それにより圧送シリンダ１１’内の搬送物、例えばスラリまたは汚泥が吐出口４８’を通って共通吐出口９０から吐出される。駆動ピストン１９’が左行することにより圧油が管路１７を通って駆動シリンダ１８のロッド側に供給され、これにより駆動ピストン１９が右方に移動するようになる。すなわち駆動ピストン１９は右方に移動する引き行程となる。従って、ロッド１６により駆動ピストン１９に連結された圧送ピストン１５も右方に移動するので、圧送されるべき搬送物が吸込口３８を通って圧送シリンダ１１内に吸込まれる。駆動ピストン１９が駆動シリンダ１８の右端に到達するときは、チェック弁５２の作用により到達時の衝撃が吸収される。他のチェック弁５１、５３、５４も同様に駆動ピストン１９または駆動ピストン１９’のシリンダ端部到達時における衝撃を吸収する役目を果たす。
【００２５】
駆動ピストン１９’が左端に到達すると、油圧源（図示しない）は管路６１に接続するように切り替わる。次いで管路６１内の圧油が管路６４、管路６３を通って操作シリンダ２０、４０のピストンロッド側に供給されると共に、管路６４を通って操作シリンダ４０’のシリンダヘッド側に供給される。これにより吸込用弁体２４’と吐出用弁体４２が開放して吸込用弁体２４と吐出用弁体４２’とが閉鎖するようになる。さらに管路６１の圧油はシーケンス弁７４を通って、駆動シリンダ１８のシリンダヘッド側に供給される。従って、駆動ピストン１９およびこれに連結された圧送ピストン１５は図４の左方に移動し、これにより、圧送シリンダ１１内の搬送物が吐出口４８を通って共通吐出口９０から吐出される。圧送ピストン１５が左方に移動する際に圧油が管路１７を介して圧送シリンダ１１’のロッド側に供給されるので、ピストン１９’が右方に移動するようになる。これにより、ピストン１９’に連結された圧送ピストン１５’も右方に移動するので、圧送シリンダ１１’内に次に圧送されるべき搬送物が吸い込まれる。
【００２６】
本発明に基づく往復動複列型容積ポンプ１０は吸込口３８を吸込用弁体２４により開放しつつ圧送ピストン１５を引き込むことにより一方の圧送シリンダ１１に搬送物を吸込み、同時に吐出口４８を吐出口用弁体４２により閉鎖しつつ圧送ピストン１５’を押込むことにより他方の圧送シリンダ１１’内の搬送物を吐出する。この吸込押出動作を一対の圧送シリンダ１１、１１’により交互に繰り返すことにより、搬送物を共通吐出口９０から連続的に吐出することができる。本発明においては単一の操作シリンダ２０により二つの吸込用弁体２４、２４’を動作させているので、往復動複列型容積ポンプ１０を低費用で運転することができる。
【００２７】
本発明においては吐出用弁体４２、４２’およびこれらに対応した操作シリンダ４０、４０’を備えているので搬送物が逆流等することなしに搬送物を確実に吸込・吐出することができる。さらに、前述したように例えば吐出用弁体４２が開放するときに操作シリンダ４０内のピストンがシリンダヘッド側に移動する。これによりシーケンス弁７４’内の圧力が高まるのでシーケンス弁７４’内のスプール（図示しない）が移動し、それにより、圧油が駆動シリンダ１８’のシリンダヘッド側に供給されるようになる。次いで、駆動シリンダ１８’内の駆動ピストン１９’が左方に移動し、圧送シリンダ１１’内の搬送物が圧送ピストン１５’によって吐出される。すなわちシーケンス弁７４’が存在することにより吐出用弁体４２’の開放作用の後に圧送ピストン１５’による圧送作用が起きるようになっている。シーケンス弁７４も同様に機能するので、本発明においては吐出用弁体４２が開放した後に圧送ピストン１５が左方に移動すると共に、吐出用弁体４２が閉鎖した後に圧送ピストン１５が右方に移動するようになる。従って、本発明の往復動複列型容積ポンプ１０においては搬送物がポンプ内で逆流することはない。
【００２８】
また、図３に示すように圧送ピストン１５の運動方向に対して平行な供給室３６の縦方向寸法は吸込口３８の寸法、例えば直径よりも大きいのが好ましく、圧送シリンダ１１内に吸い込まれる搬送物の量を確保することにより搬送物をシリンダ内に吸い込ませるのを容易にすることができる。従って、供給室３６内の容積は各圧送シリンダ１１、１１’の吸込可能量よりも大きいのが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明においては可動部品の数を少なくすることができるので、往復動複列型容積ポンプ１０の修理・点検に要する時間を短くできるのは明らかである。当然のことながら、ホッパ底部から延びる二つのチューブが二つの吸込口３８、３８’に直接的に接続されている場合も本発明の範囲に含まれる。
【００３０】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、一つの弁軸に二つの弁体を設置しているため駆動可能な部品点数を少なくすることができるので、低費用で運転可能であると共に修理・点検に要する時間も少なくすることができるという共通の効果を奏しうる。
【００３１】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、搬送物が逆流等することなしに搬送物を確実に吸込・吐出することができるという効果を奏しうる。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、運転効率を最適に維持することができるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの頂面図である。
【図２】本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの縦断面図である。
【図３】本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの部分拡大図である。
【図４】本発明に基づく往復動複列型容積ポンプの全体図である。
【図５】（ａ）従来技術の往復動複列型容積ポンプの頂面図である。
（ｂ）図５（ａ）の線Ａ−Ａに沿ってみた従来技術の往復動複列型容積ポンプの部分縦断面図である。
【符号の説明】
１０…往復動複列型容積ポンプ
１１、１１’…圧送シリンダ
１２…供給口
１４…水室
１５、１５’…圧送ピストン
１６、１６’…ロッド
１７…管路
１８、１８’…駆動シリンダ
１９、１９’…駆動ピストン
２０…操作シリンダ
２１…弁軸
２４、２４’…吸込用弁体
２９、２９…吸込弁室
３６…供給室
３８、３８’…吸引口
４０、４０’…操作シリンダ
４１、４１’…弁軸
４２、４２’…吐出用弁体
４８、４８’…吐出口
４９…吐出弁室
５０…弁軸収容部
６１、６１’…管路
６２、６２’…管路
６３、６３’…管路
６４、６４’…管路
６５、６５’…管路
７４、７４’…シーケンス弁
７８、７８’…分岐部
７９、７９’…分岐部
９０…共通吐出口
９１…ホッパ

Claims (3)

1. 互いに平行に配置されていて、往復運動可能なピストンをそれぞれ内包する一対の圧送シリンダと、
   該圧送シリンダのシリンダヘッド側において前記ピストンの往復運動方向に対して垂直に往復運動可能な一つの吸込用弁軸と、
   前記吸込用弁軸上において対面した一対の搬送物吸込口と、
   該搬送物吸込口を交互に開閉させるために前記吸込用弁軸に取り付けられた一対の吸込用弁体と、
   前記搬送物を吐出するための一対の搬送物吐出口とを具備し、
   前記一対の吸込用弁体の間の距離は前記対面した搬送物吸込口の間の距離よりも大きくなっており、前記吸込用弁軸の一方の吸込用弁体が一方の前記搬送物吸込口を開放していて他方の吸込用弁体が他方の搬送物吸込口を閉鎖するときに、前記搬送物が前記一方の搬送物吸込口から一方の搬送シリンダ内に吸い込まれると共に他方の搬送シリンダ内の搬送物が前記搬送物吐出口から吐出される往復動複列型容積ポンプ。
2. さらに、前記一対の搬送物吐出口を開閉するために一対の吐出用弁軸にそれぞれ取り付けられた吐出用弁体を具備する請求項１に記載の往復動複列型容積ポンプ。
3. 前記一方の吸込用弁体の閉鎖時に他方の吸込用弁体とこれに対応する吸込口との間の距離が該吸込口の内径の約１／２以下である請求項１または２に記載の往復動複列型容積ポンプ。

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