JPH01159494A

JPH01159494A - ポンプ圧送する流体からガスを分離する方法及びその実施のためのポンプ

Info

Publication number: JPH01159494A
Application number: JP63168650A
Authority: JP
Inventors: Toivo Niskanen; トイボ　ニスカネン
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1989-06-22
Also published as: RU1789037C; ATE74406T1; FI872967A0; EP0298442A3; US4921400A; EP0298442A2; EP0298442B1; FI872967A; ES2031182T3; DE3869679D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ポンプ圧送する流体からガスを分離する方法
、及びその実施のためのポンプ、に関する。更に詳しく
は、装置に係わる本発明は、ガスを含有する流体を圧送
するのに使用されるポンプに於るガス排出システムに関
する。本発明によるポンプは、パルプ製紙工業に於るフ
ァイバー懸濁液を圧送するのに特に適している。

従来の技術及びその問題点ガスを高い含有率で含有する流体をポンプ圧送すること
は、ガス排出システムを使用しないとうまく行かない。

何故ならば、ガスがポンプローターの中央部分の周りに
集まって一つの気泡を形成し、この気泡が成長してポン
プの入口開口全体を塞ぐ傾向を見せるからである。この
結果として、吐出量のかなりの低下、装置の振動を生じ
、最悪の場合にはポンプ圧送が完全に停止してしまうこ
とになる。この問題点は、例えば遠心ポンプに於て非常
に難しい形態で経験されてきた。

これらの問題点は、様々な方法で気泡からガスを排出す
ることによって、解決が図られてきた。

現在知られており且つ又使用されている装置に於では、
インペラーの中空シャフトを通してガス引きすることに
よって、ポンプの入口開口の中央に配置され且つインペ
ラーのボス迄延在されたバイブを通してガス引きするか
、或いは、インペラーに一つ又は複数の穿孔を形成して
おき、これらの穿孔を通してインペラーの後方へ、そし
て更に遠くへガスが引かれるようになすことによって、
脱ガスが行なわれていた。

上述した全ての手段は、流体が清浄ならば満足すること
ができる。流体がファイバー、糸などの異物を含有する
場合に、問題が生じてくる。このような場合には、これ
らの含有物がガス排出ダクトを詰まらせてしまう傾向を
示すのであり、このダクトを開通状態のままに維持する
ことがポンプの作動に必要なこととなる。

幾つかの異なる構成が知られており、これらを使用して
、含有物により引き起こされる欠点やリスクを排除し、
又は最低限となす試みが行われてきた。最も簡単な構成
は、詰まりが問題とならない程に広く形成されたガス排
出ダクトである。使用されたその他の方法は、例えば様
々な形式の一つ又は複数のベーンを取り付けられている
ローターがインペラーの後方に配置された構成である。

一般的に使用されてきた方法は、異物を含有する流体を
圧送するように働くことを意図された半径方向のベーン
がインペラーの背面に取り付けられていて、この流体は
含有していたガスをインペラーに形成されているガス排
出開口を通してインペラー外周へ流し、又そのインペラ
ー外周に於る間隙を通して流体の流れに戻すようになす
方法である。成る種の場合には、同様な形式の構成が更
にインペラーのシャフトに取り付けられているベーン付
ローターによってインペラーの後方に備えられていた。

このベーン付ローターはそれ自体のチャンバー内で回転
され、ガスと共に運ばれた流体をチャンバー外周へと分
離する傾向を示すのであり、これによって更にガスを内
周へ引くことが可能となるのである。チャンバーの外周
に集められた流体は、含有物と共に別のダクトを通して
ポンプの入口側又は出口側へ導びかれるのである。

上述した全ての手段は、流体によって運ばれる含有物の
量が制限されるならば、満足に作動する。

又、多数の固体含有する流体、例えばパルプ工業に於る
ファイバー懸濁液、に対してこのような手段を比較的高
い信頼性でもって作動させるように調整することも可能
である。しかしながらこの場合、ガス排出特性に於て妥
協することが必要となってしまう。何故ならば、最も重
要なことはファイバーがガス排出ダクトへ運ばれないよ
うにすることだからである。このために、ガスを含有す
るファイバー懸濁液が流れの中に戻されねばならないの
である。他方において、ファイバー懸濁液に含有されて
いるガスはストック準備プロセスに於て障害となるので
あって、この障害は可能な限り回避しなければならない
ことが、知られている。

それ故に、既に分離したガスをストックの循環流に戻す
ように送ることは、得られた利点を阻害することになる
。他方に於て、ガスと共に運ばれたストックの全てをポ
ンプに於る二次流れとして廃棄することによってストッ
ク循環流と分離するならば、ストックの損失となる。

発明の目的及び発明の概本発明の目的は、異物、即ち流体と一緒に運ばれるワイ
ヤー、ファイバーなどの固体、がガス排出ダクトを詰ま
らせるリスクを伴わないで、流体からガスを分離する遠
心ポンプの能力を完全に有利となすことである。本発明
による装置は、インペラーの前方からガス排出ダクトへ
至るガス排出通路に、圧送される流体からガスを分離す
るための一つ又は複数のスクリーン面を備えることを特
徴とする。

本発明による方法は、流体が圧送される間に、分離され
たガス及びそのガスによって運ばれる異物の両者の流れ
を分離プロセスへ導びき、そこで固体を流れから分離し
て、ガスを単独で排出できるようにすることを特徴とす
る。

例えば、既存の構成より優れた本発明による遠心ポンプ
の利点は、次の通りである。即ち、ガスを含有する流体
が循環主流へ戻される必要性がないので、ガス排出効率
が一層高められる。

ファイバー懸濁液のポンプ圧送では、ガス排出ダクトが
詰まるリスクや、ファイバー懸濁液が損失されたり、水
が消費されてしまうリスクを伴うことがない。

更に又、上述のようなリスクが生じないので、圧送され
る材料の圧力はポンプが休止されているとぎにも含有物
をガス排出ダクトへ押しやり、これは通常のガス排出の
ための構成を備えている装置と全く同じである。

゛本発明の装置は、添付図面を参照して以下に非常に詳
しく説明される。

１１五旦旦Ｊ第１図は通常の遠心ポンプを示している。このポンプは
、入口開口２及び出口開口３を備えたケーシング１と、
ボディー４と、インペラー６が取り付けられたシャフト
５を有して構成されている。

シャフト５はベアリング７によってボディー４に取り付
けられている。このボディー４は更に又ガス排出ダクト
８を備えており、このダクトはシャフト５を取り巻くチ
Ａ７ンパー９から派生している。

チャンバー９は、インペラー６へ至る接続部を有してい
る。インペラー６には、その前方から後方へ、更に間隙
１１へとガスを導びくための、一つ又は複数の孔１０が
形成されている。インペラー〇の背面はベーン１２を漏
えており、これらのベーン１２は最も一般的には半径方
向へ延在されたベーンとされる。しかし、後述から明ら
かとなるように、彎曲形成されたり、シャフトを通して
延在されずに平面に配置されることができるのである。

第１図に示されたように、壁部１３がチャンバー９及び
間隙１１の間に配置されている。この壁部１３は、小径
の孔又はスロットを備えたスクリーンプレート、即ちス
クリーン面、で形成されている。またこの壁部１３は、
ポンプによって圧送される流体に含有された異物がガス
排出ダクト８内に進入するのを防止すること、を意図さ
れているのである。遠心ポンプがパルプ工業に於てパル
プ懸濁液をポンプ圧送するのに使用される場合には、ス
クリーンプレートの穿孔の直径又はスロット幅は極めて
小さくされなければならない。テストによれば、これら
の上述した寸法は、パルプ懸濁液のファイバーが実際に
スクリーンプレート内に進入するのを防止するためには
、約０．２ｍとされねばらないこと、を示している。し
かしながらこのような構成に於ては、インペラー６のベ
ーン１２は、従来技術の装置に関して記載したポンプの
仕事から離れてしまい、又、スクリーンプレートを清浄
に維持するという別の仕事が派生することになる。ベー
ン１２とプレート１３との間の間隙を十分に小さく、例
えば約１、訓にすれば、べ一、ンはスクリーンプレート
の全ての穿孔を拭って清浄となすことができる。更に一
層明確となるように、スクリーンプレートの穿孔にファ
イバーが取り付くような時間を全く与えないように、ベ
ーン１２がスクリーンプレート面上に激しい乱流を生ぜ
しめるのである。

この乱流の発生及びスクリーンプレートの穿孔の清浄作
用は、第２図及び第３図によるスクリーンプレート２０
及び３０の配置によって、−層強化できるのである。こ
れらの配置に於ては、穿孔２１及び３１はスクリーンプ
レートに機械加工された溝２２及び３２の底面に配置さ
れている。第２図に於て、溝２２は半径方向へ配向され
るか、或いは半径方向から僅かに偏向されて配向されて
いる。この場合、インペラーの背面のベーン１２は同様
に半径方向へ配向されるか、或いは半径方向から僅かに
偏向されて配向される。しかしながら、ベーンの方向は
溝２２の方向と同じにされる必要はない。

第３図に於て、穿孔されたプレート３０の穿孔３１は満
３２の底部に配置されており、これは上述の場合と同様
である。しかしながらこれらの溝３２は、環状形成され
ており、従って、例えば旋盤で回転させることで容易に
作ることができる。

このような場合に於ては、別のインペラーが必要となる
。更に詳しく説明すれば、インペラーの背面のベーンは
半径方向から僅かに偏向されていなければならない。何
故ならば、そのようになされていないと、溝及び穿孔の
清浄作用のために望まれた圧力パルスが発生され得ない
のである。これらの背面のベーン１２は、間隙１１内に
流入する液体を外方へ向けて活発に撥ね飛ばすように彎
曲されている。これにより、これらのベーンが溝３２内
の穿孔３１から液体と共に運ばれてきたファイバーを分
離するのに適当な圧力パルスを発生するのである。成る
種の場合には、インペラーに機械加工された開口をカバ
ーするセラミックス製のスクリーン面を使用することが
推奨される。このような場合には、固体は侵入すること
ができないスクリーン面の孔を通して、ガスの排出が行
われるのである。

更に別の実施例は、スクリーンプレートに対応するスク
リーン面がインペラーの穿孔と直接に置換された構成の
ものである。この場合、非常に多数の穿孔を有しなけれ
ばならなず、又、それらが十分に小さな直径とされねば
ならないこと、は明らかである。好ましい孔の寸法は一
般に０．５ａｍ＋以下であり、成る場合には、０．２ｍ
又はそれ以下の直径の穿孔を備えなければならない場合
もある。

第４図は、スクリーン面４０がインペラー６の背面のベ
ーン１２の内側に配置されたものを示している。この実
施例では、スクリーン面は円筒面を含み、この円筒面は
軸線方向又は螺線方向の溝を有することができる。スク
リーン面は、ベーン１２のシャフト側のエツジに接近さ
せて配置され、前記ベーン１２がスクリーン面を清浄に
維持するなされる。スクリーン面４０とシャフトとの間
の間隙から、今説明した実施例の場合と同様にガスはガ
ス排出ダクト８へ導びかれるのである。

第５図は、ガスの排出がインペラー６を通して行われな
いが、その直前にて既に行われている実施例を示してい
る。知られているように、ガスの気泡はポンプの内部に
て、インペラーの前方で入口開口の中央に形成されるの
であり、この気泡がインペラーに達する程に大きく成長
する迄に、ガスを排出するのが好ましい。本発明の構成
によれば、インペラーの前方で、シャフトラインの周り
に部材５０が配置される。この部材５０は、スクリーン
プレートを曲げ加工して円筒形に形成され、又、その一
端が合板即ちスクリーンプレート５１にて塞がれること
が好ましい。第５図に示す実施例に於ては、部材５０は
その一端をシャフト５５に取り付けられる。このシャフ
トの内部には、ガス排出ダクト８ヘガスを導びくための
ダクト５２がドリル加工されている。部材５０からガス
を排出するための他の方法が当然ながらある。例えば、
部材５０の端部５１から軸線方向に沿ってパイプが反対
方向へ延在されて備えられる。これは可能であるとはい
え、−Ｍ複雑な構成となる。更に又、第５図は入口開口
２内に配置された流動化ローター５３を示している。こ
の流動化ローターのブレードの内側エツジは部材５ｏの
スクリーン面に接近させて延在されているので、特に部
材５０のシャフトと反対側の側が回転不能に取り付けら
れるか、ポンプの前部に配置される装置の残りの部分と
共に別回転可能とされるならば、前記面は清浄状態に維
持されるのである。清浄状態の維持は、部材５ｏのスク
リーン面に軸線方向又は螺線方向の満５４を形成するこ
とで、更に確実となる。この溝の形成目的は、０−ター
５３のブレードと一緒になって、圧送される流体によっ
て°運ばれた固体粒子がスクリーン面の穿孔に付着する
のを防止するような、パルスを発生させることである。

これらのスクリーン面は、同じように幾つかの他の箇所
に配置することができる。例えば、インペラーの背面に
ベーン１２を使用して、インペラーと反対側のこれらの
ベーンのエツジに対して、スクリーン面を半径方向に取
り付けることができるのである。スクリーン面は又、シ
ャフト５に最も近いベーン１２のエツジ上に配置でき、
このスクリーン面は軸線方向の円筒形又はその一部の形
状と同じようになされ得る。これらの場合に於ては、ス
クリーン面は機械的部材によって直接に拭われて清浄化
されるのではないが、ポンプのボディー構造内に配備さ
れたパルス部材が使用されるのであって、二つ又は三つ
のこのような部材がスクリーン面に最も近いボディ一部
分に等間隔て蘭欝されるのである。これらの部材はスク
リーン面に対して強力なパルス圧力を与え、このパルス
圧がスクリーン面の穿孔、スロット或いは孔に付着し易
い乾燥した物質をベーン１２の間の空間へ押しやり、そ
こからベーンはその物質を流体の循環流へ戻すのである
。

上述の説明から明らかとなるように、本発明により開発
されたポンプによって、従来技術に於る問題は解消され
るのである。この構成に於る基本的な概念は、スクリー
ン面を通してガスを排出することでる。このスクリーン
面によって、圧送される流体によって運ばれた固体粒子
がガス排出ダクト内に流入したり、或いは該ダクト内へ
ガスが取り込まれる空間箇所の内部に流入することすら
、防止するのが可能になるのである。前述した全ての構
成に於て、大きな直径の穿孔が使用され、固体粒子は容
易に穿孔を通して流れた。特に、高含有率のファイバー
懸濁液の圧送に於ては、ガス排出ダクトが次第に詰まる
問題の原因となり、この詰まりはパルプファイバーが大
きなファイバー塊に堆積することで引き起こされた。

このために、ポンプ自体とＩＩｌ連して別の真空ポンプ
を使用して、この真空ポンプによってガス排出システム
から引き出すことが必要とされていた。

この場合、ガス排出システムが詰まったならば、真空ポ
ンプとガス排出ダクトとを接続しているパイプを取り外
した後、ダクトを洗浄することによって、ダクトを清浄
にすることが可能である。主ポンプに対して真空ポンプ
を接続することは、全く論外である。何故ならば、ガス
によって運ばれた固体は長期の運転によって真空ポンプ
に損閲を与えるかそれを詰まらせてしまい、何れの場合
にもポンプ全体の分解を伴う複雑な交換作業を必要とす
るからである。成る種の運転状況に於ては、遠心ポンプ
が詰まる、即ちへ粘度のバルブで一杯になってしまう恐
れがある。この場合は、通常−は遠心ポンプ自体は希釈
剤を使用して回転されることはできても、脱気のために
使用されている真空ポンプは、直接に希釈剤を流された
としても、回転されることができず、分解されねばなら
ない。

真空ポンプが遠心ポンプのシャフト上に取り付けられて
いるならば、この分解は厄介である。従って、駆動モー
ターを備えた別の真空ポンプが必要とされ、これは装置
構造のコストを高めるのであって、ストック処理のため
に遠心ポンプが広く受は入れられるための一つの障害と
なっているのである。しかしながら本発明は、遠心ポン
プのシャフトに対する真空ポンプの取り付けを容易にし
、この真空ポンプのために別個の駆動モーターは要らな
いのである。何故ならば、ガスによって固体物質が真空
ポンプに入り込まないからである。

最後に、上述した説明は本発明によるポンプの・僅かな
数の実施例だけを説明するものであり、本発明の保護範
囲は上述によって制限されるのではなく、特許請求の範
囲の欄の記載によってυ１限されるべきものであること
を思い出さねばならない。

それ故に、穴、スロット、孔又はその他の同様な穿孔を
備えた全ての形式の面が適用できることに注目されねば
ならない。又、スクリーンと同様に、薄い、フェルト状
ファイバーマットで形成できる大きな穿孔を有する面を
使用することができるのであり、このファイバーマット
は固体がガス排出システムに進入するのを防止する。こ
の場合、ファイバーマットの厚さは、例えばその厚さを
成る寸法に迄厚くさせることができ、過大な厚みのファ
イバー層は拭い去るような機械的な調整部材によって調
整されるようにすることができる。従って、上述の用語
「スクリーン面」は、狭義に理解されてはならず、多種
多様な構成に関する見地から理解されなければならない
のである。この面全体の基本的な目的は、圧送される流
体から粗い物質を分離することであり、従って、この流
体に含有される固体及びその固体の特性がスクリーン面
の形式を決定し、又、その構成及び詳細を決定するので
ある。更に又、本発明による方法及び装置は、運転の間
にガスが分離されるような全てのポンプ及び同様装置に
対して適用できることが、注目に値するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良を施した従来の遠心ポンプを
示す断面図、第２図は本発明によるスクリーン面の構造の好ましい実
施例を示す正面図、第３図は第二の好ましい実施例を示すスクリーン面の正
面図、第４図は第三の好ましい実施例を示す断面図、そして第５図は第四の好ましい実施例を示す断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主要部品として、入口及び出口開口（２、３）を
有するケーシング（１）、一本又は複数本のシャフト（
５）、及び一本又は複数本の該シャフトに取り付けられ
た一個又は複数個のローター（６）を含んでなるポンプ
であつて、ポンプ圧送される流体からガスを分離するた
めに一つ又は複数のスクリーン面（１３、２０、３０、
４０、５０）がポンプに関連して配置されていることを
特徴とするポンプ。
（２）遠心ポンプであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のポンプ。
（３）ポンプに於るインペラーの後方へガスを導びくた
めの開口（１０）が該インペラーに備えられ、又、ポン
プに於るボディー（４）にガス排出ダクトが備えられて
いるポンプであつて、インペラー（６）の前方からガス
排出ダクトへ至るガス排出通路に少なくとも一つのスク
リーン面（１３、２０、３０、４０、５０）が備えられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のポ
ンプ。
（４）インペラー（６）の前記開口（１０）はそれ自体
がスクリーン面を形成するように小さい寸法として形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第３記載の
ポンプ。
（５）スクリーン面（１３、２０、３０、４０）が、ポ
ンプの後部のガス排出ダクト（８）とインペラー後方の
間隙（１１）との間に配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第３記載のポンプ。
（６）前記スクリーン面（４０）がポンプケーシングの
後部から軸線方向にインペラー（６）へ向かつて突出さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第３記載のポ
ンプ。
（７）インペラー（６）の後方へ流入した固体及び流体
を外方へ移動させるとと同時に、スクリーン面（１３、
２０、３０、４０）を清浄に維持するベーン（１２）が
、インペラー（６）の後部に備えられていることを特徴
とする特許請求の範囲第５項又は第６項に記載のポンプ
。
（８）スクリーン面（１３、２０、３０、４０）はそれ
らのベーン（１２）に向かう面に溝が形成されており、
又、溝（２２、３２）に少なくとも部分的に穿孔を配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は
第６項に記載のポンプ。
（９）インペラー（６）の前方のポンプ入口開口（２）
の内部に、スクリーン面を備えた部材（５０）が配置さ
れており、この部材を通してポンプからガスが排出され
るようになつていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のポンプ。
（１０）部材（５０）は、ポンプの入口開口（２）の内
部で、ローター面に接近されてローター（５３）の内部
に配置されており、これによりローター（５３）のブレ
ードがスクリーン面（５０）を清浄に維持するようにな
つていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
ポンプ。
（１１）スクリーン面は、インペラー（６）の後部のベ
ーン（１２）に対して、インペラーと反対側のエッジに
、又はシャフト（５）に最も近いベーンのエッジに取り
付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のポンプ。
（１２）ポンプのボディー（４）は、スクリーン面に接
近配置されて該スクリーン面を通して圧力パルスを与え
る部材を備えており、該パルスがスクリーン面の穿孔、
スロット或いは孔に付着した固体を離すことによつて、
スクリーン面が詰まるのを防止するようになつているこ
とを特徴とする特許請求の範囲１１項記載のポンプ。
（１３）ポンプのシャフト（５）は、スクリーン面（１
３、２０、３０、４０、５０）の後方のガス排出通路に
真空ポンプを備えており、スクリーン面（１３、２０、
３０、４０、５０）を通してガス排出ダクト（８）へガ
スを導びくようになつていることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載のポンプ。
（１４）スクリーン面が、ポンプの一つ又は複数のロー
ター面の上、又はポンプの一つ又は複数のシャフト面の
上に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のポンプ。
（１５）圧送されるべき流体であつて固体を含有する流
体からガスを分離する方法であつて、流体の圧送の間に
分離されるガス、又は該ガスによつて運ばれるその他の
物質、によつて形成される流れが分離プロセスに導びか
れ、このプロセスに於て固体が前記流れから分離され、
これによつてガスを分離して排出できるようになすこと
を特徴とする流体からガスを分離する方法。
（１６）分離した固体が再び主流に戻されることを特徴
とする特許請求の範囲第１５項記載の流体からガスを分
離する方法。
（１７）ガス及びその他の物質を含む流れからのガスの
分離が、ポンプ装置に一体形成された道具によつて行わ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の流
体からガスを分離する方法。