JP5266012B2 - Non-pulsating pump - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To comply with a wide range of operating conditions, in a nonpulsation pump having a plurality of reciprocating pumps and keeping a combined discharge flow rate obtained by combining the discharge rates of the reciprocating pumps constant. <P>SOLUTION: A plunger 16 for each reciprocating pump 12 performs compensation movement reducing pump chamber volume before a delivery period in order to compensate a reduction in the discharge flow rate caused when delivery is started. If the pump chamber volume is not appropriately compensated by the compensation movement, pulsation is caused in a delivery pipe 34. The pulsation is detected with a pressure sensor 38. Based on the detected pressure, a pressure regulating valve 36 is regulated so that, when the delivery is started, the reduction in the discharge flow rate and the reduced amount of the pump chamber volume through the compensation movement become equal to each other, that is, the pulsation is not caused. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、往復動ポンプを複数備え、各ポンプの合成吐出流量を一定とする無脈動ポンプに関する。   The present invention relates to a non-pulsating pump that includes a plurality of reciprocating pumps and that keeps the combined discharge flow rate of each pump constant.

往復動ポンプは、プランジャなどの往復運動子の往復動により、取扱い流体の吸込み、吐出を交互に繰り返す。よって、往復動ポンプ単体では、流体は脈動をもって吐出される。この脈動をなくすために複数の往復動ポンプを用い、これらの合成した吐出流量を一定とする無脈動ポンプが知られている。   The reciprocating pump alternately repeats suction and discharge of the handled fluid by reciprocating motion of a reciprocating motion element such as a plunger. Therefore, in the single reciprocating pump, the fluid is discharged with pulsation. In order to eliminate this pulsation, a non-pulsation pump is known in which a plurality of reciprocating pumps are used and the combined discharge flow rate is constant.

下記、特許文献1には、2個の往復動ポンプであるダイアフラムポンプを用いた無脈動ポンプが示されている。このポンプは、いずれか一方の往復動ポンプのみが取扱い流体を吐出する期間と、双方の往復動ポンプが同時に吐出する期間を繰り返して、流体の吐出を行う。一方のみによる吐出期間においては、一定の流量が吐出されるように往復運動子の運動が制御される。また、双方の往復動ポンプによる吐出期間においては、合成された吐出流量が一定になるように、また前記一方のみの時の流量と等しくなるように、双方のポンプの往復運動子の運動が制御される。   The following Patent Document 1 shows a non-pulsation pump using a diaphragm pump that is two reciprocating pumps. This pump discharges fluid by repeating a period in which only one of the reciprocating pumps discharges the handled fluid and a period in which both the reciprocating pumps discharge simultaneously. In the discharge period of only one side, the reciprocating motion is controlled so that a constant flow rate is discharged. Also, during the discharge period by both reciprocating pumps, the reciprocating motion of both pumps is controlled so that the combined discharge flow rate is constant and equal to the flow rate at the time of only one of them. Is done.

さらに、特許文献1のポンプにおいては、各往復動ポンプの吐出開始初期における流量の減少についても補償するように構成され、更にはこの補償量についても調整可能となっている。吐出開始初期における流量の減少、すなわち容積効率の低下は、往復運動子の機械的な駆動部のがた、作動流体により動力伝達を行う場合の流体中に残留するエア、取扱い流体中の残留エア、エア抜き弁による漏れ、ポンプの吸込側、吐出側に設けられる逆止弁の漏れなどが原因となっている。前記特許文献1のポンプにおいては、吐出期間の開始前に、取扱い流体を吐出する方向に往復運動子を駆動制御する。ただし、このとき実際には取扱い流体は吐出されない。この吐出期間前の往復運動子は、想定される補償量に対して、より以上の吐出量となるように設定されている。そして、補償量の過剰分については、エア抜き弁より作動流体を排出して、補償量が適正なものとなるように調整される。エア抜き弁には、エアと共に排出される作動流体の量を調節する機構が設けられており、ポンプの動作条件に応じて変化する容積効率に対応して排出量が調整される。   Further, the pump of Patent Document 1 is configured to compensate for a decrease in flow rate at the beginning of discharge of each reciprocating pump, and further, this compensation amount can be adjusted. The decrease in the flow rate at the beginning of discharge, that is, the decrease in volumetric efficiency, is caused by the air remaining in the fluid when the mechanical drive of the reciprocating motion is transmitted by the working fluid and the residual air in the handling fluid. This is caused by leakage due to the air vent valve, leakage of check valves provided on the suction side and discharge side of the pump, and the like. In the pump of Patent Document 1, the reciprocator is driven and controlled in the direction of discharging the handled fluid before the start of the discharge period. However, at this time, the handling fluid is not actually discharged. The reciprocator before this discharge period is set so as to have a higher discharge amount than the assumed compensation amount. The excess amount of the compensation amount is adjusted so that the working fluid is discharged from the air vent valve and the compensation amount becomes appropriate. The air vent valve is provided with a mechanism for adjusting the amount of the working fluid discharged together with the air, and the discharge amount is adjusted in accordance with the volumetric efficiency that changes according to the operating condition of the pump.

特開平8−114177号公報JP-A-8-114177

上記公報に記載された無脈動ポンプは、エア抜き弁を利用して補償量の調整をしており、このために調整可能な範囲に限界がある。より広い範囲の運転条件に対応できる補償量の調整機構が求められている。   The non-pulsating pump described in the above publication uses an air vent valve to adjust the compensation amount, and there is a limit to the adjustable range. There is a need for a compensation adjustment mechanism that can accommodate a wider range of operating conditions.

本願発明に係る無脈動ポンプは、複数の往復動ポンプの吐出流量を合計した合成吐出流量が一定となる無脈動ポンプであって、その吐出配管に、この配管の圧力を調整する圧力調整機構を設けたものである。個々の往復動ポンプにおいては、その吐出開始時に発生する吐出流量の減少を補償するために、吐出期間の前にポンプ室容積を減少させる補償運動を、ピストン、プランジャ等の往復運動子に行わせている。吐出開始時に発生する吐出流量の減少は、主に無脈動ポンプの背圧、つまり吐出配管内の圧力により変化する。逆に、吐出配管内の圧力を一定とすれば、前記の吐出流量の減少量も一定となる。したがって、往復運動子の補償運動を、所定の圧力下での吐出流量の減少量を補償するように設定し、吐出配管内の圧力をこの所定の圧力に調整することで、吐出流量の減少量と補償運動によるポンプ室容積の減少量が一致した状態に維持することができる。前記の所定の圧力への調整は、補償運動によるポンプ室容積の減少量の過不足により生じる吐出流量の変動を小さくすることにより達成できる。   The non-pulsating pump according to the present invention is a non-pulsating pump in which the combined discharge flow rate obtained by summing the discharge flow rates of a plurality of reciprocating pumps is constant, and a pressure adjusting mechanism for adjusting the pressure of this pipe is provided on the discharge pipe. It is provided. In each reciprocating pump, in order to compensate for the decrease in the discharge flow rate that occurs at the start of the discharge, a reciprocating motion such as a piston or plunger is performed to reduce the pump chamber volume before the discharge period. ing. The decrease in the discharge flow rate that occurs at the start of discharge mainly varies depending on the back pressure of the non-pulsating pump, that is, the pressure in the discharge pipe. On the contrary, if the pressure in the discharge pipe is constant, the amount of decrease in the discharge flow rate is also constant. Therefore, the compensation movement of the reciprocating motion is set so as to compensate for the decrease in the discharge flow rate under a predetermined pressure, and the decrease in the discharge flow rate is adjusted by adjusting the pressure in the discharge pipe to this predetermined pressure. And the amount of decrease in the pump chamber volume due to the compensating motion can be maintained in a consistent state. The adjustment to the predetermined pressure can be achieved by reducing the fluctuation of the discharge flow rate caused by the excess or deficiency of the reduction amount of the pump chamber volume due to the compensation motion.

圧力調整機構は、吐出配管の圧力を検知する圧力センサと、吐出配管に設けられ前記圧力センサにより検知された圧力に基づき開度を調整する圧力調整弁とを有するようにできる。圧力調整弁の開度を調整することにより、この圧力調整弁の一次側の圧力、すなわち、無脈動ポンプの背圧が調整される。   The pressure adjustment mechanism can include a pressure sensor that detects the pressure of the discharge pipe and a pressure adjustment valve that is provided in the discharge pipe and adjusts the opening degree based on the pressure detected by the pressure sensor. By adjusting the opening of the pressure regulating valve, the pressure on the primary side of the pressure regulating valve, that is, the back pressure of the non-pulsating pump is adjusted.

圧力調整機構は、圧力センサにより検知された吐出配管の圧力を所定期間連続的に取得して、これを記憶する。この記憶された圧力の波形から、ポンプ室容積の減少量の過不足による吐出流量の変動に対応する圧力変動を検知する制御部を有する。   The pressure adjusting mechanism continuously acquires the pressure of the discharge pipe detected by the pressure sensor for a predetermined period and stores it. From the stored pressure waveform, a control unit is provided for detecting pressure fluctuation corresponding to fluctuations in the discharge flow rate due to excess or deficiency in the reduction amount of the pump chamber volume.

圧力調整機構は、吐出配管に設けられた背圧弁を有するものとすることができる。背圧弁は、これが取り付けられた位置より上流側の圧力を所定の値に保つものであり、これにより無脈動ポンプの背圧が調整される。   The pressure adjusting mechanism may have a back pressure valve provided in the discharge pipe. The back pressure valve keeps the pressure upstream of the position where the back pressure valve is attached at a predetermined value, thereby adjusting the back pressure of the non-pulsating pump.

無脈動ポンプの吐出配管の圧力を調整することにより、各往復動ポンプにおける吐出開始時の吐出流量の減少量と、個々の往復動ポンプの吐出期間前の往復運動子の補償運動によるポンプ室容積の減少量とが相殺されるように維持することができる。この結果、脈動が減少する。   By adjusting the pressure of the discharge pipe of the non-pulsating pump, the amount of decrease in the discharge flow rate at the start of discharge in each reciprocating pump and the volume of the pump chamber due to the reciprocating motion compensation of the reciprocating element before the discharge period of each reciprocating pump It is possible to maintain such that the amount of decrease is offset. As a result, pulsation is reduced.

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、本実施形態に係る無脈動ポンプ10の概略構成を示す図である。無脈動ポンプ10は、二つの往復動ポンプ12A,12Bを含む。これらの往復動ポンプ12A,12Bは同一の構造を有しており、以下において、これらを区別する必要がないときには、符号としてAまたはBを省略した「12」を用いて説明する。往復動ポンプ12は、シリンダブロック14と、シリンダブロック14内を往復運動するプランジャ16を含み、さらにシリンダブロック14およびプランジャ16と共に、閉じた空間であるポンプ室18を形成するシリンダヘッド20を含む。プランジャ16は、モータ22に駆動されるカム24により往復運動を行う。この往復運動により、ポンプ室18の容積変化が生じ、取扱い流体が吸い込まれ、吐出される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a pulsation pump 10 according to the present embodiment. The non-pulsating pump 10 includes two reciprocating pumps 12A and 12B. These reciprocating pumps 12A and 12B have the same structure, and in the following, when it is not necessary to distinguish between them, description will be made using “12” in which A or B is omitted as a reference. The reciprocating pump 12 includes a cylinder block 14 and a plunger 16 that reciprocates within the cylinder block 14, and further includes a cylinder head 20 that forms a pump chamber 18 that is a closed space together with the cylinder block 14 and the plunger 16. The plunger 16 reciprocates by a cam 24 driven by a motor 22. Due to this reciprocation, the volume of the pump chamber 18 changes, and the handling fluid is sucked and discharged.

ポンプ室18には、吸込管26と吐出管28が接続されており、これらの管には、それぞれ吸込側逆止弁30、吐出側逆止弁32が設けられている。前述のように、カム24によって制御されるプランジャ16の往復運動は、ポンプ室18の容積変化を生じさせる。ポンプ室18の容積が増加するときには、吸込側逆止弁30は取扱い流体がポンプ室18に吸い込まれることを許容し、吐出側逆止弁32は、吐出管28からの逆流を阻止するように機能する。ポンプ室18の容積が減少するときは、逆に、吸込側逆止弁30が取扱い流体の吸込管26への逆流を阻止し、吐出側逆止弁32は吐出管28への取扱い流体の流れを許容するように作用する。   A suction pipe 26 and a discharge pipe 28 are connected to the pump chamber 18, and a suction side check valve 30 and a discharge side check valve 32 are provided in these pipes, respectively. As described above, the reciprocating motion of the plunger 16 controlled by the cam 24 causes a change in the volume of the pump chamber 18. When the volume of the pump chamber 18 increases, the suction-side check valve 30 allows the handled fluid to be sucked into the pump chamber 18, and the discharge-side check valve 32 prevents the reverse flow from the discharge pipe 28. Function. Conversely, when the volume of the pump chamber 18 decreases, the suction side check valve 30 prevents the backflow of the handling fluid to the suction pipe 26, and the discharge side check valve 32 causes the flow of the handling fluid to the discharge pipe 28. Acts to allow.

二つの往復動ポンプ12A,12Bのそれぞれの吐出管28A,28Bは、合流し、一つの吐出配管34となり、下流に延びる。下流には、この無脈動ポンプ10で送り出された取扱い流体が注入される注入点が位置する。合流した吐出配管34には、絞り量を調整することができる圧力調整弁36が設けられ、さらにこの上流側の吐出配管34に、この配管内の圧力を検出する圧力センサ38が設けられている。圧力センサ38の検出した値は、出力信号として制御部40に送られ、制御部40においては、検出値に基づいて圧力調整弁36の開度を調整する。圧力調整弁36、圧力センサ38および制御部40からなる圧力調整機構の動作については、後に詳述する。   The discharge pipes 28A and 28B of the two reciprocating pumps 12A and 12B merge to form one discharge pipe 34, which extends downstream. An injection point where the handling fluid sent out by the pulsating pump 10 is injected downstream is located. The joined discharge pipe 34 is provided with a pressure adjusting valve 36 that can adjust the throttle amount, and the upstream discharge pipe 34 is provided with a pressure sensor 38 that detects the pressure in the pipe. . The value detected by the pressure sensor 38 is sent to the control unit 40 as an output signal, and the control unit 40 adjusts the opening of the pressure regulating valve 36 based on the detected value. The operation of the pressure adjustment mechanism including the pressure adjustment valve 36, the pressure sensor 38, and the control unit 40 will be described in detail later.

図2は、二つの往復動ポンプ12A,12Bのプランジャ16A,16Bの速度vの時間変化を示す図である。二つのプランジャ16A,16Bの速度波形は、それぞれ実線と破線で示されており、位相が180°ずれているのみで、形状は同一である。流体の吐出において損失がないとすれば、プランジャの速度vと吐出流量qは比例する。   FIG. 2 is a diagram showing the time change of the speed v of the plungers 16A and 16B of the two reciprocating pumps 12A and 12B. The velocity waveforms of the two plungers 16A and 16B are indicated by solid lines and broken lines, respectively, and the shapes are the same except that the phases are shifted by 180 °. If there is no loss in fluid discharge, the plunger speed v is proportional to the discharge flow rate q.

個々の往復動ポンプ12の運動は、速度vが正である吐出期間Pdと、速度vが負である吸込期間Psと、さらに吐出期間Pdが始まる前の吸込期間Psとの間の期間である補償期間Pcを繰り返す。吐出期間Pdは、プランジャ16がポンプ室18内に進出し、その容積を縮小するように運動し、ポンプ室18内の取扱い流体を吐出する期間である。また、吸込期間Psは、プランジャ16が後退し、ポンプ室18の容積を拡大するように運動し、ポンプ室18内に吸込管26より取扱い流体を吸い込む期間である。補償期間Pcは、吐出期間Pd初期における吐出量の減少に対応するために設けられた期間であり、プランジャ16の速度は正であるが、適切に調整された状態においては、この期間における取扱い流体の吐出はない。補償期間Pcについては、後に詳述する。   The movement of each reciprocating pump 12 is a period between a discharge period Pd in which the speed v is positive, a suction period Ps in which the speed v is negative, and a suction period Ps before the discharge period Pd starts. The compensation period Pc is repeated. The discharge period Pd is a period in which the plunger 16 moves into the pump chamber 18 and moves so as to reduce its volume, thereby discharging the handled fluid in the pump chamber 18. Further, the suction period Ps is a period in which the plunger 16 moves backward so as to expand the volume of the pump chamber 18, and the handling fluid is sucked into the pump chamber 18 from the suction pipe 26. The compensation period Pc is a period provided to cope with a decrease in the discharge amount at the initial stage of the discharge period Pd, and the speed of the plunger 16 is positive, but in a properly adjusted state, the handled fluid in this period There is no discharge. The compensation period Pc will be described in detail later.

吐出期間Pdは、さらに一方の往復動ポンプ12のみで取扱い流体の吐出を行う単独吐出期間Pd1と、双方のポンプ12の吐出を合成する合成吐出期間Pd2とからなる。合成吐出期間Pd2の合成された吐出流量は、単独吐出期間Pd1の吐出流量に一致する。この結果、二つの往復動ポンプ12A,12Bの合成吐出流量は常に一定となる。   The discharge period Pd further includes a single discharge period Pd1 in which only one reciprocating pump 12 discharges the handled fluid and a combined discharge period Pd2 in which the discharges of both pumps 12 are combined. The combined discharge flow rate in the combined discharge period Pd2 matches the discharge flow rate in the single discharge period Pd1. As a result, the combined discharge flow rates of the two reciprocating pumps 12A and 12B are always constant.

図3は、プランジャ16の速度vと、そのプランジャ16に対応する往復動ポンプ12の吐出流量qの詳細を示す図である。補償期間Pcを設けなかった場合、プランジャ16の速度vは実線で示すように吐出期間Pdの開始と共に増速するが、実際の吐出流量qは、破線で示すように吐出期間Pdの開始初期において、吐出しなくなる場合も含め、減少する。このときの吐出量の減少は図中斜線を施した部分の面積Ssに相当する。この減少は、各種の損失によって生じるものであり、無脈動ポンプ10の無脈動性を阻害する場合がある。また、この吐出量の減少量は、ある程度予想することができるが、当該ポンプの運転条件、ポンプの個体差などから正確に予測することは難しい。   FIG. 3 is a diagram showing details of the speed v of the plunger 16 and the discharge flow rate q of the reciprocating pump 12 corresponding to the plunger 16. When the compensation period Pc is not provided, the speed v of the plunger 16 increases with the start of the discharge period Pd as shown by the solid line, but the actual discharge flow rate q is at the beginning of the discharge period Pd as shown by the broken line. , Including the case of no longer discharging. The decrease in the discharge amount at this time corresponds to the area Ss of the hatched portion in the figure. This decrease is caused by various losses, and may impair the pulsation-free property of the pulsation-free pump 10. Further, the amount of decrease in the discharge amount can be predicted to some extent, but it is difficult to accurately predict it from the operating conditions of the pump, individual pump differences, and the like.

この吐出量の減少を補うために、前述の補償期間Pcが設けられており、このときプランジャ16は、進出方向に運動し、機械的駆動部分のがた、ポンプ室18内のエア、逆止弁30,32の漏れなどによる損失を埋めるように、あらかじめ取扱い流体に圧力を加える。   In order to compensate for the decrease in the discharge amount, the above-described compensation period Pc is provided. At this time, the plunger 16 moves in the advancing direction, and the air in the pump chamber 18, the check in the mechanical drive portion, Pressure is preliminarily applied to the handling fluid so as to fill the loss due to leakage of the valves 30 and 32.

この、損失を補償するためのプランジャ16の運動(以下、補償運動と記す)は、取扱い流体を吐出する方向の運動となるが、このときには吐出は行われない。このときのプランジャ16の補償運動によって減少するポンプ室18の容積は、図中に示す台形部分の面積Scに相当する。このプランジャの補償運動によるポンプ室18の容積減少分の面積Scは、理想的には、損失による吐出量の減少量の面積Ssと等しくする。しかし、損失による吐出量減少が生じることはあらかじめ想定されるが、その量(Ss)は、実際にはポンプの設計時点で見込むことが難しく、またポンプの運転圧力などの運転条件によっても変動する。補償運動によるポンプ室容積減少量(Sc)は、プランジャ16の動き、すなわちカム24のプロフィールにより与えられるが、このプロフィールを後から変更するのは手間を要し、また運転条件の変化に対応して適宜変更することも困難である。   This movement of the plunger 16 for compensating for the loss (hereinafter referred to as compensation movement) is a movement in the direction of discharging the handled fluid, but at this time, no discharge is performed. The volume of the pump chamber 18 that is reduced by the compensating motion of the plunger 16 at this time corresponds to the area Sc of the trapezoidal portion shown in the drawing. The area Sc of the volume reduction of the pump chamber 18 due to the compensation movement of the plunger is ideally made equal to the area Ss of the reduction amount of the discharge amount due to the loss. However, although it is assumed in advance that the discharge amount is reduced due to loss, the amount (Ss) is actually difficult to estimate at the time of designing the pump, and also varies depending on operating conditions such as the operating pressure of the pump. . The pump chamber volume reduction amount (Sc) due to the compensation movement is given by the movement of the plunger 16, that is, the profile of the cam 24. However, it is troublesome to change this profile later, and it corresponds to the change of the operating condition. It is also difficult to change appropriately.

そこで、本実施形態の無脈動ポンプにおいては、カムプロフィール等ポンプ側の寸法、諸元を変更するのではなく、運転条件、特に無脈動ポンプの背圧、つまり吐出配管34内の圧力を所定の値に保つように制御する。つまり、損失による吐出量の減少量(Ss)がポンプ室容積減少量(Sc)に等しくなるように吐出配管34内の圧力を調整する。   Therefore, in the non-pulsating pump of the present embodiment, the operating conditions, in particular, the back pressure of the non-pulsating pump, that is, the pressure in the discharge pipe 34 is set to a predetermined value without changing the dimensions and specifications on the pump side such as the cam profile. Control to keep the value. That is, the pressure in the discharge pipe 34 is adjusted so that the discharge amount reduction amount (Ss) due to loss becomes equal to the pump chamber volume reduction amount (Sc).

圧力調整機構の圧力センサ38は、吐出配管34内の圧力を検出する。吐出配管34内の吐出流量に変動が生じると、圧力も同様に変動し、圧力センサ38はこの変動を検知して制御部40に出力する。損失による吐出量の減少量(Ss)と、補償運動によるポンプ室容積減少量(Sc)が等しいと、圧力の変動は生じないが、ポンプ容積減少量(Sc)が吐出量の減少量(Ss)を上回ると、補償期間の末期において圧力が上昇する脈動が生じる。図4は、ポンプ室容積減少量(Sc)が吐出量の減少量(Ss)を上回った場合のプランジャ速度v、流量q、吐出配管34内の圧力pの時間経過を示すグラフである。図4においては、吐出期間Pdの初期の吐出量減少量(Ss)に相当する面積を、ポンプ室容積減少量(Sc)と比較するために、補償期間Pcに斜線を施す領域で示している。ポンプ室容積減少量(Sc)が吐出量の減少量(Ss)より多いため、補償期間Pcの末期に、流体が実際に吐出される。このとき、二つの往復動ポンプの合成された吐出流量qは、図4の太い実線で示すように凸部を有する波形となる。また、吐出配管34内の圧力pも、凸部を有する脈動波形となる。   The pressure sensor 38 of the pressure adjustment mechanism detects the pressure in the discharge pipe 34. When the discharge flow rate in the discharge pipe 34 varies, the pressure also varies in the same manner, and the pressure sensor 38 detects this variation and outputs it to the control unit 40. If the amount of decrease in discharge amount due to loss (Ss) is equal to the amount of decrease in pump chamber volume due to compensation motion (Sc), the pressure does not fluctuate, but the pump volume decrease amount (Sc) is the amount of decrease in discharge amount (Ss ), A pulsation in which the pressure increases at the end of the compensation period occurs. FIG. 4 is a graph showing the passage of time of the plunger speed v, the flow rate q, and the pressure p in the discharge pipe 34 when the pump chamber volume reduction amount (Sc) exceeds the discharge amount reduction amount (Ss). In FIG. 4, in order to compare the area corresponding to the initial discharge amount reduction amount (Ss) of the discharge period Pd with the pump chamber volume reduction amount (Sc), a hatched area is shown in the compensation period Pc. . Since the pump chamber volume reduction amount (Sc) is larger than the discharge amount reduction amount (Ss), the fluid is actually discharged at the end of the compensation period Pc. At this time, the combined discharge flow rate q of the two reciprocating pumps has a waveform having a convex portion as shown by a thick solid line in FIG. Further, the pressure p in the discharge pipe 34 also has a pulsation waveform having a convex portion.

制御部40は、圧力pの波形に基づき圧力調整弁36の制御を行う。すなわち、圧力pのベースとなる値p0に対し、脈動である凸部Δpが検出されると圧力調整弁36を絞り、これより上流の吐出配管34内の圧力を上昇させる。ポンプの背圧が高まることにより、損失による吐出量の減少量(Ss)が増加する(面積Ssが増加する)。制御部40は、脈動を検出するために、所定の期間の圧力波形を記憶し、この記憶された波形からベース値p0、脈動となる凸部Δpの検出を行う。   The control unit 40 controls the pressure regulating valve 36 based on the pressure p waveform. That is, when the convex portion Δp which is a pulsation is detected with respect to the value p0 which is the base of the pressure p, the pressure regulating valve 36 is throttled to increase the pressure in the discharge pipe 34 upstream thereof. As the back pressure of the pump increases, the amount of decrease (Ss) in the discharge amount due to loss increases (the area Ss increases). In order to detect pulsation, the control unit 40 stores a pressure waveform for a predetermined period, and detects a base value p0 and a convex portion Δp that becomes pulsation from the stored waveform.

逆に、ポンプ容積減少量(Sc)が吐出量の減少量(Ss)より少ないと、吐出期間Pdの初期において、吐出量の減少が生じ、吐出配管34内に圧力が低下する脈動が生じる。これを、図4と同様に示したのが図5である。ポンプ容積減少量(Sc)が吐出量の減少量(Ss)に対し不足すると、吐出期間Pdの初期に合成吐出流量qの減少が生じる。これが、図5の太い実線で示す凹部を有する波形となる。同様に、吐出配管34内の圧力pも、凹部を有する脈動波形となる。   On the contrary, if the pump volume reduction amount (Sc) is smaller than the discharge amount reduction amount (Ss), the discharge amount decreases at the initial stage of the discharge period Pd, and pulsation in which the pressure decreases in the discharge pipe 34 occurs. FIG. 5 shows this in the same manner as FIG. When the pump volume reduction amount (Sc) is insufficient with respect to the discharge amount reduction amount (Ss), the composite discharge flow rate q is reduced at the beginning of the discharge period Pd. This is a waveform having a recess indicated by a thick solid line in FIG. Similarly, the pressure p in the discharge pipe 34 also has a pulsation waveform having a recess.

制御部40は、前記凹部を有する脈動波形を検知した場合、圧力調整弁36を開き、吐出配管34内の圧力を低下させる。ポンプの背圧が低くなることにより、損失による吐出量の減少量(Ss)が減少する(面積Ssが減少)。以上により、損失による吐出量の減少量(Ss)と、補償運動によるポンプ室容積減少量(Sc)が等しくなるように、吐出配管34内の圧力が調整される。   When the control unit 40 detects the pulsation waveform having the concave portion, the control unit 40 opens the pressure adjustment valve 36 and reduces the pressure in the discharge pipe 34. By reducing the back pressure of the pump, the reduction amount (Ss) of the discharge amount due to loss is reduced (the area Ss is reduced). As described above, the pressure in the discharge pipe 34 is adjusted so that the amount of decrease in discharge amount (Ss) due to loss is equal to the amount of decrease in pump chamber volume (Sc) due to compensation motion.

なお、吐出量の減少量(Ss)とポンプ室容積減少量(Sc)がほぼ等しくなっている場合、二つの往復動ポンプ12A,12Bの個体差によって、一方のポンプに関しては吐出量の減少量(Ss)が大きく、他方のポンプに関してはポンプ室容積減少量(Sc)が大きくなる場合がある。この場合、圧力センサ38の出力は、正負の脈動を繰り返す波形となる。制御部40は、このような波形が送出されてきた場合には、ほぼ目標値に制御されていると判断し、圧力調整弁36の絞り量を維持する。   When the reduction amount (Ss) of the discharge amount is substantially equal to the reduction amount (Sc) of the pump chamber, the reduction amount of the discharge amount for one of the pumps due to the individual difference between the two reciprocating pumps 12A and 12B. (Ss) is large, and the pump chamber volume reduction amount (Sc) may be large for the other pump. In this case, the output of the pressure sensor 38 has a waveform that repeats positive and negative pulsations. When such a waveform is sent out, the control unit 40 determines that the target value is almost controlled, and maintains the throttle amount of the pressure regulating valve 36.

圧力調整弁36を設けたことにより、これより下流、例えば注入点の圧力に影響されることなく、上流側の吐出配管34内の圧力、すなわち無脈動ポンプ10の背圧を設定することができる。   By providing the pressure adjusting valve 36, the pressure in the discharge pipe 34 on the upstream side, that is, the back pressure of the non-pulsating pump 10 can be set without being affected by the pressure at the downstream side, for example, the injection point. .

前述の実施形態においては、吐出配管34内の圧力の変動(脈動)に基づき、圧力調整弁36の開度の調整を行ったが、吐出配管34内の平均的な圧力に基づき調整を行うことも可能である。具体的には、圧力センサ38の出力信号を、脈動を除去するためのローパスフィルタを通して制御部に送り、この値が所定の値に維持されるよう圧力調整弁36の調整を行う。この所定の値は、例えば、あらかじめ試験により求めておいた、脈動がなくなる圧力としてもよい。また、現場において、圧力の変動が小さくなる吐出配管内の圧力を求め、この値に調整されるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the opening degree of the pressure adjustment valve 36 is adjusted based on the pressure fluctuation (pulsation) in the discharge pipe 34, but the adjustment is performed based on the average pressure in the discharge pipe 34. Is also possible. Specifically, the output signal of the pressure sensor 38 is sent to the control unit through a low-pass filter for removing pulsation, and the pressure adjustment valve 36 is adjusted so that this value is maintained at a predetermined value. The predetermined value may be, for example, a pressure that is obtained in advance by a test and eliminates pulsation. Further, the pressure in the discharge pipe where the pressure fluctuation becomes small may be obtained at the site and adjusted to this value.

また、前述の圧力調整機構に換えて、一次側(上流側)の圧力を一定に保つ背圧弁(調圧弁)を設けるようにもできる。この場合、現場において、脈動が生じなくなるように背圧弁を調整し、以後この状態で運転を行うようにする。   Further, instead of the above-described pressure adjusting mechanism, a back pressure valve (pressure regulating valve) that keeps the pressure on the primary side (upstream side) constant may be provided. In this case, the back pressure valve is adjusted at the site so that no pulsation occurs, and thereafter the operation is performed in this state.

また、前述の実施形態においては、2個の往復動ポンプより構成される無脈動ポンプを例示したが、3個以上の往復動ポンプより構成される無脈動ポンプにおいても、前述の圧力調整機構を設けることが可能である。また、プランジャまたはピストンが、直接取扱い流体に接する往復動ポンプではなく、プランジャ等により作動流体を介してダイアフラムを駆動し、このダイアフラムの往復運動(膜運動)により取扱い流体を吐出するダイアフラムポンプより構成される無脈動ポンプにも前述の圧力調整機構を設けることができる。   Moreover, in the above-described embodiment, the non-pulsating pump configured by two reciprocating pumps is illustrated, but the above-described pressure adjusting mechanism is also applied to the non-pulsating pump configured by three or more reciprocating pumps. It is possible to provide. The plunger or piston is not a reciprocating pump that directly contacts the fluid to be handled, but a diaphragm pump that drives the diaphragm via the working fluid by a plunger or the like, and discharges the fluid to be handled by the reciprocating motion (membrane motion) of the diaphragm. The above-described pressure adjusting mechanism can also be provided in the non-pulsating pump.

本実施形態の無脈動ポンプの概略構成示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a pulsation pump of this embodiment. プランジャの速度を示す図である。It is a figure which shows the speed of a plunger. 損失による吐出量の減少と、この減少量の補償についての説明図である。It is explanatory drawing about the reduction | decrease of the discharge amount by loss, and compensation of this reduction amount. 補償運動によるポンプ室容積の減少量(Sc)に対し、実際の吐出量の減少量(Ss)が下回る場合のプランジャ速度、吐出流量および吐出配管内の圧力を示す図である。It is a figure which shows the plunger speed, the discharge flow rate, and the pressure in discharge piping when the reduction amount (Ss) of actual discharge amount is less than the reduction amount (Sc) of the pump chamber volume by compensation movement. 補償運動によるポンプ室容積の減少量(Sc)に対し、実際の吐出量の減少量(Ss)が上回る場合のプランジャ速度、吐出流量および吐出配管内の圧力を示す図である。It is a figure which shows the plunger speed, the discharge flow rate, and the pressure in discharge piping when the reduction amount (Ss) of actual discharge amount exceeds the reduction amount (Sc) of the pump chamber volume by compensation exercise | movement.

符号の説明Explanation of symbols

10 無脈動ポンプ、12 往復動ポンプ、14 シリンダブロック、16 プランジャ、18 ポンプ室、20 シリンダヘッド、26 吸込管、28 吐出管、34 吐出配管、36 圧力調整弁、38 圧力センサ、40 制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Non-pulsation pump, 12 Reciprocating pump, 14 Cylinder block, 16 Plunger, 18 Pump chamber, 20 Cylinder head, 26 Suction pipe, 28 Discharge pipe, 34 Discharge pipe, 36 Pressure adjustment valve, 38 Pressure sensor, 40 Control part.

Claims (2)

往復運動子の運動によるポンプ室容積の増減によって流体を吸込み、吐出する往復動ポンプを複数備え、個々の往復動ポンプの吐出流量を合計した合成吐出流量が一定となるように往復運動子を運動させる無脈動ポンプであって、
往復運動子は、各往復動ポンプにおける吐出開始時に発生する吐出流量の減少を補償するために、吐出期間の前にポンプ室容積を減少させる補償運動を行い、
さらに、前記補償運動によるポンプ室容積の減少量の過不足に起因する合成吐出流量の脈動を小さくするために、前記合成吐出流量の脈動の有無を検知し、前記合成吐出流量が一時的に増える凸の脈動が検出された場合は前記無脈動ポンプの吐出配管の圧力を上げて維持し、前記合成吐出流量が一時的に減る凹の脈動が検出された場合は前記吐出配管の圧力を下げて維持する圧力調整機構を有し、
前記圧力調整機構は、前記吐出配管の圧力を検知する圧力センサと、前記吐出配管に設けられ、前記検知された圧力に基づき開度を調整する圧力調整弁と、を有する、
無脈動ポンプ。
Equipped with multiple reciprocating pumps that draw and discharge fluid by increasing or decreasing the pump chamber volume due to the reciprocating movement, and move the reciprocating elements so that the combined discharge flow rate of each reciprocating pump totals is constant. A non-pulsating pump,
The reciprocating element performs a compensating motion to reduce the pump chamber volume before the discharge period in order to compensate for the decrease in the discharge flow rate that occurs at the start of discharge in each reciprocating pump,
Further, in order to reduce the pulsation of the combined discharge flow rate due to the excess or deficiency of the reduction amount of the pump chamber volume due to the compensation motion, the presence or absence of the pulsation of the combined discharge flow rate is detected, and the combined discharge flow rate temporarily increases. If a convex pulsation is detected, the pressure of the discharge pipe of the non-pulsation pump is raised and maintained.If a concave pulsation where the combined discharge flow rate is temporarily reduced is detected, the pressure of the discharge pipe is lowered. have a pressure adjusting mechanism for maintaining,
The pressure adjustment mechanism includes a pressure sensor that detects the pressure of the discharge pipe, and a pressure adjustment valve that is provided in the discharge pipe and adjusts an opening degree based on the detected pressure.
Non-pulsating pump.
請求項に記載の無脈動ポンプであって、
前記圧力調整機構は、所定期間、前記検知された圧力を取得して、これを記憶し、記憶された圧力の波形から前記ポンプ室容積の減少量の過不足による吐出流量の変動に対応する圧力変動を検知する制御部を有する、
無脈動ポンプ。
The pulsating pump according to claim 1 ,
The pressure adjusting mechanism acquires the detected pressure for a predetermined period, stores the detected pressure, and a pressure corresponding to fluctuations in the discharge flow rate due to excess or deficiency in the reduction amount of the pump chamber volume from the stored pressure waveform Having a control unit for detecting fluctuations,
Non-pulsating pump.
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