(57)【要約】  本発明は、濃厚物質、特に固体割合の高い下水汚泥、石炭スラリー、コンクリートのためのピストンポンプに関する。当該ピストンポンプは、モータ駆動又は液圧駆動の供給ピストン（２０）を含む少なくとも１つの供給シリンダ（１６）を有し、上記供給シリンダは、材料充填容器（１０）の内部とプレッシャ供給ライン（プレッシャコネクタ３０）に交互に連通するオリフィス開口部（１２）を有しており、当該オリフィス開口部は、供給ピストン（２０）の動きに応じてスライド制御される。上記少なくとも１つの供給シリンダ（１６）の充填度を相当高めるために、上記オリフィス開口部（１２）の領域にてリングノズル（３２）が上記供給シリンダ（１６）に開口しており、またリングノズル（３２）は、潤滑剤を流通可能な外部プレッシャライン（３４）と接続している。
2009532616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動又は液圧駆動の供給ピストンを含む少なくとも１つの供給シリンダ（１６）を有する濃厚物質用ピストンポンプにして、上記供給シリンダは、材料充填容器（１０）の内部とプレッシャ供給ライン（プレッシャコネクタ３０）に交互に連通するオリフィス開口部（１２）を有しており、当該オリフィス開口部は、供給ピストン（２０）の動きに応じてスライド制御される、濃厚用ピストンポンプにおいて、上記オリフィス開口部（１２）の領域にてリングノズル（３２）が上記供給シリンダ（１６）に開口しており、またリングノズルは少なくとも１つの外部プレッシャライン（３４）と接続していることを特徴とするピストンポンプ。
【請求項２】
上記プレッシャライン（３４）が高圧ポンプによって潤滑剤を充填可能であることを特徴とする、請求項１に記載のピストンポンプ。
【請求項３】
上記プレッシャライン（３４）が、供給シリンダ（１６）のオリフィス領域に配された孔（３６）を介して、上記リングノズル（３２）に開口するリング流路（３８）と接続していることを特徴とする、請求項２に記載のピストンポンプ。
【請求項４】
上記供給シリンダ（１６）が外側リング体（４２）を有し、当該外側リング体が外側でプレッシャライン（３４）と接続する少なくとも１つの孔（３６）を有し、リングノズル（３２）に至るリング流路（３８）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項５】
上記リング流路（３８）が、内側で供給シリンダの外表面又は供給シリンダに軸線方向に続く内側パイプ（４０）の外表面によって境界を画定され、外側で外側リング体（４２）の内表面によって境界を画定されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載のピストンポンプ。
【請求項６】
端面で供給シリンダ（１６）に内側パイプ（４０）が続き、当該パイプが、内側に向かって開口する外側リング体（４２）の凹みに係合し、このリング体と共にリングノズル（３２）とリング流路（３８）の限界を定めることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項７】
上記リング流路（３８）が少なくとも１つのリング形状をした横断面拡張部（５０）を有することを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項８】
上記リング流路（３８）が、互いに間隔をおいた２つのリング形状をした横断面拡張部を有することを特徴とする、請求項７に記載のピストンポンプ。
【請求項９】
上記供給シリンダ（１６）において供給ピストン（２０）のストローク方向及び／又は位置に応じる制御装置と、当該制御装置の出力信号に応じかつプレッシャライン（３４）に配された制御弁とを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１０】
プレッシャライン（３４）に配された上記制御弁が、供給ピストン（２０）の吸引ストローク中は開き、その押圧ストローク前に閉じることを特徴とする、請求項９に記載のピストンポンプ。
【請求項１１】
上記制御弁が、供給ピストン（２０）を介して好ましくは磁気的に制御可能である方向弁として形成されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のピストンポンプ。
【請求項１２】
夫々がそのオリフィス領域（１２）にてリングノズル（３２）を有する２つの供給シリンダ（１６）が設けられ、それらのリングノズル（３２）が供給ピストン（２０）の吸引ストロークの間、制御弁を介して、各潤滑剤を逆向きサイクルで制御可能な供給シリンダに充填可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１３】
上記内側パイプ（４０）が後方で半径方向に張り出した頚部（４４）を備え、供給シリンダ（１６）と外側リング体（４２）の２つのリング表面（４６，４８）の間で支えられていることを特徴とする、請求項５〜１２のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１４】
吸引ストローク中に一方の側で開いた供給シリンダ（１６）内に濃厚物質が交互に吸い込まれ、次の押圧ストローク中に供給シリンダから出てプレッシャ供給ラインへ押し出される、濃厚物質用ピストンポンプの操作方法において、潤滑剤が吸引ストローク毎に供給シリンダ（１６）に注入されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
上記潤滑剤が、濃厚物質と供給シリンダの内表面の間の分離領域に注入されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記潤滑剤が、供給シリンダの内表面の全周にわたって注入されることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
潤滑剤の注入が押圧ストロークの間、中断されることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
第１と第２の供給シリンダの各ピストンが逆向きのサイクルにて制御され、吸引ストロークと押圧ストロークを実行する請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法において、各吸引ストローク中に潤滑剤が供給シリンダに注入され、夫々の押圧ストローク中に潤滑剤の注入が中断されることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動又は液圧駆動の供給ピストンを含む少なくとも１つの供給シリンダを有する濃厚物質（高粘性物質）用ピストンポンプに関している。上記供給シリンダは、材料充填容器の内部とプレッシャ供給ラインに交互に連通するオリフィス開口部を有している。上記オリフィス開口部は、供給ピストンの動きに応じてスライド制御される。
【背景技術】
【０００２】
この種のピストンポンプは、例えば下水汚泥、石炭スラリー、バイオマス又はコンクリートの様な固体の割合が多い固液混合物を搬送するために、使用される。そのような濃厚物質は大きな内部摩擦を有するので、吸引ストロークの間に供給シリンダの充填度は頻繁に所望されるものを残してしまう。他方でこの種のピストンポンプの場合、プレッシャ供給ラインの位置口で、壁面摩擦を減少するために、濃厚物質のストランドとプレッシャ供給ラインの壁の間に潤滑剤を導くことが公知である（特許文献１）。これは通常、連続して、また供給流れに比例し計量された量において行われ、パイプの内壁と濃厚物質ストランドの間に境界層が形成される結果となる。上記境界層によって、供給圧力は減少され得る。潤滑層が、供給区間に沿って徐々になくなるので、或る程度の間隔で追加の潤滑剤をプレッシャ供給ラインへ注入しなければならない。供給シリンダの充填程度を高めるために、材料充填容器の領域に予圧装置（プリプレッシング装置）を通常設けている。上記予圧装置を用いて、充填圧力を少なくとも１ｂａｒまで高めることができる。しかしながら多くの場合、これは十分ではない。
【０００３】
【特許文献１】ＥＰ‐Ｂ‐６３３８６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の課題は、既知の濃厚物質用ピストンポンプを、濃厚物質内の固形物の割合が多い場合でも、供給シリンダ内の充填度を著しく高められるように改良する点を基礎としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１で挙げられる特徴構成の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施形態及び更なる展開は従属請求項から明らかである。
本発明に従う解決策は主として、オリフィス開口部の領域内に、供給シリンダへ開口するリングノズルが配されるという着想に基づいており、上記リングノズルは外部のプレッシャラインと接続されており、それによって上記プレッシャラインは高圧ポンプを介して潤滑剤をリングノズルに充填させることができる。プレッシャラインが、供給シリンダのオリフィス領域に配された孔を介してリングノズルへ開口するリング流路と接続されていれば、有利である。
【０００６】
本発明の好ましい構成上の実施形態では、外側でプレッシャラインと接続する少なくとも１つの孔を有する外側リングを供給シリンダが担持しており、リングノズルへ至るリング流路を有し、それによってリング流路は、内側で、供給シリンダの外表面又はそれに軸方向に続く内側リングの外表面によって、また外側で、外側リングの内表面によって、境界を画定されている。上述の内側リングが、内側に向かって開口する外側リングの凹みに係合し、このリングと共にリングノズルとリング流路の範囲を定めているならば、有用である。これに関連して、半径方向に張り出したリア頚部を備えた内側リングが互いに向き合う供給シリンダと外側リング体の２つのリング表面の間に挟み込まれて支えられていれば、有利である。
【０００７】
周辺にわたって濃厚物質の均一な分布を保証するため、リング流路が少なくとも１つのリング形状横断面拡張部を有するのが有用である。互いに間隔をおいて配される２つのリング形状の横断面拡張部を設けていれば、有利である。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、供給シリンダにおいて供給ピストンの位置及び／又はストローク方向に応じる制御装置と、当該制御装置の出力信号に応答しプレッシャラインに配された制御弁とが設けられている。制御弁は供給ピストンの吸引ストローク（工程）の間は開き、その押圧ストロークの前に閉じる。これに関連して、制御弁が好ましくは磁気的に、供給ピストンを介して制御可能である方向弁のように形成されているならば、有用である。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、そのオリフィス領域内に各々リングノズルを有する２つの供給シリンダが設けられ、そのリングノズルは、プッシュプル式あるいは逆向きサイクルで制御される供給ピストンの吸引ストロークの各々の間、制御弁を介して潤滑剤を充填することができる。
【００１０】
本発明は更に、濃厚物質用のピストンポンプを駆動するための方法に関している。その場合、濃厚物質材料は、吸引ストロークの間一方の側で開いており引き続いての押圧ストロークの間供給シリンダから出てプレッシャ供給ラインに押し込まれる供給シリンダに、交互に引き込まれる。供給シリンダの充填度を著しく高めるために、本発明によれば、各々の吸引ストロークで潤滑剤を供給シリンダへ注入することが提案される。これに関連して、潤滑剤が濃厚物質材料と供給シリンダの内表面との間の分離領域へ注入されるならば、有利である。そのうちでもとりわけ、その全周にわたって注入されるのが有利である。潤滑剤のための引込みラインの意図しない空状態を避けるために、潤滑剤の注入は押圧ストロークの間中断されるならば、有用である。潤滑剤は、供給シリンダに配された濃厚物質の圧力よりも高圧で注入される。注入圧力が５０ｂａｒより大きく、特に約１００ｂａｒであるならば有用である一方、吸引ストロークの間の濃厚物質材料での予圧（プレプレッシング）圧力がおおよそ２ｂａｒであるならば有用である。
【００１１】
本発明の好ましい形態は以下のことを想定する。つまり、２シリンダ式ピストンポンプの場合、第１及び第２の供給シリンダにおけるピストンがプッシュプル方式で吸引ストロークと押圧ストロークを実行しながら駆動され、その際、それぞれ各吸引ストローク中は潤滑油が供給シリンダ内へ注入され、各押圧ストローク中は潤滑剤の注入が中断される。
【００１２】
本発明に係る措置を用いて、とりわけ固形分を多く含む濃厚物質の場合に、供給シリンダ内の充填度（充填程度）の際立った改善が達成される。更に、供給シリンダに生じる潤滑剤の膜（潤滑剤層）は、プレッシャ供給ラインへ取り込まれるので、濃厚物質ポンプに続く第１のライン部分において、追加的な潤滑剤の注入がもはや不要となる。５０〜１００ｍ、あるいはそれ以上の長さを有した長いプレッシャ供給ラインの場合にだけ、追加的な潤滑剤が濃厚物質ポンプから離れたところでプレッシャ供給ラインに注入され得る。潤滑剤が吸引ストロークの間のみ供給シリンダに注入される一方、プレッシャ供給ラインへの潤滑剤注入は連続して行われなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、本発明を、図面に概略的に示された例示的な実施形態を用いて、より詳細に説明する。
図１に概略的に示された２シリンダ濃厚物質ポンプは、例えば部分的に脱水された汚水処理スラッジ、コールダストスラッジ、又はコンクリートの様な固形物を多く含む濃厚物質を搬送することを予定している。
【００１４】
上記ピストンポンプは基本的に、材料充填容器１０、２つの供給シリンダ１６、２つの供給ピストン２０、水室（冷却缶）２２から構成されている。上記２つの供給シリンダは供給シリンダ端側のオリフィス開口部１２と壁開口部１４を介して材料充填容器１０に接続されている。上記２つの供給ピストンはプッシュプル式（逆向きサイクル）にて液圧駆動シリンダ１８を介して駆動可能である。上記水室は駆動シリンダ１８と供給シリンダ１６の間に配されている。材料充填容器１０の内部には、パイプスライド２４が配設されており、当該パイプスライドは、その入口開口部２６で、ピストンが押圧ストロークを実施する供給シリンダのオリフィス開口部１２に交互に接続可能であり、ピストンが吸引ストロークを実施する他方の供給シリンダのオリフィス開口部１２を開放し、その出口開口部２８は、材料充填容器１０に配されたプレッシャコネクタ３０を介して不図示のプレッシャ供給ラインと接続している。図１に示された実施例の場合、パイプスライド２４は材料充填容器１０内で旋回可能でＳ字形状に曲げられた旋回パイプを有する。それに応じて、濃厚物質は、それぞれの吸引ストロークの間、材料充填容器１０の内部から、場合によっては予圧圧力の作用下に、開いたオリフィス開口部１２を介して関連の供給シリンダ１６内へ達する。その一方で、他の供給シリンダ１６内にある濃厚物質は、パイプスライド２４の旋回パイプとプレッシャコネクタ３０を介して、押圧ストロークを行う供給ピストン２０によって、次のプレッシャ供給パイプに押し込まれる。
【００１５】
本発明固有の特徴は、オリフィス開口部１２の領域にリングノズル３２が配設され、当該リングノズルがプレッシャパイプ３４、孔３６、リング流路３８を経て、約５０〜１００ｂａｒの圧で潤滑剤を適用させることができる点にある。リング流路３８及びリングノズル３２を形成するために、オリフィス開口部１２の領域内の供給シリンダ１６に、内側パイプ４０が軸方向に続いている。当該内側パイプは供給シリンダ１６に螺合された外側パイプ４２によって覆われている。このために、内側リング４０は半径方向に張り出した頚部（カラー）４４を有する。当該頚部は外側パイプ４２のリング面４６と供給シリンダ１６の端側リング面４８の間に取り付けられて、リングノズル３２とリング流路３８が内側パイプと外側パイプの間で開いた状態を保障されている。潤滑剤供給のための孔３６は、外側パイプ４２内に配されている。内側パイプ４０は、リング流路の境界を画定するその内面に２つのリング溝を有する。当該溝は横断面拡張部５０を形成し、リングノズル３２から流れ出る潤滑剤を周囲に渡って均一に分布することを保障する。
【００１６】
個々の供給シリンダ１６へ潤滑剤を供給するため、不図示の外部制御装置が制御されて、吸引ストロークの間のみ潤滑剤が供給シリンダへ注入される。そこで潤滑剤は濃厚物質と供給シリンダの内表面の間の分離領域に入り込むので、充填の度合いは滑り摩擦の減少のために改善される。本発明に係る方策を用いて、固形物を多く含む下水汚泥の場合、少なくとも２５％の充填度における改善を達成することが可能であることが実験によって示された。引き続いての押圧ストロークの間、潤滑剤は濃厚物質と共にプレッシャラインへ達し、そこでまた滑り摩擦を減少する。押圧ストロークの間、潤滑剤の注入はその都度、中断される。このようにして、通過して流れる濃厚物質のために潤滑剤誘導の空吸引（Leersaugen）のリスクが回避される。
【００１７】
要約すると、以下のことが確認される：本発明は、濃厚物質のための、特に固形物を多く含む下水汚泥、石炭スラリー及びコンクリートのためのピストンポンプに関する。当該ピストンポンプは、モータ駆動又は液圧駆動の供給ピストン２０を含む少なくとも１つの供給シリンダ１６を有する。当該シリンダは、供給ピストン２０の動きに応じてスライド制御され、材料充填容器１０の内部とプレッシャ供給ライン３０とに交互に連通するオリフィス開口部１２を有する。少なくとも１つの供給シリンダ１６の充填度を著しく大きくするために、供給シリンダ１６に開口するリングノズル３２が、オリフィス開口部１２の領域に設けられている。上記リングノズルは、潤滑剤が供給される外部のプレッシャライン３４と接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】供給ラインに接続するための、濃厚物質用２シリンダピストンポンプの平面図である。
【図２ａ】材料充填容器を備えずに拡大描写で示す、図１に係る２シリンダピストンポンプの平面図である。
【図２ｂ】材料充填容器を備えずに拡大描写で示す、図１に係る２シリンダピストンポンプの断面図である。
【図３】図２ｂに係る断面図の拡大詳細図である。
【図４】図３に比して拡大描写した、供給シリンダの１つのオリフィス領域を通る断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  材料充填容器
１２  オリフィス開口部
１６  供給シリンダ
２０  供給ピストン
３０  プレッシャコネクタ
３２  リングノズル
３４  プレッシャライン
【図１】
2009532616.tif 000003
【図２ａ】
2009532616.tif 000004
【図２ｂ】
2009532616.tif 000005
【図３】
2009532616.tif 000006
【図４】
2009532616.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月26日(2007.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動又は液圧駆動の供給ピストンを含む少なくとも１つの供給シリンダ（１６）を有する濃厚物質用ピストンポンプにして、上記供給シリンダは、材料充填容器（１０）の内部とプレッシャ供給ライン（プレッシャコネクタ３０）に交互に連通するオリフィス開口部（１２）を有しており、当該オリフィス開口部は、供給ピストン（２０）の動きに応じてスライド制御される、濃厚用ピストンポンプにおいて、
上記供給シリンダ（１６）に開口するリングノズル（３２）が上記オリフィス開口部（１２）の領域に配設されており、また上記リングノズルは少なくとも１つの外部プレッシャライン（３４）と接続しており、
上記プレッシャライン（３４）が高圧ポンプによって潤滑剤を充填可能であり、上記リングノズル（３２）に開口するリング流路（３８）と接続しており、
上記供給シリンダ（１６）が外側リング体（４２）を有し、当該外側リング体が外側で上記プレッシャライン（３４）と接続する少なくとも１つの孔（３６）を有し、リングノズル（３２）に至るリング流路（３８）を有することを特徴とする、ピストンポンプ。
【請求項２】
上記リング流路（３８）が、内側で供給シリンダの外表面又は供給シリンダに軸線方向に続く内側パイプ（４０）の外表面によって境界を画定され、外側で外側リング体（４２）の内表面によって境界を画定されていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンポンプ。
【請求項３】
端面で供給シリンダ（１６）に内側パイプ（４０）が続き、当該パイプが、内側に向かって開口する外側リング体（４２）の凹みに係合し、このリング体と共にリングノズル（３２）とリング流路（３８）の限界を定めることを特徴とする、請求項１又は２に記載のピストンポンプ。
【請求項４】
上記リング流路（３８）が少なくとも１つのリング形状をした横断面拡張部（５０）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項５】
上記リング流路（３８）が、互いに間隔をおいた２つのリング形状をした横断面拡張部を有することを特徴とする、請求項４に記載のピストンポンプ。
【請求項６】
上記供給シリンダ（１６）において供給ピストン（２０）のストローク方向及び／又は位置に応じる制御装置と、当該制御装置の出力信号に応じかつプレッシャライン（３４）に配された制御弁とを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項７】
プレッシャライン（３４）に配された上記制御弁が、供給ピストン（２０）の吸引ストローク中は開き、その押圧ストローク前に閉じることを特徴とする、請求項６に記載のピストンポンプ。
【請求項８】
上記制御弁が、供給ピストン（２０）を介して好ましくは磁気的に制御可能である方向弁として形成されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載のピストンポンプ。
【請求項９】
夫々がそのオリフィス領域（１２）にてリングノズル（３２）を有する２つの供給シリンダ（１６）が設けられ、それらのリングノズル（３２）が供給ピストン（２０）の吸引ストロークの間、制御弁を介して、各潤滑剤を逆向きサイクルで制御可能な供給シリンダに充填可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１０】
上記内側パイプ（４０）が後方で半径方向に張り出した頚部（４４）を備え、供給シリンダ（１６）と外側リング体（４２）の２つのリング表面（４６，４８）の間で支えられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１１】
吸引ストローク中に一方の側で開いた供給シリンダ（１６）内に濃厚物質が交互に吸い込まれ、次の押圧ストローク中に供給シリンダから出てプレッシャ供給ラインへ押し出される、濃厚物質用ピストンポンプの操作方法において、潤滑剤が吸引ストローク毎に供給シリンダ（１６）に注入され、その際、上記潤滑剤が、供給シリンダの内表面の全周にわたって濃厚物質と供給シリンダの内表面の間の分離領域に注入されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
潤滑剤の注入が押圧ストロークの間、中断されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2009532616.tif 000008
2009532616.tif 000009
2009532616.tif 000010
2009532616.tif 000011
2009532616.tif 000012
2009532616.tif 000013