Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7680337B2 - Reciprocating Pump - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7680337B2 - Reciprocating Pump - Google Patents

Reciprocating Pump Download PDF

Info

Publication number
JP7680337B2
JP7680337B2 JP2021194179A JP2021194179A JP7680337B2 JP 7680337 B2 JP7680337 B2 JP 7680337B2 JP 2021194179 A JP2021194179 A JP 2021194179A JP 2021194179 A JP2021194179 A JP 2021194179A JP 7680337 B2 JP7680337 B2 JP 7680337B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
piston
cylinder
seal
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021194179A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023080698A (en
Inventor
會川 金
修一郎 本田
哲司 笠谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2021194179A priority Critical patent/JP7680337B2/en
Publication of JP2023080698A publication Critical patent/JP2023080698A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7680337B2 publication Critical patent/JP7680337B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

本発明は、プランジャポンプやピストンポンプなどの往復ポンプに関し、特に液化ガスを移送する用途に適した往復ポンプに関する。 The present invention relates to reciprocating pumps such as plunger pumps and piston pumps, and in particular to reciprocating pumps suitable for transporting liquefied gas.

往復ポンプは、シリンダ内に配置されたピストンを往復移動させることで流体をシリンダ内に吸込み、流体を加圧してシリンダから吐き出すように構成される。このような往復ポンプは、液体水素、液化天然ガス、液化アンモニア、液体窒素、液化エチレンガス、液化石油ガスなどの液化ガスを移送する用途に使用されることがある。 A reciprocating pump is configured to draw fluid into a cylinder by reciprocating a piston disposed within the cylinder, pressurize the fluid, and expel it from the cylinder. Such reciprocating pumps are sometimes used to transport liquefied gases such as liquid hydrogen, liquefied natural gas, liquefied ammonia, liquid nitrogen, liquefied ethylene gas, and liquefied petroleum gas.

図6は、従来の往復ポンプの断面を示す模式図である。図6に示すように、往復ポンプは、シリンダ500と、シリンダ500内に移動可能に配置されたピストン501を有している。ピストン501は、図示しないアクチュエータに連結されている。シリンダ500の内面とピストン501の外面との間にはシール503が配置されている。シリンダ500の吸込み口510および吐出し口511には、それぞれ逆止弁514,515が連結されている。 Figure 6 is a schematic diagram showing a cross section of a conventional reciprocating pump. As shown in Figure 6, the reciprocating pump has a cylinder 500 and a piston 501 movably arranged within the cylinder 500. The piston 501 is connected to an actuator (not shown). A seal 503 is arranged between the inner surface of the cylinder 500 and the outer surface of the piston 501. Check valves 514 and 515 are connected to the suction port 510 and the discharge port 511 of the cylinder 500, respectively.

アクチュエータがピストン501を軸方向に往復移動させると、流体は逆止弁514および吸込み口510を通ってシリンダ500内に流入し、ピストン501によって加圧され、そしてシリンダ500から吐出し口511および逆止弁515を通って排出される。 As the actuator reciprocates the piston 501 axially, fluid flows into the cylinder 500 through the check valve 514 and the suction port 510, is pressurized by the piston 501, and is discharged from the cylinder 500 through the discharge port 511 and the check valve 515.

米国特許第6530761号明細書U.S. Pat. No. 6,530,761

しかしながら、図6に示す従来の往復ポンプには以下のような問題がある。
第1の問題は、ピストン501によって加圧された流体の一部はシール503を通ってシリンダ500外に漏洩することである。特に液化ガス用の往復ポンプでは、シール503の摺動熱に起因する液化ガスの気化を低減するために、シール503とシリンダ500との間には微小な漏れ経路があり、ある程度の流体の漏洩を許容する。このため、ピストン501の往復に伴い、ピストン501によって加圧された流体の一部は、シール503を通ってシリンダ500外に漏洩してしまう。
However, the conventional reciprocating pump shown in FIG. 6 has the following problems.
The first problem is that a part of the fluid pressurized by the piston 501 leaks out of the cylinder 500 through the seal 503. In particular, in a reciprocating pump for liquefied gas, a small leakage path is provided between the seal 503 and the cylinder 500 to reduce vaporization of the liquefied gas caused by the sliding heat of the seal 503, and a certain degree of leakage of the fluid is permitted. Therefore, as the piston 501 reciprocates, a part of the fluid pressurized by the piston 501 leaks out of the cylinder 500 through the seal 503.

第2の問題は、流体を吸い込むためにピストン501が移動するとき、シリンダ500内に残留している流体が膨張して、シリンダ500内の圧力低下を妨げ、流体のシリンダ500への吸込みを阻害することである。特に、液化ガスの場合、ピストン501の移動に伴う流体の膨張・気化が生じやすい。このような流体の膨張がシリンダ500内で起こると、シリンダ500内の圧力低下を妨げ、シリンダ500内に吸い込まれる流体の量が低下する。結果として、往復ポンプの効率が低下してしまう。 The second problem is that when the piston 501 moves to suck in the fluid, the fluid remaining in the cylinder 500 expands, preventing a drop in pressure within the cylinder 500 and hindering the fluid from being sucked into the cylinder 500. In particular, in the case of liquefied gas, the fluid is likely to expand and vaporize as the piston 501 moves. When such expansion of the fluid occurs within the cylinder 500, it prevents a drop in pressure within the cylinder 500 and reduces the amount of fluid sucked into the cylinder 500. As a result, the efficiency of the reciprocating pump decreases.

そこで、本発明は、シリンダ外に漏洩する流体の量を低減し、かつシリンダ内に流入される流体の量を確保することで効率を向上することができる往復ポンプを提供する。 Therefore, the present invention provides a reciprocating pump that can improve efficiency by reducing the amount of fluid leaking out of the cylinder and ensuring the amount of fluid flowing into the cylinder.

一態様では、液化ガスを移送するための往復ポンプであって、流入室、リセット室、中間室、および加圧室を内部に有するシリンダと、前記シリンダ内に配置されたピストンと、前記シリンダの内面と前記ピストンの外面との隙間に配置された第1シール、第2シール、および第3シールと、前記シリンダの吸込み口に連結された吸込み逆止弁と、前記ピストン内を貫通するピストン流路に配置された流入側逆止弁および流出側逆止弁と、前記シリンダの吐出し口に連結された吐出し逆止弁と、前記シリンダの漏れ排出口に連結された漏れ排出逆止弁を備え、前記漏れ排出口は、前記リセット室に連通しており、前記流入室と前記リセット室は、前記第1シールによって仕切られ、前記リセット室と前記中間室は、前記第2シールによって仕切られ、前記中間室と前記加圧室は、前記第3シールによって仕切られ、前記ピストンは、前記ピストン流路と前記中間室とを連通する連通流路を有している、往復ポンプが提供される。 In one aspect, a reciprocating pump for transporting liquefied gas is provided, the reciprocating pump comprising: a cylinder having an inflow chamber, a reset chamber, an intermediate chamber, and a pressurizing chamber therein; a piston disposed in the cylinder; a first seal, a second seal, and a third seal disposed in a gap between the inner surface of the cylinder and the outer surface of the piston; a suction check valve connected to the suction port of the cylinder; an inflow check valve and an outflow check valve disposed in a piston flow path passing through the piston; a discharge check valve connected to the discharge port of the cylinder; and a leakage discharge check valve connected to a leakage discharge port of the cylinder, the leakage discharge port being connected to the reset chamber; the inflow chamber and the reset chamber are partitioned by the first seal, the reset chamber and the intermediate chamber are partitioned by the second seal, the intermediate chamber and the pressurizing chamber are partitioned by the third seal, and the piston has a communication flow path that communicates the piston flow path and the intermediate chamber.

一態様では、前記往復ポンプは、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記シリンダとの間の隙間を封止する軸封装置をさらに備えている。
一態様では、前記流入室の直径は、前記加圧室の直径よりも大きい。
一態様では、前記流入室、前記リセット室、前記中間室、および前記加圧室は、前記シリンダの長手方向に沿って前記流入室、前記リセット室、前記中間室、および前記加圧室の順に並んでいる。
In one embodiment, the reciprocating pump further includes a shaft seal device that seals a gap between the cylinder and a piston rod connected to the piston.
In one embodiment, the diameter of the inlet chamber is greater than the diameter of the pressurization chamber.
In one embodiment, the inflow chamber, the reset chamber, the intermediate chamber, and the pressurizing chamber are arranged in the order of the inflow chamber, the reset chamber, the intermediate chamber, and the pressurizing chamber along the longitudinal direction of the cylinder.

本発明によれば、第3シールを通じて加圧室から中間室に漏れた流体は、連通流路を通ってピストン流路内の流体に混ざり、ピストンの移動に伴って再び加圧室に送られる。したがって、シリンダ外に漏洩する流体の量が低減される。中間室内の流体の一部は第2シールを通ってリセット室に漏洩するが、リセット室内の流体は漏れ排出口および漏れ排出逆止弁を通ってシリンダ外に排出される。したがって、リセット室内の流体は流入室には流入せず、流入室内の圧力は低く維持される。結果として、ピストンが吸込み動作を行ったときに、意図した量の流体が流入室内に吸い込まれる。このように、ピストンの往復動作により十分な量の流体が吸い込まれ、加圧され、そして移送されるので、往復ポンプの効率が向上される。リセット室から漏れ排出口および漏れ排出逆止弁を通ってシリンダ外に排出される流体の量は微量であるため、往復ポンプの流体移送量は実質的に低下しない。 According to the present invention, the fluid leaking from the pressurizing chamber to the intermediate chamber through the third seal is mixed with the fluid in the piston flow passage through the communicating flow passage and is sent back to the pressurizing chamber as the piston moves. Therefore, the amount of fluid leaking outside the cylinder is reduced. Although a part of the fluid in the intermediate chamber leaks through the second seal to the reset chamber, the fluid in the reset chamber is discharged outside the cylinder through the leakage discharge port and the leakage discharge check valve. Therefore, the fluid in the reset chamber does not flow into the inlet chamber, and the pressure in the inlet chamber is maintained low. As a result, when the piston performs a suction operation, the intended amount of fluid is sucked into the inlet chamber. In this way, a sufficient amount of fluid is sucked in, pressurized, and transferred by the reciprocating motion of the piston, and the efficiency of the reciprocating pump is improved. Since the amount of fluid discharged from the reset chamber to the cylinder through the leakage discharge port and the leakage discharge check valve is small, the amount of fluid transferred by the reciprocating pump is not substantially reduced.

往復ポンプを備えた液化ガス移送システムの一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a liquefied gas transfer system including a reciprocating pump. 往復ポンプの一実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a reciprocating pump. ピストンが下死点に移動した状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the piston has moved to the bottom dead center. ピストンが上死点に移動した状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the piston has moved to the top dead center. 往復ポンプの他の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of a reciprocating pump. 従来の往復ポンプの断面を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional reciprocating pump.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態の往復ポンプは、液体水素、液化天然ガス、液化アンモニア、液体窒素、液化エチレンガス、液化石油ガスなどの液化ガスを移送する用途に適している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The reciprocating pump of the embodiment described below is suitable for transporting liquefied gases such as liquid hydrogen, liquefied natural gas, liquefied ammonia, liquid nitrogen, liquefied ethylene gas, and liquefied petroleum gas.

図1は、往復ポンプを備えた液化ガス移送システムの一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、液化ガス移送システムは、液化ガスを貯留する貯留タンク1と、貯留タンク1内に配置された往復ポンプ2と、往復ポンプ2を駆動するアクチュエータ5を備えている。液化ガスは、貯留タンク1の液化ガス入口ポート7を通じて、貯留タンク1内に送られ、貯留タンク1内に貯留される。 Figure 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a liquefied gas transfer system equipped with a reciprocating pump. As shown in Figure 1, the liquefied gas transfer system includes a storage tank 1 for storing liquefied gas, a reciprocating pump 2 disposed in the storage tank 1, and an actuator 5 for driving the reciprocating pump 2. The liquefied gas is sent into the storage tank 1 through a liquefied gas inlet port 7 of the storage tank 1, and is stored in the storage tank 1.

貯留タンク1内の液化ガスのほとんどは液状であるが、周囲雰囲気の熱はわずかに貯留タンク1の壁を通じて液化ガスに伝わる。その結果、液化ガスの一部はガス化して、ボイルオフガス(BOG)を形成する。そこで、貯留タンク1は、ボイルオフガスを排出するためのボイルオフガス排出ポート8を備えている。貯留タンク1内のボイルオフガスは、ボイルオフガス排出ポート8を通じて貯留タンク1から排出される。 Most of the liquefied gas in the storage tank 1 is in liquid form, but a small amount of heat from the surrounding atmosphere is transferred to the liquefied gas through the walls of the storage tank 1. As a result, part of the liquefied gas is gasified to form boil-off gas (BOG). Therefore, the storage tank 1 is provided with a boil-off gas discharge port 8 for discharging the boil-off gas. The boil-off gas in the storage tank 1 is discharged from the storage tank 1 through the boil-off gas discharge port 8.

往復ポンプ2のピストンロッド10は、継手装置12を介してアクチュエータ5に連結されている。アクチュエータ5は、ブラケット9を介して貯留タンク1に固定されている。アクチュエータ5の例としては、リニアモータ、油圧シリンダ、クランク機構と電動機との組み合わせが挙げられる。往復ポンプ2の液化ガスの吸込み口は、図1には描かれていないが、貯留タンク1の液面よりも低い位置にある。アクチュエータ5が往復ポンプ2を駆動すると、往復ポンプ2は、貯留タンク1内の液化ガスを吸込み、加圧し、そして液化ガス排出ライン14に吐き出す。加圧された液化ガスは液化ガス排出ライン14を通って貯留タンク1の外部に移送される。 The piston rod 10 of the reciprocating pump 2 is connected to the actuator 5 via a coupling device 12. The actuator 5 is fixed to the storage tank 1 via a bracket 9. Examples of the actuator 5 include a linear motor, a hydraulic cylinder, and a combination of a crank mechanism and an electric motor. The liquefied gas intake port of the reciprocating pump 2 is located lower than the liquid level of the storage tank 1, although it is not shown in FIG. 1. When the actuator 5 drives the reciprocating pump 2, the reciprocating pump 2 sucks in the liquefied gas in the storage tank 1, pressurizes it, and discharges it into the liquefied gas discharge line 14. The pressurized liquefied gas is transported to the outside of the storage tank 1 through the liquefied gas discharge line 14.

液化ガス移送システムは、往復ポンプ2に連結された漏れ排出ライン15をさらに備えている。この漏れ排出ライン15は、後述するように、往復ポンプ2の加圧室から漏れた微量の流体を往復ポンプ2から排出するために設けられている。 The liquefied gas transfer system further includes a leakage discharge line 15 connected to the reciprocating pump 2. As described below, this leakage discharge line 15 is provided to discharge from the reciprocating pump 2 a small amount of fluid that has leaked from the pressurizing chamber of the reciprocating pump 2.

図2は、往復ポンプ2の一実施形態を示す断面図である。往復ポンプ2内での液化ガスは、その圧力および/または温度に依存して、液体の状態であったり、あるいは気化したり、あるいは超臨界状態である。したがって、以下の説明において、液化ガスを「流体」と称し、「流体」の状態には、液相、気相、超臨界状態が含まれる。 Figure 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a reciprocating pump 2. The liquefied gas in the reciprocating pump 2 is in a liquid state, a vapor state, or a supercritical state, depending on its pressure and/or temperature. Therefore, in the following description, the liquefied gas is referred to as a "fluid," and the state of the "fluid" includes the liquid phase, the vapor phase, and the supercritical state.

往復ポンプ2は、液化ガスを移送するための容積式ポンプである。図2に示すように、往復ポンプ2は、流入室21、リセット室22、中間室23、および加圧室24を内部に有するシリンダ26と、シリンダ26内に配置されたピストン30と、シリンダ26の内面とピストン30の外面との隙間に配置された第1シール31、第2シール32、および第3シール33を備えている。ピストン30はピストンロッド10に連結されており、ピストンロッド10は図1に示すアクチュエータ5に連結されている。ピストン30は、アクチュエータ5により駆動されて、シリンダ26内で往復移動する。 The reciprocating pump 2 is a positive displacement pump for transporting liquefied gas. As shown in FIG. 2, the reciprocating pump 2 includes a cylinder 26 having an inlet chamber 21, a reset chamber 22, an intermediate chamber 23, and a pressurizing chamber 24 therein, a piston 30 disposed in the cylinder 26, and a first seal 31, a second seal 32, and a third seal 33 disposed in the gap between the inner surface of the cylinder 26 and the outer surface of the piston 30. The piston 30 is connected to a piston rod 10, which is connected to an actuator 5 shown in FIG. 1. The piston 30 is driven by the actuator 5 to reciprocate within the cylinder 26.

第1シール31、第2シール32、および第3シール33は、ピストン30に保持されており、ピストン30とともに往復移動する。したがって、シール31,32,33は可動シールである。シール31,32,33の構造は、シリンダ26の内面とピストン30の外面との隙間を封止するように構成されている限りにおいて特に限定されないが、例えば、第1シール31、第2シール32、および第3シール33は、樹脂や金属から構成されたシールリングである。 The first seal 31, the second seal 32, and the third seal 33 are held by the piston 30 and move back and forth with the piston 30. Therefore, the seals 31, 32, and 33 are movable seals. The structure of the seals 31, 32, and 33 is not particularly limited as long as they are configured to seal the gap between the inner surface of the cylinder 26 and the outer surface of the piston 30. For example, the first seal 31, the second seal 32, and the third seal 33 are seal rings made of resin or metal.

往復ポンプ2は、ピストンロッド10とシリンダ26との間の隙間を封止する軸封装置35をさらに備えている。この軸封装置35は、シリンダ26に保持された静止シール装置である。軸封装置35は、シリンダ26内の流入室21に面しており、流入室21とシリンダ26の外部(すなわち、図1に示す貯留タンク1の上部の大気部)とを仕切る機能を有する。軸封装置35の例としては、グランドパッキンが挙げられる。一実施形態では、軸封装置35は、ピストンロッド10に保持され、ピストンロッド10とともに移動可能な可動シールであってもよい。 The reciprocating pump 2 further includes a shaft seal device 35 that seals the gap between the piston rod 10 and the cylinder 26. The shaft seal device 35 is a stationary seal device held in the cylinder 26. The shaft seal device 35 faces the inflow chamber 21 in the cylinder 26 and has the function of separating the inflow chamber 21 from the outside of the cylinder 26 (i.e., the atmospheric portion above the storage tank 1 shown in FIG. 1). An example of the shaft seal device 35 is a gland packing. In one embodiment, the shaft seal device 35 may be a movable seal that is held by the piston rod 10 and can move together with the piston rod 10.

流入室21、リセット室22、中間室23、および加圧室24は、ピストン30とシリンダ26との間に形成されている。流入室21、リセット室22、中間室23、および加圧室24は、シリンダ26の長手方向に沿って流入室21、リセット室22、中間室23、および加圧室24の順に並んでいる。すなわち、流入室21はリセット室22に隣接し、リセット室22は中間室23に隣接し、中間室23は加圧室24に隣接している。流入室21とリセット室22は第1シール31によって仕切られ、リセット室22と中間室23は第2シール32によって仕切られ、中間室23と加圧室24は第3シール33によって仕切られている。リセット室22は、第1シール31と第2シール32との間に位置し、中間室23は第2シール32と第3シール33との間に位置している。 The inflow chamber 21, the reset chamber 22, the intermediate chamber 23, and the pressurizing chamber 24 are formed between the piston 30 and the cylinder 26. The inflow chamber 21, the reset chamber 22, the intermediate chamber 23, and the pressurizing chamber 24 are arranged in the order of the inflow chamber 21, the reset chamber 22, the intermediate chamber 23, and the pressurizing chamber 24 along the longitudinal direction of the cylinder 26. That is, the inflow chamber 21 is adjacent to the reset chamber 22, the reset chamber 22 is adjacent to the intermediate chamber 23, and the intermediate chamber 23 is adjacent to the pressurizing chamber 24. The inflow chamber 21 and the reset chamber 22 are partitioned by a first seal 31, the reset chamber 22 and the intermediate chamber 23 are partitioned by a second seal 32, and the intermediate chamber 23 and the pressurizing chamber 24 are partitioned by a third seal 33. The reset chamber 22 is located between the first seal 31 and the second seal 32, and the intermediate chamber 23 is located between the second seal 32 and the third seal 33.

シリンダ26は、流体の吸込み口26Aと、流体の吐出し口26Bを有している。吸込み口26Aは流入室21に連通し、吐出し口26Bは加圧室24に連通している。ピストン30は、その内部を貫通して延びるピストン流路40を有している。ピストン流路40は、流入室21から加圧室24まで延びている。すなわち、ピストン流路40の入口は、流入室21で開口し、ピストン流路40の出口は、加圧室24で開口している。ピストン30は、ピストン流路40と中間室23とを連通する連通流路41をさらに有している。連通流路41の一端はピストン流路40に接続され、連通流路41の他端は中間室23に接続されている。 The cylinder 26 has a fluid suction port 26A and a fluid discharge port 26B. The suction port 26A is connected to the inflow chamber 21, and the discharge port 26B is connected to the pressurizing chamber 24. The piston 30 has a piston flow path 40 that extends through its interior. The piston flow path 40 extends from the inflow chamber 21 to the pressurizing chamber 24. That is, the inlet of the piston flow path 40 opens at the inflow chamber 21, and the outlet of the piston flow path 40 opens at the pressurizing chamber 24. The piston 30 further has a communication flow path 41 that communicates the piston flow path 40 and the intermediate chamber 23. One end of the communication flow path 41 is connected to the piston flow path 40, and the other end of the communication flow path 41 is connected to the intermediate chamber 23.

シリンダ26は、リセット室22に連通する漏れ排出口45を有している。往復ポンプ2は、シリンダ26の吸込み口26Aに連結された吸込み逆止弁51と、ピストン流路40に配置された流入側逆止弁52および流出側逆止弁53と、シリンダ26の吐出し口26Bに連結された吐出し逆止弁54と、シリンダ26の漏れ排出口45に連結された漏れ排出逆止弁55を備えている。 The cylinder 26 has a leakage discharge port 45 that communicates with the reset chamber 22. The reciprocating pump 2 is equipped with a suction check valve 51 connected to the suction port 26A of the cylinder 26, an inlet check valve 52 and an outlet check valve 53 arranged in the piston flow path 40, a discharge check valve 54 connected to the discharge port 26B of the cylinder 26, and a leakage discharge check valve 55 connected to the leakage discharge port 45 of the cylinder 26.

吸込み逆止弁51の入口は、図1に示す貯留タンク1内に位置し、かつ貯留タンク1の液面よりも低い位置にある。吸込み逆止弁51は、貯留タンク1内の流体(液化ガス)がシリンダ26内の流入室21に流れることを許容し、流体の逆方向の流れを許容しないように構成されている。 The inlet of the suction check valve 51 is located in the storage tank 1 shown in FIG. 1 and is located lower than the liquid level in the storage tank 1. The suction check valve 51 is configured to allow the fluid (liquefied gas) in the storage tank 1 to flow into the inlet chamber 21 in the cylinder 26, but not to allow the fluid to flow in the reverse direction.

流入側逆止弁52はピストン流路40の入口側に配置され、流出側逆止弁53はピストン流路40の出口側に配置されている。流入側逆止弁52および流出側逆止弁53は、流体が流入室21から加圧室24に流れることを許容し、逆方向の流れを許容しないように構成されている。流入側逆止弁52および流出側逆止弁53は、ピストン30に固定されており、ピストン30と一体に往復移動する。連通流路41は、流入側逆止弁52と流出側逆止弁53との間の位置でピストン流路40に連通している。 The inlet check valve 52 is disposed on the inlet side of the piston flow passage 40, and the outlet check valve 53 is disposed on the outlet side of the piston flow passage 40. The inlet check valve 52 and the outlet check valve 53 are configured to allow fluid to flow from the inlet chamber 21 to the pressurizing chamber 24, but not to allow flow in the reverse direction. The inlet check valve 52 and the outlet check valve 53 are fixed to the piston 30, and move back and forth together with the piston 30. The communication flow passage 41 is connected to the piston flow passage 40 at a position between the inlet check valve 52 and the outlet check valve 53.

吐出し逆止弁54は、流体が加圧室24から流出することを許容し、逆方向の流れを許容しないように構成されている。吐出し逆止弁54の出口は、液化ガス排出ライン14に連結されている。漏れ排出逆止弁55は、流体がリセット室22から流出することを許容し、逆方向の流れを許容しないように構成されている。漏れ排出逆止弁55の出口は、漏れ排出ライン15に連結されている。 The discharge check valve 54 is configured to allow fluid to flow out of the pressurized chamber 24 and not allow flow in the reverse direction. The outlet of the discharge check valve 54 is connected to the liquefied gas discharge line 14. The leakage discharge check valve 55 is configured to allow fluid to flow out of the reset chamber 22 and not allow flow in the reverse direction. The outlet of the leakage discharge check valve 55 is connected to the leakage discharge line 15.

図2に示すように、流入室21の直径W1は、加圧室24の直径W2よりも大きい。図2から分かるように、流入室21内にはピストンロッド10が存在しているので、ピストンロッド10の容積だけ、流入室21の容積は小さくなる。そこで、流入室21の直径W1を加圧室24の直径W2よりも大きくすることで、流入室21の容積を加圧室24の容積と同じにする、または容積比を調整することが可能である。また、直径の小さい加圧室24を形成するシリンダ26の表面積が小さいので、加圧室24内での流体の圧縮熱がシリンダ26の外部に伝達しにくいという利点もある。 As shown in FIG. 2, the diameter W1 of the inflow chamber 21 is larger than the diameter W2 of the pressurizing chamber 24. As can be seen from FIG. 2, the piston rod 10 is present in the inflow chamber 21, so the volume of the inflow chamber 21 is smaller by the volume of the piston rod 10. Therefore, by making the diameter W1 of the inflow chamber 21 larger than the diameter W2 of the pressurizing chamber 24, it is possible to make the volume of the inflow chamber 21 the same as the volume of the pressurizing chamber 24, or to adjust the volume ratio. In addition, since the surface area of the cylinder 26 that forms the small-diameter pressurizing chamber 24 is small, there is also the advantage that the compression heat of the fluid in the pressurizing chamber 24 is less likely to be transmitted to the outside of the cylinder 26.

次に、往復ポンプ2の動作について説明する。図3に示すように、ピストン30が吐出し口26Bに向かって(下死点に向かって)移動すると、流入室21が拡張され、流体は吸込み逆止弁51および吸込み口26Aを通って流入室21内に流入する。次に、図4に示すように、ピストン30が吸込み口26Aに向かって(上死点に向かって)移動されると、流入室21内の流体は、流入側逆止弁52、ピストン流路40、および流出側逆止弁53を通って流れ、加圧室24内に流入する。 Next, the operation of the reciprocating pump 2 will be described. As shown in FIG. 3, when the piston 30 moves toward the discharge port 26B (toward bottom dead center), the inflow chamber 21 expands, and the fluid flows into the inflow chamber 21 through the suction check valve 51 and the suction port 26A. Next, as shown in FIG. 4, when the piston 30 moves toward the suction port 26A (toward top dead center), the fluid in the inflow chamber 21 flows through the inflow side check valve 52, the piston flow path 40, and the outflow side check valve 53, and flows into the pressurizing chamber 24.

さらに、図3に示すように、ピストン30が吐出し口26Bに向かって移動すると、加圧室24内の流体が加圧され、加圧室24から吐出し口26Bおよび吐出し逆止弁54を通って吐き出される。同時に、流入室21が拡張され、流体は吸込み逆止弁51および吸込み口26Aを通って流入室21内に流入する。加圧された流体は、液化ガス排出ライン14を流れて、図1に示す貯留タンク1の外部に移送される。このように、ピストン30が一方向に移動するときに、流体の流入室21への吸込みと、加圧室24内での流体の加圧が行われ、ピストン30が反対方向に移動するときに、流体は流入室21から加圧室24へ移動する。 Furthermore, as shown in FIG. 3, when the piston 30 moves toward the discharge port 26B, the fluid in the pressurizing chamber 24 is pressurized and discharged from the pressurizing chamber 24 through the discharge port 26B and the discharge check valve 54. At the same time, the inflow chamber 21 expands, and the fluid flows into the inflow chamber 21 through the suction check valve 51 and the suction port 26A. The pressurized fluid flows through the liquefied gas discharge line 14 and is transferred to the outside of the storage tank 1 shown in FIG. 1. In this way, when the piston 30 moves in one direction, the fluid is sucked into the inflow chamber 21 and the fluid is pressurized in the pressurizing chamber 24, and when the piston 30 moves in the opposite direction, the fluid moves from the inflow chamber 21 to the pressurizing chamber 24.

第1シール31、第2シール32、および第3シール33は、摺動熱に起因する流体の気化を防止するために、シール31,32,33とシリンダ26との間には微小な漏れ経路があり、ある程度の流体の漏洩を許容する。したがって、図3に示すようにピストン30が移動するとき、流体の一部は加圧室24から第3シール33を通って中間室23に漏洩する。同じように、図4に示すようにピストン30が移動するとき、流入室21内の流体の一部は、第1シール31を通ってリセット室22内に漏れる。 The first seal 31, the second seal 32, and the third seal 33 have small leakage paths between the seals 31, 32, and 33 and the cylinder 26 to prevent evaporation of the fluid due to sliding heat, and allow a certain amount of fluid leakage. Therefore, when the piston 30 moves as shown in FIG. 3, some of the fluid leaks from the pressurized chamber 24 through the third seal 33 into the intermediate chamber 23. Similarly, when the piston 30 moves as shown in FIG. 4, some of the fluid in the inlet chamber 21 leaks into the reset chamber 22 through the first seal 31.

第3シール33を通じて加圧室24から中間室23に漏れた流体は、高エンタルピーの流体である。この高エンタルピーの流体は、中間室23内に存在する比較的大量の低エンタルピーの流体に混ざり、低エンタルピーの流体となる。さらに、中間室23内の低エンタルピーの流体は、連通流路41およびピストン流路40を通って加圧室24に送られる。このように、第3シール33を通じて加圧室24から中間室23に漏れた流体は、連通流路41およびピストン流路40を通って加圧室24に還流するので、シリンダ26外に漏洩する流体の量が低減される。 The fluid leaking from the pressurized chamber 24 to the intermediate chamber 23 through the third seal 33 is a high-enthalpy fluid. This high-enthalpy fluid mixes with the relatively large amount of low-enthalpy fluid present in the intermediate chamber 23 to become a low-enthalpy fluid. Furthermore, the low-enthalpy fluid in the intermediate chamber 23 is sent to the pressurized chamber 24 through the communication flow path 41 and the piston flow path 40. In this way, the fluid leaking from the pressurized chamber 24 to the intermediate chamber 23 through the third seal 33 flows back to the pressurized chamber 24 through the communication flow path 41 and the piston flow path 40, reducing the amount of fluid leaking outside the cylinder 26.

中間室23内の低エンタルピーの流体の一部は、第2シール32を通ってリセット室22に漏洩するが、リセット室22内の流体は漏れ排出口45および漏れ排出逆止弁55を通ってシリンダ26外に排出される。したがって、リセット室22内の流体は流入室21には流入せず、流入室21内の圧力は低く維持される。結果として、ピストン30が吸込み動作を行ったときに、意図した量の流体が流入室21内に吸い込まれる。このように、ピストン30の往復動作により十分な量の流体が吸い込まれ、加圧され、そして移送されるので、往復ポンプ2の効率が向上される。リセット室22から漏れ排出口45および漏れ排出逆止弁55を通ってシリンダ26外に排出される流体の量は微量であるため、往復ポンプ2の流体移送量は実質的に低下しない。 Although a portion of the low-enthalpy fluid in the intermediate chamber 23 leaks through the second seal 32 into the reset chamber 22, the fluid in the reset chamber 22 is discharged to the outside of the cylinder 26 through the leakage discharge port 45 and the leakage discharge check valve 55. Therefore, the fluid in the reset chamber 22 does not flow into the inflow chamber 21, and the pressure in the inflow chamber 21 is maintained low. As a result, when the piston 30 performs a suction operation, the intended amount of fluid is sucked into the inflow chamber 21. In this way, a sufficient amount of fluid is sucked, pressurized, and transferred by the reciprocating action of the piston 30, thereby improving the efficiency of the reciprocating pump 2. Since the amount of fluid discharged from the reset chamber 22 to the outside of the cylinder 26 through the leakage discharge port 45 and the leakage discharge check valve 55 is small, the amount of fluid transferred by the reciprocating pump 2 is not substantially reduced.

図1に示すように、漏れ排出ライン15は、貯留タンク1の外部に延びており、大気開放されているか、あるいは図示しないガス処理装置に連結されている。ガス処理装置の例としては、ガス焼却装置(フレアリング装置)、化学的ガス処理装置、ガス吸着装置などが挙げられる。一実施形態では、漏れ排出ライン15の出口は、図1に示す貯留タンク1内に位置してもよい。この場合は、漏れ排出ライン15を流れた流体は、貯留タンク1内に戻される。 As shown in FIG. 1, the leakage discharge line 15 extends outside the storage tank 1 and is either open to the atmosphere or connected to a gas treatment device (not shown). Examples of gas treatment devices include a gas incineration device (flaring device), a chemical gas treatment device, a gas adsorption device, and the like. In one embodiment, the outlet of the leakage discharge line 15 may be located within the storage tank 1 shown in FIG. 1. In this case, the fluid that flows through the leakage discharge line 15 is returned to the storage tank 1.

図5は、往復ポンプ2の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1乃至図4を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。 Figure 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the reciprocating pump 2. The configuration and operation of this embodiment, which are not specifically described, are the same as those of the embodiment described with reference to Figures 1 to 4, and therefore will not be described again.

図5に示すように、第1シール31、第2シール32、および第3シール33は、シリンダ26の内面に固定された静止シールである。したがって、ピストン30の往復移動とともに、これらのシールは移動しない。図5に示す実施形態においても、先に説明した実施形態と同じように、シリンダ26外に漏洩する流体の量が低減され、かつ往復ポンプ2の効率が向上される。 As shown in FIG. 5, the first seal 31, the second seal 32, and the third seal 33 are stationary seals fixed to the inner surface of the cylinder 26. Therefore, these seals do not move with the reciprocating movement of the piston 30. In the embodiment shown in FIG. 5, as in the embodiment described above, the amount of fluid leaking outside the cylinder 26 is reduced and the efficiency of the reciprocating pump 2 is improved.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to practice the present invention. Various modifications of the above-described embodiments would naturally be possible for a person skilled in the art, and the technical ideas of the present invention may also be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be interpreted in the broadest scope in accordance with the technical ideas defined by the scope of the claims.

1 貯留タンク
2 往復ポンプ
5 アクチュエータ
7 液化ガス入口ポート
8 ボイルオフガス排出ポート
9 ブラケット
10 ピストンロッド
12 継手装置
14 液化ガス排出ライン
15 漏れ排出ライン
21 流入室
22 リセット室
23 中間室
24 加圧室
26 シリンダ
26A 吸込み口
26B 吐出し口
30 ピストン
31 第1シール
32 第2シール
33 第3シール
35 軸封装置
40 ピストン流路
41 連通流路
45 漏れ排出口
51 吸込み逆止弁
52 流入側逆止弁
53 流出側逆止弁
54 吐出し逆止弁
55 漏れ排出逆止弁
REFERENCE SIGNS LIST 1 Storage tank 2 Reciprocating pump 5 Actuator 7 Liquefied gas inlet port 8 Boil-off gas discharge port 9 Bracket 10 Piston rod 12 Joint device 14 Liquefied gas discharge line 15 Leakage discharge line 21 Inflow chamber 22 Reset chamber 23 Intermediate chamber 24 Pressurizing chamber 26 Cylinder 26A Suction port 26B Discharge port 30 Piston 31 First seal 32 Second seal 33 Third seal 35 Shaft seal device 40 Piston flow path 41 Communication flow path 45 Leakage discharge port 51 Suction check valve 52 Inflow side check valve 53 Outflow side check valve 54 Discharge check valve 55 Leakage discharge check valve

Claims (4)

液化ガスを移送するための往復ポンプであって、
流入室、リセット室、中間室、および加圧室を内部に有するシリンダと、
前記シリンダ内に配置されたピストンと、
前記シリンダの内面と前記ピストンの外面との隙間に配置された第1シール、第2シール、および第3シールと、
前記シリンダの吸込み口に連結された吸込み逆止弁と、
前記ピストン内を貫通するピストン流路に配置された流入側逆止弁および流出側逆止弁と、
前記シリンダの吐出し口に連結された吐出し逆止弁と、
前記シリンダの漏れ排出口に連結された漏れ排出逆止弁を備え、
前記漏れ排出口は、前記リセット室に連通しており、
前記流入室と前記リセット室は、前記第1シールによって仕切られ、
前記リセット室と前記中間室は、前記第2シールによって仕切られ、
前記中間室と前記加圧室は、前記第3シールによって仕切られ、
前記ピストンは、前記ピストン流路と前記中間室とを連通する連通流路を有している、往復ポンプ。
1. A reciprocating pump for transporting liquefied gas, comprising:
a cylinder having an inflow chamber, a reset chamber, an intermediate chamber, and a pressurizing chamber therein;
A piston disposed within the cylinder;
a first seal, a second seal, and a third seal disposed in a gap between an inner surface of the cylinder and an outer surface of the piston;
a suction check valve connected to the suction port of the cylinder;
an inlet check valve and an outlet check valve disposed in a piston flow passage passing through the piston;
a discharge check valve connected to the discharge port of the cylinder;
a leakage discharge check valve connected to the leakage discharge port of the cylinder;
The leakage discharge port is in communication with the reset chamber,
the inlet chamber and the reset chamber are partitioned by the first seal,
the reset chamber and the intermediate chamber are partitioned by the second seal,
the intermediate chamber and the pressurizing chamber are partitioned by the third seal,
The piston has a communication passage that communicates the piston passage with the intermediate chamber.
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記シリンダとの間の隙間を封止する軸封装置をさらに備えている、請求項1に記載の往復ポンプ。 The reciprocating pump according to claim 1, further comprising a shaft seal device that seals the gap between the piston rod connected to the piston and the cylinder. 前記流入室の直径は、前記加圧室の直径よりも大きい、請求項1または2に記載の往復ポンプ。 The reciprocating pump according to claim 1 or 2, wherein the diameter of the inlet chamber is greater than the diameter of the pressurizing chamber. 前記流入室、前記リセット室、前記中間室、および前記加圧室は、前記シリンダの長手方向に沿って前記流入室、前記リセット室、前記中間室、および前記加圧室の順に並んでいる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の往復ポンプ。 The reciprocating pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the inflow chamber, the reset chamber, the intermediate chamber, and the pressurizing chamber are arranged in the order of the inflow chamber, the reset chamber, the intermediate chamber, and the pressurizing chamber along the longitudinal direction of the cylinder.
JP2021194179A 2021-11-30 2021-11-30 Reciprocating Pump Active JP7680337B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021194179A JP7680337B2 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Reciprocating Pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021194179A JP7680337B2 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Reciprocating Pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023080698A JP2023080698A (en) 2023-06-09
JP7680337B2 true JP7680337B2 (en) 2025-05-20

Family

ID=86656781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021194179A Active JP7680337B2 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Reciprocating Pump

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7680337B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7664997B1 (en) * 2023-11-22 2025-04-18 三菱重工業株式会社 Liquefied hydrogen pump system and method for controlling the liquefied hydrogen pump system
JP2025158326A (en) * 2024-04-04 2025-10-17 株式会社荏原製作所 Pump device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170146A (en) 2004-12-17 2006-06-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low-temperature liquefied gas booster pump
JP2017526864A (en) 2014-09-19 2017-09-14 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Piston pump
US20190055939A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Chris Buckley Sealing system pump piston

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170146A (en) 2004-12-17 2006-06-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low-temperature liquefied gas booster pump
JP2017526864A (en) 2014-09-19 2017-09-14 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Piston pump
US20190055939A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Chris Buckley Sealing system pump piston

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023080698A (en) 2023-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7410348B2 (en) Multi-speed compressor/pump apparatus
JP7680337B2 (en) Reciprocating Pump
KR102857724B1 (en) Compression devices and charging stations including such devices
JP2877751B2 (en) Cryogen pump
KR20220140832A (en) Compression devices and charging stations comprising such devices
US20170037879A1 (en) Hydraulic actuator for cryogenic pump
CN115023549A (en) Compression device and filling station comprising such a device
KR20170042753A (en) Liquid supply system
CZ20021124A3 (en) Double acting, two-stage pump
US10578099B2 (en) Cooling device fitted with a compressor
WO2024157388A1 (en) Reciprocating pump
JP2006283736A (en) Self-driven pump for liquefied gas
JP2024533481A (en) Cryopumps
JP2023027976A (en) Liquefied gas transfer system
JP6568613B1 (en) Water injection pump
KR102666929B1 (en) Reciprocating pump for cryogenic liquid with cylinder structure to assist cooling
RU2220323C1 (en) Compressor with hydraulic drive
JP4146419B2 (en) Low temperature liquefied gas pressure pump
JP2006152976A (en) High pressure fuel pump
RU2514453C1 (en) Piston pump with gas separator
KR101508242B1 (en) Submarine with a compressor
JP2021116763A (en) Apparatus and method for sucking and condensing fluid vaporized from substance being liquid at room temperature under atmospheric pressure
JP7697419B2 (en) Liquid Hydrogen Pump
CN223104712U (en) An ultra-high pressure and low temperature fluid pressurization system
WO2025216223A1 (en) Seal ring and reciprocating pump

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240918

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250416

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250508

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7680337

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150