JPH0633791B2 - パルプポンプのガス抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、空気等のガスを多量に含有する高濃度パル
プ懸濁液（ファイバーサスペンション）からガスを分離
して液体のみを移送するためのパルプポンプのガス抜き
装置に関するものである。

［従来の技術］ ガスを多量に含有する液体からガスを分離除去して送液
するポンプとしては、羽根車のシュラウドに、羽根に沿
って中心部を密に周縁部に近づくに従い疎になるように
ガス抜き孔を多数配設してなるものが知られている。
（特公昭５２−５６１号公報参照） しかし、単に羽根車のシュラウドにガス抜き孔を設けた
だけでは、高濃度のパルプ懸濁液に適用した場合、液中
のパルプがガス抜き孔に詰まってしまい、うまくガス抜
きが行われない。

そこで、パルプとガスとを共に多量に含有する液体を遠
心ポンプによって送液しようとすると、比重の大きいパ
ルプ及び液体は周縁部に押しやられ、中央部に比重の小
さいガスが滞留することに着目し、ロータの中央部に空
間部（クリアランススペース）を設けると共に、ロータ
の回転軸線に近接してガス抜き孔を設けて前記空間部を
背後のガス室に連通させ、真空ポンプによって吸引除去
するようにしたものが開発されている。（特公昭６０−
７９２３号公報参照） ［この発明が解決しようとする課題］ このように、ロータの中央部に空間部を設けてガスを滞
留させ、ロータの中心軸線付近からガスを吸引除去する
という着想は一見極めて合理的のようであるが、実際に
ポンプを運転してみると、ガス抜き用の真空ポンプを停
止している間はロータの中央空間部にガスが滞留するこ
とは事実であるが、真空ポンプを作動させてロータの回
転軸線付近からガスを吸引すると、ガスが抜けて中央空
間部の圧力が低下した途端に該空間部にパルプ含有液体
が充満し、その結果、ガスだけでなくパルプや液体まで
吸引されてしまうという問題点があることが判明した。

その理由は必ずしも定かではないが、ポンプ羽根の回転
中心付近では、回転角速度に比し回転線速度が小さいた
め遠心力による加速度が小さく、真空ポンプの吸引力が
作用すると、パルプ含有液体に作用する遠心力より真空
ポンプによる吸引力の方が大きくなってしまい、真空吸
引によってガス圧が低下した途端に、ガスだけでなくそ
の付近に存在するパルプや液体まで吸引されてしまうも
のと推定される。

この液体吸引に対処するため、吸引された液体を主羽根
車の吸引側へ戻す流路を設け、サイクロン羽根室におい
て気水分離のうえ、液体は再度吸入側に循環させ、気体
のみを真空ポンプ側へ吸引するようにすることも提案さ
れているが（実開昭５５−６２８９４号公報参照）、一
旦気体と共に夾雑物を含む液体を吸引するため、ガス抜
き孔が詰まり易く、高濃度パルプ懸濁液には適用困難で
ある。

この発明は、上記従来技術において、ポンプ羽根の中心
軸線付近からガスを吸引除去しようとすると、真空吸引
によりガスが抜けて中央空間部の圧力が低下した途端に
該空間部にパルプ含有液体が充満し、その結果、ガスだ
けでなくパルプや液体まで吸引されてしまうという問題
点を解決することを課題としてなされたものであって、
「中央部にガスが滞留するから、ロータの回転軸線付近
からガス抜きをすればよい」という従来の発想を転換
し、回転軸線付近ではなく、回転軸線から離れた位置か
らガス抜きを行うことによって上記問題点を見事に解決
したものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は前記問題点を解決するための手段を提供する
ものであって、円筒状吹込口１を有するポンプ室２内に
配設されたロータ３の中心部に、前記円筒状吹込口１の
入口に向かって軸線方向に伸びる突起軸３′を設け、そ
の先端部にスクリュー状の撹拌兼送り羽根４を取り付け
ると共に、前記ロータ３の突起軸３′基端側に取り付け
られたポンプ羽根５のシュラウド５′に前記円筒状吹込
口１の口径Ｘとほぼ同径又は僅かに大なる配列径Ｙを以
て複数個のガス抜き孔６を同一円周上に整列させ、前記
ポンプ羽根５の裏側に、複数枚の放射状裏羽根７を配設
すると共に、該裏羽根７に連接して前記ガス抜き孔６の
配列径Ｙとほぼ同径又は僅かに大なる外径Ｚを有する逆
送インペラ状のエキスペラ８を配設し、該エキスペラ８
の後部にスロットル部９を設けて真空室１０に連通させ
てなることを特徴とするパルプポンプのガス抜き装置を
発明要旨とするものである。

［作用］ この発明は上記のとおりの構成を有するので、円筒状吹
込口１の先端を高濃度パルプ懸濁液容器に接続しロータ
３を駆動すると、該ロータ３の中心部から前記円筒状吹
込口１の入口に向かって軸線方向に伸びる突起軸３′の
先端部に取り付けられたスクリュー状の撹拌兼送り羽根
４によって、パルプ懸濁液は撹拌されながらスパイラル
状に回転してポンプ室２内の円筒部を通ってポンプ羽根
５方向に送られ、先ず、撹拌作用によって塊状のパルプ
は砕けて細かくなり、次いで、スパイラル状の回転送り
作用による遠心力によって、比重の大きな固形物は周縁
部に押しやられ、比重の小さなガスは中心部に集まり、
換言すれば、周縁部は懸濁密度が密に、中心部は疎とな
った状態で、ポンプ羽根５のポンプ作用を受け、ここで
さらに遠心力の作用を受けることになる。

ポンプ羽根５上では、回転角速度は一定であるが、回転
線速度は中心部から周辺部に向かうに従って大きくなる
から、周辺部ほど遠心力の作用が大きくなり、比重の大
きなパルプを含む懸濁液体は出口２′から排出され、一
方、比重がほぼゼロに等しい空気等のガスは中心部に集
まることになる。

この際、ロータ３の基端部にとりつけられたポンプ羽根
５のシュラウド５′には前記吹込口１の口径Ｘとほぼ同
径又は僅かに大なる配列径Ｙを以て複数個のガス抜き孔
６が同一円周上に配列され真空源に連通されているの
で、比重の大きなパルプや液体は遠心力の作用を受けて
ポンプ出口２′から排出され、一方、比重がほぼゼロに
等しい空気等のガスはガス抜き孔６から真空作用により
吸引されて抜き取られる。

ポンプ室２内においては、比重の大きなパルプや液体は
遠心力の作用を受けて周縁部に押しやられ比重の小さな
ガスは中央部に滞留するが、ポンプ羽根５上では、中央
部から周縁部に向かうに従い遠心作用が次第に強まりパ
ルプ含有液体が出口２′に向かって流出する結果、ポン
プ羽根５上においてガスの存在する範囲は吹込口径Ｘ以
上に末広がり状に広がることになる。

そこで、ポンプ羽根５のシュラウド５′に、吹込口径Ｘ
とほぼ同径又は僅かに大なる配列径Ｙを以て複数個のガ
ス抜き孔６を配列し真空源に連通しておけば、遠心力の
作用を受けないガスは真空作用によって引き抜かれ、一
方、遠心力の作用を受けるパルプや液体はポンプ出口
２′に向かって流出するわけである。

ガス抜き孔６の配列径Ｙを吹込口径Ｘとほぼ同径又は僅
かに大とした理由は、Ｙ＜Ｘであると、ガスの混在率は
高いが固形物や液体に作用する遠心力が不十分となり、
従来例の問題点として指摘したようにガスと共に液体ま
で吸引されるおそれがあり、また、あまりにもＹ＞Ｘで
あると、遠心力の作用は十分でもガスの混在率が低下し
てガス抜き結果が不十分となるからである。

実験の結果によれば、Ｙ≒Ｘで、かつＹ≧Ｘのときが最
良のガス抜き効果が得られる。

その理由について説明すると、前記したようにポンプ羽
根５上においてガスの存在する範囲は吹込口径Ｘ以上に
末広がり状に広がっているから、ガス抜き孔６の配列径
Ｙを、Ｙ≒ＸでかつＹ＞Ｘとしておけば、真空吸引量を
適当に制御することにより滞留ガス量を一定に保つこと
ができ、ガスは末広がりの形態を維持したまま一定の体
積を保持し、一方、液体は遠心力の作用により出口２′
から排出される。

もし、過剰吸引によってガスが引き抜かれ、滞留ガスの
体積が減少するようなことがあっても、その場合には、
ガス抜き孔６が液体によって閉じられて通気不能となる
から、ガスは密閉状態となり一定の体積を保持し、液体
によって押し潰されることがない。

この密閉されたガスの体積が、後続滞留ガスにより再び
増加すると、液体で閉じられていたガス抜き孔６が開き
通気可能となるから正常運転に戻る。

上記のように、隅々過剰吸引によってガスが引き抜か
れ、滞留ガスの体積が減少しガス抜き孔６が液体によっ
て閉じられて通気不能となった場合には、一時的にガス
抜き孔６からガスを含んだ液体が吸引されることがあり
うるが、その場合にはポンプ羽根５の裏側のエキスペラ
８により確実に気液分離される。

すなわち、ポンプ羽根５の裏側には複数枚の放射状裏羽
根７を配設すると共に、該裏羽根７に連接して前記配列
径Ｙとほぼ同径又は僅かに大なる外径Ｚを有する逆送イ
ンペラ状のエキスペラ８を配設し、該エキスペラ８の後
部にスロットル部９を設けて真空室１０に連通させたた
め、もし過剰吸引によってガス抜き孔６からガスと共に
液体が吸引されるようなことがあっても、液体は逆送イ
ンペラ状の戻し羽根であるエキスペラ８によって押し戻
され気液分離される。

この際エキスペラ８の外径Ｚがガス抜き孔６の配列径Ｙ
より小（Ｚ＜Ｙ）であると、折角押し戻されたパルプが
再度吸引されてエキスペラ８やスロットル部９に詰まる
可能性があるが、エキスペラ８の外径Ｚを前記配列径Ｙ
とほぼ同径又は僅かに大（Ｚ≒Ｙで、かつＺ≧Ｙ）とし
たことにより、押し戻されたパルプが再度吸引されるよ
うなことはなく、放射状裏羽根７によって与えられる遠
心力によってポンプ出口２′に向かって放出され、ガス
のみがスロットル部９から真空室１０を経てガス抜き通
路１１に排出されることになり、確実なガス抜き効果が
得られるのである。

［効果］ この発明によれば、円筒状吹込口１を有するポンプ室２
内に配設されたロータ３の中心部に、前記円筒状吹込口
１の入口に向かって軸線方向に伸びる突起軸３′を設
け、その先端部にスクリュー状の撹拌兼送り羽根４を取
り付けると共に、前記ロータ３の突起軸３′基端側に取
り付けられたポンプ羽根５のシュラウド５′に前記円筒
状吹込口１の口径Ｘとほぼ同径又は僅かに大なる配列径
Ｙを以て複数個のガス抜き孔６を同一円周上に整列させ
たことにより、遠心力の作用を受けないガスはガス抜き
孔６から引き抜かれ、一方、遠心力の作用を受ける固形
物や液体はポンプ出口２′に向かって流出するので、ガ
ス抜き孔６が固定物で詰まることがない。

もし、過剰吸引によってガスが引き抜かれ、滞留ガスの
体積が減少するようなことがあっても、その場合には、
ガス抜き孔６が液体によって閉じられて通気不能となる
から、ガスは密閉状態となり一定の体積を保持し、液体
によって押し潰されることがない。この密閉されたガス
の体積が後続滞留ガスにより再び増加すると、液体で閉
じられていたガス抜き孔６が開き通気可能となり正常運
転に戻ることができる。

この際、ガス抜き孔６からガスを含んだ液体が吸引され
ることがあっても、前記ポンプ羽根５の裏側に、複数枚
の放射状裏羽根７を配設すると共に、該裏羽根７に連接
して前記ガス抜き孔６の配列孔Ｙとほぼ同径又は僅かに
大なる外径Ｚを有する逆送インペラ状のエキスペラ８を
配設し、該エキスペラ８の後部にスロットル部９を設け
て真空室１０に連通させてなることにより気液分離され
確実なガス抜き効果が得られるので、空気等のガスを多
量に含有する高濃度パルプ懸濁液（ファイバーサスペン
ション）からガスを分離して液体のみを移送するための
パルプポンプのガス抜き装置として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のガス抜き装置を備えたパルプポンプ
の断面図、第２図はポンプ羽根の裏面図である。 １：円筒状吹込口 ２：ポンプ室 ２′：ポンプ室出口 ３：ロータ ４：撹拌兼送り羽根 ５：ポンプ羽根 ５′：ポンプ羽根のシュラウド ６：ガス抜き孔 ７：裏羽根 ８：エキスペラ ９：スロットル部 １０：真空室 １１：ガス抜き通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状吹込口(1)を有するポンプ室(2)内に
   配設されたロータ(3)の中心部に、前記円筒状吹込口(1)
   の入口に向かって軸線方向に伸びる突起軸(3′)を設
   け、その先端部にスクリュー状の撹拌兼送り羽根(4)を
   取り付けると共に、前記ロータ(3)の突起軸(3′)基端側
   に取り付けられたポンプ羽根(5)のシュラウド(5′)に前
   記円筒状吹込口(1)の口径(X) とほぼ同径又は僅かに大
   なる配列径(Y) を以て複数個のガス抜き孔(6)を同一円
   周上に整列させ、前記ポンプ羽根(5)の裏側に、複数枚
   の放射状裏羽根(7)を配設すると共に、該裏羽根(7)に連
   接して前記ガス抜き孔(6)の配列径(Y) とほぼ同径又は
   僅かに大なる外径(Z) を有する逆送インペラ状のエキス
   ペラ(8)を配設し、該エキスペラ(8)の後部にスロットル
   部(9)を設けて真空室(10)に連通させてなることを特徴
   とするパルプポンプのガス抜き装置。