粒状物質移送用ポンプ
【課題】乾燥粒状物質押し出しポンプに関する課題を解決すべく創出されたものであり、ポンプにより圧送される乾燥粒状物質のポンプ内での停滞を防ぎ、ポンプ内壁に剪断破壊が生じるのを防ぐように、ポンプ内に複数の移動壁を備えた乾燥粒状物質押し出しポンプを提供する。
【解決手段】粒状物質移送用ポンプ１０が、その入口１２と、出口１６との間の全ての側面に、移動壁２０Ａ，２０Ｂによって少なくとも部分的に画定された通路１４を備える。これにより、通路の全周部分が可動となる。その通路は、多角形もしくは円形の断面形状を有する。
【解決手段】粒状物質移送用ポンプ１０が、その入口１２と、出口１６との間の全ての側面に、移動壁２０Ａ，２０Ｂによって少なくとも部分的に画定された通路１４を備える。これにより、通路の全周部分が可動となる。その通路は、多角形もしくは円形の断面形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国エネルギー省に付与の政府契約番号２００７ＬＤＡ７９８ＰＷＲ２００７−４２のもと、米国政府の補助によりなされた。米国政府は本発明の一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、石炭ガス化用の乾燥石炭押し出しポンプに関し、さらに具体的には、乾燥石炭押し出しポンプ用の複数の移動壁機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
石炭ガス化処理は、石炭もしくはその他の炭素を含有する固体の、合成ガスへの転化を含む。乾燥石炭と水スラリの両方がガス化処理に用いられるが、現行の水スラリ技術に比べて乾燥石炭ポンピングのほうがより熱効率が高い。処理を合理化し、乾燥石炭ガス化の機械効率を向上させるために、乾燥石炭ガス化における乾燥石炭押し出しポンプの使用が着実に一般化してきている。現在普及している一部の乾燥石炭押し出しポンプには、内部に剪断破壊領域を生じ、流れが停滞する問題がある。破壊領域の存在により、機械効率の低下を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３８７１９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、上述したような乾燥粒状物質押し出しポンプに関する課題を解決すべく創出されたものであり、その目的は、ポンプにより圧送される乾燥粒状物質のポンプ内での停滞を防ぎ、ポンプ内壁に剪断破壊が生じるのを防ぐように、ポンプ内に複数の移動壁を備えた乾燥粒状物質押し出しポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
粒状物質移送用ポンプが、その入口と、出口との間の全ての側面に、移動壁によって少なくとも部分的に画定された通路を備える。これにより、通路の全周部分が可動となる。その通路は、多角形もしくは円形の断面形状を有する。
【０００７】
以下に開示の限定されない実施例の詳細な説明から、様々な特徴が当業者にとって明らかとなるであろう。詳細な説明に添付の図面を、以下のように簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２の線１−１に沿って切断した乾燥粒状物質ポンプの概略断面図。
【図２】乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図３】乾燥粒状物質ポンプによって画定される流路の概略図。
【図４】２つの移動壁を有する乾燥粒状物質ポンプに対し、４つの移動壁を有する乾燥粒状物質ポンプによって発生される、異なるアスペクト比および異なるＬ／Ｗ比における圧力のグラフを示す図。
【図５】商用ポンプの設計空間およびポンプのコストに対する影響のグラフを示す図。
【図６】一実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図７】別の実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図８】別の実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１および図２は、それぞれ、乾燥微粉炭などの乾燥粒状物質を移送するための乾燥石炭押し出しポンプ１０（ｄｒｙ ｃｏａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｕｍｐ）の断面図および上面図を概略的に示す。ポンプ１０を乾燥微粉炭の移送用として記載するが、ポンプ１０は、任意の乾燥粒状物質を移送してもよく、石油化学工業、電気事業、食品産業、農産業などの市場を含む、限定されない様々な産業に用いられうる。
【００１０】
ポンプ１０は、概して、入口１２と、通路１４と、出口１６と、を含む。通路１４は、移動壁２０Ａ〜２０Ｄ（図２）が４つの壁の各々を画定する複数の移動壁機構を含む。当然のことながら、ここで用いられる「移動壁」は、乾燥粒状物質を移送し、移動壁２０Ａ〜２０Ｄとその間の物質との間の相互作用により仕事を生じさせるベルトとして機能する。これに限定されない一実施例では、移動壁２０Ａ〜２０Ｄの各々は、対応するロードビーム２２Ａ〜２２Ｄ、スクレーパシール２４Ａ〜２４Ｄ、および駆動機構２６Ａ〜２６Ｅ（図１の断面図では２つのみを示す）を含む。各移動壁２０Ａ〜２０Ｅのその他の態様を更に理解するには、本出願人に譲渡され、本出願の参照となる特許文献１を参照されたい。
【００１１】
乾燥微粉炭が入口１２からポンプに投入され、通路で連通して、出口１６でポンプ１０から排出される。出口１６は回転弁２８を通して制御される。移動壁２０Ａ〜２０Ｄが通路１４を通して乾燥微粉炭を移送する。
【００１２】
図３を参照すると、通路１４のアスペクト比（ＡＲ）が高さ／幅（Ｈ／Ｗ）で定義される。所望のポンプ圧が増大するに従い、アスペクト比は増大する傾向にある。さらに、効率は、概して摩擦損失を制御するように一般的に長さ／幅（Ｌ／Ｗ）比によって決定される。
【００１３】
図４は、典型的な２つの移動壁を有するポンプに対し、４つの移動壁を有するポンプによって発生される、異なるアスペクト比および異なるＬ／Ｗ比における圧力をグラフに示す。図４のグラフでは、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄを有することにより、一定のＬ／Ｗ比においては、任意のアスペクト比で２つの移動壁しか持たないポンプに比べて５０％も大きい圧力を促進することを示す。効率を考慮に入れると、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄを有するポンプ１０は、３〜４のＬ／Ｗ比を有し、アスペクト比は２つの移動壁機構を有するポンプの２倍となる。これらの関係により、比較では、約３５トンの重量を有する２つの移動壁は、たった約２０トンの重量しか持たない同等の能力を有する４つの移動壁に置き換えることができるという利点が得られる（図５）。
【００１４】
図６を参照すると、一実施例（限定せず）の移動壁２０Ａ〜２０Ｄは、それぞれ独立して駆動される。換言すれば、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄの各々は、それぞれ対応する駆動機構２６Ａ〜２６Ｄによって駆動される本質的に同等の機構である。
【００１５】
図７を参照すると、これに限定されない別の実施例の移動壁２０Ａ〜２０Ｄが三次元的配列を含み、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄが、概ねＵ字形状の断面を有する２つの移動壁２０ａ，２０ｂによって画定される。２つのＵ字形状の移動壁の各々は、概ね直線的な通路を形成する。ベアリングや駆動スプロケット等なしに概略的に図示するが、移動壁２０ａ，２０ｂの間で噛み合う連結部２０ｉが通路１４を形成する。
【００１６】
図８を参照すると、これに限定されない別の実施例の移動壁２０Ａ〜２０Ｄが、それぞれアイドラ移動壁２０Ｃ´，２０Ｄ´を駆動する２つの駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´を含む。換言すれば、アイドラ移動壁２０Ｃ´，２０Ｄ´は、ギア機構３０Ａ，３０Ｂもしくはその他の伝動装置を通して駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´により駆動される。
【００１７】
特許文献１に記載のように２つの駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´間の角度θが０よりも大きい場合、図８の実施例に比べ、図７の実施例のほうが相対的に複雑でない境界面を提供できるため好ましい。当然のことながら、種々の駆動機構が移動壁２０Ａ〜２０Ｄに代替的にもしくは追加的に設けられうる。
【００１８】
例えば、図７の実施例と、図８の実施例とを交互に繰り返す、その他の機構を代替的に設けてもよいことを理解されたい。
【００１９】
さらにこうした機構は、静止した角部などの小さい領域についても考察するが、通路１４における全ての側面は本質的に「移動壁」であることを理解されたい。
【００２０】
「前」、「後」、「上側」、「下側」、「上」、「下」等の、相対的な位置に関する語句は、乗物（ｖｅｈｉｃｌｅ）の通常の動作姿勢を基準としたものであり、限定的に捉えるべきでないことを理解されたい。
【００２１】
図面を通した同様の参照符号は、対応するもしくは同様の構成要素を特定するものであることを理解されたい。また、図示の実施例に特定の構成要素の配置が開示されるが、その他の配置もまた本発明から利益が得られることを理解されたい。
【００２２】
特定のステップの順序を示し、記載し、特許請求の範囲に記載するが、特に示されない限り、これらのステップは任意の順序で行われ、分離され、もしくは組み合わせられ、さらに本発明の開示から利益が得られることを理解されたい。
【００２３】
上記の記述は限定的なものではなく例示に過ぎない。限定されない種々の実施例を開示したが、上記の教示に照らして種々の変形や修正が付記の特許請求の範囲に含まれることが当業者にとって理解されるであろう。従って、付記の特許請求の範囲内において、本発明が明確に記載されたもの以外になされうることを理解されたい。そのため、本発明の真の範囲および意義を画定するために付記の特許請求の範囲を検討すべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１０…乾燥石炭押し出しポンプ
１２…入口
１４…通路
１６…出口
２０Ａ，２０Ｂ…移動壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国エネルギー省に付与の政府契約番号２００７ＬＤＡ７９８ＰＷＲ２００７−４２のもと、米国政府の補助によりなされた。米国政府は本発明の一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、石炭ガス化用の乾燥石炭押し出しポンプに関し、さらに具体的には、乾燥石炭押し出しポンプ用の複数の移動壁機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
石炭ガス化処理は、石炭もしくはその他の炭素を含有する固体の、合成ガスへの転化を含む。乾燥石炭と水スラリの両方がガス化処理に用いられるが、現行の水スラリ技術に比べて乾燥石炭ポンピングのほうがより熱効率が高い。処理を合理化し、乾燥石炭ガス化の機械効率を向上させるために、乾燥石炭ガス化における乾燥石炭押し出しポンプの使用が着実に一般化してきている。現在普及している一部の乾燥石炭押し出しポンプには、内部に剪断破壊領域を生じ、流れが停滞する問題がある。破壊領域の存在により、機械効率の低下を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３８７１９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、上述したような乾燥粒状物質押し出しポンプに関する課題を解決すべく創出されたものであり、その目的は、ポンプにより圧送される乾燥粒状物質のポンプ内での停滞を防ぎ、ポンプ内壁に剪断破壊が生じるのを防ぐように、ポンプ内に複数の移動壁を備えた乾燥粒状物質押し出しポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
粒状物質移送用ポンプが、その入口と、出口との間の全ての側面に、移動壁によって少なくとも部分的に画定された通路を備える。これにより、通路の全周部分が可動となる。その通路は、多角形もしくは円形の断面形状を有する。
【０００７】
以下に開示の限定されない実施例の詳細な説明から、様々な特徴が当業者にとって明らかとなるであろう。詳細な説明に添付の図面を、以下のように簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２の線１−１に沿って切断した乾燥粒状物質ポンプの概略断面図。
【図２】乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図３】乾燥粒状物質ポンプによって画定される流路の概略図。
【図４】２つの移動壁を有する乾燥粒状物質ポンプに対し、４つの移動壁を有する乾燥粒状物質ポンプによって発生される、異なるアスペクト比および異なるＬ／Ｗ比における圧力のグラフを示す図。
【図５】商用ポンプの設計空間およびポンプのコストに対する影響のグラフを示す図。
【図６】一実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図７】別の実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【図８】別の実施例（限定せず）の乾燥粒状物質ポンプの概略上面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１および図２は、それぞれ、乾燥微粉炭などの乾燥粒状物質を移送するための乾燥石炭押し出しポンプ１０（ｄｒｙ ｃｏａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｕｍｐ）の断面図および上面図を概略的に示す。ポンプ１０を乾燥微粉炭の移送用として記載するが、ポンプ１０は、任意の乾燥粒状物質を移送してもよく、石油化学工業、電気事業、食品産業、農産業などの市場を含む、限定されない様々な産業に用いられうる。
【００１０】
ポンプ１０は、概して、入口１２と、通路１４と、出口１６と、を含む。通路１４は、移動壁２０Ａ〜２０Ｄ（図２）が４つの壁の各々を画定する複数の移動壁機構を含む。当然のことながら、ここで用いられる「移動壁」は、乾燥粒状物質を移送し、移動壁２０Ａ〜２０Ｄとその間の物質との間の相互作用により仕事を生じさせるベルトとして機能する。これに限定されない一実施例では、移動壁２０Ａ〜２０Ｄの各々は、対応するロードビーム２２Ａ〜２２Ｄ、スクレーパシール２４Ａ〜２４Ｄ、および駆動機構２６Ａ〜２６Ｅ（図１の断面図では２つのみを示す）を含む。各移動壁２０Ａ〜２０Ｅのその他の態様を更に理解するには、本出願人に譲渡され、本出願の参照となる特許文献１を参照されたい。
【００１１】
乾燥微粉炭が入口１２からポンプに投入され、通路で連通して、出口１６でポンプ１０から排出される。出口１６は回転弁２８を通して制御される。移動壁２０Ａ〜２０Ｄが通路１４を通して乾燥微粉炭を移送する。
【００１２】
図３を参照すると、通路１４のアスペクト比（ＡＲ）が高さ／幅（Ｈ／Ｗ）で定義される。所望のポンプ圧が増大するに従い、アスペクト比は増大する傾向にある。さらに、効率は、概して摩擦損失を制御するように一般的に長さ／幅（Ｌ／Ｗ）比によって決定される。
【００１３】
図４は、典型的な２つの移動壁を有するポンプに対し、４つの移動壁を有するポンプによって発生される、異なるアスペクト比および異なるＬ／Ｗ比における圧力をグラフに示す。図４のグラフでは、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄを有することにより、一定のＬ／Ｗ比においては、任意のアスペクト比で２つの移動壁しか持たないポンプに比べて５０％も大きい圧力を促進することを示す。効率を考慮に入れると、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄを有するポンプ１０は、３〜４のＬ／Ｗ比を有し、アスペクト比は２つの移動壁機構を有するポンプの２倍となる。これらの関係により、比較では、約３５トンの重量を有する２つの移動壁は、たった約２０トンの重量しか持たない同等の能力を有する４つの移動壁に置き換えることができるという利点が得られる（図５）。
【００１４】
図６を参照すると、一実施例（限定せず）の移動壁２０Ａ〜２０Ｄは、それぞれ独立して駆動される。換言すれば、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄの各々は、それぞれ対応する駆動機構２６Ａ〜２６Ｄによって駆動される本質的に同等の機構である。
【００１５】
図７を参照すると、これに限定されない別の実施例の移動壁２０Ａ〜２０Ｄが三次元的配列を含み、４つの移動壁２０Ａ〜２０Ｄが、概ねＵ字形状の断面を有する２つの移動壁２０ａ，２０ｂによって画定される。２つのＵ字形状の移動壁の各々は、概ね直線的な通路を形成する。ベアリングや駆動スプロケット等なしに概略的に図示するが、移動壁２０ａ，２０ｂの間で噛み合う連結部２０ｉが通路１４を形成する。
【００１６】
図８を参照すると、これに限定されない別の実施例の移動壁２０Ａ〜２０Ｄが、それぞれアイドラ移動壁２０Ｃ´，２０Ｄ´を駆動する２つの駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´を含む。換言すれば、アイドラ移動壁２０Ｃ´，２０Ｄ´は、ギア機構３０Ａ，３０Ｂもしくはその他の伝動装置を通して駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´により駆動される。
【００１７】
特許文献１に記載のように２つの駆動式移動壁２０Ａ´，２０Ｂ´間の角度θが０よりも大きい場合、図８の実施例に比べ、図７の実施例のほうが相対的に複雑でない境界面を提供できるため好ましい。当然のことながら、種々の駆動機構が移動壁２０Ａ〜２０Ｄに代替的にもしくは追加的に設けられうる。
【００１８】
例えば、図７の実施例と、図８の実施例とを交互に繰り返す、その他の機構を代替的に設けてもよいことを理解されたい。
【００１９】
さらにこうした機構は、静止した角部などの小さい領域についても考察するが、通路１４における全ての側面は本質的に「移動壁」であることを理解されたい。
【００２０】
「前」、「後」、「上側」、「下側」、「上」、「下」等の、相対的な位置に関する語句は、乗物（ｖｅｈｉｃｌｅ）の通常の動作姿勢を基準としたものであり、限定的に捉えるべきでないことを理解されたい。
【００２１】
図面を通した同様の参照符号は、対応するもしくは同様の構成要素を特定するものであることを理解されたい。また、図示の実施例に特定の構成要素の配置が開示されるが、その他の配置もまた本発明から利益が得られることを理解されたい。
【００２２】
特定のステップの順序を示し、記載し、特許請求の範囲に記載するが、特に示されない限り、これらのステップは任意の順序で行われ、分離され、もしくは組み合わせられ、さらに本発明の開示から利益が得られることを理解されたい。
【００２３】
上記の記述は限定的なものではなく例示に過ぎない。限定されない種々の実施例を開示したが、上記の教示に照らして種々の変形や修正が付記の特許請求の範囲に含まれることが当業者にとって理解されるであろう。従って、付記の特許請求の範囲内において、本発明が明確に記載されたもの以外になされうることを理解されたい。そのため、本発明の真の範囲および意義を画定するために付記の特許請求の範囲を検討すべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１０…乾燥石炭押し出しポンプ
１２…入口
１４…通路
１６…出口
２０Ａ，２０Ｂ…移動壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物質移送用ポンプであって、
その入口と、出口との間における全ての側面に、移動壁によって少なくとも部分的に画定された通路を備え、これにより前記通路の全周部分が可動であることを特徴とする粒状物質移送用ポンプ。
【請求項２】
前記通路は、断面が多角形であることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項３】
前記通路は、断面が円形であることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項４】
前記通路は、４つの移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項５】
前記通路は、２つのＵ字形状の移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項６】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が、少なくとも部分的に相互に作用することを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項７】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が噛み合うことを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項８】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が、直線的な通路を形成することを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項９】
前記通路が、２つの駆動式移動壁と、該２つの駆動式移動壁によって駆動される２つのアイドラ移動壁と、によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項１０】
前記通路が、４つの同一の移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項１１】
前記通路が、３よりも大きい長さ／幅比を画定することを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項１】
粒状物質移送用ポンプであって、
その入口と、出口との間における全ての側面に、移動壁によって少なくとも部分的に画定された通路を備え、これにより前記通路の全周部分が可動であることを特徴とする粒状物質移送用ポンプ。
【請求項２】
前記通路は、断面が多角形であることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項３】
前記通路は、断面が円形であることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項４】
前記通路は、４つの移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項５】
前記通路は、２つのＵ字形状の移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項６】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が、少なくとも部分的に相互に作用することを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項７】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が噛み合うことを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項８】
前記２つのＵ字形状の移動壁の各々が、直線的な通路を形成することを特徴とする請求項５に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項９】
前記通路が、２つの駆動式移動壁と、該２つの駆動式移動壁によって駆動される２つのアイドラ移動壁と、によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項１０】
前記通路が、４つの同一の移動壁によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【請求項１１】
前記通路が、３よりも大きい長さ／幅比を画定することを特徴とする請求項１に記載の粒状物質移送用ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１９２７２（Ｐ２０１１−２１９２７２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７２７４（Ｐ２０１１−７７２７４）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５０７１８０３６４）プラット アンド ホイットニー ロケットダイン，インコーポレイテッド (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５０７１８０３６４）プラット アンド ホイットニー ロケットダイン，インコーポレイテッド (20)
【Ｆターム（参考）】
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