JP4463425B2 - 泡ポンプに関する改良 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は一般的に流体をポンプ送りする装置、特に浮揚選鉱濃縮液のような泡立つ流体のポンプ送りでの使用に適しているポンプの羽根車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的には、泡立った流体の例には、水、空気、そして採鉱処理プラントにおける鉱物の浮揚選鉱で生じる鉱物粒子が含まれている。しかし、この発明が他の応用における使用にも適していることが、次の説明から理解されるであろう。例えばポンプは粘り気のある懸濁液にも適している。
【０００３】
鉱物処理プラントは、廃棄岩石から必要な鉱物を分離するために、浮揚選鉱として知られている処理をしばしば利用する。これは、中に懸濁液が入れられてそして微細な空気の泡と試薬が添加された浮揚選鉱タンク又はセルの中でなされる。このタンクは、攪拌され、そして、浮揚選鉱セルの上部に昇って来る生成された泡は、泡に付着している所望の鉱物の微細な粒子を有している。そこで泡の採集が、この処理により抽出される所望の鉱物の採集手段となる。
【０００４】
浮揚選鉱の処理から出た泡は、所望の鉱物を含んでおり、通常は、次の処理段階へポンプで送られる。生成された泡の様々な形態は、ほぼ、浮き上がった粒子の大きさ、試薬の種類及び量、空気の泡の量及び大きさ次第である。泡の処理は連続しているが現時点では泡の空気含有量を減少させうる業務用の器材はない。しかし、泡をポンプで送る前に空気が自然に分離するまで放置するのは実際的でない。
【０００５】
良好な回復成果を上げるために、鉱物は非常に微細な寸法（ある場合は１０ミクロン以下）にまですり砕かれることが必要となる。また、良好な鉱物の回収を実現するには、使用される試薬を管理する必要があるが、これが非常に安定したそして粘着力の強い泡の中で、処理が効率のよい成果を出すのに必要な泡の量と結びついていることがよくある。このような粘着力の強い泡は、容器の中に残されたとき、水と固体状態のみに減少されるのに、一般に１２乃至２４時間かかる。すなわち泡は消散するのが極端に遅いのである。
【０００６】
泡を流暢にポンプ送りするポンプは、垂直並びに／もしくは水平に配置されたポンプの形態をしている。垂直ポンプはポンプの入り口がほぼ垂直になるように配置されており、また水平ポンプはポンプの入り口がほぼ水平になるように配置されている。垂直泡ポンプは、非常に粘着力のある泡をポンプで送るのを示されて来たが、物理的に大きいことがよくあり、したがって本当に鉱物装置の初めの段階から考慮されなければならない。一方水平ポンプは泡のポンプ輸送に使われて来たが、粘性の高い泡にいつもうまく行くわけではない。水平ポンプは泡の使用についてはこれまで意図的に大きめにされてきた。大きめのポンプはそれ故の浅い流れと大型ポンプの泡による高い空気飛沫同伴に対して水平ポンプは非能率となりうる事を意味している。機械的な故障は不規則なポンプ動作を伴う問題となる。泡は空気が一杯だが非常に小さな泡のサイズでは大きな泡の形の同量の空気よりも低い効果しか持たない。しかしながらポンプの泡に対する許容度が空気の効果の為に低下する点がある。ポンプの空気許容度もまた正味正吸気特性（NPSH）に関連している。すなわちポンプの取り入れ口で利用可能な正味圧が低いほど性能はますます達成されるようになる。泡ポンプでの使用に適しかつその性能を改良するところの改良された羽根車を提供するのがこの発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の一態様に係われば、遠心式ポンプでの使用に適する羽根車が用意されている。ポンプはポンプ室とポンプ入り口とを有する。羽根車は複数の主ポンプブレード（blades）あるいはベイン（vanes）及び羽根車の主胴体部分から突出している、１つまたはそれ以上の流れ誘導ブレードまたはベインを有する主胴体部を含んでいる。
【０００８】
この発明の他の態様に係われば、１つのポンプ室と１つのポンプ入り口と、複数の主ポンプブレードまたはベインおよび羽根車の主胴体部分から突出している、１つまたはそれ以上の流れ誘導生成ブレードまたはベインを含む主胴体部を有するところの、羽根車とを備えた遠心式ポンプが準備されている。羽根車の主胴体部はポンプ室の内にあり、各々の（the or each）流れ誘導ブレードがポンプ入り口の中へ延びており、羽根車は中心回転軸の回りの回転のために取付けられ、またポンプ入り口は回転域の中におかれている。
【０００９】
ポンプの中の取付けられた位置にある時には配置はかようになっているので、羽根車の主胴体部はポンプ室の中に配置され、そして各々の流れ誘導ブレードがポンプ入り口の中へ延びている。羽根車は中心回転軸について回転するようにとり付けられており、ポンプ入り口は回転軸の領域内に配置されている。流体はそれからポンプベインによりポンプ送りされ、ここから羽根車の外周において出て行く。配置はこのようになっているので流体のポンプ室への流れは、軸方向と放射方向との流れの成分が組み合わされている。
【００１０】
ある形式では羽根車の主胴体部分は主ポンプブレードの一方向のシュラウド（輪形板）を含んでいる。このシュラウドは取付け位置にある時はポンプ入り口から離れている。この個々の具体例では,ポンプブレードはシュラウドから突出しており、取付け位置にある時はポンプ室のポンプ入り口側に隣接した自由な縁を有している。好ましくは、各々の流れ誘導ブレードは１つまたはそれ以上のポンプブレードの自由縁に固定されており、そして取付けられた時は入り口の中へ突出する。好ましくは、各々のポンプブレードはこれと協同する流れ誘導ブレードを持つ。
【００１１】
本発明の他の形態では、主胴体は間にポンプブレードを挟む間隔を置いて離れた２つのシュラウドを有している。この実施形態において、流れ誘導ブレードは、ポンプ室のポンプ入り口側付近のシュラウドから突出し、入り口の中へ延びている。
好ましくは、前記流れ誘導ブレードは、ポンプブレードの自由縁の一部に固定されるかまたは一体的であり、ほぼ部分的に渦巻き状で延びた表面と共に外方へ延びている縁を有している。
【００１２】
取付け位置にあるときの流れ誘導ブレードの形とこれらの位置は、泡がポンプに入る前に泡にたいし追加的な回転を与え、そして同時に、泡の為の主羽根車通路に至る比較的良いかつ比較的滑らかな入り口を提供する。流れ誘導ブレードの効果もまた、ポンプが例えば粘着力のある泡を正しく作動させるのに必要な正味正水頭圧限界要求値をまた低下させる。
【００１３】
粘着力の強い泡は、一般に高い空気含有量を有しており、力は泡の容積を通して伝わるものではないので、いかなる形の力あるいは圧力をも用いることは困難である。このために泡はポンプの取り入れ口かまたはポンプの羽根車に容易には入らないであろう。ポンプ羽根車がポンプしている流体または泡にエネルギーを加えるので、可能かつ最も容易な方法で泡が羽根車に入るのを可能にすることが必要な要求であることは理解されるであろう。この発明は、入り口ＮＰＳＨの要求事項を減少するだけでなく、ブレードまたはベインがポンプ入り口に延長するのを許し、羽根車に非常に大きな改良された入り口、すなわち羽根車の入り口でのより少ない収縮と損出を提供するものである。羽根車が回転している時、ベインは実際上“列から離れ”るかまたは粘着力の強い泡を“すくいだし”ている。この動作によって泡はポンプ送りの為に羽根車の中へより容易に引かれることになろう。
【００１４】
本発明は通常は現在のポンプの設計に応用出来るかも知れないが、特に水平式のスラリ（slurry）ポンプ及び通常の求められているものより大きい入り口をもつスラリポンプに適用可能である。それはまた羽根車を開くのにより容易に応用出来るかもしれない。しかしながらこれは前方シュラウドのない羽根車である。というのは、前述されたように、本発明が標準ポンプまたは閉じられた羽根車に応用されるのを妨げるものはないからである。
【００１５】
さらに本発明の羽根車は、どんな難儀なスラリまたは高濃度の粘着力のある泥のような流体でもポンプで送るのに使用し得、かくして、泡のポンプ送りに明確に限定されるものではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態が、以下に添付図面を参照して記述されるであろう。
まず図３を参照してみると、部分的に断面された側面立面図において、中ポンプライナー（liner）を有しても有さなくても良いポンプケーシング５１と、ポンプ室５４と、ポンプ入り口５６とを有し、全体的に５０で示された遠心式ポンプの部分が示されている。更に、回転軸Ｘ−Ｘを中心としての回転の為にポンプ室５４内に取付けられている羽根車１０が示されている。示された実施形態において、前記羽根車１０は、後面上にイクスペラー（expeller）ブレード１８を有する裏シュラウド１４と、そこから入り口５６の中に突出している一連のポンプブレード１６とを有する主胴体部１２を含む。羽根車１０は、各々がそれぞれのポンプブレード１６からポンプの入り口５６の中に突出している、複数の流れ誘導ブレード２０を有する。図２に示すように原料は矢印Ｄの方向に羽根車に入り、矢印Ｅの方向に通り過ぎていく。
【００１７】
図３に示されているように、羽根車１０がポンプ５０に取付けられている時は、羽根車の主胴体部１２はポンプ室５４の内に配置され、流れ誘導ブレード２０はポンプ入り口５６の中へ延びている。ポンプ入り口５６は回転軸Ｘ−Ｘの領域に配置され、そして入ってくる流体が軸方向及び放射方向の流れ成分を持ってポンプ室に入ってくるように配列される。それから流体はポンプベインでポンプされ、そこから羽根車の周辺部より出て行く。
【００１８】
ポンプブレード１６は通常の形をしており、その部分から突出している流れ誘導ブレード２０とともに自由縁１７を持っている。各流れ誘導ブレード２０は、ほぼ部分的に螺旋状をしポンプブレードから延びた表面２１を有する。各流れ誘導ブレード２０はそれぞれのポンプブレード１６の自由縁１７に固定される、かまたは一体的に形成されている。示されたように４枚のポンプブレードと４枚の対応した流れ誘導ブレード２０とがある。
【００１９】
終わりに様々な変更、修正、そしてあるいはまたは付加することが、部品の色々な組み立てや配列に、発明の精神または範囲から離れること無しに組み込まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に係わる羽根車の一実施形態の模型的遠近法的概要図である。
【図２】 図２はポンプ羽根車とポンプのポンプ入り口部との模型的遠近法的概要図である。
【図３】 図３はポンプ室の内に取付けた図１及び図２の羽根車を示す模型的側面立面図である。
【図４】 図４は図１乃至図３で示したポンプ羽根車の正面立面図である。

Claims (7)

1. ポンプ室（５４）と、ポンプ入り口（５６）とを有し、泡もしくは粘着力のある流体のポンピングをするための遠心式ポンプ（５０）で使用されるのに適したポンプの羽根車（１０）であって、
   この羽根車は、回転軸（Ｘ−Ｘ）を中心として回転するように前記ポンプ室（５４）内に設置され、また、この羽根車は、
   シュラウド（１４）と、
   夫々が同一平面内にある自由前縁（１７）を備え、前記ポンプ入り口（５６）に向かって前記シュラウド（１４）の一方の側から突出している複数の主ポンプブレード（１６）と、を有する主胴体部（１２）を具備し、
   前記主ポンプブレード（１６）の１つ又は複数は、自由前縁（１７）に取着された、又は自由前縁（１７）のところで主ポンプブレード（１６）と一体となった流れ誘導ブレード（２０）を有し、前記流れ誘導ブレード（２０）は、主ポンプブレード（１６）の前記自由前縁（１７）を超えて延びており、また、
   前記流れ誘導ブレード（２０）は、部分的に螺旋状をした表面（２１）を有し、設置された位置で、前記ポンプ入り口（５６）の中へ突出して、流れを発生させるためのすくいだしを形成していることを特徴とする羽根車（１０）。
2. 各主ポンプブレード（１６）は、各主ポンプブレードに対応した１つの流れ誘導ブレード（２０）を有する請求項１に記載の羽根車。
3. 前記主胴体部（１２）は、間に主ポンプブレードを挟み、相互に離間した２つのシュラウドを有する請求項１に記載の羽根車。
4. 前記流れ誘導ブレード（２０）は、前記ポンプ室のポンプ入り口側付近のシュラウドから突出し、前記ポンプ入り口の中へ延びている請求項３に記載の羽根車。
5. 前記流れ誘導ブレード（２０）は、前記主ポンプブレード（１６）の１つの自由前縁（１７）の一部と一体となった、又は自由前縁（１７）に装着された縁を有する請求項１乃至６のいずれか１に記載の羽根車。
6. 請求項１又は２に係る羽根車（１０）と、
   ポンプ室（５４）と、
   ポンプ入り口（５６）とを具備し、泡もしくは粘着力のある流体のポンピングをするための遠心式ポンプ（５０）であって、
   前記羽根車は、回転軸（Ｘ−Ｘ）を中心として回転するように前記ポンプ室内に設置されている遠心式ポンプ（５０）。
7. 前記主胴体部（１２）は、間に前記主ポンプブレード（１６）を挟むように互いに離間した２つのシュラウドを有し、また、前記流れ誘導ブレード（２０）は、ポンプ室（５４）のポンプ入り口側に近接したシュラウドから突出し、前記ポンプ入り口（５６）の中へ延びている請求項６の遠心式ポンプ。

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