JP2749981B2 - Two-phase flow pump - Google Patents
Two-phase flow pumpInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば循環系油圧回路などに使用するのに
適した二相流ポンプに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-phase flow pump suitable for use in, for example, a circulating hydraulic circuit.
従来の技術 化学プラントにおける冷媒輸送ポンプやレーシングカ
ー用エンジン冷却水ポンプおよび同燃料ポンプなどは、
高い信頼性を要求されるもので、液相（冷媒、冷却水、
燃料など）を負荷回路へ供給するに際して、間違って気
相（空気、ガスなど）を吸込んでも吐出液相流量を変化
しないことが要求される。そのため、このような場合に
は二相流ポンプが使用されている。Conventional technology Refrigerant transport pumps in chemical plants, engine cooling water pumps for racing cars, and fuel pumps
High reliability is required, and the liquid phase (refrigerant, cooling water,
When supplying fuel or the like to the load circuit, it is required that the flow rate of the discharged liquid phase does not change even if the gas phase (air, gas, etc.) is accidentally sucked. Therefore, in such a case, a two-phase flow pump is used.
この従来の二相流ポンプは、真空ポンプと容積型ポン
プをシャフトで連結して、真空ポンプに気相および液相
を同時に吸込ませて、そのうち気相を圧縮して液相の割
合を大きくしたものを容積型ポンプへ直接送り込むよう
に構成されたものであった。In this conventional two-phase flow pump, a vacuum pump and a positive displacement pump are connected by a shaft, and the gas phase and the liquid phase are simultaneously sucked into the vacuum pump, and the gas phase is compressed to increase the ratio of the liquid phase. The pump was configured to feed directly to the positive displacement pump.
発明が解決しようとする課題 ところで、従来の二相流ポンプは、真空ポンプに吸込
まれる気相の割合が増えてくると、気相を圧縮する能力
が低下するので、容積型ポンプに気相および液相がその
まま送られることとなって、液相の吐出流量が低下した
り不安定になる、いわゆるガスロックの現象を生じると
いう問題があった。このガスロック現象が生じると、真
空ポンプの吐出口が塞がれた形になり、真空ポンプの吸
込み特性も悪化させることになるものであった。Problems to be Solved by the Invention By the way, in the conventional two-phase flow pump, when the ratio of the gas phase sucked into the vacuum pump increases, the ability to compress the gas phase decreases, In addition, there is a problem that the liquid phase is sent as it is, and the discharge flow rate of the liquid phase decreases or becomes unstable, that is, a so-called gas lock phenomenon occurs. When this gas lock phenomenon occurs, the discharge port of the vacuum pump is closed, and the suction characteristics of the vacuum pump are also deteriorated.
この発明はこのような問題を解決することを目的とし
てなされたものである。The present invention has been made to solve such a problem.
課題を解決するための手段 この発明は、ケーシングと、このケーシング内に配置
され外部の負荷回路からの気液二相流が導入されるとと
もにこの気液二相流を圧縮した後気相および液相を前記
ケーシング内に吐出するベーンポンプと、このベーンポ
ンプとともに前記ケーシング内に設置され、ベーンポン
プから吐出されてケーシング内に溜められている液相を
吸込んで圧縮して前記負荷回路へ供給するギヤポンプと
から成るものである。Means for Solving the Problems The present invention relates to a casing, a gas-liquid two-phase flow from an external load circuit placed in the casing, and compressing the gas-liquid two-phase flow. A vane pump that discharges a phase into the casing, and a gear pump that is installed in the casing together with the vane pump, sucks a liquid phase discharged from the vane pump and stored in the casing, compresses the liquid phase, and supplies the compressed liquid phase to the load circuit. It consists of
作 用 上記の手段によれば、ベーンポンプとギヤポンプとの
流路が直結されないので、ベーンポンプであまり圧縮さ
れなかった気相を吐出しても、ギヤポンプでは液相を確
実に吸込んで圧縮することができるので、ギヤポンプか
ら吐出液相の流量を低下させずに安定させるとができ、
かつ、ベーンポンプの吸込み特性を向上させることがで
きる。According to the above-described means, since the flow path between the vane pump and the gear pump is not directly connected, even if the gaseous phase that is not so compressed by the vane pump is discharged, the liquid phase can be reliably sucked and compressed by the gear pump. Therefore, the flow rate of the liquid phase discharged from the gear pump can be stabilized without decreasing,
In addition, the suction characteristics of the vane pump can be improved.
実施例 以下本発明に係る二相流ポンプの一実施例を、第１図
ないし第３図を参照して詳細に説明する。Embodiment An embodiment of a two-phase flow pump according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
第１図は本発明に係る二相流ポンプの一実施例を示し
た縦断面図であり、第２図は本発明の二相流ポンプを循
環系負荷回路に設けた場合の概略的な系統図、そして第
３図は第１図のIII−III線に沿う断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a two-phase flow pump according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic system in which the two-phase flow pump of the present invention is provided in a circulating load circuit. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG.
先ず第２図について、循環系負荷回路における本発明
の二相流ポンプの機能について概略的に説明する。First, referring to FIG. 2, the function of the two-phase flow pump of the present invention in the circulating system load circuit will be schematically described.
１は本発明に係る二相流ポンプであり、気液分離ケー
シング２内にベーンポンプ３とギヤポンプ４とが設置さ
れており、負荷回路５で仕事を終えた気液二相流がベー
ンポンプ３へ導入され、ベーンポンプ３でこれらを圧縮
して、気相および液相を気液分離ケーシング２内に吐出
する。この気液分離ケーシング２内では、気相は上部に
溜まり液相は下部に溜まるので、下部に溜まった液相を
ギヤポンプ４が吸込んで圧縮し、圧縮された液相を負荷
回路５へ供給するものである。Reference numeral 1 denotes a two-phase flow pump according to the present invention, in which a vane pump 3 and a gear pump 4 are installed in a gas-liquid separation casing 2, and a gas-liquid two-phase flow whose work has been completed in a load circuit 5 is introduced into the vane pump 3. Then, these are compressed by the vane pump 3 and the gas phase and the liquid phase are discharged into the gas-liquid separation casing 2. In the gas-liquid separation casing 2, the gas phase accumulates in the upper part and the liquid phase accumulates in the lower part, so that the liquid phase collected in the lower part is sucked and compressed by the gear pump 4, and the compressed liquid phase is supplied to the load circuit 5. Things.
次に、本発明に係る二相流ポンプの具体的な構成につ
いて第１図および第３図について説明する。Next, a specific configuration of the two-phase flow pump according to the present invention will be described with reference to FIGS.
第１図において、11はベーンポンプ３のベーンケーシ
ング、12はギヤポンプ４のギヤケーシングで、両者の間
にセンタープレート13が置かれている。In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a vane casing of the vane pump 3, 12 denotes a gear casing of the gear pump 4, and a center plate 13 is placed between the two.
ベーンケーシング11内には、ロータ14とともに回転す
るベーン16が設けられており、ベーン15にはその摺動性
を良くするために、ピン15が設けられている。また、17
は吸込ケーシングであり、ここに気液分離ケーシング２
を気密を保持するように貫通した入口継手18が連結され
ていて、この入口継手18を通して、負荷回路５などで仕
事を終えた気液二相流がベーンポンプ３へ導入される。A vane 16 that rotates together with the rotor 14 is provided in the vane casing 11, and a pin 15 is provided on the vane 15 to improve its slidability. Also, 17
Is a suction casing, in which a gas-liquid separation casing 2
An inlet joint 18 is connected so as to maintain airtightness. Through the inlet joint 18, the gas-liquid two-phase flow that has completed work in the load circuit 5 or the like is introduced into the vane pump 3.
ベーンポンプ３へ導入された気液二相流は、ロータ14
の中にあるベーン15の回転によって圧縮され、圧縮され
た気相および液相がセンタープレート13の吐出ポート19
から気液分離ケーシング２内に吐出される。そして気液
分離ケーシング２内では、気相を上部に溜まり液相は下
部に溜まる。The gas-liquid two-phase flow introduced into the vane pump 3
The compressed gas and liquid phases are compressed by the rotation of the vanes 15 in the discharge port 19 of the center plate 13.
From the gas-liquid separation casing 2. In the gas-liquid separation casing 2, the gas phase accumulates at the upper part and the liquid phase accumulates at the lower part.
一方、ギヤケーシング12内には、駆動側歯車21と従動
側歯車22とが２枚の側板23で押さえられるようにして設
けられており、これら歯車の噛合部には、センタープレ
ート13に設けられた吸込ポート24およびギヤケーシング
12に設けられた通路を通して液相が吸上げられてくる通
路が開口している。また、ギヤケーシング12には、出口
継手25が設けられている。On the other hand, in the gear casing 12, a drive side gear 21 and a driven side gear 22 are provided so as to be pressed by two side plates 23, and a meshing portion of these gears is provided on a center plate 13. Suction port 24 and gear casing
A passage through which the liquid phase is sucked up through a passage provided in 12 is open. The gear casing 12 is provided with an outlet joint 25.
従って、気液分離ケーシング２の下部に溜まっている
液相は、センタープレート13の吸込ポート24から吸込ま
れてギヤケーシング12内に送られ、駆動側歯車21と従動
側歯車22とで圧縮される。そして圧縮された液相が、出
口継手25から外部の例えば負荷回路５へ供給される。Therefore, the liquid phase stored in the lower part of the gas-liquid separation casing 2 is sucked from the suction port 24 of the center plate 13 and sent into the gear casing 12, where it is compressed by the driving gear 21 and the driven gear 22. . Then, the compressed liquid phase is supplied from the outlet joint 25 to, for example, the load circuit 5 outside.
なお、ベーンポンプ５とギヤポンプ４の駆動源は共通
で、ベーンポンプ３のロータ14とギヤポンプ４の駆動側
歯車21の軸との間には、中間継軸26が設けられて両者が
スプラインに結合され、さらに、駆動側歯車21と図示し
ない駆動源との間も後方継軸27でスプライン結合されて
いる。The driving sources of the vane pump 5 and the gear pump 4 are common, and an intermediate splicing shaft 26 is provided between the rotor 14 of the vane pump 3 and the shaft of the driving side gear 21 of the gear pump 4, and both are connected to a spline. Further, the drive side gear 21 and a drive source (not shown) are also spline-coupled by the rear connecting shaft 27.
また、31は気液分離ケーシング２の開放端を塞ぐフラ
ンジであり、その中央部分から、オイルシール32を介し
て後方継軸27が外部へ突出している。33はのぞき窓であ
り、運転前に気液分離ケーシング２内の液相レベルを確
認するために設けたものである。Reference numeral 31 denotes a flange for closing the open end of the gas-liquid separation casing 2, and a rear connecting shaft 27 protrudes from a central portion thereof via an oil seal 32 to the outside. A viewing window 33 is provided to check the liquid phase level in the gas-liquid separation casing 2 before operation.
さて、上記のように構成された本発明の二相流ポンプ
において、気液分離ケーシング２の内圧がどの程度にな
るかを検証する。Now, in the two-phase flow pump of the present invention configured as described above, the internal pressure of the gas-liquid separation casing 2 will be verified.
第２図の循環系において、本発明の二相流ポンプ１を
除く系内の容量がV1（ｌ）であり、本発明の二相流ポン
プ１の容量がV2（ｌ）だとする。そして、運転前の系内
の容量V1の内訳が、作動流体としての液相分がV
F2（ｌ）、ガスなどの気相分がV1−VF2（ｌ）であり、
二相流ポンプ１の容量V2の内訳が、作動流体としての液
相分がVF1（ｌ）、ガスなどの気相分がV2−VF1（ｌ）で
あるとする。一方、運転中には、系内の容量V1の内訳
が、液相分がV1（ｌ）、気相分が０（ｌ）となり、二相
流ポンプ１の容量V2の内訳が、液相分が｛V1＋V2）−
（VF1＋VF2）｝（ｌ）、気相分が［V2−｛（V1＋V2）−
（VF1＋VF2）｝］（ｌ）になるものとする。In the circulation system shown in FIG. 2, it is assumed that the capacity in the system excluding the two-phase flow pump 1 of the present invention is V 1 (l), and the capacity of the two-phase flow pump 1 of the present invention is V 2 (l). . The breakdown of the volume V 1 in the system before operation is based on the fact that the liquid phase component as the working fluid is V
F2 (l), are vapor-phase is V 1 -V F2 (l), such as gas,
Two-phase flow breakdown of the amount V 2 of the pump 1 is, the liquid phase is V F1 as the working fluid (l), gas phase, such gas is assumed to be V 2 -V F1 (l). On the other hand, during operation, the breakdown of the capacity V 1 in the system is as follows: the liquid phase component is V 1 (l), the gas phase component is 0 (l), and the breakdown of the capacity V 2 of the two-phase flow pump 1 is Liquid phase is ΔV 1 + V 2 ) −
(V F1 + V F2 )｝ (l), and the gas phase component is [V 2 -｛(V 1 + V 2 )-
(V F1 + V F2 )｝] (l).
そこで、気液分離ケーシング２の内圧Ｐは、運転前は
大気圧であるから1.0ataであるが、運転中は、 となる。Therefore, the internal pressure P of the gas-liquid separation casing 2 is 1.0ata because it is the atmospheric pressure before operation, but during operation, Becomes
ここで、設計的に、 １）系内の作動流体を系内の容量の20％とする、すなわ
ちVF2＝0.2V1 ２）気液分離ケーシング２の容量を系内の容量の10倍と
する。すなわちV2＝10V1 ３）運転前の気液分離ケーシング２内に占める作動流体
の容量を、気液分離ケーシング２の容量の20％とする、
すなわちVF1＝0.2V2 と設定すると（１）式は次のようになる。Here, by design, 1) The working fluid in the system is set to 20% of the capacity in the system, that is, V F2 = 0.2V 1 2) The capacity of the gas-liquid separation casing 2 is set to 10 times the capacity in the system. I do. That is, V 2 = 10V 1 3) The volume of the working fluid in the gas-liquid separation casing 2 before the operation is set to 20% of the capacity of the gas-liquid separation casing 2.
That is, if V F1 = 0.2V 2 is set, the equation (1) becomes as follows.
このように、運転前は大気圧であった気液分離ケーシ
ング内の圧力は、上記のように設計することにより、6.
7（ata）に上昇するが、それ以上には気相分が加熱され
ない限り昇圧されることはない。また、通常は自然放熱
もあるので気相分の加熱は押さえられると考えられる。 As described above, the pressure in the gas-liquid separation casing, which was the atmospheric pressure before the operation, was designed as described above, and 6.
Although it rises to 7 (ata), the pressure is not increased any more unless the gas phase is heated. In addition, it is considered that the heat of the gas phase is normally suppressed because there is also natural heat radiation.
そこで、この程度に圧力が上昇することは、下流側の
ギヤポンプ４として、入口圧力が大きい程ポンプ仕事が
楽になることからも好ましく、また上流側のベーンポン
プ３のベーンケーシング11としては、この程度の圧力に
充分耐圧性を有するので、気液分離ケーシング２の耐圧
設計にのみ留意すれば、本発明を無理なく実用化するこ
とができる。Therefore, it is preferable that the pressure is increased to this extent, because the pump work becomes easier as the inlet pressure becomes larger as the downstream gear pump 4, and the vane casing 11 of the upstream vane pump 3 has this degree of pressure. Since the pressure has sufficient pressure resistance, the present invention can be put to practical use without difficulty if attention is paid only to the pressure resistance design of the gas-liquid separation casing 2.
発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、ベーンポンプで
気液二相流を完全に分離できなかったとしても、ギヤポ
ンプでは確実に液相分を吸込んで圧縮、高吐出圧で液相
分を負荷回路などへ供給することができ、またギヤポン
プからの吐出液相の流量を低下させずに安定させること
ができる、極めて効果の大きな二相流ポンプが提供され
る。Effect of the Invention As described above in detail, according to the present invention, even if the gas-liquid two-phase flow cannot be completely separated by the vane pump, the gear pump surely sucks the liquid phase and compresses the liquid phase, thereby increasing the liquid phase at a high discharge pressure. The present invention provides a two-phase flow pump that is extremely effective and can supply the fluid to a load circuit or the like, and can stabilize the flow rate of the discharge liquid phase from the gear pump without lowering it.
第１図は本発明に係る二相流ポンプの一実施例を示した
縦断面図、第２図は本発明の二相流ポンプを循環系負荷
回路に設けた場合の概略的な系統図、第３図は第１図の
III−III線に沿う断面図である。 １……二相流ポンプ、２……気液分離ケーシング、３…
…ベーンポンプ、４……ギヤポンプ、５……負荷回路、
19……吐出ポート、24……吸込ポート。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a two-phase flow pump according to the present invention, FIG. 2 is a schematic system diagram in a case where the two-phase flow pump of the present invention is provided in a circulating load circuit, FIG. 3 is a diagram of FIG.
It is sectional drawing which follows the III-III line. 1 ... two-phase flow pump, 2 ... gas-liquid separation casing, 3 ...
... Vane pump, 4 ... Gear pump, 5 ... Load circuit,
19 ... discharge port, 24 ... suction port.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綾部 久文 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 竹野 市朗 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 山口 俊雄 長崎県長崎市飽の浦町５番３号 西日本 菱重興産ビル４階 長菱設計株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hisafumi Ayabe 1-1, Akunoura-cho, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagasaki Research Laboratory (72) Inventor Ichiro Takeno 1-1-1, Akunoura-cho, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Inside Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Toshio Yamaguchi 5-3, Akunouramachi, Nagasaki-shi, Nagasaki West Japan Ryoju-Kosan Building 4F Nagaishi Design Co., Ltd.
Claims (1)
れ外部の負荷回路からの気液二相流が導入されるととも
にこの気液二相流を圧縮した後気相および液相を前記ケ
ーシング内に吐出するベーンポンプと、このベーンポン
プとともに前記ケーシング内に設置され、ベーンポンプ
から吐出されてケーシング内に溜められている液相を吸
込んで圧縮して前記負荷回路へ供給するギヤポンプとか
ら成る二相流ポンプ。1. A casing and a gas-liquid two-phase flow from an external load circuit installed in the casing and compressing the gas-liquid two-phase flow. A two-phase flow pump comprising a vane pump for discharging, and a gear pump installed in the casing together with the vane pump, sucking and compressing a liquid phase discharged from the vane pump and stored in the casing, and supplying the compressed to the load circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22592290A JP2749981B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Two-phase flow pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22592290A JP2749981B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Two-phase flow pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109089A JPH04109089A (en) | 1992-04-10 |
| JP2749981B2 true JP2749981B2 (en) | 1998-05-13 |
Family
ID=16836992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22592290A Expired - Lifetime JP2749981B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Two-phase flow pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749981B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638040B2 (en) * | 2001-12-31 | 2003-10-28 | Industrial Technology Research Institute | Dry vacuum pump |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22592290A patent/JP2749981B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04109089A (en) | 1992-04-10 |
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