(57)【要約】  遠心ポンプ用インペラのためのエアディフューザシステムは、インペラ（１２）の背面（１４）に開口する第１開口（４０）とインペラ（１２）前面（３８）に開口する第２開口（４２）とを備える少なくとも１つの流路（３６）を有する。チューブ（４４）は各流路（３６）に連通し、インペラ（１２）の背面（１４）から延伸する。チューブ端部（４８）は、インペラ（１２）の回転方向（４６）に配向される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心ポンプ用インペラのためのエアディフューザシステムであって、インペラが、通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むものにおいて、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通するチューブとを含み、
前記チューブは、前記流路の前記第１開口に位置し、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有するエアディフューザシステム。
【請求項２】
前記チューブは、前記インペラと一体である請求項１のエアディフューザシステム。
【請求項３】
前記チューブ開口は、口が拡げられている請求項１または２のエアディフューザシステム。
【請求項４】
複数の前記流路および連通した前記チューブが設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、前記インペラに、その回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項１から３のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項５】
前記チューブは、その自由端が前記流路に接続され、隔壁から遠ざかるように延伸する１つのアームと、略前記インペラの通常回転方向に延伸する他のアームとを含み、前記２つのアームの接続部は、流体の比較的スムーズな流れを助けるために彎曲している請求項１から４のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項６】
前記チューブは、概略Ｌ型である請求項１から５のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項７】
前記チューブは、概略Ｃ型である請求項１から５のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項８】
通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むインペラ本体と、エアディフューザシステムとを含む遠心ポンプ用インペラであって、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通するチューブとを含み、
前記チューブは、前記流路の前記第１開口に位置し、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有するインペラ。
【請求項９】
前記チューブは、前記インペラと一体である請求項８のインペラ。
【請求項１０】
前記チューブ開口は、口が拡げられている請求項８または９のインペラ。
【請求項１１】
複数の前記流路および連通した前記チューブが設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、インペラにその回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項８から１０のいずれかのインペラ。
【請求項１２】
前記チューブは、その自由端が前記流路に接続され、隔壁から遠ざかるように延伸する１つのアームと、略前記インペラの通常回転方向に延伸する他のアームとを含み、前記２つのアームの接続部は、流体の比較的スムーズな流れを助けるために彎曲している請求項８から１１のいずれかのインペラ。
【請求項１３】
前記チューブは、概略Ｌ型である請求項８から１２のいずれかのインペラ。
【請求項１４】
前記チューブは、概略Ｃ型である請求項８から１２のいずれかのインペラ。
【請求項１５】
前記インペラ本体は、ハブと、前記ハブを取り囲む凹部とを含み、前記チューブは前記凹部に配設されている請求項８から１４のいずれかのインペラ。
【請求項１６】
前記凹部は、前記チューブを所定の位置に保持する助けとなるために、前記凹部の中に固定可能な材料を有する。
【請求項１７】
エアディフューザシステムを、前面と、背面と、前記背面に開口する第１開口および前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路とを含むインペラに取り付ける方法であって、前記流路の前記第１開口にチューブを取り付けるステップを含み、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用ポンプ全般、および、より具体的であるが限定的ではなく、例えばスラリータイプエンドサクション遠心ポンプのような、遠心ポンプに関する。さらに詳しくは、本発明は、そのようなポンプで使用するのに適したエアディフューザシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、様々な工場において、流体を送るのに使用される。スラリータイプ遠心ポンプは、固形物を含む流体を処理するのに使用される。遠心ポンプは、一般に、ポンプケーシングを含み、ケーシングの中でインペラを回転させるために、駆動シャフトがケーシングを貫通する。シール機構は、駆動シャフトがインペラに取り付けるためにポンプケーシングから出る部分の近くの領域で、駆動シャフトの周りを囲む。シール機構は、ポンプケーシングを封止するために設けられ、ドライブシャフト周りのポンプケーシングからの流体の漏れを防止する。
【０００３】
ある適用例では、ポンプによって処理されている流体またはスラリーは、比較的大量または少量の空気を含むかもしれず、空気は自然にシールに集まり時間と共に成長する。例えば、遠心ポンプは、燃焼排ガスから硫黄を除去し、それにより酸性雨を減少させるための燃焼排ガス脱硫（ＦＧＤ）処理に広く使用される。燃焼排ガスは、スラリーを形成するために水と混ぜた石灰微粒子の噴霧を通過させることにより、大きなタンクまたは容器の中で洗われる。遠心ポンプは、石灰スラリーを、タンクまたは容器の底からタンクまたは容器の頂部に配置されたスプレーの列に循環させる。
【０００４】
しばしば、空気が容器の底または底付近でスラリーに挿通され、スラリー中の石灰粒子と燃焼排ガス中の硫黄粒子との化学反応を促進する。攪拌機も使用され、スラリーと空気とを循環および混合する。通常、高い流速を発生する性能を有する遠心ポンプは、タンクの底からスラリーが供給される。結果的に、ポンプに進入する供給スラリーは、その中にかなりの量の空気を有する。
【０００５】
空気を含むスラリーは、遠心ポンプに様々な問題を引き起こす。例えば、高い空気量は、特に、空気が容積で３から５パーセントまたはそれ以上であれば、ポンプ内での密度と発生する圧力とを減少させる。さらに、比重が水より小さい空気は、メカニカルシールが位置する、回転するインペラの近傍または後ろの、固定ポンプケーシングの近傍のポンプシャフト（つまり、駆動シャフト）の周りに集められる。
【０００６】
遠心ポンプに主として使用されるメカニカルシールは、一般に、隣接する２つのシール部材を含み、シール部材はそれぞれ平坦な面を有し、平坦な面は他方のシール部材の平坦な面に隣接する。１つのシール部材はポンプシャフトおよびインペラと共に回転するが、他方のシール部材は静止している。このため、１つのシール面は移動するが、他方のシール面は静止している。隣接するシール面は、ばねおよび動作時のポンプの内圧によって密接するように保持される。シール面の間に潤滑および冷却のために薄い液膜を維持することがシールの信頼性にとって重要である。
【０００７】
シール部材は、通常の条件において、スラリーからの粒状物質の侵入がシール面の大きな摩耗を生じさせないように、炭化珪素のような、様々な堅い材質で形成される。しかしながら、処理されるスラリーに大量の空気が含まれる場合、空気はシール面の間に侵入し、液膜を排除し、シール面の間にドライスポットを形成させる。結果的に、隣接する面は潤滑のない乾燥状態で動作または運転を始め、付随してシールにおける熱を増大させる摩擦が増大する。小さなひびや欠けがシール面に形成し、面を丸め、シール面の間にさらなるスラリーを侵入可能にする。大きな粒子がシール面の間に侵入するので、さらなる摩耗が発生し、シール機構は最終的に漏れおよび故障に至る。
【０００８】
スラリー中の空気がシール機構に及ぼし得る損傷は、産業界では公知である。例えば、ポンプ吸込またはポンプケーシングの低圧の吸込側に高圧流体を循環して戻すことを可能にし、それにより、それと共にいくらかの空気を取り除くための、インペラの背部隔壁（つまり、ポンプケーシングの駆動側に隣接するインペラの部分）を通して形成された開口が提案されている。しかしながら、開口は、スラリー中の岩屑または固形物により閉塞し、或いは、開口を通しての流れが空気を取り除くには不十分になり、開口によって得られる利点が滅却され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故、先に説明したようなシールの劣化を防止し、ポンプの運転を改善するために、シール機構の近傍から空気を放散または除去するシステムを提供することが、工業用ポンプおよび大量の空気を含むスラリーの処理の技術に有利となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの局面によれば、遠心ポンプ用のインペラのためのエアディフューザシステムであって、インペラが通常回転方向に回転するのに適し、前面および背部隔壁を含むものが提供され、エアディフューザシステムは、インペラの背部隔壁に開口する第１開口と、インペラの前面に開口する第２開口とを有する流路と、前記流路の前記第１開口にチューブとを含み、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、インペラの通常回転方向に配向するように構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有する。
【００１１】
好ましくは、チューブは、インペラと一体である。さらに、チューブ開口は口が拡がっている。
【００１２】
好ましくは、複数の流路および連通するチューブが設けられ、流路は、バラバラに間隔を空けて、インペラの周りにその回転軸に対して概略環状に配設されている。
【００１３】
チューブは概略Ｌ型またはＣ型のような好ましい形状をしていてもよい。チューブは、流路に接続され、隔壁から遠ざかるように延伸する自由端を有する１つのアームと、略インペラの通常回転方向に延伸する他のアームとを含んでもよい。好ましくは、２つのアームの接続部は、良好な流路特性を助けるために、彎曲していている。
【００１４】
本発明の他の局面によれば、遠心ポンプ用インペラが提供され、インペラは、通常回転方向に回転するのに適し、前面および背部隔壁を含むインペラ本体と、上述のエアディフューザシステムとを含む。
【００１５】
１つの形態では、インペラ本体は、ハブと前記ハブを取り囲む凹部を含み、前記チューブは前記凹部の中に配設されている。１つの形態では、凹部は、前記チューブを適切な位置に保持するのを補助するために、凹部の中に固定可能な材料を有する。
【００１６】
本発明のさらに他の局面によれば、インペラにエアディフューザシステムを取り付ける方法を提供し、インペラは、前面と、背面と、背面に開口する第１開口と、前面に開口する第２開口とを有する少なくとも１つの流路とを含み、該方法は、流路の第１開口にチューブを取り付ける行程を含み、チューブは、前記流路に接続する第１端部と、略インペラの通常回転方向に面するように配置されたチューブ開口を有する第２端部とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付した図面を参照して説明する。
【００１８】
図１を参照すると、吸込口２２および吐出口２３のあるチャンバ２７を有するポンプケーシング１８を含むポンプアセンブリ１５が示されている。インペラ１２は、チャンバ２７の中に配置され、背面１４、前面３８および目２０で終端する複数の羽根２５を含む。インペラ１２は、さらに、背部隔壁１３、前部隔壁１７、および、その中に、ポンプ軸受アセンブリ３１およびギアボックス（不図示）を介して駆動モータ（不図示）に操作可能に接続される駆動シャフト２８を受け入れるための開口２４を有するハブ２６を含む。シール機構１６は、駆動シャフト２８のシールを提供する。図２に最もよく示されるように、シール機構１６は、その間にシール面３４を有する回転シール部材３０と固定シール部材３２とを含む。
【００１９】
本発明のエアディフューザシステム１０は、背面１４から見たインペラ１２の一部およびシール機構１６を図示する図２に詳細に示されている。インペラ１２およびシール機構１６は、部分断面が示されている。インペラ１２は、ポンプケーシング１８の中に、インペラ１２の目２０をポンプの吸込口２２に向けて配向して配置している。
【００２０】
シール機構１６は、インペラ２６のハブ２６に接触または接近して配置され、駆動シャフトを取り囲み、ポンプにより処理されているスラリー液から駆動シャフトおよびポンプケーシング１８をシールする。シール機構１６は、一般に、それぞれ、シール面を有する回転シール部材３０と固定シール部材３２とを含み、シール面は、隣接して配置され、シール面３４において互いに接触する。
【００２１】
本発明のエアディフューザ１０は、インペラ１２を貫通して形成され、インペラ１２の背面から背部隔壁１４を貫通して前面３８に延伸する複数の流路３６を含む。各流路３６は、インペラ１２の背面１４に開口する第１開口４０と、インペラ１２の前面４６に開口する第２開口４２とを有する。エアディフューザシステム１０は、さらに、インペラの背面１４から外側に延伸し、インペラ１２の回転方向に配向されたチューブ４４を含む。流路３６は、ハブ２６に近接して配置されている。
【００２２】
チューブ４４は、インペラ１２を貫通して形成したそれぞれの流路３６の第１開口４０に接続または一体に形成されている。チューブ４４は、各流路３６の第２開口４２と流体連絡して設けられている。チューブ４４は、チューブ４４の開口５０を囲んで口を拡げた端部４８が形成されている。運転においては、インペラ１２が回転するので、先に説明したように、流体は、インペラ１２の背後で、インペラ１２のハブ２６に近い部分に移動する。インペラの回転方向に配向されたチューブ４４の口を拡げた端部４８は、ハブ２６に近い部分に侵入した流体を取り込み、流体をチューブ４４の開口５０を通して流路３６に送り、吸込口２２のインペラ１２の低圧の吸込側に排出する。この方法による流体の除去は、空気をもハブ２６の部分から除去または放散させ、先に説明したようなシール機構１６における空気の有害な作用を減少させる。代案の実施形態において、チューブは、大きな径のものであり、先に説明した口の拡がりがないものであってもよい。
【００２３】
図３および４は、チューブ４４のハブ２６に対する位置と向きとを示す。
【００２４】
本発明のエアディフューザシステム１０は、図示するようにインペラ１２を貫通する第１形成流路２６によって構成されている。流路２６は、インペラ１２の成型時に形成してもよく、機械加工して形成してもよい。好ましくはステンレス鋼のような非常に強靱で耐食性の材質からなるチューブ４４は、チューブ４４の第１端部５２を流路３６の第１開口４０の中に配置することにより流路３６に挿入される。チューブ４４は、図３および４に示すように、チューブ４４の口を拡げた端部５０がハブ２６の端面５４のちょうど下に位置するように配置される。チューブ４４の口を拡げた端部４８は、また、ハブ２６の外周壁にも近接して配置される。チューブ４４は、例えば、ハブ３６を取り囲む凹部５６（図３に最もよく図示）の中にポリウレタンのような液体を、チューブ４４の口を拡げた端部４８のちょうど下の深さに充填することで、所定位置に保持されてもよい。チューブ４４を所定位置に保持し、チューブを摩耗から保護する他の方法は、キャスタブルウェアコンパウンド（castable wear compound）の使用による。チューブ４４をそれぞれの流路の中に適切な配置と向きで、所定位置に固定する他の手段が可能である。
【００２５】
本発明のエアディフューザシステム１０は、新たに鋳造インペラに組み入れられてもよく、既存のポンプの既存のインペラに組み込んでもよい。本発明は、流体中の空気の存在がメカニカルシールの「空運転」を生じさせ得るあらゆるポンプに広く適用できることは評価されるであろう。
【００２６】
最後に、様々な変更、改良および／または付加が、本発明の精神または範囲から逸脱しない部品の様々な構成および配置に組み入れられるものと理解されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の１つの実施形態に係るエアディフューザを備えるインペラを含むポンプアセンブリの概略切欠き側面図。
【図２】図１のインペラの部分詳細図。
【図３】インペラのさらなる図。
【図４】インペラの改良した形状の図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月27日(2007.2.27)
【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】
遠心ポンプ用インペラのためのエアディフューザシステムであって、インペラが、通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むものにおいて、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通するチューブとを含み、
前記チューブは、前記流路の前記第１開口に位置し、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有するエアディフューザシステム。
【請求項２】
前記チューブは、前記インペラと一体である請求項１のエアディフューザシステム。
【請求項３】
前記チューブ開口は、口が拡げられている請求項１または２のエアディフューザシステム。
【請求項４】
複数の前記流路および連通した前記チューブが設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、前記インペラに、その回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項１から３のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項５】
前記チューブは、その自由端が前記流路に接続され、隔壁から遠ざかるように延伸する１つのアームと、略前記インペラの通常回転方向に延伸する他のアームとを含み、前記２つのアームの接続部は、流体の比較的スムーズな流れを助けるために彎曲している請求項１から４のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項６】
前記チューブは、概略Ｌ型である請求項１から５のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項７】
前記チューブは、概略Ｃ型である請求項１から５のいずれかのエアディフューザシステム。
【請求項８】
通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むインペラ本体と、エアディフューザシステムとを含む遠心ポンプ用インペラであって、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通するチューブとを含み、
前記チューブは、前記流路の前記第１開口に位置し、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有するインペラ。
【請求項９】
前記チューブは、前記インペラと一体である請求項８のインペラ。
【請求項１０】
前記チューブ開口は、口が拡げられている請求項８または９のインペラ。
【請求項１１】
複数の前記流路および連通した前記チューブが設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、インペラにその回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項８から１０のいずれかのインペラ。
【請求項１２】
前記チューブは、その自由端が前記流路に接続され、隔壁から遠ざかるように延伸する１つのアームと、略前記インペラの通常回転方向に延伸する他のアームとを含み、前記２つのアームの接続部は、流体の比較的スムーズな流れを助けるために彎曲している請求項８から１１のいずれかのインペラ。
【請求項１３】
前記チューブは、概略Ｌ型である請求項８から１２のいずれかのインペラ。
【請求項１４】
前記チューブは、概略Ｃ型である請求項８から１２のいずれかのインペラ。
【請求項１５】
前記インペラ本体は、ハブと、前記ハブを取り囲む凹部とを含み、前記チューブは前記凹部に配設されている請求項８から１４のいずれかのインペラ。
【請求項１６】
前記凹部は、前記チューブを所定の位置に保持する助けとなるために、前記凹部の中に固定可能な材料を有する。
【請求項１７】
エアディフューザシステムを、前面と、背面と、前記背面に開口する第１開口および前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路とを含むインペラに取り付ける方法であって、前記流路の前記第１開口にチューブを取り付けるステップを含み、前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有する方法。
【請求項１８】
遠心ポンプ用インペラのためのエアディフューザシステムであって、インペラが、通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むものにおいて、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通する導流路とを含み、
前記導流路は、前記流路の前記第１開口に位置し、前記導流路は、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成された導流路開口を有する第２端部とを有するエアディフューザシステム。
【請求項１９】
複数の前記流路および連通した前記導流路が設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、インペラにその回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項１８のエアディフューザシステム。
【請求項２０】
遠心ポンプ用インペラのためのエアディフューザシステムであって、インペラが、通常回転方向に回転するのに適し、前面と背面とを含むものにおいて、
前記インペラの前記背面に開口する第１開口および前記インペラの前記前面に開口する第２開口を備える少なくとも１つの流路と、
前記流路に連通する導流器とを含み、
前記導流器は、前記流路の前記第１開口に位置し、前記導流器は、前記流路に接続された第１端部と、略前記インペラの前記通常回転方向に向かって構成された開口を有する第２端部とを有するエアディフューザシステム。
【請求項２１】
複数の前記流路および連通した前記導流器が設けられ、前記流路は、バラバラに間隔を空けており、インペラにその回転の軸に対して概略環状に配置されている請求項２０のエアディフューザシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の１つの局面によれば、インペラが通常回転方向に回転するのに適し、前面および背部隔壁を含む遠心ポンプ用のインペラ用のエアディフューザシステムが提供され、エアディフューザシステムは、インペラの背部隔壁に開口する第１開口と、インペラの前面に開口する第２開口とを有する流路と、前記流路の前記第１開口に導流器、導流路またはチューブとを含み、前記導流器、前記導流路または前記チューブは、前記流路に接続された第１端部と、インペラの通常回転方向に配向するように構成されたチューブ開口を有する第２端部とを有する。
【国際調査報告】
2008539355.tif 000007
2008539355.tif 000008
2008539355.tif 000009