JPS6340950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スラリーポンプに関する。

さらに詳細には、本発明は、ポンプ駆動ユニツ
トのトルク能力によつてだけ限定され、直列に組
合せられるモジユール遠心石炭スラリーポンプに
関する。

共通軸を有する多段ポンプは、従来から周知で
ある。たとえば、米国特許第1020161号は、軸受
台により支持された個々のポンプの全てを貫通し
て延長する単一中実軸により駆動される群にした
多数のポンプを記載している。ポンプのスタツク
アツプ（stackup）は、一線をなすポンプの一端
に位置した電動機により駆動される。前記のポン
プの配置は、全多段ポンプスタツクアツプの分解
なしでは単一のポンプが交換され得ない欠点を有
する。

リイツシユ米国特許第28540号は、多段ポンプ
組立体が、前記の特許同様共通軸により駆動さ
れ、共通ベースへ装着された多数のポンプからな
る実質的な多段ポンプである複合ノツクダウンポ
ンプを記載している。個々のポンプ段階は、多段
ユニツトの取外しおよび共通軸の取外しなしでは
交換され得ない。

我々のエネルギーの需要を満たすための石炭の
使用の増加と共に、石炭を輸送する必要は、ます
ます重要となつている。したがつて、石炭粒子の
スラリーを運搬するパイプラインは、かなり使用
されるようになろう。液体の流れとなつて運ばれ
る石炭スラリー粒子は、摩耗性であるので、パイ
プラインにある各種ポンプ送りステーシヨンは、
常に保守が必要となろう。いずれかのポンプステ
ーシヨンの故障が、全パイプラインを停止させ得
る多段ステーシヨンポンプ送りユニツトの代りに
交換を目的として容易に一緒に連結され得るポン
プモジユールを用いることにより、本発明のモジ
ユールユニツトは、最低限度の停止時間で容易に
交換され得る。

従来の特許は、操作中、ポンプ送りステーシヨ
ンを容易に交換または修理する手段を記載または
教示していない。本発明は、ポンプ送りユニツト
の全てを貫通する単一駆動軸がなく、各モジユー
ルポンプが、単一駆動軸の取外しなしでモジユー
ルユニツトのスタツクアツプから外され得るとい
う点で従来技術に優る。モジユールポンプユニツ
トのそれぞれと関連づけられた自動心合せ連結装
置（self―centering coupling device）が、取付
者による多大な技術なしで自己心合せを可能とす
る。

したがつて、従来技術に優る利点は、全てのポ
ンプを駆動する唯一の駆動ラインを取外すことな
く駆動ラインから１つまたはそれ以上のモジユー
ルポンプユニツトを取外し得ることである。

従来技術に優るもう１つの利点は、モジユール
ポンプユニツト間の連結ユニツトの自己整合心合
せ特性である。

本発明の目的は、ポンプスタツクアツプ内の他
のモジユールユニツトのいずれも妨げることなく
駆動ラインから取外せる多段モジユールポンプ送
りユニツトを提供することである。

さらに詳細には、本発明の目的は、他のモジユ
ールポンプ送りユニツトのいずれをも妨げること
なしに多段モジユールポンプ送りユニツトのスタ
ツクアツプから容易に取外せたり、設置されたり
できる自動心合せ連結を有する高温遠心石炭スラ
リーポンプであるモジユールポンプを提供するこ
とである。

本発明では、複数の単一ポンプユニツトが、共
通駆動軸に連続的に連結され、モータにより駆動
される多段ポンプ組立体であり、入口と出口とを
内部に形成したモジユールポンプを含み、該ポン
プが、羽根車軸の第１の係合連結フランジおよび
軸の第二端の第２の係合連結フランジを有してい
る前記多段ポンプ組立体を提供する。導管が、１
つのモジユールポンプからの出口を隣接ポンプの
入口に連結している。軸方向に調節可能な、強制
された中心駆動連結は、羽根車の軸の第１と第２
の端へ連結可能であり、該駆動連結は、円錐面を
有する内部同中心開口を形成する円板を有してい
る。円板は、さらに、円板から半径方向で延長し
て等間隔に離隔した少なくとも３つのキーを形成
しており、該キーは、隣接ポンプの対向連結フラ
ンジに形成されたスロツトと相互嵌合し、連結フ
ランジは、短い羽根車軸延長部を有し端部に形成
された円錐面が円板の円錐面と合うようになつて
いる。円板は、機械的手段により一方の係合フラ
ンジから対向フランジへ移動されたとき、隣接ポ
ンプの軸が、他の同中心の軸へ強制され、一方の
モジユールポンプが隣接ポンプと整合する。

こゝに記載した装置は、駆動軸のトルク能力に
よつてだけ限定されるいくつかの同様のモジユー
ルポンプユニツトを一線に組合せられ得る高圧、
高温遠心石炭スラリーモジユールポンプユニツト
からなる。複数の単一のモジユールポンプは、軸
受がなく、そしてこれらの軸方向調節、自動心合
せ連結で相互に取付けられる。軸受ユニツトは、
別々になつており、ポンプのスタツクアツプのモ
ジユールバンクへ装着されている。モジユールシ
ステムは、最小限の時間と労力で新しい待機ポン
プとの欠陥ポンプの交換を許容する。

モジユールポンプユニツトの特徴は、回転羽根
車の回りの十分なプリーナム（plenum）空間で
ある。設計は、羽根車シユラウドとボリユート壁
との間の石炭スラリーの相対速度を減ずることを
行なうようにされていた。スラリーの回転速度を
減ずることによりポンプ内の摩耗速度が、大幅に
減ぜられ得る。開放プリーナム設計は、摩耗速度
を減ずるための硬化法での内部ポンプ通路の付加
的処理を容易にする（たとえば硼化物およびタン
グステンカーバイド付着層）、かまたは硬質金属
インサートが容易に提供される。

前記したように、モジユールポンプユニツト
は、自動心合せ特徴および軸方向調節能力を有す
る精密高トルク駆動連結を必要とする。締付けら
れると、連結は、自動心合せされ、同時に、もと
のモジユールポンプユニツトと、新規のポンプユ
ニツトとの間の長さの差を調節する。トルク伝達
能力に差はなくなる。連結装置に必要とされる３
つの主な機能（すなわち軸方向、心合せおよびト
ルク）は、キー円板の位置決めにより行なわれ
る。円板の中央孔は、孔の半分の長さにわたり延
長する円錐と同中心をなすようにされたシリンダ
状の孔を有する。円板の孔のシリンダ状セクシヨ
ンは、駆動軸と同中心をなす短い軸セクシヨンに
位置決めされる。円板の外周囲の３つの駆動キー
は、係合連結フランジに加工されたスロツトと係
合する。対向する連結フランジは、駆動キーの係
合のため同様なスロツトを有する。円板が、係合
フランジから対向するフランジへ移動させられる
とき、ポンプ軸は、同中心となるように強制され
る。次に残されていることは、フロアーマウント
に関しハウジングの間隔をとつて適正な外部軸―
ハウジングの間隙を定めることである。

以下本発明を添付の図面を参照してさらに詳細
に説明する。

第１図で説明すると、全体を参照数字10で示す
多段遠心ポンプユニツトは、全体を参照数字30で
示す多段モジユールポンプユニツトを含んでな
る。モジユールポンプユニツト３０の各スタツク
すなわち各ガングは、全体を参照数字50で示す連
結機構により一緒に連結されている。モジユール
ポンプのガングすなわちスタツクは、両端で軸受
ユニツト１４により支持されている。モジユール
ポンプユニツトの数は、いくつ用いられてもよい
が、モータ１２の駆動能力により限定される。第
１図に示されるように、一連のモジユールポンプ
ユニツトが、ポンプ駆動モータ１２を一端にして
直列に一線に配置され、ポンプモータ１２の他端
が他の一連のモジユールポンプユニツトを駆動す
る。入口１６が、たとえば石炭スラリーを、第１
のモジユールポンプユニツトの入口に供給する。
第１のポンプの出口は、導管２０を通じ直列にな
つた下流の次のポンプの入口に供給するようにな
つている。第２のポンプの出口は、第３のポンプ
の入口に供給するようになつており、以下順次同
様になつている。このように石炭のスラリー流
は、加速度をつけられ、モジユールポンプのガン
グを通り出口１８をでて主石炭スラリー導管へ入
り他のステーシヨンへ輸送されるようになる。整
合したモジユールポンプユニツトの全てを通る共
通な軸がないので、ラインのいずれのポンプも、
ラインの他のポンプを妨害することなく取外され
得る。自動心合め連結（self―centering axial
adjustment coupling）が、交換ポンプを隣接ポ
ンプと正確に整合させることを確実にするので、
交換ポンプの適正な働きを保証する。自動心合め
連結の本質により、個々のモジユール遠心ポンプ
ユニツトに軸受それ自体が存在しない。モジユー
ルポンプのガングのための軸受だけが、一線をな
すモジユールポンプの両端に配置されている。よ
つて、ポンプ送りステーシヨンの停止時間が、最
小限化される。ポンプは、容易に交換されるの
で、交換工程に要される技術水準は、最小限化さ
れる。

第２図をみて説明すると、全体を参照数字30で
示す個々の遠心ポンプユニツトは、ベース３２を
形成するポンプハウジング３１を含んでいて、モ
ジユールユニツトが、ポンプ送りステーシヨンプ
ラツトフオームへ係止され得るようになつてい
る。ハウジング３１は、入口ボリユーム３６およ
び出口ボリユーム３４を形成している。羽根車３
８が、無軸受軸４２に装着されていて、キー溝４
３により軸キー締めされている。一連のたとえば
タングステンカーバイドシール４０が、入口ボリ
ユートを出口ボリユートから分離している。羽根
車接近板３３が、ハウジング３１に固定されてい
る。第２の板４７は、モジユールポンプの両端に
位置する面接触板４６近くのキヤビテイを一掃す
るためのシステムを含む羽根車接近板へ固締され
ている。板４７は、ダンプポート４４を含み、ダ
ンプポート４４は、タングステンカーバイドシー
ルを通るスラリー物質が、高圧出口ボリユート３
４から接近板３３へ向いさらにポート４４からで
るのを許容している。パージ流体ポート４５は、
“清澄（clean）”流体をポート４５に圧力下であ
けるために使用され、清澄流体は、出口ボリユー
ト３４から汚染された物質をあけだしているポー
トに向けシールを通り進む。パージシステムは、
モジユールポンプユニツトの両端で摺動面シール
を含むキヤビテイに摩耗性物質が入るのを防ぐ。

個々のモジユール遠心ポンプ内には軸受はな
い。ユニツトが、モジユールポンプのスタツク内
の所定の位置にないときは、バンドが、バツク板
４７のフランジおよび軸４２の端のまわりに通さ
れて軸がポンプハウジング３１内で中心が外れる
のを防ぐ。

次に第２，３および４図をみて説明する。全体
を参照数字50で示す自動心合せ軸調節連結は、モ
ジユールポンプ３０の軸４２と一体的な連結フラ
ンジ５２を含んでいる。フランジは、軸４２の端
７０で円錐面５３を形成しており、軸４２の反対
端７２は、隣接ポンプの端７０と相互嵌合する別
個のフランジ７４を含んでいる。フランジ７４
は、フランジ７４のスロツト７６と相互嵌合する
３つの駆動キー５６を有するキー部材５４を受け
入れるように120℃離隔した３つのスロツトから
なる。キー５４は、端７０の円錐面５３に一致す
るように設計された円錐面を形成させて有してい
る。キーが、端７０の円錐面５３近傍に位置して
いるので、フランジが一緒に合つたとき軸の円錐
面のキー自己中心は、１対のモジユールポンプユ
ニツト３０を、２つのフランジで多数のボルトに
より一縮に連結する。ボルトが一緒になるとき、
フランジ７４のボルト７６内に位置したキー溝
は、それ自体、平行円錐面５５および５３上で心
合せが始まり、２つのフランジ７０および７４の
中心が合わさり、２つの連結ポンプユニツトの軸
４２が整合する。位置決めねじ５７が、延長ピン
５６の背後に締付けられキーを係合した軸４２の
円錐面にしつかりおしやり２つの軸が正確に整合
する。軸は、フランジ７４のスロツト７６内に係
合した３つの駆動キー５６を経て駆動関係にな
り、軸４２を隣接モジユールポンプユニツト３０
内に正確に整合して取着する。次にフランジ取付
ボルトが締付けられて連結操作を完了する。残さ
れたことは、ハウジング３１のベース３０を詰め
て（toshim）自動心合せ連結操作により生ずる
緩みをとるようにする。連結操作が起つた後、た
とえば一連のシム４１が用いられてベース３２を
支持する。働いていない出荷段階または貯蔵段階
中、無軸受軸４２を支持するバンド４９は、軸の
端が、隣接モジユールポンプユニツトと整合した
後、外される。１つのポンプの軸は、隣接モジユ
ールポンプユニツトの軸により支持される。一連
のポンプは、両端で別個の軸受ユニツトにより支
持される。

前記した自動心合め連結装置を用いることによ
り、欠陥ポンプユニツトは、欠陥モジユールユニ
ツトの隣接端から一連の連結ボルト５８を外し、
ポンプ送りステーシヨンのベースからポンプを外
し、次にこれを作動可能なポンプと替えることに
より交換が容易に行なわれる。全体を参照数字50
で示す自動心合せ連結機構は、後続操作のため新
しいポンプを一連のポンプと容易に再整合させ
る。

多段ポンプスタツクアツプのモジユールは待機
ポンプにより代えられることなくオーバホールま
たは他の保守に対し除去され得る。同じ端連結を
有するつりあい（dummy）駆動軸が、ポンプモ
ジユールの代りに一線に連結され得る（図示せ
ず）。

前記した如き高圧、高温遠心スラリーポンプの
例は、約500〓の温度の石炭スラリーのポンプ送
りができる500馬力3000PSIの能力からなる。ポ
ンプ羽根車３８（第２図）は、先端速度約180フ
イート／秒で、直径約12インチである。平均羽根
排出角度は、約40度である。入口および出口のボ
リユート３４および３６は、ポンプ３０を通るス
ラリーの速度を下げることにより摩耗を減少する
ように設計されている。約3550RPMで回転する
6000馬力のモータにより駆動される前記の12のポ
ンプは、約2500ガロン／分をポンプ送りし得る。
直列の各ポンプは、スラリー圧力250PSIを上昇
させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、原動機に連結した多数のモジユール
ポンプユニツトの概略図である。第２図は、モジ
ユールポンプユニツトの１つの横断面図である。
第３図は、第２図の線３―３に沿つてとつた図面
で自動心合せ連結ユニツトの部分を示している。
第４図は、第２図の線４―４に沿つてとつた図面
で自動心合め連結の一部をなす自動心合せキー要
素を示す。 １０…多段遠心ポンプユニツト、１２…モー
タ、１４…軸受ユニツト、２０…導管、３０…多
段モジユールポンプユニツト、３１…ポンプハウ
ジング、３２…ベース、３４…出口ボリユート、
３６…入口ボリユート、３８…羽根車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の単一ポンプユニツトを直列にして駆動
   手段へ連結した多段ポンプ組立体において、 入口と出口とを内部に形成しているモジユール
   ポンプハウジングを含み、該ポンプは、羽根車軸
   上の第１の係合連結フランジおよび該軸上の第二
   の端部上の第２の係合連結フランジを有してお
   り、 導管を含み、該導管は一つのモジユールポンプ
   からの出口を隣接ポンプの入口と連結しており、 該羽根車軸の該第１と第２の端部へ連結可能な
   軸方向に調節可能な強制された駆動連結を含み、
   該駆動連結は円錐面を内部に有した内部同中心開
   口を形成する円板を有し、該円板は該円板から半
   径方向に延長し且つ等間隔に離隔して配置された
   少なくとも３つの駆動キーを更に形成しており、
   該キーは隣接ポンプの対向連結フランジに形成さ
   れたスロツトと相互嵌合し、該連結フランジは短
   い羽根車軸延長部を有し、端部に形成された円錐
   面を該円板の該円錐面と合うようにしており、該
   円板が機械的手段により一方の係合フランジから
   対向するフランジへ移動させられるとき、隣接ポ
   ンプ軸が相互に同中心をなすように強制されて、
   一つのモジユールポンプが隣接ポンプと整合させ
   られることを特徴とする多段ポンプ組立体。 ２ 該多段ポンプ組立体の隣接端部に位置決めさ
   れた軸受組立体を含んでなる特許請求の範囲第１
   項に記載の多段ポンプ組立体。 ３ 該モジユールポンプハウジングが軸受を有さ
   ず、一線をなす直列のポンプの隣接端部の該軸受
   組立体が直列のポンプの全てに軸受を与えるよう
   に働き、ポンプが該軸方向に調節可能な強制され
   た中心駆動連結により整合される特許請求の範囲
   第２項に記載の多段ポンプ組立体。 ４ 該モジユールポンプが遠心ポンプである特許
   請求の範囲第１項に記載の多段ポンプ組立体。 ５ 該遠心ポンプが石炭スラリーポンプである特
   許請求の範囲第１項に記載の多段ポンプ組立体。 ６ 該モジユールポンプハウジングは該羽根車軸
   により支持された羽根車の回りに大きなプリーナ
   ム空間を形成しており、該大きなプリーナムが、
   該ポンプハウジングにより形成されたボリユート
   壁と羽根車との間の該石炭スラリーの相対速度を
   減じて、該石炭スラリーの摩耗性を減ずるように
   作用する特許請求の範囲第５項に記載の多段ポン
   プ組立体。 ７ 該円板を該係合フランジと整合させるように
   移動させる該機械的手段は、該対向フランジの該
   少なくとも３つの駆動キーのそれぞれに対する止
   めねじであり、該止めねじは、該半径方向に延長
   する駆動キーに向けて進行させられるのと同時
   に、該隣接ポンプ軸と相互に整合される特許請求
   の範囲第１項に記載の多段ポンプ組立体。