JP2003254282A - 立型ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ装置を水槽から引き上げた時の、いわ
ゆるポンプドライ状態のときの質量を大幅に増加させる
ことなくポンプ装置の固有振動数を低くすることで運転
中の共振を防止することができる立型ポンプ装置を提供
する。 【解決手段】 吸込水槽の上部に設置される立型ポンプ
装置において、内部が中空な液室３０を吸込水槽内に垂
下する部位に取り付け、液室３０に、吸込水槽内の取扱
液の水位に応じて内部に取扱液が出入りするための通孔
３１ａ、３１ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立型ポンプ装置に
係り、特に、吸込水槽の上部に設置され、吸込水槽の水
面下で開口する吸込口を備えた立型ポンプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、立型ポンプ装置は、吸込水槽上
部のポンプ据付床に設置され、ポンプ据付床に形成され
たポンプ挿通孔から、吊下管を介してポンプケーシング
や吸込口などが吸込水槽内に垂下される。そして、ケー
シング内の羽根車を回転駆動することで、水面下で開口
する吸込口から取扱液を吸い込み、吊下管を介して吸込
水槽外に吐出するように構成される。このように構成さ
れるポンプ装置にあっては、吊下管から先端の吸込口ま
での部位は、吸込水槽内に単に垂下するのみの、いわゆ
る片持ち支持された状態にあるため、運転時に振動が生
じやすい。

【０００３】運転中に立型ポンプ装置が振動すると、そ
の先端部は種々の条件により決定される固有振動数で振
動し、その固有振動数は、ポンプ据付床の弾性、ポンプ
据付床から吸込口までの長さ、羽根車が固定される主軸
の長手方向の剛性、ポンプ装置全体の質量などより決定
される。そして、立型ポンプ装置を運転すると、羽根車
の回転速度、羽根車の翼数と回転速度から決定される基
本周波数、エンジンで駆動する場合の回転脈動、運転時
の吸込水槽内の水流による振動などが、据え付け後のポ
ンプ装置の固有振動数に近い場合は、ポンプ装置の振動
と共振して振動が生じてしまう。

【０００４】このため、従来では、次のような対策を単
独あるいは組み合わせて行なうことにより、立型ポンプ
装置との共振による振動を防止している。 吸込水槽上部のポンプ据付床に設置されるポンプ脚部
から先端の吸込口までの剛性を大きくしてポンプ装置の
固有振動数を高くすることによって、ポンプ装置に作用
する振動数とポンプ装置の固有振動数とを乖離させて共
振を防止する。 ポンプ装置の固有振動数は、バネ常数をｋ、振動部の
質量をＭとすると（ｋ／Ｍ）^０．５に比例することが一
般に知られている。従って、ポンプ装置の先端部に質量
を付加してポンプ装置の固有振動数を低くすることによ
り、ポンプ装置に作用する振動数とポンプ装置の固有振
動数とを乖離させて共振を防止する。 ポンプ装置の先端を吸込水槽の底床に固定することに
より共振を防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の方
法では、剛性を大きくするためにポンプ装置の脚部や吊
下管などの構成部材の剛性を増すことが必要となり、
の方法では、先端部に質量が付加されるため、いずれも
ポンプ装置全体の質量が増大することになる。このた
め、及びの方法を採用した場合、ポンプ装置の運
搬、搬入、据付などの各作業に要する労力が増大すると
いった問題があった。また、の方法では、ポンプ装置
の先端部を固定するための固定用部材を別に用意する必
要があるため、部材点数が増加するとともに、オーバー
ホールでポンプを引き上げる際固定部材をはずす手間が
増えるなどコストアップに繋がるといった問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ポンプ装置を水槽から引き上げた時の、いわゆるポ
ンプドライ状態のときの質量を大幅に増加させることな
くポンプ装置の固有振動数を低くすることで運転中の共
振を防止することができる立型ポンプ装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、吸込水槽の上部に設置される立型ポンプ装置におい
て、内部が中空な液室を前記吸込水槽内に垂下する部位
に取り付け、前記液室に、前記吸込水槽内の取扱液の水
位に応じて内部に取扱液が出入りするための通孔を設け
たことを特徴とする。

【０００８】これにより、液室の内部に取扱液を取り入
れることで付加すべき質量が確保されるので、ポンプ装
置の固有振動数を低くすることができ、その結果、ポン
プ装置に作用する他の固有振動数等との共振を防止する
ことが可能となる。また、本発明によれば、ポンプ装置
には中空な液室の軽微な質量のみが付加されるので、ポ
ンプ装置の運搬、搬入、据付などの各作業が容易とな
り、更に、ポンプ据付床の強度を容易に確保することが
できる。

【０００９】請求項２に記載の本発明は、前記液室の内
部を区画して複数の分割室を形成し、前記複数の分割室
のそれぞれに前記通孔を設けたことを特徴とする。請求
項３に記載の本発明は、前記通孔を閉塞する閉塞手段を
設けたことを特徴とする。

【００１０】このように液室を分割し、分割室ごとに通
孔を閉塞する閉塞手段を設けることで、付加すべき質量
に相当する取扱液量を流入させることができ、これによ
り、共振の防止に必要とされる所望の固有振動数を確保
することが可能となる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、１又は２以上の
前記液室を、取付部材を介して取り付けたことを特徴と
する。これにより、容積が大きく、かつ、径の大きい液
室が必要な場合でも、ポンプ装置据え付け後に取付部材
を介して液室のみを別に取り付けることができる。その
結果、ポンプ据付床に形成すべきポンプ挿通口の径を小
さくしてポンプ据付床の強度を確保することが可能とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態である立型ポンプ装置の全体構成を示す図であ
り、図２は図１に示す立型ポンプ装置の要部断面図であ
る。

【００１３】図１に示すように、本実施形態に係る立型
ポンプ装置は、取扱液の吸込口である吸込ベルマウス１
と、内部に羽根車１１（図２参照）が収容されるポンプ
ケーシング２と、吸込ベルマウス１やポンプケーシング
２などを吸込水槽内に吊下げる吊下管３と、取扱液を吸
込水槽外に吐出する吐出曲管４及び吐出管５とを備えて
いる。

【００１４】吸込ベルマウス１は下方を向いて開口し、
吸込水槽の底床２１から所定の距離に離間するように配
置されている。吸込ベルマウス１の上端はポンプケーシ
ング２の下端に固定され、ポンプケーシング２の上端
は、更に吊下管３に接続されている。これらの部材は、
ポンプ据付床２２に形成されたポンプ挿通孔２４を挿通
し、ポンプ台板２３を介してポンプ据付床２２に固定さ
れる。吊下管３の上端には吐出曲管４が接続され、この
吐出曲管４の吐出側には、更に吐出管５が接続されてい
る。

【００１５】図２に示すように、ポンプケーシング２の
内部には羽根車１１が収容されており、この羽根車１１
は主軸６の下端に固定されている。主軸６は水中軸受１
２により回転自在に支承されており、羽根車１１と主軸
６とは、水中軸受１２に支承されて一体的に回転するよ
うになっている。水中軸受１２を支持する支持体１３
は、ポンプケーシング２の内周面に固着された複数のガ
イドベーン１４によってポンプケーシング２の中心部で
支持されている。

【００１６】主軸６は、吊下管３の内部を挿通して、図
１に示すように、吐出曲管４の曲管部から突出してお
り、主軸６の上端は駆動軸１６に連結されている。更
に、駆動軸１６は、減速機１７及び減速機入力軸１８を
介して図示しない原動機に接続されている。

【００１７】このような立型ポンプ装置によれば、原動
機により、減速機入力軸１８、減速機１７、駆動軸１
６、主軸６を介して羽根車１１が回転駆動される。そし
て、回転する羽根車１１により水面２５の下で開口する
吸込ベルマウス１から取扱液が吸い込まれ、吸い込まれ
た取扱液は、ポンプケーシング２、吊下管３、吐出曲管
４、吐出管５を通過した後、吐出される。

【００１８】上述のように構成された立型ポンプ装置
は、図１に示すように、ポンプ据付床２２より下部にあ
る吊下管３、ポンプケーシング２、吸込ベルマウス１等
の各構成部材は、ポンプ据付床２２に固着されて垂下す
る、いわゆる片持ち支持された構造となっている。本実
施形態では、吸込水槽内に垂下するこれらの構成部材が
振動するときの振動数を調整するための液室３０を備え
ている。なお、図１では液室３０の断面を示している。

【００１９】図１に示すように、液室３０はポンプケー
シング２の外周面に固着され、液室３０の内部は中空に
なっている。液室３０には、吸込水槽の水位に応じて取
扱液が液室３０の内部に流入又は流出するように、液室
３０の上面及び下面に複数の通孔３１ａ，３１ｂが設け
られている。なお、この例ではそれぞれの通孔３１ａ，
３１ｂの開口方向は、鉛直方向を向くように、即ち、振
動方向と直交するように形成されている。この通孔の位
置は液室の側面の最上部、最下部であってもよい。

【００２０】液室３０はポンプ装置の製造時にポンプケ
ーシング２に固着され、ポンプ装置を据え付ける際に
は、ポンプ挿通孔２４からポンプケーシング２と一体的
に挿通される。据付作業完了後、吸込水槽内に取扱液が
注入されて水位が上昇し、水面が液室３０の下面に達す
ると、取扱液が下側の通孔３１ｂから流入し始め、同時
に液室３０の内部の空気は上側の通孔３１ａから排出さ
れる。水位の上昇に従って取扱液は下側の通孔３１ｂか
ら更に流入し、やがて、液室３０の内部は取扱液で満た
されることになる。

【００２１】このように、液室３０の内部に取扱液が満
たされた状態でポンプ装置の運転を開始し、ポンプ据付
床２２から垂下する部位が振動すると、この振動に合わ
せて液室３０の内部の取扱液も一緒に動くことになる。
つまり、液室３０に設けられた通孔３１ａ，３１ｂの流
路面積は小さく、取扱液の流入・流出抵抗が大きいの
で、開口する通孔３１ａ，３１ｂからの取扱液の流出入
はほとんどなく、液室３０の内部に気泡の発生等がない
限り、ポンプ装置に液室３０内部の取扱液の質量が付加
されたことになる。

【００２２】ここで、運転時に振動する部材の固有振動
数は、上述したように、振動する部材の質量をＭとし、
バネ常数をｋとすると（ｋ／Ｍ）^0.5に比例する。即
ち、本実施形態では、吸込水槽内に取扱液が注入されて
液室３０が水中にある場合には、振動する部材の質量が
大きくなるので固有振動数が低くなる。従って、この固
有振動数を、ポンプ装置に作用する他の固有振動数等か
ら乖離させることによりポンプ装置の共振を回避するこ
とが可能となる。

【００２３】また、実際には、液室の内部に保有される
取扱液の質量はポンプ装置に付加されず、中空な液室の
軽微な質量のみが付加されるに過ぎないので、ポンプ装
置の据付作業を容易に行なうことができ、また、ポンプ
据付床の強度も容易に確保することができる。

【００２４】次に本発明の第２の実施の形態について図
３を参照して説明する。図３は本実施形態に係る立型ポ
ンプ装置の全体構成を示す図である。なお、特に説明し
ない構成及び作用については上述した第１の実施の形態
と同様である。図３に示すように、本実施形態では、液
室３０は、例えばボルトで構成された吊下部材３２によ
って吸込ベルマウス１の下方に吊下げ支持されている。
液室３０は中空の円錐状に形成されており、その底面の
径は吸込ベルマウス１の径とほぼ同一である。液室３０
の頂部及び底面には通孔３１ａ，３１ｂが形成され、そ
れぞれの通孔３１ａ，３１ｂの開口方向は、第１の実施
形態と同様に、鉛直方向を向くように、即ち、振動方向
と直交するように形成されている。

【００２５】本実施形態では、液室３０は、吸込ベルマ
ウス１の更に先端に配置されるので、容積の小さな液室
３０を使用しても効果的に固有振動数を低下させること
ができる。また、液室３０の底面の径は吸込ベルマウス
１の径とほぼ同一であるので、ポンプ装置を据え付ける
ため確保すべきポンプ挿通孔２４の径を大きくする必要
がなく、ポンプ据付床２２の強度を弱めずに設置でき
る。

【００２６】次に本発明の第３の実施の形態について図
４を参照して説明する。図４（ａ）は本実施形態に係る
立型ポンプ装置が備える液室付近を示す図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、特
に説明しない構成及び作用については上述した第１の実
施の形態と同様である。

【００２７】図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、
液室３０の内部には、４枚の垂直仕切板３３がポンプケ
ーシング２の周りにほぼ９０度の間隔で配置され、これ
らの垂直仕切板３３によって液室３０の内部には４つの
分割室３４が区画形成されている。また、各分割室３４
の上面及び下面には、それぞれ通孔３１ａ，３１ｂが形
成されている。さらに、各通孔３１ａ，３１ｂを閉塞す
る閉塞手段として、各通孔３１ａ，３１ｂに嵌合するプ
ラグ３７を備え、このプラグ３７を各通孔３１ａ，３１
ｂに嵌入することによって液室３０の内部に流入する取
扱液の量を調整することが可能となっている。

【００２８】このような分割室３４が形成された液室３
０によれば、任意の分割室３４をプラグ３７で密閉し、
残りの分割室３４を開放することで、液室３０に取り込
む取扱液の質量を４段階に調節することが可能となる。
即ち、不要な分割室３４の通孔３１ａ，３１ｂをプラグ
３７により閉塞し、共振を防止するために付加すべき質
量に相当する分割室３４にのみ取扱液を流入させれば、
共振の防止に必要な所望の固有振動数を確保することが
できる。

【００２９】次に本発明の第４の実施の形態について図
５を参照して説明する。図５は本実施形態に係る立型ポ
ンプ装置が備える液室付近を示す図である。なお、特に
説明しない構成及び作用については上述した第１の実施
の形態と同様である。

【００３０】本実施形態の基本的概念は上述した第３の
実施形態と同様であるが、本実施形態では液室３０を水
平に分割した点で第３の実施形態と異なっている。即
ち、図５に示すように、本実施形態では、液室３０の内
部には２枚の水平仕切板３５が上下に離間して並設さ
れ、この２枚の水平仕切板３５により、液室３０の内部
には３つの分割室３４が区画形成されている。また、各
分割室３４の側面の上部及び下部には通孔３１ａ，３１
ｂが形成され、プラグ３７を嵌入することによって各通
孔３１ａ，３１ｂを閉塞可能となっている。

【００３１】このように構成された液室３０によれば、
上述した第３の実施形態と同様に、付加質量を３段階に
調節することができるので、所望の固有振動数を確保し
て共振を防止することが可能となる。なお、本実施形態
においては、各分割室３４に形成された通孔３１ａ，３
１ｂの開口方向が振動方向と一致することがあるが、通
孔３１ａ，３１ｂの流路面積は小さく、取扱液の流入・
流出抵抗が大きいので、液室３０の内部にある取扱液の
全質量を付加質量とみることができる。

【００３２】また、本実施形態のように、液室３０を水
平方向に区画して分割室３４を形成した場合には、液室
３０の径を小さくできるのでポンプ据付床２２に形成す
るポンプ挿通孔２４（図１参照）の径を小さくすること
ができる。ただし、所望の付加質量を確保するために
は、液室３０の鉛直方向の長さがある程度必要となるの
で、本実施形態は吸込水槽の水深が深い場合に適してい
る。

【００３３】次に本発明の第５の実施の形態について図
６を参照して説明する。図６（ａ）は本実施形態に係る
立型ポンプ装置が備える液室付近を示す図であり、図６
（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、特
に説明しない構成及び作用については上述した第１の実
施の形態と同様である。

【００３４】図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、
ポンプケーシング２の外周面には２つの液室３０が取付
部材３６を介して取り付けられている。それぞれの液室
３０の上面及び下面には通孔３１ａ，３１ｂが形成され
ており、これらの通孔３１ａ，３１ｂはプラグ３７を嵌
入することによって閉塞可能となっている。これらの液
室３０は、ポンプ装置の製造時にはポンプケーシング２
には組み付けられず、ポンプ装置をポンプ据付床２２に
据え付けた後に、取付部材３６を介してボルト締め又は
溶接などの固着手段によりポンプケーシング２に取り付
けられる。

【００３５】例えば、大きい付加質量が必要で、かつ、
吸込水槽の水深が浅い場合には液室３０の径を大きくす
る必要があり、これに伴って、ポンプ据付床２２に形成
すべきポンプ挿通孔２４（図１参照）の径も大きくする
必要がある。しかしながら、ポンプ据付床２２の強度を
確保するためにポンプ挿通孔２４の径を大きくできない
場合があり、このような場合に本実施形態を採用するの
が好適である。

【００３６】なお、上述した第３及び第４の実施の形態
において、通孔を閉塞する閉塞手段として、プラグに代
えて、例えば絞り弁などを各通孔に設けてもよく、ま
た、第１、第２及び第５の実施の形態においても、各通
孔を閉塞するためにプラグや絞り弁などの閉塞手段を設
けてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液室の内部に取扱液を取り入れることで付加すべき質量
が確保されるので、ポンプ装置の固有振動数を低くする
ことができる。その結果、ポンプ装置に作用する他の固
有振動数等と乖離させて共振を防止することが可能とな
る。また、本発明によれば、ポンプ装置には、中空な液
室の軽微な質量のみが付加されるので、ポンプ装置の運
搬、搬入、据付などの各作業が容易となる。更に、ポン
プ据付床にかかる荷重には液室内の取扱液の質量が含ま
れないので、ポンプ据付床の強度を容易に確保すること
ができる。

【００３８】また、通孔の閉塞手段を設けることで、付
加すべき質量に相当する取扱液量を流入させるようにす
ることができ、これにより共振の防止に必要とされる所
望の固有振動数を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立型ポンプ装
置の全体構成を示す図である。

【図２】図１に示す立型ポンプ装置の要部断面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る立型ポンプ装
置の全体構成を示す図である。

【図４】図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る
立型ポンプ装置が備える液室付近を示す図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る立型ポンプ装
置が備える液室付近を示す図である。

【図６】図６（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る
立型ポンプ装置が備える液室付近を示す図であり、図６
（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ 吸込ベルマウス ２ ポンプケーシング ３ 吊下管 ４ 吐出曲管 ５ 吐出管 ６ 主軸 １１ 羽根車 １２ 水中軸受 １３ 支持体 １４ ガイドベーン １６ 駆動軸 １７ 減速機 １８ 減速機入力軸 ２１ 底床 ２２ ポンプ据付床 ２３ ポンプ台板 ２４ ポンプ挿通孔 ２５ 水面 ３０ 液室 ３１ 通孔 ３２ 吊下部材 ３３ 垂直仕切板 ３４ 分割室 ３５ 水平仕切板 ３６ 取付部材 ３７ プラグ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸込水槽の上部に設置される立型ポンプ
   装置において、 内部が中空な液室を前記吸込水槽内に垂下する部位に取
   り付け、前記液室に、前記吸込水槽内の取扱液の水位に
   応じて内部に取扱液が出入りするための通孔を設けたこ
   とを特徴とする立型ポンプ装置。
2. 【請求項２】 前記液室の内部を区画して複数の分割室
   を形成し、前記複数の分割室のそれぞれに前記通孔を設
   けたことを特徴とする請求項１に記載の立型ポンプ装
   置。
3. 【請求項３】 前記通孔を閉塞する閉塞手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の立型ポンプ装
   置。
4. 【請求項４】 １又は２以上の前記液室を、取付部材を
   介して取り付けたことを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の立型ポンプ装置。