JPH07107398B2 - 遠心ポンプ - Google Patents

遠心ポンプ

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JPH07107398B2
JPH07107398B2 JP2109000A JP10900090A JPH07107398B2 JP H07107398 B2 JPH07107398 B2 JP H07107398B2 JP 2109000 A JP2109000 A JP 2109000A JP 10900090 A JP10900090 A JP 10900090A JP H07107398 B2 JPH07107398 B2 JP H07107398B2
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centrifugal pump
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    • F04D9/002—Preventing vapour lock by means in the very pump
    • F04D9/003—Preventing vapour lock by means in the very pump separating and removing the vapour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧送される流体からガスを分離するためのポン
プおよびその方法に関する。更に詳しくは、本発明はガ
スを含んでいる流体を圧送するのに使用される遠心ポン
プに関連するガス除去装置に関する。本発明によるポン
プは、パルプ紙工業の分野にて中程度および高い濃度の
繊維懸濁液を圧送するのに特に好適とされる。
従来技術、および発明が解決しようとする課題 高濃度のパルプを圧送（pumping）するのに幾つかの方
法および装置が知られている。これ迄はスクリューポン
プ等のような変位（displacement）ポンプだけが高濃度
のパルプを圧送するのに使用されてきた。今日では、変
位ポンプに固有の欠陥および欠点に起因して変位ポンプ
が変更される傾向にある。８％よりも濃い濃度のパルプ
を圧送しようと試みる場合に、バルブが吸入開口内のポ
ンプのインペラに向かって自主的に流れないことであ
る。この問題の解決策はいわゆる流動化遠心ポンプと呼
ばれており、フィンランド国、カルーラのエイ・アフル
ストロム・コーポレーション（A.AHLSRTROM CORPORATIO
N of Karhula,Finland）およびロード・アイランド、ピ
ス・デールのアフルストロム・ポンプス・インコーポレ
ーション（AHLSRTROM PUMPS,INC.of Peace Dale,Rhode
Island）によって製造され販売されている。これらの流
動化ポンプは、ポンプの吸入開口内に延入されるか、又
は幾つかの例ではその吸入開口を通して質量塔（mass t
ower）に迄延入されている流動化ローターの作用によっ
て、中間又は高い濃度のパルプを処理するように設計さ
れている。この種の流動化ローターを使用することによ
って、約15％もの濃度のパルプを圧送することが可能と
されてきた。しかしながらこのようなパルプはパルプ紙
工業の分野でパルプを圧送するためのあらゆる要求を満
足するものではない。パルプ紙工業の分野では濃度の要
求値は約25％に迄も高まっているのである。
中程度もしくは高い濃度のパルプを圧送することに関す
る他の難点は、高い比率でガスを含んでいる流体の圧送
は、ガス排出装置を備え付けなければ上手く行かないと
いうことである。何故ならば、ポンプのインペラの中央
にガスが集まって気泡を形成し、これが成長してポンプ
の入口全体を閉塞する傾向を見せるからである。この結
果として圧送量をかなり低減し、装置に振動を発生さ
せ、最悪の場合には圧送作用を完全に停止してしまうこ
とになる。この問題は例えば遠心ポンプの非常に強力な
型として経験されてきた。
これらの問題点は気泡からガスを排出する多くの異なる
方法で解決が試みられてきた。現在知られており且つ又
使用されている装置では、除ガスはポンプの入口チャン
ネルの中央に配置され且つインペラのボスへ向けて延在
されたパイプを通してガスを引き抜くか、インペラの中
空シャフトを通してガスを引き抜くか、インペラに１つ
もしくはそれ以上の数の穴を形成し、それらの穴を通し
てガスをインペラの後側に引き抜くとともに、更に通常
はポンプの外側に配置される或る種の真空装置によって
引き出す、という方法によって行われている。
含有物質によって生じる欠点即ちリスクを排除するか最
小限に抑えるために試みられてきた幾つかの異なる装置
が知られている。最も簡単な構造は、閉塞が全く問題に
ならないような幅広の排出ダクトである。使用されてき
た他の方法は、例えば、インペラの後側に様々な形式の
ベーンもしくはベーン付ローターを備えることである。
一般に使用される方法は流体をその含有物質と一緒に圧
送するための半径方向ベーンをインペラの後面中央の直
ぐ近くに備えることである。これにより流体はガスと一
緒にインペラのガス排出開口を通してインペラの外周へ
運ばれ、そしてこの間隙を通して流体の流れに戻される
のである。或る幾つかの場合には同様な構造が更にイン
ペラの後側に、インペラシャフトに取付けられたベーン
付ローターを備えてきた。このベーン付ローターはガス
と一緒に運ばれてきた液体を分離するようになされてい
る別のチャンバーで回転し、そこに於いて内周部からガ
スが引き抜かれる。そのチャンバーの外周部に堆積され
た流体は含有物質と一緒に別のダクトを通してポンプの
入口側釜出口側の何れかに導かれる。ガスは適当な真空
装置によって内周部から除去されるのである。
認識されるように、中程度もしくは高い濃度のパルプを
圧送するための全ての遠心ポンプは何らかのガス分離器
即ちガス排出装置を必要とするのである。これらのガス
分離器即ちガス排出装置は殆どの場合に完全な別ユニッ
トとしてポンプの外部に配備される。上述した全ての装
置は液体によって運ばれる含有物質の量が或る程度制限
されるならば満足に作動する。また、例えばパルプ工業
の分野に於ける繊維懸濁液のように、大量の固体物質を
含有する液体を使用して比較的高い信頼成で作動するよ
うにポンプを調整することも可能である。繊維懸濁液に
含まれるガスはストック予備処理に於いて問題となるこ
とが知られている。従ってこの問題はできるだけ回避し
なければならない。それ故に既に分離されたガスをスト
ック循環に戻すようにガスを給送するための既存の利点
を殺してしまうことになる。他方に於いて、ガスと一緒
に運ばれた全てのストックがガスを排出することでポン
プの二次的な流れとしてストック循環から分離されると
するならば、ストックの浪費となる。
他の欠点は、パルプの濃度が変化する場合にパルプ中の
ガス量も一層大きな規模で変化することである。実際的
な理由によってポンプは通常はパルプから殆ど全てのガ
スを除去するように調整されているので、そのガス量が
最少限である場合にはその量を越える全てのガスがパル
プ流へ戻されてしまう。ガス量が大幅に変化することが
予想される幾つかの場合には、ガスの半分以上が循環流
に戻されてしまう。
しかしながら、従来技術のガス排出装置の殆ど全てに於
ける最大の欠点は、別個の取付け等により別個の駆動モ
ーターを備えた別個の真空ポンプを有することであっ
た。駆動モーターを備えた別個の真空ポンプは構造上の
費用を増大させ、このことがストック操作のために遠心
ポンプが広く受け入れられるための１つの障害となって
いたのである。しかしながら本発明は、ポンプからガス
を除去するために真空ポンプと遠心ポンプインペラとの
組み合わせを可能にしたのである。
米国特許明細書第4,776,758号は、遠心インペラの前側
に流動化ベーンを備えているとともに、別個のチャンバ
ー内に配置され且つ該インペラと同じシャフトに取付け
られた真空ポンプを備えている遠心ポンプを開示してい
る。このようにして、別個の真空ポンプおよび駆動モー
ターは省略できたが、ポンプ自体の構造は真空インペラ
および円周インペラの両方が共通の壁部材によって隔離
されたハウジングを有するという複雑な構造となってい
た。従って、両インペラは完全に分離された構造体であ
り、共通壁部は実際上の理由により、シャフト上に真空
インペラを取付けることができるような部品である別個
の１部品として製造されねばならなかった。上記特許に
使用された真空ポンプはいわゆる液体リングポンプ（li
quid ring pump）と呼ばれている。
本発明の１つの目は、内部にガス分離真空ポンプを有す
る遠心ポンプの構造をより一層簡略化することである。
課題を達成するための手段 本発明によるこのポンプの特徴は、真空ポンプのインペ
ラが遠心ポンプのインペラの後側に位置するように遠心
ポンプのインペラを真空ポンプのインペラと組み合わ
せ、隔壁の必要性を無くしたことにある。本発明による
装置の他の特徴は、幾つかの圧力面積部分即ち空間部分
が与えられ、各各の空間部分は異なる圧力を有するとと
もにインペラの後方に配置されるということにある。こ
れらの圧力の異なる面積部分は、インペラ後部プレート
とインペラ後部ベーンとの間に間隙を与えることによっ
て形成されるのである。相対する即ち対向する面に関し
てできるだけ小さい間隙を与え、これによって加圧され
たガス／液体／ガスを含む媒体がその間隙から漏れ出る
のを防止できるようになす。インペラの後部ベーンの間
の間隙空間は、静止部品と運動部品との間に僅かな小さ
な間隙を維持することによって、或いはインペラ後部プ
レートから実質的に軸線方向に延在するインペラのボス
部に対してベーンをぴったり即ち緊密に取付けることで
ポンプシャフトの付近に後部ベーンの端部を位置決めす
ることによって、できるだけ有効にシールが行われてこ
れらの異なる圧力の収容／面積部分を形成するのであ
る。
本発明の方法および装置の利点は次の通りである。即
ち、 − 別個の真空ポンプおよびその駆動モーターが必要な
くなる − ポンプハウジングの構造上の変化は既知のMCポンプ
に比較して最少限に抑えることができる − 別個の真空ポンプのインペラの製造が避けられる − 既知のMCポンプを本発明による新規なインペラおよ
び真空ポンプハウジングを備えるように簡単に改修する
ことができる である。
実施例 第１図は遠心ポンプを示している。この遠心ポンプは、
入口開口３および出口開口４を備えた入口チャンネル２
を有するインペラハウジング１と、シャフト８のための
シャフトシール手段６および２組の軸受７を有するフレ
ーム構造５とを含み、該シャフト８の端部に遠心インペ
ラ９が配置されている。このポンプインペラ９は少なく
とも１つのポンプベーン10を備えており、このポンプベ
ーン10は後部プレート11上に配置されている。又このポ
ンプは１つもしくはそれ以上の数の流動化ブレード12を
備えることができる。この流動化ブレード12は後部プレ
ート11からポンプの入口チャンネル２内へ延在される。
この流動化ブレード12は入口開口３を通してパルプ貯蔵
タンクや、ドロップレッグ部や、同様なパルプ容器の中
に延在されることもできる。このもしくはこれらの流動
化ブレード12は高濃度のパルプのような媒体を流動化さ
せるのに使用される。又、或る種の場合には、パルプか
らのガスの分離を容易化するのに使用されるのである。
しかしながら、流動化ブレードは本発明の作動に於いて
不可欠のものではない。ポンプインペラ９は１つもしく
はそれ以上の数の穴即ち開口13を更に備えている。これ
らの穴即ち開口13は後部プレート11を貫通しており、該
インペラ９の前方でパルプから分離されたガスをインペ
ラ９の後方へ排出するためのものである。インペラの後
部プレート11の後面にはベーン14が備えられている。こ
のベーン14はインペラの中心から半径方向外方へ向かっ
て延在している。しかしこのベーンを湾曲させたり、或
いは半径方向から僅かに傾斜させて位置決めすることも
できる。
本発明の１つの実施例によれば、ペイントのフレーム構
造５はガスベント即ち排出ダクト15をも備えている。こ
のガスベント即ち排出ダクト15はポンプインペラ９とポ
ンプの後壁17との間のチャンバー16から配向されてい
る。第１図に示すように、インペラ９の後部ベーン14は
ハウジング18の内部で回転されるように配置されてい
る。このハウジング18はポンプの製造工程の間に、イン
ペラハウジング１の一部として（第１図）或いはフレー
ム構造の一部として、更に正確には後壁17の一部として
（第3b図）或いは完全に別ユニットとして（第２図）形
成することができる。第１図のインペラハウジング１
は、インペラが後部ベーンを有する既知のポンプと外面
的には似ているが、ハウジング18との組み合わせに於け
る後部ベーンの構造並びに作動は全く異なるものであ
る。本発明による後部ベーン14の機能は、従来技術のポ
ンプのように繊維懸濁液や同様材料をポンプインペラと
ポンプハウジングとの間の間隙を通して循環路へ戻すよ
うに圧送するのではなく、ガスおよびパルプ懸濁液の流
れをポンプから別の流れとして取り出すか（第４図）、
或いはハウジング18の周面上で流体リングを回転させる
ための真空ポンプのベーンとして作用する、の何れかに
ある。又、ハウジングが偏心しているので、シャフトの
周囲に周まったガスをダクト15を通してチャンバー16か
ら引き離す方向へ圧送するのである（第１図、第２図お
よび第３図）。何れの場合に於いても、インペラ９とハ
ウジング18との間の間隙は非常に小さい。「偏心」なる
用語は狭義に使用されるものではなく、本発明の説明で
は偏心したハウジングのみならず、円筒内壁面を有する
ハウジングの中心がポンプの軸線上に位置するが、該軸
線の片側に於ける軸線方向の長さがその他側に於ける軸
線方向の長さよりも長くされているハウジングも含むこ
とが理解されよう。第４図に関して更に詳しくは後述す
るように、上述で定義した偏心状態は、ポンプハウジン
グの後壁に環状溝を形成することによって、又、該溝の
底面を半径方向に対して僅かに傾斜した平面内に位置付
けることによって、達成することができるのである。
第１図、第２図および第３図に示した好ましい実施例で
は、インペラ９の後部ベーン14は液体リングポンプ20を
形成する。ハウジング18の内周面19はこのように偏心さ
れているから、ベーン14に沿ってその間で回転し、且つ
又ハウジング18の内周面19上に実質的に均一な厚さの層
を形成する液体は、ポンプ軸線に対して接近し離反する
両方向へ移動して、チャンバー16内に、更に正確にはベ
ーン14の間に形成された空間部分28の各々の内部に、真
空圧を発生して圧送効果を生じる。この偏心状態はハウ
ジングの内面の中心をポンプ軸線から偏倚させることで
達成される。真空の段階に於いて、又、後部ベーン14の
間の液体が外方へ移動している間、インペラ９の前方で
集められたガスは、パルプ入口内へ流入してインペラへ
向かうパルプ圧力がチャンバー16内並びにインペラ開口
13より後方に位置するベーン14の間を占めている圧力よ
りも高いので、それらのインペラ開口13を通して押し流
される。この圧送段階の間、チャンバー16の軸線の周囲
に集まったガスは、液体リングが軸線へ向かって移動す
る際に、ポンプからダクト15を通して押し流される。こ
の液体リングポンプの特徴は、液体リングの厚さができ
るだけ均一に維持され、又、この液体リングは２つの主
要な働きを有している。その第１の仕事は、上述にて説
明した真空および圧送作動であり、第２の仕事はガスの
圧送を制御することである。チャンバー16からのガスの
圧送は次のようにして制御される。液体リングが本質的
に均一な半径方向の厚さを有し、又、該チャンバーが偏
心して位置決めされていることから、液体リングは軸線
に接近するように移動してインペラの開口13を覆い、こ
れによりガスがインペラの前方へ戻るのを防止する。液
体リングポンプの作動原理によって、液体（繊維懸濁
液）の一部は開口13を通してポンプの前側へ戻るように
流れる。このようにして、液体リングの厚さは本質的に
均一に保持される。真空段階の間は、インペラ後部プレ
ートの両側の圧力差は十分に高く、ガスを伴う繊維懸濁
液の一部がインペラ９の開口13を通してチャンバー16内
へ流れることを引き起こす。上述した作動を達成するた
めに、インペラ９の開口13は、フレーム構造５の後壁17
に於けるダクト15の開口位置よりも軸線から離れて位置
決めされねばならない。
本発明の他の実施例が第2a図〜第2e図に示されている。
これらの図面は以下に述べるテストに使用したポンプを
示している。第2a図〜第2c図は分解されたポンプ示して
おり、インペラ９だけ（第2a図）、ハウジングユニット
18（第2b図）、そして、ハウジングに最も近いフレーム
構造５の一部（第2c図）、が示されている。このポンプ
はフレーム構造５を含み、このフレーム構造５の内部に
真空ポンプのチャンバー16からガスを受け入れるための
軸線周囲の中央チャンバー30と、ポンプ軸線と同軸的な
大きな丸い凹部22とが形成されている。この凹部22は本
質的にディスク形の真空ポンプハウジングユニット18を
受け入れる寸法とされており、この真空ポンプハウジン
グユニット18は該ハウジングの一部として後部プレート
17を含んでいる。ハウジング18の内周面即ち内面19はポ
ンプ軸線に対して偏心されている。好ましい実施例によ
れば、この偏心状態は内面自体は円筒形であるがその中
心が或る距離、例えば10mmだけポンプ軸線から外れて位
置される、換言すれば後部プレート17の外面の中心から
10mmだけ外れて位置されることによって達成される。内
面19の軸線方向の寸法はポンプハウジング18の内部で回
転される後部プレート14の高さ即ち軸線方向寸法と同じ
であるのが好ましい。この真空インペラハウジング18
は、ポンプ軸線に向かってハウジング内面19から突出し
ているフランジ部分23によってインペラ９の一方の側で
制限されている。このフランジ23は、そのフランジの内
面24がポンプのインペラ９と同軸となるようにポンプの
軸線に向かって延在されている。ポンプ軸線から内面24
迄の距離はポンプインペラの後部プレート11の直径半径
よりも僅かに大きいことが望まれる。このようにして、
後部ベーン14を備えたインペラ９はフランジ23を通して
挿入することでハウジング18の内部に取付けられるので
ある。真空ポンプハウジングの後壁17の中央開口25の半
径は、インペラ９の後部ベーン14が取付けられるポンプ
インペラのボス部26の半径に等しい。後壁17の中央開口
25の近くに開口21が形成されており、チャンバー16から
フレーム構造のチャンバー30へ排出するようになってお
り、そこからガスは更にチャンネル15を通して排出され
るのである。
インペラ後部プレート11と後部ベーン14およびそれらの
対向部材であるフランジ面24と後壁17の間の間隙が、パ
ルプやガスがポンプ出口４へ漏れ出たり或いは後部ベー
ン14の間の空間部分28の１つから他の空間部分28へ漏れ
出るような望ましくない流れを防止できるような十分に
小さい間隙となるようにして、インペラ９が真空ポンプ
ハウジング18に対して取付けられる。第2d図に示された
インペラの後部プレート11上の後部ベーン14の枚数が好
ましく、ここでは例えばボス部26からインペラ９の外周
面へ延在する４枚の長いベーン14′と、４枚の中間的な
短いベーン14″が備えられる。短いベーン14″の目的
は、液体リングが十分に回転するのを保証すること、お
よびリングの厚さが一定に保持されるのを保証するこ
と、である。勿論、如何なる数の後部ベーンもポンプが
正常に作動する限りに於いて可能である。最も重要な特
徴は液体リングが点線に作動することを保証することで
ある。図示したようにインペラはボス部26を備えてお
り、このボス部はインペラの後部プレート11からシール
手段６に向かって延在されている。このボス部26はシー
ル手段６と協働して、真空ポンプの作動に際してそのシ
ール機能に全面的に依存して、ガスがシャフトの高圧側
即ち圧送段階にある側からシャフトの低圧側即ち吸入段
階にある側へ漏れ出ないことを保証するのである。従っ
て、好ましいシール手段は、ボス部に機械加工して円周
溝（図示せず）を形成し、液体がこの溝を満たしてガス
の漏洩を防止するようにして与えられる。このシールは
吸入段階に於いても後壁17の後方の空間30からチャンバ
ー16へ圧力が逃げるのも防止するのである。
しかしながら、インペラとフレーム構造との間にシール
を形成する上で、製造の観点から幾つかのその他のより
一層難しい解決策がある。例えば、インペラのボス部の
代わりにフランジ部分を配置することができる。このフ
ランジ部分はフレーム構造からインペラに非常に接近す
る位置に迄延在されてインペラの後部ベーンがフランジ
に接近して位置決めされ、これにより静止したフランジ
部分と、運動するインペラの後部プレートの後面および
インペラの後部ベーンの内端部との間にシールを形成す
るようになす。他の実施例に於いては、ベーンの内端部
はポンプシャフトの上に係止されるように配置され、フ
レーム構造とシャフトとの間の間隙はベーンと後壁との
間の説明した間隙と同様にできるだけ小さくして残され
る。
第2e図は平面図としてインペラおよびインペラハウジン
グが取り外した状態でフレーム構造の後壁17を示してい
る。開口27が真空ポンプハウジング18のフランジ部分23
に備えられていて、液体リングからの或る量のパルプが
インペラ後部プレートの前方のパルプに戻るように漏れ
出るのを可能にしている。このようにして回転する液体
の量が制御されるのであり、液体リングの厚さが一定に
保持されるのである。他の方法は開口13をインペラ後部
プレート11に形成して過量のパルプをその開口13に通し
て戻るように流すことである。更に、後壁構造17は必要
に応じて取り外して交換できるように別個のユニットを
形成している。この後壁構造17は液体リングポンプの偏
心ハウジングユニット18に付属している。見られるよう
に、後壁にはダクト15で通じるただ１つの開口21が形成
されてガスをチャンバー16から除去するようになってい
る。この開口21は、インペラの回転並びにハウジング内
面19の偏心状態に関して、該開口21の第１の端部21′か
ら該開口21の第２の端部21″へ向かってインペラの回転
方向に進むときに、ポンプ軸線とハウジング18の内周面
19の間の距離が最小値ｒ′に減じるような位置にて、後
壁17に位置決めされている。インペラの回転方向は矢印
Ａで示されている。第2e図に示したように、開口21の形
状は例えば長円且つ円弧形とされることができる。しか
しながらこの開口21の形状は、唯一の重要な特徴はその
開口がチャンバー16を通って流れ且つ又離れるような全
てのガス流動を許容できる開口であることにあるので、
第2e図に示した開口と大きく相違していても構わない。
第3a図および第3b図は遠心ポンプハウジング１およびフ
レーム構造５に対して液体リングポンプハウジング18を
配置するための２つの異なる実施例を示している。第3a
図は、偏心内面19が２つの半体部によって構成され、第
１の半体部が遠心ポンプハウジング１の内部に備えら
れ、第２の半体部はフレーム構造５を備えているような
実施例を示している。第3b図では、真空ポンプ18の偏心
ハウジングはポンプのフレーム構造５の内部、特にポン
プの後壁の内部に偏心して配置されている。両方の図面
ともガス排出ダクト15が下方へ配置できることを示して
いる。第3a図では、ダクト15は直接にチャンバー16と、
そしてポンプの外部に連通されている。第3b図では、ダ
クト15は第2e図に関連して説明したように、ポンプシャ
フトに近い位置に配置されたチャンバー30にて始まって
いる。後者の構成では、真空ポンプの後壁に長円形のガ
ス排出開口21を備えるのが好ましい。しかしながら、遠
心ポンプに組み付けて真空ポンプハウジングを配置する
ために幾つかの他の方法があることが注目されるべきで
ある。例えば１つの実施例では、偏心ハウジング18は遠
心インペラのハウジング１の内部に完全に収容されるよ
うに配置される。
更に他の実施例が第４図に示されている。この実施例の
作動はこれ迄説明してきた実指例と同様である。第4a図
は遠心ポンプの渦巻が点線１′で示されたポンプ後壁17
の平面図である。第4b図はこの実施例によるポンプ構造
の断面側面図である。このポンプのフレーム構造は線
５′で示されている。点線29（第4a図に示されている）
は真空ポンプハウジング18の内周面を示している。見ら
れるように、線29はポンプ軸線と同軸とされている。従
って、この実施例に関しては、上述した「偏心状態」は
次のようにして与えられる。内側円42′は、面42におけ
る29が底面43と一緒になって形成している溝に於ける面
42の縁部によって形成されている。この底面43は、面29
の軸線方向の寸法がポンプの出口開口に近く（符号44を
参照されたい）で最大値に、又、反対側（符号45を参照
されたい）の近くで最小値となるように、半径方向に関
して多少傾斜されている。先に詳細に説明した他の実施
例との相違は、遠心インペラの後方空間、更に詳しくは
ポンプの後壁17に見ることができる。後壁17は実質的に
リング形の静止突起40を備えている。この突起40は、以
下に一層完全に説明されるようにガス／媒体の流れを方
向決めるための栓手段として働いている。この環状の突
起即ち栓手段40は、インペラ後部プレート11のガス排出
開口13と同じポンプ軸線からの距離の位置に配置されて
いる。この栓手段の半径方向の寸法はインペラ開口13の
寸法よりも大きく、インペラの前側からチャンバー16へ
向かう流れをこの栓部材によって十分に遮断することが
できるようになっている。この栓部材は後壁17からイン
ペラ後部プレート11の付近へ向かって延在し、インペラ
開口13の遮断を保証する。栓手段40の長手方向の凹部41
が、インペラに近い即ち対面する縁部である外側縁部に
備えられていて、インペラ後部プレート１の開口13と、
チャンバー16並びにインペラの後部ベーン14の間隔空間
とを連通させるようになっている。この凹部41は、作動
時に液体リングが外方へ移動して真空圧を発生させてイ
ンペラ前方からガスを引き抜くように、栓手段40の円周
位置に配置されている。この長手方向の凹部41の長さ
は、インペラ後部プレート11の１つもしくは幾つかの開
口13の上を延在することができる。凹部41の長さは栓手
段40の円周のほぼ４分の１に等しくされるのが好まし
い。勿論これはインペラに形成されている開口13の個数
に大きく依存するのであり、又、遠心ポンプ自体の作動
状態にも依存する。栓手段40に於けるポンプ後壁端部側
には他の凹部46が備えられている。この凹部46は、作動
に於いて真空ポンプの液体リングがポンプ軸線に向かっ
て移動し、ガスが後部ベーン14の間に形成されている空
間部分から押し出されるようになされる位置に、配置さ
れている。栓手段40のこの凹部46はこのように配置され
ているので、チャンバー16とポンプフレーム構造５のガ
ス排出チャンネル15との間を連通する。この排出チャン
ネル15はポンプフレーム構造５を貫通する単一穴として
形成することができる。或いは、前記空間部分に通じる
凹部／開口46が後部ベーン14の間の幾つかの空間部分を
フレーム構造５の空間に連通できるような大きな空間と
して形成することができる。説明した構造に於ける点線
は作動を得るための必須条件として要求されることがら
は、運動するインペラ後部ベーン14とポンプの後壁17と
の間、並びにインペラ後部プレート11と栓手段40との
間、の間隙が小さいことである。インペラの後部ベーン
14は、栓手段40の近くからインペラ後部プレート11の外
縁部へ向かって外方へ延在するように非常に短いことが
注目される。後部ベーン14の枚数は、後部ベーン14と栓
手段40との間のシールが有効となるにつれてベーンの枚
数が増やせるように、先の実施例の場合よりも多くする
ことができる。栓手段40の最も簡単な実施例は、ポンプ
の後壁17の一体部材としてリング形の部材を配置するこ
とであり、凹部41および46は該一体部材から機械加工す
ることができ、或いはポンプフレーム構造５を製造する
間に備えることができるのである。他の方法は栓手段40
を別個に作り、しかる後に該手段を例えばボルトやねじ
によってポンプ後壁17に固定する方法である。前者の実
施例はポンプの異なる作動状態に対して栓手段40の角度
位置を調整することが許容されない。後者の実施例では
ポンプ構成部材の部品数が多くなることでポンプ製造を
複雑にするが、栓手段40に於けるそれぞれの凹部の角度
位置を調整可能にするものである。
ポンプインぺラ後方の空間からガスを排出するための更
に他の実施例が第５図および第5b図に示されている。こ
の実施例は、遠心ポンプの渦巻に於ける圧力分布が典型
的に均一ではなく、最大圧力は出口開口４の付近に見出
されるが、最低圧力が出口開口４の本質的に反対側に発
生するように圧力がインペラ９の回転方向に沿って低下
する、という事実を利用している。作動状態に於けるイ
ンペラ９の後部側を示している第5a図は、テストした装
置での渦巻に於いて圧力分布が如何に変化するかを示し
ている。この装置はポンプ後壁が透明材料で作られてい
た。第5a図に於いて、ガスおよび媒体の間の液体境界線
符号で示されている。見られるように、インペラの後部
ベーン14の間隔空間28の内部の液体量は圧力に比例す
る。即ち、渦巻に於ける圧力の高い特定の空間内部の方
が多くの液体が存在している。この圧力分布は、圧力が
最低でもインペラ９の前側からのガスがインペラ開口13
を通して後部ベーン14の間隔空間28へ流れるように利用
できるのである。テストによれば、インペラ９の後方の
これらの空間内の液体は、インペラ９の後方のポンプハ
ウジング18が実質的に円形であるという事実にも拘わら
ずに、外方へ移動する傾向が示されている。この現象
は、或る量の液体がインペラ９の後側からインペラ９の
前側の渦巻部分へ戻るように漏れることを引き起こし
た。この種の漏れは、インペラ後部プレート11とそれを
取り囲むインペラハウジング18との間の間隙が十分に広
い（第5b図に符号52で示されている）場合に起こり得る
のである。圧力が高まる一方で、後部ベーン14の間隔空
間内の液体はポンプ軸線に向かって移動し、即ち、液体
は渦巻からインペラ９の後側へ移動して、その空間から
ガスを押し出すのである。ポンプ後壁17が第5b図に示す
ようにその位置に開口15を備えているならば、ガスは該
開口を通り、チャンネル15を通してポンプから離れる方
向へ流れる。このようにしてこの実施例の差動は本明細
書の最初に説明した実施例とまったく似たものとなるの
であり、インペラ９の後部ベーン14の間隔空間28内を移
動する液体はインペラ９の開口13を遮断して、ガスがイ
ンペラ９の前側へ向かって漏れ出るのを防止するのであ
る。インペラ９の前側での圧力はしばしばガス排出チャ
ンネル15に於ける圧力よりも高く、このためにガスは該
チャンネル15へ向かって流れるがインペラ９の前側へ向
かっては流れない。しかしながら、この実施例に於ける
ガス排出能力は先に説明した実施例ほど良好ではなく、
渦巻に於ける不均等な圧力分布により得られる圧力差は
俎上に小さいのである。
上述した液体リングは圧送されるべき材料によって形成
される。例えば繊維懸濁液で形成されるのである。しか
しながら、圧送されるべき材料と外部からポンプへ直接
に、もしくはポンプ内のフィルター手段を通して供給さ
れた他の液体との混合液で形成されるようにすることも
できる。更に、この液体リングはポンプ外部から導入さ
れた液体で全て形成されることができ、或いは圧送され
るべき材料をフィルター掛けした液体で形成することも
できるのである。
最後に、上述した説明は本発明による圧送装置の単に幾
つかの実施例を開示したに過ぎず、その保護されるべき
範囲が上述に限定されるべきものではなく、特許請求の
範囲の欄に記載によって限定されるべきものであるとい
うことを再確認されるべきである。更に、明細書ではパ
ルプや繊維懸濁液を圧送するポンプを主として直接に説
明したが、本発明の範囲は圧送されるべき媒体からの空
気／ガスの除去が好ましいおよび／又は必要とされるよ
うなその他のポンプ適用例を含むのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による遠心ポンプの垂直横断面図。 第2a図から第2e図迄は、本発明の１つの実施例によるポ
ンプの主要部材を示しており、明瞭化のために部材が別
ユニットとして示している図面。 第3a図および第3b図は、本発明の２つの実施例による遠
心ポンプインペラの後側に配置された真空ポンプ構造を
示す横断面図。 第4a図および第4b図は、本発明の更に他の実施例を示す
図面。 第5a図および第5b図は、本発明の更に他の実施例を示す
図面。 １……インペラハウジング、２……入口チャンネル、３
……入口開口、４……出口開口、５……フレーム構造、
６……シール手段、７……軸受、８……シャフト、９…
…インペラ、10……ベーン、11……後部プレート、12…
…流動化ブレード、13……開口、14……ベーン、15……
排出ダクト、16……チャンバー、17……後壁、18……ハ
ウジング、22……凹部、23……フランジ、25……中央開
口、26……ボス部、27……開口、30……中央チャンバ
ー、40……栓手段、41……凹部、46……凹部。
フロントページの続き (72)発明者 ベサ ビックマン フィンランド国キィミ，リーヒカリオ，ピ ーリ ザ セカンド (56)参考文献 特開 昭64−24197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77790（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中空のチャンバーを有するハウジングと、
    該チャンバーの背壁の方を向き前記チャンバーの中へ軸
    線方向に延びる入口と、前記チャンバーから導出する出
    口と、前記チャンバーのためのガスベントと、前記入口
    の軸線方向に整合して前記ハウジング内に支持されてい
    る回転シャフトと、前記チャンバー内に配置され前記回
    転シャフトに一緒に回転するように装着されたインペラ
    とを有し、前記インペラは前記チャンバーを前記入口お
    よび出口と連通する第１のチャンバー部分と第２のチャ
    ンバー部分に分割するプレートを有し、前記プレートは
    それを貫通する開口と前記第１のチャンバー部分内に配
    置される少なくとも１つのポンプベーンと前記第２のチ
    ャンバー部分（16）内において該プレート（11）に取り
    付けられた複数個の後部ベーン（14）を有し、前記後部
    ベーンは前記第２のチャンバー部分を複数個の空間（2
    8）に仕切るようになっている作動流体から含有ガスを
    分離するための遠心ポンプにおいて、前記第２のチャン
    バー部分（16）には圧力差を発生し前記ガスベント（1
    5）と直接連通する手段が設けられ、該手段は前記イン
    ペラ（９）が回転する際に前記第２のチャンバー部分
    （16）内で液体が回転し前記空間（28）内に前記圧力差
    を作り前記第２のチャンバー部分（16）内のガスを直接
    前記ガスベント（15）を通して取り除くことを特徴とす
    る遠心ポンプ。
  2. 【請求項２】請求項１に記載された遠心ポンプであっ
    て、前記第２のチャンバー部分（16）は該第２のチャン
    バー部分（16）の第１のチャンバー部分から隔離するた
    めの環状のフランジ部分（23）と内周面（19）を有して
    いて、該フランジ部分（23）は前記内周面（19）から前
    記シャフト（８）および前記プレート（11）に向かって
    延在しており、前記フランジ部分（23）と、前記内周面
    （19）と、前記後壁（17）の一部（42）とが実質的に環
    状の溝を形成している、ことを特徴とする遠心ポンプ。
  3. 【請求項３】請求項１に記載された遠心ポンプであっ
    て、前記第２のチャンバー部分（16）は該第２のチャン
    バー部分（16）を前記第１のハウジング部分から隔離す
    るための環状のフランジ部分（23）と実質的に軸線に対
    して偏心した内周面（19）を有していて、該フランジ部
    分（23）は前記偏心した内周面（19）から前記シャフト
    （８）および前記プレート（11）に向かって延在してお
    り、前記フランジ部分（23）と、前記偏心した内周面
    （19）と、前記後壁（17）とが実質的に環状の溝を形成
    している、ことを特徴とする遠心ポンプ。
  4. 【請求項４】請求項２に記載された遠心ポンプであっ
    て、前記後壁（17）の一部（42）が該後壁の半径方向に
    対して傾斜しており、これにより前記第２のチャンバー
    部分（16）の前記内周面（19）の軸線方向の寸法が前記
    ガスベント（15）が位置する箇所にて最小となってい
    る、ことを特徴とする遠心ポンプ。
  5. 【請求項５】請求項２又は請求項３に記載された遠心ポ
    ンプであって、前記第２のチャンバー部分（16）が前記
    インペラ（９）の前記後部ベーン（14）と一緒になって
    真空ポンプ（20）を形成しており、このポンプ（20）が
    前記インペラ（９）の前側から前記インペラプレート
    （11）に形成されている開口（13）を通して前記第２の
    チャンバー部分（16）へガスを導き、更にそのガスを前
    記ガスベント（15）を通して排出して除去するようにな
    す、ことを特徴とする遠心ポンプ。
  6. 【請求項６】請求項１に記載された遠心ポンプであっ
    て、前記作動流体を流動させて圧送されるようになすた
    めに前記第１のチャンバー部分内で少なくとも１つの流
    動化ブレード（12）が前記インペラ（９）に取り付けら
    れている、ことを特徴とする遠心ポンプ。
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