JP2018197509A - Check valve for diaphragm pump, and diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムポンプ用の逆止弁、およびダイヤフラムポンプに関する。さらに詳しくは、スラリーを移送するのに用いられる油圧式ダイヤフラムポンプの吸込側に設けられる逆止弁、およびその逆止弁を備えるダイヤフラムポンプに関する。 The present invention relates to a check valve for a diaphragm pump and a diaphragm pump. More specifically, the present invention relates to a check valve provided on the suction side of a hydraulic diaphragm pump used for transferring slurry, and a diaphragm pump including the check valve.
ダイヤフラムポンプはダイヤフラムの往復動により吸送室の容積を周期的に変化させることで流体を移送するポンプである。吸送室の容積の増減量は常に一定であるので、流体の定量的な移送が可能である。そのため、ダイヤフラムポンプは流体の定量的な移送が要求される分野で用いられている。このような分野として、例えば連続的に化学反応処理を行なう化学工業分野、定量的な薬液注入が要求される水処理分野が挙げられる。 The diaphragm pump is a pump that transfers fluid by periodically changing the volume of the suction chamber by the reciprocating motion of the diaphragm. Since the amount of increase / decrease in the volume of the suction chamber is always constant, the fluid can be quantitatively transferred. Therefore, the diaphragm pump is used in a field where a quantitative transfer of fluid is required. Examples of such fields include the chemical industry field in which chemical reaction treatment is continuously performed, and the water treatment field in which quantitative chemical solution injection is required.
ケーシングの中で回転するインペラを有する渦巻きポンプに比べて、ダイヤフラムポンプは逆流が発生し難い構造である。そのため、ダイヤフラムポンプは自吸能力が高く、また吐出圧力が高い。このような特性から、ダイヤフラムポンプは粘度の高い液体や固形分濃度の高いスラリーを移送するのにも用いられる。 Compared to a spiral pump having an impeller that rotates in a casing, the diaphragm pump has a structure in which backflow is unlikely to occur. Therefore, the diaphragm pump has a high self-priming capability and a high discharge pressure. Because of these characteristics, the diaphragm pump is also used for transferring a liquid having a high viscosity or a slurry having a high solid content.
ダイヤフラムは樹脂製の膜であるため比較的破損しやすい。ダイヤフラムに孔が開いたり亀裂が入ったりすると、移送対象の流体が油圧室に入り込んでしまう。この状態のまま運転し続けると、ダイヤフラムポンプの内部構造が損傷する。特に、移送対象の流体が腐食性、摩耗性を有する場合には内部構造が損傷しやすい。 Since the diaphragm is a resin film, it is relatively easy to break. If the diaphragm is perforated or cracked, the fluid to be transferred enters the hydraulic chamber. If the operation is continued in this state, the internal structure of the diaphragm pump is damaged. In particular, when the fluid to be transferred is corrosive and wearable, the internal structure tends to be damaged.
特許文献1には、ダイヤフラムが破損していることを検出する破損検出装置が開示されている。この破損検出装置はダイヤフラムが破損して初めてそれを検知できるものである。したがって、ダイヤフラムの破損を未然に防ぐことはできない。
本願発明者はダイヤフラムの破損原因を調査した。その結果、ダイヤフラムポンプの吸込側逆止弁の弁体と弁座との間にスラリーに含まれる固体粒子が噛み込むことで逆止弁に閉じ遅れが生じ、これにより油圧室内の油圧が異常に高くなるピーク油圧が発生し、これがダイヤフラムが破損する原因となるとの知見を得た。 The inventor of the present application investigated the cause of the diaphragm damage. As a result, solid particles contained in the slurry get caught between the valve body of the suction side check valve of the diaphragm pump and the valve seat, causing a delay in closing the check valve, which causes abnormal hydraulic pressure in the hydraulic chamber. It has been found that a peak hydraulic pressure is generated, which causes damage to the diaphragm.
本発明は上記事情に鑑み、ダイヤフラムの破損を抑制できるダイヤフラムポンプ用の逆止弁、およびダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a check valve for a diaphragm pump and a diaphragm pump that can suppress damage to the diaphragm.
第1発明のダイヤフラムポンプ用の逆止弁は、スラリーを移送する油圧式ダイヤフラムポンプの吸込側に設けられる逆止弁であって、弁体を有する弁部と、弁座を有する筒形のケーシングと、前記弁体が前記弁座に当接するように前記弁部を付勢するバネと、を備え、前記ケーシングは、前記弁座を含む第1筒部と、前記第1筒部の一端に接続された第2筒部と、前記第1筒部の他端に接続された第3筒部と、を有し、前記第1筒部は柔軟性素材で形成されていることを特徴とする。
第2発明のダイヤフラムポンプ用の逆止弁は、第1発明において、前記柔軟性素材は樹脂であることを特徴とする。
第3発明のダイヤフラムポンプ用の逆止弁は、第1発明において、前記柔軟性素材はポリエーテルエーテルケトン樹脂またはフッ素樹脂であることを特徴とする。
第4発明のダイヤフラムポンプ用の逆止弁は、第1、第2または第3発明において、前記第1筒部、前記第2筒部、および前記第3筒部は、それらを接続した状態で軸方向に締結力を加える締結部材により締結されていることを特徴とする。
第5発明のダイヤフラムポンプは、第1、第2、第3または第4発明の逆止弁を備えることを特徴とする。
第6発明のダイヤフラムポンプは、第5発明において、前記スラリーはニッケルおよびコバルトを含む混合硫化物を含み、前記ダイヤフラムポンプの吐出側は配管を介してオートクレーブに接続されていることを特徴とする。
A check valve for a diaphragm pump according to a first aspect of the present invention is a check valve provided on the suction side of a hydraulic diaphragm pump for transferring slurry, and a cylindrical casing having a valve portion and a valve seat. And a spring that urges the valve portion so that the valve body comes into contact with the valve seat, and the casing includes a first tube portion including the valve seat, and one end of the first tube portion. It has a 2nd cylinder part connected and a 3rd cylinder part connected to the other end of the 1st cylinder part, and the 1st cylinder part is formed with a flexible material, It is characterized by the above-mentioned. .
A check valve for a diaphragm pump according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the flexible material is a resin.
A check valve for a diaphragm pump according to a third invention is characterized in that, in the first invention, the flexible material is a polyether ether ketone resin or a fluororesin.
A check valve for a diaphragm pump according to a fourth aspect of the present invention is the first, second or third aspect, wherein the first cylindrical portion, the second cylindrical portion, and the third cylindrical portion are connected to each other. It is characterized by being fastened by a fastening member that applies a fastening force in the axial direction.
A diaphragm pump according to a fifth aspect of the invention includes the check valve according to the first, second, third, or fourth aspect of the invention.
A diaphragm pump according to a sixth invention is characterized in that, in the fifth invention, the slurry contains a mixed sulfide containing nickel and cobalt, and a discharge side of the diaphragm pump is connected to an autoclave through a pipe.
第1発明によれば、弁体と弁座との間にスラリーに含まれる固体粒子が噛み込んでも、柔軟性素材で形成された弁座が変形することで、弁体と弁座とが密着する。その結果、逆止弁の閉じ遅れを抑制でき、ダイヤフラムポンプの油圧室内の油圧が異常に高くなるピーク油圧の発生を抑制でき、ダイヤフラムの破損を抑制できる。
第2発明によれば、第1筒部が樹脂で形成されているので、弁体と弁座との間に固体粒子が噛み込んだ場合に、弁座が変形する程度の柔軟性を有する。
第3発明によれば、第1筒部がポリエーテルエーテルケトン樹脂またはフッ素樹脂で形成されているので、摩耗に対して耐性を有する。
第4発明によれば、締結部材の締結を解除すればケーシングを分解できるので、第1筒部の交換が容易である。
第5発明によれば、ダイヤフラムの破損を抑制できるので、ダイヤフラムポンプのメンテナンス費用を低減できる。
第6発明によれば、ダイヤフラムの破損を抑制できるので、ダイヤフラムポンプが用いられるプロセスの停止時間を短縮できる。
According to the first invention, even if solid particles contained in the slurry are caught between the valve body and the valve seat, the valve body formed of a flexible material is deformed so that the valve body and the valve seat are in close contact with each other. To do. As a result, the delay in closing the check valve can be suppressed, the occurrence of peak hydraulic pressure where the hydraulic pressure in the hydraulic chamber of the diaphragm pump becomes abnormally high can be suppressed, and the diaphragm can be prevented from being damaged.
According to the second aspect of the invention, since the first cylindrical portion is made of resin, the solidity of the valve seat is sufficient when the solid particles are caught between the valve body and the valve seat.
According to the third invention, since the first tube portion is formed of the polyether ether ketone resin or the fluororesin, it has resistance to abrasion.
According to the fourth aspect of the invention, the casing can be disassembled by releasing the fastening of the fastening member, so that the first tube part can be easily replaced.
According to the fifth aspect, the diaphragm can be prevented from being damaged, so that the maintenance cost of the diaphragm pump can be reduced.
According to the sixth aspect of the invention, since the diaphragm can be prevented from being damaged, the stop time of the process in which the diaphragm pump is used can be shortened.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係るダイヤフラムポンプは、固体粒子を含むスラリーを移送するものであり、その用途は特に限定されない。以下では、硫酸ニッケルを製造するプロセスにおいて、ニッケル・コバルト混合硫化物を含むスラリーをオートクレーブに移送するのに用いられるダイヤフラムポンプを例に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The diaphragm pump according to the first embodiment of the present invention transfers slurry containing solid particles, and its use is not particularly limited. Hereinafter, a diaphragm pump used for transferring a slurry containing nickel / cobalt mixed sulfide to an autoclave in a process for producing nickel sulfate will be described as an example.
(硫酸ニッケル製造プロセス)
硫酸ニッケルの原料としてニッケルおよびコバルトを含む混合硫化物(MS:Mixed Sulfide)が用いられる。ニッケル・コバルト混合硫化物は低ニッケル品位のニッケル酸化鉱石を加圧酸浸出(HPAL:High Pressure Acid Leaching)し、加圧酸浸出液から鉄などの不純物を除去した後、ニッケルイオンおよびコバルトイオンを含む浸出液に硫化水素ガスを吹き込む湿式硫化反応などによって得られたものである。ニッケル・コバルト混合硫化物の主成分はNiS等の硫化物である。
(Nickel sulfate manufacturing process)
A mixed sulfide (MS) containing nickel and cobalt is used as a raw material for nickel sulfate. Nickel-cobalt mixed sulfide contains nickel ions and cobalt ions after high pressure acid leaching (HPAL: High Pressure Acid Leaching) of nickel oxide ore of low nickel grade and removing impurities such as iron from pressurized acid leaching solution. It is obtained by a wet sulfidation reaction in which hydrogen sulfide gas is blown into the leachate. The main component of the nickel / cobalt mixed sulfide is a sulfide such as NiS.
レパルプ工程において、ニッケル・コバルト混合硫化物は水などによりレパルプされスラリーとなる。レパルプ工程では、固体粉末状のニッケル・コバルト混合硫化物をレパルプ槽に投入し、水とともに混合、撹拌してスラリーを製造する。 In the repulping process, the nickel / cobalt mixed sulfide is repulped with water or the like to form a slurry. In the repulping process, a solid powdered nickel / cobalt mixed sulfide is put into a repulping bath, mixed with water and stirred to produce a slurry.
スラリーはオートクレーブに装入され加圧浸出に供される。図4に示すように、レパルプ工程で製造されたスラリーは始液槽101に一時的に貯留される。始液槽101は上流側配管102、ダイヤフラムポンプ1、および下流側配管103を介してオートクレーブ104に接続されている。ダイヤフラムポンプ1の吸込側は上流側配管102を介して始液槽101に接続されており、ダイヤフラムポンプ1の吐出側は下流側配管103を介してオートクレーブ104に接続されている。ダイヤフラムポンプ1の駆動により、始液槽101内のスラリーがオートクレーブ104に移送される。
The slurry is charged into an autoclave and subjected to pressure leaching. As shown in FIG. 4, the slurry produced in the repulping process is temporarily stored in the
加圧浸出工程では、オートクレーブ104によって混合硫化物に含まれるニッケルおよびコバルトが高圧空気により浸出される。例えば、オートクレーブ104に装入されるスラリーの固形分濃度は200〜300g/L、流量は50〜100L/分である。オートクレーブ104内の温度は150〜220℃、圧力はゲージ圧で1.7〜2.3MPaである。
In the pressure leaching step, nickel and cobalt contained in the mixed sulfide are leached by the high pressure air by the
オートクレーブ104からは硫酸ニッケルと硫酸コバルトとの混合水溶液である加圧浸出液が排出される。加圧浸出液は降圧、冷却された後に次工程に供給され、硫酸ニッケルの製造に用いられる。
From the
(ダイヤフラムポンプ)
つぎに、ダイヤフラムポンプ1の構造を説明する。
なお、本実施形態のダイヤフラムポンプ1は作動油により駆動する油圧式ダイヤフラムポンプである。
(Diaphragm pump)
Next, the structure of the
The
図1に示すように、ダイヤフラムポンプ1はポンプ本体10を備えている。ポンプ本体10の前面(図1における左側)にはポンプカバー20が締結されている。ポンプ本体10とポンプカバー20との間には円板形のダイヤフラム30の外周縁部が締め込まれている。ダイヤフラム30は柔軟性を有する膜であり、ポリテトラフルオロエチレン、ゴムなどの樹脂で形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ本体10の内部には作動油が充填された油圧室11が形成されている。油圧室11はダイヤフラム作動室11aと、ピストン作動室11bと、ダイヤフラム作動室11aとピストン作動室11bとを接続する流路11cとからなる。ポンプカバー20の内部には移送対象の流体であるスラリーが吸引、送出される吸送室21が形成されている。油圧室11(ダイヤフラム作動室11a)と吸送室21とはダイヤフラム30で分離されている。
A
ダイヤフラム30はその中央部が一対のディスク31、32によって挟持されている。油圧室11側のディスク32にはガイドロッド33が接続されている。ガイドロッド33は軸孔34に通されており、ダイヤフラム30の表裏方向(図1における左右方向)に摺動可能となっている。
The center portion of the
ガイドロッド33には圧縮バネ35が挿入されている。圧縮バネ35の一端はガイドロッド33の後端に形成されたフランジ36に支持されており、他端はポンプ本体10に形成されたショルダ37に支持されている。圧縮バネ35によりガイドロッド33はディスク31、32を油圧室11側に引き込む方向(図1における右方向)に付勢されている。これによりダイヤフラム30は油圧室11側に予負荷されている。
A
ポンプ本体10の内部にはピストン40が設けられている。ピストン40は円柱形のピストンヘッド41と、ピストンヘッド41に接続されたピストンロッド42とからなる。ピストンヘッド41はピストン作動室11bの側壁の一部を構成する円筒形のシリンダ部12に挿入されており、シリンダ部12の軸方向に沿って摺動可能となっている。ピストンヘッド41の側面とシリンダ部12の内壁とは液密にシールされている。
A
ピストン40は図示しない駆動部の駆動により往復動する。例えば、駆動部は電動モータと、電動モータの駆動により回転するクランクシャフトと、クランクシャフトに接続されたコネクティングロッドとからなる。コネクティングロッドはピストンロッド42に接続している。
The
ピストン40が往復動することにより油圧室11内の油圧が昇降する。より詳細には、ピストン40が往動(図1における左側に移動)すると、ピストンヘッド41が油圧室11の内部に向かって移動し、油圧室11内の油圧が上昇する。逆に、ピストン40が復動(図1における右側に移動)すると、ピストンヘッド41が油圧室11の外部に向かって移動し、油圧室11内の油圧が下降する。
As the
油圧室11内の油圧が昇降することにより、ダイヤフラム30が往復動する。より詳細には、油圧室11内の油圧が上昇すると、ダイヤフラム30が往動(吸送室21側に移動)する。逆に、油圧室11内の油圧が下降すると、ダイヤフラム30が復動(油圧室11側に移動)する。このように、ピストン40の往復動によりダイヤフラム30が往復動する。
As the hydraulic pressure in the
吸送室21の吸込側は吸込流路22を介して吸込側逆止弁2の二次側が接続されている。吸込側逆止弁2の一次側には吸引口を有する吸引口部材23が接続されている。吸込側逆止弁2は吸引口から吸送室21に向かう流体の流れを許容し、その逆の流れを防止する。
The suction side of the
吸送室21の吐出側は吐出流路24を介して吐出側逆止弁3の一次側が接続されている。吐出側逆止弁3の二次側には吐出口を有する吐出口部材25が接続されている。吐出側逆止弁3は吸送室21から吐出口に向かう流体の流れを許容し、その逆の流れを防止する。
The primary side of the discharge
ダイヤフラム30が復動すると吸送室21の容積が増加し、吸引口から吸送室21に移送対象の流体が吸引される。このとき、吸込側逆止弁2が開いて流体の流れを許容する。一方、吐出側逆止弁3は閉じている。なお、ダイヤフラム30が復動し、移送対象の流体が吸送室21に吸引される工程を吸引工程と称する。
When the
ダイヤフラム30が往動すると吸送室21の容積が減少し、吸送室21内の流体が吐出口から送出される。このとき、吐出側逆止弁3が開いて流体の流れを許容する。一方、吸込側逆止弁2は閉じている。なお、ダイヤフラム30が往動し、移送対象の流体が吸送室21から送出される工程を送出工程と称する。
When the
このように、ダイヤフラム30が往復動することにより吸送室21の容積が増減し、これにより移送対象の流体が吸送室21に吸引され、送出される。その結果、移送対象の流体がダイヤフラムポンプ1の吸引口(一次側)から吐出口(二次側)に向かって移送される。
In this way, the volume of the
ポンプ本体10の内部には作動油を貯留する貯留室13が形成されている。貯留室13内の油圧は大気圧程度である。油圧室11と貯留室13とを接続する流路14には圧力制御弁15が設けられている。油圧室11内の油圧が圧力制御弁15の設定圧力より高くなると、圧力制御弁15が開き油圧室11内の余剰分の作動油が貯留室13に逃げる。これにより、油圧室11内に過大な油圧が発生することを抑制できる。
A
また、油圧室11と貯留室13とは図示しない別の流路で接続されており、その流路には図示しない補充弁が設けられている。油圧室11内の油圧が補充弁の設定圧力(大気圧程度)より低くなると、補充弁が開き貯留室13内の作動油が油圧室11に補充される。これにより、油圧室11内の作動油が漏れ損失により減少した場合に、不足分が補われる。
The
ポンプ本体10には油圧室11とポンプ本体10の外部とを接続する細孔16が形成されている。細孔16のポンプ本体10外部側の端部には油圧計17が設けられている。油圧計17により油圧室11内の油圧を測定できる。
The
(従来の逆止弁)
つぎに、吸込側逆止弁2および吐出側逆止弁3として用いられる従来の逆止弁200の構造を説明する。なお、逆止弁200はコーンバルブと称されるタイプのものである。
(Conventional check valve)
Next, the structure of a
図5に示すように、逆止弁200はケーシング50を備えている。ケーシング50は内部に流体が流れるように円筒形に形成されている。ケーシング50の内部には弁部60が設けられている。弁部60はケーシング50の半径方向に張り出した円盤形の弁体61と、弁体61に設けられた弁棒62とからなる。
As shown in FIG. 5, the
ケーシング50の内部には弁棒62を摺動可能に支持する支持部材63が設けられている。支持部材63により弁部60はその中心軸がケーシング50の中心軸と一致するように支持されている。また、弁部60はケーシング50の中心軸に沿って摺動可能となっている。なお、支持部材63はケーシング50の内部における流体の流れを阻害しないように複数の孔を有している。
A
弁棒62には圧縮バネ64が挿入されている。圧縮バネ64の一端は支持部材63に支持されており、他端は弁棒62の後端部に設けられたフランジ部65に支持されている。圧縮バネ64により弁部60は一方向(図5における下方向)に付勢されている。
A
ケーシング50の内壁の一部は半径方向内側に張り出している。この張り出し部分が弁体61と当接する弁座51である。圧縮バネ64は弁体61が弁座51に当接するように弁部60を付勢している。
A part of the inner wall of the
弁座51は弁体61が当接する環状の当接面51aを有している。弁体61は弁座51の当接面51aに面接触する。弁体61が弁座51に当接することでケーシング50内の流路が閉じられる。
The
ケーシング50の中心軸に沿って弁体61および弁座51が配置されている。弁座51側(図5における下側)が逆止弁200の一次側である。弁体61側(図5における上側)が逆止弁200の二次側である。逆止弁200は一次側から二次側に向かう流体の流れを許容し、その逆の流れを防止する。
A
なお、ケーシング50および弁部60は、その全体が25%Cr鋳鋼などの金属やセラミックスなどで形成されている。
The
(多連式ダイヤフラムポンプ)
ところで、ダイヤフラムポンプ1はその構造上、流速が一定ではなく、脈動が発生する。また、吸送室21の容積により一サイクル当たりに吐出される流体の量が制限される。しかも、ダイヤフラム30の往復動の周期は機械的な上限がある。そのため、ダイヤフラムポンプ1は多量の流体の移送には不向きである。
(Multiple diaphragm pump)
By the way, the
脈動を緩和し、多量の流体の移送を可能にするために、複数の単位ポンプを連接した多連式ダイヤフラムポンプが考案されている。ここで、単位ポンプとはそれ単独でポンプとしての機能を有する構成を意味する。具体的には、単位ポンプは図1で示した構成であり、吸送室21、油圧室11、ダイヤフラム30、ピストン40、吸込側逆止弁2、吐出側逆止弁3、およびその他の部材を備える。
In order to alleviate pulsation and enable a large amount of fluid to be transferred, a multiple diaphragm pump in which a plurality of unit pumps are connected has been devised. Here, the unit pump means a configuration having a function as a pump by itself. Specifically, the unit pump has the configuration shown in FIG. 1, and includes a
多連式ダイヤフラムポンプを構成する複数の単位ポンプは同期して動作する。具体的には、各単位ポンプのピストン40を往復動させる駆動部が共通化している。駆動部を構成する複数のコネクティングロッドのそれぞれに各単位ポンプのピストンロッド42が接続されている。そして複数の単位ポンプはダイヤフラム30の往復動の位相が所定量ずつずれた状態で駆動される。例えば、3連式のダイヤフラムポンプの場合、3つの単位ポンプは位相が120度ずつずれた状態で駆動される。
A plurality of unit pumps constituting the multiple diaphragm pump operate in synchronization. Specifically, the drive unit for reciprocating the
図4に示すように、多連式ダイヤフラムポンプ1の場合、各単位ポンプの吸引口を並列に接続する吸込配管105が設けられる。また、各単位ポンプの吐出口を並列に接続する吐出配管106が設けられる。上流側配管102から供給された流体は吸込配管105で分岐され各単位ポンプに供給される。各単位ポンプから吐出された流体は吐出配管106で合流して下流側配管103に供給される。
As shown in FIG. 4, in the case of the
なお、本実施形態のダイヤフラムポンプ1は、単位ポンプを1つのみ有する単式のダイヤフラムポンプでもよいし、複数の単位ポンプを有する多連式のダイヤフラムポンプでもよい。
In addition, the
(ダイヤフラムポンプの動作)
つぎに、ダイヤフラムポンプ1の動作とともに、油圧室11内の油圧波形を説明する。
図6にダイヤフラム30の位置と吸込側逆止弁2および吐出側逆止弁3の開閉状態とを模式的に示す。また、図7に油圧室11内の油圧波形のグラフを示す。なお、図7のグラフにおいて横軸は時間、縦軸は油圧室11内の油圧である。
(Diaphragm pump operation)
Next, the operation of the
FIG. 6 schematically shows the position of the
図6(A)に示すように、ダイヤフラム30が往動の最終端に達した位置を往動終端位置と称する。このとき吸込側逆止弁2および吐出側逆止弁3の両方が閉じている。ダイヤフラム30が往動終端位置に達したときの油圧室11内の油圧は図7のグラフ中の点Aに相当する。
As shown in FIG. 6A, the position where the
図6(B)に示すように、ダイヤフラム30が復動し始めた位置を復動初期位置と称する。このとき吸込側逆止弁2が閉状態から開状態に切り替わる。吐出側逆止弁3は閉じたままである。ダイヤフラム30が復動初期位置に達したときの油圧室11内の油圧は図7のグラフ中の点Bに相当する。点Aから点Bにかけて油圧室11内の油圧は短時間で下降する。点Aから点Bまでの工程を油圧下降工程と称する。
As shown in FIG. 6B, a position where the
図6(C)に示すように、ダイヤフラム30が復動の最終端に達した位置を復動終端位置と称する。このとき吸込側逆止弁2が開状態から閉状態に切り替わる。吐出側逆止弁3は閉じたままである。ダイヤフラム30が復動終端位置に達したときの油圧室11内の油圧は図7のグラフ中の点Cに相当する。点Bから点Cにかけて油圧室11内の油圧は低いまま、徐々に下降する。点Bから点Cまでの工程が移送対象の流体が吸送室21に吸引される吸引工程である。
As shown in FIG. 6C, the position where the
図6(D)に示すように、ダイヤフラム30が往動し始めた位置を往動初期位置と称する。このとき吐出側逆止弁3が閉状態から開状態に切り替わる。吸込側逆止弁2は閉じたままである。ダイヤフラム30が往動初期位置に達したときの油圧室11内の油圧は図7のグラフ中の点Dに相当する。点Cから点Dにかけて油圧室11内の油圧は短時間で上昇する。点Cから点Dまでの工程を油圧上昇工程と称する。
As shown in FIG. 6D, the position where the
ダイヤフラム30は再び図6(A)に示す往動終端位置に達する。図7に示すように、点Dから次の点Aにかけて油圧室11内の油圧は高いまま、正弦波に近い緩やかな波形を描きながら徐々に上昇する。点Dから次の点Aまでの工程が移送対象の流体が吸送室21から送出される送出工程である。
The
(油圧波形)
本願発明者は油圧室11内の油圧波形を分析したところ、つぎの知見を得た。
正常時における油圧室11内の油圧は図7に示すような波形をとる。特に、油圧上昇工程(点C→点D)では油圧室11内の油圧はスムーズに上昇する。
(Hydraulic waveform)
The inventor of the present application analyzed the hydraulic waveform in the
The hydraulic pressure in the
図8(A)に示すように、油圧上昇工程(点C→点D)の初期において、油圧の上昇が一時的に遅れる場合がある。図8(B)のグラフは図8(A)のグラフの領域Rを拡大したものである。図8(B)のグラフは図8(A)のグラフに比べて時間軸(横軸)のスケールを拡大している。図8(B)のグラフから分かるように、油圧の上昇にわずかな遅延期間DPが発生する。このとき、図8(A)に示すように、送出工程(点D→点A)における油圧の波形は、波の周期が短くなるなど、正常時に比べて乱れる。 As shown in FIG. 8A, in the initial stage of the hydraulic pressure increase process (from point C to point D), the increase in hydraulic pressure may be temporarily delayed. The graph of FIG. 8B is an enlarged view of the region R of the graph of FIG. The graph of FIG. 8B is an enlarged scale of the time axis (horizontal axis) compared to the graph of FIG. As can be seen from the graph of FIG. 8B, a slight delay period DP occurs in the increase of the hydraulic pressure. At this time, as shown in FIG. 8A, the hydraulic pressure waveform in the delivery process (from point D to point A) is disturbed compared to the normal time, for example, the wave period is shortened.
図9のグラフは、遅延期間DPがさらに長くなった場合の油圧波形を示す。このとき、送出工程(点D→点A)における油圧波形は、正常時に比べてさらに乱れる。しかも、送出工程の初期において、油圧が異常に高くなるピーク油圧が発生する。 The graph of FIG. 9 shows a hydraulic pressure waveform when the delay period DP is further increased. At this time, the hydraulic pressure waveform in the delivery process (from point D to point A) is further disturbed compared to the normal time. In addition, at the initial stage of the delivery process, a peak oil pressure is generated in which the oil pressure is abnormally high.
ピーク油圧が発生するとダイヤフラム30に想定よりも高い圧力負荷がかかる。そのため、ピーク油圧が継続して発生するとダイヤフラム30が破損する可能性がある。
When the peak hydraulic pressure is generated, a higher pressure load than expected is applied to the
本願発明者は油圧上昇の遅延期間DPおよびピーク油圧が発生する原因をつぎのように推測している。
スラリーをダイヤフラムポンプ1で移送する場合、ダイヤフラム30が復動終端位置に達して吸込側逆止弁2が開状態から閉状態に切り替わる際に、スラリーに含まれる固体粒子が吸込側逆止弁2の弁座51と弁体61との間に噛み込まれることがある。
The inventor of the present application estimates the cause of the delay period DP of the hydraulic pressure increase and the peak hydraulic pressure as follows.
When the slurry is transferred by the
この場合、吸込側逆止弁2は不完全に閉じられた状態となる。この状態のままダイヤフラム30が往動すると、吸送室21内の流体が吸込側逆止弁2の弁座51と弁体61との間の隙間を通って逆流する。これにより、油圧室11内の油圧が上昇せず、遅延期間DPが発生する。
In this case, the suction
弁座51と弁体61との間に噛み込まれた固体粒子が、逆流した流体により流されたり、弁座51と弁体61との間に働く圧力により細かく砕かれたりすると、吸込側逆止弁2が完全に閉じられる。それ以降は油圧室11内の油圧が上昇する。
When the solid particles caught between the
正常時はダイヤフラム30が復動終端位置に達したときに吸込側逆止弁2が完全に閉じる。すなわち、ピストン40が復動側の下死点にあり運動エネルギーがほぼゼロのときに吸込側逆止弁2が閉じる。そのため、吸込側逆止弁2が閉じることによる油圧室11内の油圧の急激な上昇は発生しない。
Under normal conditions, the suction-
これに対して、弁座51と弁体61との間に固体粒子が噛み込まれた場合、ダイヤフラム30が復動終端位置よりも往動したときに吸込側逆止弁2が完全に閉じる。すなわち、ピストン40が往動しており運動エネルギーが増加した段階で吸込側逆止弁2が閉じる。そのため、吸込側逆止弁2が閉じることにより油圧室11内の油圧が急激に上昇する。このように、吸込側逆止弁2に閉じ遅れが生じ、これが、送出工程において油圧の波形が乱れる原因となり、遅延期間DPが長い場合にはピーク油圧の原因となる。
On the other hand, when solid particles are caught between the
以上の知見を踏まえて、本願発明者は、吸込側逆止弁2の弁座51を柔軟性素材で形成することで、弁体61と弁座51との間に固体粒子が噛み込んでも、弁座51が変形して、逆止弁2の閉じ遅れを抑制できることを見出した。
Based on the above knowledge, the inventor of the present application forms the
(吸込側逆止弁)
つぎに、本実施形態の特徴部分である吸込側逆止弁2の構造を説明する。
なお、以下では吸込側逆止弁2を単に逆止弁2と称する。
(Suction side check valve)
Next, the structure of the suction
Hereinafter, the suction-
図2に示すように、逆止弁2のケーシング50は軸方向に沿って三分割された構成であり、第1筒部52、第2筒部53、および第3筒部54からなる。その余の構成は図5に示す従来の逆止弁200と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the
第1筒部52は円筒形の部材であり、弁座51を含んでいる。第2筒部53は円筒形の部材であり、第1筒部52の一端(図2における上端)に接続されている。第3筒部54は円筒形の部材であり、第1筒部52の他端(図2における下端)に接続されている。
The
第1筒部52の直径は第2筒部53および第3筒部54の直径よりも小さく設定されている。また、第2筒部53の下端面(第1筒部52と接触する端面)および第3筒部54の上端面(第1筒部52と接触する端面)には、それぞれ円形の凹部が形成されている。第1筒部52の両端部は第2筒部53および第3筒部54の凹部に嵌め込まれている。これにより、第1筒部52、第2筒部53および第3筒部54は、それらの中心軸が一致するように位置決めされている。
The diameter of the
第1筒部52は柔軟性素材で形成されている。柔軟性素材としては、弁体61と弁座51との間にスラリーに含まれる固体粒子が噛み込んだ場合に、弁座51が変形して弁体61と弁座51とが密着する程度の柔軟性を有する素材が選択される。柔軟性素材としては、従来のケーシング50の素材として用いられる25%Cr鋳鋼などの金属やセラミックスなどに比べて柔らかい素材が選択される。具体的には柔軟性素材として樹脂が用いされる。第1筒部52を樹脂で形成すれば、弁体61と弁座51との間に固体粒子が噛み込んだ場合に、弁座51が変形して弁体61と弁座51とが密着する程度の柔軟性を与えることできる。特に、柔軟性素材としてポリエーテルエーテルケトン樹脂またはフッ素樹脂を用いることが好ましい。第1筒部52をポリエーテルエーテルケトン樹脂またはフッ素樹脂で形成すれば、摩耗に対する耐性を与えることができる。スラリーのように摩耗性を有する流体を扱う場合でも、第1筒部52が摩耗しにくくなる。また、フッ素樹脂を用いれば耐摩耗性に加えて耐腐食性を与えることができる。
The
なお、第2筒部53および第3筒部54は、従来のケーシング50の素材として用いられる金属やセラミックスなどで形成されている。
In addition, the
第2筒部53の両端面には円周溝が形成されており、それぞれにOリング71、72が嵌め込まれている。同様に、第3筒部54の両端面には円周溝が形成されており、それぞれにOリング73、74が嵌め込まれている。Oリング72は第1筒部52の端面と第2筒部53の端面との間に挟まっている。Oリング73は第1筒部52の端面と第3筒部54の端面との間に挟まっている。
Circumferential grooves are formed on both end faces of the second
図1に示すように、逆止弁2はポンプカバー20と吸引口部材23との間に挟まれている。ポンプカバー20にはロッド26が設けられており、ロッド26の先端部は吸引口部材23のフランジ部に形成された孔に通されている。ロッド26の先端にナット27をねじ込むことで吸引口部材23がポンプカバー20に締結されている。
As shown in FIG. 1, the
吸引口部材23をポンプカバー20に締結することで、それらの間に挟まれた逆止弁2が締結されている。より詳細には、逆止弁2のケーシング50を構成する第1筒部52、第2筒部53、および第3筒部54は、それらを接続した状態で軸方向に締結力が加えられている。なお、ポンプカバー20、吸引口部材23、ロッド26、およびナット27からなる構成が特許請求の範囲に記載の「締結部材」に相当する。
By fastening the suction port member 23 to the
ナット27を締めることで、Oリング72が第1筒部52の端面と第2筒部53の端面とに密着する。これにより、第1筒部52と第2筒部53との間が液密にシールされる。同様に、Oリング73が第1筒部52の端面と第3筒部54の端面とに密着して、第1筒部52と第2筒部54との間が液密にシールされる。また、Oリング71が第2筒部53とポンプカバー20とに密着することにより、それらの間が液密にシールされる。Oリング74が第3筒部54と吸引口部材23とに密着することにより、それらの間が液密にシールされる。
By tightening the
つぎに、逆止弁2の作用を説明する。
図3に示すように、弁体61と弁座51との間にスラリーに含まれる固体粒子Pが噛み込んだとする。この場合、柔軟性素材で形成された弁座51の当接面51aが固体粒子Pにより変形する(凹む)。これにより、弁体61と弁座51とが密着し、逆止弁2が完全に閉じる。その結果、逆止弁2の閉じ遅れを抑制でき、ダイヤフラムポンプ1の油圧室11内の油圧が異常に高くなるピーク油圧の発生を抑制でき、ダイヤフラム30の破損を抑制できる。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 3, it is assumed that the solid particles P contained in the slurry are caught between the
ダイヤフラム30の破損を抑制できることから、ダイヤフラム30の交換頻度を低減できるのでダイヤフラムポンプ1のメンテナンス費用を低減できる。また、ダイヤフラムポンプ1が用いられる硫酸ニッケル製造プロセスの停止時間を短縮できる。
Since the breakage of the
第1筒部52を樹脂で形成すると、金属で形成する場合に比べて摩耗しやすくなる。特に、スラリーを扱う場合には弁座51が摩耗しやすい。摩耗した第1筒部52は交換する必要がある。
If the
ケーシング50の締結部材(ポンプカバー20、吸引口部材23、ロッド26、およびナット27からなる構成)の締結を解除すれば、ケーシング50を3つの部材(第1筒部52、第2筒部53、および第3筒部54)に容易に分解できる。そのため、第1筒部52の交換が容易である。
If the fastening of the fastening member of the casing 50 (the configuration including the
つぎに、実施例を説明する。
(実施例1)
図4に示す設備を用いてスラリーの移送を行った。オートクレーブ104に装入されるスラリーの固形分濃度は200〜300g/L、流量は50〜100L/分である。オートクレーブ104内の温度は150〜220℃、圧力はゲージ圧で1.7〜2.3MPaである。
Next, examples will be described.
Example 1
The slurry was transferred using the equipment shown in FIG. The solid content concentration of the slurry charged in the
ダイヤフラムポンプ1として3連式のダイヤフラムポンプを用いた。各単位ポンプの吸込側逆止弁2として図2に示す逆止弁2を用いた。約1年間の操業期間中にダイヤフラム30が破損して取り替えた回数は9回であった。
As the
(比較例1)
実施例1と同様の条件でスラリーの移送を行った。ただし、吸込側逆止弁2として図5に示す従来の逆止弁200を用いた。約1年間の操業期間中にダイヤフラム30が破損して取り替えた回数は45回であった。
(Comparative Example 1)
The slurry was transferred under the same conditions as in Example 1. However, the
以上より、図2に示す逆止弁2を用いれば、ダイヤフラム30の破損が抑制されることが確認された。
From the above, it was confirmed that the breakage of the
1 ダイヤフラムポンプ
2 吸込側逆止弁
50 ケーシング
51 弁座
51a 当接面
52 第1筒部
53 第2筒部
54 第3筒部
60 弁部
61 弁体
62 弁棒
DESCRIPTION OF
Claims (6)
弁体を有する弁部と、
弁座を有する筒形のケーシングと、
前記弁体が前記弁座に当接するように前記弁部を付勢するバネと、を備え、
前記ケーシングは、
前記弁座を含む第1筒部と、
前記第1筒部の一端に接続された第2筒部と、
前記第1筒部の他端に接続された第3筒部と、を有し、
前記第1筒部は柔軟性素材で形成されている
ことを特徴とするダイヤフラムポンプ用の逆止弁。 A check valve provided on the suction side of a hydraulic diaphragm pump for transferring slurry,
A valve portion having a valve body;
A cylindrical casing having a valve seat;
A spring that urges the valve portion so that the valve body abuts the valve seat,
The casing is
A first tube portion including the valve seat;
A second cylindrical portion connected to one end of the first cylindrical portion;
A third cylinder connected to the other end of the first cylinder,
A check valve for a diaphragm pump, wherein the first tube portion is formed of a flexible material.
ことを特徴とする請求項1記載のダイヤフラムポンプ用の逆止弁。 The check valve for a diaphragm pump according to claim 1, wherein the flexible material is a resin.
ことを特徴とする請求項1記載のダイヤフラムポンプ用の逆止弁。 2. The check valve for a diaphragm pump according to claim 1, wherein the flexible material is a polyether ether ketone resin or a fluororesin.
ことを特徴とする請求項1、2または3記載のダイヤフラムポンプ用の逆止弁。 The said 1st cylinder part, the said 2nd cylinder part, and the said 3rd cylinder part are fastened by the fastening member which applies a fastening force to an axial direction in the state which connected them. Or the check valve for diaphragm pumps of 3 description.
ことを特徴とするダイヤフラムポンプ。 A diaphragm pump comprising the check valve according to claim 1, 2, 3 or 4.
前記ダイヤフラムポンプの吐出側は配管を介してオートクレーブに接続されている
ことを特徴とする請求項5記載のダイヤフラムポンプ。 The slurry comprises a mixed sulfide comprising nickel and cobalt;
6. The diaphragm pump according to claim 5, wherein a discharge side of the diaphragm pump is connected to an autoclave through a pipe.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US12012949B2 (en) | 2019-08-27 | 2024-06-18 | Tacmina Corporation | Diaphragm pump |
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-
2017
- 2017-05-23 JP JP2017101564A patent/JP2018197509A/en active Pending
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