JPH01305168A - スラリー用プランジャーポンプ - 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】 イ８発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は顔料・塗料用微粒子、ファインセラミックス原
料、電磁材料、食品材料−添加用微粒子、船舶用燃料、
泥水等の様々な種類のスラリーにたいして適用できるス
トレイナーないｔ７は濾過装置に用いられる、硬い粒子
を含むスラリーも圧送できるプランジャーポンプに関す
る。

上記の利用分野の例のいくつかについてさらに詳しく説
明する。例えば、磁気テープのベースフィルムはテープ
の滑りをよくするために３〜４ミクロン以下の径の粒子
を混入するが、ベースフィルムの厚さが薄いため、滑剤
粒子に所定の径より大きいものがあると、欠陥となる。

糸に顔料を混ぜて、直接、色づけを行なうとき、この顔
料の粒径が大きすぎると糸にコブができ、織り機にかけ
られなくなることがある。このような場合、糸に混ぜる
顔料の粒径を正確に揃えることが必要とされる。

ファインセラミックスの原料中の粗大粒子および外界か
ら混入した粒子は、焼成後、欠陥の原因となるので、フ
ァインセラミックス原料からこれらの不要粒子を除去す
ることは重要である。

本発明は、以上のような場合に原料となるスラリーを濾
過して、一定の径以下の粒子のみ含有する材料を得る濾
過装置に使用するプランジャーポンプに関する。

また、分散機能をとくに利用する例として、燃料油の改
質がある。例えば、船舶用燃料によく用いられるＣ重油
は触媒残渣、高分子物質などのスラックを含んでおり、
スラッジを除去してからでなければジーゼル機関の燃料
として使えない。しかし、スラッジ中の高分子物質は燃
料として使用可能なので、分散させて燃料とすることが
望ましいが、高分子物質などにより濾材の目詰まりが起
こりやすい。

本発明は、このような場合に、分散と濾過を併せておこ
なう濾過装置において使用するプランジャーポンプに関
する。

（従来の技術） 従来、連続的に濾過を行なう装置としては、外側の室と
内側の室が筒状のフィルターで分離され、外側の室に流
入口、内側の室に流出口を備えた濾過装置において、フ
ィルター表面に形成されるケーク層を超音波により破壊
しながら作動する濾過装置がある。

第２図、第３図はこの超音波濾過装置の縦断面図、およ
び横断面図である。第３図に示すように、流入口ＧＯか
ら入ったスラリーはフィルター３１によって濾過されて
流出口３２に出てゆく。このときフィルター３１表面に
はスラリー中の粗粒子などによりケーク層が形成されて
くる。このケーク層にたいして超音波振動子３３に接続
したホーン３４から超音波をあてることにより、ケーク
層を形成している二次的に凝集した粗粒子を微粒子に分
散し、ケーク層を除去する。フィルターは回転している
ので、フィルターの全面が超音波によって順次クリーニ
ングされる。この装置が連続した濾過能力を維持するた
めには、超音波による分散、濾過能力が捕集される粒子
量を上回っている必要がある。

この場合、分散、濾過能力は超音波の振幅、ホーンの形
状、ホーン先端と濾材との間隙、処理液体の圧力、フィ
ルターの回転数によって決まり、粒子の捕集全は処理液
中の粒子濃度、粒子径、フィルターの濾過精度によって
決まる。

従来、このような連続濾過装置にスラリーを送り込むポ
ンプは、スラリー中に硬い微粒子が含まれていると、シ
リンダー壁、弁、弁座などの摩耗のためにポンプの寿命
が大幅に短くなっていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、硬い微粒子を含むスラリーや高粒子濃度のス
ラリーなどにたいして連続濾過運転をおこなう濾過装置
において使用するプランジャーポンプを得ることを目的
とする。

口０発明の構成 （課題を解決するための手段） 本発明は、スラリー流入口が設けられた室Ａと濾過液流
出口が設けられた室Ｂがフィルターで分離された濾過装
置において、スラリーを高圧で室Ａ内に流入口から噴出
させ、スラリー中の粗粒子を分散させるとともに、フィ
ルター表面にスラリー流を形成し、フィルター表面のケ
ークの形成を防止させ、かつこのスラリー流をフィルタ
ーにあてて、フィルターの目詰まりを解消させながら、
平行流濾過を行い、濾過されないスラリーを室Ａからス
ラリータンクに還流させる濾過装置に使用するプランジ
ャーポンプにおいて、耐摩耗性弁および弁座を備えたプ
ランジャーポンプである。

（作用） 本発明の装置の動作を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の濾過システム装置の作動を説明する図
である。ここでは、フィルターとして筒状フィルターを
用いる例で説明する。スラリータンク４中に貯留された
スラリーはミキサー５によりミキシングされる。ミキシ
ングされたスラリーはポンプ６により濾過装置へ圧送さ
れる。このときの圧力は、濾過装置内へ噴出したスラリ
ーが分散作用、クリーニング作用を起こすことが可能な
圧力をかける。

加圧されたスラリーは濾過装置内への流入口の先端に設
けられたノズル２，３を通して濾過装置内のフィルター
の外側の室７（以下、濾過室とよぶ）のなかへ噴出する
。

このスラリー流により、濾過室７に流れが生じる。スラ
リーはフィルター面に平行に流れながら濾過が行なわれ
、濾過された液がフィルターの内側の室に移行し、流出
口９より排出される。濾過されなかったスラリーは還流
流出口８から出て、スラリータンク４に戻される。

このときのフィルター内外の室の差圧により、濾過速度
を調整できる。この差圧はバルブ１０〜１３を調節する
ことにより調整することが可能である。さらに、バルブ
を自動バルブとしてマイコン制御などにより開閉を調節
することも可能である。

また、フィルター１の表面は常にスラリーの流れにさら
されているため、従来の濾過装置のようにフィルター表
面にケーク層は形成されない。このため、長時間の連続
運転が可能である。また、フィルター１が目詰まりした
ときでも、フィルターの内外の室の差圧をゼロにすれば
解消することができる。例えば、バルブ１０を閉じれば
差圧はゼロになる。

ノズルから吹き出すスラリー流は、噴出した時にスラリ
ー中の粒子に速度の急激な変化による剪断力が作用し、
粒子が分散される。また、ノズルから噴出した高速のス
ラリー流はキャビテーシ日ン現象を引き起こし、これも
また、スラリー中の粒子の分散を促進する。このように
、流入口の先端に設けたノズルから噴出したスラリー流
は濾過室内！５流れを作り出すとともに、スラリー中に
含まれる粒子にたいして強力な分散作用をも行なう。

本発明の濾過装置では、スラリーは濾過室内を回流して
いるが、還流流出口８を濾過室内のスラリーの流れに沿
った方向に設けることにより、液体サイクロンとしての
効果があられれ、粗粒子のリターン回数が多くなる。そ
の結果、粗粒子が分散作用を受ける機会が増えるのでス
ラリー全体の分散効果が一層向上する。

また、図ではノズルが２個配置されているが、必ずしも
この個数に限定するものでなく、装置の大きさ、スラリ
ーの粘度等に応じて適宜の個数として良い。

第４図に示すように、流入口先端のノズル２から噴出す
るスラリー流をフィルター１の面にあてると、フィルタ
ーに詰まった粒子を吹き飛ばして除去することができる
。フィルター１が回転する機構になっていれば、目詰ま
りしたフィルター面が次々にノズルから噴出するスラリ
ー流にさらされ、クリーニングされる。このクリーニン
グ効果はこのスラリー流をフィルター面に深い角度であ
てるほど効果があるが、フィルター面の損傷の問題が生
じるので、実用的には筒状フィルターの接線方向から内
側に３０度以内の角度範囲にノズルの角度を設定すると
良い結果がもたらされる。また、スラリー流をフィルタ
ー面にあてる場合は、フィルターが回転していた方がフ
ィルター全面をクリーニングできるとともに、フィルタ
ーの寿命も長くなる。

このような濾過装置に用いる本発明のプランジャーポン
プは、摩耗の激しい部分を耐摩耗性の構造としたもので
ある。

（実施例） 以下、本発明のプランジャーポンプが用いられる濾過装
置を図面に基づいて説明する。第５図は濾過装置の外観
を示す斜視図である。この装置ではスラリーの還流流出
口は濾過室の上部に設けられている。流入スラリーは濾
過室の左側部から供給される。ポンプおよびフィルター
の回転数の調整は前面の操作パネル１４で行なう。スラ
リーにかける圧力はスラリーの種類によって適宜設定す
るが、すくなくとも１０ｋｇｆ／ｃ／以上の圧力が一般
的に必要である。

第６図は還流流出口を流れに沿った方向に配置した他の
実施例の装置の斜視図である。

第７図は濾過機構部の横断面図である。ハウジング１５
内に、円筒形のステンレス製（ＳＵＳ３０４）のフィル
ター１６が回転可能に配置されている。ノズル１７はス
ラリー流の噴出方向がフィルターの接線方向から内側に
１５度前後の方向になるように配置されている。濾過室
１８の上部に還流流出口２６、下部にはドレン口２７が
設けられている。ドレン口２７は濾過作動時は閉じられ
ている。スラリーはフィルター１６を通って濾過され、
流出口２５から外部へ出て行く。濾過されなかったスラ
リーは還流流出口２６を通ってスラリータンクへ戻され
る。

第８図および第９図は還流流出口の向きを流れに沿った
方向に配置した濾過装置の実施例である。

還流流出口の向きをこのような配置にすると、濾過室の
外側を流れるスラリーが還流流出口に流れ込み易くなる
。

また、第８，９図はノズルの他の配置の例をも示す図で
ある。この例では、ノズルはフィルター１６の接線方向
よりも外側を向いて配置され、ノズル１７の吹き出しさ
きに衝突板２８を設置し、スラリー流がまず衝突板２８
に当たってからフィルター１６にあたるように配置する
。

ノズルから噴出するスラリー流が衝突板にあたると、ス
ラリー流中の粒子が硬い衝突板に激突し、より細かく分
散される。衝突板は炭化タングステン、アルミナのよう
な硬い耐摩耗性の材料が用いられる。

また、濾過室内に作り出される流れを利用して、フィル
ターの目詰まりの解消をはかることもできる。第９図に
示すように、濾過室内に流路をせばめる部材、負圧発生
部材２９を設置すると、この流路が狭くなった部分の流
速が大きくなり、流体力学的効果により負圧が生じる。

この負圧によりフィルターの目詰まりを解消することが
できる。

第１０図は濾過機構部の縦断面図である。濾過室１８は
ハウジング、蓋部１９などで囲まれ、０リング２０〜２
３により密閉構造になっている。

ベアリング部２４で支えられているフィルタ一部は密閉
吠態を保ったまま、回転させることができる機構となっ
ている。フィルター１６を通過した液は流出口２５を通
って出て行く。

以上、筒状フィルターを用いた実施例について述べたが
、本発明は筒状フィルターだけでなく、他の形状のフィ
ルターについても用いることができる。第１１図は円盤
状フィルターを用いた本発明の他の実施例の装置である
。円盤状フィルター４１は傾いて配置されたスラリー流
出口のノズル４２から濾過室４３内に噴出するスラリー
流により、前述の筒状フィルターの場合と同様にクリー
ニング作用を受ける。スラリー流は円盤表面に平行に流
れ、濾過は、筒状フィルターの場合と同様に平行流濾過
が行なわれる。濾過された液は円盤内部の空間を通って
流出口４４から排出される。

この図ではスラリー還流流出口は明示されていないが、
筒状フィルターの場合と同様にスラリー流の流れにそう
向きに配置すれば効率が良い。

第１２図は上記のシステムで使用される本兆明の実施例
のプランジャーポンプ装置の断面図である。セラミック
製のプランジャー５１が左右に動いて、吸入弁５２と排
出弁５３を作動させ、スラリーを送り出す。スラリー中
には硬い微粒子が含まれているので、バルブディスク５
４，５６とバルブシー）５５．５７を超硬合金でつくり
、弁の摩耗を防いでいる。

第１３図は第１２図の装置のシリンダ一部の拡大図であ
る。オスアダプタ６１とメスアダプタ６２の間に３個の
Ｖパツキン６３．６４．６５が組み込まれている。この
パツキンの材質は通常はＮＢＲが用いられるが、本発明
の実施例の装置では一部のＶパツキン、例えばＶパツキ
ン６３の材質としてウレタン樹脂を用い、他のＶパツキ
ンをＮＢＲ製とする。ウレタン樹脂の■パツキンは圧力
により容易に変形してスラリーが漏れるの防ぐ効果があ
る。また、ウレタンは耐摩耗性があるので長期の使用に
耐えられる。

このように、本発明の装置では、シリンダ室に近いほう
のＶパツキンとして耐摩耗性のある軟質な材料を選び、
この軟質パツキンの変形による密閉杖態を、後ろの通常
の材質のＶパツキンが支える構造となっている。

本実施例では超硬合金製の弁、および弁座を用いている
が、ステンレス製の部材についてとくに耐摩耗性が必要
な面に超硬合金を蝋付して使用することもできる。また
、第１４．１５図に示すようにアルミナやセラミックス
などの脆い材質も、それを成型した部材７１をステンレ
ス製の弁座部材７ｏに焼きばめて用いれば、使用するこ
とができる。弁についても、同様に焼きばめ法により、
アルミナやセラミックスなどの脆い材質をステンレスな
どの材料と糾み合わせて使うことができる。

ハ１発明の効果 本発明のプランジャーポンプを使用した場合、硬い微粒
子を含むスラリーに圧力をかけて送り出すことができ、
このような様々な種類のスラリーにたいしても連続して
装置を作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプランジャーポンプを用いた濾過装置
の動作を説明するシステム図、第２図、第３図は従来の
超音波濾過装置の説明図、第４図は濾過装置におけるス
ラリー流によるフィルターの目詰まりの解消の説明図、
第５図は濾過装置の外観図、第６図は他の実施例の濾過
装置の外観図、第７図〜第９図は実施例の装置の濾過機
構部の横断面図、第１０図は濾過機構部の縦断面図、第
１１図は本発明の他の実施例の装置の断面図、第１２図
は本発明の実施例のプランジャーポンプの断面図、第１
３図は第１２図の装置のＶパツキン付近の拡大図、第１
４図は硬いが脆い材料を焼きばめた弁座の斜視図、第１
５図は第１４図の弁座の断面図である。 １．１６．４１・・・フィルター、２，３．１７・・・
ノズル、４・・・スラリータンク、５・・・ミキサー、
６・・・ポンプ、７．１８・・・濾過室、８．２６・・
・還流流出口、９，２５．４３・・・流出口、１０〜Ｉ
Ｓ・・・バルブ、１４・・・操作パネル、１５・・・ハ
ウジング、−１９・・・蓋部、２０〜２３・・・Ｏリン
グ、２４・・・ベアリング部、２８・・・衝突板、２９
・・・負圧発生部材、５１・・・プランジャー、５２・
・・吸入弁、５３・・・排出弁、５４　ｅ　５６・・・
弁、５５．５７・・・弁座、６１・・・オスアダプタ、
６２・・・メスアダプタ、６３，６４．６５・・・Ｖパ
ツキン。 第１図 第２図 第３図 ■ 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁および弁座を耐摩耗性材料で形成したプランジ
   ャーポンプ。
2. （２）前記弁及び弁座が耐摩耗性材料を焼きばめて嵌合
   させたものである請求項１記載のプランジャーポンプ。