JPH0612778U - キャビテーション実験装置 - Google Patents

キャビテーション実験装置

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JPH0612778U JP5150992U JP5150992U JPH0612778U JP H0612778 U JPH0612778 U JP H0612778U JP 5150992 U JP5150992 U JP 5150992U JP 5150992 U JP5150992 U JP 5150992U JP H0612778 U JPH0612778 U JP H0612778U
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栄一 新林
儀澄 泉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実プラントと同等の挙動等を再現できてポン
プのキャビテーションと性能とを容易にかつ短時間に習
得できるキャビテーション実験装置の提供。 【構成】 減圧タンク5,6 を減圧する真空ポンプ16と、
タンク5,6 に接続された配管8,9,10を通して流体を循環
させるポンプ7とを設け、ポンプ7の側面を内部観察可
能にアクリル板7Bで形成し、ポンプ7の吸入・吐出圧力
を測定する圧力計36,35 と、配管流量を測定するノズル
30、マノメータ32とを設けてキャビテーション実験装置
1を構成する。これによりキャビテーション状態の観察
とポンプ性能実験とを同時に行え、キャビテーション状
態つまり実プラントと同等の状態でポンプ性能実験を行
え、ポンプ性能とキャビテーション状態とを容易にかつ
短時間に習得できる。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、ポンプのキャビテーションとポンプ性能との関係における流動原理 を実験するキャビテーション実験装置に係り、特に企業や学校における研修・教 育用に利用できる。
【0002】
【背景技術】
近年、石油精製、石油化学工業をはじめとする化学プラントは、多種多様な装 置を用いて複雑かつ大規模となっている。このため、プラントを制御管理するオ ペレータは、プラント管理のために実プラントでよく経験するポンプのキャビテ ーションとポンプ性能とを十分に理解し習得する必要があった。 そこで、このようなポンプのキャビテーションとポンプ性能とを容易にかつ短 時間で理解習得することができる実験装置が求められていた。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、このような実験装置としては僅かに学校教材用のものが存在す るのみであった。この教材用の実験装置においては、ポンプ性能実験用とキャビ テーション実験用の装置は別々に設けられており、各実験を別々に行っていたた めに効率が悪いとともに、キャビテーション状態でのポンプ性能実験等の実プラ ントで経験する挙動を再現することができず、実プラントにおける様々な挙動等 を理解習得するにはあまり適していないという問題があった。
【0004】 本考案の目的は、実プラントと同等の挙動等を再現できてポンプのキャビテー ションおよびポンプの性能を容易にかつ短時間に習得できるキャビテーション実 験装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本考案のキャビテーション実験装置は、減圧タンクと、この減圧タンク内を減 圧する減圧手段と、前記減圧タンクに接続された配管と、この配管および前記減 圧タンクを通して流体を循環させるポンプとを備え、前記ポンプには内部のキャ ビテーション状態を観察できる観察手段とポンプの吸入圧力および吐出圧力を測 定する圧力測定手段とが設けられ、前記配管には配管の流量を測定する流量測定 手段が設けられていることを特徴とするものである。
【0006】 この際、前記減圧タンク内には泡を消すためのフィルターが設けられ、前記ポ ンプは前面に計測操作パネルを備えた架台の上面に固定されていることが好まし い。また、前記観察手段としては、ポンプ内部を視認できるようにポンプの一部 に設けられた観察窓と、この観察窓からポンプ内部を観察するストロボスコープ とを備えたものが好ましい。さらに、前記減圧手段は架台下部に固定された真空 ポンプを備え、前記流量測定手段は配管に配置されたノズルとこのノズルの差圧 を測定するマノメータとを備えていることが好ましい。
【0007】
【作用】
このような本考案では、減圧手段によって減圧タンク内を減圧すると、タンク に接続されている配管およびポンプも減圧される。この減圧によってキャビテー ションが発生しやすくなるので、ポンプを作動させてキャビテーションを発生さ せ、観察手段によって観察する。 また、ポンプの吸入・吐出圧力を測定する圧力測定手段や流量を測定する流量 測定手段を設けたので、キャビテーションの発生状態を観察するだけでなく、ポ ンプ性能も合わせて実験でき、キャビテーション状態でのポンプ性能等の実プラ ントでの挙動が再現され、その理解習得を容易にかつ短時間で行える。 この際、ポンプの一部に観察窓を形成して内部を視認できるようにし、かつそ の観察窓からポンプ回転数等に同期させたストロボスコープを用いてポンプ内部 を観察すればキャビテーション状態を明瞭に観察することが可能となる。 また、減圧タンク内にフィルターを設けてポンプで発生した泡を消泡させれば 、ポンプ内に泡が含まれる水が吸入されることがなく、ポンプによるキャビテー ション発生のみを実験することが可能となる。
【0008】
【実施例】
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図1,2,3には本実施例のキャビテーション実験装置1の正面図、側面図お よび平面図が、図4にはその配管系統図がそれぞれ示されている。
【0009】 キャビテーション実験装置1は、実験に必要な各機器が取付けられた架台2を 備え、この架台2には装置1を移動するためのキャスタ3と、装置1を水平状態 で固定するための図示しないレベル調整ボルトが設けられている。 また、架台2の前面には、各種計器やスイッチ等が設けられた計測操作パネル 4が設けられている。
【0010】 キャビテーション実験装置1は、2つの減圧タンク5,6と、キャビテーショ ンポンプ7とを備えている。ポンプ7は駆動ベルトを介して接続されたモータ7 Aによって駆動されるとともに、架台2の上面の視認しやすい位置に固定されて いる。このポンプ7の側面はアクリル板7Bによって形成され、ポンプ7の内部 を視認できるように構成されている。従って、このアクリル板7Bによりポンプ 7の観察窓が形成されている。 また、ポンプ7の吐出側は吐出側配管8によって減圧タンク5に接続され、吸 入側は吸入側配管9によって減圧タンク6に接続されている。さらに、減圧タン ク5,6間は減圧タンク間配管10によって接続されている。
【0011】 減圧タンク5,6には、それぞれタンク5,6内の水位を測定するレベル計1 1が設けられている。また、各タンク5,6内には、金網等で形成されたフィル ター12が配置され、このフィルター12内には各タンク5,6内の吸入側の配 管つまりタンク5においては配管8、タンク6においては配管10が配置され、 タンク5,6内に供給された水に泡が含まれている場合にはその泡を消すことが できるように構成されている。
【0012】 また、各減圧タンク5,6には、バルブ13,14および真空バルブ15を介 して減圧手段としての真空ポンプ16が接続され、タンク5,6内を減圧できる ように構成されている。 さらに、各タンク5,6とバルブ13,14との間には、タンク5,6内を大 気開放するためのバルブ17,18が設けられている。
【0013】 真空ポンプ16は水封式の真空ポンプでありモータ16Aで駆動される。この ポンプ16は、ポンプ16内に給水するためにストレーナおよびバルブ19を介 して給水バルブ20を備える給水管21に接続されている。また、ポンプ16は 水抜きを行うために排水管22にも接続されている。 なお、給水管21および排水管22は、給水バルブ20および排水バルブ23 を介して給排水管24に接続されている。給排水管24は、バルブ25,26お よび吐出側配管8、吸入側配管9を介して各減圧タンク5,6に接続され、各タ ンク5,6内への給排水を行えるようにされている。
【0014】 減圧タンク間配管10には、ノズル30と流量調節弁31とが設けられている 。ノズル30には、ノズル30の差圧を測定するU字管式マノメータ32が接続 されている。 また、減圧タンク6には、水温測定用の温度計33と、ポンプ7のサクション ヘッドを測定するための連成計34とが設けられている。
【0015】 キャビテーションポンプ7の吐出側および吸入側の配管8,9には、ポンプ7 の吐出圧力および吸入圧力を測定する連成計35および真空計36が接続されて いる。また、減圧タンク5,6の前後の各配管8〜10には、各タンク5,6に おける圧力損失を測定するための連成計37,38,39,40がそれぞれ設け られている。 さらに、吸入側配管9および減圧タンク間配管10には、流量検定用の吸込弁 41および吐出弁42が分岐して設けられている。すなわち、本実施例ではノズ ル30の差圧をマノメータ32で測定することで流量を検出しているが、この検 出流量が正しいかを検定するために、水を吸込弁41から給水し、ノズル30を 通して吐出弁42から排出させて実流量を測定し、ノズル30の差圧から検出し た流量と比較して流量検定を行っている。
【0016】 また、架台2には、ポンプ7のアクリル板7Bに向かって間欠的に光を照射す るストロボスコープ43が設けられている。さらに、計測操作パネル4には、ポ ンプ7の回転数を計測する回転計44、ポンプの電圧および電力を測定する電圧 計45、電力計46、キャビテーションポンプ7および真空ポンプ16のスイッ チ47,48が設けられている。
【0017】 次に、このようなキャビテーション実験装置1を用いた実験手順について説明 する。 まず、ポンプ7内のキャビテーション状態を観察するキャビテーション観察実 験は、バルブ20,25,26,31と、真空ポンプ15に接続されたバルブ1 3,14,17,18を開き、バルブ19,23および検定用のバルブ41,4 2を閉じる。そして給水管21から各減圧タンク5,6に給水する。レベル計1 1によってタンク5,6内の水位を監視し、80%程度の高さまで給水したらバ ルブ20,25,26を閉じて給水を終了する。
【0018】 次に、ポンプ7の空気抜き弁を開き、ポンプ内部の空気を抜いてから水を満た す。この際、ポンプ7を回転させることで配管8,9,10内の空気抜きも行え る。また、マノメータ32の配管内に水を満たし、水銀を注入する。マノメータ 32の配管内の空気抜きは、ポンプ7の運転中に均圧弁を開き、ノズルコックを 開くことで行える。
【0019】 そして、バルブ20,19を開いて真空ポンプ16に給水する。この真空ポン プ16には運転中常時所定量の給水を行う。 次に、バルブ13,14,15を開き、バルブ17,18を閉じて真空ポンプ 16を作動し、減圧タンク5,6の圧力を予定の真空度まで引き、その後バルブ 13,14,15を閉じる。
【0020】 キャビテーションポンプ7を始動位置にセットし、スイッチ47を押して作動 させる。モータ7Aの回転数調整ハンドル7Cでポンプ7の回転数を予定の回転 数に調整する。また、バルブ31を開いて水を循環させる。 ポンプ7の回転に伴ってキャビテーションが発生したらポンプ7のアクリル板 7Aが設けられた観察窓からストロボスコープ43によってキャビテーション状 態を観察する。 なお、減圧タンク5,6内の真空度が変化しない場合には真空ポンプ16を停 止させておいてもよい。
【0021】 このキャビテーションの観察とともに、キャビテーションポンプ7の回転数、 吸込圧力、吐出圧力、減圧タンク5,6の圧力、ノズル30の差圧、水温等を各 計測機器を用いて測定する。そして、これらの測定データから流量、ポンプ7内 の流速、キャビテーション係数を計算し、キャビテーション係数に対するキャビ テーション状態を観察記録する。
【0022】 一方、ポンプ性能実験は、前記キャビテーション観察実験と同様に給水および 空気抜きを行った後、バルブ31を僅かに開いてポンプ7を作動させる。そして 、ポンプ7の回転数を基準としてバルブ31の開度を調節して流量を変化させた 時やポンプ7の回転数を変化させた時のポンプ7の吐出圧力、吸込圧力、入力電 力、回転数や、ノズル30の差圧や流体温度、減圧タンク6の圧力、減圧タンク 5,6の水位を各計測機器を用いて測定する。そして、これらの測定データから 流量、ポンプ総圧、ポンプ出力、ポンプ入力、ポンプ効率、NPSH(有効吸込 ヘッド)を計算する。 なお、標準となるポンプ性能実験を行う場合には真空ポンプ16を運転しない で行い、真空ポンプ16を運転中の場合やキャビテーションが発生している場合 のポンプ性能を標準状態のポンプ性能と比較して実験を行ってもよい。
【0023】 実験が終了したらキャビテーションポンプ7を始動位置に戻してポンプ7を停 止し、さらに必要に応じて配管系およびポンプ7,16の水抜きを行う。
【0024】 このような本実施例によれば、1つのキャビテーション実験装置1によってキ ャビテーション観察実験とポンプ性能実験とを行うことができる。このため、各 実験を別々の装置で行う場合に比べて効率良く実験することができるとともに、 キャビテーション状態でのポンプ性能等の実プラントと同等の状態でポンプ性能 実験を行うこともでき、実プラントで経験するポンプのキャビテーション状態や ポンプ性能を容易にかつ短時間で習得することができる
【0025】 また、キャビテーション実験装置1は、実験に必要な機器が架台2にまとめら れており省スペースが図れるとともに、実験にあたって各機器を接続するなどの 組立作業も不要なため、実験を簡単に行うこともできる。さらに、実験装置1に はキャスタ3、レベル調整ボルトが設けられているので実験装置1を移動して使 用することができ、また床等が傾いていても実験装置1を水平にして実験するこ ともできる。このため、実験室をさらに有効に利用できるとともに、正確な実験 結果を得ることができる。
【0026】 さらに、ポンプ7を架台2の上面に固定してアクリル板7Bからなる観察窓が 視認しやすいように設けたので、実験者が多数いても各実験者はキャビテーショ ン状態を容易に観察することができる。また、ポンプ7の回転数等に対応して光 を間欠的にあてるストロボスコープ43を設けたので、ポンプ7が高速回転して いてもキャビテーション状態を明瞭に観察することができる。
【0027】 また、減圧タンク5,6にフィルター12を設け、キャビテーションポンプ7 で発生した泡を消すように構成したので、ポンプ7によって水を循環させる場合 でも泡の無い水をポンプ7に吸入させることができる。このため、キャビテーシ ョンはポンプ7の回転のみで発生するので、キャビテーション観察実験を正確に 行うことができる。
【0028】 また、配管10内の流量は、ノズル30の差圧をマノメータ32で測定するこ とで簡単に検出することができるとともに、ノズル30を重量法によって検定で きるように吸入弁41、吐出弁42を設けたので常に正確な流量を測定すること ができ、この点からも実験を高精度に行うことができる。
【0029】 なお、本考案は前述の実施例に限定されるものではなく、本考案の目的を達成 できる範囲での変形、改良等は本考案に含まれるものである。 例えば、前記実施例では2つの減圧タンク5,6を設けていたが、減圧タンク を1つだけ設けてもよい。但し、2つの減圧タンク5,6を設ければ、2つめの タンク6でも消泡することができ、従って各タンク5,6間に翼等のキャビテー ションを発生させる物を設けてポンプ7以外のものでのキャビテーション発生状 態を観察することもできるという利点がある。 また、ポンプ7を取替え可能とし、様々な形式のポンプを用意して順次取り替 えることで、各ポンプにおけるキャビテーション発生状態の相違等を観察できる ようにしてもよい。
【0030】 さらに、流量測定は、前記実施例のようにノズル30およびマノメータ32を 用いたものに限らず、適宜な流量検出手段を用いればよい。また、ポンプ7や減 圧タンク5,6の圧力を検出する圧力検出手段としては適宜な圧力検出手段を用 いればよい。 また、減圧手段としては前記実施例の水封式の真空ポンプ15に限らず、適宜 な減圧手段を用いればよい。 さらに、流量検出手段や圧力検出手段としてコンピュータを備えて計測データ を処理できるものを用いてもよい。また、このコンピュータ等でキャビテーショ ン実験装置の各機器を制御させて自動計測できるようにしてもよい。
【0031】
【考案の効果】
このような本考案のキャビテーション実験装置によれば、実プラントと同等の 挙動等を再現できてポンプのキャビテーションおよびポンプの性能を容易にかつ 短時間に習得できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例のキャビテーション実験装置
を示す正面図である。
【図2】本実施例のキャビテーション実験装置を示す側
面図である。
【図3】本実施例のキャビテーション実験装置を示す平
面図である。
【図4】本実施例のキャビテーション実験装置の配管系
統図である。
【符号の説明】
1 キャビテーション実験装置 2 架台 4 計測操作パネル 5,6 減圧タンク 7 キャビテーションポンプ 7B アクリル板 8 吐出側配管 9 吸入側配管 10 減圧タンク間配管 12 フィルター 16 真空ポンプ 30 ノズル 32 マノメータ 34,35,37,38,39,40 連成計 36 真空計 43 ストロボスコープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新林 栄一 千葉県市原市姉崎海岸26番地 出光興産株 式会社内 (72)考案者 泉 儀澄 東京都大田区久が原二丁目11番5号 東京 メータ株式会社内 (72)考案者 梶田 悦司 東京都大田区久が原二丁目11番5号 東京 メータ株式会社内

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧タンクと、この減圧タンク内を減圧
    する減圧手段と、前記減圧タンクに接続された配管と、
    この配管および前記減圧タンクを通して流体を循環させ
    るポンプとを備え、 前記ポンプには内部のキャビテーション状態を観察でき
    る観察手段と、ポンプの吸入圧力および吐出圧力を測定
    する圧力測定手段とが設けられ、 前記配管には配管の流量を測定する流量測定手段が設け
    られていることを特徴とするキャビテーション実験装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のキャビテーション実験装
    置において、前記減圧タンク内には泡を消すためのフィ
    ルターが設けられ、前記ポンプは前面に計測操作パネル
    を備える架台の上面に固定され、前記観察手段はポンプ
    の一部に設けられた観察窓とこの観察窓からポンプ内部
    を観察するストロボスコープとを備え、前記減圧手段は
    架台下部に固定された真空ポンプを備え、前記流量測定
    手段は配管に配置されたノズルとこのノズルの差圧を測
    定するマノメータとを備えていることを特徴とするキャ
    ビテーション実験装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115898854A (zh) * 2023-01-06 2023-04-04 山东省科学院能源研究所 一种海洋lng冷能回收泵空化可视化实验系统

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JPS5783289U (ja) * 1980-11-12 1982-05-22

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