JP4237438B2 - タンクまたは容器から液体製品を汲み出すためのポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、タンクまたは容器から液体製品を汲み出すためのポンプ装置に関するものである。
【０００２】
経済的理由および他の理由から、例えばタンカーバージまたは他の船において大型のタンクまたは容器から液体製品を汲み出すために高容量ポンプが使用できることが重要である。このような高容量ポンプは、例えば遠心ポンプであってよいが、通常、液体と気体の混合物を汲み出すのに適さないので、容器またはタンクから最後の量の液体を汲み出すのには適さない。経済的理由および環境上の理由から、タンカーおよび他の船舶のタンクは、再使用に備えて洗浄される前にほぼ完全に空にされなければならない。それゆえ、大型の容器またはタンクを空にするために２つの別個のポンプ、すなわち、できる限り大量の液体分を汲み出すために遠心ポンプを、残りの量の液体をタンクから汲み出すためにピストンポンプを使用するのが、従来一般的である。なぜなら、遠心ポンプと異なり、ピストンポンプは液体と気体の混合物を汲み出すことができるからである。
【０００３】
ＦＲ５４８，４８６は、共通の駆動シャフトによって駆動される遠心ポンプとピストンポンプからなるポンプ装置を開示している。遠心ポンプは、液体をピストンポンプより上の液位まで吸い込むためのポンプ作業の第１部分において、稼動状態にある。その後、遠心ポンプは非稼動化させられ、ピストンポンプが稼動状態になる。但し、駆動シャフトは両方のポンプをコンスタントに駆動する。
【０００４】
ＷＯ９７２７４０３は、カーゴタンクのウェルの中に位置決めされたアンローダポンプ装置である。このポンプ装置は、遠心ポンプである主ポンプと、コニカル（円錐）スリーブの形の補助ポンプからなる。スリーブ状の補助ポンプは、主ポンプから下向きに延びており、その羽根車によって駆動される。このケースではまた、主ポンプが作動中の時でも補助ポンプは駆動され、逆に、補助ポンプが作動中の時でも主ポンプは駆動される。
【０００５】
本発明は、容器またはタンクから液体を汲み出し、それをほぼ完全に空にすることができ、上に述べた公知のポンプ装置より単純かつ経済的に製造および／または作動できるポンプ装置を提供する。
【０００６】
従って、本発明は、タンクまたは容器から液体製品を汲み出すためのポンプ装置で、製品中に浸漬すべき高容量回転式（ロータリー）主ポンプと、駆動シャフトを介して回転式主ポンプを駆動するための回転駆動モータと、タンクまたは容器から前記液体製品の残量を汲み出すための補助容積式（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）ポンプと、および、補助ポンプを主ポンプの駆動シャフトに選択駆動式に連結するための手段とを具備するポンプ装置を提供する。
【０００７】
従って、補助ポンプのために別個の駆動モータを必要とせず、補助ポンプを必要とする時のみ、補助ポンプを駆動シャフトに連結してよい。これが可能であるのは、高容量主ポンプと補助ポンプが同時に作動することが要求されないからである。
【０００８】
主ポンプは、高容量回転ポンプであってよい。好適な実施の形態では、主ポンプは遠心ポンプであるが、例えば歯車ポンプであってもよい。補助ポンプは、液体と気体の混合物を効率的に汲み出すことのできるどんなポンプであってもよい。但し、補助ポンプはピストンポンプであるのが望ましいが、代わりに他のどんな容積式ポンプであってもよい。
【０００９】
共通の駆動モータは、空気圧モータでも油圧モータでもよく、汲み出される液体製品の中に浸漬されていても、液体製品の上液位より上に位置決めされていてもよい。このようなモータは、タンクまたは容器の中に浸漬されていてよいが、液位より上に配置されているのが望ましい。補助ポンプは、液体製品の中に浸漬されている必要はないが、タンクまたは容器の底より上または該補助ポンプの吸込み管の入口端より上に位置決めされた該補助ポンプの高さが、タンクの底から液体製品を効率的に汲み出すのに十分なほど低ければ、上液位より上に位置決めされていてよい。しかし補助ポンプは、汲み出される液体製品内に浸漬されるように適用されることが好ましい。
【００１０】
補助ポンプを主ポンプの駆動シャフトに相互連結するための手段は、機械式および／または電気式など、どんな種類であってもよい。従って、駆動シャフトのポンプとの駆動係合を入り切りするための手段は、オペレータによって機械式または電気式に操作されるものであっても、例えば、液位が所定の低い値に達した時に作動信号を発生する液位検出器によって自動的に操作されるものであってもよい。
【００１１】
主ポンプは、補助ポンプが駆動シャフトと駆動されるように相互連結された時、駆動モータとの係合を切られてよい。これとは別に、主ポンプと補助ポンプは同時に作動状態にあってよい。好適な実施の形態では、補助ポンプを主ポンプの駆動シャフトに相互連結するための手段は、駆動シャフトの回転方向を逆転させることによって稼動できる。この場合、主ポンプの羽根車は回転するが、稼動状態にはならない。
【００１２】
ポンプ装置は、補助ポンプを駆動するための機構（ｄｅｖｉｃｅ）を具備してもよい。この機構は、駆動シャフトが主ポンプを駆動する一方向に回転している時に該シャフトとの係合を自動的に切り、回転方向が逆転した時に駆動シャフトと係合するようになっていてもよい。従って、駆動シャフトの回転方向が逆転した時、補助ポンプが稼動するのに対し、主ポンプはアイドリング状態になる。
【００１３】
相互連結手段は、駆動シャフトを中心としてルーズに（緩く）配置された環状部材と、この環状部材を駆動シャフトに選択的にロックするための手段を具備してもよい。ロック手段は、上に述べた通り手動で作動させられても自動的に作動させられてもよい。一例として、環状部材の外周面は偏心体、すなわち、補助ポンプのピストンを往復式に駆動するためのカム表面であってよい。
【００１４】
好適な実施の形態では、ロック手段の自動的な作動は、ラチェット機構によって得られる。従って、ロック手段は、駆動モータまたは駆動シャフトの回転方向を逆転させることによって自動的に作動させることができる。詳記するならば、ポンプ装置は、環状部材の環状端面部分に形成されたラチェット歯と、このラチェット歯に対して軸方向に向き合って配置されていて共に回転するように駆動シャフトに連結された少なくとも１つのつめ部材を具備してもよい。つめ部材は、公知のどんな種類のものであってもよい。望ましくは、少なくとも１つのつめ部材は、軸方向の穴から延び、その中を移動できるように配置されたピン状部材であってよく、ラチェット歯と係合されるようになっていてもよい。
【００１５】
補助ポンプは、単動式であれ複動式であれ、従来のどの種類のものであってもよい。好適な実施の形態では、補助ピストンポンプの各ピストンが、シリンダスペースを小体積のポンプ室と大体積のポンプ室に分割する外周シールを有し、大体積のポンプ室がそれらに関連した入口弁と出口弁を有し、出口弁が小体積のポンプ室と永久的につながっており、これによって、小体積のポンプ室が緩衝室として機能してもよい。この種のポンプからの吐出流は、従来のピストンポンプを使用する時より脈動が少ない。
【００１６】
以下、本発明を図面に則して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、石油製品や液体化学薬品などの液体製品１０を、タンカー、はしけまたは他の船舶におけるタンクまたは容器１１から汲み出すためのカーゴポンプとして使用される公知の種類のポンプシステムまたはポンプ装置を示す。このポンプシステムは、液体１０の中に浸漬された遠心ポンプ１２からなる。ポンプ１２は入口開口部１３を有し、これが、タンクまたは容器１１の底に形成された窪み１４の中に位置決めされている。吐出管または出口管１５が、遠心ポンプからタンク１１の外側のフランジ付き端１６まで上向きに延びている。遠心ポンプ１２は、タンク１１の外側に位置決めされた電動機１７によって駆動される。電動機１７は、垂直に配置された円筒形油入りハウジング１８を通って延びる駆動シャフトによってポンプ１２の羽根車に駆動式に連結されている。下に詳述する通り、油入りハウジング１８内部の密封スペースから、かつ、タンク１１から延びるパージダクト１９によって、油入りハウジング１８が耐密であるかどうかチェックできるようになっている。ポンプシステム全体が、カバーまたは蓋２０の上に取り付けられた１つのユニットを形成する。カバー２０は、タンク１１の天壁にある井戸開口部を限定するカラー２１に着脱式に連結されている。これは、カバー２０をカラー２１から外すことによってポンプユニット全体がタンク１１から除去できることを意味する。
【００１８】
遠心ポンプ１２は、タンク１１を完全に空にすることができない。そこで、カーゴタンクを洗浄または清浄する時にタンク内に残る量に関する国際規則に合致するよう、述べたポンプシステムはさらに、圧縮空気または窒素を供給する必要のあるストリッピング設備を備え付けてもよい。別の可能性として、システムは別個のストリッピングポンプを含んでもよく、これは複動サブマージドピストンポンプ（図示されていない）であってもよい。ストリッピングポンプの出口は、次に、図１に示す出口ダクトまたはストリッピングダクトに連結してよい。
【００１９】
図２および３は、図１に示すポンプ装置（システム）が本発明によるポンプ装置の一実施形態を形成するためにどのように改良できるかを示す。
【００２０】
図２は、羽根車２３が駆動シャフト２４の下端に固定され、該駆動シャフトの他端が電動機１７に連結された遠心ポンプ１２を示す。駆動シャフト２４は、玉軸受２５によってハウジング１８内部に回転式に取り付けられており、スプラインコネクタ２６によって相互連結された分離可能なセクションに分割されていてもよい。上に述べた通り、円筒形ハウジング１８の内部スペースは油入りとなっており、空気入りスペース２７がシャフト２４の周りで、また、上の密封油入りスペースと下の密封スペースの間に形成されている。スペース２７は、パージダクト１９に連結されている。万一生じた場合の漏れは、圧縮空気をダクト１９経由でスペース２７に吹き込むことによって検出できる。
【００２１】
図２および３に示すポンプ装置は、フレーム３０がボルトまたは類似の取り外し可能な固定具によってハウジング１８の外側に連結されたピストンポンプ２９を具備する。フレーム３０は、中をピストン３２が往復するポンプシリンダ３１を形成する。ピストン３２は、シャフト２４に関して回転できるようにその一セクションを中心として位置決めされた環状駆動部材３３によって駆動される。駆動部材３３の外周面は円筒形である。但し、外周面の軸は、偏心体を形成するために駆動シャフト２４の軸に関して片寄っている。駆動部材３３の外周面は、これを取り囲む軸受リング３４と協働し、該軸受リングは、可動リング３６からなるピストンロッド３５によってピストンに連結されている。リング３６は、円筒形ハウジング１８内部の油入りスペースと相互連結されたスペース３７の内部に配置されており、ピストンロッド３５は、スペース３７から環状シールを含む穴を通って延びている。図３に最も良く示す通り、この穴は油入りスペース３８からなり、これは、パージダクト１９と同様の機能を果たすパージダクト３９および上に述べたスペース２７と連結されていてよい。
【００２２】
環状連結部材４０は、駆動シャフト２４を中心として配置されており、キー４１によって該駆動シャフトに連結されている。連結部材４０は、その下端面の中に開いた多数の軸方向穴を有し、各穴がすべりばめで連結ピン４２を受けている。ピン４２は、重力によって片寄らされており、また場合によっては、該ピンの外自由端が隣接する環状駆動部材３３の上端面と係合する延長位置に向けてピン受け穴の中に位置決めされたばね手段によっても片寄らされている。かかる端面は、その上に連結ピン４２と協働するように形成されたラチェット歯４３の環状配列を有する。ラチェット歯は、駆動シャフト２４が、遠心ポンプ１２の作動中に通常の回転方向に駆動部材３３に関して自由に回転する一方、反対方向に回転する時に駆動シャフト２４がラチェット機構４２、４３によって環状駆動部材３３と駆動式に相互連結されるように成形されている。ピン４２は、駆動部材３３の上に移動式に取り付けられた他の種類のつめ部材に取って代わり得ることを理解されたい。
【００２３】
ピストンポンプ２９は、自由端が窪み１４の中に位置決めされた吸込み管または入口管４４および出口管４５を有する。ポンプ２９は、２つのシリンダ室、すなわちポンプ室４６と補助室または緩衝室４７を有する一種の複動ポンプである。ポンプ室４６は、吸込み弁または入口弁４８を介して入口管４４に連結され、圧力弁または出口弁４８を介して出口管４５に連結されている。補助室または緩衝室４７は、通路５０を介して出口管４５に永久的に連結されている。補助室４７は、ポンプ室の体積が減少すると体積が増大し、またその逆であるので、汲み出された流量の圧力パルス高さを減じる緩衝室として働いてもよい。
【００２４】
図２および３に則して上に述べたポンプ装置またはポンプシステムは、次の通り稼動する。液体製品１０をカーゴタンク１１から空けなければならない時、電動機１７を始動させ、それで、遠心ポンプ１２を通常の仕方で作動させる。これによって、液体１０はほぼ全部、タンク１１から汲み出される。遠心ポンプ１２が作動状態にある時、ピストンポンプ２９は非作動状態にある。なぜなら、その時、駆動シャフト２４は、連結ピン４２がラチェット歯４３と駆動係合状態にならないような方向に回転するからである。主ポンプ１２によって除去できない残量の液体１０しかカーゴタンク１１の中に残っていない時、オペレータは、電動機１７と駆動シャフト２４の回転方向を逆転してもよい。これで、連結ピン４２は、偏心体または駆動部材３３が強制的に駆動シャフト２４と回転させられるように、ラチェット歯４３と駆動係合状態に入れられる。偏心体３３の回転によって、ピストンロッド３５とこれに連結されたピストン３２は往復させられ、それによって、残量の液体のほぼ全部がタンク１１から汲み出される。
【００２５】
上に述べた実施例の様々な変更および改良が、付記請求項において限定された本発明から逸脱することなく実行可能であることを理解されたい。一例として、主ポンプは、遠心ポンプである必要はなく、他のどんな種類の高容量ポンプであってもよい。同様に、ピストンポンプの代わりに、他のどんな種類の容積式ポンプを使用してもよく、ピストンポンプ２９を駆動シャフト２４に結合させるのに使用されたラチェット機構の代わりに、手動または自動的に稼動させられる機械式および／または電気式の他のどんな種類の結合手段を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、船舶のタンクまたは類似の大型容器から液体製品を吐出するための従来型のポンプ装置の側面図である。
【図２】 図２は、本発明によるポンプ装置の一実施の形態の下部の断面図である。
【図３】 図３は、図２に示すピストンポンプの拡大断面図である。

Claims (23)

1. 高容量回転式主ポンプ（１２）及び補助容積式ポンプ（２９）により、タンクまたは容器（１１）から液体製品（１０）を汲み出すための方法において、この方法が、
   製品中に主ポンプ（１２）を浸漬する手順と、
   補助ポンプが稼動していない一方で、回転駆動モータ（１７）により駆動シャフト（２４）を介して回転式主ポンプを駆動して、タンクまたは容器（１１）から液体製品のほとんど全てを汲み出す手順と、更に
   補助ポンプ（２９）を主ポンプ（１２）の駆動シャフト（２４）に選択駆動式に連結するための連結手段（４２、４３）を作動することにより、補助容積式ポンプ（２９）を使用して、タンクまたは容器から前記液体製品の残量を汲み出す手順と、
   を具備する方法。
2. 主ポンプが遠心ポンプ（１２）または歯車ポンプである請求項１に記載の方法。
3. 補助ポンプがピストンポンプ（２９）または別の容積式ポンプである請求項１または２に記載の方法。
4. 駆動モータが、タンクまたは容器（１１）の中に液位より上に配置された電動機（１７）である請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 補助ポンプ（２９）が液体製品（１０）の中に浸漬される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 補助ポンプ（２９）を主ポンプ（１２）の駆動シャフト（２４）に連結するための連結手段が、駆動シャフトの回転方向を逆転させることによって作動される請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 連結手段が、駆動シャフト（２４）の周りにルーズに配置された環状部材（３３）と、この環状部材を駆動シャフトに選択的にロックするための手段（４２、４３）とを具備する請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 環状部材（３３）の外周面が、偏心体、すなわち、補助ポンプ（２９）のピストン（３２）がそれにより往復式に駆動されるカム表面、を形成する請求項７に記載の方法。
9. ロック手段がラチェット機構（４２、４３）を具備する請求項７または８に記載の方法。
10. ラチェット歯（４３）は、環状部材（３３）の環状端面部分に形成されており、少なくとも１つのつめ部材（３２）は、このラチェット歯に対して軸方向に向き合って配置されており共に回転するように駆動シャフトに連結される請求項９に記載の方法。
11. 少なくとも１つのつめ部材が、軸方向の穴から延び、その中を移動できるように配置されたピン状部材（４２）であり、このピン状部材がラチェット歯（４３）と係合するように付勢される請求項１０に記載の方法。
12. 補助ピストンポンプ（２９）の各シリンダスペースが、ピストン（３２）の外周シールにより小体積のポンプ室と大体積のポンプ室（４７、４６）に分割されており、大体積のポンプ室（４６）がそれらに関連した入口弁と出口弁（４８、４９）を有し、出口弁が小体積のポンプ室と永久的につながっており、これによって、小体積のポンプ室が緩衝室として機能してよい請求項３から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. タンクまたは容器（１１）から液体製品（１０）を汲み出すためのポンプ装置において、このポンプ装置が、
    製品中に浸漬すべき高容量回転式主ポンプ（１２）と、
    駆動シャフト（２４）を介して回転式主ポンプを駆動するための回転駆動モータ（１７）と、
    タンクまたは容器から該液体製品の残量を汲み出すための補助容積式ポンプ（２９）と、および、
    補助ポンプ（２９）を主ポンプ（１２）の駆動シャフト（２４）に選択駆動式に連結するための連結手段（４２、４３）と、を具備しており、
    該連結手段が、駆動シャフトの回転方向を逆転させることによって作動させられるのに適するポンプ装置。
14. 主ポンプが遠心ポンプ（１２）または歯車ポンプである請求項１３に記載のポンプ装置。
15. 補助ポンプがピストンポンプ（２９）または別の容積式ポンプである請求項１３または１４に記載のポンプ装置。
16. 駆動モータが、タンクまたは容器（１１）の中に液位より上に配置された電動機（１７）である請求項１３から１５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
17. 補助ポンプ（２９）が液体製品（１０）の中に浸漬されるのに適している請求項１３から１６のいずれか一項に記載のポンプ装置。
18. 連結手段が、駆動シャフト（２４）の周りにルーズに配置された環状部材（３３）と、この環状部材を駆動シャフトに選択的にロックするための手段（４２、４３）とを具備する請求項１３から１７のいずれか一項に記載のポンプ装置。
19. 環状部材（３３）の外周面が、偏心体、すなわち、補助ポンプ（２９）のピストン（３２）を往復式に駆動するためのカム表面、を形成する請求項１８に記載のポンプ装置。
20. ロック手段がラチェット機構（４２、４３）を具備する請求項１８または１９に記載のポンプ装置。
21. 環状部材（３３）の環状端面部分に形成されたラチェット歯（４３）と、このラチェット歯に対して軸方向に向き合って配置されていて共に回転するように駆動シャフトに連結された少なくとも１つのつめ部材（３２）を具備する請求項２０に記載のポンプ装置。
22. 少なくとも１つのつめ部材が、軸方向の穴から延び、その中を移動できるように配置されたピン状部材（４２）であり、このピン状部材がラチェット歯（４３）と係合するように付勢される請求項２１に記載のポンプ装置。
23. 補助ピストンポンプ（２９）の各ピストン（３２）が、シリンダスペースを小体積のポンプ室と大体積のポンプ室（４７、４６）に分割する外周シールを有し、大体積のポンプ室（４６）がそれらに関連した入口弁と出口弁（４８、４９）を有し、出口弁が小体積のポンプ室と永久的につながっており、これによって、小体積のポンプ室が緩衝室として機能してよい請求項１５から２２のいずれか一項に記載のポンプ装置。

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