JPH01159495A - 垂下オーガーを装着した両吸込み立軸ポンプ - Google Patents

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】 竜　　−−の　　Ｉ　Ｊ　　ノ　　！ 本発明は、立軸、遠心、水中、スラリーポンプに関する
。

た且五直上 立軸、遠心、スラリーポンプは、ずいぶん長い間、スラ
リータンク内で、効果的に使用されてきた。片吸込みポ
ンプと両吸込ポンプのどちらもが利用されてきた。−数
的な水没タイプの両吸込みポンプは、先行技術の装置と
して第１図に示されている。

特に、第１図に示されているタイプのこれらの両吸込み
ポンプは、長い立軸を備えた水中ポンプであり、その長
い立軸は、スラリーの上方に設置された遠隔モータによ
り、ポンプ羽根車を駆動する。代表的な両吸込み水中ポ
ンプにおいて、ベアリングはスラリーの高さより下に露
出すなわち設置されていることはない。これらの立軸ポ
ンプは石炭の山の流去、床の洗浄、石灰の泥、フライア
ッシュ２工哀廃棄物の転送、酸洗い／めっき溶液、粉砕
機のスケール、パルプ、製紙工場液その地間種類のもの
から生ずるスラリーを吸い上げるために使用されてきた
。片持ち軸の設計によりベアリング、シール、その他が
腐食性環境や侵食性環境にないようにしている。

最近、モータとポンプをコンパクトに組み込んだ水中ポ
ンプである水中装置が、スラリーポンプとして売り出さ
れている。このタイプのポンプはしばしば浚渫作業に使
用されており、次の米国特許、アラ才力（八ｒａｏｋａ
）の第４，４５６，４２４号、グツドライ：／　（Ｇｏ
ｏｄｗｉｎ）の第４，６５０，３４２号５０パート（Ｒ
ｏｂｅｒｔｓ）の第４，６０４，０３５号、チャツプリ
ン（Ｃｈａｐ　ｌｙｇｉｎ）その他の人々の第３，７４
１，５：１１号、ヴオー’）　（１／ａｕｇｈａｎ）の
第３．９７３．８６６号に図解されている。

これらの特許は、一般に、下向きの片吸込みポンプの吸
込み口より下にオーガーを設置した遠心ポンプに関する
。オーガーは、これらのいろいろな装置において、少し
異なった機能をする。例えば、アラ才力（Ａｒａｏｋａ
）の特許の中のオーガーは、流体をポンプから遠く離す
方向へ向け、川底にある砂のような固形物を攪拌するこ
とが意図されている。対照的に、グツドウィン（Ｇｏｏ
ｄｗｉｎ）の装置は、固形物を含んだ液体をポンプ羽根
車に向って軸方向に押しやるように構成されている。チ
ャツプリン（Ｃｈａｐｌｙｇｉｎ）の特許は、火蓋が流
体の流れを下向きに変えて、そのあと、片吸込みロポン
プの下側の吸込み口を通って上へ吸い上げる装置を開示
している。ヴオーン（Ｖａｕｇｈａｎ）の装置は、大き
な塊りがポンプケーシング内に入るのを防ぐために、片
吸込みロボンブの下に切削刃を設けている。

オーガーのすぐ近くに片吸込み口を備えた水中に沈めつ
るポンプの欠点は、オーガーの攪拌作用と羽根車の吸込
み作用が結合して、多少の局所的影響を引き起こしやす
いことである。川等のような非常に大きな水域での浚渫
作業においては、その作業の全目的が、川底から固形物
を取り除くことであるので、そのような局所的な作用は
、すぐに許容させられるのみならず、実は、強く要求さ
れている。けれども、スラリーを入れた容器の中ては、
スラリーの粒子がスラリーの隅から隅まで、ほぼ−様に
分布していることが通常強く要求されている。従って、
中なる局所的な流体流れ以トのことが、スラリータンク
内で要求される。例えば、流体流れがスラリータンク内
で局所的に制限されていると、スラリー粒子は、攪拌作
用の場所から遠く離れた位置で懸濁することはない。

先行技術として公知の片吸込みタイプのポンプでは、さ
らに、これらのポンプが一殻に水中シールと水中ベアリ
ングを必要とすることに欠点がある。

＾用Ｊと炎朋 本発明は、遠隔モータとポンプの下側の吸込み口のＦま
で延びた駆動軸に据え付けられたオーガーを装備した立
軸両吸込み水中遠心ポンプに関する。本発明は、更に改
良羽根車、延在するスタブ軸とオーガーと円筒状ストレ
ーナ−ケースを具備して、現存する両吸込み立軸水中遠
心ポンプを改装する組存部品キットに関する。

本発明の両吸込み立軸遠心スラリーポンプは、水中ポン
プの羽根車の中心ディスクと直角をなす長い垂直駆動軸
によって連結されたポンプモータを具備している。

駆動軸をとりまく同軸の延長パイプが、下端で、ポンプ
ハウジングを支持し、上端でモータ支持板または類似の
支持体に取り付けられていると望ましい。

駆動軸は、ポンプ羽根車から遠く離れた位置に据え付け
られたベアリングから片持ち梁になっているので、水中
ベアリングや水中シールを必要としない。両面作動羽根
車は、駆動軸の一端に取付けられており、その両面作動
羽根車は、中心に固いモたい円形ディスクを持ち、その
ディスクの両面に、羽根Ｉｌｉの翼を取り付けている。

羽根車の吸込み口としてのフィートポートは、羽根用デ
ィスクの両側のポンプハウジングの中央に位置して（、
ｓるので、流体は、ポンプハウジング中心近くのディス
クの両側に導かれる。

駆動軸は、モータ支持板のトに短い距離伸びており、支
持板のすぐ近くのベアリングと駆動軸の−１：端近くの
もう一つのベアリングを突き通している。間隔をあけた
２つのヘアリングの配置は、駆動軸に、より大きな安定
性を午え、一般に、駆動軸下端近くの撮動と軸ふれを最
小限度にする。

長い駆動軸は上側のポンプ吸込み開口を通っており、こ
の開口は、軸と吸込み開口の間をスラリーの粒子とさら
にスラリーの塊ってさえもが通れるだけの十分なすき間
を備えている。長い支持バイブは、通常上側の吸込み開
口を囲んでおり、流体が上側ポンプ吸込み口から入るよ
うに、多数のボートすなわち穴が明けられている。スタ
ブ軸は垂下しており、羽根車のハブに軸方向に留められ
ている。この羽根車のハブの所で、スタブ軸は、駆動軸
の中心縦軸と軸方向に一直線に並べられている。スタブ
軸は、ポンプハウジングの下側の吸込み開口を通り抜け
ている。

スタブ軸の自由端に、攪拌器が皐り付けられている。攪
拌器は、通常、下側の吸込み開口より下の攪拌器の高さ
とほぼ等しい距離のところに垂下している。

スクリーンエレメントは普通、ポンプの上側と下側の開
口に取り付けられており、ポンプ吸込み口を通過する粒
子や塊りの大きさを制限する。隣接する翼の間の最小隙
間よりも大きな粒子や塊りは、ポンプ内へ通過すること
ができない。

さらに、本発明の説明は、添付図面を参照することによ
って、わかりやすくなる。第２図に、両吸込み水中遠心
ポンプの部分断面正面図が示されている。駆動軸１０は
、遠隔モータ（不図示）に連結されており、駆動軸１０
の上端が、ベアリング据え付は部（不図示）に留められ
ており、駆動軸１０の下端が、羽根車１１に取り付けら
れている。（第２図のポンプ用のモータ据え付は部と支
持板は、第１図に示されている物と同一または類似であ
ってよい。）羽根車１１は、固く、薄いディスク状のセ
ンタ１２の上面と下面に推進翼１３と１４を備えた両面
作動羽根車である。

本発明のポンプ装置の上側部分は、第１図に示されてい
る装置と同様で、支持板、ベアリングハウジングとモー
タが同様に位置付けられている。

従って、それらは、第２図に示されていないが、第１図
に一般的に示されている。

羽根車は、遠心ポンプハウジング１５内に収容されてお
り、遠心ポンプハウジング１５は、適所に固定され、ポ
ンプ据え付は支柱１６によって支えられている。ポンプ
据え付は支柱１６は、大きな環状バイブが好ましく、上
端が、モータ据え付は支持体（不図示）に固定されてお
り下端が、遠心ポンプハウジングの上面に固定されてい
る。

ポンプは、上側吸込み開口１７を備えた両吸込みポンプ
であるので、支持支柱１６は、上側吸込み開口１７の付
近にその上側吸込み口１７と通ずる開口を備えている。

遠心ポンプハウジングは、また、位置１８に、下側の吸
込み開口を備えている。

遠心ポンプハウジング１５は、通常、モータ支持板（不
図示）より下の約６０．９６ｃｍ（２フイート）から約
１８２．８８ｃｍ（６フイート）までの範囲に設置され
ている。第１図に示されているようなモータ支持板は、
モータを支持するための有用な手段であり、長く垂下し
た部材によって、ポンプハウジングを支持するための有
用な手段である。

駆動軸ｌＯは、環状ポンプ支持支柱１６に通常同軸に収
容されている。通常、駆動軸の直径は、支持支柱の内直
径のわずか半分程である。支持部材の内直径は、普通、
ポンプの上側吸込み開口の直径と同じが、または、わず
かに大きい。支持支柱の下端の周りのフランジは、上側
吸込み開口の周りの円形縁に合うように、上記フランジ
が、ポンプハウジングにボルト締めされている。駆動軸
は、通常、下端付近に、直径が減少した短い部分を備え
ている。安定性を目的として駆動軸の大部分はかなり太
く、上部吸込み口を貫ぬ〈短い部分を備えて右り、その
短い部分の直径は、軸の上部の長い部分の太さの約半分
である。

本図面に示されていないが、非常に大きな遠心ポンプ特
に、それが、長さ約１８２．８８ｃｍ（６フイート）あ
るいは、それより長い駆動軸と、直径約５０．８ｃｍ（
２０インチ）あるいは、それより大きい羽根車を収容し
た非常に大きなポンプハウジングとを備えている場合は
、補助的なポンプハウジング支持部材が、モータ支持板
と、ポンプハウジングの上面の間に、垂直にわたされる
ことがある。スクリーン１９は、環状支持支柱１６を取
り囲み、長く幅の狭い開口２０を持ち、その細長い開口
２０の幅より大きなあらゆる粒子または塊りが通過する
のを防いでいる。これは、好ましくない大きな粒子また
は、塊りがポンプ内へ入り、羽根車に衝突することを防
ぐためである。

第２図に示すように１羽根車は、特に、攪拌器すなわち
オーガーの付加がうまくできるようになっている。羽根
車のハブ２１は、ねじ切りされた上部穴２２があり、こ
のねじ切りされた上部穴２２によって、羽根車は駆動軸
１０にねじ込まれている。六角ナツト２３は、その羽根
車を正しい位置に固定するために、駆動軸の端に締め付
けられている。上記改良ハブの下側の端に、ねじ切られ
た穴２４があり、スタブ軸２５が駆動軸１０と軸方向に
一直線に並べてねじ込まれるようになっている。スタブ
軸２５の下端に、ねじ切られた要素２６があり、これに
、攪拌器すなわち、オーガー２７がねじ込まれる。ケー
ジ２８は、遠心ポンプハウジング１５の下面に取付けら
れている。ケージの上部２９は浅いシリンダーで、垂直
側壁に開口３０と、シリンダーの末端の平たい板に開口
３１が開いている。ケージの残りの部分は、一定間隔に
置かれた柱３２で構成されているが、これは、特に攪拌
器がかなり長い駆動軸の自由端に付いているので、運転
中の攪拌器を保護する役目と、据え付けや点検等のとき
に、攪拌器を保護する役目をする。ケージやストレーナ
−は、ポンプが浸されているスラリーに攪拌器が十分さ
らされることの妨げにはならない。

運転中水中ポンプは流体すなわちスラリーを上部スクリ
ーン１９付近の位置から上部吸込み開口２１に引く。特
にオーガー２７による攪拌がタンクの底に沈澱していた
粒子をかきまぜ、再び懸濁させるので、−数的に流体中
に懸濁した粒子の沈澱特性により、Ｅ部スクリーン１９
の付近の固形物の濃度は、下部開口１８の付近の固形物
の濃度より８通低い。これは、両吸込み遠心ポンプであ
るから、Ｌ側の翼１３によって吸上げられる流体の体積
と、下側の翼１４によって吸上げられる体積は通常、ほ
ぼ同じである。従って、ｍ位時間当りほぼ同等の体積の
スラリーが吸込み口１７と１８の両方を通過する。しか
し、タンクの底とポンプの間で攪拌されたスラリー中の
固形物の濃度がより大きいため、下側の吸込み口１８か
ら入るスラリーの有効な密度は、上側の吸込み口１７か
ら入るものより大きい。ポンプは共通の渦形室と共通の
排出口を持っているので、ポンプからの排出物は、２つ
の吸込み口から入ったスラリーの濃度が混合したもので
ある。従って、排出物の密度は２つの吸込み開口から入
ったスラリーの２つの密度の平均である。（固形粒子か
水より大きい比重を持つスラリーでは、固形物の濃度が
より大きいということは、密度がより大きいということ
と等しく、このことは、普通、はとんどの工業用スラリ
ーの場合にあてはまる。）従って全てのスラリーが片吸
込み遠心ポンプによって、底の吸込み口から片翼羽根東
へ吸込まれるスラリーよりも２つの吸込み口から入った
スラリーの平均の密度を持つスラリーをある一定速度（
体Ｍ／単位時間）で吸込むために必要な馬力はより小さ
い。

オーガーは、かなり長い駆動軸の下端に付いているので
、オーガーは正確にバランスがとられていなければなら
ない。オーガーと羽根車のどちらもアンバランスを防止
するため、羽根車とオーガーは両方とも、摩耗と侵食を
最小にするための非常に固い材料で作られている。また
、オーガーの直径は、要求される攪拌作用と両立する細
さの直径であれば比較的細いものが良い。一般に、オー
ガーの直径は、オーガーの長さの２倍を超えないように
する。直径が大きくなるに伴ないオーガーの表面のアン
バランスが小さくても振動は大きくなる。

一般に、オーガーは、ポンプハウジング１５の下部より
下のオーガーの長さ約１つ分位の位置に取付けられてい
る。別な言い方をすると、ねじ切られた端部な除いたス
タブ軸の長さはオーガーの長さとほぼ同じである。また
、端板３１とオーガー２７の上部表面の間に「トラップ
」されたスラリーによって、オーガーの上部表面に過度
の摩耗が生ずるのを防ぐために、オーガーの上部表面は
、端板３１から十分な距離をおくことが望ましい。

本発明の両吸込みロポンプは、垂下し、露出したオーガ
ーを備え、このオーガーが運転中に下側のポンプ吸込み
口付近のスラリーを攪拌する。またいくつかの渦が、下
側のポンプ吸込み口付近に渦まく。水と高い比重の固形
物粒子が混合した多くのスラリーは、スラリーの状態を
維持することが難しい。固形物粒子は、沈澱し、スラリ
ータンクの底にたまりがちである。プロペラミキサーの
ような独立したミキサーを備えた典型的なスラリータン
クを装備しても、単にミキサーの付近だけの沈澱を最小
限度にするだけである。従って、水中ポンプから遠く離
れたところに軸が設置された独立ミキサーは、タンクか
ら吸い上げられたスラリーの固形物の濃度に影響を及ぼ
さないであろう。

軸方向に延長した攪拌器を装備した本発明の両吸込みロ
ボンブは、容器に入れられたスラリーの（流体）流れを
結果として増大させる。上側の吸込み口へ入るスラリー
の流れは、水中ポンプの上のスラリー域に、渦と流れを
生じさせる。これらの渦と流れは固形物の沈澱を最小限
度にする。攪拌作用と下側のポンプ吸込み口に入るスラ
リーの流れは、水中ポンプより下のスラリー域のスラリ
ーを回転させようとする。攪拌作用は、タンクの床に沈
澱した固形物をかきまぜようとする。流体の軸方向流れ
は攪拌器によって、下に向けられる。このような流れは
、タンクの床で向きを変えられ、外方向と−Ｆ方向に円
運動をし、ポンプ吸込み口、特に、下側の吸込み口へ入
るスラリーの流れに混ざり合う。ポンプの上側の吸込み
と下側の吸込み及び、攪拌器の攪拌によってひき起され
た複合作用は、攪拌器を取付けた片吸込みポンプまたは
、遠隔ミキサーと連動した、両吸込みポンプから得られ
る循環以トの高い循環を与える。（ポンプハウジングと
それを支持する部材の大きさのため、分離独立したプロ
ペラミキサーを例えば、ポンプのすぐ下のきわめて近接
したスラリー域に設置することは、事実上不可能である
。）本発明か・ら所望の結果を達成するために、攪拌器
は、軸方向に、結果として、羽根車駆動軸の延長線Ｆに
取付けられた。従って１羽根車と攪拌器は、同じ方向に
同じ回転速度（ｒｐｍ）で回転する。

攪拌器の翼は、流体の流れを、攪拌器から離れる軸方向
へ向けるように角度付けされなければならない。

本発明に関する両吸込みポンプの能力は、１分間当り約
１０ガロン（ｇｐｍ）から、約５０００ｇｐＩＩ＋まで
の範囲であり、一般的には約２０３ｐｍから１０００　
Ｈｐｍである。排出口の直径は約１．２７ｃｍ（１／２
インチ）から、約３０．４８ｃｍ（１２インチ）までの
範囲である。

〜般的な羽根用の直径は、約１０．１６ｃｍ（４インチ
）から少なくとも約５０．８ｃｍ（２０インチ）までの
範囲であろう。羽根車の直径は、普通オーガーの最大直
径の約３から４倍であろう。

本発明に用いられるのに適したスタブ軸は、ネジ切られ
た端を除いた長さが約７．６２ｃｍ（３インチ）から、
約２０．３２ｃｏ＋（８インチ）までの範囲であろう。

適したオーガーは、最も広い寸法範囲で直径が約７．６
２ｃｍ（３インチ）から少なくとも約３０．４８ｃｏ＋
（１２インチ）までの範囲であろう。オーガーの長さは
、約５．０８ｃｍ（２インチ）から少なくとも約２０．
３２ｃｍ（８インチ）まで変化するだろう。一般的に、
オーガーは、円錐台で、その底部直径が、その高さより
も大きい。オーガーの細い方の部分はその底面より、ポ
ンプハウジングから後方に設置されている。

オーガーの翼または羽根は、修道深さが約０．６３５ｃ
ｍ（１８インチ）から、少なくとも約２．５４ｃｍ（１
インチ）までである。

本発明のいろいろな実施態様がここに開示されているが
、本発明はこれにより制限されることはなく、添附した
特許請求の範囲に述べた発明の範囲を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は遠隔モータを取り付けた従来形の両吸込み室軸
水中スラリーポンプの正面図である。 第２図は、遠隔モータを取り付けた両吸込み水中遠心ポ
ンプで羽根車の真下に軸方向に垂下した攪拌器が取り付
けられた図である。 （１：妻部分の符号の説明） １０：駆動軸 １１：羽根車 １２：ディスク状のセンタ １３：ディスク状のセンタの上面推進翼１４：ディスク
状のセンタの下面推進翼１５二遠心ポンプハウジング １６：ポンプ据え付は支柱 １７：上側の吸込み開口 １８、下側の吸込み開口 １９ニスクリーン ２０：長く幅の狭い開［Ｊ ２１：羽根車のＩ＼ブ ２２：ハブー上部のネジ穴 ２３：六角ナツト ２４：ハブ下部のネジ穴 ２５ニスタブ軸 ２６：スタブ軸下端のねじ切られた要素２７：オーガー ２８：ケージ ２９：ケージ上部の浅いシリンダー ３０ニジリンダ−の垂直側壁の開口 ３１ニジリンダ−の末端平板の開口 ３２：ケージの柱 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、立軸水中遠心スラリーポンプから遠く離れて設けら
   れたポンプモータと、上記ポンプモータを支持する手段
   と、上記ポンプモータを上記ポンプの羽根車に連結する
   長い垂直駆動軸と、両面に羽根車の翼を取り付けた中央
   ディスクを備え、上記ディスクが、両吸込みポンプハウ
   ジングの中に設けられており、上記羽根車が、上記軸の
   自由端に取り付けられている両面作動羽根車と、上側の
   吸込み口と下側の吸込み口を備え、上記ポンプから遠く
   離れた位置に設置された上記羽根車を収容するための両
   吸込みポンプハウジングと、上記ポンプハウジングを支
   持する手段と、垂下し、上記羽根車を軸方向に留めるス
   タブ軸と、上記スタブ軸の下側の端に取り付けられたオ
   ーガー部材と、上記羽根車の内部隙間より小さい開口を
   持つ、ケージで、下側の吸込み口をおおうように取り付
   けられた円筒状のストレーナーケージと、 を具備することを特徴とする立軸水中遠心スラリーポン
   プ。 ２、上記ポンプは、支持板により支持されており、その
   支持板は、少なくとも１つの長いポンプ支持手段により
   、上記ポンプハウジングを支持することを特徴とする請
   求項１記載のポンプ。 ３、上記ポンプ支持手段は、長い円筒状の支持体であり
   、この長い円筒状の支持体は、上記ポンプハウジングを
   支持し、上記駆動軸を同軸にしっかりと取り巻いている
   ことを特徴とする請求項２記載のポンプ。 ４、上記羽根車は、垂直回転軸について、ほぼ対称であ
   り、かつ、ディスク部材の中心を通る水平面について、
   ほぼ対称であることを特徴とする請求項１記載のポンプ
   。 ５、上記スタブ軸は、露出した長さが、上記オーガーの
   高さの約４分の１から約２倍までであることを特徴とす
   る請求項１記載のポン プ。 ６、上記オーガーは直径が、上記オーガーの高さの約２
   分の１から約２倍までであることを特徴とする請求項１
   記載のポンプ。 ７、上記オーガーは、翼が上記オーガーの最大直径の約
   ８分の１から約２分の１までであることを特徴とする請
   求項１記載のポンプ。 ８、水中に没しない遠隔モータを持つ立軸水中ポンプで
   、立軸の周囲に上部吸込み口と下部吸込み口を持つポン
   プハウジングの現存する両吸込み口を改装するためにハ
   ブの上部と下部の中心位置に、一組の軸方向にネジ切ら
   れた穴を持ち、上記ハブ上部の上記ネジ穴が、垂直駆動
   軸の端の雄ネジを受け入れる大きさに作られており、上
   記ハブ下部の上記ネジ穴が垂下したスタブ軸のネジを受
   け入れる大きさにつくられている羽根車部材と、一方の
   端が、上記羽根車のハブ下部のネジ穴に合うような大き
   さで作られ、ネジ切られ他方の端 が、攪拌器にしっかりと連結するようにされた両端がネ
   ジ切られたスタブ軸と、上記攪拌器の回転により上記攪
   拌器に接触している流体が下方向と外方向へ向けられる
   ように、角度付けされた多数の翼を有する攪拌器と、上
   記羽根車の隣接した翼の間の空間よりも小さい開口部を
   有する円筒状のストレーナーケージとにより成る改装組
   立攪拌器キット。 ９、羽根車を備えた遠心ポンプを使用して、スラリーが
   、ある濃度の固形内容物を含む上記タンク内の第１位置
   から、スラリーを吸い上げることと、上記タンク内の上
   記第１位置より深く、上記第１位置より高濃度の固形内
   容物を含む上記タンク内の第２位置から羽根車を備えた
   遠心ポンプを使用して、スラリーを吸い上げることと、
   オーガーを使用して、上記第二位置のスラリーを攪拌す
   ることと、上記遠心ポンプの羽根車と上記オーガーを同
   一方向へ同一回転速度で駆動すること、 より成るタンク（容器）内のスラリーを攪拌し、吸い上
   げる方法。 １０、上記第２位置の上記攪拌は、上記第２位置で遠心
   ポンプへ流れ込むスラリーの流れの方向と反対の方向へ
   スラリーを流し、第１位置では、遠心ポンプへ流れるス
   ラリー流れと同じ方向へスラリーを流すことを特徴とす
   る請求項９記載の方法。