JP2002206495A - 縦軸ポンプの空気吸入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気を大気より縦軸ポンプの吸水管内に吸入
する装置であって、その空気泡が、吸水管内で羽根車に
対して均一に発生されず、縦軸ポンプが振動等を引き起
こす。 【解決手段】 従来、縦軸ポンプの吸水管内に空気を吸
入する方法は、単に羽根車下の吸水管に空気管を接続し
空気を吸入する方法や、渦流防止板の先端部分もしくは
上端面に空気孔を設ける方法が取られてきたが、空気泡
の分散が充分でないと言う問題があり、本発明では渦流
防止板の両側の側面に空気孔を設けることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦軸ポンプにおけ
る羽根車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を
吸入させるための空気吸入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の縦軸ポンプにおける空気吸入装置
では、羽根車下方のポンプケーシング内に空気孔をもち
他端が大気に開放された空気管を備えている。例えば、
羽根車の下方に設けられた吸水管に空気孔を設けること
により、水位が最低水位レベル以下になった時に、羽根
車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を吸入さ
せ、自動的に気水混合運転ならびに気中運転に切り換え
て運転する。

【０００３】また、水位が最低水位レベル以下に低下し
たとき羽根車入口部に生じる負圧によって吸水管内に、
空気孔を介して大気から空気を吸入させることにより、
気水混合運転を行い揚水開始ならびに停止が急激に行わ
れずに安定した運転を可能にする。

【０００４】前記各縦軸ポンプにおいては、吸水管に空
気孔から空気を導入する際に、各縦軸ポンプの目的に応
じた必要十分な量の空気を迅速に且つ均一に導入する必
要がある。

【０００５】しかしながら、これらの従来技術では、空
気孔から吸気された空気の泡がポンプケーシング内に均
一に分散しないという問題があった。

【０００６】そのため、例えば複数個の空気孔を設けて
必要な空気を均一且つ迅速に導入したり、複数の空気孔
を小径として泡状の空気を均一に導入する手段が用いら
れている。また、吸水管内は羽根車の回転により軸心を
中心として渦流が発生している。そのため、サージング
が発生し騒音を発するとともに運転不能に陥ることもあ
る。

【０００７】そこで、運転時の渦流の発生を防止するば
かりか吸水管に空気を均一に導入することで気水混合運
転を可能とした縦軸ポンプとして、特開平８−１０５４
００号公報に提示されたものが知られている。

【０００８】この公報に提示されている縦軸ポンプは、
吸水管の内周に沿って配置された内壁に多数の空気孔を
有する筒体状の空気室と、前記内壁の内面において互い
に所定の間隔を有して突設されているとともに先端に前
記空気室に連通した空気孔を有する縦方向へ延びる複数
の渦流防止板とを備えたものである。

【０００９】しかしながら、前記特開平８−１０５４０
０号公報に提示されている縦軸ポンプは、吸水管の内周
に沿って配置された内壁に設けられた多数の空気孔から
吸水管の内周付近と、複数の渦流防止板の先端から空気
が吸水管の中心部分に導入されるだけである。

【００１０】従って、吸水管の内周付近と中心部分との
間の部分については空気の導入が十分でなく、吸水管の
全域において均一な空気の導入が図れない、という問題
がある。

【００１１】そこで、特願平１１−３４１９５６号にて
出願されているように、前記サージングの発生を防止す
るばかりか、吸水管の全域において均一な空気の導入が
図れる縦軸ポンプの空気吸入装置が提供されている。

【００１２】前記特願平１１−３４１９５６号にて出願
されている縦軸ポンプは、図５ならびに図６に示されて
おり、図６は図５のＡ−Ａ断面を表している。本従来技
術は、縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設けられた吸
水管内に大気から空気を吸入させるための空気吸入装置
であって、前記吸水管の内周面または外周面に沿って配
置され前記吸水管内に通じる多数の空気孔を有する環状
の空気室と、前記吸水管の内周面において互いに所定の
間隔を有して突設されているとともに上端面に前記空気
室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数
の渦流防止板と、前記吸水管に配置された前記空気室か
ら大気に通じる空気管とからなるものである。

【００１３】前記特願平１１−３４１９５６号によれ
ば、縦方向へ延びる複数の渦流防止板により渦流を解消
してサージングの発生を防止するとともに、吸水管の内
周に沿って配置された内壁に形成された空気孔と前記複
数の渦流防止板の上端面に形成した空気孔とから空気が
導入される。

【００１４】また、前記各渦流防止板が前記吸水管の平
面中央において互いに交差している場合には、吸水管の
内周から中心に渡って配置された渦流防止板の上端面に
形成された空気孔から吸水管に空気が導入される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では、各渦流防止板の上端面に設けられた空気孔
からの空気吸入であって、吸水管の平面における面積に
対して空気孔の面積割合が小さく、特に各渦流防止板の
間の領域において、空気の泡が、均一に羽根車に対して
発生しにくく、より安定した振動等の少ない縦軸ポンプ
の運転性能が得られにくいという問題がある。

【００１６】また、前記従来技術では、空気孔が吸水管
の内面ならびに渦流防止板の上面に一旦開口されてしま
うと、その一旦設定された空気量を変えることには限界
があり、運転状況に応じた調整が出来ないという不都合
がある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そこで、前記課題を解決
するために、本発明は、縦軸ポンプにおける羽根車の下
方に設けられた吸水管内にポンプ水槽の上方の大気から
空気を吸入させるための空気吸入装置であって、前記吸
水管の外周面もしくは内周面に沿って配置され前記吸水
管に通じる多数の空気孔を有する環状の空気室と、前記
吸水管の内周面において互いに所定の間隔を有して突設
されているとともに側面に前記空気室に連通した複数の
空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板と、前
記吸水管に配置された前記空気室から大気に通じる空気
管とからなることを特徴とする。

【００１８】本発明では、吸水管の内周面に設けられた
前記空気室に連通した複数の空気孔に加えて、前記各渦
流防止板の側面に複数の空気孔を設けることで、吸水管
のほぼ全域において、空気の泡を発生させることが出来
る。

【００１９】前記縦軸ポンプの空気吸入装置であって、
前記側面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する
縦方向へ延びる複数の渦流防止板の上面に吸水管の中心
を軸とした環状の吸気パイプを載設し、前記吸気パイプ
は前記渦流防止板を介して前記空気室と連通して、その
円周上のパイプ壁面に複数の空気孔を有していることを
特徴とする。

【００２０】前記吸水管の内周面に設けられた前記空気
室に連通した複数の空気孔ならびに、前記各渦流防止板
の側面に設けられた複数の空気孔に加え、前記渦流防止
板の上面に載設された吸気パイプの空気孔により、さら
に前記吸水管のほぼ全域において、空気の泡を発生させ
ることが出来る。

【００２１】縦軸ポンプの空気吸入装置であって、前記
渦流防止板の側面が側面板にて構成され、異なる口径よ
りなる複数の空気孔を備えた前記側面板が各々交換可能
であることを特徴とする。

【００２２】前記のように前記渦流防止板の側面が側面
板にて構成され、揚水量や運転時間、ならびに待機時間
等の運転状況ならびにポンプの振動値や騒音値等の運転
性能等を考慮して、異なる口径よりなる複数の空気孔を
もった前記側面板が交換可能であり、運転状況等へのよ
り柔軟性のある対応が出来る。

【００２３】前記空気管の入口部分には、制御弁が設け
られ、揚水量ならびに運転状態を監視して、吸入空気量
のオンオフ制御ならびに流量制御を行うことを特徴とす
る。

【００２４】前記制御弁は、前記空気管の開閉のための
オンオフ弁として、ならびにポンプの振動値や騒音値等
の運転状況を監視しながら空気量を制御するコントロー
ル弁として使用される。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。

【００２６】図１は、本発明の好ましい実施の形態の一
例における空気吸入装置を羽根車下の吸水管に設けた場
合の縦軸ポンプの本体全体図ならびに主要部の断面詳細
を示すものである。

【００２７】本発明は、羽根車１の下方に設けられた吸
水管２内に空気管７を介して大気から空気を吸入させる
構成の空気吸入装置であって、従来周知の各種縦軸ポン
プについて実施が可能である。

【００２８】以下、図１ならびに図２を参照しその詳細
を説明する。本実施の形態である縦軸ポンプの空気吸入
装置は、羽根車１の下方に設けられた吸水管２の外周面
２１に沿って環状に配置された空気室３と、前記吸水管
２の内周面２２において互いに所定の間隔を有して縦方
向ならびに中心方向へ延びて突設されている吸い込み時
に流入水の渦流化するのを防止する４枚の渦流防止板４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを有している。

【００２９】殊に、前記空気室３はその内壁となる吸水
管２の内壁２３に多数の空気孔３１が形成されていると
ともに、前記各渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両
側の各側面４２には前記空気室３に連通した複数の空気
孔４３がそれぞれ設けられている。

【００３０】また、前記空気室３にポンプ水槽の外部で
大気に通じる空気管７が接続されており、そのポンプ水
槽を出たところに空気量を調整するための、あるいは
ポンプ水槽の液面計に連動してオンオフ作動する制御弁
９が設けられている。

【００３１】本実施の形態によれば、羽根車１が回転し
て吸水管２内が吸引状態にあるときに、空気管７が開口
状態であれば、負圧により外気が吸い込まれ、空気室３
から吸水管２の側壁２３に設けられた多数の空気孔３１
および渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側
面４２に設けられた複数の空気孔４３から一度に，空気
が吸水管２内に導入される。しかしながら、その空気量
をポンプの使用状態ならびに運転状況等に応じて、前記
制御弁９にて流量制御をすることで幅広い対応が可能で
ある。

【００３２】前記のようにポンプ水槽の液面計と連動さ
せる場合には、液面が最低水位レベルに下がると制御弁
９が開き、また、液面が最低水位レベル以上に回復する
と制御弁９が閉じる。

【００３３】従って、例えば、水位が最低水位レベル以
下になった時に、空気管７内に大気から空気を吸入させ
ることにより、自動的に気水混合運転に切り換えて，渦
の吸込み、呼吸現象の発生を防止して安定した運転が出
来る。また、水位が低下したとき吸水管２内に大気から
空気を吸入させることにより、揚水開始ならびに停止が
急激に行われずに安定した運転を可能にすることが出来
る。

【００３４】前記のような揚水運転から気水混合運転
へ、更には気水混合運転から気中運転への移行時、また
は その逆の気中運転から気水混合運転へ、更に気水混
合運転から揚水運転への移行時において、前記制御弁９
にて流量制御することで、従来に増して、幅広い運転領
域において安定した運転性能を確保出来る。

【００３５】殊に、本実施の形態では、吸水管２の側壁
２３に設けられた多数の空気孔３１から空気を導入する
手段に加えて、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ
の両側の各側面４２に設けた複数の空気孔４３から空気
を導入させることにより、吸水管２の横断面においてそ
の全域に渡って均一に空気を導入することができること
から、安定した気水混合運転が可能となる。

【００３６】また、本実施の形態では、前記４枚の渦流
防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより吸水管２内は羽根
車１の回転により軸心を中心として生じる渦流が緩衝さ
れて、サージングや騒音が発生したり運転不能に陥るこ
ともない。

【００３７】更にまた、前記空気室３の実施の形態とし
て、前記吸水管２の側壁２３には空気孔３１を設けず、
前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面
４２のみに空気孔を設けることで充分な空気量ならびに
均一な空気泡を得られる場合もある。

【００３８】前記４枚の渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄが吸水管２の平面中央において互いに交差して全体
として十字型の渦流防止板４を形成する場合もある。

【００３９】前記渦流防止板４の実施の形態として、各
渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをポンプ運転時にお
ける吸水管２内の渦流に対向する方向に向けて配置し
て、より優れた整流効果を挙げることができる。

【００４０】前記の実施例では、前記４つの渦流防止板
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを互いに直角となるように設け
たが、設置数および幅や長さなどは吸水管２の形状や大
きさ、更には縦軸ポンプの使用目的などに応じて適宜定
めればよい。

【００４１】また、前記各種の渦流防止板４の実施の形
態であって、前記渦流防止板の両側の各側面４２もしく
は前記各側面４２と吸気パイプ６に空気孔を設けるのに
加えて、前記渦流防止板４の上端面にも空気孔を設ける
場合もある。

【００４２】更に、本発明の実施の形態では、前記空気
室３を吸水管２の高さ方向に設置する高さ位置ならびに
空気孔３１を含めて縦幅についても、吸水管２の形状や
大きさ、更には縦軸ポンプの使用目的などに応じて適宜
定めればよい。

【００４３】図２ならびに図３は前記渦流防止板４の実
施の形態の一例の詳細である。

【００４４】図２は、前記に記載したように羽根車１の
下方に設けられた吸水管２の外周面２１に沿って環状に
配置された空気室３と、前記空気室３は吸水管２の内壁
２３に多数の空気孔３１が形成されているとともに、前
記吸水管２の内周面２２において互いに所定の間隔を有
して縦方向ならびに中心方向へ延びて突設されている吸
い込み時に流入水の渦流化するのを防止する４枚の渦流
防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを有している。前記渦
流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２に
は前記空気室３に連通した複数の空気孔４３がそれぞれ
設けられている。

【００４５】図３は、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄであって、その渦流防止板の上端面４１の中央
付近に、吸水管２の中心を軸とした環状の吸気パイプ６
を載設している。前記吸気パイプ６は、そのパイプの円
周上のパイプの壁面に複数の空気孔４４を備えている。

【００４６】前記吸気パイプ６を載設することで、前記
吸気パイプの無い渦流防止板４に比べて、益々均一な空
気泡を吸水管２内に発生することができ、より安定した
運転性能を得られる。

【００４７】図４は、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの一実施例であって、その両側にある側面板４
５がその渦流防止板本体に取付けボルト２４で取付けら
れており、異なった口径の複数の空気孔を備えた側面板
４５を運転状況ならびに運転性能等に応じて交換するこ
とが可能であり、より柔軟性のある対応が出来る。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、吸水管の内壁
に設けた多数の空気孔と、吸水管の内壁に沿って縦方向
へ延びる複数の渦流防止板の側面に設けた多数の空気孔
から空気が一度に吸水管内に導入されることで、吸水管
の平面全域において迅速且つ均一で細かい泡状の空気が
導入され、従来に増して、縦軸ポンプの幅広い運転領域
にて安定した効率の良い運転性能を得られる。また、渦
流防止板の両側にある側面板を交換可能としたことで、
ポンプの使用状況に応じて、あるいは、空気泡の均一状
態を見ながら最適な縦軸ポンプの空気吸入装置を提供出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気吸入装置を備えた縦軸ポンプの正面図なら
びに主要部の詳細を示している断面図。

【図２】渦流防止板の断面拡大図。

【図３】パイプ状空気孔を備えた渦流防止板の断面拡大
図。

【図４】側面の取替可能な渦流防止板の詳細を示してい
る拡大図。

【図５】従来例の実施の形態を示した縦軸ポンプの渦流
防止板の詳細を示した断面図。

【図６】図５の渦流防止板のＡ−Ａ断面拡大図。

【符号の説明】

１ 羽根車 ２ 吸水管 ３ 空気室 ４ 渦流防止板 ４a 渦流防止板 ４b 渦流防止板 ４c 渦流防止板 ４d 渦流防止板 ６ 吸気パイプ ７ 空気管 ９ 制御弁 ２１ 外周面 ２２ 内周面 ２３ 内壁 ２４ 取付けボルト ３１ 空気孔 ４１ 上端面 ４２ 側面 ４３ 空気孔 ４４ 空気孔 ４５ 側面板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設け
   られた吸水管内に大気から空気を吸入させるための空気
   吸入装置であって、 前記吸水管の外周面もしくは内周面に沿って配置され前
   記吸水管に通じる多数の空気孔を有する環状の空気室
   と、 前記吸水管の内周面において互いに所定の間隔を有して
   突設されているとともに側面に前記空気室に連通した複
   数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板
   と、 前記吸水管に配置された前記空気室から大気に通じる空
   気管とからなること、 を特徴とする縦軸ポンプの空気吸入装置。
2. 【請求項２】 前記側面に前記空気室に連通した複数の
   空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板の上端
   面に吸水管の中心を軸とした環状の吸気パイプを載設
   し、前記吸気パイプは前記渦流防止板を介して前記空気
   室と連通して、その円周上のパイプ壁面に複数の空気孔
   を有していること、 を特徴とする請求項１に記載の縦軸ポンプの空気吸入装
   置。
3. 【請求項３】 前記渦流防止板の側面が側面板にて構成
   され、異なる口径よりなる複数の空気孔を備えた前記側
   面板が各々交換可能であること、 を特徴とする請求項１または２に記載の縦軸ポンプの空
   気吸入装置。
4. 【請求項４】 前記空気管の入口部分には制御弁が設け
   られ、吸入空気量のオンオフ制御ならびに流量制御を行
   うこと、 を特徴とする請求項１または２に記載の縦軸ポンプの空
   気吸入装置。