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JP3602492B2 - Water pump for boiler - Google Patents

Water pump for boiler Download PDF

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JP3602492B2 JP2001337381A JP2001337381A JP3602492B2 JP 3602492 B2 JP3602492 B2 JP 3602492B2 JP 2001337381 A JP2001337381 A JP 2001337381A JP 2001337381 A JP2001337381 A JP 2001337381A JP 3602492 B2 JP3602492 B2 JP 3602492B2
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  • Reciprocating Pumps (AREA)
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、特に動力発生用ボイラーに適した、蒸気原動機用給水ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
動力発生用ボイラーは使用蒸気の圧力温度が高く、負荷の変化に対してボイラー内に供給する水量の制御は、蒸発量及び燃焼制御と関連して複雑な数値情報を用い、高価な設備と高度な制御技術によって行なわれている。
貫流ボイラーは始動時間が短くてすみ構造も簡単なので小規模な設備に向いている。しかしながら、負荷に対する必要蒸発量と同等の水を正確に制御して供給しないと蒸発量や圧力の変動が大きく、出力の安定性が低い。またボイラーの空焚きなどによる水管の異常過熱などの問題が発生する。これを克服するためには大型のプラントと同様の水量制御装置を備える必要があり、水量制御が民生向けの小規模蒸気動力プラントの実現の障壁となっている。
【0003】
また、ボイラーに供給する水(気液2相で取り扱われる熱機関であれば水に限定されずフロンなどの液化ガスも含まれる。)を圧送するポンプは、出力される原動機に直接連結されて駆動される形態が最も構造的に簡単で耐久性も高いとされているが、この構造においては負荷の大きさや負荷変動によって供給水量を制御しなければならない。
ここで単純に原動機1回転当たり定量の水を圧送するポンプを原動機に直結した状態で運転すると、負荷の変化が生じたときに供給水量が対応せず、原動機の運転にトラブルが生じ、安定した運転が困難である。
すなわち、負荷が急に軽くなった場合には原動機の回転数が急激に上昇し、単位時間あたりの水の供給量も増加するために、ボイラー温度での出力低減制御が間に合わず、十分な蒸発能力がある場合にはボイラー圧力の上昇と共に原動機の回転数が暫時上昇し、規定の回転数以上まで上昇して制御不能な状態となったり、蒸気安全弁が働くことによってエネルギーロスが生じ、次の段階ではボイラー温度が低下し、給水量が相対的に過大となって蒸発能力が低下するにもかかわらず原動機が慣性により高速で回転していると、ポンプは原動機の回転数に対応した水を供給しつづけるので、ボイラーや原動機内が飽和水で水浸しの状態となって全体が運転を停止してしまう。
一方、負荷が急に増加した場合には、ボイラーには原動機の回転数に対応した量の水しか供給されないので、熱の供給が十分にあっても必用蒸気量が発生せず、蒸気温度が規定以上に上昇して原動機に悪影響を与えると共に、出力が低下して原動機の回転数が下がり、ボイラーは空炊き状態となり危険が生じる恐れがある。また、必要蒸気量が発生しないことから回転数の一層の低下により供給される水の量はますます減少し、その結果出力がさらに低下して負荷に追随できなくなり、原動機が停止してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、原動機のボイラーなどに給水するポンプにおいて給水量を負荷による原動機の回転数に応じて自動的に制御して、高負荷により原動機の回転数が低下した場合は給水量が増加して機関出力を補償し、低負荷により回転数が増加したときには給水量が減少して機関出力を低減できるようにし、複雑な制御装置によって給水ポンプの回転数を制御することなく、上記問題点を解消し、所定の回転数と出力を安定して取り出せるようにしたものである。
なお、この発明は原動機と給水ポンプとを直結したときに最も構成が簡易となり効果を発揮するが、原動機と給水ポンプとは直結せずに別の動力で駆動させてもよい。
前記「直結」とは、給水ポンプが原動機の出力回転軸、クランク、減速機を介して連結され、給水ポンプの回転数が原動機の回転数と比例又は同期し、その回転比率が変化しないことをいうものである。
そして、直結式でない場合は、ポンプを駆動する電動機の回転数を原動機の回転数によって制御して、原動機の回転数に対応してポンプの回転数が変化するようにしたり、原動機とポンプとの間に介在させた減速機の減速比を原動機の回転数に対応して変化させてポンプの回転数を制御する手段などが考えられる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明のボイラー用給水ポンプは、シリンダー内に、制御用ピストン及びポンプピストンを取り付けたポンププランジャーが装着され、このポンププランジャーの往復移動により逆止弁の作用と共に水の吸引、吐出を行うポンプにおいて、前記シリンダー内に前記ポンププランジャーを水の吸引側へ移動させるバネと、水の吐出側へ移動させる作動部材を配設し、前記作動部材は原動機の回転に対応して往復移動するようにすると共に、作動部材とポンププランジャーとは離接自在とし、前記バネのバネ圧は、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に追随して移動し、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に遅延して移動するような大きさとしたものである。
前記シリンダーへの流入室への流入路には圧力調整弁を付設すると共に、前記シリンダーは、制御用ピストン装着部を大径とし、ポンプピストン装着部を小径とする。
請求項2の発明は、ポンププランジャーの上部に形成されたフランジとシリンダーの段部との間にバネを配設し、制御用ピストンは、シリンダーの内径よりも小径とした受け板と、受け板と前記ポンププランジャーのフランジとの間に配設した圧縮リングとで構成し、前記受け板には透孔を設け、前記圧縮リングが前記ポンププランジャーのフランジに密着したときにフランジと圧縮リングとによってシリンダーが閉塞され、圧縮リングが受け板に密着したときに、フランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、受け板の透孔によって流路が形成されるようにしたものである。
【0006】
図1はこの発明の基本原理を示すものである。
シリンダー2の上部に制御用ピストン12が装着してあり、この制御用ピストン12はバネ14によって上方へ付勢され、制御用ピストン12の下方が流入室26としてある。
前記制御用ピストン12は原動機の回転に対応した速さで往復する作動部材によって強制的に下方へ移動し、バネ14の力で上昇するようにしてある。このバネ力は流入する水の水圧と前記作動部材のサイクルを勘案して決定する。
【0007】
前記制御用ピストン12の下方にはポンププランジャー11を介してポンプピストン20が取り付けてあり、ポンプピストン20の下方がポンプ室となる。
図中、符号27は圧力調整弁、28ないし30は逆止弁である。
【0008】
【作用】
この発明の水の流れを図1に基づいて説明すると、制御用ピストン12が上昇すると流入室が減圧され、流入室26に水が流入する。このときポンプピストン20も上昇してポンプ室が減圧されるので、逆止弁29を経て水が流入する。
制御用ピストンが下降するとき、ポンプピストン20も下降するのでポンプ室の水は逆止弁30を経てボイラーへ給水される。流入室内の水は逆止弁28を経て排出される。
上記のように、制御用ピストンを作動させるための水の流れと給水される水の流れとは完全に分離すると、流入室における気泡の発生やキャビテーションがボイラーに給水される水に影響を与えることがない。また、制御用ピストンを作動させるために、水以外のキャビテーションが生じにくい流体を使用することも可能である。
【0009】
この発明において、ポンププランジャーは原動機の動きに従って水の吐出方向へ強制的に移動させられる。したがって、ポンプピストンよりも出口側にある水は原動機のボイラーに吐出される。一方ポンププランジャーの吸引側への移動はバネ力に従い、原動機の回転に対応する作動部材の動きには規制されない。したがって、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーがその上死点まで移動し、大量の水を吸引するが、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが上死点に至る前に原動機のコンロッド又はクランクが下降移動に移るので、ポンププランジャーは上死点に至ることなく下降移動に移る。したがって、吸引する水量は少なく、その結果原動機のボイラーへの供給水量は減少する。
したがって、原動機の回転が速いときは1サイクル当たりの供給水量が減少し、回転が押し時には1サイクル当たりの供給水量が増加することとなり、原動機の回転数に関わりなく、時間当たりの供給水量はほぼ一定に保たれる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図2は原動機のクランクに取り付けられたコンロッドを介して給水ポンプのプランジャーを駆動するようにしたもので、原動機と給水ポンプとが一体に構成してある。
蒸気原動機1の下方にシリンダー2を有する給水ポンプ3が取り付けてある。前記原動機1の出力コンロッド4の一端がピン5を介して取り付けられたクランク6に、前記ピン5を介して給水ポンプの制御コンロッド7の一端が取り付けてある。この制御コンロッド7の他端は前記シリンダーに対応した径を有する膨大部8としてある。その下方には押し棒9が配設してあり、その上端には原動機の潤滑油や漏れ蒸気などを封じるための気密ピストン10が取り付けてあり、この気密ピストン10に前記制御コンロッド7の膨大部8が当接するようにしてある。
【0011】
前記押し棒9の下方にはポンププランジャー11が配設してあり、その上端に逆止弁付き制御用ピストン12が取り付けてある。前記ポンププランジャー11の上部に形成したフランジ13とシリンダー2の段部2aとの間にプランジャーバネ14が配設してあり、ポンププランジャー11及び制御用ピストン12を上方へ付勢している。前記フランジ13の直径はシリンダー2の内径よりも小さい。
【0012】
前記制御用ピストン12は、シリンダー2の内径よりも小径とした受け板15と、受け板15と前記ポンププランジャー11のフランジ13との間に配設した圧縮リング16とで構成してあり、前記受け板15には透孔17が設けてある。そして、前記圧縮リング16の直径は前記受け板15とフランジ13との距離よりも若干小さくしてある。
上記において、圧縮リング16がフランジ13に密着したときにはフランジ13と圧縮リング16とによってシリンダー2が閉塞され、圧縮リング16が受け板15に密着したときにはフランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、前記透孔17によって流路が形成されるようにしてある。すなわち、前記制御用ピストン12はフランジ13と協同して逆止弁として機能する。
【0013】
前記ポンププランジャー11の下端には透孔22を有する受け板18が取り付けてあり、受け板18と前記ポンププランジャー11の段部との間に圧縮リング19が配設してあり、前記受け板18と圧縮リング19とで逆止弁付きポンプピストン20を構成している。
前記受け板18はシリンダー2の内径よりも小径であり、前記受け板18とポンププランジャーの段部との距離よりも若干小さくしてある。圧縮リングの直径はこのポンプピストン20の逆止弁としての作用は上記制御用ピストン12と同様である。
【0014】
前記制御用ピストン12のストロークは押し棒9のストロークによって規定され、シリンダー2にストローク調整ネジ21を螺合させ、制御用ピストン12の上死点を任意に調整できるようにしてある。すなわち、前記ストローク調整ネジ21の下面に制御用ピストン12が当たるようにしておくと、前記調整ネジ21の下面の位置の調整により制御用ピストン12の上昇位置が決定される。
【0015】
前記シリンダー2には、前記プランジャーバネ14の配設部に水の吸入口23が、下端に逆止弁付きの給水口24が、そして前記制御用ピストン12の上方に余剰水排出口25がそれぞれ設けてあり、前記吸入口23の内側は流入室26となっている。
図中符号27は圧力制御弁である。
【0016】
以下この実施形態のポンプの作用を説明する。
原動機1の出力コンロッド4が作動しクランク6が回転すると、制御コンロッド7が前記出力コンロッド4と同じピッチで作動する。制御コンロッド7が下降するとその動きは気密ピストン10、押し棒9を介してポンププランジャー11に伝わり、これが下降する。
ポンププランジャー11が下降するとき、ポンプピストン20の圧縮リング19は水圧を受けて上方に位置するので逆止弁は閉鎖され、ポンプピストン20よりも下方の水は給水口24を通ってボイラーへ圧送される。他方、制御用ピストン12の圧縮リングは水圧を受けて上方に位置するので、逆止弁は開放され、制御用ピストンの下方にある水は透孔17を経て制御用ピストン12の上方へ流出し、余剰水排出口25から排出される(図3参照)。
【0017】
出力コンロッド4が上昇するとき、押し棒9、ポンププランジャー11にはコンロッド4の力が作用しない。したがって、ポンププランジャー11は制御用ピストン12と共にプランジャーバネ14の力で上昇する。
このとき、制御用ピストン12の圧縮リングは下方に位置し逆止弁は閉鎖しており、制御用ピストン12の上昇によって流入室26は減圧されるので、圧力制御弁27を通った水が吸入口23から流入室26に流入する。
他方、ポンプピストン20の逆止弁は開放しているので、前記流入室の水は逆止弁を経てポンプピストン20の下方へ流入する(図4参照)。
【0018】
上記において、ポンププランジャー11の上昇速度は、第一にプランジャーバネ14の反発力で決定され、出力コンロッド4の上昇速度とは無関係である。
すなわち、出力コンロッド4の上昇速度がポンププランジャー11の上昇速度よりも低速である場合は、ポンププランジャーは出力コンロッド4と同速で上昇し、かつポンププランジャー11は調整ネジで規定された範囲で最大のストローク範囲を移動する。
このとき、出力コンロッドの1ストロークに対してポンプピストン20が押し出す水量は最大である。
他方、出力コンロッド4の上昇速度がポンププランジャー11の上昇速度よりも高速になると、ポンププランジャー11がその上死点に至る前に出力コンロッドは下降工程に移ることとなる。このときポンププランジャーは上死点に至らずに下降するので、吸入水量は減少し、ポンプピストンが押し出す水量も減少する。
【0019】
したがって、この実施形態のポンプによれば、ポンプを原動機に直結しつつ、原動機の回転数の変化に対応させて原動機の1回転当たりの水供給量を変化させ、常時適正な水量をボイラーに供給することができる。
【0020】
また、吸入口から供給される水の流動抵抗によってもポンププランジャーの上昇速度が変化する。
すなわち、前記圧力制御弁27が絞られて水に流動抵抗が付加されている場合、流入室26に流入する水の流入抵抗がバネ力を打ち消すこととなり、バネ力によるポンププランジャーの上昇は減殺される。その結果、プランジャーの上昇高さは低く止まり、吸引される水量は減少する。
その結果、原動機のクランクに取り付けられた制御コンロッドは所定の上死点まで上昇するが、ポンププランジャー11は上昇速度が制約されて制御コンロッドの動きから遅れて上昇する。そして、上昇の遅れが大きくなると、制御コンロッドが調整ネジで規制された最大上昇位置に達する前に出力コンロッド4は下降工程に移るので、制御コンロッドのストロークは小さくなり、出力コンロッド4の1ストロークに対する給水量は減少する。
【0021】
前記圧力制御」弁27のニードル弁を締めて水の流動抵抗を大きくするほどポンププランジャー11の上昇速度は遅くなり、結果そのストロークが小さくなり、制御コンロッド4の1ストローク当たりの給水量は一層減少する。
加えて、ポンププランジャー11の上死点と原動機1のクランク6の作用始点との位相の関係で、次の回転運動の蓄積エネルギーが増大するので、ポンプの吐出圧力が高くなり、より高圧力高速機関への水供給ポンプとして適することとなる。
すなわち、クランクの全行程の内ポンププランジャーを作用して給水のための仕事をする時間はその一部であり、それ以外の時間は原動機の出力は全て原動機の対象負荷に対する仕事である。
したがって、この装置において原動機の負荷が軽くなり回転が高速になるとポンププランジャーの移動量が減少するので、クランクの回転運動量に対するポンププランジャー、ひいてはポンプの仕事量が減少する。逆に言えば、ポンプの仕事量に対する原動機の1回転運動量は相対的に増大することとなる。例えば原動機に対する負荷が急激に増大して即座に高圧の多量の水の供給が要求される場合に迅速に対応することができる。
なお、前記圧力制御弁は余剰水排出口に設けて、排出される水に流動抵抗を付加することによっても、同様の作用・効果を得ることができる。その場合、排水が気密ピストン側へ上昇して漏れるおそれがあるので、シールをすることが好ましい。
【0022】
この実施形態のポンプを使用する場合、このポンプは原動機に直結されているので、原動機が回転しないとポンプとして機能しない。そこで、原動機の始動時には別の動力によって原動機を回転させてポンプを作動させて給水する。また必用ならば補助ポンプも併用して給水する。
回転初期の原動機の速度が遅い段階では、ポンププランジャー11は調整ネジで規定された最大のストロークでボイラーに水を供給するので、ボイラーには大量の水が供給されてボイラーは迅速に満たされる。ボイラーでの蒸発が始まると、原動機は設定された回転数まで回転数が次第に増加し、原動機の自力運転によってポンプが稼動し、別の動力による原動機の回転や補助ポンプでの給水は不要となる。
【0023】
原動機が所定の回転数まで達した時には、原動機の回転数と、負荷に応じた圧力制御弁27で設定された適正な流量によって決定されるポンププランジャー11のストロークとが一致して、上記の作用により時間当たりの給水量が一定し、安定した運転が行なわれる。
【0024】
以下、図5、図6を参照しつつ、給水量の自動制御について説明する。
図5、図6において、正弦波形は原動機のクランク及びポンプの制御コンロッドの移動の軌跡を、直線は給水ポンプのポンププランジャーの移動の軌跡を示すものであり、図5は原動機の回転が速い状態(負荷軽減による回転速度上昇時など周期が短い状態)を、図6は原動機の回転が遅い状態(負荷増大による回転速度低下の場合など周期が長い状態)を示す。それぞれ、角度PAはポンププランジャーの上昇速度で横軸(時間t)に対して両者同じ傾き(上昇速度が同じ)として直線で表してある。PSMはポンププランジャーの最大ストロークであり、調整ネジによって規制されるものである。
【0025】
両図において、正弦波形の下死点からポンププランジャーは角度PAで上昇を開始する。その最大ストロークは符号PSMであるから、クランクの動きが十分に遅いときには、ポンププランジャーはPSMの点まで上昇できる。
しかし、ポンププランジャーの上昇途中(点D)で下降する制御コンロッドの奇跡と交わる。すなわち、点Dを過ぎるとポンププランジャーは下降工程に移行する。したがって、ポンププランジャーの実際のストロークはPSHとなる。
ここで、図5のPSHと図6のPSLの大きさを比較すると、高速回転時を示す図5のPSHの方が小さい。
すなわち、回転周期(サイクル)が短い場合(図5符号TH参照)と長い場合(図6符合TL参照)とでは、回転速度が遅く回転周期が長くなると給水ポンプからの1回転当たりの水の吐出量が増加し、逆に回転速度が速くなったときは1回転当たりの給水量は減少し、その結果原動機の回転数にかかわらずボイラーへの水の単位時間当たりの供給量は一定に制御されることとなる。
【0026】
例えば、定負荷であるべき負荷が一時的に大きくなった場合、原動機の回転数は低下する方向に動き、回転サイクルが長くなる。これに対応して1サイクル当たりの給水量は増加し、原動機の1サイクル当たりの出力を上昇させて回転数を元に戻すように補償作用として働く。逆に、一時的に負荷が小さくなった場合は原動機の回転数が増加し回転サイクルが短くなるので、これに対応して1サイクル当たりの給水量が減少し、原動機の1サイクル当たりの出力を減少させ、減速作用を働かせることにより回転数を元に戻すように作用する。
【0027】
以上、定速度定負荷制御に使用される原動機への水供給ポンプとしての機能を説明したが、圧力制御弁27での流量調整により原動機の出力調整もできるので、自動車のように原動機の回転を継続した状態で出力を変化させることが必要な場合に、出力制御装置として使用することもできる。
【0028】
図7は流量による出力制御の原理を説明するものである。
符号Vは圧力制御弁でシリンダー2に流入する水量を調整するものである。圧力制御弁Vで制御された水は一定の流速でシリンダー2内ヘ流入する。流入量はプランジャーバネの制限を受けるが、流量の大小によりポンププランジャー11の上昇位置は相違する。
すなわち、原動機の回転数が同じでポンププランジャー11の上昇時間(吸入時間)が同じであっても、流量が大きいときは図中PSLまで上昇し、流量が小さいときはPSHまでしか上昇しない。その結果、シリンダー2への流入量に差が生じ、ボイラーへの給水量にも差が生じる。
したがて、圧力制御弁からの流入量を増加させるとボイラーへの1ストローク当たりの給水量が増加し、原動機の出力が増加し、逆に圧力制御弁からの流入量を減少させると、原動機の出力が低下することとなる。
【0029】
上記実施形態においては、気密用ピストンによって原動機とポンプとの気密を図っているが、ピストンリングではなくダイヤフラムを用いることもできる。
また、ポンププランジャーに取り付けた制御用ピストンを圧縮リングと組合せた逆止弁付きのものとしたが、流入室から外部に向けて別の逆止弁を取り付けた排出口を設けてもよいが、実施形態の構造とすれば極めて構造が簡単であり作動も軽い。ポンプピストンについても同様である。
【0030】
蒸気原動機の排気量に対して給水ポンプのシリンダーの直径が小さくなるに従いポンププランジャーバネの力でプランジャーが引き上げられるときのシリンダー内の減圧の程度が大きくなり、ポンププランジャーの引き上げるプランジャーバネの力によるシリンダー内の減圧の程度(バネ力/シリンダ断面積=負の大きさ)が大きくなる。
【0031】
その結果、水のポンプシリンダー内吸い込み時には真空に近い状態が発生し、合わせて原動機の回転数が非常に大きい場合(3、000rpm〜6,000ないし10、000rpm程度)には直接ポンプシリンダーに流入する水を流入側で絞ると、ポンプ揚程を水面から非常に高くしたことと同じになり、キャビテーションや気泡が発生しやすくなり、吸い込み能力や吐出量の低下により給水が不安定となり、はなはだしい場合には水がボイラーに供給されずに機関が停止してしまうおそれがある。
【0032】
しかるに、制御用ピストンの面積を大きくして流入室での減圧度合いを小さくすると(制御用ピストンの戻り力(バネ力)/ピストン面積=負の大きさが小さくなる。)流入室、ポンプシリンダー内ともに不安定現象を起こし難くなる。
そして、温度の高い復水器によって再生された水などを取り扱う場合にも、蒸気化や気泡の発生が防止される。
【0033】
【実施例】
図8はこの発明を蒸気発電プラントの蒸気原動機の給水ポンプとして使用する実験模型の例であり、ポンプ3は水槽39中に没してある。
原動機1は前記ポンプの他、原動機の出力軸にベルト(図示しない)で連動されたモーター31を備え、アルコールランプやガスバーナー等で渦巻き状の単管ボイラーを加熱して原動機を働かせて発電するもので、実用の発電装置にも利用できるものである。
この実験模型では、水槽39に水を入れてからボイラー40に熱(火力の他太陽熱でもよい)を与えたところで切替スイッチ32によりモーター31に給電し、モーター31をスターターモーターとして利用して蒸気原動機1を回転させ、前記ポンプ3を稼動させて給水する。この時、ボイラーへの給水を早めるために、この発明の給水ポンプ3での給水に加えて別の給水ポンプを稼動させて給水することもできる。
ボイラー40での蒸気の発生が始まると、蒸気原動機1は自力で回転をはじめる。
続いて蒸気原動機1が適度な回転速度に達したときに、前記切替スイッチ32を中立にすると、前記モーター31の回転が停止し、原動機1は無負荷状態で自力回転する。次いで回転が十分に速くなったときに前記切替スイッチ32を負荷側に切り替えると、前記モーター31が発電機として働く。このとき、瞬間的に原動機の負荷が増大して回転が低下する。
原動機の回転数が低下すると原動機における蒸気の消費量が減少する一方で、原動機1回転当たりのポンプの給水量は増加する。したがって、ボイラー内の水量は増加して蒸気発生量も増加するので蒸気圧力が高くなる。その結果、まもなく回転速度が回復し、発電が継続される。
【0034】
図中符号33は給水用フィルター、34は給水ポンプの余剰水排水用フィルター、35は圧力安全弁、36は節炭器、37は復水の水槽への戻し管、38は排蒸気出口である。
ここで、水は、給水用フィルター33から給水され、圧力調整弁27を経て給水ポンプ3に入り、余剰水は排水用フィルター34から水槽に戻る。
ポンプ3の水は逆止弁を通過して圧力安全弁35を経て蒸気原動機の排蒸気が通過する節炭器36の上部に流入し、ここで予熱された後に節炭器36の下部から渦巻き型のボイラー40へ供給される。
【0035】
【発明の効果】
この発明によれば、原動機の負荷の増減によって変化すべき水量を、原動機の回転サイクル毎に即応して次のサイクルの水量を自動的にボイラーへ供給するので、各種センサーを用いたフィードバック制御により各種制御装置を作動させるよりも、応答性が高く、しかも簡単な構造で信頼性の高い給水量制御、そして給水量に基づく原動機の回転制御、出力制御を行うことができる。
更に、この発明によればポンププランジャーのストロークやシリンダへの流量を複合的に調整することにより、原動機の出力(原動機のトルクと回転数)を制御することもできる。
【0036】
また、給水用ポンプのほかにこれよりも直径の大きいピストンを設けて、給水用ポンプのシリンダーに流入する水量を調整することにより、ポンプピストンのストロークを制御して流入室の減圧作用を軽減し、キャビテーションや気泡が発生し難くい高速運転が可能なポンプとすることができる。
更に他の電気的制御回路などを用いずに機械要素だけで自力運転のできる出力自動制御機能付きのプラント、例えば蒸気原動機を用いた家庭用自家発電装置などを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の概念図
【図2】この発明の実施形態の断面図
【図3】同じく吸引工程を示す拡大断面図
【図4】同じく給水工程を示す拡大断面図
【図5】クランクとポンププランジャーの動きの関係を示す図
【図6】クランクとポンププランジャーの動きの関係を示す図
【図7】ポンププランジャーの動きを示す断面図
【図8】この発明の実施例を示す図
【符号の説明】
1 原動機
2 シリンダー
3 ポンプ
4 出力コンロッド
5 ピン
6 クランク
7 制御コンロッド
8 膨大部
9 押し棒
10 気密ピストン
11 ポンンププランジャー
12 制御用ピストン
13 フランジ
14 バネ
15 受け板
16 圧縮リング
17 透孔
18 受け板
19 圧縮リング
20 ポンプピストン
21 調整ネジ
22 透孔
23 吸入口
24 給水口
25 排出口
26 流入室
27 圧力制御弁
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a feed pump for a steam motor, which is particularly suitable for a boiler for generating power.
[0002]
[Prior art]
The boiler for power generation uses a high pressure and temperature of steam, and the control of the amount of water supplied to the boiler in response to a change in load uses complicated numerical information related to evaporation and combustion control. It is performed by various control techniques.
Once-through boilers are suitable for small-scale equipment because the starting time is short and the structure is simple. However, unless water equivalent to the required amount of evaporation for the load is accurately controlled and supplied, fluctuations in the amount of evaporation and pressure are large, and the stability of output is low. In addition, problems such as abnormal overheating of the water pipe due to boiler empty heating and the like occur. In order to overcome this, it is necessary to provide a water flow control device similar to that of a large plant, and the water flow control is a barrier to realizing a small-scale steam power plant for consumer use.
[0003]
Further, a pump for pumping water to be supplied to the boiler (a liquefied gas such as chlorofluorocarbon is not limited to water as long as it is a heat engine that is handled in two phases of gas and liquid) is directly connected to an output prime mover. The driven form is said to be the simplest in structure and has high durability. However, in this structure, the amount of supplied water must be controlled according to the magnitude of load and load fluctuation.
If a pump that pumps a fixed amount of water per rotation of the prime mover is directly connected to the prime mover, the amount of supplied water does not correspond when a change in load occurs. Driving is difficult.
That is, when the load suddenly decreases, the rotation speed of the prime mover rises rapidly and the amount of water supplied per unit time also increases, so that the output reduction control at the boiler temperature is not in time and sufficient evaporation If you have the ability As the boiler pressure rises The rotation speed of the prime mover rises for a while and becomes uncontrollable due to the rotation speed exceeding the specified rotation speed, and energy loss occurs due to the operation of the steam safety valve.In the next stage, the boiler temperature decreases and the water supply If the prime mover is rotating at high speed due to inertia even though the evaporation capacity is relatively large and the evaporating capacity is reduced, the pump continues to supply water corresponding to the rotational speed of the prime mover, and the inside of the boiler and prime mover is saturated. The entire system is stopped by being flooded with water.
On the other hand, when the load suddenly increases, only the amount of water corresponding to the number of revolutions of the prime mover is supplied to the boiler. If the boiler rises more than the specified range and adversely affects the prime mover, the output decreases and the rotational speed of the prime mover decreases, and the boiler is in an empty state, which may cause danger. Further, since the required amount of steam is not generated, the amount of supplied water is further reduced due to a further decrease in the rotation speed, and as a result, the output is further reduced, the load cannot be followed, and the motor stops.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention automatically controls the amount of water supplied to a pump for supplying water to a boiler or the like of a prime mover in accordance with the rotational speed of the prime mover due to a load. The engine output is compensated, and when the rotation speed increases due to low load, the amount of water supply decreases so that the engine output can be reduced, and the above problem is solved without controlling the rotation speed of the water supply pump by a complicated control device. In addition, a predetermined rotation speed and output can be stably taken out.
The present invention has the simplest structure and is effective when the prime mover and the water supply pump are directly connected, but the prime mover and the water supply pump may be driven by different powers without being directly connected.
The `` direct connection '' means that the feedwater pump is connected via the output rotation shaft of the prime mover, the crank, and the speed reducer, and the rotation speed of the feedwater pump is proportional or synchronized with the rotation speed of the prime mover, and the rotation ratio does not change. It is said.
If the motor is not of the direct connection type, the rotation speed of the motor driving the pump is controlled by the rotation speed of the prime mover so that the rotation speed of the pump changes in accordance with the rotation speed of the prime mover. Means for controlling the speed of the pump by changing the speed reduction ratio of the speed reducer interposed therebetween in accordance with the speed of the prime mover may be considered.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The water supply pump for a boiler according to the present invention is provided with a pump plunger having a control piston and a pump piston mounted in a cylinder, and the pump plunger reciprocates to suction and discharge water together with the action of a check valve. In the pump, a spring for moving the pump plunger to the water suction side and an operation member for moving the water to the water discharge side are provided in the cylinder, and the operation member reciprocates in accordance with the rotation of the motor. In addition, the operating member and the pump plunger can be freely separated from each other, and the spring pressure of the spring is such that when the rotation of the motor is slow, the pump plunger moves following the movement of the operating member, and the rotation of the motor Is fast enough to move the pump plunger with a delay to the movement of the operating member.
Inflow path to the inflow chamber to the cylinder , A pressure adjusting valve is additionally provided, and the cylinder has a control piston mounting portion having a large diameter and a pump piston mounting portion having a small diameter.
According to a second aspect of the present invention, a spring is disposed between a flange formed on an upper part of the pump plunger and a step of the cylinder, and the control piston has a receiving plate having a diameter smaller than the inner diameter of the cylinder; A compression ring disposed between the plate and the flange of the pump plunger, the receiving plate is provided with a through hole, and the flange is compressed when the compression ring is in close contact with the flange of the pump plunger. When the cylinder is closed by the ring and the compression ring comes into close contact with the receiving plate, a flow path is formed between the flange and the cylinder, inside the compression ring, and through holes in the receiving plate.
[0006]
FIG. 1 shows the basic principle of the present invention.
A control piston 12 is mounted on an upper portion of the cylinder 2, and the control piston 12 is urged upward by a spring 14, and a portion below the control piston 12 is an inflow chamber 26.
The control piston 12 is forcibly moved downward by an operating member that reciprocates at a speed corresponding to the rotation of the prime mover, and is raised by the force of a spring 14. This spring force is determined in consideration of the pressure of the flowing water and the cycle of the operating member.
[0007]
A pump piston 20 is attached below the control piston 12 via a pump plunger 11, and a portion below the pump piston 20 is a pump chamber.
In the figure, reference numeral 27 denotes a pressure regulating valve, and 28 to 30 denote check valves.
[0008]
[Action]
The flow of water according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. When the control piston 12 rises, the pressure in the inflow chamber is reduced, and water flows into the inflow chamber 26. At this time, the pump piston 20 also rises and the pressure in the pump chamber is reduced, so that water flows in through the check valve 29.
When the control piston descends, the pump piston 20 also descends, so that the water in the pump chamber is supplied to the boiler via the check valve 30. The water in the inflow chamber is discharged via a check valve 28.
As described above, when the flow of water for operating the control piston is completely separated from the flow of supplied water, the generation of bubbles and cavitation in the inflow chamber may affect the water supplied to the boiler. There is no. Further, in order to operate the control piston, it is also possible to use a fluid other than water that is unlikely to cause cavitation.
[0009]
In the present invention, the pump plunger is forcibly moved in the water discharge direction according to the movement of the motor. Therefore, the water on the outlet side of the pump piston is discharged to the boiler of the prime mover. On the other hand, the movement of the pump plunger to the suction side follows the spring force and is not restricted by the movement of the operating member corresponding to the rotation of the prime mover. Therefore, when the rotation of the prime mover is slow, the pump plunger moves to its top dead center and sucks a large amount of water, but when the rotation of the prime mover is fast, the pump plunger moves to the top dead center before the pump plunger reaches the top dead center. Moves downward, the pump plunger moves downward without reaching top dead center. Therefore, the amount of water to be sucked is small, and as a result, the amount of water supplied to the boiler of the motor is reduced.
Therefore, when the rotation of the prime mover is fast, the amount of water supply per cycle decreases, and when the rotation is pushed, the amount of water supply per cycle increases, and the supply amount of water per hour is almost independent of the rotation speed of the motor. Be kept constant.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 shows a structure in which a plunger of a water supply pump is driven via a connecting rod attached to a crank of a motor. The motor and the water supply pump are integrally formed.
A feed pump 3 having a cylinder 2 is mounted below the steam motor 1. One end of a control connecting rod 7 of a water supply pump is mounted via a pin 5 to a crank 6 to which one end of an output connecting rod 4 of the prime mover 1 is mounted via a pin 5. The other end of the control connecting rod 7 is an enlarged portion 8 having a diameter corresponding to the cylinder. A push rod 9 is disposed below the airtight piston, and an airtight piston 10 for sealing lubricating oil and leaked steam of the prime mover is attached to an upper end of the push rod 9. 8 abuts.
[0011]
A pump plunger 11 is disposed below the push rod 9, and a control piston 12 with a check valve is attached to an upper end thereof. A plunger spring 14 is disposed between the flange 13 formed on the upper part of the pump plunger 11 and the step 2a of the cylinder 2, and urges the pump plunger 11 and the control piston 12 upward. I have. The diameter of the flange 13 is smaller than the inner diameter of the cylinder 2.
[0012]
The control piston 12 includes a receiving plate 15 having a smaller diameter than the inner diameter of the cylinder 2, and a compression ring 16 disposed between the receiving plate 15 and the flange 13 of the pump plunger 11. The receiving plate 15 has a through hole 17. The diameter of the compression ring 16 is slightly smaller than the distance between the receiving plate 15 and the flange 13.
In the above, when the compression ring 16 is in close contact with the flange 13, the cylinder 2 is closed by the flange 13 and the compression ring 16, and when the compression ring 16 is in close contact with the receiving plate 15, between the flange and the cylinder, inside the compression ring, The passage 17 is formed by the through hole 17. That is, the control piston 12 functions as a check valve in cooperation with the flange 13.
[0013]
A receiving plate 18 having a through hole 22 is attached to a lower end of the pump plunger 11, and a compression ring 19 is provided between the receiving plate 18 and a step of the pump plunger 11. The plate 18 and the compression ring 19 constitute a pump piston 20 with a check valve.
The receiving plate 18 has a smaller diameter than the inner diameter of the cylinder 2 and is slightly smaller than the distance between the receiving plate 18 and the step of the pump plunger. The operation of the pump piston 20 as a check valve is the same as that of the control piston 12 described above.
[0014]
The stroke of the control piston 12 is defined by the stroke of the push rod 9, and a stroke adjusting screw 21 is screwed into the cylinder 2 so that the top dead center of the control piston 12 can be arbitrarily adjusted. That is, when the control piston 12 is brought into contact with the lower surface of the stroke adjusting screw 21, the position of the control piston 12 ascended is determined by adjusting the position of the lower surface of the adjusting screw 21.
[0015]
The cylinder 2 has a water inlet 23 at a portion where the plunger spring 14 is disposed, a water inlet 24 with a check valve at a lower end, and an excess water outlet 25 above the control piston 12. The inside of the suction port 23 is an inflow chamber 26.
Reference numeral 27 in the drawing denotes a pressure control valve.
[0016]
Hereinafter, the operation of the pump of this embodiment will be described.
When the output connecting rod 4 of the prime mover 1 operates and the crank 6 rotates, the control connecting rod 7 operates at the same pitch as the output connecting rod 4. When the control connecting rod 7 is lowered, its movement is transmitted to the pump plunger 11 via the airtight piston 10 and the push rod 9, and this is lowered.
When the pump plunger 11 descends, the check ring is closed because the compression ring 19 of the pump piston 20 is located above the water pressure and the water below the pump piston 20 passes through the water supply port 24 to the boiler. Pumped. On the other hand, since the compression ring of the control piston 12 is located above under the water pressure, the check valve is opened, and the water below the control piston flows out through the through hole 17 to above the control piston 12. Is discharged from the surplus water discharge port 25 (see FIG. 3).
[0017]
When the output connecting rod 4 rises, no force of the connecting rod 4 acts on the push rod 9 and the pump plunger 11. Therefore, the pump plunger 11 moves up together with the control piston 12 by the force of the plunger spring 14.
At this time, the compression ring of the control piston 12 is located below and the check valve is closed, and the inflow chamber 26 is depressurized by the rise of the control piston 12, so that water passing through the pressure control valve 27 is sucked. It flows into the inflow chamber 26 through the port 23.
On the other hand, since the check valve of the pump piston 20 is open, the water in the inflow chamber flows below the pump piston 20 via the check valve (see FIG. 4).
[0018]
In the above description, the rising speed of the pump plunger 11 is determined firstly by the repulsive force of the plunger spring 14, and is independent of the rising speed of the output connecting rod 4.
That is, when the rising speed of the output connecting rod 4 is lower than the rising speed of the pump plunger 11, the pump plunger rises at the same speed as the output connecting rod 4, and the pump plunger 11 is regulated by the adjusting screw. Move the largest stroke range in the range.
At this time, the amount of water pushed out by the pump piston 20 per one stroke of the output connecting rod is the maximum.
On the other hand, when the rising speed of the output connecting rod 4 becomes faster than the rising speed of the pump plunger 11, the output connecting rod moves to a lowering step before the pump plunger 11 reaches its top dead center. At this time, since the pump plunger descends without reaching the top dead center, the amount of suction water decreases, and the amount of water pushed out by the pump piston also decreases.
[0019]
Therefore, according to the pump of this embodiment, the water supply amount per one rotation of the prime mover is changed in accordance with the change in the rotation speed of the prime mover while the pump is directly connected to the prime mover, and the proper amount of water is always supplied to the boiler. can do.
[0020]
Also, the rising speed of the pump plunger changes depending on the flow resistance of the water supplied from the suction port.
That is, when the pressure control valve 27 is throttled to add flow resistance to the water, the inflow resistance of the water flowing into the inflow chamber 26 cancels the spring force, and the rise of the pump plunger due to the spring force is reduced. Is done. As a result, the rising height of the plunger remains low, and the amount of sucked water decreases.
As a result, the control connecting rod attached to the prime mover's crank rises to a predetermined top dead center, but the pump plunger 11 rises with a delay from the movement of the control connecting rod due to the limited rising speed. When the delay of the ascending becomes large, the output connecting rod 4 moves to the descending step before the control connecting rod reaches the maximum ascending position regulated by the adjusting screw. Therefore, the stroke of the control connecting rod is reduced, and the stroke of the output connecting rod 4 with respect to one stroke of the output connecting rod 4 is reduced. Water supply will decrease.
[0021]
Said Pressure control "valve 27 As the flow resistance of water is increased by tightening the needle valve, the ascending speed of the pump plunger 11 becomes slower, so that its stroke becomes smaller, and the amount of water supply per stroke of the control connecting rod 4 further decreases.
In addition, due to the phase relationship between the top dead center of the pump plunger 11 and the starting point of the operation of the crank 6 of the prime mover 1, the energy stored in the next rotary motion increases, so that the discharge pressure of the pump increases and the higher pressure increases. It will be suitable as a water supply pump for high-speed engines.
That is, the time during which the pump plunger is operated to supply water during the entire stroke of the crank is a part of the time, and at other times, the output of the prime mover is all the work for the target load of the prime mover.
Therefore, in this device, when the load on the prime mover is reduced and the rotation speed is increased, the movement amount of the pump plunger is reduced, so that the work amount of the pump plunger with respect to the rotational momentum of the crank and, consequently, the work amount of the pump is reduced. Conversely, the amount of one rotation of the motor relative to the work of the pump is relatively increased. For example, it is possible to quickly cope with a case where the load on the prime mover suddenly increases and a large amount of high-pressure water needs to be supplied immediately.
The above Pressure control valve The same operation and effect can be obtained also by providing at the surplus water discharge port and adding flow resistance to the discharged water. In that case, it is preferable to seal the drainage because there is a possibility that the drainage may rise to the airtight piston side and leak.
[0022]
When the pump of this embodiment is used, the pump is directly connected to the prime mover, and therefore does not function as a pump unless the prime mover rotates. Therefore, when the prime mover is started, the prime mover is rotated by another power to operate the pump to supply water. If necessary, supply water with an auxiliary pump.
In the stage where the speed of the prime mover is low at the beginning of rotation, the pump plunger 11 supplies water to the boiler with the maximum stroke defined by the adjusting screw, so that the boiler is supplied with a large amount of water and the boiler is quickly filled. . When the evaporation in the boiler starts, the rotation speed of the prime mover gradually increases to the set rotation speed, and the pump operates by self-driving of the prime mover, so that the rotation of the prime mover by another power and the water supply by the auxiliary pump are unnecessary. .
[0023]
When the prime mover reaches a predetermined rotational speed, the rotational speed of the prime mover matches the stroke of the pump plunger 11 determined by an appropriate flow rate set by the pressure control valve 27 according to the load, and By the action, the amount of water supply per hour is constant, and stable operation is performed.
[0024]
Hereinafter, the automatic control of the water supply amount will be described with reference to FIGS.
5 and 6, the sine waveform shows the locus of movement of the crank of the prime mover and the control connecting rod of the pump, and the straight line shows the locus of movement of the pump plunger of the water supply pump. FIG. 5 shows that the rotation of the prime mover is fast FIG. 6 shows a state (a state in which the cycle is short, such as when the rotation speed increases due to a reduction in load), and FIG. Each of the angles PA is represented by a straight line having the same inclination (the same ascending speed) with respect to the horizontal axis (time t) with respect to the ascending speed of the pump plunger. PSM is the maximum stroke of the pump plunger and is regulated by the adjusting screw.
[0025]
In both figures, the pump plunger starts to rise at an angle PA from the bottom dead center of the sinusoidal waveform. Since its maximum stroke is the sign PSM, the pump plunger can rise to the point of PSM when the movement of the crank is slow enough.
However, it intersects with the miracle of the control connecting rod descending on the way up the pump plunger (point D). That is, after the point D, the pump plunger shifts to the lowering step. Therefore, the actual stroke of the pump plunger is PSH.
Here, when comparing the magnitudes of the PSH of FIG. 5 and the PSL of FIG. 6, the PSH of FIG. 5 showing a high-speed rotation is smaller.
That is, when the rotation period (cycle) is short (see reference numeral TH in FIG. 5) and when it is long (see reference numeral TL in FIG. 6), when the rotation speed is low and the rotation period is long, water is discharged from the water supply pump per rotation. When the amount increases and the rotation speed increases, the amount of water supply per rotation decreases, and as a result, the amount of water supplied to the boiler per unit time is controlled irrespective of the rotation speed of the motor. The Rukoto.
[0026]
For example, when the load that should be a constant load temporarily increases, the rotation speed of the prime mover moves in a decreasing direction, and the rotation cycle becomes longer. Correspondingly, the amount of water supply per cycle increases, and acts as a compensating action so as to increase the output per cycle of the prime mover and restore the rotation speed. Conversely, when the load temporarily decreases, the number of rotations of the prime mover increases and the rotation cycle becomes shorter, so that the amount of water supply per cycle decreases correspondingly, and the output of the prime mover per cycle decreases. The rotation speed is returned to the original speed by reducing the speed and applying a deceleration effect.
[0027]
The function of the water supply pump to the prime mover used for the constant speed constant load control has been described above. However, the output of the prime mover can be adjusted by adjusting the flow rate by the pressure control valve 27. When it is necessary to change the output in a continuous state, it can be used as an output control device.
[0028]
FIG. 7 illustrates the principle of output control based on the flow rate.
Reference numeral V denotes a pressure control valve for adjusting the amount of water flowing into the cylinder 2. The water controlled by the pressure control valve V flows into the cylinder 2 at a constant flow rate. Although the amount of inflow is limited by the plunger spring, the rising position of the pump plunger 11 differs depending on the magnitude of the flow rate.
That is, even if the rotation speed of the prime mover is the same and the rising time (suction time) of the pump plunger 11 is the same, when the flow rate is large, it rises to PSL in the figure, and when the flow rate is small, it rises only to PSH. As a result, a difference occurs in the amount of inflow into the cylinder 2 and a difference also occurs in the amount of water supplied to the boiler.
Therefore, when the inflow from the pressure control valve is increased, the water supply amount per stroke to the boiler is increased, and the output of the prime mover is increased. Conversely, when the inflow from the pressure control valve is decreased, the prime mover is reduced. Will decrease.
[0029]
In the above embodiment, the prime mover and the pump are hermetically sealed by the hermetic piston, but a diaphragm may be used instead of the piston ring.
Further, although the control piston attached to the pump plunger is provided with a check valve in combination with a compression ring, an outlet provided with another check valve from the inflow chamber to the outside may be provided. According to the structure of the embodiment, the structure is extremely simple and the operation is light. The same applies to the pump piston.
[0030]
As the diameter of the cylinder of the feed water pump becomes smaller with respect to the displacement of the steam motor, the degree of decompression in the cylinder when the plunger is pulled up by the force of the pump plunger spring increases, and the plunger spring pulls up the pump plunger. (Spring force / cylinder cross-sectional area = negative magnitude) becomes large.
[0031]
As a result, a state close to a vacuum occurs when water is sucked into the pump cylinder, and when the rotation speed of the prime mover is extremely large (3,000 rpm to 6,000 to 10,000 rpm), the water directly flows into the pump cylinder. Squeezing water on the inflow side is the same as raising the pump head very high from the water surface, cavitation and air bubbles are likely to occur, and water supply becomes unstable due to reduced suction capacity and discharge volume. There is a danger that the engine will stop without water being supplied to the boiler.
[0032]
However, if the area of the control piston is increased and the degree of pressure reduction in the inflow chamber is reduced (return force (spring force) of the control piston / piston area = negative magnitude decreases), the inflow chamber and the pump cylinder Both are less likely to cause instability.
In addition, even when water and the like regenerated by the high-temperature condenser are handled, vaporization and generation of bubbles are prevented.
[0033]
【Example】
FIG. 8 shows an example of an experimental model in which the present invention is used as a water supply pump for a steam motor of a steam power plant. The pump 3 is submerged in a water tank 39.
In addition to the pump, the motor 1 includes a motor 31 linked to the output shaft of the motor by a belt (not shown), and heats a spiral single-tube boiler with an alcohol lamp, a gas burner, or the like to generate power by operating the motor. It can also be used for practical power generators.
In this experimental model, power is supplied to the motor 31 by the changeover switch 32 when heat is applied to the boiler 40 after the water is poured into the water tank 39 (or heat may be used instead of thermal power), and the motor 31 is used as a starter motor. 1, the pump 3 is operated to supply water. At this time, in order to speed up the water supply to the boiler, another water supply pump can be operated to supply water in addition to the water supply by the water supply pump 3 of the present invention.
When the generation of steam in the boiler 40 starts, the steam motor 1 starts rotating by itself.
Subsequently, when the changeover switch 32 is neutralized when the steam motor 1 reaches an appropriate rotation speed, the rotation of the motor 31 stops, and the motor 1 rotates by itself under no load. Next, when the changeover switch 32 is switched to the load side when the rotation becomes sufficiently fast, the motor 31 functions as a generator. At this time, the load on the prime mover instantaneously increases and the rotation decreases.
When the rotation speed of the prime mover decreases, the amount of steam consumed by the prime mover decreases, while the amount of water supplied to the pump per rotation of the prime mover increases. Therefore, the amount of water in the boiler increases and the amount of generated steam also increases, so that the steam pressure increases. As a result, the rotation speed is soon restored, and power generation is continued.
[0034]
In the figure, reference numeral 33 denotes a water supply filter, 34 denotes a filter for draining excess water of a water supply pump, 35 denotes a pressure relief valve, 36 denotes a economizer, 37 denotes a return pipe to a condensate water tank, and 38 denotes an exhaust steam outlet.
Here, the water is supplied from the water supply filter 33, enters the water supply pump 3 via the pressure regulating valve 27, and the excess water returns from the drainage filter 34 to the water tank.
The water of the pump 3 passes through the check valve, passes through the pressure relief valve 35, and flows into the upper part of the economizer 36 through which the exhaust steam of the steam motor passes. To the boiler 40.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, the amount of water to be changed by increasing or decreasing the load on the prime mover is automatically supplied to the boiler in the next cycle in response to each rotation cycle of the prime mover, so that feedback control using various sensors is performed. Rather than operating various control devices, it is possible to perform highly reliable water supply control with high responsiveness and a simple structure, as well as rotation control and output control of the prime mover based on the water supply.
Further, according to the present invention, the output of the prime mover (the torque and the number of revolutions of the prime mover) can be controlled by complexly adjusting the stroke of the pump plunger and the flow rate to the cylinder.
[0036]
Also, in addition to the water supply pump, a piston with a larger diameter is provided to adjust the amount of water flowing into the cylinder of the water supply pump, thereby controlling the stroke of the pump piston and reducing the pressure reduction effect of the inflow chamber. In addition, a pump capable of high-speed operation in which cavitation and bubbles are less likely to be generated can be provided.
Further, the present invention enables a plant with an automatic output control function that can operate on its own using only mechanical elements without using other electrical control circuits and the like, for example, a home power generation device using a steam motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the same suction step.
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a water supply step.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the movement of the crank and the pump plunger.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the movement of the crank and the pump plunger.
FIG. 7 is a sectional view showing the movement of the pump plunger.
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 prime mover
2 cylinders
3 pump
4 Output connecting rod
5 pin
6 cranks
7 Control connecting rod
8 Enlargement
9 Push rod
10. Airtight piston
11 Pump plunger
12 Piston for control
13 Flange
14 Spring
15 Receiving plate
16 Compression ring
17 Through-hole
18 Receiving plate
19 Compression ring
20 pump piston
21 Adjustment screw
22 Through-hole
23 Suction port
24 water inlet
25 outlet
26 Inflow chamber
27 Pressure control valve

Claims (2)

シリンダー内に、制御用ピストン及びポンプピストンを取り付けたポンププランジャーが装着され、このポンププランジャーの往復移動により逆止弁の作用と共に水の吸引、吐出を行うポンプにおいて、
前記シリンダー内に前記ポンププランジャーを水の吸引側へ移動させるバネと、水の吐出側へ移動させる作動部材を配設し、前記作動部材は原動機の回転に対応して往復移動するようにすると共に、作動部材とポンププランジャーとは離接自在とし、
前記バネのバネ圧は、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に追随して移動し、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に遅延して移動するような大きさとし、
シリンダーへの流入室への流入路には圧力調整弁を付設し、
前記シリンダーは、制御用ピストン装着部を大径とし、ポンプピストン装着部を小径とした、ボイラー用給水ポンプ
A pump in which a control piston and a pump plunger to which a pump piston is attached is mounted in a cylinder. The pump performs suction and discharge of water together with a check valve by reciprocating movement of the pump plunger.
A spring for moving the pump plunger to the water suction side and an operation member for moving the water to the water discharge side are provided in the cylinder, and the operation member reciprocates in accordance with the rotation of the prime mover. At the same time, the actuating member and the pump plunger can be freely attached and detached,
When the rotation of the prime mover is slow, the pump plunger moves following the movement of the operating member, and when the rotation of the prime mover is fast, the pump plunger moves with a delay to the movement of the operating member. Of such a size,
A pressure regulating valve is attached to the inflow path to the inflow chamber to the cylinder,
The cylinder has a control piston mounting portion with a large diameter, and a pump piston mounting portion with a small diameter, a boiler feed pump.
ポンププランジャーの上部に形成されたフランジとシリンダーの段部との間にバネが配設され、
制御用ピストンは、シリンダーの内径よりも小径とした受け板と、受け板と前記ポンププランジャーのフランジとの間に配設した圧縮リングとで構成され、
前記受け板には透孔が設けられ、
前記圧縮リングが前記ポンププランジャーのフランジに密着したときにフランジと圧縮リングとによってシリンダーが閉塞され、圧縮リングが受け板に密着したときに、フランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、受け板の透孔によって流路が形成されるようにした、
請求項1記載のボイラー用給水ポンプ
A spring is arranged between the flange formed at the top of the pump plunger and the step of the cylinder,
The control piston includes a receiving plate having a diameter smaller than the inner diameter of the cylinder, and a compression ring disposed between the receiving plate and the flange of the pump plunger.
The receiving plate is provided with a through hole,
When the compression ring comes into close contact with the flange of the pump plunger, the cylinder is closed by the flange and the compression ring, and when the compression ring comes into close contact with the receiving plate, between the flange and the cylinder, inside the compression ring, on the receiving plate. The flow path is formed by the through hole of
The feed pump for a boiler according to claim 1.
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