JP2008045551A - 取り外し可能なマニホールド、シム並びに第1段及び第2段ヘッド部oリング受入ボスを有する2段円錐型液封式ポンプ - Google Patents
取り外し可能なマニホールド、シム並びに第1段及び第2段ヘッド部oリング受入ボスを有する2段円錐型液封式ポンプ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】クリアランスの設定により、耐摩耗性を向上し、漏れによる効率を防止する。
【解決手段】2段液封式ポンプ10は、第1の端部で第1段ヘッド部に接続され第2の端部で第2段ヘッド部に接続される2チャンバ16,18から成る本体14を有する。第1段および第2段ヘッド部は各々が、内側面、側面または端部を含む。各端部は、対向する本体の一側面に係合するように構成される。少なくとも1つの端部は、本体内のロータ12と円錐との間に隙間(クリアランス)を設定するのを可能にするようにシムとして機能する複数のガスケット200を受け入れるように設計された面を有する。各端部は、側壁を備えたボスを有する。ボスは、ポンプ本体によって受容される。
【選択図】図2
【解決手段】2段液封式ポンプ10は、第1の端部で第1段ヘッド部に接続され第2の端部で第2段ヘッド部に接続される2チャンバ16,18から成る本体14を有する。第1段および第2段ヘッド部は各々が、内側面、側面または端部を含む。各端部は、対向する本体の一側面に係合するように構成される。少なくとも1つの端部は、本体内のロータ12と円錐との間に隙間(クリアランス)を設定するのを可能にするようにシムとして機能する複数のガスケット200を受け入れるように設計された面を有する。各端部は、側壁を備えたボスを有する。ボスは、ポンプ本体によって受容される。
【選択図】図2
Description
本発明は液封式(水封式を含む)ポンプに関し、より詳細には円錐型2段(2ステージ)液封式ポンプ、および真空を生じさせるために使用される2段液封式真空ポンプに関する。
本発明はポンプに関する。特に、本発明は真空を生じさせるために使用される2段液封式ポンプに関する。液封式ポンプは、湿潤性工業環境で使用することができ、本質的に低摩擦であるため、耐用年数が長い。液封式ポンプは、偏心ケーシング内で自由に回転するインペラ(羽根車)によって、空気または気体を除去する。作動液体(通常は水)がポンプ内に供給され、遠心力によって飛ばされて内側ケーシング壁に沿って可動リング(封液)を形成し、封止されたポンプチャンバを形成する。また、封止液体もポンプ内に供給され、ロータと他の部品との間の隙間を封止する。工業的ユーザは、様々な用途にこれらの高度に信頼の置けるポンプを使用する。たとえば、湿潤紙パルプを鶏卵箱および苗床容器に成形する用途、処置用土壌から汚染された地下水を真空引きする土壌改善の用途、および、他の多くの用途がある。液封式ポンプの具体例は、特許文献1および特許文献2に見出すことができる。両特許の内容は、本出願において参照され導入される。
米国特許第4,521,161号明細書(Olsen等)
米国特許第5,899,688号明細書(Shenoi等)
本発明に従う2段液封式ポンプは、第1の端部で第1段ヘッド部に接続され第2の端部で第2段ヘッド部に接続される2チャンバから成る本体を有する。例示的な実施形態において、第1段および第2段ヘッド部は各々が、内側面、側面または端部を含む。各端部は、対向する本体の一側面に係合するように構成される。少なくとも1つの端部は、本体内のロータと円錐との間に隙間(クリアランス)を設定するのを可能にするようにシムとして機能する複数のガスケットを受け入れるように設計された面を有する。クリアランスの設定を可能にするために、シムを使用してヘッド部の内側面と本体の端部との間に軸方向の間隔を形成する。円錐とロータとの間のクリアランスは、最大性能のために重要である。第1段および第2段のヘッド部はまた、各々が、その面に環状の切り込み(rabbet)若しくはボスを有する。ボスは、要求のより厳しい用途における封止を可能にするためにOリングを受け入れるように構成される。
例示的な実施形態において、第1段および第2段のヘッド部は、本体から独立した取り外し可能な段間マニホールドによって相互接続される。段間マニホールドは、効率を改善するための空気/水分離構造を内蔵する。取り外し可能な(リムーバブル)段間マニホールドを使用する場合には、ヘッド部および本体の鋳造を簡略化でき、より良好なコアサポート、より良好な可鍛性、及び鋳造欠陥率の低下に寄与し、結果としてコストが低下する。段間マニホールドは、第1段(第1ステージ)から送出される空気と水を分離するように変断面設計を有する。取り外し可能なマニホールドにより、ヘッド部上でのOリングの交換使用を可能にする。取り外し可能なマニホールドは、ヘッド部上の対応するフランジ面に対するOリングまたはガスケット封止用のフランジを有する。フランジのボルト用の貫通穴は、端移動(end travel)設定の変動に適応するようなサイズを有する。
例示的な実施形態において、第1段の円錐は、第1段円錐に形成された2個のタイミング通気口から構成される補助排出ポートを有する。この通気口は、低速安定性を提供し、これにより、水分処理能力が改善され油圧ノイズが低減される。当該通気口は、高真空能力が影響されないように配置される。また、この通気口は、低真空でのホッギング(hogging)状態下でロータバケットの過剰圧縮を減少させ、それによって、低真空での所要ピーク電力を減少させる。
本発明の追加的特徴は、下記の例示的な実施形態の詳細な説明を考慮すれば、当業者に明らかになるであろう。
連続気流に影響を与えることなく大量の材料キャリーオーバーを処理するように構成された2段(若しくは、2ステージ)液封式真空ポンプ10が図示される。ポンプ10は、本体14に対して偏心配置されるロータ12を含む。本体14は、チャンバ16aを取り囲む第1のチャンバ・ハウジング16を有する。本体は、さらに、チャンバ18aを取り囲む第2のチャンバ・ハウジング18を有する。図2に示されるように、第1段(第1ステージ)38は図の右側にあり、第2段(第2ステージ)36は図の左側にある。マニホールド34は、第1段38と第2段36を接続する。
本体14は、第1段38を第2段36から分離する中間円形壁48を含むロータ12を収容するように構成される。ロータ12は、駆動シャフト49に連結され、力が入力シャフト50に加えられたときに駆動シャフト49によって回転させられる。ロータ12は、第1段ブレード52および第2段ブレード54を含む。ロータ12及び駆動シャフト49は、第1のチャンバ16a内に空間56が形成され且つ第2のチャンバ18a内に空間58が形成されるように、本体14内に配置される。
また、本体14内には第1段及び第2段の円錐60、62が配置される。第1段の円錐60は第1のチャンバ16a内に配置され、第2段の円錐62は第2のチャンバ18a内に配置される。第1段ヘッド部32は、第1段ハウジング16の端201で本体14に連結される。第2段ヘッド部33は、第2段ハウジング18の端206で本体14に連結される(例えば、図2参照)。
第1段ヘッド部またはエンドシールド32は、本体14の第1のチャンバ・ハウジング16に連結されるように構成される。第1段ヘッド部32の面79には、第1段ヘッド部32を本体14の第1のチャンバ・ハウジング16に固定するための複数の開口92が形成される。第1段の面、エンドまたは側面79は、表面179を有し、表面179はシム200を受け入れるように構成される。シム200は、第1の本体14の端壁201と内側面の表面179との間に軸方向の間隔または距離を生じさせる。この間隔は、円錐60、62とロータ12との間に端移動クリアランスを設定することを可能にする。円錐型液封式ポンプにおいて、ロータ12と第1段および第2段円錐60、62との間に移動クリアランスを適切に設定することは重要である。もし、これらの構成要素が適切に配置されない場合には早期摩耗および内部漏れが生じるおそれがあり、それにより、真空ポンプの効率が低下するおそれがある。
また、第1段ヘッド部32は面79上に環状切り込み(rabbet)若しくはボス110を有し、110はOリング202を受け入れて第1段ヘッド部32と本体14との間の封止を可能とするように構成される。Oリング202はボス110の円周状側壁203と本体14の端方向の内部側壁204との間を封止する。Oリング202を受け入れる溝203aが側壁203にある。段間マニホールド34が第1段ヘッド部32から取り外せるので、Oリングを交換使用することが容易にできる。
第1段ヘッド部32は、例えば、図4および図5に示されるように、第1段円錐60のフランジ82を受け入れるように構成される凹所80を有する。凹所80は、第1段円錐60を第1段ヘッド部32に取り付け可能にする複数の開口84を有する。また、第1段ヘッド部32は、ロータシャフト49を受け入れるように構成された中心部開口86を有する。凹所80は、開口86とボス側壁203との間にある。また、第1段ヘッド部32は封水(封液)供給通路88(図7a参照)を有し、封水が第1段円錐通路88a(図6a参照)に入ることを可能にする。さらに、第1段ヘッド部32は入口ポート70と流体連通する空気入口26を有する(図7a参照)。また、第1段ヘッド部32は排出ポート開口66(図7a参照)と流体連通する排出ポート30(図5参照)を有する。
また、第1段ヘッド部32はポンプ10の固定を可能にする一対のブラケット部材90(図7b参照)を有する。
第1段円錐60は通路20を有し(図6a、6b参照)、通路20に対して入口ポート70(図7a)が開口している。また、第1段円錐60は排出ポート開口66(図7a参照)に対して開口する主排出ポート64(図6a,6c参照)を有する。さらに、第1段円錐60は補助排出ポート68(図6a,6c参照)を有する。補助排出ポート68は、低速安定性のための2つの時間調節通気口からなり、当該通気口は水処理能力を向上させ、結果として水圧ノイズを減少させる。補助排出ポート68は高真空能力が影響されないように配置される。また通気口は、低真空でのホッギング(hogging)状態下で、ロータ12のブレード52間のロータバケット若しくは空間28(図3参照)における過剰な圧縮を減少させる。付随して、低真空での所要ピーク電力もまた減少する。ポンプ10は、第1段円錐60がこれらの通気口を備えることで、通常先端速度よりも低速で作動できる。また、円錐60は水圧ノイズを減少するために直線状に整列配置された4個のスキュー穴67(図6c参照)を有する。
第2段ヘッド部またはエンドシールド33は、取入ポート71a、71b(図5参照)を有し、これらは段間マニホールド34から圧縮空気を受け入れるように構成された第1のチャンバ71aと、段間マニホールド34から水を受け入れるように構成された第2のチャンバ71bとを有する。また、第2段ヘッド部33は出口ポート81を有する。第2段ヘッド部33は、本体14の第2のチャンバ・ハウジング18に連結されるように構成される。
第2段ヘッド部33は面79a上に環状切り込み(rabbet)またはボス110aを有し(図8b参照)、110aはOリング202を受け入れて第2段ヘッド部33と本体14との間の封止を可能にするように構成される。段間マニホールド34は第2段ヘッド部33から取り外せるので、Oリング202を交換使用することが容易にできる。Oリング202は、第1段ヘッド部32と同一方式で、即ち、ボス110aの側壁207(図8b参照)と本体14の内部側壁208(図2参照)との間を封止する。Oリング202は溝210(図8c参照)内に着座する。
第1段および第2段ヘッド部32、33は、例えば、図2に示されるように、駆動シャフト49を支持するように構成される外部軸受キャリア94、96を有する。軸受キャリア94、96は、駆動シャフト49を支持するように構成される軸受98、100を含む。駆動シャフト49に沿う漏れを防止して第1段および第2段ヘッド部32、33を封止するために、第1段および第2段ヘッド部32、33では、ロータ12とポンプ10の残部との間にシール102、104(図2参照)を使用している。
排出ポート30および取入ポート71a、71b(図5参照)の両者は、嵌め合わせ面77(図7c,7d参照)、78(図8b参照)を含み、77及び78は、Oリングまたはガスケットを受け入れてポート30および71a、71bを段間マニホールド34に対して封止するように構成される。嵌め合わせ面77、78には、第1第および第2段ヘッド部32、33の端移動設定の変動に適応するような大きさを有する複数の開口76が形成できる。段間マニホールド34は取り外し可能であるため、費用効果的な製造のために軽量で耐食性の材料で作られるという選択肢を提供する。
ポンプ10のモジュール設計は、第1段内側面79(図7a参照)と本体端壁201(図3参照)との間にガスケットが使用されることを可能にする。ガスケットは、電力産業での用途等の一般的な用途においてポンプが使用されるときに、シム200およびガスケット200(図3参照)としての二重の目的を果たす。また、同モジュール設計は、化学産業での用途等の要求のより厳しい用途のために、同一鋳造を使用するが何らかの追加的な機械加工を備えるOリングの使用を可能にする。要求の厳しい産業用途では、シム200は端移動を設定するためだけに使用され、Oリング202は第1段ヘッド部32/第2段ヘッド部33と本体14との間を封止するように使用される。
ガスケットのみの構成、即ち、Oリングがない場合には、第1段または第2段ヘッド部上のガスケットは端移動クリアランスを設定するためのシム(shim)としても機能する。第2段ヘッド部上に使用されるガスケット/シムは何れも、導管205(図8a,8b,8c参照)の周りを封止するように構成されなければならない。この構成に使用されるシムまたはガスケットは何れも、Oリング202の使用を妨げないであろうが、一般的に、封止用にガスケットが使用されるときにはOリングは要望されない。従って、Oリング202を省略することもある。逆に、封止用のOリングを使用するときには、封止用にガスケットを使用することは所望されない。使用されるガスケットは何れもシムとして完全に機能するであろう。
或るOリングの構成では、図示された表面179aを有する第2段の内側面端若しくは側面79aは、円錐60、62とロータ12との間の端移動の設定を可能にするためにシムを受け入れるようには構成されていない。第2段ヘッド部の作動液体導管205はシムの効果的な使用を妨げる。導管205は、Oリング209(図3参照)を受け入れる溝205aで縁取られている。Oリング209は、本体14の端面206(図3参照)に対して導管205を封止する。もしシムが使用される場合には、端面206に対して導管205を封止するOリングの能力を妨げるであろう。従って、Oリング構成では、第2段ヘッド部33上にシムを使用することを可能にするために、シムの使用に適合するように第2段ヘッド部33を再構成しなければならないであろう。例えば、導管205を除去し、代替の導管構成を使用することができる。
ポンプ動作において、ロータ12が回転することにより、空気または気体は第1段ヘッド部の入口26内に引き込まれ、矢印112(図4参照)で示される方向に進む。空気は、入口ポート70(図7a参照)を通じて第1円錐通路20(図6a参照)に入る。回転が進むにつれて、液封(環状の封止液体)用の液体(図示せず)は、空気または気体を圧縮するロータバケット28(図3参照)内に送り込まれ、次いで、気体および液体の混合物が、矢印114(図7a参照)によって示された方向に第1段ヘッド部32のポート66を通じて円錐排出ポート64(図6a参照)から送り出される。この気体および液体の混合物は、ポート30を通って第1段ヘッド部32から排出され、段間マニホールド34に入り、矢印116(図4参照)で示されるように進む。
上記気体/液体混合物がマニホールド34に沿って移動するにつれて、この混合物は、
底面部分46に通じて下方に傾斜するランプ44によって特徴づけられる拡張領域42(図4参照)に入る。底面部分46は上方部分47に対向している。拡張領域42において、混合物の液体部分は底面部分46へ向って落下し、空気部分は液体上の上方部分47にとどまる。この分離は、速度の減少および重力効果に起因して発生する。空気はチャンバ71a(図5参照)を通じて第2段ヘッド部33に入る。(分離された)液体はチャンバ71b(図5参照)を通じて第2段ヘッド部33に入る。矢印118は、段間マニホールド34から第2段ヘッド部33内へ送入される空気を示している。矢印120は、段間マニホールド34から第2段ヘッド部33内へ送入される水を示している。
底面部分46に通じて下方に傾斜するランプ44によって特徴づけられる拡張領域42(図4参照)に入る。底面部分46は上方部分47に対向している。拡張領域42において、混合物の液体部分は底面部分46へ向って落下し、空気部分は液体上の上方部分47にとどまる。この分離は、速度の減少および重力効果に起因して発生する。空気はチャンバ71a(図5参照)を通じて第2段ヘッド部33に入る。(分離された)液体はチャンバ71b(図5参照)を通じて第2段ヘッド部33に入る。矢印118は、段間マニホールド34から第2段ヘッド部33内へ送入される空気を示している。矢印120は、段間マニホールド34から第2段ヘッド部33内へ送入される水を示している。
実施形態は図面および前述の説明に例示され述べられているが、そのような例示および説明は、例示的なものであるとみなされ、特に制限的なものではなく、例示的な実施形態のみが示され述べられ且つ本発明の思想に入るすべての変更および修正例は保護されることが望まれることが理解される。出願人は、開示の実施形態の例示として意図される説明および図面を提供しており、これらの実施形態に対して開示の制限を含むかまたは暗示するとして解釈されるようには意図されない。明細書に述べられた様々な特徴から発生する本発明の開示の複数の利点がある。開示の代替の実施形態は、述べられた特徴のすべてを含まなくてもよいが、依然として、そのような特徴の利点の少なくともいくつかから利益を得ることに注意されたい。当業者は、過度の実験なしで、開示および関連方法の自己の実施を容易に考案してもよく、それらは、開示の1つまたはそれ以上の特徴を組み込み、且つ、本開示および添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に入る。
9 駆動シャフト
10 2段液封式真空ポンプ
12 ロータ
14 本体
16 第1のチャンバ・ハウジング
16a チャンバ
18 第2のチャンバ・ハウジング
18a チャンバ
20 第1円錐通路
26 空気入口
28 ロータバケット
30 排出ポート
32 第1段ヘッド部
33 第2段ヘッド部
34 段間マニホールド
36 第2段
38 第1段
42 拡張領域
44 下方に傾斜するランプ
46 底面部分
47 上方部分
48 中間円形壁
49 駆動シャフト
50 入力シャフト
52 第1段ブレード
54 第2段ブレード
56,58 空間
60 第1段円錐
62 第2段円錐
64 主排出ポート
66 排出ポート開口
67 スキュー穴
68 補助排出ポート
70 入口ポート
71a 第1のチャンバ(取入ポート)
71b 第2のチャンバ(取入ポート)
76 開口
77,78 嵌め合わせ面
79,79a 面
80 凹所
81 出口ポート
82 フランジ
84 開口
86 中心部開口
88 封水供給通路
88a 第1段円錐通路
90 ブラケット部材
92 開口
94,96 外部軸受キャリア
98,100 軸受
102,104 シール
110,110a 環状切り込み(rabbet)若しくはボス
112,114,116,118,120 矢印
179,179a 表面
200 シム(ガスケット)
201 端(端壁)
202 Oリング
203 円周状側壁
203a 溝
204 内部側壁
205 導管
205a 溝
206 端(端面)
207 側壁
208 内部側壁
209 Oリング
210 溝
10 2段液封式真空ポンプ
12 ロータ
14 本体
16 第1のチャンバ・ハウジング
16a チャンバ
18 第2のチャンバ・ハウジング
18a チャンバ
20 第1円錐通路
26 空気入口
28 ロータバケット
30 排出ポート
32 第1段ヘッド部
33 第2段ヘッド部
34 段間マニホールド
36 第2段
38 第1段
42 拡張領域
44 下方に傾斜するランプ
46 底面部分
47 上方部分
48 中間円形壁
49 駆動シャフト
50 入力シャフト
52 第1段ブレード
54 第2段ブレード
56,58 空間
60 第1段円錐
62 第2段円錐
64 主排出ポート
66 排出ポート開口
67 スキュー穴
68 補助排出ポート
70 入口ポート
71a 第1のチャンバ(取入ポート)
71b 第2のチャンバ(取入ポート)
76 開口
77,78 嵌め合わせ面
79,79a 面
80 凹所
81 出口ポート
82 フランジ
84 開口
86 中心部開口
88 封水供給通路
88a 第1段円錐通路
90 ブラケット部材
92 開口
94,96 外部軸受キャリア
98,100 軸受
102,104 シール
110,110a 環状切り込み(rabbet)若しくはボス
112,114,116,118,120 矢印
179,179a 表面
200 シム(ガスケット)
201 端(端壁)
202 Oリング
203 円周状側壁
203a 溝
204 内部側壁
205 導管
205a 溝
206 端(端面)
207 側壁
208 内部側壁
209 Oリング
210 溝
Claims (12)
- 第1のヘッド部であって、入口と、出口と、前記第1のヘッド部を貫通するシャフト受容開口と、内側端とを有し、前記内側端はボスを含み、前記ボスは側壁を有する第1のヘッド部と、
入口と、出口と、内側端とを有する第2のヘッド部と、
前記第1のヘッド部の前記内側端に連結される第1の端部と、前記第2のヘッド部の前記内側端に連結される第2の端部とを有する本体とを備え、
前記本体の前記第1の端部は前記ボスを受容する液封式ポンプ。 - 前記第1のヘッド部の出口は段間マニホールドの第1の端部に取り外し可能に連結され、
前記第2のヘッド部の入口は前記段間マニホールドの第2の端部に取り外し可能に連結される、請求項1に記載の液封式ポンプ。 - 前記本体はそれに不可欠な前記マニホールドを有さない、請求項2に記載の液封式ポンプ。
- 前記第1のヘッド部は前記液封式ポンプの第1段ヘッド部である、請求項1に記載の液封式ポンプ。
- 前記第1のヘッド部の前記内側端はシム受容面を有し、前記シム受容面は前記ボスの一表面を形成しない、請求項1に記載の液封式ポンプ。
- 前記シム受容面はそれを貫通する複数の開口を有する、請求項5に記載の液封式ポンプ。
- 前記本体の一端壁と前記シム受容面との間に複数のシムを有する、請求項6に記載の液封式ポンプ。
- 液封式ポンプ用のヘッド部であって、
切り込み部および凹部を有し、前記切り込み部は側壁を有する内側端と、
入口と、
出口と、
前記ヘッド部を貫通するシャフト受容開口とを備え、
前記シャフト受容開口と前記切り込み部の側壁との間に前記凹部を有する液封式ポンプ用ヘッド部。 - 前記ヘッド部は2段液封式ポンプ用の第1段ヘッド部であり、前記ヘッド部は前記出口にマニホールド嵌め合いフランジを含む、請求項8に記載のヘッド部。
- 前記ヘッド部は2段液封式ポンプ用の第2段ヘッド部であり、前記ヘッド部は前記入口にマニホールド嵌め合いフランジを含み、前記入口は空気受容チャンバと液体受容チャンバに分離されている、請求項8に記載のヘッド部。
- 前記切り込みの側壁はその中に溝を有する、請求項8に記載のヘッド部。
- 前記内側端はシム受容面を有し、前記シム受容面と前記凹部との間にボスを有する、請求項8に記載のヘッド部。
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