JPH0640383U

JPH0640383U - 空気室の水位コントロール装置

Info

Publication number: JPH0640383U
Application number: JP7556192U
Authority: JP
Inventors: 村晴夫中
Original assignee: 新潟ウオシントン株式会社
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】往復動ポンプにおける空気室のエア補充の間
隔を長くして、エア補充の手間の削減により省力化を図
り、長期間の安定運転、安定操業を持続できるようにす
る。【構成】エアＡを封入した吸込エアチャンバー等の空
気室をメインチャンバー１とし、このメインチャンバー
１に、内部の液体Ｗをオーバーフローにより流出させ得
る水位調整管２を設け、この水位調整管２に、エアＡが
封入された補助チャンバー３を接続する。当初は、液体
が水位調整管２から流出することなく、脈動減衰・クッ
ション・容量補償の機能が正常に働く。次第にエアが液
体に溶解消費され、水位が上昇すると、液体が水位調整
管２をオーバーフローして補助チャンバー３へ流出し、
この液体分だけエアが押し出され、メインチャンバー３
へ置換補充され、長期間必要最小量のエア容量が確保さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、往復動ポンプ等に設置される空気室（吸込エアチャンバー，エアクッションタンクなど）の水位コントロール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

往復動ポンプは、ピストンあるいはプランジャーの往復運動により、吸込弁が負圧で開いて液体をシリンダ内に吸い込み、かつ吐出し弁が圧力上昇で開いて液体を送り出すポンプである。このような往復動ポンプにおいては、吸込動作が連続的でなく、吸込量が変動するため、空気室を設けて吸込量を平均化することが行われている。

【０００３】このような空気室には、脈動減衰を目的とする吸込エアチャンバーやクッション・容量補償を目的とする大型のクッションタンクがあり、いずれの場合も、エアを満たした密封容器内に液体を導入する構造である。過剰の流量があると、エアの圧縮により液体を流入させて貯え、流量が不足すると、エアの膨張により貯えられた液体を押し出し、流動変動を平均化するようにされている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述のような従来の空気室の場合、容器内の液体が運転中に常に流出入するため、エアが少しずつ液面から溶解してゆき、充填されているエア容量が次第に減少し、液体の水位（気液界面）が上昇する。エア容量が減少すると、脈動減衰機能・クッション機能・容量補償機能が低下してしまうため、この機能低下を補うため、連続運転中や連続操業中において基準水位に戻すべく、少なくとも１回／日のエア補充の手間が必要となる。吸込エアチャンバー、クッションタンクでエアの補充を怠った場合には、往復動ポンプに異常脈動、異常振動が発生する他、有害なキャビテーション運転となり、バルブ、プランジャー、パッキング等の損傷を引き起こしてしまうことがある。

【０００５】この考案は、前述のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、吸込エアチャンバーやクッションタンク等の空気室のエア補充の間隔を長くして、連続運転中や連続操業中におけるエアの補充およびその手間を削減し、省力化を図り、長時間必要エア容量を確保して安定運転、安定操業を持続できる空気室の水位コントロール装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、エアを封入した吸込エアチャンバーやクッションタンクなどの空気室内に液体を導入し、この空気室内における液体の水位を制御する水位コントロール装置であって、前記空気室をメインチャンバーとし、このメインチャンバーに、メインチャンバー内の液体をオーバーフローにより流出させ得る水位調整管を設け、この水位調整管に、エアが封入された補助チャンバーを接続したものである。

【０００７】また、吸込圧力が大きく変動する場合には、水位調整管と補助チャンバーとを接続する置換パイプに、通常は開状態で、メインチャンバー内における急激な圧力変動により閉状態となってメインチャンバーから補助チャンバーへのエアの流出と補助チャンバーからメインチャンバーへのエアの流入の両方を阻止し得る両方向チェック弁を設ける。両方向チェック弁は、ボールと、このボールが移動自在に収納され、エアが通過可能なボール収納室と、このボール収納室の両側部に設けられたボール弁座を備えたものを使用し、置換パイプに水平に設置する。

【０００８】

【作用】

メインチャンバー内にエアが充分に充填されている初期状態では、メインチャンバー内の液体が水位調整管から流出することなく、適正容量のエアにより、脈動減衰機能・クッション機能・容量補償機能が正常に働く。ポンプの運転によりメインチャンバー内のエアが液体に溶解していくと、メインチャンバー内のエア容量が減少し、水位が次第に上昇する。この水位が設定したレベル以上になると、液体が水位調整管をオーバーフローして補助チャンバーに流れ込む。補助チャンバーにおいては、流れ込んだ液体の量だけエアが押し出され、水位調整管を介してメインチャンバーの上部に移動し、メインチャンバーにエアが置換補充される。これにより、メインチャンバーの必要最小のエア容量が確保される。補助チャンバー内のエアがなくなり、液体が満杯になるまで、以上が繰り返され、長期間にわたって人手によるエア補充の手間が省けることになる。

【０００９】また、吸込圧力が大きく変動する場合、両方向チェック弁がないと、圧力の上昇によってメインチャンバー内のエアが補助チャンバーに流出し、圧力の下降方向では補助チャンバー内のエアがメインチャンバーに流入し、吸込圧力の変動により適性水位のコントロールが得られないが、置換パイプに両方向チェック弁を配設することにより、この問題を解消することができる。すなわち、吸込圧力上昇時には、メインチャンバーから補助チャンバーへのエアの流れによりボールが移動して一方の弁座を閉塞し、メインチャンバーから補助チャンバーへのエアの流出が阻止され、圧力下降時には、同様に補助チャンバーからメインチャンバーへの流れがボールと他方の弁座により阻止され、吸込圧力変動時の水位を適性にコントロールする。吸込圧力が一定の状態では（メインチャンバーの圧力と補助チャンバーの圧力が等しい場合は）、ボールが弁座を閉塞することなく、両方向チェック弁は開状態でエアや液体が徐々に自由に通過することができ、液体のオーバーフロー・エアの置換補充が支障なくなされる。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案を図示する一実施例に基づいて詳細に説明する。これは、熱間圧延におけるデスケーリング水を供給するプランジャーポンプの吸込エアチャンバーに適用した例であり、図１はプランジャーポンプの吸込エアチャンバーに設けた水位コントロール装置を示す断面図、図２は図１の変形例を示す断面図、図５、図６はプランジャーポンプ設備を示す正面図、側面図である。

【００１１】プランジャーポンプ設備は、図５、図６に示すように、図示しない電動機・減速機により駆動されるクランク機構と、クランク機構により往復動する複数のプランジャーとが内蔵されたポンプ本体２０、吸込弁および吐出弁が設けられた複数のシリンダ２１、このシリンダ２１の吸込側に接続される吸込管（マニホールド）２２、シリンダ２１の吐出側に接続される吐出管２３などから構成されている。

【００１２】吸込エアチャンバー１は、吸込管２２に複数（この例では４個）配置され、連結管２４を介して接続され、ポンプ水Ｗが導入される。なお、図１に示すように、側部にはレベルゲージ２５が取り付けられている。また、図１に示すように、上部にはエア導入管２６が取り付けられ、エアチャージパイプ２７、チャージバルブ２８、ストップバルブ２９を介して工場エアが内部に供給できるようにされている。なお、各吸込エアチャンバー１は、連通管３０により上部が相互に連通するようにされている。

【００１３】このような吸込エアチャンバー１をメインエアチャンバーとし、この各メインエアチャンバー１に水位調整管２と補助エアチャンバー３とをそれぞれ設置する。水位調整管２と補助エアチャンバー３とは、置換パイプ（またはホース）４を介して接続する。メインエアチャンバー１の側部には、連通孔５ａ，６ａを有する上部取付け部材５と下部取付け部材６を介して上下連通管７を鉛直に設け、この上下連通管７によりメインチャンバー１の上下を連通させる。

【００１４】このような連通管７内に水位調整管２を配置し、メインエアチャンバー１内の水Ｗをオーバーフローにより補助エアチャンバー３に排出可能とし、かつメインエアチャンバー１内の上部に補助エアチャンバー３内のエアＡを供給可能とする。水位調整管２は、下部を下部取付け部材６に固定し、上端がメインチャンバー１内のエアＡの必要最小水位Ｌ₂（機能を低下させない必要最小量のエアＡを確保できる水位）を設定できる長さとする。

【００１５】補助エアチャンバー３は、メインエアチャンバー１内からの水Ｗを収納し、かつエアＡをメインエアチャンバー１へ供給する密封容器であり、メインエアチャンバー１より低い位置に設置する。また、その容量は、調整を不要とする目標期間、例えば１週間のエアの溶解消費量を計算で求めて決定する。置換パイプ４は、上端をプラグ８を介して水位調整管２の下端に接続し、下端を調整バルブ９を介して補助エアチャンバー３の上部に接続する。また、補助エアチャンバー３には、内部の水位を検出するレベルゲージ１０と、内部の水を排出するドレーンバルブ１１を設ける。

【００１６】以上のような構成において、次のように動作する。 (1) 基準水位Ｌ₁（エアが充分に充填されている初期状態）でのエア容量は、バランス時の圧力Ｐにおいて（Ｖ_M1＋ｖ_S1）リットルであり、この基準水位Ｌ₁で水Ｗの圧力とエアＡの圧力が各メインエアチャンバーにおいてバランスしている。但し、Ｖ_M：メインエアチャンバーのエア容量ｖ_S：補助エアチャンバーのエア容量ポンプを始動すると、流量変動により基準水位Ｌ₁を上限として水Ｗがメインエアチャンバー１内を出入りし、この状態では、メインエアチャンバー１内の水Ｗが水位調整管２から流出することなく、適正容量のエアＡにより、脈動減衰機能が正常に働いている。なお、この時の圧力変動は小さく、無視できる。

【００１７】 (2) ポンプの運転を続けることにより、例えばＰ＝４ｋｇ／ｃｍ²において１リットル／Ｈｒの割合でエアＡが水Ｗに溶解してゆく。 (3) メインエアチャンバー１と補助エアチャンバー３内のエア容量が減少してゆき、次第に水位が上昇し、Ｌ₂の水位に達する。このＬ₂でのエア容量は（Ｖ_M2 ＋ｖ_S2）リットルとなる。但し、（Ｖ_M1＋ｖ_S1）＞（Ｖ_M2＋ｖ_S2）である。 (4) 更にエアＡが溶解し、水位がＬ₂より上昇すると、水位調整管２に水Ｗが流入し、置換パイプ４を通って補助エアチャンバー３内に落ちる。

【００１８】 (5) 補助エアチャンバー３内に落ち込んだ水の量だけエアＡが置換パイプ４を通ってメインエアチャンバー１内に移動し、必要最小水位Ｌ₂が確保される。 (6) 前記（5)が繰り返し行われることで、次第に補助エアチャンバー３内のエアＡが水Ｗに置換されて減少し、水位が上昇して１週間で満杯になる。 (7) 補助エアチャンバー３が満杯になったならば、調整バルブ９を閉にしてドレーンバルブ８により補助エアチャンバー３内の水を抜き、工場エアをエアチャンバー１，３内に充填し、再び基準水位Ｌ₁にセットする。

【００１９】これにより、従来は１日に１回のエア補充が必要であったものが、１週間に一度のエア補充で済み、大幅な省力化を図ることができた。また、メインチャンバー１に水位調整管２等を取り付け、これに置換パイプ４を介して補助エアチャンバー３を接続する構造なので、既設の吸引エアチャンバーにも、簡単に取り付けることができる。

【００２０】次に、吸込系の圧力が常に一定の場合には、図１の水位コントロール装置でよいが、吸込圧力が図４に示すように上下に急激に変動する場合も多々あり、このような場合には、図２に示すような水位コントロール装置とする。図２において、基本的な構造は図１と同じであるが、置換パイプ４に両方向ボールチェック弁１２を設置する。この両方向ボールチェック弁１２は、通常は開状態で流体を徐々に自由に通し、急激な圧力変動があると両方向の流れとも阻止する弁であり、弁本体１３と、ボール１４と、このボール１４を収納する収納室１５と、この収納室１５の両端部に設けた弁座１６，１７から構成する。

【００２１】図３に示すように、弁本体１３は、例えばめすニップル１３ａとおすニップル１３ｂを組み合わせて形成し、めすニップル１３ａに弁座１６を設け、おすニップル１３ｂに収納室１５と弁座１７を形成する。収納室１５はボール１４が自由に移動できると共に、エアが抵抗少なく通過できる大きさとする。ボール１４は、弁座を閉塞する大きさとし、またある流速ｖ₁で移動でき、かつ自重により弁座から離脱できるような重さとする。また、この両方向ボールチェック弁１２は水平に取り付ける必要があり、図２に示すように、置換パイプ４に水平部４ａを設け、ここに取り付けるようにする。

【００２２】以上のような構成において、吸込圧力が図４に示すように４ｋｇ／ｃｍ²の一定圧力に対して最大６ｋｇ／ｃｍ²、最小２ｋｇ／ｃｍ²で断続的に変動する場合、最大圧力６ｋｇ／ｃｍ²で水Ｗがオーバーフローしないように、水位調整管２の上端を最大レベルＬ₃より差（Ｌ₂─Ｌ₁）分だけ高くセットしておく。このような状態で次のように動作する。 (1) 吸込圧力が上昇して６ｋｇ／ｃｍ²になると、メインエアチャンバー１内のエアＡが補助エアチャンバー３へ向かって流出しようとするが、エアＡの流速がある流速ｖ₁を超えると、ボール１４が補助エアチャンバー側へ移動して弁座１６に着座し、メインエアチャンバー１からのエアＡの流出を阻止する。

【００２３】 (2) 吸込圧力が２ｋｇ／ｃｍ²に下降すると、補助エアチャンバー３内のエアＡがメインエアチャンバー１へ向かって流入しようとするが、(1) と同様にエアＡの流速がある流速ｖ₁を超えると、ボール１４がメインエアチャンバー側へ移動して弁座１７に着座し、エアＡのメインエアチャンバー１への流入を阻止する。以上により、吸込圧力が変動しても、メインエアチャンバー１内のエアＡの流出と補助エアチャンバー３からのエアＡの流入を無くすことができ、メインエアチャンバー１内で規定の水位コントロールができる。

【００２４】 (3) 吸込圧力が４ｋｇ／ｃｍ²で一定の場合には、置換パイプ４内の流速がｖ₁ を越えることがないため、ボール１４が弁座１６，１７を閉塞することはなく、エアＡや水Ｗが通過することができ、図１の場合と同様に消費による水位上昇に伴う水Ｗの補助エアチャンバー３への流出と、これに伴う補助エアチャンバー３からのエアＡの置換補給が支障なく行われる。

【００２５】なお、以上は吸込エアチャンバーについて説明したが、クッションタンクなどエアが液体に溶解して消費される空気室に、この考案の水位コントロール装置を適用できることはいうまでもない。

【００２６】

【考案の効果】

前述の通り、この考案は、空気室をメインチャンバーとし、このメインチャンバーに水位調整管を介して補助チャンバーを接続し、メインチャンバーにおけるエアの溶解消費による液体の増加分を補助チャンバーに流出させ、代わりにエアを補充するように構成したため、次のような効果を奏する。 (1) 補助チャンバーの容量分だけエアを自動的に補給することができ、長期間にわたって必要エア容量を確保して安定運転、安定操業を行うことができる。 (2) エアの補充の間隔を長くすることができ、補充の手間の削減により大幅な省力化を図れる。 (3) 比較的簡易な構造で安価であり、既設の空気室にも容易に取り付けることができる。 (4) また、両方向チェック弁を設置することにより、吸込圧力が大きく変動しても、メインエアチャンバーにおけるエアの流出入を阻止することができ、吸込圧力変動に見合った水位コントロールができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の水位コントロール装置を示す断面図
である。

【図２】図１の水位コントロール装置の変形例を示す断
面図である。

【図３】図２の水位コントロール装置に設置する両方向
チェック弁を示す断面図である。

【図４】吸込圧力の変動を示すグラフである。

【図５】プランジャーポンプ設備を示す正面図である。

【図６】プランジャーポンプ設備を示す側面図である。

【符号の説明】

１メインエアチャンバー（吸込エアチャンバ
ー）２水位調整管３補助エアチャンバー４置換パイプ７上下連通管９調整バルブ１０レベルゲージ１１ドレーンバルブ１２両方向ボールチェック弁１３弁本体１４ボール１５収納室１６，１７弁座２０ポンプ本体２１シリンダ２２吸込管２３吐出管２４連結管２５レベルゲージ２６エア導入管２７エアチャージパイプ３０連通管

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エアを封入した空気室内に液体を導入
し、この空気室内における液体の水位を制御する水位コ
ントロール装置であって、前記空気室をメインチャンバーとし、このメインチャン
バーに、メインチャンバー内の液体をオーバーフローに
より流出させ得る水位調整管を設け、この水位調整管
に、エアが封入された補助チャンバーを接続したことを
特徴とする空気室の水位コントロール装置。
【請求項２】エアを封入した空気室内に液体を導入
し、この空気室内における液体の水位を制御する水位コ
ントロール装置であって、前記空気室をメインチャンバーとし、このメインチャン
バーに、メインチャンバー内の液体をオーバーフローに
より流出させ得る水位調整管を設け、この水位調整管
に、エアが封入された補助チャンバーを接続し、前記水
位調整管と補助チャンバーとを接続する置換パイプに、
通常は開状態で、メインチャンバー内における急激な圧
力変動により閉状態となってメインチャンバーから補助
チャンバーへのエアの流出と補助チャンバーからメイン
チャンバーへのエアの流入の両方を阻止し得る両方向チ
ェック弁を設けたことを特徴とする空気室の水位コント
ロール装置。
【請求項３】請求項２において、両方向チェック弁
は、ボールと、このボールが移動自在に収納され、エア
が通過可能なボール収納室と、このボール収納室の両側
部に設けられたボール弁座を備え、置換パイプに水平に
設置されることを特徴とする空気室の水位コントロール
装置。