JP4854544B2 - 回転円板ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、回転する複数の円板により取扱い液に回転力を与え、これを吐出する回転円板ポンプに関する。

ケーシング内で、間隔を開けて平行に配置された複数の円板を回転させ、円板と取扱い液の摩擦力により取扱い液に回転力を与え、これを吐出する回転円板ポンプが知られている。円板と円板の間を流れる取扱い液は、両側の円板より回転力を与えられる。しかし、最も外側に配置された円板とケーシングの間の取扱い液には、ケーシングが固定されているので、円板からしか回転力が与えられず、ケーシングの内壁面近傍の取扱い液には十分な回転力が伝わらない。このため、この部分には、吐出側から吸込み側に戻る二次流れが生じやすい。

下記特許文献１には、回転円板ポンプの例が示されている。この文献のポンプは、各円板の両面に羽根を有し、流速、効率の改善が図られている。

特許第２９９１４９３号明細書

回転円板ポンプにより固形分を含んだ液体を取り扱う場合、二次流れにより吸込み口の内周面に固形分が滞留し、吸込み口を狭める、または閉塞する場合があった。また、上記の特許文献１に記載されたポンプでは、円板表面上に設けられた羽根により凹凸が形成され、ここに固形分が溜まる場合があった。

本発明は、固形分を含む液体を取り扱う場合に、ポンプ内で固形分が滞留することを低減する回転円板ポンプを提供する。

本発明の回転円板ポンプは、複数の円板のうち、最も前面側、すなわち吸込み口側の円板の、ケーシングに対向する側のみに、当該円板の中心側から外周側に向けて延びる羽根を円板と間隔を開けて設けている。二次流れの発生しやすい部分に羽根を配置することで、この部分の取扱い液に回転力を与え、吐出口に向かう流れを形成する。また、各円板表面には羽根を設けないようにしたことで、円板表面の凹凸を減らす。

また、複数の円板のうち、最も外側の円板のケーシングに対向する側のみに、当該円板の中心側から外周側に向けて延びる羽根を円板と間隔を開けて設けることもできる。背面側、すなわち吸込み口とは反対側のケーシング内壁では、取扱い液の流れが遅くなり、この部分にも固形分が滞留する場合がある。ここに羽根を配置することで、固形分の滞留を防止する。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の回転円板ポンプ１０の概略構成を示す一部破断斜視図である。この回転円板ポンプ１０は、内部の空間がポンプ室１２となるケーシング１４と、ポンプ室１２内で回転する円板組立体１６を含む。円板組立体１６は、複数の円板１８（この実施形態では５枚）が回転軸の方向に配列され、互いに固定されて一体となったものである。円板組立体１６の詳細な構造については、後に詳述する。円板組立体１６は、電動機２０の駆動軸２２に固定され、回転駆動される。ケーシング１４には、円板組立体１６の回転軸に沿って、駆動軸とは反対側に吸込み管２４が、また回転組立体１６の外周に対向する部分に吐出管２６が設けられている。

図２は回転円板ポンプの断面図、図３は円板組立体１６を、その軸方向から見た状態を示す図である。前述のように円板１８は、５枚が回転軸の方向にほぼ等間隔で配列されている。最も背面側（図２中左側）の円板１８Ａは、駆動軸２２に結合されるスリーブ２８と一体となっている。円板１８Ａには、その他の円板１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅを固定するための支柱３０が結合されている。４枚の円板１８Ｂ〜１８Ｅは、中心部分に穴が開いた環形状であり、４枚全てが同形状となっている。また、５枚の円板１８Ａ〜１８Ｅの外径は共通である、支柱３０は、さらに最も外側の円板１８Ａ，１８Ｅのさらに外側、すなわち前面側、背面側に延び、羽根３２，３４を支持している。このように回転組立体１６は、５枚の円板１８Ａ〜１８Ｅと、これらのさらに前面側、背面側に、円板とは間隔を開けて配置され、円板と一体に回転する羽根３２，３４を含む。

羽根３２の形状は、略直方体であり、最も前面側（図２中右側）の円板１８Ｅの円板組立体外側の面から間隔を開けて、また直方体の長手方向が円板の半径方向に略一致するように配置されている。羽根３２の直方体長手方向における端面は、環状の円板１８Ｅの外周と内周にそれぞれ一致するか、またはこれらの間に位置し、図３に示すように、円板１８Ｅからはみ出さないようにされている。羽根３４も、略直方体形状であり、最も背面側の円板１８Ａの外側の面から間隔を開けて、また直方体の長手方向が円板の半径方向に略一致するように配置されている。羽根３４の長手方向の端のうち、外側の端は円板１８Ａの外周に一致するか、または外周より内側に位置している。内側の端は、円板１８Ｅの内周と一致するか、これより短くするようにできるが、さらに内側に向けて、スリーブ２８に達するまで、またはその近傍まで延ばすようにもできる。また、これらの羽根３２，３４は、ケーシング１４の前面側、背面側の内壁に近接するよう配置されている。

支柱３０は、各円板３０Ａ〜３０Ｅと、羽根３２，３４の間隔を規定する略円柱形状のスペーサ３６を含む。スペーサと、円板および羽根とを交互に重ねて、羽根３２から羽根３４までを貫通する六角穴付きボルト３８により、これらを締め付け、支柱３０が形成される。スペーサ３６に規定される円板同士の間隔、円板と羽根の間隔は、本実施形態で全て共通であるが、異なるようにもできる。

円板組立体１６が回転すると、各円板１８と取扱い液の間に摩擦力が働き、取扱い液は円板に引きずられるようにして旋回する。旋回する取扱い液に遠心力が作用して、半径方向外側に送り出され、ケーシング１４の吐出口４０より吐出管２６に吐出される。一方、吸込み管２４から吸込み口４２を介して、取扱い液がポンプ室１２に吸い込まれる。

羽根３２，３４がなければ、ケーシング内壁近傍では、取扱い液の旋回流が発生しないので、高圧となっているポンプ室１２の外周側から、低圧の内側に向かう二次流れが発生する。二次流れの発生によりポンプの効率が低下する。さらに、取扱い液が固形分を含むスラリ等である場合、二次流れに乗り固形分が吸込み口４２に送られ、この付近に滞留する場合がある。特に、ＰＥＴボトル、プラスチック容器等のプラスチックを砕いた砕片は、吸込み口４２付近で滞留して、ここで絡み合って、吸込み口４２を狭める、または閉塞する場合がある。

本実施形態の回転円板ポンプ１０においては、羽根３２，３４により旋回流が発生しにくいケーシング内壁付近の取扱い液に対し回転力を与え、二次流れの発生を抑制している。これにより、前面側において、固形分が吸込み側に戻り、吸込み口４２を狭めたり、閉塞したりすることを抑制している。背面側においては、ここに固形分が滞留しないようにしている。また、羽根３２，３４は、円板１８Ａ，１８Ｅから間隔を開けて配置されており、円板表面の凹凸を少なくし、固形分が滞留しないようにしている。羽根３２，３４を円板よりケーシング内壁面に近づけて配置することにより、円板表面の液体の流れを阻害しないようにする一方、ケーシング内壁面に沿って流れる二次流れが効果的に抑制される。他の円板の表面にも、羽根は設けられておらず、固形分が滞留しやすい凹凸の形成を抑制している。

図３に示すように羽根３２，３４は、それぞれ１０個設けられているが、この数に限らない。また、羽根３２，３４は半径に沿って配置されているが、半径に対し傾けて、特に外周側が回転方向の後方になるように傾けて配置することもできる。さらに、形状については、直方体に限らず、湾曲した形状とし、径方向外側になるほど、回転方向後方となるように湾曲させることができる。

図４は、他の実施形態の回転円板ポンプ５０を示す図である。当該回転円板ポンプ５０は、前述の回転円板ポンプ１０に対し、その駆動軸２２の先端に、導入螺旋羽根５２を設けたものである。他の構成については、前述のポンプと同様であり、その説明は省略する。導入螺旋羽根５２を設けることにより、液体を積極的にポンプ室内に導入するようにし、また吸込み口４２付近に固形分が固まって留まることを防止する。

本実施形態に回転円板ポンプを示す一部破断斜視図である。 回転円板ポンプの断面図である。 回転円板体１６を図２中左方より見た状態を示す図である。 他の実施形態の回転円板ポンプを示す断面図である。

符号の説明

１０ 回転円板ポンプ、１２ ポンプ室、１４ ケーシング、１６ 円板組立体、１８ 円板、３０ 支柱、３２，３４ 羽根。

Claims (4)

1. 固形分を含んだ取扱い液を取扱い、ケーシング内で、間隔を開けて平行に配置された複数の円板を回転させ、円板と取扱い液の摩擦力により取扱い液に回転力を与え、これを吐出する回転円板ポンプであって、
   前記複数の円板の最も前面側の円板のケーシングに対向する側のみに、当該円板の中心側から外周側に向けて延びる羽根が設けられ、この羽根は当該円板と間隔を開けて配置されている、
   回転円板ポンプ。
2. 固形分を含んだ取扱い液を取扱い、ケーシング内で、間隔を開けて平行に配置された複数の円板を回転させ、円板と取扱い液の摩擦力により取扱い液に回転力を与え、これを吐出する回転円板ポンプであって、
   前記複数の円板の最も外側の円板のケーシングに対向する側のみに、当該円板の中心側から外周側に向けて延びる羽根が設けられ、この羽根は当該円板と間隔を開けて配置されている、
   回転円板ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の回転円板ポンプであって、羽根と円板との間隔は、羽根とケーシングの間隔よりも広い、回転円板ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転円板ポンプであって、取扱い液が含む固形分は、フレーク状のプラスチック破片である、回転円板ポンプ。

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