JPS58500324A - 固体ポンプ装置 - 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】 固体ポツプ装置 発明の背景 本発明は高圧区域内へ粉状物を給送することに件り、そして具体的には固体ポツ プとしてしばしば知られているスクリュ給送装置に係るものである。

粉炭を高圧空気流に注入するというような場合があり、その場合石炭をこの高圧 レベルに押し上げることが必要である。これはスクリュポンプで行われており、 そしてスクリュポンプでは段を有するらせん部材は／リンダ内で回転させられ、 そして石炭はこの／リンダの上流端へ供給される。これらのポンプは高速で（毎 分９００回転以上）作動する。

ある場合には減少ピンチを使って、石炭が／す／ダを通るとき石炭をきっちり詰 め、高圧空気が石炭を通って後に漏れない程１で十分詰め込む。他の場合には減 少ノズルを出口端に配置して石炭がノズルを押し通るとききっちりと詰められて そこで密封を形成す゛る。

妥当な逆圧に抗して密封することのできる我々が見出すことのできたこれらのポ ツプは高い動力消費という欠点を有していた。

発明の要約 従って、我々の発明の目的は気体の逆漏れがなくそして動力／Ｉ！］費を比較的 小さくして、高圧区域内へ粉状もしくは粒状固体を圧送することである。

加圧区域内へ粉状物質を送り込むための装置は排出端に截頭円錐状のノズルを配 置した固定中空シリンダを有している。／リンダ内へ粒状物質を給送する手段を 上流端に配置する。回転給送スクリュをシリンダ内に配置し、そしてスクリュの らせん状の段は排出端に向ってピッチが減少して旨く。この給送スクリュはシリ ンダ内で高速回転する。排出端において段の外径はノズルのテーバと等しいのが 好捷しいが、それよりも大きくしてもよいテーバを有している。らせん状の給送 スクリュは排出端から僅か（で引っ込めた位置にあって、先細の段とノズルとの 間の半径方向の隙間は一定外径の段と／リンダの孔との間の半径方向の隙間より もいくらか大きくなっている。先細の段はノズル内にのびているが、ノズル全体 にのひているのではない。

円筒状のであるのが好ましい柱状プラグがノズルの中心にあって給送スクリュの 端へ取付けられている。

段の先細の最適の長さは　／リンダの内径の４０％と６０％との間にある。段と ノズルとの間の半径方向の吋・間が、一定外径の段と孔との間の隙間の２倍より も太きいと好結果な作動か生じ、この比が４を越えると更に好結果な作動か生し た。給送スクリュ／ギフトを延長することによりノズル内に円筒プラグを配置す る。もし段のテーバがノズルＱテーバに等しいト最良の作動が得られるものと考 えられており、そして先細の段とノズルとの間の隙間が圧送している物質の最大 の粒子の大きさの３倍を越えると更によい作動が得られるものと考えられている 。

我々の発明の優れた性能は試験の結果から知った。

この優れた性能の背後にある理論は推測によるものである。最適の石炭プラク厚 みを決定するために試験が行なわれだ。プラグを厚くする簡単な方法としてスク リュ／ギフトを引っ込め、そして優れた結果が確認された。

図面の簡単な説明 第１図はポンプ組立体の全体の構成を示し、そして第２図はポツプの排出端の詳 細図である。

好捷しい実施例の説明 人ロホノパ１０を配置して粉炭のような粉状物質を同定／リンダ１２の上流側− 供給する。回転給送スクリュ１４を７リノダ内に同中心に回転するよう取付ける 。このスクリュはラジアルベアリング１６とスラストへアリフグ１８とからハ持 ｔ、ばりのように支えられており、長さ訓整ジヨイント２０が両ベア゛リノグの 間に位置している。駆動モータ２２が毎分１２５０回軒、というような高速でス クリュを回転している。

空気圧入型のものが好寸しい／−ル２４は、／ナフト２６が円筒ハウ／′ツクの 上流端を通るところて／ヤフト２６を呑；刺している。ハウ、゛ツクの］＃Ｌ端 の空気−＼ノダ２８は空気流に石炭をのせる目的でノズル混合室３０に空気を供 給する。室３０内で使用される空気圧力は２−３気圧程度である。有効な密封を 得るためには、粉状物質は妥当な量の微粉炭を含んでいなければならない。

スクリュ１４の溶接されているらせん状の段３２のピンチは排出端へ向って小さ くなっている。スクリュを高速回転すると、スクリュ内を流れる石炭は環状の帯 となって段と段との間の空間は一杯にはならないものと考えられている。ピッチ が減少するにつれて物質は圧縮され、そして空気は上流端に配置した口（図示せ ず）へ押し戻される。

截頭円錐状に先細となるノズル３４を／す７ダ１２の排出端へボルトで止める。

このノズルは／す７ダに対して約６度の角度をつけている。′スクリュの下流端 の先細の段３６は、ノズルの小さくなっていく外径に合わせて小さくなって先細 となる外径を有している。

ノズルの角度よりもいくらか太きくした角度ても満足ｆべく作動するものと考え られている。給送スクリュはノズル内に全部入って設置されてし・るのではなく て、引込められてノズル内に配置されていて、先細の段とノズルとの間の隙間３ ８は一定外径の段と／す７ダ１２の孔との間の隙間よりもいくらか太きい。

／リンダ１２に４インチ（１００ｍｍ）の孔が貫通している実施例ては半径方向 の隙間４０　（１０，００９イノチ（Ｑ、２３ｍｍ）であり、他方半径方向の隙 間３８は０．１２５イノチ（３，１８ｍｍ）と０．２５０インチ（６゜３５朔） とで試験された。隙間３８が隙間４０の２倍のとき満足すべき作動が期待され、 そして隙間３８が隙間４０のちょうど４倍のとき特に優れた作動が期待される。

先細の段３６はノズル３４内をのびているべきであうが、ノズル全体にのびてい るべきではない。かき乱さハない区域４２は、加圧された気体の逆流に有効に抵 抗するかき乱されない石炭プラグの形成を可能とするために必要とされる。

先細の段３６の長さ４３は実験中に変えられた。４インチ（１００ｍｍ）の孔で 最もよい結果が得られたのは１１／２インチ（３８喘）と２１／２インチ（６４ 胴）との間であった。従って、スクリュの先細部分は、／リンダ１２の内径の４ ０％と６０チとの間にあるのが好ましい。

後述する理論により考えられていることは、先細の段とノズルとの間の半径方向 の隙間は圧送きれる物質の杓の最大の寸法の３倍り上にすべきであるということ である。

円筒の形の円柱プラグ４４がシャフト２６の端一＼固定されている。先細の段を 越えて少なくともノズルの一部分にわたってノズルと世中・Ｌ・に］住フラク（ １のひている。プラグとノズＡとの間の環状空間は全・ぐ自由のフラグが形成さ Ｊｒで逆向きの気体の漏ねを明止す６゜このプラグの環形状は、円板状のプラグ であるよりも大き０強度をプラグに与え１．そしてシャフト回転が高速であり、 そ（７て段の外縁上に、特にポンプにあまり充填しないときに、石炭が高い畜産 で集捷っていくことを考えるとプラグの形成は容易となる。

毎時３０００ボツト（１４００Ｋｇ）の石炭を大気中に圧送する石炭ポンプ、（ 排出圧力は２−３気圧）で試験をした。すへての場合において、／す／ダの内径 は４インチ（１，００ｍｍ　）であった。そして一定外径の段と孔との半径方向 の隙間はＱ、０１８インチ（Ｏ０４６聰）であった。

すへての試験において／リッタは内径３．５インチ（′８９ｍ）の出口端で６度 減少しだノズルを有していた。

最初の試験ではポンプの一定外径の段は／リッタの／、（ＪＬＯ前で終っていた 。スクリュのシャフトはノズノしく！−貫通してし）た。毎時３０００ポア　） （１４００Ｋり）で圧送しているとき１６馬力以上を使い、２０ボット／平方イ ンチ（１，４Ｋｇ　／　ｃｎｌ　）まての排出圧力に抗してポンプは潰足すへく 作動した。２０ボット／乎方インチ（１，４Ｋ９／ｃｄ　）を越える圧力に対し ては有効な密封（は得られなかった。動力消費は排出圧力（で比例して変化した 。従って、毎時３０００ポ７ト（１４００Ｋｆ　）の石炭の流量でポンプは０． ８馬ｊ）ｉ’ボ７ト／平方イ／チを使った。

スクリュを変更して段をのはし１段が終りにはノズルの外径に等しい夕を径○テ ーバ含有するようにした。

長さを１．１．５．２．０そして２．５インチとのはしていって一連の試験をし た。この一連の試験ではスクリュはそれが全部挿入された位置にあって、先細の 段とノズルとの間の隙間は先細となっていない段と／す／ダとの間の隙間と同じ である。毎分１２５０回転の同し／ヤフト速度と毎時３０００ポツトの同し給炭 速度で試験を、排出圧力を０から３５ポ／ド／平方イ／チまて変えて行なった。

これむの試験の各々における動力消費はそれぞれ０．７．０゜６５　、０，３そ して０．３馬力／ポ／ド／平方イノチてあった。排出圧力と馬力消費はず一つと 比例した！、まてあった。然しなから、高い排出圧力ではこの比例関係は僅か１ −５分間しか続かず、その後はそれはもとの馬力消費曲線に向って浄速に立上っ ていった。例えは、１１／２インチ延長したものを使うと−この点は２０ポンド ／平方インチの排出圧力を越えると生した。

このときに、一つの試験では、短かい延長のものを機械加工する普通のやり方で はなくスクリュを引込めて石炭プラグの厚みを増大させた。動力のサー／は消失 した。シャフトの執膨張により前のサージ−が生じたという可能性を調へるため それは最初の位置に戻され、そしてトライアイスで冷やされた。動力のサージが 又現われた。

スクリュを９ダ１６インチ捷で戻し−そねにより先細段とノズノ【と０間の半径 ノ、・向の隙間を００２５（＞’Ｌｌでにして一連の試験を行なった。動力消費 は毎時３０００ポンド圧送するとき最初の０．８馬力／ポンド／平方インチから ０．２９馬力／ポンド／平方インリヘ減少し、これは６３．ｓｍの動力の減少で あった。これがなされたのは、先細の段を２．０インチ伸長しそして０．１２５ 　−０．３１３インチ引戻したときだった。これは結果としてノズル内に半径方 向に約０．０２２−０．０４０インチの隙間をつくった。短期間作動した後に高 排出圧力で生じる動力サージは排除された。

段を２１／４インチ延長して引っ込め量を０から５／１６インチ増大すると、得 られる安定状態の最大の排出圧力は増大し、そしてこの引っ込め量では動力消費 に非常に僅かな変化が生じた。これ以上スクリュを引っ込めると動力消費は増大 しだ。

先細の段をノズル一杯にのばして試験を行なった。

ポンプはそれが密封しなくなり作動しなかったであろう。先細の段は石炭と協働 してベアリングを形成したようであった。石炭が実際にンールを形成していたと ぎはポンプは静かであったし、そして密封が失なわれたときに騒々しくなった。

先細の段がノズルのすぐ隣りにある最初の場合には石炭に生じる剪断力は固定排 出ノズルに対するスクリュの運動の結果である。段とノズルとの間が近接してい るため薄い層の石炭が存在することとなり、そして排出ノズルは高い排出圧力で コーキングを開始したであろう。石炭のコーキングはこの区域で太きｚ−１擦刀 を生じさせたであろう。この現象は、大きな力が作用するので高いす「高圧力で 発生したであろう。そして排出圧力が高くなるにつれて、そして通常期待される 線形増加の動力入力につれて排出温度は通常増大する。

然しなから、排出ノズルに対しスクリュを引き込めることにより、スクリュの運 動によりつくられる剪断力は静止しているか、もしくはゆっくり動く石炭の境界 層にか＼る。この石炭の連続的な流れと妥当な境界層の厚みは、隙間の狭い実施 例において生じたコーキング現象と摩擦引きずりとを回避する。

更に、この構成は高い圧縮とそれに付随する摩擦力とを経験することなく広範囲 の押し出し能力を与えているものと考える。ノズル内の段の直径を減少するにつ れて、段と段と間の空間は減少していき、石炭をぎっしり詰めること＼なる。も し高速回転のため段が一杯にならないと、粉炭を内方へ動かして段と段との間の 空間を満たすことべなろう。他方、もし段が既に一杯になる程に詰め込んでいた としたならば圧力は増大しなかったてあろう。回転する段は粉状混合物をかきま わす傾向があって粉状混合物は隙間を滑らかに流れていくことができ、それによ り石炭の詰み込み過ぎのための大きな力と摩擦とを回避する。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　孔を有する固定中空ンリ７ダ：このンリ／ダの排出端に配置した截頭円錐 の減少ノズル；前記の／リノダの上流側におりて、前記の７リノダに粉状物質を 供給するための手段：前記の／リング内に同中心に配置され、排出端に向かって ピッチが減少していくらせん状の段を有する回転給送スクリュ；この給送スクリ ュを高速で回転するための手段；そして前記のスクリュと一緒に回転しそして前 記のノズルと同中心に配置されている柱状プラグを備え、前記の段は前記の給送 スクリュの長さの大部分にわたって前記の孔よりも僅かに小さい外径を有し、そ して排出端において先細に減少していく外径を有しておりこの先細は前記のノズ ルの先細と少なくとも同程度であり、前記の給送スクリュは前記のンリ／ダ内に あってノズル孔と先細の段との間の半径方向の隙間は／リノダの孔と大部分の長 さにわたっての段との間のそれよりも成る程度たけ大きく、先細の段は前４己の ノズルの一部分たけをのびている、加圧区域−・粉状物質を給送するための装置 。 ２　段の先細となっている部分の長さは孔の内径の４０パーセントよりも大きい 請求の範囲第１項に記載の装置。 ３　段Ｑ先細となっている部分の長さは孔の内径の６０バーセットよりも小さい 請求のｔ四組２項に記載の装置。 ４　ノズル内の先細の段の半径方向の隙間は孔内の先細となっていない段の隙間 の２倍よりも大きい請求の範囲１ないし３項のいずれかに記載の装置。 ５、　先細の段とノズルとの間の隙間は孔内の先細でない段の隙間の４倍よりも 大きい請求の範囲第４項に記載の装置。 ６　前記の柱状プラグが円筒である請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに 記載の装置。 ７、　前記の柱状プラグが円筒である請求の範囲第５項に記載の装置。 ８　先細の段とノズルとの間の半径方向の隙間か給送しようとする物質の最大の 粒の大きさの３倍よりも大きい請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載 の装置。 ９　段の先細の角度がノズ／Ｌの先細の角度と等しい請求の範囲第１項ないし第 ３項のいずれかに記載の装置。 １０、段の先細の角度がノズルの先細の角度に等しい請求の範囲第５項に記載の 装置。 月９段の先細がノズルの先細（・で等しご、そして前記の柱状プラグが前記の給 送スクリュの円筒状延長である請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載 の装置。 １２、段の先細の角度がノズルＣ）先細の角肛に篤（匹１−！】２ 求の範囲第５項に記載の装置。 １ろ表”ｏ５８−５００３２４（２）