特許 7193424 カッタアセンブリおよび高容量の水中シュレッダポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】カッタアセンブリおよび高容量の水中シュレッダポンプ

(51)【国際特許分類】

   B02C 23/36 20060101AFI20221213BHJP

   B02C 18/00 20060101ALI20221213BHJP

   B02C 18/10 20060101ALI20221213BHJP

   F04D 29/70 20060101ALI20221213BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20221213BHJP

   F04D 7/04 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

B02C23/36

B02C18/00 101A

B02C18/10

F04D29/70 G

F04D29/42 E

F04D7/04 C

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019128865

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2020015036

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2022-06-13

(31)【優先権主張番号】16/045,998

(32)【優先日】2018-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512275008

【氏名又は名称】アルフレッド エイ． チオトラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000268

【氏名又は名称】オリジネイト弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】アルフレッド エイ． チオトラ

【審査官】河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９２１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１５２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０６７８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４９－００５６８１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０６－１７８９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５３５５５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０２Ｃ １８／００ － １８／３８

Ｂ０２Ｃ ２３／００ － ２３／４０

Ｆ０４Ｄ ７／０４

Ｆ０４Ｄ ２９／４２

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

Ｅ０３Ｃ １／２６６

Ｂ０２Ｃ ２／００ － ２／１０

Ｂ０２Ｃ ７／００ － ７／１８

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

取り入れ開口部、および吐き出し開口部を有する静止渦巻き部における取り入れ開口部の前に取り付けられる切断アセンブリであって、
ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブと、ボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれはそれぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれはハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、
ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、前記凹状プレートカッタは、前記静止渦巻き部の前記取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、前記駆動軸は、凹状プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、前記凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置される凹状プレートカッタを備える、切断アセンブリ。

【請求項2】

前記凹状プレートカッタが略半球形の形状である請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項3】

前記凹状プレートカッタが略円錐形の形状である請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項4】

前記凹状プレートカッタが略円筒形の形状である請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項5】

前記溝のそれぞれおよび隣接する溝の間の隔壁と、前記同心溝のそれぞれおよび隣接する同心溝の間の同心隔壁は、略Ｖ字形の断面または略矩形の断面、もしくは略半円形の断面を形成する請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項6】

前記ボア内で前記駆動軸を固定するための前記手段が、シャチ継手である請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項7】

２個～６個の切断ローブを備える請求項１に記載の切断アセンブリ。

【請求項8】

シュレッダポンプであって、
ｉ）取り入れ開口部、および吐き出し開口部を有する静止渦巻き部と、ｉｉ）取り入れ開口部の前に取り付けられた切断アセンブリであって、ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブとボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれは、それぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれは、ハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、
ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、前記凹状プレートカッタは、前記静止渦巻き部の取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、駆動軸は、凹状プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、前記凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置され、駆動軸は、ベアリングによって前記静止渦巻き部の壁を通って回転するように装着され、メカニカルシールによってシールされる凹状プレートカッタと、
ｉｉｉ）駆動軸の周りに固定された前記静止渦巻き部内の羽根車と、
ｉｖ）前記静止渦巻き部の外側部分に取り付けられ、前記静止渦巻き部の中で駆動軸を回転させるために駆動軸に固定された電気モータと、を備えるシュレッダポンプ。

【請求項9】

前記電気モータは、前記駆動軸を第１の回転方向と第２の回転方向とに交互に回転させることが可能な双方向電気モータである請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項10】

前記駆動軸の回転方向を第１の回転方向と第２の回転方向とに交互に切り替えるためのコントローラをさらに備える請求項９に記載のシュレッダポンプ。

【請求項11】

前記羽根車は、前記駆動軸が前記第１の回転方向および第２の回転方向のそれぞれに回転しているときに、前記静止渦巻き部の液体を前記吐き出し開口部の方向に移動させることが可能な双方向羽根車ある請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項12】

前記凹状プレートカッタが、略半球形の形状である請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項13】

前記凹状プレートカッタが、略円錐形の形状である請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項14】

前記凹状プレートカッタが、略円筒形の形状である請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項15】

前記溝のそれぞれおよび隣接する溝の間の隔壁と、前記同心溝のそれぞれおよび隣接する同心溝の間の同心隔壁は、略Ｖ字形の断面、または略矩形の断面、または略半円形の断面を形成する請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項16】

前記ボア内で前記駆動軸を固定するための前期手段はシャチ継手を備える請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項17】

２個～６個の切断ローブを備える請求項８に記載のシュレッダポンプ。

【請求項18】

液体中の固形物を裁断する方法であって、
Ｉ）シュレッダポンプとして、
ｉ）取り入れ開口部、および吐き出し開口部を有する静止渦巻き部と、ｉｉ）取り入れ開口部の前に取り付けられた切断アセンブリであって、ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブとボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれは、それぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれは、ハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、
ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、凹状プレートカッタは、前記静止渦巻き部の取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、駆動軸は、プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置され、駆動軸は、ベアリングによって前記静止渦巻き部の壁を通って回転するように装着され、メカニカルシールによってシールされる凹状プレートカッタと、を備える切断アセンブリと、
ｉｉｉ）駆動軸の周りに固定された前記静止渦巻き部内の羽根車と、
ｉｖ）前記静止渦巻き部の外側部分に取り付けられ、前記静止渦巻き部の中で駆動軸を回転させるために駆動軸に固定された電気モータを備えるシュレッダポンプを装備することと、
ＩＩ）電気モータで駆動軸を少なくとも１つの回転方向に回転させることと、
ＩＩＩ）液体、および固形物を、切断アセンブリに通し、前記静止渦巻き部の中に送り込み、次いで、羽根車で液体および固形物を推進して吐き出し開口部に通すことを含む、方法。

【請求項19】

前記凹状プレートカッタが、略半球形の形状、または略円錐形の形状、もしくは略円筒形の形状である請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記羽根車は、前記駆動軸が前記第１の回転方向および第２の回転方向のそれぞれに回転しているときに、前記静止渦巻き部の液体を前記吐き出し開口部の方向に移動させることが可能な双方向羽根車である請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタアセンブリ（cutter assembly）および高容量の水中シュレッダポンプ（high volume submersible shredder pump）に関するものである。これらは、細断、裁断、切断、または粉砕によりポンプ作用を受けて送り込まれる液体中の固形物のサイズを縮小するためのものである。

【背景技術】

【0002】

廃棄品の小片などの固形物を含有する液体およびスラリーをポンプ作用で送ることができる遠心力ポンプに大きな商業的関心が集まっている。これらのポンプは、液体混合物中の固形物を細断、裁断、切断、または粉砕する能力を有し、これによりポンプから出る産出物がより容易に廃棄されうる。

【0003】

裁断ポンプは、液体に含まれる固体または半固体物質のサイズ縮小を必要とする液体輸送用途において、そのような物質を切断または裁断するために、使用される。発明のポンプは、未処理下水、魚類サイレージ、食肉処理場の副産物、製紙工場の廃水、および類似の過酷な用途の排出物をポンプ作用で送る水中ポンプの吸い込み側に取り付けられているときに特に有用である改善された切断アセンブリを備える。

【0004】

これらの固体または半固体物質は、スラリーが形成されるようにサイズを縮小され、固形物それ自体に比べて容易にポンプ作用で送られる。公知の粉砕ポンプ（grinder pumps）は、ポンプ室に接続された入口、およびポンプ室を貫通し入口内へ延在する従動軸を有する。この軸で、プレートカッタの近くで切断シリンダまたはディスクが回転し、これにより、ポンプの切断作用が引き起こされる。精密公差で連携動作する部品間の剪断作用をもたらす、粉砕ポンプの多くの他の変更形態および構成が知られている。

【0005】

このようなポンプの例は、先行する米国特許第３，６５０，０８１号、米国特許第３，９６１，７５８号、米国特許第４，１０８，３８６号、米国特許第４，３７８，０９３号、米国特許第４，４５４，９９３号、米国特許第４，６４０，６６６号、米国特許第４，６９７，７４６号、米国特許第４，８４２，４７９号、米国特許第５，０１６，８２５号、米国特許第５，０４４，５６６号、米国特許第５，２５６，０３２号、米国特許第６，０１０，０８６号、米国特許第６，１９０，１２１号において開示されている。

【0006】

米国特許第７，１５９，８０６号では、対向するプレートカッタに当接して回転可能なロータリカッタからなる粉砕ポンプ用の切断アセンブリを提示している。プレートカッタの刃先は、複数のＶ字スライス切歯を備えており、ポート内に吸い込まれる物質をつまんでＶ字スライスにそって切断を開始し、次いで切断した物質がポンプの渦巻き部を通り中に前進する架橋空間を形成する。ロータリカッタは、プレートカッタの刃先と連携して集められた物質を剪断するすくい角を持つ研いだ刃を有する。

【0007】

米国特許第７，１５９，８０６号の粉砕ポンプは、複数の螺旋状溝を備える内面壁カバーを有する。これらの螺旋状溝は、羽根車の羽根と壁との間に蓄積し始める固体破片を外へ排出するために羽根車の羽根と連動して作用する。米国特許第７，１５９，８０６号の羽根車の羽根は、螺旋状溝と合わさる表面上で平坦である。

【0008】

米国特許第８，７８４，０３８号は、円形プレートカッタの対応する溝と嵌合する溝付き面を有する切断ローブを用いるカッタアセンブリを提供している。その結果、放出される液体中の固体物質をより効果的に、素早く裁断する、さらに多くの切断表面が構成される。米国特許第８，７８４，０３８号の機構は、ポンプの吸い込みケーシングに取り付けられた静止穿孔円板と回転軸に留められたシュレッダとを備え、これら２つの部品の接合により、裁断が実行される。液体は、静止プレート内の穴を通して移動し、ポンプ作用で排出される。静止プレート内の穴より大きい固形物は、シュレッダ機構の回転部分によって即座にサイズを縮小される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】米国特許第３，６５０，０８１号

【文献】米国特許第３，９６１，７５８号

【文献】米国特許第４，１０８，３８６号

【文献】米国特許第４，３７８，０９３号

【文献】米国特許第４，４５４，９９３号

【文献】米国特許第４，６４０，６６６号

【文献】米国特許第４，６９７，７４６号

【文献】米国特許第４，８４２，４７９号

【文献】米国特許第５，０１６，８２５号

【文献】米国特許第５，０４４，５６６号

【文献】米国特許第５，２５６，０３２号

【文献】米国特許第６，０１０，０８６号

【文献】米国特許第６，１９０，１２１号

【文献】米国特許第７，１５９，８０６号

【文献】米国特許第８，７８４，０３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

米国特許第８，７８４，０３８号の機構に関する問題は、平らな静止円板および平らなロータリカッタを有するので、粉砕される一部の廃棄物内容物が大きすぎると、関連するシュレッダポンプを詰まらせる傾向があることである。本発明は、米国特許第８，７８４，０３８号のカッタアセンブリを、複数の切断ローブ（cutting lobes）を有する対応するロータリカッタと嵌合するカップ形状の凹状プレートカッタを含むことにより積極的なカッタ配置を提供することによって改良する。カップ形状の凹状プレートカッタの内壁は、複数の間隔を置いて配置された同心溝と、隣接する溝の間の同心隔壁とを有する。切断ローブのそれぞれの下側には、対応する同心溝および同心隔壁があり、これらはカップ形状の凹状プレートカッタのそれらと並置して嵌合する。作動中、廃水内容物はより細かく粉砕され、それにより効率的な除去を改良し、シュレッダポンプの目詰まりの可能性を減少させる。

【0011】

本発明は、切断アセンブリであって、ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブと、ボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれはそれぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれはハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、前記凹状プレートカッタは、静止渦巻き部の取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、前記駆動軸は、凹状プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、前記凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置される凹状プレートカッタを備える、切断アセンブリを提供する。

【0012】

本発明は、シュレッダポンプも構成するものであって、ｉ）取り入れ開口部、および吐き出し開口部を有する静止渦巻き部と、ｉｉ）取り入れ開口部の前に取り付けられた切断アセンブリであって、ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブとボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれは、それぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれは、ハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、前記凹状プレートカッタは、前記静止渦巻き部の取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、駆動軸は、凹状プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、前記凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置され、駆動軸は、ベアリングによって前記静止渦巻き部の壁を通って回転するように装着され、メカニカルシールによってシールされる凹状プレートカッタと、ｉｉｉ）駆動軸の周りに固定された前記静止渦巻き部内の羽根車と、ｉｖ）前記静止渦巻き部の外側部分に取り付けられ、前記静止渦巻き部の中で駆動軸を回転させるために駆動軸に固定された電気モータと、を備えるシュレッダポンプを提供する。

【0013】

本発明はさらに、液体中の固形物を裁断する方法であって、Ｉ）シュレッダポンプとして、ｉ）取り入れ開口部、および吐き出し開口部を有する静止渦巻き部と、ｉｉ）取り入れ開口部の前に取り付けられた切断アセンブリであって、ａ）第１の回転方向および第２の回転方向に交互に回転可能な駆動軸と、ｂ）前記駆動軸に回転可能に固定されたロータリカッタであって、ハブの中心軸を通るボアを有する円形ハブとボア内で駆動軸をハブに固定するための手段とを備え、複数の切断ローブがあり、前記切断ローブのそれぞれは上面、上面に対向する下面、前縁部、および前縁部に対向する後縁部を有し、それぞれの切断ローブには、上面から下面へ貫通する開口を有し、切断ローブのそれぞれは、それぞれの切断ローブの前縁部と後縁部との間で等距離にされた中心線がハブの中心軸に実質的に垂直になるようにハブから外向きに延在し、前記切断ローブは、ある切断ローブの前縁部と次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が同じ径方向の位置における別の切断ローブの前縁部とその次の隣接する切断ローブの後縁部との距離が実質的に等しくなるようにハブの外周にそって配置され、それぞれの切断ローブの下面は、複数の間隔を置いて配置された溝、および隣接する溝の間の隔壁を有し、それぞれの切断ローブの溝および隔壁は、その前縁部からその後縁部にまたはその前縁部からその開口に、かつその開口からその後縁部に延び、前記溝および隔壁のそれぞれは、ハブの中心軸と同心の円弧の形状を有する、ロータリカッタと、ｃ）円形横断面を有するカップ形状の凹状プレートカッタであって、凹状プレートカッタは、前記止渦巻き部の取り入れ開口部に装着するのに適しており、前記凹状プレートカッタは、床で終わる１つまたは複数の側壁、および床を通る中心プレートボアを有し、側壁のそれぞれは、複数の間隔を置いて配置された同心溝、および隣接する同心溝の間の同心隔壁を有する内面を有し、同心溝のそれぞれおよび同心隔壁のそれぞれは、凹状プレートカッタのボアの中心軸と同心の円弧の形状を有し、駆動軸は、プレートカッタの中心プレートボア内で回転するように装着され、凹状プレートカッタは、１つまたは複数の側壁を通る複数の穴を有し、各切断ローブの下面からの溝および隔壁は、凹状プレートカッタからの対応する同心隔壁および同心溝と並置され、駆動軸は、ベアリングによって前記静止渦巻き部の壁を通って回転するように装着され、メカニカルシールによってシールされる凹状プレートカッタと、を備える切断アセンブリと、ｉｉｉ）駆動軸の周りに固定された前記静止渦巻き部内の羽根車と、ｉｖ）前記静止渦巻き部の外側部分に取り付けられ、前記静止渦巻き部の中で駆動軸を回転させるために駆動軸に固定された電気モータを備えるシュレッダポンプを装備することと、ＩＩ）電気モータで駆動軸を少なくとも１つの回転方向に回転させることと、ＩＩＩ）液体、および固形物を、切断アセンブリに通し、前記静止渦巻き部の中に送り込み、次いで、羽根車で液体および固形物を推進して吐き出し開口部に通すこと、を含む方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明によるシュレッダポンプを例示する断面図。

【図2】ロータリカッタの下面の斜視図。

【図3】互いに並列している円形プレートカッタおよびロータリカッタのアセンブリを示す図。

【図4a】ロータリカッタおよび円形プレートカッタの変更形態の嵌合溝および隔壁の断面図。

【図4b】ロータリカッタおよび円形プレートカッタの変更形態の嵌合溝および隔壁の断面図。

【図4c】ロータリカッタおよび円形プレートカッタの変更形態の嵌合溝および隔壁の断面図。

【図5】本発明にとって有用な双方向羽根車を示す図。

【図6a】カップ形状の凹状プレートカッタが略円錐形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す図。

【図6b】ロータリカッタが円錐形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す図。

【図7a】カップ形状の凹状プレートカッタが略半球形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す図。

【図7b】ロータリカッタが半球形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す図。

【図8a】カップ形状の凹状プレートカッタが略円筒形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す図。

【図8b】ロータリカッタが略円筒形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す図。

【図9】カップ形状の凹状プレートカッタが対応するロータリカッタと嵌合する略円筒形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明によるシュレッダポンプ１０を例示している。これは電源コード４によって給電される電気モータ３が取り付けられている中央モータ室１３を包含するハウジング１を備えることが図示されている。モータ３は、好ましくは、当技術分野でよく知られているように、頑丈で注油された耐熱モータである。モータ３は、上側および下側の玉軸受２を介してハウジング１に確実に取り付けられる。モータは、駆動軸１４を回転し、次いで静止渦巻き部５内の詰め物のない双方向羽根車８を駆動する。好ましくは、電気モータ３は、コントローラ１７に応答して第１の回転方向および第２の回転方向に交互に軸１４を回転することができる双方向電気モータである。渦巻き部は、ボルト９などによってハウジング１に取り付けられる。渦巻き部５は、取り入れ開口部７、および吐き出し開口部１１を有する。軸１４は、モータ３からハウジング１の下側床面を通り、渦巻き部５の上壁を通り、さらに取り入れ開口部７を貫通する。モータ３は、軸１４の周りに位置決めされたメカニカルシール６によって渦巻き部５から隔てられる。メカニカルシール６は、液体がモータ室内に入り込むのを防ぐ。そこで、駆動軸１４は、軸受２の下側によって渦巻き部の上壁を通して回転するように取り付けられ、メカニカルシール６によって封止される。駆動軸１４の端部に回転可能に固定されているのは、切断アセンブリ１２である。切断アセンブリ１２は、ロータリカッタ１６および静止円形プレートカッタ４０に取り付けられる駆動軸１４の端部を備え、その変形について以下に説明する。切断アセンブリの一実施形態では、プレートカッタ４０は、略半球形の形状である。切断アセンブリの別の実施形態では、プレートカッタ４０は、略円錐形の形状である。切断アセンブリのさらに別の実施形態では、プレートカッタ４０は、略円筒形の形状である。

【0016】

図２は、駆動軸１４に固定され、かつ駆動軸１４によって回転可能に駆動されるロータリカッタ１６の下面を特徴とする取り外された状態の斜視図である。ロータリカッタ１６は、ボアの中心軸を通るボア２０を有する円形ハブ１８を備える。図３に示すように、キー溝２２およびエンドキャップ５０などのボア内に駆動軸を固定するための好適な器具を有する。ハブ１８から外向きに、複数の切断ローブ２４が延在している。切断ローブ２４のそれぞれは、上面２６、上面に対向する下面２８、前縁部３０、および前縁部に対向する後縁部３２を有する。それぞれの切断ローブには、上面２６から、上面２６を通り、下面２８に至り、下面２８を通って延在する開口３４が貫通する。切断ローブ２４のそれぞれは、それぞれの切断ローブ２４の前縁部３０と後縁部３２との間の等距離にある中心線がハブ１８の中心軸に実質的に垂直になるようにハブ１８から外向きに延在する。切断ローブ２４は、それぞれの切断ローブの前縁部３０から次の隣接する切断ローブの後縁部３２までの距離のそれぞれが実質的に等しくなるようにハブ１８の外周にそって分配される。ローブ２４は、回転時にロータリカッタ１６が釣り合うようにハブ１８の周りに実質的に等しい間隔で並べられることが最も好ましい。

【0017】

図３を見ると最もよくわかるように、それぞれの切断ローブ２４の上面２６は、好ましくはその前縁部３０からその開口３４まで、またその開口３４から後縁部３２まで延在する凸状屈曲部を有する。図２に示されているように、それぞれの切断ローブ２４の下面２８は、複数の溝３６、および隣接する溝３６の間に隔壁３８を有する。それぞれの切断ローブ２４の溝３６および隔壁３８は、その前縁部３０からその後縁部３２まで、またはその前縁部３０からその開口３４まで、およびその開口３４からその後縁部３２までのいずれかに延在する。前記溝３６のそれぞれは、ハブ１８の中心軸と同心である円弧の形状を有する。図３に示されているように、切断アセンブリのさらに別の部分は、円形プレートカッタ４０である。円形プレートカッタ４０は、ネジ４２などによって、渦巻き部５の取り入れ開口部７の前に取り付けられる。

【0018】

円形プレートカッタ４０は、軸１４を受け入れるための中心プレートボア、および複数の同心上の溝４４と隣接する溝４４の間の隔壁４６とを有する表面を有する。溝４４のそれぞれは、ボア、さらにはロータリカッタ１６のハブの中心軸と同心である円弧の形状を有する。駆動軸１４は、円形プレートカッタボア内に回転するように取り付けられる。この実施形態では、プレートカッタ４０は、その頂面からその底面へ完全に中を貫通する複数の穴４８を有する。図３に円形穴として図示されているが、これらの穴は、任意の幾何学的形状、例えば、円形、三角形、矩形、多角形、星形、および同様の形状などの任意の形状のさまざまな穿孔のいずれかであるか、またはこれらは湾曲したスロット、傾斜したスロット、都合のよい長さおよび幅の放射状に配置構成されたスロット、またはこれらの組合せであるものとしてよい。一実施形態では、穴４８は、その形状に関係なく、プレートカッタ４０の頂面と底面との間に厚さに関してテーパーが付けられ、したがって、それぞれの穴に強化されたナイフのような刃が付けられる。切断ローブ２４が軸１４上に取り付けられる場合、それぞれの切断ローブ２４の下面からの溝３６および隔壁３８は、円形プレートカッタ４０からの対応する隔壁４６および溝４４と並置される。好ましくは、切断ローブ２４は、円形プレートカッタ４０から、金属スペーサによって数千分の１インチだけ離される。

【0019】

図３は、円形プレートカッタ４０のアセンブリを示しており、ロータリカッタ１６のローブ２４は互いに並置されている。軸１４、およびロータリカッタ１６は、好ましくは、シャチ継手、例えば、円形プレートカッタ４０の各中心ボアを通してキー溝に入る軸１４にそったキー、およびロータリカッタ１６によって１つにまとめられ、最終的にエンドキャップ５０およびソケットヘッドねじ１５によって取り付けられる。ソケットヘッドねじ１５がエンドキャップ５０をロータリカッタ１６に当接して保持し、好ましくは軸１４内にまっすぐ通るようにする。図２および図３は、３つのローブを有するロータリカッタを示しているが、所望の数のローブ、例えば、２個から６個のローブ、好ましくは２個から４個のローブを使用することができる。

【0020】

それぞれの切断ローブ２４の下面からの溝３６および隔壁３８、ならびに円形プレートカッタ４０からの対応する隔壁４６および溝４４は、都合のよい形状を有するものとしてよい。一実施形態では、溝のそれぞれおよび隣接する溝の間の隔壁は、図４（ａ）に示されているように一般的に矩形の形状の断面を形成する。別の実施形態では、溝のそれぞれおよび隣接する溝の間の隔壁は、図４（ｂ）に示されているように一般的にＶ字型または三角形の断面を形成する。さらに別の実施形態では、溝のそれぞれおよび隣接する溝の間の隔壁は、図４（ｃ）に示されているように一般的に半円形の形状の断面を形成する。

【0021】

切断ローブ２４の嵌合溝および隔壁ならびに円形プレートカッタ４０は、液体中の固形物のサイズ縮小のためかなり広い裁断表面積を構成することによって従来技術に勝る改善をもたらす。加えて、前縁部および後縁部および中央開口をプレートカッタの表面を通る複数の穴と組み合わせて有するローブは、かなり多い切刃を備え、これにより固形物を減らす。

【0022】

遮られていない渦巻き部の入口開口部の相当面積である正味「流れ面積」を計算するために、回転しているカッタによって常時遮られている面積を差し引く。したがって、正味「流れ面積」＝静止円形プレートカッタ内の総穴面積－回転しているロータリカッタによって遮られている総面積である。回転している切断ローブのそれぞれのローブにおいて開口を有する本明細書で説明されている実施形態では、２つの明確に異なる利点が得られる、つまり、回転しているカッタによって遮られている面積の縮小、延いては正味「流れ面積」が増大することと、接触端の数が増加することである。そこで、従来技術の１つのシュレッダポンプでは、１回転当たり１０８回の切断が主張されている。本発明のシュレッダポンプの使用の排他的な例では、１回転当たり約１０００～約３０００回の切断速度で固形物を十分に裁断することができる。

【0023】

図５は、本発明にとって有用な双方向羽根車８を示している。羽根車８は、図１に示されているように、渦巻き部５内に軸１４を中心として回転するように取り付けられる。これは、複数の羽根５２を備えることが図示されている。羽根の数は、所望の用途のために当業者によって容易に決定可能なものである。図５は、６枚の羽根を示している。それぞれの羽根５２は、凸状表面を有する対向する湾曲面を有する。このような双方向羽根車は、軸が第１の回転方向または第２の回転方向のいずれかの方向に回転しているときに流体および液体中に埋め込まれた固形物を渦巻き部５の吐き出し開口部１１の方へ推進することができる。

【0024】

一実施形態では、本発明のシュレッダポンプは、第１の回転方向および第２の回転方向に軸１４の回転方向を交互に切り替えるためのコントローラ１７をさらに備える。これは、コントローラが、過剰な固形物がプレートカッタ４０の開口部内に詰まったことによって引き起こされる過負荷を感知し、ロータリカッタ１６の回転を自動的に逆転するときに特に有用である。これにより、固形物の一部が取り除かれ、残っている固形物が切断ローブの新しい前縁部によって切断されるようにできる。この逆転する特徴は、ロータリカッタ１６の周りに詰められた繊維状物質を解くのにも非常に有用である。このような逆方向コントローラは、当技術分野でよく知られている。

【0025】

図６ａは、ロータリカッタ１６が略円錐形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す。図６ｂは、カップ形状の凹状プレートカッタ４０が略円錐形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す。図７ａは、カップ形状の凹状プレートカッタ４０が略半球形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す。図７ｂは、ロータリカッタ１６が略半球形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す。図８ａは、カップ形状の凹状プレートカッタ４０が略円筒形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す。図８ｂは、ロータリカッタ１６が略円筒形のカップ形状の凹状プレートカッタと回転可能に嵌合する、本発明の一実施形態を示す。図９は、カップ形状の凹状プレートカッタ４０が対応するロータリカッタ１６と嵌合する略円筒形の構成である円形横断面を有する、本発明の一実施形態を示す。半球形または円錐形の構成を有するカップ形状の凹状プレートカッタを用いて、同様の嵌合配置が作られる。

【0026】

使用時に、本発明は、液体中の固形物を裁断する方法をさらに提供し、この方法は上述のシュレッダポンプを備えることと、次いで、電気モータで駆動軸を少なくとも１つの回転方向に回転させることと、次いで、液体、および任意選択の固形物を、切断アセンブリに通し、渦巻き部の中に送り込み、次いで、羽根車で液体および任意選択の固形物を推進して吐き出し開口部に通すこととを含む。

【0027】

これらの実施形態のカップ状の特徴は、裁断されている間は固形物を拘束し続けるという点で、従来技術の平らなカッタディスクを超える利点を示す。平らなディスクタイプは、固形物が吸い込まれるときにその一部を裁断するが、次にそれを切り出してポンプによって再び吸い込まれるまで液体中に戻す。本発明のカッタは、衣服などの固形物がカップ状のカッタアセンブリに吸い込まれると、完全に裁断されるまでそこに留まることを実現する。

【0028】

本発明を特に好ましい実施形態を参照し、図示して説明したが、当業者であれば本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および修正が加えられることは容易に理解できるであろう。特許請求の範囲は、開示されている実施形態、上述の代替え形態、およびそのすべての均等物を網羅するように解釈されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【図9】