CN104912849A - 排出壳体以及具备该排出壳体的立式水中泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供的排出壳体以及具备该排出壳体的立式水中泵，能够在水位恢复时适当地从泵主体的内部空间排出空气。该立式水中泵所使用的排出壳体(9)，在该排出壳体(9)的外表面的至少一部分形成有紧固用螺纹部(18b)，该紧固用螺纹部(18b)与外侧壳体(24)的内表面的阴螺纹部螺纹接合，在紧固用螺纹部(18b)形成有横贯该紧固用螺纹部(18b)的螺纹牙的至少一个排气槽(25)。

Description

排出壳体以及具备该排出壳体的立式水中泵

技术领域

本发明涉及立式水中泵，特别是涉及用于汲取井水等而沉入水中的立式水中泵。

背景技术

基于图3，对使用了立式水中泵的通常的深井泵设备进行说明。该图3是以地面为剖面来表示在井中设置有立式水中泵107的情况的图。在井内井水103存在于规定的水位。而且，立式水中泵107在该井水103内以整体没于水中的方式设置。在立式水中泵107的下部安装有水中马达101，在水中马达101的上侧安装有泵主体102。用于吸入井水103的吸入壳体108设置于水中马达101一侧。而且，在吸入壳体108的相反侧具备排出壳体109，该排出壳体109用于供给由叶轮(省略图示)升压的井水。

在排出壳体109连接有排出配管104，该排出配管104延伸至地上。在地上的排出配管104的中途，设置有规定的控制装置105。在该控制装置105设置有：从排出配管104分支的压力罐、检测排出配管104内的压力的压力传感器、以及对供水的开始以及停止进行控制的控制部(均省略图示)。而且，在控制装置105的下游侧设置有末端部106，从该末端部106排出井水。

接下来，基于图4，对泵主体102的详细的结构进行说明。吸入壳体108的下部成为吸入口110。另一方面，排出壳体109的上端部成为排出口111。在上述吸入壳体108与排出壳体109之间，从下方按顺序设置有：中间壳体114、上部壳体116，进而在中间壳体114、上部壳体116的外侧，设置有中空圆筒状的外侧壳体124。

在中间壳体114的内部配置有叶轮113和扩散器117，叶轮113固定于传递水中马达101的驱动力的泵轴112。因此叶轮113与泵轴112的旋转一同旋转。另外，图4的例子为多级泵，设置有多组叶轮113和扩散器117。泵轴112的上端部由设置于上部壳体116内的轴承119支承为能够自由旋转。

吸入壳体108和排出壳体109由紧固用螺纹部118a、118b紧固于外侧壳体124。另外，在排出壳体109的内部设置有止回阀120以及与该止回阀120接触的止回阀座121。在运转后的立式水中泵中，排出配管104内的井水的重量从止回阀120的上方施力，由此井水不会从止回阀120向下方逆流。另一方面，若再次开始立式水中泵的运转，则被叶轮113加压的井水从下方按压止回阀120，从而能够使止回阀120打开。

接下来，对立式水中泵107的泵主体102的动作进行说明。若在末端部106使用井水，则首先由压力罐内的井水开始供水。这是因为在压力罐内保持有预先被加压的井水。供水的初期，排出配管104内的压力与压力罐内的压力大致相等。但是若继续供水，则排出配管104内的压力降低，从而由压力传感器检测到的压力降低。在压力成为规定值以下的情况下，控制部检测到该情况，并输出使水中马达101的运转开始的指令。若水中马达101启动，则泵主体102的泵轴112被旋转驱动，从而对井水进行加压并开始向排出配管104供水。

另一方面，若关闭末端部106，则井水被供给至压力罐，从而压力罐以及排出配管104内的压力上升。该上升的压力由压力传感器检测。在压力罐以及排出配管104内的压力上升到规定值的情况下，控制部使水中马达101停止，从而停止来自泵主体102的抽水。此时，供给至排出配管104内的井水，因设置于泵主体102内的止回阀120的作用而保持于排出壳体109以及排出配管104内。

然而，在上述现有技术中存在以下的课题。即，为了使立式水中泵107运转并开始抽水，泵主体102的内部需要被井水充满。在设置新的立式水中泵107时，在止回阀120的上方不存在井水，因此伴随着井水的进入而打开止回阀120，从而残留于止回阀120的下方的泵主体102的内部的空气被排出至外部。另一方面，在使立式水中泵107至少运转一次来进行抽水的情况下，由于井水的重量作用于止回阀120的上部，因此止回阀120未打开，从而空气未被排出。

上述的状况例如在井水103的水位下降至比吸入口110低的水平面的情况下发生。即，充满于泵主体102的内部的井水与水位的降低一同降低，从而空气流入泵主体102的内部。然后，即使井水的水位恢复到比排出口111高的水平面，泵主体102的内部的空气也未被排出至外部，从而成为所谓的气塞状态，无法对井水103进行抽水。为了恢复原状，需要将立式水中泵107暂时提升至地上，除去排出配管104内的井水。因此，作为使用立式水中泵107的前提条件，需要使井水103的水位始终位于泵吸入口110的上方。

为了解决上述课题，提出有如图4的B部所示，在上部壳体116的侧面设置小孔122。由此，即便在井水103的水位下降至吸入口110的下方后再次复原的情况下，泵主体102内的空气也通过小孔122被排出至外部，从而能够防止气塞产生(参照专利文献1)。

专利文献1：日本实开平2-7393号公报

然而，在上述现有技术的立式水中泵中也存在以下的课题。即，在立式水中泵的运转过程中，始终从小孔122喷出被加压的井水。在将立式水中泵107设置于井中的情况下，立式水中泵107的外周面接近井壁，因此存在喷出流F从井壁的附近碰撞，从而对井壁带来损伤的可能性。

为了解决上述课题，也提出有设置用于使喷出流F沿上下方向散逸的罩123(参照图5以及图6)。然而，在该情况下，会发生部件件数的增加、作业工时的增加。此外，若将罩123安装于外侧壳体124的外表面，则泵主体102的外径增大。因此，导致与井壁干涉，结果不得不扩大井的直径。作为本发明的对象的立式水中泵107，能够设置到最深150m左右的位置，从而也存在井的挖掘深度达到150m以上的深度的情况。在该情况下，工期、作业量均额外增加，因此无法高效地设置立式水中泵107。

发明内容

本发明是为了解决上述问题所做出的，目的在于提供一种不对井壁带来损伤，并且不扩大泵的外径，且在井水的水位恢复时能够适当地从泵主体的内部空间排出空气的立式水中泵。

为了解决上述课题，第一技术方案是一种排出壳体，其是立式水中泵所使用的排出壳体，其特征在于，采用如下结构，即：在该排出壳体的外表面的至少一部分形成有紧固用螺纹部，该紧固用螺纹部与外侧壳体的内表面的阴螺纹部螺纹接合，在所述紧固用螺纹部形成有横贯该紧固用螺纹部的螺纹牙的至少一个排气槽。

通过采用上述的结构，由此立式水中泵以如下的方式发挥作用。即，若一旦井水的水位降低至比吸入口低的水平面，则空气流入到泵主体内。即使保持原样地使立式水中泵运转，也因气塞而无法进行抽水，但是若井水的水位上升，或将立式水中泵沈入井水内，则能够使泵主体内部的空气通过排气槽而排出至外部。因此即使井水的水位相对于泵主体变动，也不存在发生气塞的担忧。

另外，排气槽沿着立式水中泵的长度方向形成，因此不会使部件件数、作业工时增加，从而排除了泵运转时喷流对井壁的影响。此外，可以不使泵外径增大，因此无需扩大井直径。因此在挖掘井时，能够不扩大直径而推进工程，从而也能够缩短工期。

第二技术方案在第一技术方案的结构的基础上采用如下结构，即：排气槽形成为与排出壳体的中心轴线方向平行。

第三技术方案在第一技术方案或第二技术方案的结构的基础上采用如下结构，即：排气槽的底部位于比螺纹牙的底部深的位置。

第四技术方案在第一技术方案至第三技术方案中的任一结构的基础上采用如下结构，即：排气槽的截面形状是从由矩形、圆形、菱形、椭圆形、三角形、半圆形构成的组中选择的至少一个形状。

第五技术方案是一种立式水中泵，采用如下结构，即：除了第一技术方案或第二技术方案所述的排出壳体之外，还具备：具有吸入井水的吸入口的吸入壳体、对井水进行升压的叶轮、覆盖该叶轮的中间壳体、第一技术方案或第二技术方案中任一个结构的排出壳体、设置于该排出壳体与中间壳体之间的上部壳体、设置于排出壳体的内部的止回阀、以及覆盖中间壳体以及上部壳体的外周的外侧壳体。

第六技术方案是一种立式水中泵所使用的排出壳体与外侧壳体的组合体，采用如下结构，即：在排出壳体的外表面的至少一部分形成有紧固用螺纹部，在外侧壳体的内表面的至少一部分形成有与紧固用螺纹部螺纹接合的阴螺纹部，在紧固用螺纹部以及阴螺纹部的至少任意一方形成有横贯螺纹牙的至少一个排气槽。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的立式水中泵的剖视图。

图2是表示图1所公开的立式水中泵所使用的排出壳体的图，(A)是(B)的D-D线剖视图，(B)是沿着中心轴线L的剖视图，(C)是排气槽位于正面时的主视图。

图3是深井泵设备的整体构成图。

图4是现有技术的立式水中泵的剖视图。

图5是改进后的现有技术的立式水中泵的局部放大图，(A)是与图4中的B部对应的位置的放大图，(B)是(A)的C-C线剖视图。

图6是说明图5所公开的现有技术的喷出流的流动方向的图。

附图标记说明：1、101…水中马达；2、102…泵主体；103…井水；4、104…排出配管；105…控制装置；106…末端部；8、108…吸入壳体；9、109…排出壳体；10、110…吸入口；11、111…排出口；12、112…泵轴；13、113…叶轮；14、114…中间壳体；16、116…上部壳体；17、117…扩散器；18a、18b、118a、118b…紧固用螺纹部；19、119…泵轴承；20、120…止回阀；21、121…止回阀座；24、124…外侧壳体；25…排气槽；25a…排气槽的底部；26、126…网状部件；107…立式水中泵；122…小孔；123…罩；F…喷出流；L…中心轴线。

具体实施方式

以下，一边参照附图、一边说明本发明的一个实施方式的立式水中泵。另外，对于将以下说明的单独的构成要素进行了任意地组合的发明，也包含在本发明的技术思想中。

[整体概要]

一边参照图1以及图2、一边对本发明的一个实施方式的立式水中泵的整体概要进行说明。另外，包含立式水中泵的深井泵设备与作为现有技术而在图3中公开的结构共通，因此在此省略说明。另外，在以下的说明中，虽然是使用井水进行详述，但作为处理的对象物并不限定于井水，而是能够将所有种类的液体作为对象。

立式水中泵在上部具备泵主体2，在下部具备水中马达1(图示一部分)。泵主体2从下方按顺序具备：用于吸入井水的吸入壳体8、收容叶轮13的中间壳体14、支承泵轴承19的上部壳体16、以及配置在该上部壳体16的上方的排出壳体9。并且还具备中空圆筒状的外侧壳体24，其从外部覆盖上述吸入壳体8、中间壳体14、上部壳体16以及排出壳体9。

吸入壳体8以及排出壳体9与外侧壳体24同轴，且被紧固用螺纹部18a、18b紧固。因此吸入壳体8以及排出壳体9的外径与外侧壳体24的内径大致相等。另外，本实施方式在排出壳体9与外侧壳体24方面具有特点，因此首先从排出壳体9与外侧壳体24开始说明。

[排出壳体]

排出壳体9是设置于泵主体2的上端部，用于朝向排出配管4供给井水的壳体。排出壳体9构成为包括：下侧的中空圆筒状的大直径部、上侧的中空圆筒状的小直径部、以及将上述大直径部与小直径部一体地连接的中空的圆锥台状部。而且，小直径部的上端成为排出口11，在该排出口11连接有排出配管4。

在排出口11的内表面形成有阴螺纹，供形成于排出配管4的外周面的阳螺纹进行螺纹接合。另外，在排出壳体9的下端的内表面，沿着圆周方向形成有用于对止回阀座21进行支承的槽。即，环状的止回阀座21的外周部嵌入该槽。

[紧固用螺纹部]

在排出壳体9的大直径部的外周面的至少一部分，形成有紧固用螺纹部18b。该紧固用螺纹部18b用于将排出壳体9与外侧壳体24进行紧固。本实施方式的紧固用螺纹部18b遍布大直径部的几乎整个面形成。但是，紧固用螺纹部18b也可以仅形成于大直径部的下方的一部分、上方的一部分、或者中间部的一部分。

[排气槽]

在排出壳体9的紧固用螺纹部18b的一部分形成有排气槽25。该排气槽25是用于将后述的上部壳体16内的空气释放至外部的槽，以横贯紧固用螺纹部18b的螺纹牙的方式沿上下方向延伸而形成。特别是在本实施方式中，沿着排出壳体9的中心轴线L的方向(即，垂直方向)形成。但是，本发明的排气槽25不限定于上述的结构，也可以以稍微倾斜的方式形成于紧固用螺纹部18。换言之，只要是以横贯螺纹牙的方式与外部连通的构造即可。当然，若考虑加工的容易性，则与排出壳体9的中心轴线L的方向平行的方式较有利，但未必需要限定于此。

本实施方式的排气槽25的截面形状如图2(A)所示是大致矩形。但是也可以是圆形、菱形、椭圆形、三角形、半圆形等任意的截面形状。另外，本实施方式的排气槽25成为始终与外部连通的状态。因此通常若泵主体2运转，则中间壳体14以及上部壳体16内被加压的井水，通过该排气槽25向外部泄漏。该泄漏有时会影响泵的性能，因此也可以根据需要而寻求能够将排气槽25封闭的规定的对策。例如，能够考虑将具有因运转过程中井水的压力关闭、但因运转停止过程中的气压而不关闭的特性的开闭阀设置于排气槽25。

另外，如图2(A)所示，排气槽25的底部25a位于比紧固用螺纹部18b的螺纹牙的底部深的位置。这是因为即便在排出壳体9与外侧壳体24螺纹接合的情况下，排气槽25也不会被外侧壳体24的螺纹牙堵塞。该位置的排出壳体9的侧壁厚度因排气槽25而变薄，但排气槽25的深度由能够确保所需的强度的尺寸来决定。另外，在图中所示的例子中，排气槽25仅形成有一个，但例如也可以在沿着排出壳体9的周向错开180°的位置设置第二个排气槽、或者隔开120°而设置三个排气槽。当然也可以设置四个以上，但若考虑上述的井水的泄漏，则不优选设置多个超过必要量以上的排气槽。但是，若根据需要而增加封闭排气槽25的功能，则可以设置多个排气槽。

如上所述，本实施方式的排气槽25形成于排出壳体9。然而，本发明不限定于此。即，即使在外侧壳体24的阴螺纹部设置其他排气槽，也能够期待同样的效果。但是当在外侧壳体24设置其他排气槽的情况下，需要对外侧壳体24的内表面施加槽加工，从而与在排出壳体9的外表面的加工的情况相比，加工较困难。另外，外侧壳体24的侧壁厚度也可以考虑比排出壳体9的侧壁厚度薄的情况。因此只要在能够确保加工方法以及侧壁厚度的情况下，也可以在外侧壳体24设置排气槽。

此外，也能够考虑在排出壳体9与外侧壳体24双方形成排气槽。特别是若能够使紧固后的排出壳体9的排气槽25的圆周方向位置、与外侧壳体的排气槽的圆周方向位置一致，则能够形成截面积更大的排气槽。另外，即便在形成仅具有紧固用螺纹部18b以及阴螺纹部的螺纹牙的高度左右的深度的排气槽的情况下，若各排气槽的圆周方向位置一致，则能够确保具有充分的截面积的排气槽。因此不会使排出壳体9以及外侧壳体24的强度降低。但是需要将排出壳体9与外侧壳体24的紧固后的圆周方向位置关系设为恒定，因此期望进行一定的研究。

[止回阀]

在排出壳体9的内部设置有：止回阀20、以及与该止回阀20抵接的止回阀座21。止回阀20构成为包括：平面形状为大致圆形状且纵剖面形状为梯形形状的中央部、以及大致L字状的外周部。该止回阀20由未图示的支承机构支承于排出壳体9。另一方面，止回阀座21是具有大致S字状的截面形状的环状的部件。该止回阀座21的最外周部嵌合于形成于排出壳体9的内表面的圆周方向槽，从而将止回阀座21支承于排出壳体9。

止回阀20是金属制的部件，通过从下侧按压而从止回阀座浮起，从而能够使井水、空气向上方流动。特别是在为新的立式水中泵的情况下，在止回阀20的上方未充满有井水，从而即便较小的按压力也能够使止回阀20打开。另一方面，在至少运转一次后的立式水中泵中，在止回阀20的上方滞留有排出配管4内的井水。因此，井水的重量作用于止回阀20而使止回阀20关闭，因此井水不会从止回阀20向下方逆流。然后，若在未产生气塞的状态下恢复立式水中泵的运转，则借助叶轮13加压后的井水从下方按压止回阀20，由此止回阀20打开而再次开始供水。

[外侧壳体]

外侧壳体24是覆盖上述的排出壳体9、吸入壳体8、中间壳体14以及上部壳体16的壳体。排出壳体9与外侧壳体24的紧固，通过上述的紧固用螺纹部18b来进行。因此在外侧壳体24的上端部内表面形成有与紧固用螺纹部18b进行螺纹接合的阴螺纹部。另外，在外侧壳体24的下端部内表面也形成有阴螺纹部，吸入壳体8的紧固用螺纹部18a相对于该阴螺纹部进行螺纹接合。

[吸入壳体]

接下来，对吸入壳体8进行说明。吸入壳体8设置于泵主体2的下端部，并与水中马达1连接。在吸入壳体8形成有吸入口10，从该吸入口10吸入水。在吸入壳体8的上端部外周面，形成有紧固用螺纹部18a，以便与外侧壳体24螺纹接合。

另外，在吸入壳体8的内部设置有中空且倒圆锥台形状的网状部件26。该网状部件26用于防止较大的异物进入叶轮13内。因此在网状部件26的表面形成有多个孔，井水穿过该孔而通过，但能够防止较大的异物进入。但是，该网状部件26不是本发明所必需的构成要素。

[中间壳体]

中间壳体14用于收容叶轮(impeller)13和扩散器17，并对井水进行升压。即，叶轮13伴随着后述的泵轴12的旋转而旋转，从而对井水施加朝向径向外侧的速度能量。被给予该速度能量的井水被扩散器17升压，并被供给至下级的叶轮13。中间壳体14与上述叶轮13以及扩散器17一同形成井水用的升压通路。另外，本实施方式的泵主体2是多级泵，设置有多组叶轮13和扩散器17。本实施方式的中间壳体14对各个叶轮13与扩散器17的每组设置一个，因此与级数对应的数量的中间壳体14沿着中心轴线L并排地连结。

[上部壳体]

接下来，对上部壳体16进行说明。上部壳体16是配置于中间壳体14与排出壳体9之间的壳体。上部壳体16为中空圆筒状且在内部收容用于对泵轴12进行支承的轴承19。即，轴承支承机构从上部壳体16的内壁面向中心轴线L的方向延伸，并在该中心轴线L的位置对轴承19进行支承。

[泵轴]

在泵主体2的内部沿着中心轴线L配置有泵轴12。该泵轴12用于使上述的叶轮13旋转，并连结于水中马达1的旋转轴。泵轴12与水中马达1的旋转轴被花键结合。而且，泵轴12的上端部由上述的上部壳体16内的轴承19支承为能够自由旋转。

[排气槽的作用]

接下来，对作为本实施方式的特征部分之一的排气槽25的作用进行说明。排气槽25形成于排出壳体9的下端部外周面与外侧壳体24的上端部内周面之间。而且，排气槽25的下端部与上部壳体16内的空间连通，并且排气槽25的上端部与泵主体2的外部空间连通。因此即便在将排出壳体9紧固于外侧壳体24的情况下，上部壳体16的内部空间与外部空间也通过排气槽25而始终连通。

若本实施方式的立式水中泵至少运转一次，则借助止回阀20的作用，排出配管4内的井水滞留在止回阀20的上方。在该状态下，在因某些理由而使井水的水位降低到比吸入壳体8更靠下方的情况下，空气进入中间壳体14、上部壳体16内。因此上述中间壳体14、上部壳体16内的井水下降。然后，在井水的水位恢复的情况下，井水从吸入壳体8进入。此时，在为未形成有排气槽25的以往的立式水中泵107的情况下，由于未形成有排出空气的通路，所以井水无法进入泵主体102内，而产生所谓的气塞。若从止回阀120排出空气，则不存在问题，但止回阀120从上部被作用有井水的重量，而凭借空气的压力无法完全打开，因此无法排出空气。

然而，在为本实施方式的立式水中泵的情况下，形成有上述的排气槽25，因此伴随着井水的进入，中间壳体14、上部壳体16内的空气逐渐被释放到外部空间。最终，若立式水中泵完全没于井水内，则泵主体2内的空气也完全被释放至外部。由此能够完全避免气塞。

如以上说明的那样，能够始终排出泵主体2的内部的空气，从而即使井水的水位变动，也不需要担心气塞。另外，将排气槽25的方向形成为与井壁大致平行，因此不使部件件数、作业工时增加，就能够排除泵运转时的喷出流F对井壁的不良影响。此外，也无需使泵外径增大，因此无需使井直径扩大。其结果在挖掘井时，能够不使直径扩大而推进工程，从而也能够缩短工程。

另外，上述效果是本实施方式的立式水中泵起到的效果的一个例子，本发明也能够起到上述效果以外的效果。因此，本发明的技术思想以及技术范围不应该基于上述的技术效果而被限定解释。另外，对于在发明的实施方式中所说明的单独的构成要素，不需要将全部组合，将单独的构成要素进行任意组合而成的发明，也是本申请设定的情况。因此，即使未明示特定的构成要素的组合，实际上也应该解释为公开了全部的组合。

工业上的利用可能性

本发明能够用于没于水中所使用的立式水中泵。

Claims (6)

1.一种排出壳体，是立式水中泵所使用的排出壳体，其特征在于，

在该排出壳体的外表面的至少一部分形成有紧固用螺纹部，该紧固用螺纹部与外侧壳体的内表面的阴螺纹部螺纹接合，在所述紧固用螺纹部形成有横贯该紧固用螺纹部的螺纹牙的至少一个排气槽。

2.根据权利要求1所述的排出壳体，其特征在于，

所述排气槽形成为与所述排出壳体的中心轴线方向平行。

3.根据权利要求1或2所述的排出壳体，其特征在于，

所述排气槽的底部位于比所述螺纹牙的底部深的位置。

4.根据权利要求1或2所述的排出壳体，其特征在于，

所述排气槽的截面形状是从由矩形、圆形、菱形、椭圆形、三角形、半圆形构成的组中选择的至少一个形状。

5.一种立式水中泵，其特征在于，

除了权利要求1或2所述的排出壳体之外，还具备：

吸入壳体，其具有吸入水的吸入口；

叶轮，其对所述水进行升压；

中间壳体，其覆盖所述叶轮；

上部壳体，其设置在所述排出壳体与所述中间壳体之间；

止回阀，其设置于所述排出壳体的内部；以及

外侧壳体，其覆盖所述中间壳体和所述上部壳体的外周。

6.一种组合体，是立式水中泵所使用的排出壳体与外侧壳体的组合体，其特征在于，

在所述排出壳体的外表面的至少一部分形成有紧固用螺纹部，在所述外侧壳体的内表面的至少一部分形成有与所述紧固用螺纹部螺纹接合的阴螺纹部，在所述紧固用螺纹部以及所述阴螺纹部的至少任意一方形成有横贯螺纹牙的至少一个排气槽。