JP2013524097A - 液封式ポンプ及び液封式ポンプの作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、真空汚水システムにおいて真空状態を生成し且つ汚物の流れを圧送するための液封式ポンプ１に関する。液封式ポンプは、汚物の流れの方向に、ポンプ入口１１と、入口チャンバ１３と、メカニカル・シール２０が設けられた駆動軸１６上に配置されたロータ１５を備えるポンプ・ハウジング１４と、出口チャンバ１７と、ポンプ出口１９とを有する。メカニカル・シール２０は、出口チャンバ１７内に配置される。出口チャンバ１７には、一体型拡張部１８が設けられており、一体型拡張部１８は、汚物の流れがポンプ出口１９から吐出される前にその汚物の流れを出口チャンバ１７内に保持してメカニカル・シール２０の潤滑を向上させるために、出口チャンバ１７の拡張部を提供する。

Description

本発明は、真空汚水システムにおいて真空状態を生成し且つ汚物の流れを圧送するための液封式ポンプに関する。請求項１のプリアンブルによれば、この液封式ポンプは汚物の流れの方向に、ポンプ入口と、入口チャンバと、メカニカル・シールが設けられた駆動軸に配置されたロータを備えるポンプ・ハウジングと、出口チャンバと、ポンプ出口とを備え、ポンプ入口は、汚物の流れを受け取るためのコレクタに接続されるように配置されており、ポンプ出口は、汚物の流れを吐出するための吐出管に接続されるように配置されている。また、本発明は、液封式ポンプの作動方法に関する。

液封式ポンプなどの流体ポンプにおける典型的な構成は、グランド・パッキン及びリップ・シールの代わりに、メカニカル・シールを用いることである。メカニカル・シールは、圧送される流体が駆動軸に沿って漏出するのを防ぐために設けられる。しかし、知られている流体ポンプにおいてよくある問題は、メカニカル・シールの寿命であり、これは当然ながら流体ポンプの信頼性に影響を及ぼす。特に、汚物の流れが非常に乱れる真空汚水システムにおいては、メカニカル・シールは、通常、非常に乾燥した状態で稼働し、それにより、高い損傷危険性にさらされる。

本発明の目的は、上述の問題を回避すること、及び拡張された寿命を有する液封式ポンプを得ることである。この目的は、請求項１に記載の液封式ポンプ、及び請求項１０に記載の液封式ポンプの作動方法によって達成される。

本発明の基本概念は、液封式ポンプの作動中に、固有の潤滑剤を提供することである。このことは、メカニカル・シールを出口チャンバ内に配置することによって実現される。出口チャンバには一体型拡張部が設けられ、ポンプ出口は汚物の流れの方向においてこの一体型拡張部の下流端に配置される。それにより、特にポンプの稼働中、すなわちポンプが作動されているときに、メカニカル・シール上に潤滑剤すなわち汚水の一定且つ十分な流れが保持される。出口チャンバが、一体型拡張部を有し、一体型拡張部が、出口チャンバを拡張し、すなわち標準的な液封式ポンプの出口チャンバと比較してより大きな容積を出口チャンバに与えるので、そのような拡張された出口チャンバが、メカニカル・シールの適切な潤滑を確実にするより多量の汚水を含有する。

この構成の有利な効果は、汚物の流れがポンプ出口から吐出される前に出口チャンバ及び出口チャンバの一体型拡張部内へ及びそれらを通って流れるので、メカニカル・シールが、その汚物の流れ、すなわち汚水によって潤滑されるように配置されることである。

したがって、出口チャンバの一体型拡張部は、出口チャンバの直接連続部及び拡張部を提供し、汚物流は、ポンプ出口から吐出される前に、ポンプ・ハウジングから直接連続部及び拡張部内に受容される。このことにより、液封式ポンプの稼働中は常にメカニカル・シールの潤滑が増進されるようになる。

汚水の潤滑効果を向上させるための有利な構成は、汚物の流れの方向に出口チャンバ内で駆動軸の長さの一部にわたり且つ駆動軸に沿って延在する軸方向羽根を、出口チャンバに設け、その結果、汚物の流れが出口チャンバを通って流れる際に、その汚物の流れをメカニカル・シールに沿って及びメカニカル・シールの方へ向けるようになっているということである。

汚水の潤滑効果を高めるための別の有利な構成は、汚物の流れの方向に出口チャンバ内で駆動軸の外周の一部の周りに延在し且つ駆動軸の長さの一部にわたって延在する半径方向羽根を、出口チャンバに設け、その結果、汚物の流れが出口チャンバを通って流れる際に、その汚物の流れをメカニカル・シールの周辺に及びメカニカル・シールの方へ向けるようになっているということである。

さらなる有利な構成は、駆動軸の方向に一体型拡張部の一部にわたって延在し且つ汚物の流れの方向において出口チャンバの下流に延在するフランジ手段を、出口チャンバの一体型拡張部に設けることである。このフランジ手段は、汚物の流れを妨げて出口チャンバの方へ向け直し、したがって、メカニカル・シールの潤滑を向上させる。

液封式ポンプの効率的な作動を確実にするために、ポンプ入口には逆流防止弁手段が設けられる。

液封式ポンプ内の流れの問題を回避するために、液封式ポンプは、有利には、ポンプ・ハウジングの上流にマセレータ・デバイスを備える。

本発明は、汚物源と、コレクタを含む真空配管と、真空配管と汚物源との間に配置された吐出弁と、吐出管からの汚物の流れを受容するための受入設備とを備える真空汚水システムに液封式ポンプが配備される場合に、特に有利である。

本発明のさらなる有利な特徴は、請求項２から９まで、及び請求項１１から１５までに記載されている。

以下において、単に一例として、添付の概略図を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

本発明による液封式ポンプを用いた例として真空汚水システムの全体配置を示す図である。 本発明の第１の実施形態の図である。 本発明の第２の実施形態の図である。 本発明の第３の実施形態の図である。 本発明の第４の実施形態の図である。 本発明の第５の実施形態の図である。

図１は、真空汚水システム６の全体配置を示す。真空汚水システムは汚物源を備え、この実施形態では、トイレ６１、小便器６２、洗面台６３、及びシャワー６４などの複数の汚物源を備える。真空汚水システムは、支管７１、主配管７２、及びコレクタ７３を含む真空配管７をさらに備える。トイレ６１などの汚物源は、汚物源と真空配管との間に配置された吐出弁（図示せず）を介して、真空配管に、又はこの実施形態では支管７１に、接続されている。液封式ポンプ１が、真空汚水システムにおいて真空状態を生成し且つ汚物の流れを圧送するために、コレクタ７３に接続されている。液封式ポンプ１はさらに、汚物の流れを受入設備９に吐出するために、吐出管８に接続されている。船舶に搭載された真空汚水システムの場合、吐出設備は、例えば周囲の海、貯蔵槽、又は処理プラントである可能性がある。汚物の流れは、実質的には汚水の形状をとる。

この種の真空汚水システムは、当技術分野においてよく知られ、また当業者によく知られており、したがって、これに関してはこれ以上詳細には説明しない。

汚物の流れの方向は、ブロック矢印によって示されている。

図２は、本発明による液封式ポンプ１の第１の実施形態をより詳細に示す。液封式ポンプ１は、汚物の流れの方向（ブロック矢印によって示されている）に、逆流防止弁１２が設けられたポンプ入口１１と、入口チャンバ１３と、メカニカル・シール２０が設けられた駆動軸１６に配置されたスクリュー・ロータ１５を備えるポンプ・ハウジング１４と、出口チャンバ１７と、ポンプ出口１９とを備える。入口１１は、図１に関連して説明されたように、コレクタ７３に接続されるように配置される。ポンプ出口１９は、図１に関連して説明されたように、吐出管８に接続されるように配置される。液封式ポンプ１は、この液封式ポンプの出口側に配置された電気モータ１００によって駆動される。

駆動軸１６のメカニカル・シール２０は、出口チャンバ１７内に配置されている。メカニカル・シール２０は、圧送される流体、この場合では真空汚水システムの様々な汚物源から収集及び圧送される汚物であるが、この流体が、液封式ポンプ１を通して汚物が圧送される際に駆動軸１６に沿って漏出するのを防ぐために設けられている。この実施形態では、出口チャンバ１７には、一体型拡張部１８の形で、一体化及び拡張された容積が設けられている。一体型拡張部１８は、駆動軸１６の方向に、出口チャンバ１７と、ポンプ・ハウジング１４の一部とにわたって延在している。ポンプ出口１９は、汚物の流れの方向（ブロック矢印によって示されている）における一体型拡張部１８の下流端に配置されている。このようにして、出口チャンバ１７の一体型拡張部１８は、出口チャンバ１７の直接連続部及び拡張部を提供し、汚物流は、ポンプ出口１９から吐出される前にポンプ・ハウジング１６から直接連続部及び拡張部内に受容される。このことにより、液封式ポンプ１の稼働中は常にメカニカル・シール２０の潤滑が増進されるようになる。

液封式ポンプ１は、汚物の流れの中の任意の固形物等を軟化させるために、ポンプ・ハウジング１４の上流にマセレータ・デバイス３０を備える。マセレータ・デバイス３０は、真空システムの作動時に汚物の流れに閉塞が起こらないようにするのに役立つ。

図３は、本発明による液封式ポンプ１の第２の実施形態をより詳細に示す。この実施形態は、上記の図２において説明された実施形態に対応し、それにより、対応する要素は図２におけるものと同一の参照番号によって示されている。この実施形態は、軸方向羽根４０をさらに備え、軸方向羽根４０は、駆動軸１６から所与の間隔のところで、駆動軸１６に沿ってポンプ・ハウジング１４の下流端から駆動軸１６の方向に延在している。それにより、汚物流がポンプ・ハウジング１４から出て出口チャンバ１７内へ、及びそれらを通って一体型拡張部１８及びポンプ出口１９の方へ進むときの、メカニカル・シール２０上への汚物流すなわち潤滑汚水の分布が改善される。汚物流の方向は、ブロック矢印によって示されている。

図４は、本発明による液封式ポンプ１の第３の実施形態をより詳細に断面図で示す。この実施形態は、上記の図２において説明された実施形態に対応しており、それにより、対応する要素は図２におけるものと同一の参照番号によって示されている。この実施形態は、半径方向羽根５０をさらに備え、半径方向羽根５０は、駆動軸１６の外周の周りに半径方向に配置されている。半径方向羽根５０は、出口チャンバ１７内でポンプ・ハウジング１４の下流端から駆動軸１６の方向に延在し、それにより駆動軸１６に沿って汚物流の方向に延在している。それにより、汚物流がポンプ・ハウジング１４から出て出口チャンバ１７内へ及びそれらを通って一体型拡張部１８及びポンプ出口１９の方へ進むときの、メカニカル・シール２０上への汚物流すなわち潤滑汚水の分布が改善される。汚物流の方向は、ブロック矢印によって示されている。

図５は、本発明による液封式ポンプ１の第４の実施形態をより詳細に示す。この実施形態は、上記の図２において説明された実施形態に対応しており、それにより、対応する要素は図２におけるものと同一の参照番号によって示されている。しかし、この実施形態では、一体型拡張部１８には異なる形状が与えられている。一体型拡張部１８は、駆動軸１６の方向にポンプ・ハウジング１４及び出口チャンバ１７にわたって延在する拡張された容積を提供する。図２〜図４に関連して示した一体型拡張部と比較すると、この拡張部は、メカニカル・シール２０を潤滑する目的で、さらに拡張された容積を有し、拡張された容積が、出口チャンバ１７とその一体型拡張部１８によって形成される拡張された容積内での汚水の保持率を高める。したがって、出口チャンバ１７の一体型拡張部１８は、出口チャンバ１７の直接連続部及び拡張部を提供し、汚物流は、ポンプ出口１９から吐出される前に、ポンプ・ハウジング１６から直接連続部及び拡張部内に受容される。このことにより、液封式ポンプ１の稼働中は、常にメカニカル・シール２０の潤滑が増進されるようになる。

液封式ポンプ１は、汚物の流れの中の任意の固形物等を軟化させるために、ポンプ・ハウジング１４の上流にマセレータ・デバイス３０を備える。液封式ポンプ１は、液封式ポンプの出口側に配置された電気モータ１００によって駆動される。汚物流の方向は、ブロック矢印によって示されている。

図６は、本発明による液封式ポンプ１の第５の実施形態をより詳細に示す。この実施形態は、上記の図５において説明された実施形態に対応しており、それにより、対応する要素は図２におけるものと同一の参照番号によって示されている。上記の図５において説明された第４の実施形態と比較すると、この第５の実施形態は、出口チャンバ１７の一体型拡張部１８内に配置されたフランジ手段１８１を備え、その結果、汚物の流れがポンプ出口１９から吐出される前に、汚物の流れの方向が変わり、汚物の流れが出口チャンバ１７及び一体型拡張部１８の領域内に保持される。したがって、フランジ手段１８１は、出口チャンバ１７の下流の汚物の流れを妨げる。フランジ手段１８１は、出口チャンバ１７の一体型拡張部１８の（駆動軸１６の方向における）長さの大部分にわたり且つ駆動軸１６下流の所定の間隔のところで、液封式ポンプ１の駆動軸１６の方向に延在するように配置されている。これにより、妨げられた汚物の流れが出口チャンバ１７及び出口チャンバ１７の一体型拡張部１８を通過する間、汚物流が保持され、一部はメカニカル・シール２０上に逆流されるので、駆動軸１６上のメカニカル・シール２０の潤滑がさらに向上する。

本明細書及びそれに関連する図面は、本発明の基本概念を明白にすることのみを意図されたものである。本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の範囲内で詳細において変更することができる。

Claims (15)

1. 真空汚水システム（６）において真空状態を生成し且つ汚物の流れを圧送するための液封式ポンプ（１）であって、前記液封式ポンプ（１）は、前記汚物の流れの方向に、ポンプ入口（１１）と、入口チャンバ（１３）と、メカニカル・シール（２０）が設けられた駆動軸（１６）上に配置されたロータ（１５）を備えるポンプ・ハウジング（１４）と、出口チャンバ（１７）と、ポンプ出口（１９）とを備え、前記ポンプ入口（１１）が前記汚物の流れを受け取るためのコレクタ（７３）に接続されるように配置され、前記ポンプ出口（１９）が前記汚物の流れを吐出するための吐出管（８）に接続されるように配置されている、液封式ポンプにおいて、
   前記メカニカル・シール（２０）が、前記出口チャンバ（１７）内に配置されており、前記出口チャンバ（１７）が、一体型拡張部（１８）を備えており、前記ポンプ出口（１９）が、前記汚物の流れの方向における前記一体型拡張部（１８）の下流端に配置されていることを特徴とする、液封式ポンプ。
2. 前記出口チャンバ（１７）の前記一体型拡張部（１８）が、前記出口チャンバ（１７）の連続部及び拡張部を提供することを特徴とする、請求項１に記載の液封式ポンプ。
3. メカニカル・シール（２０）が、前記汚物の流れが前記出口チャンバ（１７）及び前記出口チャンバ（１７）の前記一体型拡張部（１８）内へ、及びそれらを通って流れる際に、前記汚物の流れによって潤滑されるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の液封式ポンプ。
4. 前記汚物の流れの方向に前記出口チャンバ（１７）内で前記駆動軸（１６）の長さの一部にわたって延在する軸方向羽根（４０）が、前記出口チャンバ（１７）に設けられており、前記汚物の流れが前記出口チャンバ（１７）を通って流れる際に、前記汚物の流れを前記メカニカル・シール（２０）に沿って及び前記メカニカル・シール（２０）の方へ向けるように、前記軸方向羽根（４０）が配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の液封式ポンプ。
5. 前記汚物の流れの方向に前記出口チャンバ（１７）内で前記駆動軸（１６）の一部の周囲に延在している半径方向羽根（５０）が、前記出口チャンバ（１７）に設けられており、前記汚物の流れが前記出口チャンバ（１７）を通って流れる際に前記汚物の流れを前記メカニカル・シール（２０）の周辺に及び前記メカニカル・シール（２０）の方へ向けるように、前記半径方向羽根（５０）が配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の液封式ポンプ。
6. 前記出口チャンバ（１７）の前記一体型拡張部（１８）に、フランジ手段（１８１）が設けられており、前記フランジ手段（１８１）は、前記駆動軸（１６）の方向に前記一体型拡張部（１８）の一部にわたって、前記汚物の流れの方向における前記出口チャンバ（１７）の下流に延在することを特徴とする、請求項３に記載の液封式ポンプ。
7. 前記ポンプ入口（１１）に逆流防止弁手段（１２）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液封式ポンプ。
8. 前記液封式ポンプが、前記ポンプ・ハウジング（１４）の上流にマセレータ・デバイス（３０）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の液封式ポンプ。
9. 液封式ポンプ（１）が、汚物源（６１、６２、６３、６４）と、前記コレクタ（７３）を含む真空配管（７）と、前記真空配管と前記汚物源との間に配置された吐出弁と、前記吐出管（８）からの前記汚物の流れを受容するための受入設備（９）とを備えた真空汚水システム（６）に配備されることを特徴とする、請求項１に記載の液封式ポンプ。
10. 真空汚水システムにおける液封式ポンプの作動方法であって、前記液封式ポンプ（１）が、真空状態を生成し且つ前記汚物の流れを圧送し、前記液封式ポンプ（１）は、汚物の流れの方向に、ポンプ入口（１１）と、入口チャンバ（１３）と、メカニカル・シール（２０）が設けられた駆動軸（１６）上に配置されたロータ（１５）を備えるポンプ・ハウジング（１４）と、出口チャンバ（１７）と、出口（１９）とを備えており、前記汚物の流れが、前記ポンプ入口（１１）に接続されたコレクタ（７３）から圧送され、前記汚物の流れが、前記ポンプ出口（１９）から吐出管（８）内へ吐出される、方法において、前記汚物の流れが、前記出口チャンバ（１７）及び前記出口チャンバ（１７）の一体型拡張部（１８）内へ及びそれらを通して圧送される際に前記メカニカル・シール（２０）を潤滑し、前記汚物の流れが、前記汚物の流れの方向における前記出口チャンバ（１７）の前記一体型拡張部（１８）の下流端に配置された前記ポンプ出口（１９）から吐出されることを特徴とする、方法。
11. 前記汚物の流れが、前記液封式ポンプ（１）の稼働中に、前記一体型拡張部（１８）によって設けられた前記出口チャンバ（１７）の連続部及び拡張部内で前記メカニカル・シール（２）を潤滑することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記汚物の流れが、前記出口チャンバ（１７）内へ及びそれを通して圧送される際に、前記汚物の流れが、前記メカニカル・シール（２０）に沿って及び前記メカニカル・シール（２０）の方へ向けられることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
13. 前記汚物の流れが、前記出口チャンバ（１７）内へ及びそれを通して圧送される際に、前記汚物の流れが、前記メカニカル・シール（２０）の周辺に及び前記メカニカル・シール（２０）の方へ向けられることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
14. 前記汚物の流れが、前記ポンプ出口（１９）から吐出される前に、前記出口チャンバ（１７）の前記一体型拡張部（１８）内に配置されたフランジ手段（１８１）によって妨げられ且つ保持されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
15. 前記汚物の流れの中の固形成分が、前記ポンプ・ハウジング（１４）の上流のマセレータ・デバイス（３０）によって軟化されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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