JPS6155378A - 振動柱ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 この発明はポンプに関する。

「従来の技術」 第を図は出願人が既に出願している振動柱ポンプ（特願
昭！クー０≦７ｔｔｒ号）の縦断面図である。図は下端
が液中に直立静止している静止管コの上端を振動管３が
振動し得る密封装宜乙を介して密封して振動管！の下端
に接続し振動管５の上端を吐出ロブを備えた弁ケーシン
グ／／中に密封して押通し、弁ケーシングｌｌ中にて開
口し、不動部分に一端が当接して弾撥しているばねｌよ
の他端にて振動管５の上端に当接している弁板１４ｔを
押え、振動管よを長手方向に加振する加振装置７を備え
た振動柱ポンプを表わしている。また出願人が上記発明
に関する出願よりも以前のものとしては１ＰＩｆｅ昭５
７−〇コおり６号の振動柱ポンプがあり、上記振動柱ポ
ンプに対して振動管の下端を直接液中に沈め静止管を有
しない。

「発明が解決しようとする問題点」 静止管コ及び振動管３の管内（以下単１こ管内という）
を液が上昇してくる過程の該管内気柱圧力Ｂ、振動管ｊ
の変□位Ａ、弁板／ｌの振動管５の変位に対する相対変
位０の実測例を第９図の線図に示す。これは後述のポン
プ作用の挙動■の例である。横軸は時間ｔで曲線、２／
に示すｚＯの振幅で振動管３を加振した場合で、管内気
柱圧力、−一は該圧力２．２が弁設定圧力Ｐθに達する
と、弁変位コＪに示すように弁板／４ｔが振動管！上端
から離れ管内気体が弁部より流出し、弁開放中は大気圧
へに保たれる。このとき、弁板／グの運動が管内圧力の
変動に位相差な°く追随するなら（閉じ遅れが無ければ
）管内気体は弁部から弁開放時に流出するだけで、流入
することは無い。従って気体の流出したこと１こよる管
内圧力の減少に相洛する管内液体の上昇が起こる。

こうして管内を液体が上昇する。

しかしながら、第を図に示したような弁板／４ｔをばね
ｌよだけで押える従来の方法では、振動管ｊの加振振動
数によっては弁板ｌｌＩの閉じおくれが生じ必ずしも最
適な条件で揚液することができなかった◇ このように従来の振動柱ポンプでは、振動管５の上端に
尚接している弁板／グを不動部分に一端が当接して弾撥
しているばね１３の他端で押えられているだけで何ら弁
の動きを制御する構造ではなかった。このため弁板ｌＩ
Ｉの運動は取り付けたばね１３のばね定数、初期縮み代
、弁板／弘の質量などによって構成される振動系で規定
され、振動数によっては揚液に不利な弁板／４（の運動
を起こし、揚液不可能であったり、揚液可能な振動数で
も必ずしも最適な弁の運動にはならなかった。

本発明はこの欠点を除去するため弁の運動を制御する機
構を弁に取り付け、振動管の加振振動数に対して最適な
弁運動をさせるようにして振励管のポンプ特性を改善す
ることを目的とするものである。

〔・発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 この発明は下端が液中に通じた振動管の上端を吐出口を
備えた弁ケーシングに挿通して、弁ケーシング中にて開
口し、振動管を長手方向に加振する加振装置及び弁板の
振動管の振動に対する運動を制御する装置を備えた振動
柱ポンプである〇 「作用」 弁板の振動管の振動に対する運動を制御する装置により
、弁板と振動管の振動の位相差を制御する。

「実施例」 以下、図面（ζ従って本発明の実施例について説明する
。第７図は縦断面図である。

開液面／下に下端が没して両端が開口している静止管ユ
は固設したブラケットＪにコネクタグを介して固定され
ている。パイプ状の振動管５はコネクタグに例えば可撓
接手のような密封装置＋により静止管コと水密にして連
結されている。振動管！は例えば不釣合重量を有する回
転体を回転させることにより振動を生ずる不動部分に据
付けた加振装置りの出力部ｇに上下方向移動を許されな
いように支持されている。加振装置りは限定はされない
が上下方向の振動を発生するものが必要である。

振動管！の上部は少なくとも容器状であって吐出ロブを
備えるようにした固設した弁ケーシングｌ／を挿通して
いる。振動管よが弁ケーシングｌ／を挿通する部分は振
動管よが管の長手方向に振動を許すようにして密封され
ており、例えばベローの内径側が振動管左に固定され、
外径側が弁ケーシング／ｌに固定された密封装置／コを
備える。

弁ケーシング／／中では振動管！端が中間位置になるよ
うに突出している。振動管！端を弁シート／３と゛して
弁板／グが尚接し、弁ケーシングＩ／中には加振装ｆＲ
１ｂが設けられ、加振装置／Ａの出力部／７は弁板／Ｆ
を上下動させるように弁板１４ｔに連結されている。加
振装置７．／６は夫々コントローラ／ｌにより制御され
加振する位相差の調節を行うようになっている。

加振装置りを附勢すると出力部ざは上下動し。

振動ｖ３を上下動させる。同時に加振装置／４を附勢す
るとその出力部／７は上下動し、弁板／グを上下動させ
る。

ポンプ作用の挙動を示せば次のとおりである。

■　弁板／４（が振動管！に追随して運動するように加
振するとき ■　液面の上昇過程 弁板ｌグが振動管３に追随して運動するようにして、振
動管よを上下運動させると、管内気柱圧力の変動に伴っ
て管内の液面も上下運動する。この液面の上下運動は、
気柱の弾性と液柱の質量からなる一種のバネ−５Ｉ量系
の振動現象に伴うものであり、従って摩擦などによる減
衰が小さいから振動管５の上下運動の振動数を管内の気
柱−液柱系の固有振動数に設定すると管内気柱の圧力は
非常に高くなる。そこで、弁をある設定圧力以上で開放
するようにすると、管内の気柱圧力が弁の設定圧力以上
ｌこなると弁が開放して、気柱圧力の上限を弁設定圧に
保持するので、加振−周期当りの気柱圧力の平均値は大
気圧以下となり、その圧力減少に相法しだ液柱の上昇が
起こる。これが連続的に起こり液面が振動管よの上端ま
で上昇する。

Ｏ液の吐出過程 液面が振動管よの上端に達した後は、振動管よより管内
液柱に作用する慣性力により、液柱が弁板／Ｆを押し上
げ液が振動管！の上端より流出する。

■　弁板／ｌＩが振動管５に追随せずに運動するように
加振するとき（第２図乃至第７図）■　振動管よが第２
図において、下方へ移動する際には、弁板／グはこれに
追随せず遅れて下方に移動し上部端では、振動管！と弁
板／ダの間に若干の隙間ができる。このとき振動管よ内
の空気が上部へ逃げる００　振動管夕が下限にくると、
第３図に示すように弁板／４（が追いついて弁シート／
、７を閉じる。

○　弁板／ｌＩにより弁口が閉じたまま振動管よが上昇
すると、振動管よ及び静止管λ内の空気は膨張し両管内
の圧力は低下し管内の液面は上昇する（第Ｚ図）Ｑ さらに振動管よが下降するときには、振動管！及び静止
管コ中の液は液の慣性により、あまり下がらない。従っ
てこのときも気体が上部へ排出され振動管よ及び静止管
ユ内圧力は低下し液が上昇する。

このような作用により、液が充満しているときは、液中
に、充満していないときには気体中に振動管よあるいは
弁板／４’による圧力変動が伝わり、気体あるいは液体
中に圧力の定在波が発生するが、圧力定在波は、弁板ｌ
ｌＩの部分で変動圧力が大きく、静止管コの下部で少な
くなるため、弁板ｌｌＩと弁シートｌＪの間から液体あ
るいは気体が上部へ逃げ出す。同様に■〜Ｏの状態をく
り返すことによってやがて振動管よの上端まで液が達し
、第一図のように振動管よが下るときに液が弁ケーシン
グ／／中に溢れ出て、弁ケーシング／／中より吐出ロブ
の方向へ流れるようになり、後は続いて揚液して吐出さ
れることとなる。

従って、振動管３の加振振動数は弁板／グの質量、ばね
／Ａ−の抵抗、振動管！内の気柱の弾性に対して弁板を
運動させるのに最適な振動数でなくとも、弁板ｌ弘と振
動管！を一定の位相差でもって運転でき、該位相差をコ
ントローラＩｔにより調整できるから一つの振動数にお
いて最適な吐出量を得ることができる。

また逆に、わざと弁板／Ｆの閉じ遅れを起こさせれば弁
部より気体が振動管！内に流入するので管内液面を開液
面／より押し下げることが可能である。

第５図はこの発明の他の実施例の縦断面図である。弁ケ
ーシング／／内において弁板／１．ｔと振動管５はダシ
ュポットダンパ／９を介して連結され弁板／グと弁ケー
シング７７間にはばね／よが挿入されている。これによ
り振動管５の変位に対する弁板１４ｔの位相を制御する
ことができる。

第２図、第７図は夫々がこの発明の他の実施例であって
、第６図は第１図において、第７図は第３図において夫
々振動管５を静止管−等を介在させないで液中にその下
端を沈めたものである。

〔発明の効果〕

本発明は振動管の振動に対して弁の振動を制御する制御
機構が取り付けであるので振動管の加振振動数によって
最適な揚液条件を作ることができ、従って今まで揚液で
きなかった加振条件でも揚液できるようになり、効率も
大幅に改善できる。また弁の運動を制御することにより
。

管内液面の上昇速度を任意に変えたり、停止させたりす
ることが可能となる。さらに、弁の閉じ遅れを起こさせ
ることにより管内液面を自由表面から押し下げることも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第二図乃至第７図
は第１図の作用を説明する縦断面図、第５図、第６図、
第７図は夫々が本発明の他の実施例の縦断面図、第を図
は従来例の縦断面図、第９図は振動柱ポンプの動作を示
す線図である。 ／・・開液面　コ・Φ静止管　３・・ブラケット　グ・
・コネクタ　よ・・振動管　６・・密封装置　７・・加
振装置　ｇ・・出力部　タ・・吐出口　／／・・弁ケー
シング　／ユ・・密封装置　／３・・弁シート／ｌＩ・
・弁板／！・・ばね　１６・Φ加振装置　／り・−出力
部　／Ｍ−・コントローラ　／デ・Φダシュポットダン
パ　コ／・・曲線　ユコ・・管内気柱圧力　、２Ｊ・・
弁変位。 特許出願人　　株式会社荏原製作所 代　理　人　　　新　　井　　−部 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下端が液中に通じた振動管の上端を吐出口を備えた
   弁ケーシングに挿通して、弁ケーシング中にて開口し、
   振動管を長手方向に加振する加振装置及び弁板の振動管
   の振動に対する運動を制御する装置を備えた振動柱ポン
   プ。 ２、弁板を開閉方向に加振する装置を備え、該加振装置
   と振動管の加振装置とを連携して振動管と弁板の振動の
   位相差を調整する弁板の振動管の振動に対する運動を制
   御する装置を有する特許請求の範囲第１項記載の振動柱
   ポンプ。 ３、弁板を振動管の上端の開口に向つて附勢するばねと
   、振動管と弁板を振動管と弁板の運動方向に抵抗を与え
   るダンパを備えた弁板の振動管の振動に対する運動を制
   御する装置を有する特許請求の範囲第１項記載の振動柱
   ポンプ。