JPH029991A

JPH029991A - タービン駆動式回転ポンプ

Info

Publication number: JPH029991A
Application number: JP1009619A
Authority: JP
Inventors: Guido Vandendorpe; ファンデンドルフェ　ギド
Original assignee: Dragages Decloedt & Fils sa
Current assignee: Dragages Decloedt & Fils sa
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1990-01-12
Also published as: EP0330640A1; DE68900139D1; ES2023034B3; CA1310862C; BE1000873A5; EP0330640B1; US4913631A

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、液体若しくは固体を含む液体を揚液するため
に圧力流体により作動するタービン駆動式ポンプに関す
る。

（従来の技術）タービン駆動式回転ポンプは、周知であり、これらター
ビン駆動式ポンプは、使用されるポンプの形式及びター
ビンの方式によって分類がなされたけてなく、タービン
とポンプとの相対的な配列、事実上、タービン駆動式ポ
ンプのこれら二つの構成部品間の動きの機械的伝達機構
によっても分類がなされている。

特に、タービンとポンプとが一線に配列された、すなわ
ち、ポンプの主軸とタービンの主軸とが互いに延長上に
位置しているタービン駆動式ポンプが知られている。こ
の種のタービン駆動式ポンプにあっては、ポンプの吸込
及び吐出二つの接続部のうち少なくとも一方は、ポンプ
の主軸に対して垂直あるいは斜めに配列されており、他
方の接続部は、ポンプの主軸に対して垂直あるいは斜め
に配列されるか、ポンプの（タービンの反対に位置した
ポンプの側面での）主軸と一列に配列されるかの何れか
の状態で配列されている。

ＤＥ−Ａ−第３．００８．３３４号公報には、回転体が
タービンの中空のシャフトにより形成された接線タービ
ン駆動式ポンプが開示されており、この公報に開示され
た装置は、スチームにより作動されるものである。この
スチームは、輸送流体と同じ主軸に沿ってタービンの方
へ進むものではない。

ＣＨ第４６５．４１３号公報には、原子力発電所におけ
る安定した設備として単軸ポンプを使用することが開示
されている。このポンプは、ペリフェラルタービンによ
って作動されるものである。このポンプの回転体は、あ
らゆる横断面に装着されるベアリングにより支持されて
おり、作動流体と輸送流体とのいかなる混合もされない
ようになっている。

米国特許第２，１１３．２１３号公報には、小さな回転
ポンプと同心上のタービンとからなる円筒ポンプが開示
されている。この円筒ポンプは、井戸から水あるいは原
油を抜き出す操作に使用されている。直列に連結された
これら円筒ポンプは、密閉されて、揚液される液体中に
沈められる。各円筒ポンプは、その基部にベントを有し
ている。

圧力流体が前記密閉内に噴射されると、圧力流体はベン
トを通って上昇し、これによってタービンが回転し、ポ
ンプが作動することになる。その後、作動流体は、表面
に上昇するために吸い上げられる液体と完全に混合され
る。

（発明が解決しようとする課題）このタービン駆動式ポンプは、現在、重大な不利な点が
あることが知られているが、浚渫作業に用いる水中ポン
プとして利用されている。

浚渫するにあたり、浚渫機の貯水槽あるいは吐出パイプ
に、泥とか砂等の揚液した物質を運ぶために、ブームに
は吸い上げポンプが設けられている。

吸い上げは、浚渫機上に設けられたモータ駆動式ポンプ
によってなされるようになっている。しかしながら、こ
のような構成は、吸い上げ深さが比較的小さい場合にの
み適用し得るものである。

吸い上げ深さが大きい場合にあっては、通常、水中ポン
プは、吸込パイプのできるかぎり下の方に設けて使用す
る必要がある。

水中ポンプは、このように高い圧力の下で作動するもの
であることから、吸い上げ性能は改善されている。それ
にもかかわらず、現在そのような利用例が知られている
タービン駆動式ポンプの使用は、タービン駆動式ポンプ
及び該ポンプに接続されるベントパイプの特に重量が重
いことと、大きさが大きいことに起因する重大な技術上
の問題を引き起こしている。直径６５０ｍｍのパイプが
接続され得る浚渫用水中ポンプは、２５ｔＯｎ台の重量
を有し、また長さは６ｍ、側面の大きさは３ｍにもなる
（ベントパイプを含み、また、移動及び作動中に生じる
応力を吸収するために必要な枠組みを含む）。このよう
に周知のタービン駆動式ポンプを備えた浚渫ヘッドの移
動にあっては、重くて高価な操縦装置を使用することが
必要となってしまう。

これらタービン駆動式ポンプが使用されている厳しい環
境、機械的に言えば、海水のように塩やさまざまな粒子
を含み、一般に腐蝕性がある水の中で使用する場合には
、更に他の問題が生じることになる。

これらタービン駆動式ポンプの精密な部品、特にタービ
ンにおけるロールベアリングや各構成部祠を保護するた
めには、非常に高性能なシール装置が一般に使用されて
おり、これに比例して重量及び大きさが増大し、更に、
保守作業及び熱ロスが生じるという問題を招いていた。

本発明のタービン駆動式回転ポンプは、特に水中ポンプ
として使用することができ、非常に深い場所での浚渫作
業及び海洋の沈澱物の採掘に最適な水中ポンプである。

しかしながら、本発明のタービン駆動式回転ポンプの使
用は、これに限定されるものでなく、さまざまな液体あ
るいは固体を含む液体（例えば、水の中に鉱石およびま
たは石炭を含んだ懸濁液等）を吸い上げるため、水中で
使用しないポンプとして使用することにも最適である。

本発明の目的は、揚液の流れ方向の変化に伴う圧力損失
、ポンプが閉塞してしまう問題、及び、液体中に含まれ
る粒子の衝撃及び摩擦による摩耗を減少させるために、
ポンプの吸込口と吐出口とが互いに一線上で並列に配列
されたタービン駆動式回転ポンプを提供することを目的
とする。

また、本発明の他の目的は、ポンプを使用する際に生じ
る張力、曲げ力、及びねじり力に十分耐え得ると共に、
移動を容易にし得るように、ポンプの大きさ及び強固な
支持構造を小さくしたタービン駆動式回転ポンプを提供
することを目的とする。

また、本発明の更に他の目的は、水中に浸すことができ
ると共に、非常に安全で、故障や破損の危険性が少なく
て作動し得るするタービン駆動式回転ポンプを提供する
ことを目的とする。

更に、本発明の目的は、固体を含む液体を揚液する場合
に好適に使用し得ると共に、浚渫作業や海底の沈澱物の
採掘に適するタービン駆動式回転ポンプを提供すること
を目的とする。

更にまた、本発明の目的は、動力損失をできるだけ小さ
くし得るタービン駆動式回転ポンプを提供することを目
的とする。

また、本発明の目的は、保守費用が安く、しかも容易に
交換し得る部材からなるタービン駆動式回転ポンプを提
供することを目的とする。

［発明の構成コ（発明の概要）上記目的を達成するための、本発明は、圧力流体により
駆動され、液体若しくは固体粒子を含む液体を吸い上げ
るためのタービン駆動式回転ポンプであって、円筒形状の吸込口を形成する吸込側接続部と、円筒形状
の吐出口を形成する吐出側接続部とを有し、同じ内径を
有するこれら両接続部が互いに一線上で並列に配列され
た動かないポンプ本体と、前記両接続部の内径に実質上
等しい内径を有し、前記両接続部と相対的な小さな間隙
を待ちつつ該両接続部の間に並列されて設けられると共
に、主軸を中心として回転自在な円筒形状のスリーブと
、当該スリーブの内周面に固着されて設けられる回転吸
い上げ部材と、圧力流体により作動され前記スリーブの環状外周に設け
られた駆動用のタービンと、当該タービンのプレートを保持すると共に、前記スリー
ブの外周面に固着されて設けられるロータと、前記タービンに流体を噴射させ得る手段、及び、噴射さ
れたこの流体を前記タービンから排出させ得る手段と、動かないポンプ本体に前記タービンの動かない本体を固
着すると共に、前記スリーブ及び前記両接続部からなる
組立体の回りに環状の空間を形成するケーシングとを有
し、前記環状の空間は、ポンプの吸込口及び吐出口の両口と
同じ側にそれぞれ配置される二つの端部環状領域と、こ
の二つの端部環状領域の間で前記タービンの前記ロータ
が位置する中央環状領域とからなり、前記二つの端部環
状領域は、前記タービンの吸込室及び吐出室をそれぞれ
形成し、この吸込室に圧力流体を噴射させると共に前記
吐出室から前記圧力流体を排出させるための吸込口及び
吐出口を、前記ケーシングに形成し、前記スリーブを回転自在に保持すると共にこのスリーブ
の外周で保持されるベアリングを、前記ケーシングに固
定してなり、前記タービンの前記吸込室に圧力流体を噴射させ得る手
段が、前記中央環状領域における圧力を、前記スリーブ
内部の圧力よりも高い圧力に維持し、ポンプが作動して
いる間、前記中央環状領域と前記スリーブの内部との圧
力差にが、ケーシングに固定されたベアリングと前記ス
リーブとの間に液膜を通過させることにより、ベアリン
グとスリーブとの間の潤滑を行うと共に、吸い上げる液
体及び粒子が前記スリーブ内部から前記環状の領域に向
かって流れないようにしである。

また、前記ベアリングと前記スリーブとの間、及び、前
記スリーブと前記両接続部との間に、環状のガスケット
を装着してなり、これら各ガスケットにより、スリーブ
の回転に支障をきたすことなく、相対的に移動する部材
間の圧力流体の定常的な流れを確実にし得ると共に、吸
い上げる液体及び粒子が前記スリーブの内部から環状の
空間に向かって通過しないようにしである。

また、前記中央環状領域と前記二つの端部環状領域のそ
れぞれとの間の前記環状の空間に、偏向羽根を設けると
良い。

また、前記タービンの前記吸込室が前記ポンプの前記吸
込口と同じ側に位置し、かつ、前記タービンの前記吐出
室が前記ポンプの前記吐出口と同じ側に位置するように
すれば良い。このようにすれば、タービンを通る圧力流
体は、タービンプレート（つまりスリーブ）に推力を加
えることになり、この推力の軸成分は、ポンプの回転体
が吸い上げられる液体に加えるべき推力の軸成分と反対
の方向にあることになる。

また、前記タービンを駆動する前記圧力流体は、水、空
気、水と空気の混合物、及び、タービン駆動式回転ポン
プが使用される環境から抜き取られた液体を含む流体か
らなるグループより選択されている。

また、前記回転吸い上げ部材は、前記スリーブの内周面
から前記スリーブの主軸に向かって広がるヘリカルベー
ンから構成すると良い。

また、前記スリーブの主軸と前記ベーンとの間に、空洞
の部分を延伸させると良い。このようにすると、スリー
ブを通って輸送される岩石の大きい砕片に対して鈍くな
ることにより、ベーンの表面の粉砕が埋め合わされるこ
とになる。

また、前記ベーンは、前記スリーブの主軸と一致する一
線上に沿って接続すると良い。

また、前記回転吸い上げ部材は、ねじから構成しても良
く、このねじは、漸進ピッチを有している。

また、前記ベーンは、ベアリングにより支持されないパ
イプ部材の外表面に接続され、このパイプ部材の両端を
開口すると共に前記スリーブと同軸に配列し、ポンプの
吸込口側に向けられた前記パイプ部材の一端に、ポンプ
本体の外側で広がる定置パイプを回転継手を介して接続
して構成しても良い。この接続部に定置パイプが連結さ
れる場合には、同時に、接続部の仕切りを貫通すること
は、タービン駆動式回転ポンプの吸込口や、吸込パイプ
の壁面を形成することになる。

また、前記定置パイプに、真空を発生し得る装置を接続
し、ポンプの主軸近傍を通る液体の一部を吸い上げるよ
うにしても良い。

また、吸い上げられる液体に混合させる流体を定置パイ
プに噴射させ得る装置を、前記定置パイプに接続しても
良い。

特にこのようなタービン駆動式ポンプの実施例にあって
は、タービン駆動式ポンプが浚渫用に使用される場合に
は特に、いろいろな利点がある。

実際、前記定置パイプに吸い上げポンプが接続されると
きは、ポンプの周辺部を通る液体よりも固体の含有量が
少ないポンプの中央部分を通る液体が、パイプに吸い込
まれ、そして外部に排出されることになる。この固体の
含有量が少ない液体は、圧力を高めて、浚渫ヘッド近傍
に位置する部分に向けて排出することができる。これに
より、海底がかき混ぜられて、浚渫作業を容易に行うこ
とができる。

ところで、前記定置パイプは、ポンプ内に水を噴射する
ようなポンプに接続することもでき、これにより、吸い
上げられるスラッジを希釈させることができる。浚渫作
業の状態によっては、このような操作方式が要求される
場合がある。あるいは、空気を前記定置パイプ内に噴射
することができ、この噴射された空気は、ポンプ内での
乱れ状態の影響を受けて気泡に分離し、そして、吐出ラ
インで非常に大きなポンプ効果を生じることになる。こ
の効果により、ポンプの性能が高められることになる。

また、前記ベーンを、前記スリーブの主軸に配列されポ
ンプの前記吸込口側に向けられた一端が閉塞されたパイ
プ部材に接続し、前記各ベーンの肉厚部分で径方向に延
びると共に分配口を経て各ベーンの先導端部の背面で開
設された小径のダクトの少なくとも一つと、前記パイプ
部材の内側とを連通ずると良い。これにより、タービン
駆動式回転ポンプが作動しているときには、前記分配口
を通る液体の流れにより、該分配口が開口された領域に
おいて真空状態（キャビテーション現象が発生する要因
となる）が発生しなくなる。

また、前記スリーブの内周面に固定されると共にスリー
ブの主軸に配置される外側部分と、この外側部分に噛み
合わされた中央部分とを有し、この中央部分の一端を、
継手を介してシャフトの一端に連結し、当該シャフトの
他端を、前記動かないポンプ本体に固定された支持治具
に継手を介して連結して構成してなるモアノポンプを回
転式ポンプとして備えても良い。

また、海底、川底、あるいは、湖の底に沈澱した沈澱物
を取除くために、水中に沈められる一端にストレイナー
が設けられたブームと、このブームに接続され該ブーム
を通って前記沈澱物を搬送し得る少なくとも一つのポン
プとを有してなる浚渫装置に設置されるタービン駆動式
回転ポンプであって、水中に沈められた端部付近の前記
ブームに接続されると共に、回転の中心を前記ブームの
軸と一致させた状態で、タービン駆動式回転ポンプを取
り付けると良い。このようにすれば、吸い」−げられる
物質が前記ブームの他端に向かって上昇する際には、流
れ方向の軸変化が生じることがない。

この浚渫装置は、例えば、海底等を引きするブームを有
する浚渫船に設置することができるものであり、この浚
渫船は、据付けられたり、ある固定場所に設置されたり
、あるいは、吸い上げた物質を砕解する手段が一緒に設
置されている。また、この装置は、非常に深い場所で団
塊を採鉱するための浚渫船にも使用されるものである。

（実施例）以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、ベーンポンプを備えた本発明のタービン駆動
式回転ポンプを示す部分断面図であり、第２図は、モア
ノポンプを備えた本発明のタービン駆動式回転ポンプを
示す部分断面図であり、第３図は、ベーンポンプを備え
たタービン駆動式回転ポンプの一部を切り取って示す部
分断面図であり、第４図は、本発明のタービン駆動式回
転ポンプを使用した浚渫装置を示す図である。

本発明に係るタービン駆動式ポンプ１は、第１図に示す
ように、円筒形状のケーシング部材２と、円錐形状のケ
ーシング部材３．４とからなるケーシングを有しており
、前記円錐形状のケーシング部材３．４は、ボルト５に
よって前記円筒形状のケーシング部材２の両側面にそれ
ぞれ組付けられている。

前記円錐形状のケーシング部材３．４の開口端部には、
フランジ部６．６がそれぞれ設けられている。このフラ
ンジ部６．６により、前記タービン駆動式ポンプ１は、
吸込及び吐出パイプ７に連結されている。

前記ケーシングにおける両端部のうち一方の端部の内周
面には、吸込側接続部８が取付けられている。この吸込
側接続部８に一体的に形成されたリング部９は、前記フ
ランジ部６と前記吸込パイプ７との間で把持されている
。

同様に、前記ケーシングにおける他方の端部には、リン
グ部１１を有する吐出側接続部１０が前記ケーシング部
材に密接して取付けられている。

前記吸込側接続部８及び吐出側接続部１０は、同軸上で
一列となるように装着されており、また、これら両接続
部８．１０の直径は同じ径となっている。

前記両接続部８．１０の間には、これら両接続部８．１
０と同軸上で一列となるように、回転スリーブ１２が装
着されており、この回転スリーブ１２は、前記両接続部
８．１０と同じ内径を有している。また、この回転スリ
ーブ１２は、タービン駆動式回転ポンプ１におけるポン
プとタービンとに共通する部材であり、ポンプとタービ
ンという二つの非常に重要な部品間の仕切りをなすと共
に、これら両部品間の伝達機構を構成するものである。

前記回転スリーブ１２及び前記両接続部８．１０からな
る組立体と、前記ケーシングとの間には、環状の空間が
形成されている。この環状の空間のうち、円錐形状のケ
ーシング部材３及び吸込側接続部８と同じ側にある環状
領域は、タービンの吸込室１３となっている。

同様に、円錐形状のケーシング部材４及び吐出側接続部
１０と同じ側にある環状領域は、タービンの吐出室１４
となっている。

これら吸込室１３と吐出室１４との間に、タービンが設
けられており、プレート１５を備えたタービンのロータ
ーは、前記回転スリーブ１２の外周面に固定されている
。

タービン性能を高めるため、吸込室１３とタービンとの
間、及び、タービンと吐出室１４との間のそれぞれには
、偏向羽根１６が取付けられている。

前記吸込室１３には、吸込口１７が設けられており、こ
の吸込口１７を介して、圧力流体が吸込室１３に噴射さ
れるようになっている。また、前記吐出室１４には、吐
出口１８が設けられており、噴射された圧力流体を吐出
室１４から排出するようになっている。

前記ケーシングには、回転スリーブ１２を案内すると共
に該スリーブ１２に作用する軸方向の力を吸収するため
のベアリング１９．１９が固定されている。このベアリ
ング１９．１９にそれぞれ固着されたガスケット２０．
２１が、前記回転スリーブ１２との間に介装されている
。

前記吸込側接続部８には、ガスケット２２が固着されて
おり、このガスケット２２により、吸込側接続部８と回
転スリーブ１２の間の移行が確実にされている。また同
様に、前記回転スリーブ１２には、ガスケット２３が固
着されており、このガスケット２３により、回転スリー
ブ１２と吐出側接続部１０の間の移行が確実にされてい
る。

このタービン駆動式回転ポンプ１は、とりわけ浚渫用の
水中ポンプとして設計されている。前記ガスケット２０
．２１．２２．２３における潤滑は、ポンプの使用環境
に応じて得られる液体、つまりここでは海水によってな
されるようになっている。実際、海水は前記タービンを
駆動するための作動流体として使用されており、海水は
、回転スリーブ１２の内側における圧力よりも明らかに
高い圧力で吸込室１３に噴射されている。

このような高い圧力で海水が吸込室１３に噴射されてい
る状態の下では、継続して補充される海水の薄膜は、ガ
スケット２０，２１と回転スリーブ１２との間に生じる
間隙に浸透し、これにより、これら両部材の接触面は、
互いに引き離されることになる。ガスケット２０．２１
の下を通過する海水は、回転スリーブ１２の内側の空間
及び吐出側接続部１０の内側の空間に入り混み、これに
よって、ガスケット２２．２３と回転スリーブ１２との
潤滑も同時に行われるようになっている。これらガスケ
ット２２．２３、及び、回転スリーブ１２外周の環状の
空間で維持された前記高圧圧力によって、回転スリーブ
１２の内側部分を流れる液体が、前記環状の空間に向け
て流れることが防止されている。

タービン駆動式回転ポンプ１は、回転式ベーンポンプを
有している。ベーン２４の外側部分は、回転スリーブ１
２の軸方向に延伸する該スリーブ１２の内周面に固定さ
れており、また、ベーン２４の内側部分は、回転スリー
ブ１２の軸上に設けられ両端が開口したパイプ部材２５
の外周面に固定されている。

前記パイプ部材２５におけるポンプの吸込側方向の端部
には、回転継手２６を介して定置パイプ２７が接続され
ている。この定置パイプ２７は、ポンプ本体の外側部分
で外方に向けて広がっており、吸込パイプ７の壁面を貫
通している。定置パイプ２７が吸込パイプ７を貫通する
部分には、定置パイプ２７を固定するためのリブ２８が
設けられている。

前記定置パイプ２７には、タービン駆動式回転ポンプ１
の外側で、図示しない吸込ポンプが接続されている。タ
ービン駆動式ポンプ１が例えば浚渫用水中ポンプとして
作動するときには、ベーン２４の回転にによって、吸い
上げる混合物には遠心力の効果が作用することになる。

この結果、ポンプの主軸近傍を通過する水は、主軸近傍
より離れた周囲を通過する水に比べて、より小さな固体
が含まれることになる。定置パイプ２７に接続された吸
込ポンプによって、この固体物の含有が少ない水は、パ
イプ部材２５に吸い込まれ、タービン駆動式回転ポンプ
１の外部に戻されることになる。従って、浚渫船の貯水
槽に向けて搬送される液体は、固体含有量が増加するこ
とになる。

従来知られている形式のモータ駆動式ポンプにあっては
、吸い上げられる液体には、急激な流下方向の変化によ
る圧力損失が生じるものの、上述したタービン駆動式回
転ポンプ１では、吸込側接続部８及び吐出側接続部１０
が同軸上で一列となるように装着されているため、吸い
上げられる液体には前記圧力損失が生じることはない。

タービン駆動式回転ポンプ１のケーシングは、コンパク
トで強固なケーシング構造となっているため、タービン
駆動式回転ポンプ１は、引っ張り、ねじり、及び、曲げ
により生じる強い応力に耐えることが可能になる。この
要因は、絶え間なく作用し、しばしば反対の方向にも作
用する応力の下で、二つの氷塊の間で作業が行われると
き、極めて都合が良いものである。

このタービン駆動式回転ポンプの有利な点は、作動流体
が有するエネルギーが、継手あるいはレジューサ−によ
る機械的な損失を伴うことなく直接ポンプに伝えられる
ことにある。更に、タービンでポンプを駆動するように
しているため、海洋環境や湿った場所において電気を使
用することに関連する危険性（電動モータ・ポンプにつ
きものの危険性）が除去されることになる。

第２図は、第１図で示したタービン駆動式回転ポンプ１
と同様なタービン駆動式回転ポンプ２９を示している。

このモータ駆動式ポンプ２９は、ベーンポンプではなく
　「逆」モアノポンプ（ａｎ　”１ｎｖｃｒｔｃｄ”　
Ｍｏ１ｎｃａｕ　ｐｕｍｐ）を有している０このモアノ
ポンプの外側部分３０は、回転スリーブ１２の内面に固
着されている。

また、このモアノボンプの中央部分３１は、継手３２を
介してシャフト３３の一端に固定されている。該シャフ
ト３３の他端は、吸込パイプ７に固定された支持治具３
５に継手３４を介して連結されている。

このモアノポンプを有するタービン駆動式回転ポンプ２
９は、スラッジや粘土状混合物のように粘性混合物を高
い吐出圧力で円滑に吸い上げる場合に、特に適している
ポンプである。

吸込室１３における吸込口１７の頂部には、インゼクタ
３７を有するミキサー３６が設けられており、このミキ
サー３６によって、タービン駆動式回転ポンプ２９のタ
ービンを駆動する空気−水系の混合物が作り出されてい
る。

第３図は、ターボポンプの一例を示す断面図である。こ
のターボポンプは、ベーンにおけるキャビテーション現
象の発生を、制限あるいは防止することができるもので
ある。

このポンプのベーン２４は、回転スリーブ１２の軸上に
延伸するパイプ部材２５に連結されている。このパイプ
部材２５は、ポンプの吐出口側と同じ側は開口されてい
る。一方、ポンプの吸込側に位置するパイプ部材２５の
端部３８は、吸い上げた液体の通路抵抗が減少するよう
に、閉塞された流線形形状となっている。各ベーン２４
の先導端部４０近傍に位置するベーン２４内部（肉厚部
分）には、小径のダクト３９が形成されている。

この小径のダクト３９は、小さな分配口４１を介して、
ベーン２４の表面に連通している。タービン駆動式回転
ポンプ１が作動しているときには、各ベーン２４の先導
端部４０にごく近い部分には、キャビテーション現象の
発生を招く真空領域が生じている。

このキャビテーション現象の発生要因となる真空領域に
向けて、圧力の高められた液体が、前記小径のダクト３
９及び前記小さな分配口４１を通過して局部的に噴射さ
れることになる。そして、この結果として、前記真空領
域が解消されることになる。

この真空領域に向けて噴射される液体は、ベーン２４の
吐出側の中央部分からパイプ部材２５に取込まれている
。ベーン２４から吐出される液体に含まれる粒子のうち
、高密度の粒子は遠心力の効果を受けることから、前記
噴射液体中には、わずかな粒子しか含まれていない。更
に、前記噴射液体の圧力は、その排出域における圧力よ
りも高い圧力となっている。従って、パイプ部材２５、
小径のダクト３９及び分配口４１からなる流路は、あた
かも遠心ポンプのような機能を発揮しており、ベーンの
表面領域でキャビテーション現象の発生を防止するのに
十分な量の液体が、各ベーンの表面に連続して噴射され
ることになる。

第４図は、本発明による浚渫装置４３を並列に備えた浚
渫船４２の一例を示す図である。

一方の浚渫装置４３は、左舷側で輸送のために一段と高
くなった位置に設けられている。

また、他方の浚渫装置４３は、海底に向かって低くなっ
た位置に設けられている。各浚渫装置４３は、浚渫する
ため海底に沿って引きずられるストレイナー４４を有し
ており、当該ストライカ−４４は、第２ブーム４５に接
続されている。この第２ブーム４５は、本発明によるタ
ービン駆動式回転ポンプ１．２９の吸込口に接続されて
いる。

このタービン駆動式回転ポンプ１．２つは、常に圧力が
加えられた状態にあり、浚渫船４２に設置された吸上げ
ポンプ４７に向かって、第１ブーム４６を通って吸上げ
られた液体を輸送している。

本発明によるポンプの動力によれば、前記吸上げポンプ
４７を容易に省くことができる。海底の深さあるいは吸
上げる液体の密度がポンプに適している場合には、第１
番目のタービン駆動式回転ポンプ１の後ろに、−列に第
２番目のタービン駆動式回転ポンプ１を好適に置くこと
ができる。ストレイナ−４４から吸上げポンプ４７に接
続されているエルボ４８に至るまで、吸上げられる液体
は、その流れ方向が実質的には変化していない。このた
め、摩擦に起因する圧力損失が最小限にまで減少される
ことになり、エネルギーの大部分は、海底から浚渫船の
貯水槽までスラッジを吸い上げさせるために使用される
。また、遠心ポンプが使用された時に生じるような、粒
子の局部的な激しい衝撃に起因する摩耗は、実質的には
ない。

本発明によるタービン駆動式回転ポンプは、浚渫作業に
使用するという枠内で記載されているが、この場合に限
定されるものではなく、本発明のタービン駆動式回転ポ
ンプは、ポンプ及びその駆動装置の大きさを小型にする
という目的があるときにはいつでも、タービンで駆動さ
れ形式の異なる回転ポンプを備えて、他の用途に使用す
ることもできるものである。また、塩や鉱物粒子（石炭
、砂、鉱物を含む泥等）を含む液体、特に鉱山において
廃棄流体の輸送等、保守作業の点において厳しい環境の
もとて作業が行われるときにも、タービンで駆動され形
式の異なる回転ポンプを備えて使用することができるも
のである。

ブーム４３．４６及びポンプ（あるいは複数のポンプ）
は、同軸」二で一列となるように装着されていることか
ら、大きな破片により生じる破損が更に防止されること
になる。

ところで、このタービン駆動式回転ポンプにとって、特
に有利な要因は、塩分を含みｌ１ｌｉ５蝕性のある海洋
環境のこの特殊な場合において、装置の試験を行う媒体
の範囲内で、可動する構成部材を作動させ潤滑させるた
めに吸上げポンプが周囲の液体、さらに固体が含まれる
液体をまさに利用する点にある。これによって、装置の
設計及び保守作業を非常に容易にすると共に、ポンプの
利用範囲を広げることができる。

この設計は、環境保全の点においても、有利である。実
際のところ、本発明のタービン駆動式回転ポンプにあっ
ては、環境を破壊する虞のある異なる成分を含む他の液
体が、付加されることはない。他方、本発明のタービン
駆動式回転ポンプにあっては、環境を破壊する虞のある
これら汚染生産物が絶対に使用されないことから、潤滑
残留物の存在によって、使用する液体が汚染されること
はない。

また、タービン駆動式回転ポンプ１は、ブーム４５．４
６の軸上にあるので、移動（積み込み、陸揚げ）及び作
業中（作動しだすとき、吸上げの結果ストレイナーや底
部を固定するとき、水位変化の影響）の結果として生じ
る応力に十分に耐えるものである。

タービン駆動式回転ポンプは、単一のケーシング、及び
、保護すべき継手やもろい構成物がないので、非常に軽
量に設計されている。従って、このポンプは、非常に深
い場所で作動する浚渫装置として容易に使用することが
できるものである。

また、ブーム４６に対するねじれの影響（タービンのト
ルクに起因するもの）を防止するため、反対方向に回転
する二つのタービン駆動式回転ポンプを一組にすること
にいつも注意する必要がある。

比較的輸送能力が低い吸い上げ装置を用いて作業が行え
ることは、重要な経済要因でもある。また、保守作業の
心配やシールの問題がなく、非常に深い場所であっても
タービン駆動式回転ポンプを作動することができるとい
うことは、団塊の採鉱のような海洋での特殊な作業に十
分使用できることを意味している。この団塊の採鉱を行
う場合にあって、ブームは垂直に維持されると共に、該
ブームには、海底から吸い上げられる団塊を確実に海面
上に輸送するために、十分な数のタービン駆動式回転ポ
ンプ１が同心上に設けられている。ここでちまた、ター
ビンの起動時や速度を変化させる際に、過度のねじり力
がブームに加わらないようにするため、タービン駆動式
回転ポンプ１を二つずつ反対方向に回転させることに注
意する必要がある。

タービン駆動式ポンプ１の構造は、きわめて丈夫であり
、また、ポンプを完全に分解することな（摩耗を受ける
構成物を容易に交換することができることから、ポンプ
として使用されていない時間も非常に減少することにな
る。

「発明の効果コ以」二説明したように、本発明によれば、さまざまな液
体あるいは固体物を含む液体を揚液するために、水中で
使用しないポンプとして使用できることは言うまでもな
く、非常に深い場所での浚渫作業及び海洋の沈澱物の採
掘に最適な水中ポンプとして使用できるタービン駆動式
回転ポンプを提供できる。

また、本発明のタービン駆動式回転ポンプによれば、吸
込口と吐出口とが互いに一線上で並列に配列されている
ことから、揚液の流れ方向の変化に伴う圧力損失、ポン
プが閉塞してしまう問題、及び、液体中に含まれる粒子
の衝撃及び摩擦による摩耗を減少させることが可能とな
った。

また、本発明のタービン駆動式回転ポンプによれば、ポ
ンプの大きさ及び強固な支持構造が小さくなるので、ポ
ンプを使用する際に生じる応力に十分耐え得ると共に、
移動を容易に行うことが可能となった。

また、本発明のタービン駆動式回転ポンプによれば、電
動モータを使用しないので水中に浸しても非常に安全で
、故障や破損の危険性が減少することになる。

また、本発明のタービン駆動式回転ポンプによれば、動
力損失を減少し得るという実用上多大な効果を得る。

更に、本発明のタービン駆動式回転ポンプによれば、保
守費用が安く、しかも摩耗した部材を容易に交換するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ベーンポンプを備えた本発明のタービン駆動
式回転ポンプを示す部分断面図、第２図は、モアノポン
プを備えた本発明のタービン駆動式回転ポンプを示す部
分断面図、第３図は、ベーンポンプを備えたタービン駆
動式回転ポンプの一部を切り取って示す部分断面図、第
４図は、本発明のタービン駆動式回転ポンプを使用した
浚渫装置を示す図である。１．２９・・・タービン駆動式回転ポンプ、２・・・円
筒形状のケーシング部材（ケーシング）、３．４・・・
円錐形状のケーシング部材（ケーシング）、８・・・吸込側接続部、１０・・・吐出側接続部、１２
・・・回転スリーブ、１３・・・吸込室、１４・・・吐
出室、　　　　１５・・・プレート、１７・・・吸込口
、　　　１８・・・吐出口、１９・・・ベアリング、２０．２１．２２．２３・・・ガスケット、２４・・・
ベーン（回転吸い上げ部材）、３０・・・外側部分（回
転吸い上げ部材）、３６・・・ミキサー特許出願人　ソシエテ、アノニム、ドラガジエスデクレ
ド　エト　フィルス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧力流体により駆動され、液体若しくは固体粒子
を含む液体を吸い上げるためのタービン駆動式回転ポン
プであって、円筒形状の吸込口を形成する吸込側接続部（８）と、円
筒形状の吐出口を形成する吐出側接続部（１０）とを有
し、同じ内径を有するこれら両接続部（８、１０）が互
いに一線上で並列に配列された動かないポンプ本体と、前記両接続部（８、１０）の内径に実質上等しい内径を
有し、前記両接続部（８、１０）と相対的な小さな間隙
を持ちつつ該両接続部（８、１０）の間に並列されて設
けられると共に、主軸を中心として回転自在な円筒形状
のスリーブ（１２）と、当該スリーブ（１２）の内周面に固着されて設けられる
回転吸い上げ部材（２４、３０）と、圧力流体により作動され前記スリーブ（１２）の環状外
周に設けられた駆動用のタービンと、当該タービンのプレートを保持すると共に、前記スリー
ブ（１２）の外周面に固着されて設けられるロータ（１
５）と、前記タービンに流体を噴射させ得る手段（１７、３８）
、及び、噴射されたこの流体を前記タービンから排出さ
せ得る手段（１８）と、動かないポンプ本体（８、１０）に前記タービンの動か
ない本体を固着すると共に、前記スリーブ（１２）及び
前記両接続部（８、１０）からなる組立体の回りに環状
の空間を形成するケーシング（２、３、４）とを有し、前記環状の空間は、ポンプの吸込口及び吐出口の両口と
同じ側にそれぞれ配置される二つの端部環状領域と、こ
の二つの端部環状領域の間で前記タービンの前記ロータ
（１５）が位置する中央環状領域とからなり、前記二つ
の端部環状領域は、前記タービンの吸込室（１３）及び
吐出室（１４）をそれぞれ形成し、この吸込室（１３）
に圧力流体を噴射させると共に前記吐出室（１４）から
前記圧力流体を排出させるための吸込口（１７）及び吐
出口（１８）を、前記ケーシングに形成し、前記スリーブ（１２）を回転自在に保持すると共にこの
スリーブ（１２）の外周で保持されるベアリング（１９
）を、前記ケーシング（２、３、４）に固定してなり、
前記タービンの前記吸込室（１３）に圧力流体を噴射さ
せ得る手段が、前記中央環状領域における圧力を、前記
スリーブ（１２）内部の圧力よりも高い圧力に維持し、
ポンプ（１、２９）が作動している間、前記中央環状領
域と前記スリーブ（１２）の内部との圧力差にが、ケー
シングに固定されたベアリング（１９）と前記スリーブ
（１２）との間に液膜を通過させることにより、ベアリ
ング（１９）とスリーブ（１２）との間の潤滑を行うと
共に、吸い上げる液体及び粒子が前記スリーブ（１２）
内部から前記環状の領域に向かって流れないようにした
ことを特徴とするタービン駆動式回転ポンプ。
（２）前記ベアリング（１９）と前記スリーブ（１２）
との間、及び、前記スリーブ（１２）と前記両接続部（
８，１０）との間に、環状のガスケット（２０，２１，
２２，２３）を装着してなり、これら各ガスケット（２
０，２１，２２，２３）により、スリーブ（１２）の回
転に支障をきたすことなく、相対的に移動する部材間の
圧力流体の定常的な流れを確実にし得ると共に、吸い上
げる液体及び粒子が前記スリーブ（１２）の内部から環
状の空間に向かって通過しないようにしたことを特徴と
する請求項１記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（３）前記中央環状領域と前記二つの端部環状領域のそ
れぞれとの間の前記環状の空間に、偏向羽根（１６）を
設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタ
ービン駆動式回転ポンプ。
（４）前記タービンの前記吸込室（１３）が前記ポンプ
の前記吸込口と同じ側に位置し、かつ、前記タービンの
前記吐出室（１４）が前記ポンプの前記吐出口と同じ側
に位置することを特徴とする請求項１ないし請求項３記
載のタービン駆動式回転ポンプ。
（５）前記タービンを駆動する前記圧力流体は、水、空
気、水と空気の混合物、及び、タービン駆動式回転ポン
プが使用される環境から抜き取られた液体を含む流体か
らなるグループより選択されることを特徴とする請求項
１ないし請求項４記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（６）前記回転吸い上げ部材は、前記スリーブ（１２）
の内周面から前記スリーブ（１２）の主軸に向かって広
がるヘリカルベーン（２４）からなることを特徴とする
請求項１ないし請求項５記載のタービン駆動式回転ポン
プ。
（７）前記スリーブ（１２）の主軸と前記ベーン（２４
）との間に、空洞の部分が延伸することを特徴とする請
求項６記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（８）前記ベーン（２４）は、前記スリーブ（１２）の
主軸と一致する一線上に沿って接続されることを特徴と
する請求項６記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（９）前記回転吸い上げ部材は、ねじからなることを特
徴とする請求項１ないし請求項５記載のタービン駆動式
回転ポンプ。
（１０）前記ねじは、漸進ピッチを有することを特徴と
する請求項９記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（１１）前記ベーン（２４）は、ベアリングにより支持
されないパイプ部材（２５）の外表面に接続され、この
パイプ部材（２５）の両端を開口すると共に前記スリー
ブ（１２）と同軸に配列し、ポンプの吸込口側に向けら
れた前記パイプ部材（２５）の一端に、ポンプ本体の外
側で広がる定置パイプ（２７）を回転継手（２６）を介
して接続したことを特徴とする請求項６、９、及び、１
０記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（１２）前記定置パイプ（２７）に、真空を発生し得る
装置を接続してなり、この定置パイプ（２７）によって
、ポンプで吸い上げられる液体のうちポンプの主軸近傍
を通り、粒子をほとんど含まない液体の一部を吸い上げ
ることができるようにしたことを特徴とする請求項１１
記載のモータ駆動式ポンプ。
（１３）前記定置パイプ（２７）に、前記タービンから
排出される流体の全てあるいはその一部を、前記スリー
ブ（１２）の主軸近傍の前記定置パイプ（２７）を通じ
て、ポンプ内に噴射し得る装置を接続したことを特徴と
する請求項１１記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（１４）前記ベーン（２４）を、前記スリーブ（１２）
の主軸に配列されポンプの前記吸込口側に向けられた一
端が閉塞されたパイプ部材（２５）に接続し、前記各ベ
ーン（２４）の肉厚部分で径方向に延びると共に分配口
（４１）を経て各ベーン（２４）の先導端部（４０）の
背面で開設された小径のダクト（３９）の少なくとも一
つと、前記パイプ部材（２５）の内側とを連通してなり
、ポンプが作動しているときに、前記分配口（４１）を
通る液体の流れにより、該分配口（４１）が開口された
領域において真空状態が発生しないようにしたことを特
徴とする請求項６、９、及び、１０記載のタービン駆動
式回転ポンプ。
（１５）前記スリーブ（１２）の内周面に固定されると
共にスリーブ（１２）の主軸に配置される外側部分（３
０）と、この外側部分（３０）に噛み合わされた中央部
分（３１）とを有し、この中央部分（３１）の一端を、
継手（３２）を介してシャフト（３３）の一端に連結し
、当該シャフト（３３）の他端を、前記動かないポンプ
本体（８、１０）に固定された支持治具（３５）に継手
（３４）を介して連結して構成してなるモアノポンプの
回転式ポンプを備えたことを特徴とする請求項１ないし
請求項５記載のタービン駆動式回転ポンプ。
（１６）海底、川底、あるいは、湖の底に沈澱した沈澱
物を取除くために、水中に沈められる一端にストレイナ
ー（４４）が設けられたブーム（４６）と、このブーム
（４６）に接続され該ブーム（４６）を通つて前記沈澱
物を搬送し得る少なくとも一つのポンプとを有してなる
浚渫装置に設置されるタービン駆動式回転ポンプであっ
て、水中に沈められた端部付近の前記ブーム（４６）に
接続されると共に、回転の中心を前記ブーム（４６）の
軸と一致させ、吸い上げられる物質が前記ブーム（４６
）の他端に向かって上昇する際に、流れ方向の軸変化が
生じないようにしたことを特徴とする請求項１ないし請
求項１５に記載のタービン駆動式回転ポンプ。