JP3222609U - ノンクロッグポンプに自吸機能を付加するための装置及び自吸式ノンクロッグポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ノンクロッグポンプのポンプケーシングに取り付けて使用する装置であって、ノンクロッグポンプに自吸機能を付加する。【解決手段】ノンクロッグポンプのケーシング２に取り付けて使用する装置であって、ケーシング２の吸込み口６と吸込み側配管との間に取り付ける吸込み管２０と、ケーシング２の渦巻き室と吸込み管２０とを連通させるリサイクル管３０とを有し、吸込み管２０の内周に、吸込み口６側に向かって全周にわたり開口した環状空間２６を形成し、リサイクル管３０で導いた流体を環状空間２６に噴射させる。【選択図】図１

Description

この考案は、ノンクロッグポンプに自吸機能を付加するための装置及び自吸式ノンクロッグポンプに関する。

ノンクロッグポンプは、無閉塞ポンプとも呼ばれ、たとえば食品業界において、魚貝海藻類や米麦豆等の穀物類またはカット野菜等の固形物を破損することなく水力移送するために利用されている。

従来のノンクロッグポンプは、インボリュート曲線の１枚羽根のインペラを装着し、容積式と遠心式の機能を兼ね備えたスクリュー遠心式ポンプである（図５参照）。

実開昭５２−１６９１０２号公報

従来の食品プラントに使用されているノンクロッグポンプは、自吸機能がなく、ポンプの始動前に吸込み管内に手作業で呼び水を注入している。また、簡易的なホース配管が多く使用されていることもあり、管内にエアーポケットができやすく、吸込み管内の空気溜りを別の真空ポンプで排気した後に起動している。特に、バッチ生産の始動時や運転中のエアー噛みの場合は、その都度、これらの何れかの作業を繰り返す必要がある。

なお、自吸式ポンプにおいて、気液分離した後の液体を低圧領域である渦室中央部へ流入させれば気液混合が良好となり、自吸性能が向上することが知られているが、従来の自吸式無閉塞ポンプでは逆流した液体を渦室中心部に流入することはできない（特許文献１、明細書第２ページ第３乃至８行参照）。

この考案の課題は、ノンクロッグポンプに自吸機能を付加するための装置及び自吸式ノンクロッグポンプを提供することにある。

この考案の、ノンクロッグポンプに自吸機能を付加するための装置（以下では自吸装置ともいう）は、ノンクロッグポンプのポンプケーシングに取り付けて使用する装置であって、
前記ポンプケーシングの吸込み口と吸込み側配管との間に取り付ける吸込み管と、
前記ポンプケーシングの渦巻き室と前記吸込み管とを連通させるリサイクル管と
を有し、
前記吸込み管の内周に、前記吸込み口側に向かって全周にわたり開口した環状空間を形成し、前記リサイクル管で導いた流体を前記環状空間に噴射することを特徴とする。

前記噴射の方向を前記吸込み管の軸心に対して偏心させることにより、リサイクル管で渦巻き室から導いた流体（封液）が、環状空間に沿って、延いては前記吸込み管の内壁に沿って渦流を形成し、エジェクター効果によって、吸込み側の気相を巻き込み、気液混合状態でインペラの吸込み口へ流入する。

ノンクロッグポンプの場合、その特性上、流路を狭めるスクリューホイール等の部品を取り付けることができないため、気液を混合した二相流体としてインペラへ流入させる必要がある。

そこで、リサイクル管を設けて渦巻き室と吸込み管を連通させることにより、リサイクル管で導かれて吸込み管内に噴射された液は、吸込み管の内壁を渦流しながら吸込み口に向かって流下する。この落差の間に効率よく気相を巻き込み、エジェクター効果によって、気液二相流体を生成してインペラ側へ流入する。ここで、吸込み管は鉛直方向に配置するのが望ましいが、多少の傾斜は許容される。

仮に、リサイクル管がない場合、始動前に注入した吸込み管内の封液が、起動と共に、瞬時にインペラへ吸い込まれてケーシング内で気液が分離され、インペラの中心部が気相のみの空洞になる。そのため、吐出側での流れの動きがなく、ポンプは空回り状態になる。

吸込み管は、一体物とするほか、複数の構成要素からなっていてもよい。たとえば、２つのエルボを継ぎ合わせて１つの吸込み管とすることもできる。その場合、第一のエルボを前記吸込み口に接続し、第二のエルボを前記吸込み側配管と接続する。第二のエルボは第一のエルボよりも小径の端部を有し、前記端部を第一のエルボに挿入することにより、両者の同心円状に重なり合った部分に環状空間を形成させる。その環状空間の第二のエルボ側を閉じることにより、下流側すなわち吸込み口側が開口した環状空間となる。

前記吸込み管に呼び水注水ノズルを設けることができる。もっとも、呼び水を行うのは最初の起動時だけでよく、その後は自吸装置が機能する。

吐出し口の下流側に気液分離チャンバーを設けてもよい。インペラから吐出された二相流体（気液混相）は、吐出管の特定高さまで押揚げられ、その先端液面において、自然の比重差により、気相分が液面から気化し、上方へ排出される。この気化（排出量）を増やして排気時間をより短縮するため、液面の表面積を広くしたものが気液分離チャンバーである。

吐出側に背圧が掛かった状態で始動する場合、気液分離チャンバーの下流側に排気弁を設けてもよい。

この考案の自吸式ノンクロッグポンプは、吸込み口と吐出し口を有する渦巻き室を備えたケーシングと、前記渦巻き室内に配置したインペラと、前記インペラを回転可能に支持するシャフトを具備したノンクロッグポンプにおいて、前記いずれかの自吸装置を取り付けたことを特徴としている。

この考案によれば、ノンクロッグポンプに自吸機能を付加することができるため、自吸式ノンクロッグポンプとして、呼び水作業が初回のみでよく、次回以降のポンプ起動時は呼び水作業が省略できる。したがって、複数の槽の揚液を吸引するバッチ生産においても、連続的に作業ができ、能率向上、生産性アップに貢献できる。

また、この考案の自吸装置を使用することにより、既設の従来型ノンクロッグポンプにも、特別な加工を施すことなく、自吸機能を付加することができる。

実施例を示す立面図である。 図１のドレンノズル部分の断面図である。 図１の環状空間とノズル部分の断面図である。 サニタリー継手の略図である。 ノンクロッグポンプの例を示す断面図である。

図１に示す実施例は、スクリューインペラを使用したノンクロッグポンプに自吸装置を装着したものである。そのノンクロッグポンプは、図５に示すように、ケーシング２と、インペラ１０と、シャフト１２を有する。

ケーシング２は内部に渦巻き室４を有し、その渦巻き室４の中心部に吸込み口６が、渦巻きの巻き終わり部に吐出し口８が、それぞれ形成してある。インペラ１０は、ケーシング２の渦巻き室４内に配置してあり、シャフト１２に固定してある。図示した実施例の場合、シャフト１２はモータ１４の主軸を兼ねている。また、ケーシング２はバックカバー１６を有し、シャフト１２の軸封のため、バックカバー１６とインペラ１０との間にメカニカルシール１８が装着してある。種々タイプのノンクロッグポンプが知られていることから、詳細は省略する。

自吸装置は、吸込み管２０とリサイクル管３０を包含する。

吸込み管２０はケーシング２と吸込み側配管（図示せず）との間に取り付けるものであるが、ここでは２つのエルボすなわち、第一のエルボ２２と第二のエルボ２４とで構成した例が示してある。そして、第一のエルボ２２をケーシング２の吸込み口６に分離可能に接合し、第二のエルボ２４に吸込み側配管（図示せず）を分離可能に接合するようになっている。

ここで、分離可能な接合の手段として、図４に例示するようなサニタリー継手を利用することができる。サニタリー継手は、ガスケットを介在させたヘルール同士をクランプバンドで締め込むようにしたものである。このようなサニタリー継手を採用することにより、分離と接合が随時かつ容易に行えるため、当該ポンプの分解・組立てが容易であり、食品業界におけるＣＩＰ（定置洗浄）が可能な構造であり、分解洗浄も容易にできる。

第一のエルボ２２と第二のエルボ２４を分離可能に接合する。第二のエルボ２４は第一のエルボ２２よりも小径で、第一のエルボ２２に第二のエルボ２４を挿入したとき、両者間に円筒状の環状空間２６が形成される。環状空間２６の上流側は第二のエルボ２４のヘルールによって閉じられる。その結果、環状空間２６は全周にわたり下流側すなわち吸込み口６側に向かって開口している。

第二のエルボ２４は呼び水の際に利用する注水ノズル２８を有する。
なお、図１は、シャフトの中心線に対して垂直な平面において吸込み管２０を鉛直に配置した例を示しているが、必要に応じて傾斜させることもできる。ここでも、任意の角度位置に設定することができるサニタリー継手は有利である。

リサイクル管３０は、ケーシング２の渦巻き室４と吸込み管２０とを連結し、より具体的には、渦巻き室４の最下部と、吸込み管２０の環状空間２６とを連通させる。リサイクル管３０の端部３０ａ、３０ｂにはサニタリー継手を構成するヘルールを設ける。

ケーシング２側については、図２に示すように、ケーシング２の渦巻き室４に開口したノズル２ａを設け、その端部のヘルールとリサイクル管３０の端部３０ａのヘルールとを、上述のサニタリー継手を利用して分離可能に接合する。ノズル２ａとしては、リサイクル管３０との接合用に専用のものを設けるほか、既設のドレン孔がある場合はそのドレン孔を利用してもよい。後者の場合、リサイクル管３０にドレンコック等を取り付けることもできる。いずれにしても、サニタリー性の観点から渦巻き室４の最下部に設けるのが望ましい。なお、図２はヘルールキャップを取り付けた状態を示している。

吸込み管２０側については、第一のエルボ２２にノズル２２ａを設け、その外端のヘルールとリサイクル管３０の端部３０ｂのヘルールとを、上述のサニタリー継手を利用して分離可能に接合する。ノズル２２ａの内端は、図３に示すように、環状空間２６に開口させる。その際、ノズル２２ａからの噴射の向きが、第一のエルボ２２の軸心に対して偏心した向きとなるように、ノズル２２ａの向きを設定する。

ケーシング２の吐出し口８に気液分離チャンバー３２を取り付ける。インペラ１０から吐出された二相流体（気液混相）は、吐出し口８から特定高さまで押揚げられ、その先端液面において、自然の比重差により、気相分が液面から気化し、上方へ排出される。この気化（排出量）を増やして排気時間をより短縮するため、液面の表面積を広くしたものが気液分離チャンバーである。

吐出側に背圧が掛かった状態で始動する場合、気液分離チャンバー３２の下流側、図示した実施例の場合は上部位置に、排気弁を設けて気液分離チャンバー３２内に溜まった気相を排出するようにしてもよい。

ポンプの吸込み側と吐出し側は、封液によって気相が遮断されるため、吸込み側の気相を巻き込んで吐出し側へ排出した量分だけ、吸込み側が負圧になる。そのため、ポンプ内において、以下に述べる工程（１）〜（７）を連続的に繰り返すことによって、自吸作用が発生し、液が吸い揚げられてインペラまで到達すると同時に通常の送液運転が始まる。

（１）ポンプ起動前に注水ノズル２８から呼び水を注入して、ケーシング２内を満水する。

（２）注水ノズル２８の蓋を閉めて、ポンプを起動する。なお、注水ノズル２８の蓋の図示は省略してある。

（３）吸込み管２０内の封液（呼び水）がインペラ１０の入口へ吸引される。

（４）インペラ１０によって吸引された封液は、ケーシング２内を旋回して吐出し口８へ流出し、気液分離チャンバー３６に溜められる。

（５）ケーシング２内で旋回する一部の封液は、リサイクル管３０を通じて吸込み管２０へ戻される。

（６）リサイクル管３０から吸込み管２０内へ噴射される封液は、吸込み管２０の内壁を渦流しながらエジェクター効果によって、吸込み側の気相を巻き込み、気液混合状態でインペラ１０の入口へ流入する。

（７）気液混合状態の封液は、吐出し口８の気液分離チャンバー３６内において、気相は上方へ排気され、液相は下方へ滞留して、気液が分離される。

以上、添付図面に例示した実施例に基づいてこの考案の実施の形態を説明したが、この考案は、ここに述べ、かつ、図示した実施の形態に限らず、実用新案登録請求の範囲を逸脱することなく種々の改変を加えて実施をすることができることは言うまでもない。たとえば、図５はノンクロッグポンプの一例を示したもので、この考案は他の型式のノンクロッグポンプにも適用することができる。

２ ケーシング
２ａ ドレンノズル
４ 渦巻き室
６ 吸込み口
８ 吐出し口
１０ インペラ
１２ シャフト
１４ モータ
１６ バックカバー
１８ メカニカルシール
２０ 吸込み管
２２ 第一のエルボ
２２ａ ノズル
２４ 第二のエルボ
２６ 環状空間
２８ 注水ノズル
３０ リサイクル管
３０ａ 端部（ケーシング側）
３０ｂ 端部（吸込み管側）
３２ 気液分離チャンバー

Claims (7)

1. ノンクロッグポンプのポンプケーシングに取り付けて使用する装置であって、
   前記ポンプケーシングの吸込み口と吸込み側配管との間に取り付ける吸込み管と、
   前記ポンプケーシングの渦巻き室と前記吸込み管とを連通させるリサイクル管と
   を有し、
   前記吸込み管の内周に、前記吸込み口側に向かって全周にわたり開口した環状空間を形成し、前記リサイクル管で導いた流体を前記環状空間に噴射することを特徴とするノンクロッグポンプに自吸機能を付加するための装置。
2. 前記噴射の方向を前記吸込み管の軸心に対して偏心させた請求項１の装置。
3. 前記吸込み管は、前記吸込み口に分離可能に接合する第一のエルボと、前記吸込み側配管と分離可能に接合する第二のエルボとからなり、第二のエルボは第一のエルボよりも小径の端部を有し、前記端部を第一のエルボに挿入して両者の同心円状に重なり合った部分に環状空間を形成させ、前記環状空間の第二のエルボ側を閉じた請求項１又は２の装置。
4. 前記吸込み管に呼び水注水ノズルを設けた請求項１、２又は３の装置。
5. 前記吐出し口の下流側に設ける気液分離チャンバーをさらに含む請求項１乃至４のいずれか１項の装置。
6. 前記気液分離チャンバーの下流側に設ける排気弁をさらに含む請求項１乃至５のいずれか１項の装置。
7. 吸込み口と吐出し口を有する渦巻き室を備えたケーシングと、前記渦巻き室内に配置したインペラと、前記インペラを回転可能に支持するシャフトを具備し、請求項１乃至６のいずれか１項の装置を取り付けた自吸式ノンクロッグポンプ。

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