JP2002147383A - 立軸ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ設置床下部のポンプケーシングの振動
を効果的に抑制できると共に、ポンプケーシングを振動
させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生を防止でき
る立軸ポンプ装置を提供すること。 【解決手段】 吸込水槽１６上部のポンプ設置床１４に
設置され、該ポンプ設置床１４でポンプ荷重が支持され
た立軸ポンプ１０を具備する立軸ポンプ装置において、
立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の先端下方の吸込
水槽１６底面に吸込ベルマウス１２に流入する水を整流
する整流板を具備する整流板装置２５を設け、該整流板
装置２５に吸込ベルマウス１２を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸込水槽上部のポン
プ設置床に設置された立軸ポンプを具備する立軸ポンプ
装置に関し、特に立軸ポンプ振動を効果的に抑制できる
立軸ポンプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来のこの種の一般的立軸ポンプ
を具備する立軸ポンプ装置の構成例を示す図である。図
示するように、立軸ポンプ１０はポンプ部ケーシング１
１の下端に吸込ベルマウス１２が接続され、ポンプ部ケ
ーシング１１の上端に吐出側ケーシング１３が接続され
ている。吐出側ケーシング１３は吊り下げケーシング１
５を介して吸込水槽１６上部のポンプ設置床１４に設置
され、該ポンプ設置床１４で立軸ポンプ１０の荷重を支
持するようになっている。また、ポンプ設置床１４の上
方の機器設置床１７には架台１９を介して変速機１８が
設置され、該変速機１８は図示しない原動機に接続さ
れ、該原動機からの回転力を立軸２０を介してポンプ部
ケーシング１１内に配置されているポンプ羽根車に伝達
するようになっている。

【０００３】吸込水槽１６内の水位がポンプ羽根車の上
位、即ち通常の最低運転水位ＷＬ１以上にあるときポン
プ羽根車の回転により、水は吸込ベルマウス１２を通っ
て吸込まれ、吐出側ケーシング１３の吐出口から吐出配
管（図示せず）に流出する。また、このような構成の立
軸ポンプ装置では、通常吸込水槽１６の底面１６ａには
ヘドロ等の堆積物２２が堆積する。

【０００４】従来、この種の立軸ポンプ装置は、吸込水
槽１６内の水位に合わせて吸込水槽１６上部のポンプ設
置床１４から下方のポンプケーシングの長さが設定され
ている。ポンプケーシングの長さの変化に伴い、立軸ポ
ンプ１０の固有振動数も変化するため、ポンプ回転サイ
クル近傍では共振現象が起り振動が発生する。その振動
はポンプ設置床１４の下部では吸込ベルマウス１２の先
端部が最大振幅値として現れる。また、ポンプ設置床１
４の上部では吐出側ケーシング１３のエルボ１３ａの上
部に発生する。また、立軸２０等の回転体を伝播し、ポ
ンプ設置床１４上部の駆動機にまで振動が発生すること
がある。

【０００５】従来、この種の立軸ポンプのポンプ設置床
１４下部の振動対策としては、立軸ポンプ１０の固有振
動数を変化させる方法がある。この固有振動数を変化さ
せる方法として、吸込ベルマウス１２の先端部に重量を
付加させる方法、吸込ベルマウス１２の近辺を吸込水槽
１６内壁から支柱にてサポートする方法、立軸ポンプ１
０の下部ケーシングの任意の箇所を中間床でサポートし
支点を増す方法等がある。いずれの方法も、固有振動数
を変化する方法としては有効であるが、吸込水槽１６内
の設備の事前計画及び基礎剛性を含めた固有振動数の検
討に時間を費やし、設計、設備費用の増加が懸念され
る。

【０００６】また、立軸ポンプ１０は吸込水槽１６内の
水位に合わせて、羽根車の位置を最適箇所に配置して、
揚水運転を行っている。吸込水槽１６内の水位が最低水
位ＷＬ２より低下すると吸込ベルマウス１２より空気を
吸込み「空気吸込み渦」が発生する。吸込水槽１６内で
の「空気吸込み渦」は、吸込水槽１６内で片寄り流速と
なり、水没している吸込ベルマウス１２全体を左右に動
かす原因となり、吸込ベルマウス１２が振動する。

【０００７】また、「空気吸込み渦」は、揚水作用を行
う羽根車内に入ると、片寄り現象により、「羽根車間に
空気と水の比重差」が発生し、羽根車のアンバランスが
生じ、ポンプ下部のケーシングを振動させる加振力とな
り、ケーシングが振動する。このように空気吸込み渦は
ポンプケーシングを振動させる振動発生源となるため、
「空気吸込み渦」の発生を防止する対策が必要になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、ポンプ設置床下部のポンプケーシ
ングの振動を効果的に抑制できると共に、ポンプケーシ
ングを振動させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生
を防止できる立軸ポンプ装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、吸込水槽上部のポンプ設置床
に設置され、該ポンプ設置床でポンプ荷重が支持された
立軸ポンプを具備する立軸ポンプ装置において、立軸ポ
ンプの吸込ベルマウスの先端下方の吸込水槽底面に所定
高さを有する吸込ベルマウス固定部材を設け、該吸込ベ
ルマウス固定部材に吸込ベルマウスを固定することを特
徴とする。

【００１０】吸込水槽上部のポンプ設置床でポンプ荷重
が支持された立軸ポンプにおいては、該ポンプ設置床下
方のケーシングの長さの変化に伴い、立軸ポンプの固有
振動数も変化し、ポンプ回転サイクル近傍では共振現象
が起り振動が発生し、その振動は吸込ベルマウス先端部
が最大振幅値となる。そこで上記のように、吸込ベルマ
ウスの先端下方の吸込水槽底面に所定高さを有する吸込
ベルマウス固定部材を設け、該ベルマウス固定部材に吸
込ベルマウスを固定することにより、共振現象による振
動を効果的に抑制することができる。また、この種の立
軸ポンプ装置においては、吸込水槽の底面にヘドロ等の
堆積物が堆積するが、吸込ベルマウス固定部材の底面か
らの高さを該ヘドロに埋没しない所定の高さとすること
により、吸込ベルマウスの固定及び取り外しも容易にで
きる。

【００１１】請求項２に記載の発明は請求項１に記載の
立軸ポンプ装置において、吸込ベルマウス固定部材は、
吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備す
る整流板装置であることを特徴とする。

【００１２】上記のように吸込ベルマウス固定部材を整
流板を具備する整流板装置とすることにより、上記共振
現象による振動を効果的に抑制することができると共
に、吸込ベルマウスに流入する水の流れを整流するの
で、ポンプケーシングを振動させる振動発生源となる空
気吸込み渦の発生を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る立軸ポンプ
装置の構成を示す図である。図２において図１と同一符
号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本立軸ポン
プ装置は待機運転ポンプの例、即ちポンプ部ケーシング
１１と吸込ベルマウス１２の間のケーシングに複数の吸
気口２３を設け、該吸気口２３のそれぞれに吸気管２４
の一端を接続し、該吸気管２４の他端はポンプ設置床１
４の上部に開口した構成を採用している。

【００１４】立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の先
端部下方の吸込水槽１６の底面１６ａに所定高さを有す
る整流板装置２５を設け、該整流板装置２５に吸込ベル
マウス１２の先端部を固定する。整流板装置２５は上下
にフランジ２５−１、２５−２を具備し、図３にＡ−Ａ
断面を示すように、該上下にフランジ２５−１、２５−
２間に上部中央部を凹状に切り欠いた形状の整流板２５
−３を十字状に交差させて取り付けた構成である。ま
た、整流板２５−３間の上下フランジ２５−１、２５−
２間にバッフル板２５−４を取り付けている。上記構成
の整流板装置２５をその下のフランジ２５−２を複数本
（図では１６本）の基礎固定用ボルト２６で吸込水槽１
６の底面１６ａに固定する。

【００１５】図４は整流板装置２５に吸込ベルマウス１
２を固定する部分（図２のＢ部分）の拡大図である。吸
込水槽１６の底面１６ａに固定した整流板装置２５の上
フランジ２５−１に複数本の固定用ボルト２７をダブル
ナット２８で固定する。そして整流板装置２５の上端部
と吸込ベルマウス１２の下端部の間隙Ｄを調整するため
のダブルナット２９を介在させて吸込ベルマウス１２の
下端フランジ１２−１をナット３０で固定する。３１は
整流板装置２５の上端部と吸込ベルマウス１２の下端部
の間隙Ｄに雑物が流入し固定用ボルト２７に絡み付くの
を防止するための整流板装置用カバーであり、該整流板
装置用カバー３１は筒状で間隙Ｄの外周部を覆うよう
に、ナット３０上部の固定用ボルト２７にナット３２で
取り付けている。

【００１６】上記構成の立軸ポンプ装置において、立軸
ポンプ１０の運転時に吸込水槽１６内の水位が最低運転
水位ＷＬ１１より高い位置にある間は、空気の吸込みが
なく、押込みヘッドが作用しているので、立軸ポンプ１
０は正規の排水を行っている。つまり吸込水槽１６内の
水は整流板装置２５を通って吸込ベルマウス１２に吸込
まれ吐出側ケーシング１３の吐出口から排水配管（図示
せず）を通って排出される。

【００１７】水位が最低運転水位ＷＬ１１より低下して
くると吸込ベルマウス１２に吸込まれる水の流速による
負圧作用によって吸気管２４から空気が吸込まれる。こ
のように水位の低下に応じて空気の吸込量が変化し、徐
々に排水量が低下する。更に吸込水槽１６への流れ込む
水量が減少して水位が低下し排水開始水位ＷＬ１２以下
となり、吸気口２３付近の水位ＷＬ１３まで達すると、
羽根車の入口側に空気溜りが生じて、立軸ポンプ１０は
完全に排水を停止する。

【００１８】吸込水槽１６内の水位が回復して羽根車の
入口端に近い水位に達すると、空気の置換作用により、
立軸ポンプ１０の排水能力が回復して排水を開始する。
従って、何等外部制御することなく、安定した待機運転
が可能となる。

【００１９】上記のように吸込水槽１６の底面１６ａに
基礎固定用ボルト２６で強固に固定された整流板装置２
５の上フランジ２５−１に複数本の固定用ボルト２７を
取り付けておき、該固定用ボルト２７を介して吸込ベル
マウス１２の下端部を固定するので、吸込ベルマウス１
２は固定用ボルト２７及び整流板装置２５を介して吸込
水槽１６の底面１６ａに強固に固定されることになる。
これにより立軸ポンプ１０の固有振動数と回転サイクル
が一致することで発生する共振現象による振動を効果的
に抑制することができる。

【００２０】また、上記のように立軸ポンプ１０の吸込
ベルマウス１２の先端下方に整流板装置２５を設けるこ
とにより、吸込ベルマウス１２に流入する水の流れを整
流するので、ポンプケーシングを振動させる振動発生源
となる空気吸込み渦の発生を抑制できる。また、立軸ポ
ンプ１０の揚水不可能な最低水位での排水が要求される
上記待機運転又は管理運転においても吸込水槽１６内の
乱流を防止できる。

【００２１】通常、立軸ポンプ装置においては、吸込水
槽１６はポンプ揚水に合った最適形状としている。ま
た、ポンプ機場計画において、土木施工の制限より吸込
水槽を最適形状に確保できないときは、吸込水槽内の流
水部に「水中渦発生防止及び空気吸込み渦防止壁」を設
けて、空気吸込み渦の発生を防止するようにしている。
しかしいずれにおいても、機場の土木施工前に十分な検
討を必要とする。また、ポンプ仕様の最終決定において
は、排水能力の再検討があり、吸込水槽の形状が必ずし
も最適形状と一致しない場合がある。その場合、機場の
土木二次施工において対処する必要があり、ポンプ本体
を含めた機械設備側での詳細な検討が要求される。又旧
機場の更新においては、その都度検討することが必要と
なる。

【００２２】このような場合でも、上記のように立軸ポ
ンプ１０の吸込ベルマウス１２の先端下方に整流板装置
２５を設けることにより、「水中渦発生防止及び空気吸
込み渦防止」の対策が可能となる。特に、旧機場のポン
プ設備の更新においては、ポンプ排水能力の変更による
吸込水槽内形状の最適形状にならないことが多く、渦発
生防止設備の追加施工が要求される場合でも、本発明で
は立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の下方の吸込水
槽１６の底面１６ａに整流板装置２５を固定して設け、
該整流板装置２５の上端部に吸込ベルマウス１２を固定
することで対処できるから、追加施工が極めて容易とな
る。

【００２３】上記のような立軸ポンプ装置では、長期的
に見ると、吸込水槽１６の底面１６ａにヘドロ等の堆積
物が堆積する（図１参照）が、整流板装置２５の高さを
堆積物に埋没しない高さとすることにより、該整流板装
置２５の上端部に吸込ベルマウス１２の下端部を固定し
たり、取り外したりすることが容易となる。

【００２４】なお、上記例では立軸ポンプ１０の固有振
動数と回転サイクルが一致することで発生する共振現象
による振動の抑制と、振動発生源となる空気吸込み渦の
発生をも防止するために整流板装置２５を設ける例を示
したが、共振現象による振動の抑制のみの場合は、吸込
水槽１６の底面１６ａに堆積する堆積部に埋没しない高
さ寸法の基礎固定用ボルト等の固定部材を設け、該固定
部材に吸込ベルマウス１２を固定するようにしてもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。

【００２６】請求項１に記載の発明によれば、吸込ベル
マウスの先端下方の吸込水槽底面に所定高さを有する吸
込ベルマウス固定部材を設け、該ベルマウス固定部材に
吸込ベルマウスを固定することにより、共振現象による
振動を効果的に抑制することができる。また、この種の
立軸ポンプ装置においては、吸込水槽の底面にヘドロ等
の堆積物が堆積するが、吸込ベルマウス固定部材の底面
からの高さを該ヘドロに埋没しない所定の高さとするこ
とにより、吸込ベルマウスの固定及び取り外しも容易に
できる。

【００２７】請求項２に記載の発明によれば、吸込ベル
マウス固定部材を整流板を具備する整流板装置とするこ
とにより、上記共振現象による振動を効果的に抑制する
ことができると共に、吸込ベルマウスに流入する水の流
れを整流するので、ポンプケーシングを振動させる振動
発生源となる空気吸込み渦の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の立軸ポンプ装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】本発明に係る立軸ポンプ装置の構成例を示す図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ部分の拡大図である。

【符号の説明】

１０ 立軸ポンプ １１ ポンプ部ケーシング １２ 吸込ベルマウス １３ 吐出側ケーシング １４ ポンプ設置床 １５ 吊り下げケーシング １６ 吸込水槽 １７ 機器設置床 １８ 変速機 １９ 架台 ２０ 立軸 ２２ 堆積物 ２３ 吸気口 ２４ 吸気管 ２５ 整流板装置 ２６ 基礎固定用ボルト ２７ 固定用ボルト ２８ ダブルナット ２９ ダブルナット ３０ ナット ３１ 整流板装置用カバー ３２ ナット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸込水槽上部のポンプ設置床に設置さ
   れ、該ポンプ設置床でポンプ荷重が支持された立軸ポン
   プを具備する立軸ポンプ装置において、 前記立軸ポンプの吸込ベルマウスの先端下方の前記吸込
   水槽底面に所定高さを有する吸込ベルマウス固定部材を
   設け、該吸込ベルマウス固定部材に前記吸込ベルマウス
   を固定することを特徴とする立軸ポンプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立軸ポンプ装置におい
   て、 前記吸込ベルマウス固定部材は、前記吸込ベルマウスに
   流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置であ
   ることを特徴とする立軸ポンプ装置。