JPS61500680A - 固形物ポンプ - 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】 固形物ポンプ 〔発明の分野〕 本発明はポンプに関し、特に、比較的に多量の固形物を含む液体を送ることがで きるポンプに関する。

〔従来技術の説明〕

液体に含まれた固形物を送るために、ポンプを使用することが強く望まれる。該 液体と固形物はスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）と呼ばれる。

そのようなポンプは、各種の水溜めの液排出や鉱業処理に用い得る。鉱業処理で は集収すべき鉱物が水中にある。特に、全鉱業では、そのようなポンプとそのポ ンプに結合したホースを用いる。

そのホースの開口端部は、金塊があるクリーク（ｃｒｅｅｋ）すなわち小川の底 に沿わせて設置され、クリークからスラリーが吸引されて、適当な容器、すなわ ち金塊を残して水は通過させる容器、に放出される。

ブローリイ（Ｂｒａ警１ｅｙ）の米国特許第２，６３５，５４８号は、固形物を 含む液体を送るために特に設計された遠心ポンプ（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕ ｍｐ）を開示している。このブローリイの発明になる遠心ポンプは、ハウジング の中に羽根車を有し、この羽根車がポンプの中に吸入された液体と渦巻室すなわ ちポンプ室に回転作用を及ぼす。

羽根車は、渦巻室から吸引された固形物に当らないように渦巻室°から離されて いる。この羽根車は、その駆動軸の半径方向か、接線方向に配置された複数個の 羽根を有する。スラリーは１羽根車の駆動軸と同軸に配された入口から導入され 、渦巻室の周縁部に遠心力で進み、最後に、スラリーはポンプハウジングの接線 方向に開けられた出口を通って送り出される１羽根車の羽根は、ポンプハウジン グ内に吸入された液体に回転力を与え、渦巻を生じさせる。この渦巻はハリケー ンの如きである。液体と固形物とは。

比較的に高速度で回転し、すなわち渦回転し、固形物に遠心力を及ぼす、この遠 心力は渦巻室の外壁に向けられている。

プレイ、ジュニア（Ｐｒａｙ＋　Ｊｒ、）の米国特許第２，９５８，２９８号は 。

吸引したスラリーを比較的に高速で回転する渦巻にするための。

同形式のポンプを開示している。羽根車は接線方向に配設された複数個の羽根と 、ポケットを形成する周縁部と、を有する０羽根の先端は室ハウジングの対向面 に対して平行な凹形の湾曲部を有する１羽根車とポンプハウジングの形状は、羽 根車の羽根に損傷を与えることなくスラリーを通過させるのに役立つ。

固形物ポンプの効率は、ある程度、液体に与える速度に依存する。液体の速度が 高くなると、液体に含まれる固形物に加わる加速度が高くなって固形物が羽根車 を打つことなく急速に入口から出口に向かう６羽根車で形成される渦の作用が増 大し、したがって、固形物が羽根車を打つのを回避する傾向が高くなる。この観 点から、仮に固形物が羽根車を打つことがあると、こわれやすい高価なポンプ要 素である羽根車は、損傷を受け、その使用寿命が短くなるであろう。

［発明の概要〕 したがって、固形物を含む液体の速度を高くする。新しくかつ改良した固形物ポ ンプを提供することが本発明の１つの目的である。

本発明の、より具体的な目的は、渦の作用および効果が高く。

したがって、固形物が回転羽根車を打ち損傷を与える可能性が低減する。新しく しかも特徴がある固形物ポンプを提供することである６ 本発明のこれらのおよび他の目的に従って、懸濁液状態の液体および固形体を送 るためのロータリポンプを開示する。このロータリポンプは、羽根車とハウジン グを有する。このハウジンングは渦巻室と１羽根車を収容する羽根車室を形成し ている１羽根車は、与えられた回転方向に回転するように羽根車室内に１回転可 能に装備されている０羽根車は、渦巻室に露出し渦巻室の実質上外部に配置され た面と、渦巻室に露出する面よりくぼんだ複数個のポケットを有する。くぼんだ ポケットのそれぞれは１曲った面でなる羽根面を有する１羽根車が回転するとき 、該曲った面が液体をそのまわりに向きを変えさせ、これにより液体およびそれ に含まれる固形物が高い回転速度の回転渦を形成し、固形物が羽根車を打つのを 実質上防止する。

図面の簡単な説明 本明細書の特許請求の範囲において本発明の主題を規定し請求しているが１本発 明は、添付した図面を参照した次の説明より、より良く理解されるものと信する 。添付図面において：第１図は本発明の教示に従った固形物ポンプの外ｍ斜視図 であり； 第２図はハウジングの中の本発明の羽根車組体を示す斜視図であり； 第３図は第１図の３−３４１に沿って破断した固形物ポンプの断面図であり； 第４図は第３図の４−４線に冶って破断した固形物ポンプの正面断面図であり； 第５図は本発明のもう１つの実施例の羽根車の正面図であり；第６図は第５図に 示す羽根車の、一部は破断して示す側面図でトの断面図である。

〔好ましい実施例の説明〕

図面、特に１本発明の教示に従った固形物ポンプ１０を示す第１図を参照する。

ポンプｌＯは入口導管１２に結合した入口１４を有する。この導管１２を通って 、固形物を含むスラリーがポンプ１０に導入される。第２図および第３図に示す 羽根車５０は。

スラリーを出口２４を通して出口導管２８に送る。ポンプ１０は。

第２図および第３図に示すように、ポンプ室３８を形成した外壁１８を有する。

このポンプ室３８は、スラリーを受れ入れ、スラリーを転流ボンネット２６でか こまれた流路に沿う渦巻きパターンすなわち渦流の形で出口２４に送る。この流 路は第３図および第４図に一連の矢印２５で示す。

羽根車５０は駆動軸５３を有する。この駆動軸５３は、駆動プーリ５４Ｐに固着 されており、駆動プーリ５４Ｐは駆動ベルト５６で回転駆動される。第２図およ び第３図に示すように、羽根車５０は、羽根車ハウジング２０で形成された羽根 車室４０の中にぴったりはめ込まれている。駆動軸５３は、第３図に示すように 、ベアリングハウジング２２の中の１対のベアリング８６および９０で回転可能 に支持されている。羽根車５０は、固形物ポンプ１０を通るスラリーの流速を高 くするために本発明の教示に従って設計された複数個のひっこんだポケット５２ を有する。ポンプ室３８はカバー板１６で閉じられている。このカバー板１６は 。

複数個のねじ３０でポンプ１０に固着されている。ねじ３０は力バー仮１６の複 数個の穴３１を通る。ねじ３ｏにナツト３２が螺合し、これらのナツト３２でカ バー板１６が外壁１８に諦付けられている。

駆動軸５３の回転可能な支持構造を示す第３図を参照する。ベアリングハウジン グ２２が、駆動軸５２を回転可能に支持するための、潤滑液溜め９６を形成して いる。１対の、円錐形ベアリング面８３および９５がそれぞれ、ベアリング８６ および９ｏを介して駆動軸５３に付加されたベアリング面８４および９６ａを受 ける。ロックナツト９４が駆鮎軸５３に螺合しており、このロックナンド９４が ベアリングハウジング２２に対して駆動軸５３５ｉ−固定している２ 駆動軸５３に装着された間隙設定用のスプリング７ｏを位置決めするために、駆 動軸５３にカラー（ｃｏｌｌａｒ）　７４が設けられている。間隙設定用のスプ リング７ｏは、第３図に示すように、羽根車５０に、それれを右方に強制する力 を及ぼす。可圧縮シール７６が、ポンプ室２８スｌよ羽根車室・１０がら潤滑液 １留め９６への流体の、ａｌｈを防止するために、カラー７６に当てて設置され ている。更に、環状のスペーサ７８が、駆動軸５３に装着されており、このスペ ーサ７８の一方の面は可圧縮シール７６に、他方の面は可圧縮シール８０に当接 している。ベアリング面８４と可圧縮シール８０の間にベアリングシール８２が 配置されている。潤滑液漏れを防止するために、環状のベアリングシール９２が 、ベアリング面９６３とロックナツト９４の間に配置されている。

羽根車５０の形状を、第３図および第４図に最も良く示す。羽根車５０は本発明 の教示に従って形成された複数個のポケット５２を有する。ボケッ１〜５２の表 面は、第３図に示すように、羽根車５０の円周面を趣えては延びていないし、ま たポンプ室３８には延びていない。羽根車５０は実質上平面状の先端面６３を有 する。複数個のポケソｌ−５２は、羽根車５０の内方に延び、先端面６３から（ ぼんでいる。第３図および第４図に示すように１羽根車５０は、実質上円筒状の 内表面を形成している外部リング５４を有する。環状の部材６４が、第３図に示 すように、先端面６３の裏側にｋＬされて外部り〉グ５４と一体になっており、 羽車車５０を閉じている。

本発明の１つの特徴は、第３図および第４図に示す如きの、溝ポケット５２の形 状にある８第４図に良く示すように、各ポケット５２は、少なくとも３面、すな わち１羽根面５６２円筒状面６７および接線方向の面６５を有する。第３図に点 線で示すように、本発明の一実施例では、羽根面５６は、ある固定点を中心とし た半径ｒｒＪの円周面である。ポケット５２の第２面は接線方向の面６５で形成 されている。この接線方向の面６５は先端面６３と交って接線方向のエツジ６０ を形成している。第４図に示すように、接線方向のエツジ６０は、保護キャンプ ６２．また。

駆動軸５３、に関して接線方向にある。更に、羽根面５６は先端面６３と交って 半径方向のエツジ５８を形成しており、この半径方向のエツジ５８は駆動軸５３ の軸を半径方向に通る線に沿っている。ポケット５２は外部リング５４で囲まれ ている。この外部リング５４は１円筒状面６７を形成している。第４図に示すよ うに１円筒状面６７と接線方向の面６５は、先端面６３に関して実質上垂直に形 成されている。これに対して、エツジ５８部の羽根面５６は曲っており、エツジ ５８部の曲った羽根面５６の接線は。

第３図に示すように、先端面６３に対しである角度「ａ」である。

更に１曲った羽根面５６の最深部の接線は第３図に示す角度ｒｂＪで先端面６３ に実質上平行な線と交わる。羽根面５６の形状と。

先端面６３に対する羽根面５６の配置は１本発明の教示によれば。

ポンプ１０を通るスラリーの流速を最高にする上で重要であることが分かった。

図面に示す如きポンプｌＯを、出口３６の直径を２インチとし１羽根車５０を直 径が６インチで２２５ガロン／分で水（固形物を含まない水）を送る、角度ｒａ Ｊ＝３０°、角度「ｂ」＝２４″′、半経ｒｒＪ＝２１／８インチ（２５／８イ ンチ）のものに構成した。

これらの角度を大きくしたり小さくしたりすると、流速がかなり低下する。たと えば、角度ｒａＪおよび角度ｒｂＪをそれぞれ１５゜および２０°にすると、流 速が少なくとも１０％低下する１本発明を比較的に小さい出力たとえば２５馬力 （ｈｏｒｓｅｐｏｗｅｒ）の、駆動プーリ５６駆ａ電気モータを用いて実施した 。上記寸法の、また上記形状の羽根面５Ｇを有するポンプｌＯを、鉱業環境でテ ストした。

具体的には、２５フイートの長さの入口導管１２を入口１４に接続した。入口導 管１２の先端は河床（ｃｒｅｅｋ　ｂｅｄ）に横たえて、１８インチの正射にあ る２オンスの大きさの金塊を引き込むことができた。注目すべきことに１本発明 の羽根車５０はポンプ室３８内のみならず１人口１４と入口Ｇ管１２の固着端か ら離れた点にも渦ｉｆｅ生しることができた。これらのテストから、スラリーが 入口導管１２を通って引かれるとき渦流の形で回転していることが分かる。この 渦流はハリケーンに類似しており、スラリー渦流の中心に粒子が引かれる。これ らのテストの観察より、比較的に大きな２オンスもの重さの塊が、渦流に引き込 まれ、入口導管１２゜入口ダクト３６およびポンプ室３８に引き込まれて、出口 ダクト２Ｉから排出される。例えば、スラリーと固形物は出口導管２８を通して 適当な容器に排出される。その容器において液体は、固形物を残して流出する。

本発明のもう１つの実施例を示す第５図、第６図および第７図を参照する。これ らの図面において、先に説明した実施例と゛同種の要素は同じ数字に１００を加 えた１００台の数字で示す０羽根車１５０は羽根車５０の直径よりも大きい。本 発明の教示に従がい１羽根車１５０の複数個のくぼんだポケット１５２のそれぞ れの形状は先に説明した実施例のものと実質上同じである。すなわち、ポケット １５２の寸法はポケット５２の寸法と実質上同じである。したがって、ポケット １５２の数を１羽根車５０のポケット５２の数、例えば６個、よりも多く、例え ば９個、に増やす必要がある。第５図に示すように、ポケット１５２のそれぞれ は、３面、すなわち羽根面１５６９円筒状面＋６７および接線方向の面１６５． を有する。羽根面１５６は、第７図に最も良く示すように、第３図に示す形状と は異っている。特に１羽根面１５６はある固定点を中心とした半径ｒ′の第１の 曲り部１５６ａを有する。該固定点は、半径方向のエツジ１５８部の曲り部１５ ６ａの接線が先端面１６３に対して角度「ａ゛　」をなすように定められている 。羽根面１５６の後部１５６ｂは実質上平面であり先端面１６３に対して角度ｒ ｔ）’　Ｊをなす。例えば、最高のスラリー流速を得るために、半径「ｒ′」は ２１部８インチ（２５／８インチ）とされ、角度「ａ゛　」は２４°とされ、角 度「ｂ′ノは３０’　とされる。

第２．３．４図および第５．６．７図に示す実施例のそれぞれにおいて、羽根面 ５６は航空機の翼に似ている。すなわち１羽根の先端エツジ１５６ａが曲ってい る。第２．３．４図に示す実施例では１羽根面５６は半径ｒで規定される単一の 曲面であるが。

第５．６．７図に示す実ｔｉｉ例では、はじめの部分１５６ａのみが半径ｒ′で 規定される曲面である。本発明の羽根面は、航空機の翼の作用と似た作用をもた らし、流体すなわちスラリーが羽根面のはじめの部分を越えて流れ、したがって 、ポンプ１０を通るスラリーの速度を増大させる。その結果１羽根車の先端面の 直近に形成される渦流の回転速度が増大し、固形物は実質上羽根車を打たない。

本光明の羽根車についてテストした。このテストにおいて１羽根車にペンキを塗 り、比較的に多量の固形物１例えば重量パーセントで６０％以上の固形物を有す るスラリーをポンプ送りしたが、ペンキ塗りした羽根車にどんなマークも付かな かった。更に１本発明の固形物ポンプで、比較的に多量の固形物を有するスラリ ーを長時間ポンプ送りしたが１羽根車には目につくような摩耗は現われなかった 。このような実験は従来技術のポンプと対象的である。従来技術のポンプでは、 比較的に短い時間のポンプ送りの後に羽根車がポンプ送りの固形物の衝突で摩耗 した。

上述の説明は本発明の好ましい実施例に関するものであり１種々の変形が１ｐ付 した特許請求の範囲に定義した本発明の教示を逸脱することなくなされ得る、と 理解さるべきである。

手続補正書動式） 昭和６１年１月　６日 ２、発明の名称　固形物ポンプ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国、　５８５０２．ノースダコタ、ビスマルク。

ビスマルクアベニュー、５２３ 名称　メタルテクノロジーズインコーボレーテツド代表者　エバンスデエイビツ ドエル。

国籍　アメリカ合衆国 ４、代理人　〒１０３　電話　０３−８６４−６０５２住所　東京都中央区東日 本橋２丁目２７番６号５、補正命令の日付　昭和６０年１２月１９日（発送日昭 和６０年１２月２４日） ６、補正の対象　特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の発明者の欄、 特許出願人の欄、明細書の翻訳文および特許請求７、補正の内容 （１）発明者の住所および出願人の代表者の表記を添付別紙の通りに訂正する。

（２）添付別紙の通り、明細書の翻訳文と特許請求の範囲の翻訳文を別の紙面に する。

８、添付書類の目録 （１）訂正した、特許法第１８４条の５第１項の規定による書面・・・１通（２ ）別紙にした、明細書の翻訳文・・・１通（３）別紙にした、特許請求の範囲の 翻訳文・・・１通国　際　調　を　赳　牛 ；３ＩｆｉｚＸ　Ｔｏ　ＴＦｊ　ｒＮＴＥＦｉ３１ＡτｒＯＮ入Ｌ　５ＥＡＲＣ ：ｉ　ＲＥＰＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥ：’１）ｉＡτｒＯＮＡＬ　Ａ？？ＬＩＣＡ τＩＣＮ　Ｎｏ、　ＰＣτｆＵｓ　８４１０２０３６　（ＳＡ　８４２５）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）羽根車； ｂ）渦巻室、前記羽根車を収容する羽根車室、前記羽根車を前記羽根車室に所定 の回転方向で回転させるように支持する手段、液体および固形物を前記渦流室に 導びく手段、および、前記渦巻室から液体および固形物を外に導びく手段、を有 するハウジング手段； ｃ）前記羽根車は：前記渦巻室に対して露出しており該渦巻室の実質上外方に位 置する露出面と、この露出面に形成され前記渦巻室に対してひっこんだ複数個の ポケットであって、それぞれが前記露出面と交わって交り線を形成する羽根面を 有する複数個のポケットと、を有し；この羽根面は前記交り線の近くに位置し前 記渦巻室に関して凸形に曲った曲面を有し、前記交り線は前記所定の回転方向の 回転で前記羽根面に先行し、これにより前記羽根車の回転で前記液体および液体 中の固形物を高い速度の渦流に形成して実質上固形物が前記羽根車を打つのを防 止する、懸濁状態の液体と固形物を送るロータリポンプ。
2. ２．前記曲った曲面は、固定点を中心とする所定半径の曲面である前記特許請求 の範囲第１．項記載のロータリポンプ。
3. ３．所定半径の適値は２５／８インチである前記特許請求の範囲第２．項記載の ロータリポンプ。
4. ４．前記露出面は実質上平面である前記特許請求の範囲第１．項記載のロータリ ポンプ。
5. ５．前記交り線部における前記曲面の接線は前記露出面に対して実質上２４°の 角度をなす前記特許請求の範囲第１．項記載のロータリポンプ。
6. ６．前記羽根面は前記露出面に関して最深部に延びて平面と交わり、この平面は 前記露出面に平行な面とは実質上３０°の角度をなす前記特許請求の範囲第５． 項記載のロータリポンプ。
7. ７．前記羽根車は、実質上円筒状であって前記ひっこんだポケットを囲む周縁部 材、を有する前記特許請求の範囲第４．項記載のロータリポンプ。
8. ８．前記周縁部材は前記ひっこんだポケットのそれぞれに、実質上円筒状であっ て前記露出面に対して実質上垂直な第２面を与えている前記特許請求の範囲第７ ．項記載のロータリポンプ。
9. ９．前記ひっこんだポケットのそれぞれは、前記露出面と交って第２面り線を形 成し前記露出面に対して実質上垂直な第３の面を有し、前記羽根車は、同転軸を 有し、前記第２面り線はこの回転軸と同心の円の接線である前記特許請求の範囲 第８．項記載のロータリポンプ。
10. １０．第１番目に記述した交り線は、前記回転軸の半径方向である前記特許請求 の範囲第９．項記載のロータリポンプ。