CN110177943A

CN110177943A - 液体供给系统

Info

Publication number: CN110177943A
Application number: CN201880006941.2A
Authority: CN
Inventors: 森浩一; 古田清隆
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-08-27
Also published as: WO2018143426A1; JPWO2018143426A1; KR20190098226A; RU2019122418A; EP3578819A1; RU2019122418A3; US20200011322A1

Abstract

本发明提供一种液体供给系统，其能够不使装置大型化而抑制气穴的产生。该液体供给系统包括第一泵室(P1)，由围绕第一波纹管(141)的外周面的空间形成；第二泵室(P2)，由围绕第二波纹管(142)的外周面的空间形成；第一止回阀(160A)，设置于通过第一泵室(P1)的流路上，防止流体的回流；以及第二止回阀(160B)，设置于通过第二泵室(P2)的流路上，防止流体的回流，其中，第一止回阀(160A)及第二止回阀(160B)均设置于容器(130)上，配置于与驱动轴部件(120)的线性传动器(110)相对于轴部件(120)相反的一侧。

Description

液体供给系统

技术领域

本发明涉及一种供给液体的液体供给系统。

背景技术

为了向循环流路中循环液体，目前得知利用具有由波纹管形成的泵室的液体供给系统的技术(参照专利文献1)。在这样的液体供给系统中，在包括泵室的容器所连接的配管上，包括防止液体回流的止回阀。

在这样的技术中，止回阀阀门开口面积越窄，流速越快，在阀门的下游侧容易产生气穴。如果产生气穴，除了导致异常音、震动以外，泵的排出效率降低。为了抑制气穴的产生，扩大阀门的开口面积很有效。但是，扩大连接容器的配管上具备的止回阀的阀门开口面积有限制，或者，必须使用粗管而使包含配管的装置整体大型化。

专利文献1：国际公开第2015/050091号

专利文献2：日本特开2016-37912号公报

专利文献3：日本特开平4-128578号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够不使装置大型化而抑制气穴产生的液体供给系统。

本发明为了解决上述课题采用了以下手段。

即，本发明的液体供给系统，包括：

容器，其内部包括泵室，并且设有流体的吸入口及送出口；

轴部件，在所述容器内沿垂直方向往返移动；

第一波纹管及第二波纹管，在所述容器内沿垂直方向排列配置，并随着所述轴部件的往返移动而伸缩；

第一泵室，由围绕所述第一波纹管的外周面的空间形成；

第二泵室，由围绕所述第二波纹管的外周面的空间形成；

第一止回阀，设置于通过所述第一泵室的流路上，防止流体的回流；以及

第二止回阀，设置于通过所述第二泵室的流路上，防止流体的回流，

其中，所述第一止回阀及所述第二止回阀均设置于所述容器上，配置于与驱动所述轴部件的传动器相对于所述轴部件相反的一侧。

根据本发明，第一止回阀及第二止回阀设置于容器内，配置于与传动器相对于轴部件相反的一侧。而且，与在容器连接的管道上设置止回阀的情况相比，在容器上设置更容易，不需要将包含配管的装置整体大型化。此外，能够容易地组装第一止回阀及第二止回阀而不被传动器妨碍。进一步地，容易保证扩大第一止回阀及第二止回阀的配置空间，容易扩大这些阀门的开口面积。

优选地，所述第一止回阀包括承受从所述轴部件的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升，从而打开阀门的圆环状的第一阀体；

所述第二止回阀包括承受从所述轴部件的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升，从而打开阀门的圆环状的第二阀体。

由此，能够扩大阀门的开口面积，此外，与通过沿垂直方向流动的流体开合阀门的止回阀(例如，提升阀)相比，没有流体流动的阻力，阀门开合的响应性能优异，因此，能够防止向泵室的流体流入不足导致的气穴的产生。

优选地，所述第一止回阀及所述第二止回阀均在所述容器内同轴于所述轴部件配置。

由此，在组合形成泵室的部件与容器时，能够简单地组合。

优选地，第一阀体的阀门开合部的直径与第二阀体的阀门开合部的直径相同。

由此，能够简单地使第一阀体与第二阀体阀门的开合期间相同。

另外，上述各结构在可行的范围内能够组合而采用。

如上所述，根据本发明，能够不使装置大型化而抑制气穴的产生。

附图说明

图1是本发明实施例的液体供给系统的概要结构图。

图2是本发明实施例的止回阀的部分剖视图。

图3是扩大本发明实施例的第一止回阀及第二止回阀附近的示意性剖视图。

图4是表示本发明实施例的止回阀的阀门关闭状态的示意性剖视图。

图5是表示本发明实施例的止回阀的阀门打开状态的示意性剖视图。

图6是表示本发明实施例的止回阀的阀门关闭途中状态的示意性剖视图。

符号说明

10液体供给系统

100系统本体

110线性传动器

120轴部件

121轴本体部

122圆筒部

122a上端侧外向法兰部

122b下端侧外向法兰部

123连接部

130容器

130a开口部

130b吸入口

130c送出口

130d流路

130e流路

130X躯体部

130Xa第一内向法兰部

130Xb第二内向法兰部

130Xc第一流路

130Xd第二流路

130Y底板部

141第一波纹管

142第二波纹管

151第三波纹管

152第四波纹管

160止回阀

160A第一止回阀

160B第二止回阀

160C第三止回阀

160D第四止回阀

161阀体

161A第一阀体

161B第二阀体

161a、161Aa、161Ba圆筒部

161b、161Ab、161Bb扩径部

161c、161Ac、161Bc外向法兰部

161c1上端面

162、162A、162B副阀体

170被安装部

171流路

172引导面

173环状槽

173a槽底面

173b槽侧面

174阀座

200真空容器

310吸入管

320送出管

G环状缝隙

P1第一泵室

P2第二泵室

具体实施方式

接下来，参照附图，基于实施例示例地详细说明用于实施本发明的方式。其中，该实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特定的记载，不表示本发明的范围仅限于此。

(实施例)

参照图1～图6说明本发明的实施例的液体供给系统。本实施例的液体供给系统例如能够为了使超导设备维持超低温状态而适当使用。即，在超导设备中，需要使超导线圈等经常冷却。因此，通过对包括超导线圈等的被冷却装置经常供给超低温的液体(液氮、液氦)，被冷却装置被经常冷却。更具体地，设置通过被冷却装置的循环流路，并且，在该循环流路中安装本实施例的液体供给系统，由此，能够使超低温的液体循环，使被冷却装置经常冷却。

<液体供给系统的整体结构>

图1是本发明的实施例的液体供给系统整体的概要结构图，是从剖面表示出液体供给系统整体概要结构的图。本实施例的液体供给系统10包括液体供给系统本体(以下称为系统本体100)、在内部设置有系统本体100的真空容器200和配管(吸入管310及送出管320)。吸入管310及送出管320均从真空容器200的外部进入真空容器200的内部，与系统本体100连接。真空容器200的内部封闭，真空容器200的内部中，系统本体100、吸入管310及送出管320外侧的空间维持真空状态。由此，该空间具备隔热功能。液体供给系统10通常设置在水平面上。在设置了液体供给系统10的状态下，图1中上侧为垂直方向上侧，图1中下侧为垂直方向下侧。

系统本体100包括作为驱动源的线性传动器110、通过线性传动器110在垂直方向上往返移动的轴部件120和容器130。另外，线性传动器110固定于任意位置，固定位置可以是容器130，也可以固定于其它未图示的位置。轴部件120以如下的方式设置：从容器130的外部，经容器130顶部上设置的开口部130a进入容器内部。此外，容器130的底部设有流体的吸入口130b及送出口130c。上述的吸入管310连接设置了吸入口130b的位置，送出管320连接设置了送出口130c的位置。

容器130的内部包括多个部件，通过这些多个部件所划分的多个空间形成多个泵室、液体的流路和隔热用的真空室。以下，更详细地说明该容器130的内部结构。

轴部件120具有轴本体部121，其内部具有中空部；圆筒部122，其以围绕轴本体部121的外周面侧的方式设置；以及连接部123，其连接轴本体部121和圆筒部122。此外，圆筒部122的上端设有上端侧外向法兰部122a，圆筒部122的下端设有下端侧外向法兰部122b。

容器130包括大致圆筒状的躯体部1310X和底板部130Y。此外，躯体部130X上设有设置于高度方向的中间附近的第一内向法兰部130Xa和设置于上方的第二内向法兰部130Xb。

躯体部130X的内部，在周向上隔开间隔而形成多个沿轴向延伸的第一流路130Xc。此外，在躯体部130X的内部，在比设置了第一流路130Xc的区域更靠近径向外侧的位置，还设有由在轴向延伸的圆筒状空间构成的第二流路130Xd。此外，在容器130的底部，向径向外侧延伸且与第一流路130Xc连接的流路130d圆周状均匀形成。进一步地，在容器130的底板部130Y上，向径向外侧延伸的流路130e圆周状均匀形成。即，这些流路130d及流路130e，以流体自中心轴线侧向径向外侧在360°全方向上呈放射状地流动的方式构成。

此外，容器130的内部设有随着轴部件120的往返移动而伸缩的第一波纹管141及第二波纹管142。这些第一波纹管141及第二波纹管142沿垂直方向排列配置。第一波纹管141的上端侧固定于轴部件120的圆筒部122的上端侧外向法兰部122a上，第一波纹管141的下端侧固定于容器130的第一内向法兰部130Xa上。此外，第二波纹管142的上端侧固定于容器130的第一内向法兰部130Xa上，第二波纹管142的下端侧固定于轴部件120的圆筒部122的下端侧外向法兰部122b上。然后，围绕第一波纹管141的外周面的空间形成第一泵室P1，围绕第二波纹管142的外周面的空间形成第二泵室P2。

此外，容器130的内部还设有随着轴部件120的往返移动而伸缩的第三波纹管151及第四波纹管152。第三波纹管151的上端侧固定于容器130的顶部，第三波纹管151的下端侧固定于轴部件120上。由此，闭塞住容器130上设置的开口部130a。第四波纹管152的上端侧固定于容器130上设置的第二内向法兰部130Xb上，第四波纹管152的下端侧固定于轴部件120的连接部123上。然后，轴部件120的轴本体部121内部的中空部所形成的第一空间K1、第三波纹管151的外周面侧及第四波纹管152的内周面侧等所形成的第二空间K2、在第一波纹管141及第二波纹管142的内周面侧形成的第三空间K3连接。这些第一空间K1、第二空间K2和第三空间K3所形成空间封闭。在本实施例中，由它们所形成的封闭空间维持真空状态，具备隔热功能。

进一步地，在容器130的内部设有4个止回阀160(根据安装位置，适当称作第一止回阀160A、第二止回阀160B、第三止回阀160C及第四止回阀160D)。这些4个止回阀160均在容器130内，配置于轴部件120的同轴上。即，以轴部件120的中心轴线与各止回阀160的中心轴线一致的方式设计。此外，第一止回阀160A和第二止回阀160B均设置于容器130上。此外，这些第一止回阀160A和第二止回阀160B均配置于与线性传动器110相对于轴部件120相反的一侧(下侧)。然后，第三止回阀160C和第四止回阀160D配置于第一止回阀160A和第二止回阀160B的上侧。

此外，第一止回阀160A和第三止回阀160C设置于通过第一泵室P1的流路上。该第一止回阀160A和第三止回阀160C通过第一泵室P1的泵送功能而承担防止流动的流体逆流的作用。更具体地，在第一泵室P1的上游侧设置第一止回阀160A，在下游侧设置第三止回阀160C。更具体地，第一止回阀160A设置于容器130的底部上形成的流路130d上。此外，第三止回阀160C设置于在容器130上设置的第二内向法兰部130Xb的附近形成的流路上。

然后，第二止回阀160B和第四止回阀160D设置于通过第二泵室P2的流路上。该第二止回阀160B和第四止回阀160D通过第二泵室P2的泵送功能而承担防止流动的流体逆流的作用。更具体地，在第二泵室P2的上游侧设置第二止回阀160B，在下游侧设置第四止回阀160D。更具体地，第二止回阀160B设置于容器130的底板部130Y上形成的流路130e上。此外，第四止回阀160D设置于在容器130的第一内向法兰部130Xa的附近形成的流路上。

<液体供给系统整体的动作说明>

对液体供给系统整体的动作进行说明。根据线性传动器110，轴部件120下降时，第一波纹管141收缩，第二波纹管142延伸。此时，由于第一泵室P1的流体压力降低，第一止回阀160A打开，第三止回阀160C关闭。由此，通过吸入管310从液体供给系统10的外部运送的流体(参照箭头S10)从吸入口130b吸入容器130内，穿过第一止回阀160A(参照箭头S11)。然后，穿过了第一止回阀160A的流体通过容器130的躯体部130X内部的第一流路130Xc，向第一泵室P1运送。此外，由于第二泵室P2的流体压力升高，第二止回阀160B关闭，第四止回阀160D打开。由此，第二泵室P2内的流体穿过第四止回阀160D(参照箭头T12)，向躯体部130X内部的第二流路130Xd运送。之后，流体通过送出口130c，经送出管320向液体供给系统10的外部送出。

然后，根据线性传动器110，轴部件120上升时，第一波纹管141延伸，第二波纹管142收缩。此时，由于第一泵室P1的流体压力升高，第一止回阀160A关闭，第三止回阀160C打开。由此，第一泵室P1内的流体穿过第三止回阀160C(参照箭头T11)，向躯体部130X内部的第二流路130Xd运送。之后，流体通过送出口130c，经送出管320向液体供给系统10的外部送出。此外，由于第二泵室P2的流体压力降低，第二止回阀160B打开，第四止回阀160D关闭。由此，通过吸入管310从液体供给系统10的外部运送的流体(参照箭头S10)从吸入口130b吸入容器130内，穿过第二止回阀160B(参照箭头S12)。然后，穿过了第二止回阀160B的液体向第二泵室P2运送。

如上所述，在本实施例的液体供给系统10中，在轴部件120下降时及上升时均能够使流体从吸入管310侧流向送出管320侧。而且，能够抑制所谓的脉动。

<止回阀>

特别参照图2～图6更加详细地说明本实施例的止回阀160。另外，第一止回阀160A、第二止回阀160B、第三止回阀160C及第四止回阀160D的结构及包括这些止回阀的阀门构造大致相同。图2是本发明实施例的止回阀的部分剖视图，表示出在图中左侧包含中心轴线的面处剖开的剖视图。图3是扩大了本发明实施例的第一止回阀及第二止回阀附近的示意性剖视图。图4～图6是表示出包括本实施例的止回阀的阀门构造的基本结构的示意性剖视图。另外，图4表示止回阀的阀门关闭的状态，图5表示止回阀的阀门打开的状态，图6表示止回阀的阀门关闭途中的状态。

本实施例的止回阀160包括圆环形的阀体161和设置于阀体161上侧的副阀体162。阀体161以承受从轴部件120的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升，从而打开阀门的方式构成。然后，阀体161包括设置于圆筒部161a和圆筒部161a的下侧向下扩径的扩径部161b和设置于圆筒部161a上侧的外向法兰部161c。副阀体162由在中心具有贯通孔的圆板形部件构成，以其外径比阀体161的圆筒部161a的内径大，其内径比该圆筒部161a的内径小的方式设计。

在图3中表示出扩大了包括第一止回阀160A和第二止回阀160B的阀门构造的一部分的示意性剖视图。如图所示，第一止回阀160A包括圆环形的阀体(第一阀体161A)和设置于第一阀体161A上侧的第一副阀体162A。然后，第一阀体161A包括圆筒部161Aa、扩径部161Ab和外向法兰部161Ac。同样地，第二止回阀160B包括圆环形的阀体(第二阀体161B)、设置于第二阀体161B上侧的第二副阀体162B。然后，第二阀体161B包括圆筒部161Ba、扩径部161Bb和外向法兰部161Bc。

在本实施例中，第一止回阀160A和第二止回阀160B的尺寸也相同。而且，第一阀体161A的阀门的开合部的直径与第二阀体161B的阀门的开合部的直径相同。另外，阀门的开合部的直径相当于上述图2所示的阀体161的扩径部161b前端的直径D。

虽未图示，第三止回阀160C和第四止回阀160D的基本结构也相同，包括这些止回阀的阀门构造的基本结构也相同。其中，第三止回阀160C的阀体的阀门开合部的直径与第四止回阀160D的阀体的阀门开合部的直径相同，但设计成比第一阀体161A及第二阀体161B的阀门开合部的直径大。

接下来，说明本实施例的止回阀160的阀门的开合动作。如上所述，包括止回阀的阀门构造中的任意止回阀的基本结构都相同。在此，参照图示了基本结构的图4～图6说明止回阀的开合动作。

止回阀160安装在被安装部170上。另外，被安装部170不限于由一个部件构成。第一止回阀160A的情况，被安装部170相当于容器130的底部。第二止回阀160B的情况，被安装部170相当于容器130的底板部130Y。第三止回阀160C的情况，被安装部170相当于设置了容器130的躯体部130X上设置的第二内向法兰部130Xb的附近的部分。第四止回阀160D的情况，被安装部170相当于设置了容器130的躯体部130X上设置的第一内向法兰部130Xa附近的部分。

被安装部170上设有从轴部件120及止回阀160的中心轴线侧向径向外侧且水平方向延伸的流路171。该流路171圆周状均匀形成。即，流路171以流体从中心轴线侧向径向外侧在360°全方向上呈放射状地流动的方式构成。

此外，被安装部170上设有引导阀体161的移动方向的引导面172。该引导面172由圆柱面构成。此外，阀体161的内周面与引导面172之间形成细小的环状空隙G。即，阀体161相对于引导面172松弛嵌合。由此，阀体161能够不受滑动阻力，在大致垂直方向上往返移动。

此外，被安装部170上设有在引导面172的上部安装了副阀体162的环状槽173。副阀体162以其内周面相对于环状槽173的槽底面173a自由滑动的方式安装在环状槽173上。此外，副阀体162在环状槽173的槽宽范围内能够沿垂直方向往返移动。然后，在阀体161落座的状态下，环状槽173的槽侧面中下侧的槽侧面173b和阀体161的上端面161c1设计为同一高度。而且，在通过止回阀160关闭阀门的状态下，副阀体162成为接触环状槽173的槽侧面173b和阀体161的上端面161c1两者的状态，环状空隙G关闭。

进一步地，被安装部170上设有阀座174。该阀座174由水平面构成。若阀体161受自重、流体压力而向下移动，阀体161的扩径部161b的前端紧密贴合阀座174从而关闭阀门。

对上述那样构成的阀门构造的动作进行说明。通过止回阀160，与流路下游侧相比，上游侧的流体压力变高，如果他们的压力差超过止回阀160的重量，阀体161上升。此时，副阀体162也被阀体161挤压，并且通过接受来自环状空隙G的流体压力而上升。由此，成为阀门打开的状态。此时，通过被安装部170上设置的流路171，流体从轴部件120的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动(参照图5中箭头)。而且，阀体161受到从轴部件120的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升，从而打开阀门。

然后，若上述的压力差变得比止回阀160的重量低，阀体161及副阀体162通过承受来自自重、上侧的流体压力而下降。在这里，相对于阀体161不受滑动阻力(或者滑动阻力很小)，副阀体162受到来自环状槽173的槽底面173a的滑动阻力。因此，最开始阀体161落座与阀座174之后，副阀体162成为接触环状槽173的槽侧面173b和阀体161的上端面161c1两者的状态。图6表示止回阀160的阀门关闭途中的状态，表示出阀体161落座于阀座174，并且副阀体162下降途中的模样。

根据上述那样构成的阀门构造，能够提高根据阀体161的阀门开合的响应性能。其理由如上述专利文献1公开的那样是公知的，其详细说明是能够减少作用于阀体161的流体的运动量。此外，由于采用了阀体161和副阀体162的两阶段关闭阀门的结构，能够抑制阀门关闭时回流导致的水冲击。这是因为回流量通过阀体161被挤出后，阀门通过副阀体162被完全关闭。

<本实施例的液体供给系统的优点>

根据本实施例的液体供给系统10，第一止回阀160A及第二止回阀160B在容器130内与轴部件120同轴配置。此外，该第一止回阀160A及第二止回阀160B均以通过受到从轴部件120的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升从而打开阀门的圆环形的阀体(第一阀体161A及第二阀体161B)开合阀门的方式构成。而且，与在容器连接的管道上设置止回阀的情况相比，能够不使包含配管(吸入管310及送出管320)的装置整体大型化而扩大阀门的开口面积。由此，能够不使装置(包含配管的装置整体)大型化而抑制气穴的产生。

此外，第一阀体161A及第二阀体161B以受到从轴部件120的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升从而打开阀门的方式构成。而且，与通过沿垂直方向流动的流体开合阀门的止回阀(例如提升阀)相比，阀门开合的响应性能优秀。

此外，第一止回阀160A及第二止回阀160B均配置于与线性传动器110相对于轴部件120相反的一侧(下侧)。由此，能够不受线性传动器110妨碍而简单地组装第一止回阀160A及第二止回阀160B。此外，容易保证扩大第一止回阀160A及第二止回阀160B的配置空间，容易扩大这些阀门的开口面积。

此外，在本实施例中，第一阀体161A的阀门开合部的直径与第二阀体161B的阀门开合部的直径相同。由此，能够简单地使第一阀体161A和第二阀体161B的阀门开合期间设为相同。由此，能够简单地使第一泵室P1的排出能力与第二泵室P2的排出能力设为相同。而且，能够更有效地抑制脉动。

(其它)

在本实施例中，真空容器200的内部之中，采用使系统本体100、吸入管310及送出管320的外侧成为真空状态而具备隔热功能的结构。此外，在本实施例中，采用使第一空间K1、第二空间K2和第三空间K3所形成的封闭空间成为真空状态而具备隔热功能的结构。而且，在这些空间也能够通过流过超低温液体而使循环流路中流动的液体的温度维持在低温。

Claims

1.一种液体供给系统，其特征在于，包括

容器，其内部包括泵室，并且设有流体的吸入口及送出口；

轴部件，在所述容器内沿垂直方向往返移动；

第一泵室，由围绕所述第一波纹管的外周面的空间形成；

第二泵室，由围绕所述第二波纹管的外周面的空间形成；

第二止回阀，设置于通过所述第二泵室的流路上，防止流体的回流；

2.根据权利要求1所述的液体供给系统，其特征在于，

所述第一止回阀包括承受从所述轴部件的中心轴线侧向径向外侧且水平方向流动的流体的压力并上升，从而打开阀门的圆环状的第一阀体；

3.根据权利要求1或2所述的液体供给系统，其特征在于，

所述第一止回阀及所述第二止回阀均在所述容器内同轴于所述轴部件配置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的液体供给系统，其特征在于，

所述第一阀体的阀门开合部的直径与所述第二阀体的阀门开合部的直径相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的液体供给系统，其特征在于，

所述流体为超低温流体，所述容器与所述泵室之间为真空状态，所述传动器配置于空气中。