JP2000283057A - 反力負荷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプ吐出力には揚程相当水柱に作用する重力
の下向き慣性の反力が必要であり、試験装置に反力負荷
装置を設ける。 【解決手段】揚程相当水柱の反力負荷を空気バネによっ
て発生する機構。反力負荷平衡弁に空気圧で全開・全閉
する円筒弁を採用し、筒内に圧縮空気を受け入れて上下
動させる。円筒弁に内挿する空気管、反力負荷閉口弁に
内挿する円筒弁はゴム製Ｄ形リングにより、密封と滑動
を可能にする他、微圧調整に加圧給水装置を併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ポンプ揚程に相
当する水柱に重力が作用し、ポンプの吐出力に抵抗す
る。ポンプ試験装置では揚程に相当する鉛直立て管を設
けられないので、揚程に発生する反力を負荷し、実際動
力および吐出し量を計測する方法である。

【０００２】

【従来の技術】ポンプの吐出し量測定装置には、ポンプ
の吐出側に設ける出口弁または流量調節装置によって断
面制御を行う。出口弁または流量調節装置の一次側に生
じる反力を吐出し圧力と読み、吐出し量を計量し、理論
動力を計算し、実際出力を読み、理論動力との差異を各
種効率や係数によって調整している。二次側は開放状態
であり、鉛直立て管内の水柱に重力が作用することによ
って生じる下向き慣性の反力がない状態での計測値であ
り、実機据付け時の計測値との差異を生じる。揚水力に
対する最大の反力である重力の下向き慣性は、作用力と
同等の反作用力であることに気が付かず、流体が配管内
壁との界面と接触し、抵抗を生じて減速し減衰すると錯
誤し、配管部材種別と口径毎に相当管長に換算する係数
を付与し、流量によって計測した単位摩擦損失水頭を計
算し、実高に損失水頭を加算する方法で全揚程を決定し
ている。先端が開放状態の水柱では鉛直距離以上に揚水
するこたとは不可能であり、損失水頭で加速すると増量
となり、時には過負荷になり、出口弁の断面制御で抵抗
を加え、試験装置と同様に出力調整しなければならない
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ポンプの揚程に相当す
る水柱に作用する重力の下向き慣性を想定し、吐出管に
揚程相当の圧力によって閉止する弁を設置し、ポンプ吐
出力に抵抗を加える。吐出力が反力負荷平衡弁を開き二
次側に吐出する流量と出力を計量し計測すれば、実機据
え付け場所と同様の実際出力が得られる。反力負荷平衡
弁が吐出力で全開状態になるには、バネを利用した逃が
し弁構造を用いると調整が容易であるが、反力の変動状
態の監視を行うには空気の圧縮性と水の非圧縮性を適当
に活用する空気バネによる開閉装置を設け、圧力空気槽
および高圧給水装置を用いて反力負荷平衡弁に加重を行
う。

【０００４】

【課題を解決するための手段】１の供試ポンプの吐出側
に３の配管を行い、その頂部に４の反力負荷平衡弁を設
け、２４の円筒弁内に揚程相当の圧縮空気を注入して弁
座に押しつける。１の供試ポンプ吐出側に設けた２の逆
止め弁と４の反力負荷平衡弁間の３の立て管内の空気を
６の排気弁を開いて排除し、５の給水弁を開いて注水
し、満水を確認した後に５の給水弁を閉じ、１の供試ポ
ンプを起動する。１の供試ポンプの吐出力によって４の
反力負荷平衡弁を押すと、２４の円筒弁は空気バネによ
って上昇し、吐出管断面積をえる高さに上昇すると全開
し、１の供試ポンプの吐出水は二次側配管を経由し１３
の導入管から吐き出し、１２のせきによって計量する。
同時に１の供試ポンプの実際出力を計測する。４の反力
負荷平衡弁に加わる吐出力の推進力を受け止めるため
に、３の立て管頂部を２７の固定金物によって剛固定す
る。２４の円筒弁は上昇時に２５と２６のゴム製Ｄリン
グにより可動する。

【０００５】 〔発明の詳細な説明〕

【図１】は日本工業規格に示されるポンプ吐出し量測定
装置例である。

【図２】の１に示す供試ポンプの吐出側に２の逆止め弁
を設け、３の吐出立て管の頂点に４の反力負荷平衡弁を
設ける。３に設ける５の給水弁を開き、６の排気弁から
空気を排除して３の立て管内の満水を確認後に、５の給
水弁、６の排気弁を閉じる。７の排水弁は常時閉止し、
揚程設定変更の場合に開放し、排水した後に閉止する。
８の圧力計と９の圧力発信器はポンプの運転状態の監視
用に使用する。４の反力負荷平衡弁に負荷を加える方法
は、２２の吸気口より外部の空気圧縮機より高圧空気を
１７の圧力空気槽内に注入し、２３の空気管を経由し２
４の円筒弁体に導入すると、２４の円筒弁に内挿した２
５のゴム製Ｄ形リングと、２３の空気管の外面に滑りを
生じて４の反力負荷平衡弁の弁座に密着する。同時に、
２４の円筒弁の外周に装着した２６のゴム製Ｄ形リング
と、４の反力負荷平衡弁の内面にも滑りを生じると共
に、３の立て管内の水を密封する。１７の圧力空気槽内
の空気容積を圧縮するには１４の吸水管から１５の加圧
給水装置にて吸水し、１６の吐出管から１７の圧力空気
槽内に注水し、１８の圧力計の読みが揚程相当圧力に到
達すると、１５の加圧給水装置を停止する。微細な圧力
調整は２１の排水弁によって調節する。１７の圧力空気
槽の耐圧範囲を超過しないように２０の安全弁を設け
る。４の圧力負荷平衡弁に設定圧力が負荷されたことを
確認後、１の供試ポンプを起動し、９の圧力発信器によ
って吐出力を計測し、１９の圧力発信器によって反力負
荷の変動を計測する。１の供試ポンプの吐出力が４の反
力負荷平衡弁の負荷より大きくなると、２４の円筒弁体
は２５と２６のゴム製Ｄ形リングによって滑りながら上
昇し開口する。４の圧力負荷平衡弁の開口にともなって
１３の導入管から吐き出される。吐出し量は１２のせき
によって計量する。同時にモーターの出力を計測し、真
の理論動力＝０．１６３ Ｑｈ×２〔ｋｗ〕と対比し、
効率を決める。

【０００６】

【発明の効果】この発明は、ポンプの実際出力と吐出し
量を実機運転状態と近似条件で直接計量し、計測できる
合理的な試験装置を目的とするものである。現行の

【図１】ポンプ吐出し量測定装置では断面制御装置が必
要であり、断面制御装置の一次側には通水路以外の断面
によって反力を生じるが、二次側は開放状態で流動す
る。吐出し圧力は実高を示す圧力水頭ではなく速度水頭
であることになる。ポンプの実機運転条件には、吸水口
から吐水口までの鉛直距離の水柱に作用する重力により
競った位置としての下降流速が潜在し、ポンプの吐出流
速は下降流速の絶対値を吐出面で超えなければ吐出しな
い。それゆえに鉛直配管の反力がない状態での性能試験
装置は重大な欠陥があることになる。作用力に対する反
作用力は等倍であるため、揚程に相当する反力負荷装置
を設け、吐出し量と実際動力の計量計測を行わねばなら
ないのである。ポンプが揚水しないのは基本的な原理錯
誤によるものであり、摩擦損失水頭などの加速用落差の
不足ではないのである。揚水した後の水が持つ位置のエ
ネルギーとポンプの論動力Ｗ〔ｋｗ〕は等しいとする理
論は、位置のエネルギーの半力を見落とした欠陥式であ
り、理論動力は、Ｗ＝０．１６３Ｑｈではなく、真の理
論動力はＷ_ｐ＝０．１６３Ｑｈ 流速を超えると吐出し量Ｑｍ^３／ｍｉｎがえられるので
ある。現行の配管設計理論は、流体と管内壁面との摩擦
抵抗によるエネルギーの減衰理論により構築しており、
係数や効率で手加減する曖昧な理論であるが、公式に認
められており、前述の合理的な理論により改革しなけれ
ばならないのである。本発明は、それほど重大な意味と
効果をもつのである。

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月２６日（１９９８．１１．
２６）

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】ポンプ吐出し量測定装置 ＪＩＳ Ｂ８３０２
の立面図である。吐出立て管内に水柱の鉛直距離に加わ
る圧力水頭の他に、重力加速度 〔ｍ／ｓ〕がポンプの吐出流速に対する最大抵抗力であ
る。現行の試験方法では、出口弁または流量調節装置に
よって断面制御し、高速噴流をえる速度水頭を圧力計で
読み、吐出し圧力すなわち全揚程と錯覚し、吐出し量を
計量し、出力を計測して理論動力と対比し、効率で調整
するため、実機据付運転条件との差異は大きい。

【図２】ポンプ吐出し量測定装置に反力負荷を加える装
置の立面図である。吐出側立て管内に発生する重力加速
度による反力を加圧装置から吐出側配管に設ける反力負
荷平衡弁に加え、試供ポンプを運転し、吐出し量と出力
を計測する方法である。実機据付条件に相当する正確な
性能試験が実現する。

【符号の説明】 １， 試供ポンプ ２， 逆止め弁 吐出水力の逆流を阻止する自
動開閉弁 ３， 吐出立て管 ポンプの吐出水力を伝達する
立て管 ４， 反力負荷平衡弁 実高に作用する下向き慣性を
加える弁 ５， 試験用給水弁 吐出立て管内を満水する給水
弁 ６， 空気抜き弁 吐出立て管内の空気を排除す
る弁 ７， 排泥弁 配管装置内の沈殿物を排除時
に用いる弁 ８， 吐出側圧力計 水柱の下向き慣性と平衡状態
を示す計器 ９， 圧力発信器 反力負荷条件を示す計器と電
送器 １０，・出口弁 断面制御し吐出し時に噴流
が通過する弁 １１，・流量調節装置 断面制御し吐出し時に噴流
の通過流量調整弁 １２， 計量せき 吐出水を整流し水槽水位で
計量する装置 １３， 導入管 吐出水を計量せきに導入す
る配管 １４， 吸水管 低位吸水面の水をポンプま
で吸引する配管 １５， 加圧ポンプ 設定反力まで加圧するポン
プ １６， 加圧水吐出管 設定圧力を加圧空気槽に導
く配管 １７． 圧力空気槽 設定圧力まで空気を圧縮貯
蔵する容器 １８， 圧力計 設定空気圧力を示す計器 １９， 圧力発信器 反力負荷条件を示す計器と
電送器 ２０， 安全弁 圧力空気槽の耐圧限界直前
で開放する弁 ２１， 排泥弁 配管装置内の沈殿物を排除
時に用いる弁 ２２， 気圧調整弁 設定空気圧を可変する弁 ２３， 加圧配管 設定圧力を反力負荷平衡弁
に伝える配管 ２４， 気圧内蔵弁 設定空気を内蔵して反力を
発生させる弁 ２５， 可動部パッキング 反力負荷平衡弁と接続管の
可動部用パッキング ２６， 弁体パッキング 反力負荷平衡弁体と弁箱の
可動部用パッキング ２７， 配管固定金物 反力負荷平衡弁と接続管を
固定する剛固定金物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ揚程に相当する反力を負荷する方
   法