ギヤポンプの吸い込み不足

Question

ギヤポンプを使ってホース内の圧力を一定圧力にする
電気制御をしました。
ホース先端にはコックとノズルがあります。
コックを開しているときは定圧力になりました。

コックを閉したときは目標圧力より上がり、ギヤポンプのモータが
停止することを期待していました。
コックをすばやく閉するとそのとおりになりました。
(制御が追従しきれず目標圧力より上がります)

しかし、コックをゆっくり閉するとモータが低回転で回転しながら
定圧力を維持するようになりました。
(制御が追従して定圧力になるように制御します。)

ここでギヤポンプの質問です。、
1.コックが閉されていると水が流れません。
2.水が流れないとポンプ内で(水を吸い込むための)負圧が発生しない
・・・ということで1.と2.が悪循環となって水が流れず
強い水圧が発生しないで、弱い空気圧しか発生しない。
そのため目標圧力より上がらずモータが回転している。
という推論をしました。
この推論が間違っているか教えてください。

なお私自身は電気技術者で機械的なものには弱いので、
やさしい説明をいただければ幸いです。

Accepted Answer

答え　推論は間違っています。

ギアポンプは吐き出しするときに戻らないよう歯面と外周でシールするようになっています。
お使いの状態は吐き出し量と漏れ量がバランスしている状態です。

ポンプの特性吐出特性を調べて確認してください。
通常低回転時はばらつきが大きいので明示してありません。
そのような状態で使うのは好ましくないと思います。

Answer

電気屋さんなので仕方がないですが

単に一定圧を保持するだけなら
リリーフバルブだけでも十分ですよ
http://www.hawe-daido.co.jp/seihin/aturyoku/aturyoku1.html
参考リリーフバルブ

回答３では安全弁みたいな使い方をしましたが
リリーフバルブは
ある一定圧になるとリリーフするものです

２０MPaに設定しておけば
ですから、バルブを締めても20MPaで保持します

ただし
液体の圧縮はほとんどないので　アキュームレータなど
かまさないといけないでしょうが

アキュームレータ
油圧の圧力を保持するもの
参考
http://www.kosmek.co.jp/data/pdf/kwcs_kc/js_j.pdf

油圧回路図
ポンプ￣￣￣￣T￣￣￣￣￣T￣￣￣￣￣￣￣バルブ￣￣T￣￣￣￣￣ノズル
　　　　　リリーフ　アキュームレータ　　　　　　リリーフ
　　　　　　高圧　　　　　　　　　　　　　　　　　吐出

リリーフ吐出　=　ノズルからの吐き出す時の圧力に設定
リリーフ高圧　=　バルブを締めた時ポンプを動かしっぱなしに
　　　　　　　　するのはもったいないので吐出圧より
　　　　　　　　ちょっと高めにする

アキュームレータ　ないとバルブを開いた時　圧が急激に下がりノズルから　　　　　　　　　出てくるのに時間がかかるのを防ぐためのもの
　　　　　　　　　ポンプに能力があればいらない

制御
圧力を見て
リリーフ高圧に設定した値になったら止める
リリーフ吐出圧以下になったら動かす

動作
バルブを開くとノズルから液体が出る　
この時リリーフ吐出圧より高いとリリーフ吐出よりリリーフされて設定圧になる

バルブを閉じると　回路内の圧力が上がり　リリーフ高圧からリリーフされる
この時圧力をセンサーで見て　ポンプを止める電気代がもったいないから

バルブを開くと　圧力が下がるのでその値をみてポンプを動かす
この時圧力が上がるまでの時差が起こるので、アキュームレータで与圧しておく
（ポンプに能力があるまたは、時間差があっても良いのならアキュームレータはいらない）

ポンプ動かしっぱなしにでも良ければ、
電気的な制御はまったくいらない
この場合、リリーフ高圧を　リリーフ吐出として使い、リリーフバルブをひとつにして使う

油圧回路図
ポンプ￣￣￣￣T￣￣￣￣￣T￣￣￣￣￣￣￣バルブ￣￣￣￣￣￣￣￣ノズル
　　　　　リリーフ　アキュームレータ　　　　　　
　　　　　　吐出

制御もポンプのON・OFFだけで良く　難しいソフトを組まなくていいし
手軽に設定圧もかえられますよ

Answer

＞コックをゆっくり閉するとモータが低回転で回転しながら
＞定圧力を維持するようになりました。
＞(制御が追従して定圧力になるように制御します。)
圧力を維持するには，低速であってもなにがしかの動力を加え続けることが
必要であることを示していると思います。

流量センサなどの方法で，流量がゼロになった場合モータの回転を停止する
と，停止後時間経過に従って圧力低下していきます。相当の時間が経過して圧
力が下がりきってしまったときに，コックを開けることを考えてください。
圧力が残っていないのでコックから流体は流れ出ず，流量センサではコックが
開いたことを検知できません。従って，コックを開いてもポンプが動いてくれ
ない状態に陥ると予想されます。

コックを閉じたときにポンプを停止することができて，コックを開いた際に
自然にポンプが動き出すためには，主ポンプのリーク量を若干上回る程度の
小容量の補助ポンプを常時運転しておくような構成を検討しては如何でしょう
か。

補助ポンプを設けたくないなら，リザーバタンクを設けると同時に，モータの
最低回転数をある程度の値に定めて，流量がごく少ない場合はポンプを間歇
運転させるようなシステム構成もあるように思います。

Answer

車の運転に例えますと、
★ キューブレーキを踏んで、その衝撃で（水の流れでは水撃）
　 モータの電流が過負荷になり停止した。
　 クラッチ式自動車なら、エンスト（エンジンストップ）した。
◆ ブレーキをゆっくり踏んで、衝撃もなし、モータの過負荷電流値
　 まで電流も上昇しない。ギヤポンプなのでシール性が悪いので
　 ギヤの隙間から、圧力が抜けて高圧にならなく、モータも停止
　 しない低速回転で回転し続けている
が、現状の内容でしょうか？

Answer

皆さんと回答はほぼ一緒です。
バルブを閉にした時、ポンプのモータの電流はあがりませんでしたか？
通常、このような使い方をする場合、吐出側にタンク等吸込側に戻る配管をつけて、圧力を逃がしてやらないと機械的に破損します。
今はまだ新しいのか、その圧力の影響が出てきていないだけです。
早急にそのような配管に変更する事を勧めます。

Answer

回答（2）です

>アナログ圧力センサを監視してＣＰＵで(比例積分動作で)
>モータをＰＷＭ制御しています。

バルブ全開状態から少しづつバルブを閉じて行った場合
開度全域（１００～０％）で圧力変動が無いならそれが理想的制御です
バルブを閉じるに従ってモータ回転数は下がる

因みに、バルブ開度５％とかわずかに開いた状態で
流量もチョロチョロ状態でも圧力変動は無いのでしょうか？
モータ回転数も低速で回転数変動が無いなら
理想的圧力制御してるわけです（ハンチングが無い）

もちろん他の回答にあるポンプ寿命その他は無視してですが

蛇足ながら圧力センサでなく流量センサなら
バルブを閉め切って流量がゼロになるのを検出して
閉め切り異常としてモータを停止させる事は可能ですが
圧力センサでは閉め切り検出は不可能です

ギヤポンプの吸い込み不足について