JPH0741989B2 - ベンチュリ型粉体ポンプ、該ベンチュリ型粉体ポンプに用いられるディフューザおよび該ベンチュリ型粉体ポンプと該ディフューザを用いてポンプ圧送するポンプ圧送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個体微粒粉体材料を粉体スプレガンにポンプ
圧送するベンチュリ型粉体ポンプ、ベンチュリ型粉体ポ
ンプに用いられるディフユーザおよびベンチュリ型粉体
ポンプとディフユーザを用いてポンプ圧送するポンプ圧
送方法に関する。特に粉体流を一様に粉体供給源から粉
体スプレガン又は吐出器にポンプ圧送する粉体ポンプの
改良に関する。

粉体ポンプは低圧ベンチユリポンプ室を内蔵する空気コ
ンベアラインを具備することを特徴とするもので、この
ポンプ室は、粉体を流動床、又はポツパーから供給する
粉体供給通路によつて交差される。この種のポンプは、
粉体供給源からベンチユリポンプ室に流入する粉体の流
量を調整、又は制御するために調整用空気流通路を有
し、これにより空気流を制御して粉体供給通路に送入す
る。この調整用空気流の圧力は、ポンプに流入する粉体
と混合される空気の量を制御する、これにより、調整用
空気流圧力が増大すると、粉体−空気混合体中の空気量
も増加し、従つて正味の粉体流量が減少する。逆に、調
整用空気流の圧力が低下すると、粉体−空気混合体中の
空気量は減少し、従つて粉体の正味流量は増加する。こ
の種の公知の代表的な粉体流ポンプは、本願出願人に譲
渡された発明者レイン・エス・ダンカン（Lane S,Dunca
n）の米国特許第3,746,254号に開示されている。

上述の米国特許第3,746,254号のポンプでは、粉体流通
路に半径方向にほぼ垂直な環状オリフイスによつて調整
用空気流を粉体ポンプに通ずる粉体供給通路へ流入させ
ている。また別の公知粉体ポンプでは、調整用空気流は
デイフユーザに設けられた複数の半径方向スロツトを介
して粉体流通路中に半径方向に向けて流入される。いず
れの場合も、粉体供給通路に供給された調整用空気流の
圧力はポンプに流入する粉体の流量を制御する。

以上に述べた形式の粉体ポンプを内蔵するすべての粉体
スプレシステムの欠点はシステムスプレガンから吐出さ
れる粉体が通常不均一になつてしまうことである。これ
により、粉体がガンから周期的に突発的に噴出（puff）
したり、あるいは雲状（cloud）になつたりし、かつガ
ンから吐出された粉体の密度が周期的に減少する。この
ような粉体密度の周期的な増加、又は減少によつて被塗
物への粉体塗布が不均一になつてしまう。従つて、この
ような粉体密度のランダムな変化は非常に不都合であ
る。

粉体スプレガンからスプレされる粉体密度のランダムな
変化を低減、又は最小にしようとする試みがいろいろな
されている。このような試みとしては例えば粉体スプレ
ガンの設計を変更したり、粉体ポンプとガンとを接続す
るホースの長さや形状、又は設計を変更することが行わ
れている。これらの変更のほとんどは状況を多少改善す
るが、しかし問題の解決に至るものではなかつた。

そこで本発明の目的は、粉体スプレガン、即ち吐出器か
ら吐出される粉体の流量の許容できない、即ちランダム
な変化を最小若しくは除去できる粉体スプレシステムを
提供することである。

本発明は、粉体スプレシステムの粉体スプレガン、即ち
吐出器からの粉体流が一様とならないのは粉体をガンに
供給するポンプに原因があるという発見に部分的に基づ
くものである。従つて本発明の目的は粉体供給源から粉
体スプレシステムの吐出器へ送る粉体流を一様に保つこ
とができる粉体ポンプを提供することである。

これらの目的を達成する為に、本発明は基本的には調整
用空気を粉体ポンプの粉体供給通路に流入する際に従来
のようにポンプの粉体流通路に半径方向垂直に流入する
のではなく、ほぼポンプのベンチユリポンプ室の方に向
けて流入させるものである。このように調整用空気流の
方向を変えた結果、調整用空気流は粉体流がベンチユリ
ポンプ室に流入することを助長するようになり、従来の
ようにその流入を周期的に阻止するといつた事態は無く
なる。従来のように調整用空気流が粉体供給通路に垂直
に流入する場合には、空気流がベンチユリポンプ室の方
にではなく、むしろそこから離れてしまうために、粉体
流がベンチユリポンプ室に流入するのを助長せず、それ
を妨げてしまうことが分つた。例えば、調整用空気流の
圧力がコンベアライン空気の圧力よりも大きいときに
は、上述の現象が発生することが分つた。上述の粉体供
給通路での空気逆流現象を解決する為に本発明の実施例
は粉体供給通路に内蔵されたデイフユーザに調整用空気
流ポートを複数個設け、かつこれらのポートをポンプの
ベンチユリポンプ室の方へ傾斜させ、これによりポート
を通過した空気流をほぼベンチユリポンプ室の方に向け
るものである。このようにデイフユーザに角度の付いた
ポートを設けることによつて、調整用空気流がポンプ室
への粉体流の流入を助長せず、それを妨害するといつた
傾向を避けることができる。さらに調整用空気流を粉体
流通路へ流入する際にこの粉体流通路にほぼ接線方向へ
流入させることは、ポンプのベンチユリポンプ室へ流入
する粉体流を一様に保つのに役立つことが分つた。

本発明の改良型粉体ポンプは、ベンチユリポンプ室を内
蔵する公知の空気コンベアラインを具備し、このポンプ
室は新規なデイフユーザを内蔵する粉体供給通路と交差
している。このデイフユーザは中央粉体流孔を有し、こ
の孔にはデイフユーザ外周面から上記孔内に延在した複
数個のポートがこの孔の軸に対して約45°の角度で交差
している。これらのポートは、ベンチユリポンプ室への
粉体流の流入を助長するようにベンチユリポンプ室の方
へ向けられている。好適の実施例では、これらのポート
は、デイフユーザの内部孔に対して接するように交差し
ており、これによつてデイフユーザを介して粉体流通路
へ向けられた調整用空気流が接線方向へ旋回する。

本発明の上述の目的や利点及びその他の目的利点は以下
の図面の説明から明らかになるであろう。

第１図において、粉体スプレシステムは固体微粒子粉体
12を粉体ポンプ16によつて流動床容器14から粉体スプレ
ガン（不図示）に搬送する。この流動床容器14は上部が
開放した公知の容器であり、４個の側壁と１個の底壁20
とを有する。この底壁20から上方に離間した空気通過性
壁22は上記４個の側壁の間に延在し、かつそれらに固着
されている。この空気通過性壁22と平行底壁20と上記側
壁とは空気室24を形成し、この空気室24には高圧空気が
供給源（不図示）から側壁の継手26を介して導入され
る。この高圧空気は空気室24から空気通過性壁22を通つ
て上昇し、容器14内の粉体12を流動化する。

粉体ポンプ16は一対の支持ブラケツト28、30によつて容
器14内に取付けられている。導管、即ちホース15は、ポ
ンプ16から容器14の中まで下降しており、後に詳述する
ように粉体を流動化粉体12の床からポンプ内部まで供給
する。

第２図において、粉体ポンプ16のポンプ本体34内には空
気コンベア・ライン36が設けられている。このコンベア
・ライン36は横孔38を有し、この横孔38内には入口ノズ
ル40と出口継手42とが取付けられている。この入口ノズ
ル40と出口継手42との間には低圧のベンチユリポンプ室
64が形成されている。

ノズル40は一端に六角形の頭部41を有し、この頭部41は
ポンプ本体34の外側に位置している。またノズル40はほ
ぼ管形状の部分44を有し、この管形状部44は六角形頭部
41から内方に延在し、ノズル40の円錐形状放出端46に達
している。このノズル放出端46はポンプのベンチユリポ
ンプ室64に位置している。ノズル40はそのオネジ部を横
孔38のネジ部に螺合することによつて横孔38内に取付け
られている。ノズル40の内部には軸方向孔47が形成さ
れ、この孔47は大径外側端部48から延び、これにより小
径の中間部50を貫通して非常に小径の放出端部52に達し
ている。このノズル孔47の小径放出端部52の末端には、
放出オリフイス53が形成され、このオリフイス53を通つ
て高速空気がポンプ内部に供給される。このノズル孔47
の入口端48には導管56を介して高圧空気源54（第１図）
が接続されている。

出口管継手42は横孔38の放出端に取付けられている。こ
の継手42は公知のホース用継手であつて横孔38内に密着
固定されている。この継手42の外周にはＯ−リング58が
取付けられ、継手42と孔38との間をシールしている。ま
た継手42はポンプ本体34の端壁62に係合するフランジ60
を具備する。出口継手42はこのフランジ60の外方にリ
ブ、即ち突出部63を複数個有し、これらのリブ63には放
出ホース、即ち導管61（第１図）が嵌入され、この導管
61を通つてポンプからの粉体が粉体スプレガン、又はそ
の他の粉体吐出器（デイスペンサ）に圧送される。

供給源54からの高圧空気はノズル40を通つてベンチユリ
ポンプ室64に送られ、それから出口継手42を通過する。
空気流は空気コンベアライン36を通る際に空気コンベア
ラインのベンチユリポンプ室64内の圧力を低下させる。
後述するように、ベンチユリポンプ室64内の低空気圧に
よつて粉体がそのベンチユリポンプ室64内に吸い込まれ
る。

横孔38には粉体流通路70が交差し、この通路70はポンプ
本体34の底から上方へ延在している。また通路70は大径
下端部72と小径上端部74とを有する。ポンプ本体34の底
は支持ブロツク75の上面に載置され、この支持ブロツク
75はブラケツト28、30に支持されている。支持ブロツク
75は孔76を有し、この孔76は粉体流通路70の軸と共軸に
なるように位置合せされている。この孔76にはホース、
即ち導管15が嵌入し、これにより孔76が流動化粉体12内
に連通する。

支持ブロツク75はボルト（不図示）によつてポンプ本体
34の下面にボルト締めすることが好ましい。支持ブロツ
ク75とポンプ本体34との間にはシール又はガスケツト80
が介在されている。更にＯ−リング82が、ポンプ本体の
孔72に形成された環状溝84内に配置されている。

粉体流通路70には調整用空気流通路90が交差しており、
この通路90には空気入口用継手92が螺合嵌入されてい
る。供給源54からの高圧空気はホース、即ち導管94（第
１図）を介して空気入口用継手92に供給される。後に詳
説するように調整用空気流通路90を介して粉体流通路70
に供給された高圧空気は、ポンプのベンチユリポンプ室
に流入する粉体に混入される空気量を制御する。ライン
90の圧力が増大するにつれて、粉体に関して空気が付加
的に加えられる結果として流動床12からベンチユリポン
プ室64に流入する粉体流が減少する。逆に、ライン90の
圧力が減少するにつれて、粉体流が増加する、即ち空気
−粉体流中の粉体がそれに比例して増加する。

粉体流通路70には粉体デイフユーザ100が内蔵されてい
る。このデイフユーザ100はほぼ管状形状であり、大径
下端部102と小径上端部104とを有する。両部102と104と
の間には肩部106が形成されている。

デイフユーザ100の上端部104の外径は粉体流通路70の上
端の孔74とほぼ同径であり、この孔74内に取付けられて
いる。Ｏ−リングシール108は、デイフユーザ100の上端
104を取囲むと共にデイフユーザ100の肩部106と粉体流
通路70の肩部109との間に介在されている。このＯ−リ
ング108は弾性を有し、第２図でデイフユーザ100を下方
へ弾性付勢してデイフユーザ100の底部をガスケツト80
に対してシールしている。この代りにデイフユーザ100
を、ガスケツト80に載置される大きさにしたり、又は孔
74に螺合して、デイフユーザの底とガスケツト80との間
を上述の如くシールするようにしてもよい。デイフユー
ザ100は、軸方向に延びた貫通孔110を有する。この孔11
0の下端は、外方に徐々に広がり、入口のど部112を形成
し、これにより粉体が粉体流動床12からホース、即ち導
管15を介してデイフユーザ100に流入する。

上述したポンプ16と流動床容器14とは、デイフユーザ10
0を除き公知のものである。第５図は公知のデイフユー
ザ200を示したもので、このデイフユーザ200は大径下端
部202と小径上端部204とを有し、この小径上端部204は
粉体流通路70′の小径上端部74′内に嵌入されている。
デイフユーザ200は軸方向貫通孔210とこの孔210に形成
されたテーパ付入口のど部212とを有する。この公知の
デイフユーザ200の下端にはスロツト206が複数個穿設さ
れている。高圧空気源からの計測用、即ち調整用空気
は、デイフユーザ200を取囲む環状空気室214から上記ス
ロツト206を通つてデイフユーザのど部212に流入する。
この高圧空気は、スロツト206を通つて半径方向内方に
流れて、デイフユーザ200の内部の粉体流孔210に流入す
る。一般には、このように半径方向に流れる調整用空気
流は矢印216によつて示すように、上方へ引かれポンプ
の低圧ベンチユリポンプ室に流入する。ところが、これ
らのスロツト206を通過した調整用空気流は必ずしも粉
体流通路210を上昇するとは限らず、周期的に向きを変
え下方にも流れることもある。従つて粉体流通路210を
通る粉体流量が変化してしまう。

このようなデイフユーザ内で一定しない不測の空気流が
発生することを避けるために、本願発明は第３図に示す
ように傾斜ポート114を使用するもので、このポート114
はデイフユーザ100の軸111に対して約45°の角度で延在
し、調整用空気流をデイフユーザ100に流し込む。本発
明の実施例では、デイフユーザの粉体流通路に流入する
調整用空気流がデイフユーザ100の囲りの環状空気室116
（第２図）とデイフユーザの内部孔110とを結ぶポート1
14を必ず通過するようにデイフユーザ100の底を支持ブ
ロツク75で閉止してある。

第４図は４個のこのようなポート114を示したもので、
これらのポート114はいずれもデイフユーザ100の軸111
に対して約45°の角度でデイフユーザ100の外面から内
面まで上方へ延びており、さらにデイフユーザ100の内
孔110と接するように交わつている。従つてデイフユー
ザの孔110に流入した調整用空気流は旋回上昇し、この
旋回上昇により粉体が粉体流動床12から上昇し低圧ベン
チユリポンプ室64へ流入するのを助長する。

作用は次の通りである。高圧空気が高圧空気源54から導
管56を介して空気コンベアライン36に供給される。この
高圧空気は入口ノズル40に入り、このノズル40の小径出
口オリフイス53から流出して空気コンベアライン36のベ
ンチユリポンプ室64に流入する。このベンチユリポンプ
室64に流入した空気はポンプから出口継手42とホース61
を介して粉体スプレガンに流出する。このときにベンチ
ユリポンプ室64は圧力が低下し、このポンプ室の低圧力
によつて、粉体が粉体流動床12から吸引され上昇してデ
イフユーザ10とこの内部の粉体流通路110を通つてベン
チユリポンプ室64に流入する。ノズル40に供給される空
気圧が高くなるにつれて、流動床12からポンプに吸引さ
れる粉体量も増加する。ポンプのベンチユリ室に供給さ
れる粉体空気混合体の量は、高圧空気源から導管94と調
整用空気入口通路90とを介してポンプに供給される調整
用空気流によつて調整される。この流量調整用空気流は
デイフユーザ100の囲りの環状室116に流入し、上方向に
向いたポート114を通つてデイフユーザ100の粉体流通路
110に流入する。このとき空気は粉体流通路110に対して
接線方向かつ上方向に向つてこの通路110に流入するの
で、ベンチユリポンプ室64への粉体の上昇流入を助長す
る。このベンチユリポンプ室64から空気流によつて搬送
された粉体は、出口継手42と導管61を通つてポンプから
送り出される。

第５図に示した公知半径方向スロツト206の代りにポー
ト114を有するデイフユーザ100を使用したので、上述し
たような作動状態において、これまで発生していた問
題、即ち調整用空気ポートからの調整用空気が粉体供給
源の方へ逆流し、この結果、ポンプからの粉体流が一定
しなくなつてしまうという問題が解決される。これによ
り、ポンプから粉体スプレガンへ送られる粉体流が非常
に一様化される。このような粉体流の一様化は、もちろ
ん大変望ましいことであつて、公知の粉体スプレガンの
放出端の前方に置かれた被塗物に粉体被膜が均一になる
ように粉体を塗布することができる。

以上では本発明について一個の実施例のみを説明した
が、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することな
く、種々の変更や改良を加えることができるであろう。
従つて本発明は添付の特許請求の範囲以外によつて何ら
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る新規な粉体ポンプを内蔵した粉
体スプレシステムを一部断面図で示した側面図である。 第２図は、第１図の粉体ポンプを示した断面図である。 第３図は、第１図の粉体ポンプのデイフユーザを拡大し
て示した断面図である。 第４図は、第３図のデイフユーザの平面図である。 第５図は、公知の粉体ポンプの一部を示した断面図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 12……粉体流動床、36……空気コンベアライン、54……
高圧空気供給源、64……ベンチユリポンプ室、70……粉
体流通路、90……調整用空気流通路、100……デイフユ
ーザ、114……ポート

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低圧ベンチユリポンプ室を内蔵するととも
   に入口端と放出端とを有する空気コンベアラインと、 固体微粒子材料の流動床に連通するようにした入口を有
   するとともに上記ベンチユリポンプ室に交差する粉体流
   通路と、 上記粉体流通路を通って流れる上記固体微粒粉体に混合
   される空気量を制御する調整手段とを具備し、 上記コンベアラインの上記放出端は粉体受領手段に連通
   するようにされ、 上記空気コンベアラインの上記入口端は高圧空気供給源
   に連通するようにされ、 上記調整手段は上記粉体流通路に交差する調整用空気流
   通路を上記ベンチユリポンプ室から離間した位置に有
   し、上記調整用空気流通路は高圧空気供給源に連通する
   ようにした入口を有する構成である、粉対流動床から固
   体微粒粉体をポンプ圧送するベンチュリ型粉体ポンプに
   おいて、 上記調整用空気流通路は上記粉体流通路の粉体流の方向
   に対して角度を持った少なくとも１個のポートを通って
   調整用空気流を上記粉体流通路に導き、上記ポートが上
   記粉体流通路に関して上方かつ接線方向に延在している
   ことを特徴とするベンチュリ型粉体ポンプ。
2. 【請求項２】上記ポートは上記ベンチユリポンプ室の方
   へ傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のベンチュリ型粉体ポンプ。
3. 【請求項３】上記粉体流通路は内部に内蔵された空気流
   デイフユーザを有し、このデイフユーザは軸方向の貫通
   孔を有し、この孔は入口端と放出端とを有し、また上記
   調整用空気流ポートは、上記デイフユーザ内に位置し、
   かつ上記デイフユーザ孔の軸に対して鋭角に向けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のベ
   ンチュリ型粉体ポンプ。
4. 【請求項４】低圧ベンチユリポンプ室を内蔵するととも
   に入口端と放出端とを有する空気コンベアラインと、 固体微粒子材料の供給源に連通するようにした入口を有
   するとともに上記ベンチユリポンプ室に交差する粉体流
   通路と、 上記粉体流通路を通って流れる上記固体微粒粉体に混合
   される空気量を制御する調整手段とを具備し、 上記空気コンベアラインの上記入口端は高圧空気供給源
   に連通するようにされ、 上記調整手段は上記粉体流通路に交差する調整用空気流
   通路を上記ベンチユリポンプ室から離間した位置に有
   し、上記調整用空気流通路は高圧空気供給源に連通する
   ようにした入口を有する構成である、粉体供給源から固
   体微粒粉体をポンプ圧送するベンチュリ型粉体ポンプに
   おいて、 上記調整用空気流通路は上記粉体流通路の粉体流の方向
   に対して角度を持った複数個のポートを通って調整用空
   気流を上記粉体流通路に導き、上記ポートが上記粉体流
   通路に関して上方かつ接線方向に延在していることを特
   徴とするベンチュリ型粉体ポンプ。
5. 【請求項５】上記複数のポートは上記ベンチユリポンプ
   室の方へ傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載のベンチュリ型粉体ポンプ。
6. 【請求項６】上記粉体流通路は横断面が円形であり、上
   記ポートは上記調整用空気流を上記粉体流通路にその接
   線方向に向けることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   に記載のベンチュリ型粉体ポンプ。
7. 【請求項７】低圧ベンチユリポンプ室を内蔵する空気コ
   ンベアラインを有する形式のベンチユリ型粉体ポンプに
   使用されるデイフユーザであって、このデイフユーザ
   は、粉体を上記ベンチユリポンプ室に供給するための上
   記ポンプの粉体供給通路内に配置可能であり、またデイ
   フユーザは形状がほぼ環状で入口端から出口端まで貫通
   した軸方向孔を有し、この軸方向孔は上記環状デイフユ
   ーザの外周面から上記軸方向孔まで延在した複数個の調
   整用空気流ポートによって交差され、上記複数のポート
   は上記軸方向孔の軸に対して上方かつ接線方向に延在
   し、かつほぼ上記軸方向孔の放出端の方へ向いているこ
   とを特徴とするデイフユーザ。
8. 【請求項８】上記軸方向孔は横断面がほぼ円形であり、
   上記デイフユーザの上記調整用空気流ポートは上記孔に
   対して接線方向に交差することを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載のデイフユーザ。
9. 【請求項９】ベンチュリ型粉体ポンプ、該ベンチュリ型
   粉体ポンプに用いられるディフユーザを用いて粉体供給
   源から個体微粒粉体をポンプ圧送する方法において、 上記ベンチュリ型粉体ポンプに設けられ、低圧ベンチユ
   リポンプ室を内蔵するとともに入口端と放出端とを有す
   る空気コンベアラインに高圧空気を供給するステップ
   と、 上記ベンチユリポンプ室に交差する入口粉体流通路に粉
   体を供給するステップと、 上記粉体を上記粉体流通路を介して上記ポンプの上記ベ
   ンチユリポンプ室に吸引するステップと、 上記ベンチユリポンプ室から離間した位置において上記
   粉体流通路に交差する調整用空気流通路に高圧空気を供
   給するステップとを具備し、 上記粉体流通路に対して上方でかつ接線方向に、かつほ
   ぼ上記粉体流通路の所望の流れ方向に向けて上記調整用
   空気流を上記粉体流通路に導くステップとを具備するこ
   とを特徴とするポンプ圧送方法。
10. 【請求項１０】上記粉体流通路は横断面が円形であり、
    上記調整用空気流は上記粉体流通路に対して接線方向に
    向けられることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
    載のポンプ圧送方法。