JPH0915067A - ポンプのトルク計測装置 - Google Patents

ポンプのトルク計測装置

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JPH0915067A
JPH0915067A JP16388295A JP16388295A JPH0915067A JP H0915067 A JPH0915067 A JP H0915067A JP 16388295 A JP16388295 A JP 16388295A JP 16388295 A JP16388295 A JP 16388295A JP H0915067 A JPH0915067 A JP H0915067A
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JP
Japan
Prior art keywords
pump
torque
bridge circuit
wheatstone bridge
drive shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP16388295A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuji Tsugawa
卓司 津川
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Publication of JPH0915067A publication Critical patent/JPH0915067A/ja
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大幅な改造を要することなく、既存のポンプ
に対しても簡単に適用できるものでありながら、ポンプ
の運転中のトルクを精度よく計測することができ、効率
的かつ経済的なポンプ運転制御の実現および運転中のト
ラブル検知機能の向上を図ることができるようにする。 【構成】 ポンプ駆動軸1の外周面で径方向に対向する
箇所に、軸方向に対して45度の傾斜角度をもち、かつ
互いに直交状に配置されて1組がX型とされた2組で計
4つの歪ゲージ2A,2B、2C,2Dを付設し、これ
ら4つの歪ゲージ2A,2B、2C,2Dを菱形の各辺
に配置し接続してホイートストン・ブリッジ回路3を構
成し、このホイートストン・ブリッジ回路3の出力を外
部に送・受信する回転テレメータ4,6を設けて構成し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば立軸ポンプや横
軸ポンプなどのように、主としてエンジン駆動されるポ
ンプの運転状態を知るために、運転中のポンプのトルク
を計測するように構成されたポンプのトルク計測装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】実際のポンプの運転状態を知る上で、運
転中のポンプのトルク計測は非常に重要なファクターの
一つである。例えば可動翼ポンプにおいて、計測トルク
から効率最高点を検知して翼角および吐出弁の開度を制
御することで消費動力を最小にしたり、あるいは、気水
混合運転制御システムにおいて、計測トルクから実所要
動力を検知して空気混入度および吐出弁の開度を調整す
ることで消費動力を最小にするといったように、トルク
計測は効率的かつ経済的なポンプ運転制御を実現する上
でも、また運転トラブルを検知する上でも非常に有用で
ある。
【0003】ところが、従来一般のポンプでは、上述な
ような有用性にもかかわらず運転中のトルク計測は行な
われていなかった。それは、ポンプが通常エンジン駆動
されるものであり、モータ駆動式の場合のように、モー
タ入力と出力の比からトルクを簡単に計測できるもので
なかったことに主たる原因がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来で
は、上述した可動翼ポンプの運転や気水混合運転制御シ
ステムにおいて効率的かつ経済的なポンプ運転制御を実
現することができないばかりでなく、運転中に種々の原
因で発生するトラブルの検知も困難であった。また、ポ
ンプ自体にストレンゲージなどを使用して構成された汎
用のトルク計を装着して、運転中のポンプトルクを計測
することも考えられるが、この場合は、トルク計を装着
するためにポンプ自体の構造を全面的に改造する必要が
あって、製作コストの高騰は避けられない。
【0005】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、既存のポンプに対しても簡単に装着して、運
転中のトルクを精度よく計測することができ、効率的か
つ経済的なポンプ運転制御の実現および運転中のトラブ
ル検知機能の向上を図ることができるポンプのトルク計
測装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るポンプのトルク計測装置は、ポンプ駆
動軸の外周面で径方向に対向する箇所のそれぞれに、軸
方向に対して45度の傾斜角度をもち、かつ互いに直交
状に配置された2つの歪ゲージを付設するとともに、そ
れら4つの歪ゲージを菱形の各辺に配置し接続してホイ
ートストン・ブリッジ回路を構成し、このホイートスト
ン・ブリッジ回路の出力を発信する回転テレメータを設
けたものである。
【0007】上記構成のポンプのトルク計測装置におい
て、請求項2のように、ホイートストン・ブリッジ回路
の入力電源および上記回転テレメータの電源として、ポ
ンプ駆動軸に太陽電池を一体回転可能に取り付け、か
つ、その太陽電池に向けて光を照射する光源を設けた構
成とすることが望ましく、また、請求項3のように、上
記歪ゲージを、上記ホイートストン・ブリッジ回路の菱
形各辺に複数の抵抗が直列に接続されるようにポンプ駆
動軸の外周面で径方向に対向する箇所のそれぞれに複数
個づつ付設することが好ましい。
【0008】
【作用】本発明によれば、ポンプの運転時において、そ
のポンプ駆動軸には引張力などの軸方向アキシャル荷
重、曲げモーメントなどの半径方向のラジアル荷重およ
び駆動トルクがそれぞれ作用する。このうち、軸方向ア
キシャル荷重が作用する場合は、4つの歪ゲージの抵抗
値が均等に増加することになるために、ホイートストン
・ブリッジ回路の出力は変化しない。また、半径方向の
ラジアル荷重が作用する場合は、駆動軸の外周面で径方
向に対向する箇所の一方に付設された2つの歪ゲージの
抵抗値が均等に小さくなり、他方に付設された2つの歪
ゲージの抵抗値が均等に大きくなるために、ホイートス
トン・ブリッジ回路の出力は変化しない。さらに、駆動
トルクが作用する場合は、駆動軸の外周面で径方向に対
向する箇所それぞれに付設された2つの歪ゲージの抵抗
値が不均等に変化するために、ホイートストン・ブリッ
ジ回路の出力が変化する。このように4つの歪ゲージが
駆動トルクのみを計測し、その計測されたトルクが回転
テレメータを介して外部に発信されるので、発信されて
くる計測トルクを監視することによって、運転中のトル
クの異常変化にともなうトラブルを検知することが可能
であり、また、計測トルクをポンプの運転制御部にフィ
ードバックすることで効率最高点や実所要動力の検知に
活用し、効率的かつ経済的なポンプ運転制御の実現を図
ることが可能である。
【0009】特に、ホイートストン・ブリッジ回路の入
力電源および回転テレメータの電源として太陽電池を利
用することにより、電源が不測に切れて所定のトルク計
測を行なえなくなるという心配がなくなり、また、電源
確保の困難な場所でのポンプ運転時にも対応可能であ
る。また、ホイートストン・ブリッジ回路の菱形各辺に
複数の抵抗が直列に接続されるようにポンプ駆動軸の外
周面の1箇所にそれぞれ複数個の歪ゲージを付設する場
合は、トルクの計測感度を高めることが可能である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は本発明に係るポンプのトルク計測装置の
概要を示す全体構成図であり、同図において、1はポン
プ駆動軸であり、このポンプ駆動軸1の外周面で径方向
に対向する箇所にはそれぞれ、図2および図3に示すよ
うに、軸方向aに対して45度の傾斜角度θをもち、か
つ、2つを互いに直交させてX型に配置された合計4つ
の歪ゲージ2A,2B、2C,2Dを接着手段などによ
り付設している。これら4つの歪ゲージ2A,2B、2
C,2Dは、それらの各抵抗A,B,C,Dが菱形の各
辺に配置されるように結線して図4に示すようなホイー
トストン・ブリッジ回路3を構成している。
【0011】4は上記ホイートストン・ブリッジ回路3
の出力端に接続された回転テレメータ用発信器であり、
この発信器4および上記ホイートストン・ブリッジ回路
3を含む電気回路箱5が上記ポンプ駆動軸1に固定され
ている。6は回転テレメータ用受信器で、ポンプ外部の
任意位置に設置される。7は上記ポンプ駆動軸1に一体
回転可能に取り付けられた太陽電池であり、この太陽電
池7は上記ホイートストン・ブリッジ回路3の入力電源
および回転テレメータ用発信器4の電源に構成されてい
る。8は上記太陽電池7に向けて光を照射する光源ライ
トであり、このライト8はポンプ駆動用エンジン(図示
省略)の発電部に電気的に接続されている。
【0012】つぎに、上記のように構成されたポンプの
トルク計測装置の動作について説明する。エンジンを介
してポンプを駆動させて所定の吸排水(ポンプ)作用を
行なわせるとき、ポンプ駆動軸1には引張力などの軸方
向アキシャル荷重、曲げモーメントなどの半径方向のラ
ジアル荷重および駆動トルクがそれぞれ作用することに
なる。このうち、軸方向アキシャル荷重として、例えば
引張力が作用した場合、4つの歪ゲージ2A〜2Dの抵
抗A〜Dの値は均等に増加することになり、ホイートス
トン・ブリッジ回路3の出力は変化しない。また、半径
方向のラジアル荷重として、例えば図5に示すような曲
げモーメントが作用した場合、抵抗AおよびBの値は均
等に小さくなり、抵抗CおよびDの値は均等に大きくな
るために、ホイートストン・ブリッジ回路3の出力は変
化しない。一方、ポンプ駆動軸1に駆動トルクが作用す
る場合は、2つの歪ゲージ2A,2Dの抵抗A,D値が
大きくなるとともに、他の2つの歪ゲージ2B,2Cの
抵抗B,Cが小さくなるために、ホイートストン・ブリ
ッジ回路3の出力が変化する。
【0013】このように4つの歪ゲージ2A〜2Dがポ
ンプ駆動軸1に作用する駆動トルクのみを計測し、その
計測されたトルクが回転テレメータ用発信器4から発信
され、それがポンプ外部に設置された受信器6で受信さ
れる。この受信される計測トルクを監視することによっ
て運転中のトルクの異常変化にともなうトラブルを検知
することが可能である。また、受信された計測トルクを
可動翼ポンプの運転制御部にフィードバックさせて、該
計測トルクから効率最高点を検知して翼角および吐出弁
の開度を制御したり、あるいは、受信された計測トルク
を気水混合運転制御システムにフィードバックさせて、
該計測トルクから実所要動力を検知して空気混入度およ
び吐出弁の開度を調整したりすることで消費動力を最小
にして、効率的かつ経済的なポンプ運転制御に有効に利
用することが可能である。
【0014】また、上記のようなトルク計測をともなう
ポンプの運転時に、光源ライト8を点灯作動させて光を
太陽電池7に向けて照射することにより、所定のトルク
計測およびテレメータ通信を電源切れのない状態で常に
安定よく確保することが可能である。
【0015】なお、上記歪ゲージ2A〜2Dをポンプ駆
動軸1の外周面で径方向に対向する箇所のそれぞれに複
数個(例えば2個)づつ付設させて、図6に示すよう
に、菱形各辺に複数(2つ)の抵抗A,A1〜D,D1
が直列に接続されたホイートストン・ブリッジ回路3を
構成する場合は、トルクの計測感度を高めることが可能
で、トルクの異常変化によるトラブル検知精度やポンプ
運転制御性能の向上を図ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ポンプ
駆動軸の外周面に4つの歪ゲージを付設するといったよ
うに、ポンプを大幅に改造する要がなく、既存のポンプ
にも簡単に適用することができるものでありながら、ポ
ンプの運転時に作用する種々の荷重のうち駆動トルクの
みを計測し、その計測されたトルクを回転テレメータを
介して外部に発信することができるので、運転中のトル
クの異常変化にともなうトラブルを精度よく検知するこ
とができる。特に、その計測トルクをポンプの運転制御
部にフィードバックすることで効率最高点や実所要動力
の検知に活用し、効率的かつ経済的なポンプ運転制御の
実現を図ることができる。
【0017】また、ホイートストン・ブリッジ回路の入
力電源および回転テレメータの電源として太陽電池を利
用することにより、電源が不測に切れて所定のトルク計
測を行なえなくなるという心配がなくなり、また、電源
確保の困難な場所でのポンプ運転時のトルク計測にも適
用可能である。また、ホイートストン・ブリッジ回路の
菱形各辺に複数の抵抗が直列に接続されるようにポンプ
駆動軸の外周面の所定箇所にそれぞれ複数個の歪ゲージ
を付設することにより、トルクの計測感度を高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係るポンプのトルク計測装置の
概要を示す全体構成図である。
【図2】要部の拡大斜視図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】ホイートストン・ブリッジ回路の構成図であ
る。
【図5】ポンプの運転時にポンプ駆動軸に作用する曲げ
モーメントの説明図である。
【図6】本発明の他の実施例によるポンプのトルク計測
装置におけるホイートストン・ブリッジ回路の構成図で
ある。
【符号の説明】
1 ポンプ駆動軸 2A,2B,2C,2D 歪ゲージ 3 ホイートストン・ブリッジ回路 4 回転テレメータ用発信器 6 回転テレメータ用受信器 7 太陽電池 8 光源ライト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプ駆動軸の外周面で径方向に対向す
    る箇所のそれぞれに、軸方向に対して45度の傾斜角度
    をもち、かつ互いに直交状に配置された2つの歪ゲージ
    を付設するとともに、それら4つの歪ゲージを菱形の各
    辺に配置し接続してホイートストン・ブリッジ回路を構
    成し、このホイートストン・ブリッジ回路の出力を発信
    する回転テレメータを設けたことを特徴とするポンプの
    トルク計測装置。
  2. 【請求項2】 上記ホイートストン・ブリッジ回路の入
    力電源および上記回転テレメータの電源として、上記ポ
    ンプ駆動軸に太陽電池が一体回転可能に取り付けられ、
    かつ、その太陽電池に向けて光を照射する光源が設けら
    れている請求項1に記載のポンプのトルク計測装置。
  3. 【請求項3】 上記歪ゲージが、上記ホイートストン・
    ブリッジ回路の菱形各辺に複数の抵抗が直列に接続され
    るようにポンプ駆動軸の外周面で径方向に対向する箇所
    のそれぞれに複数個づつ付設されている請求項1または
    2に記載のポンプのトルク計測装置。
JP16388295A 1995-06-29 1995-06-29 ポンプのトルク計測装置 Pending JPH0915067A (ja)

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Cited By (4)

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