JP2005090306A - Preceding standby type vertical shaft pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、先行待機型立軸ポンプに関する。 The present invention relates to a prior standby vertical shaft pump.
近年、市街地化や道路の舗装化により雨水の地下浸透率が低下している。また、ヒートアイランド現象等による局地的集中豪雨の発生が増加している。これらの原因により、下水道の排水ポンプ場へ短時間に多量の雨水が流入する傾向がある。この短時間かつ多量の雨水流入に対処するために、降雨情報等に基づいて予めポンプを始動しておいて雨水が排水ポンプ場に流入するのと同時に排水を開始し、かつ吸水槽内の水位が変動しても運転状態を維持することができる先行待機型のポンプに対する要求が高まっている。 In recent years, the underground penetration rate of rainwater has decreased due to urbanization and road paving. In addition, the occurrence of localized torrential rain due to the heat island phenomenon is increasing. Due to these causes, a large amount of rainwater tends to flow into the sewer drain pumping station in a short time. In order to cope with this short time and large amount of rainwater inflow, the pump is started in advance based on rainfall information, etc., and drainage starts at the same time as rainwater flows into the drainage pump station, and the water level in the water absorption tank There is an increasing demand for a pre-standby type pump that can maintain the operating state even if fluctuates.
立軸ポンプで先行待機運転を実現する上で、いわゆるハンチング運転が最も問題となる。このハンチング運転について図6(A)〜(D)を参照して説明する。図6において、1は立軸ポンプのケーシング、2は主軸、3はインペラ、4は吐出管である。図6(A)に示すように吸水槽内の水位がインペラ3より上方にあるときは通常の揚水運転であり、立軸ポンプによって吸い上げられた吸水槽内の水が吐出管4から排水される。図6(B)に示すようにケーシング1の下端(吸込ベルの下端)付近まで水位が低下すると、ケーシング1の下端から多量の空気が瞬間的にケーシング1内に入る。その結果、図6(C)に示すように、ケーシング1内のインペラ3より下方の領域に空気だまり5が形成され、上方の領域には水柱6が形成される。図6(C)の状態はエアロック運転と呼ばれている。しかし、空気だまり5の空気が水柱6内に上昇するのでエアロック運転は直ちに解消され、図6(D)に示すように揚水運転に移行する。図6(D)の揚水運転で吐出管4に水が吐出されると、図6(C)のエアロック運転に直ちに戻る。結局、図6(C)エアロック運転と図6(D)の通常の揚水運転が極めて短時間に繰り返されることになり、これがハンチング運転である。このハンチング運転は、大きな振動を発生し立軸ポンプの運転の安定性及び耐久性に対して悪影響を及ぼす。
The so-called hunting operation is the most problematic in realizing the standby standby operation with the vertical shaft pump. This hunting operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, 1 is a casing of a vertical shaft pump, 2 is a main shaft, 3 is an impeller, and 4 is a discharge pipe. As shown in FIG. 6A, when the water level in the water absorption tank is above the
従来、このハンチング運転をなくすために種々の試みがなされている。例えば、特許文献1に記載の先行待機型立軸ポンプは、一端がインペラよりも下方でケーシング内に開口して他端が大気に開放した吸気管と、この吸気管に介設された吸気弁とを備え、インペラの下端まで水位が低下した時に吸気弁を開弁してケーシング内に空気を導入することで前記ハンチング運転を回避している。 Conventionally, various attempts have been made to eliminate this hunting operation. For example, a prior standby vertical shaft pump described in Patent Document 1 includes an intake pipe having one end opened below the impeller and opened in the casing and the other end opened to the atmosphere, and an intake valve interposed in the intake pipe. The hunting operation is avoided by opening the intake valve and introducing air into the casing when the water level drops to the lower end of the impeller.
しかし、特許文献1に記載の先行待機型立軸ポンプでは、予想される吸水槽の最高水位よりも高い位置まで吸気管を配管する必要があり、取り付けや組み立てが非常に煩雑である。
前記従来の先行待機型立軸ポンプにおける問題に鑑み、本発明は、取り付けや組み立てが簡易な構成で、エアロック運転ないしはハンチング運転のない先行待機運転を行うことができる、先行待機型立軸ポンプを提供することを課題としている。 In view of the problems in the conventional standby standby vertical pump, the present invention provides a standby standby vertical pump capable of performing a standby standby operation without an air lock operation or a hunting operation with a configuration that is simple to install and assemble. The challenge is to do.
従って、本発明は、吸水槽内に配置され、その下端開口が吸込口を構成している鉛直方向に延びるケーシングと、前記ケーシング内に延びる主軸の下端側に固定されたインペラと、前記インペラよりも下方の前記ケーシング内に配置され、回転自在に支持された前記主軸と同方向に延びる回転軸と、この回転軸に固定された複数の羽根とを備え、前記吸水槽内の水位が前記インペラ下端に達したときに発生する旋回流で回転するみず車とを備える、先行待機型立軸ポンプを提供する。 Therefore, the present invention is arranged in the water absorption tank, the lower end opening of the casing extending in the vertical direction constituting the suction port, the impeller fixed to the lower end side of the main shaft extending in the casing, and the impeller And a rotating shaft extending in the same direction as the main shaft rotatably supported in the casing and a plurality of blades fixed to the rotating shaft, and the water level in the water absorption tank is the impeller Provided is a preceding standby vertical shaft pump including a worm wheel that rotates with a swirling flow that is generated when the lower end is reached.
吸水槽内の水位が前記インペラ下端に達したときに発生する旋回流でみず車が回転するので、インペラの周囲で循環する水の流れが攪拌されて空気が混入する。従って、吸水槽内の水位がインペラの下端付近にあるときには気水混合運転となり、エアロック運転ないしはハンチング運転のない先行待機運転を行うことができる。 Since the wheel rotates by the swirling flow generated when the water level in the water absorption tank reaches the lower end of the impeller, the flow of water circulating around the impeller is agitated and air is mixed. Therefore, when the water level in the water absorption tank is near the lower end of the impeller, the air-water mixing operation is performed, and the preceding standby operation without the air lock operation or the hunting operation can be performed.
本発明の先行待機型立軸ポンプでは、吸水槽内の水位が前記インペラ下端に達したときに発生する旋回流でみず車が回転することにより、エアロック運転ないしはハンチング運転のない先行待機運転を実現することができる。また、ケーシング内に空気を供給するための吸気管を配管する必要がない点で構造が簡易で、取り付けや組み立ても容易である。 In the stand-by type vertical shaft pump of the present invention, a pre-standby operation without an airlock operation or a hunting operation is realized by rotating the worm wheel with a swirling flow generated when the water level in the water absorption tank reaches the lower end of the impeller. can do. Further, the structure is simple in that it is not necessary to provide an intake pipe for supplying air into the casing, and attachment and assembly are also easy.
次に添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示す本実施形態の先行待機型立軸ポンプ(以下、単に立軸ポンプという)11は、図示しない流入側管路から排水ポンプ場の吸水槽10内に流入する雨水等の水を下流側に排水するためのものであり、吸水槽10内に配置された鉛直方向に延びるケーシング12を備えている。ケーシング12は、直管状の揚水管13、揚水管13の下端に連結されたポンプケーシング14、ポンプケーシング14の下端に連結された吸込ベル15、及び揚水管13の上端に連結されて鉛直方向から水平方向に湾曲した吐出エルボ16を備えている。吸込ベル15の下端開口がこの立軸ポンプ11の吸込口を構成している。一方、吐出エルボ16には吐出管17が連結されている。前記ポンプケーシング12内にインペラ18が配設されている。このインペラ18が下端に固定されている主軸19はケーシング12内で鉛直方向に延びている。ケーシング12の外部に突出している主軸19の上端側は、概略的に示すモータ、減速機構等からなるポンプ駆動機構20に機械的に連結されている。21,22は主軸19を支持する軸受である。
A preceding standby type vertical shaft pump (hereinafter simply referred to as a vertical shaft pump) 11 of this embodiment shown in FIG. The
図2及び図3を併せて参照すると、インペラ18よりも下方側、詳細には吸込ベル15内に、みず車30が配置されている。このみず車30は、主軸18と同軸に配置された鉛直方向に延びる回転軸31を備えている。回転軸31は吸込ベル15に固定された軸受32,33により回転自在に支持されている。回転軸31には平板状の4枚の羽根34が固定されている。
Referring to FIGS. 2 and 3 together, a
次に、この立軸ポンプ11の動作を説明する。なお、以下の説明では、ポンプ駆動機構20によりインペラ18が固定された主軸19が回転駆動される状態、すなわち立軸ポンプ11の運転状態が継続されているものとする。
Next, the operation of the
図1に示すように、吸水槽10内の水位が吸込ベル15の下端に待たない水位WL1にあるときには、ケーシング12内への水の流入はなく、インペラ18は空気中で空転する(気中運転)。ケーシング12内への水の流入がないので、気中運転中はみず車30は回転することなく静止している。図4に示すように、吸水槽10内の水位がインペラ18の下端に達するまでは気中運転の状態が維持される。
As shown in FIG. 1, when the water level in the
図4に示すように、吸水槽10内の水位がインペラ18の下端が没水する水位WL2まで上昇すると、吐出管17への揚水は開始されないが、インペラ18の周囲で循環する水の流れが発生する。この循環流の影響によりケーシング12内のインペラ18下端側の流路に以下の式に示す旋回流が発生する。
As shown in FIG. 4, when the water level in the
ここでUは旋回流の速度、Vは循環流の速度、Dはみず車30の直径、nはみず車30の回転数である。
Here, U is the speed of the swirling flow, V is the speed of the circulating flow, D is the diameter of the
この旋回流によりみず車30が回転し、循環流れを攪拌する。その結果、インペラ18内部に空気の巻き込みが発生し、気水混合運転となる。
The
図5に示すように、吸水槽10内の水位がインペラ18により揚水可能な水位WL3(例えばインペラ18の上端が完全に没水する水位)まで上昇すると、吸込ベル15下端の吸込口がケーシング12に流入した水はインペラ18を経て吐出管17に向かって流れる(通常の揚水運転)。この揚水運転では前述の気水運転と異なり、インペラ18の下端付近の水の流れは主軸19の方向ないしは本来の揚水方向の流れ(主流流れ)が支配的となる。そのため、旋回流の主流流れに対する速度比が小さくなり、回転停止状態となるか極めて低速で回転する。従って、みず車30は吸込口からインペラ18に向かう流れに対して抵抗とならず、インペラ18へ円滑に水を導く整流板として機能する。
As shown in FIG. 5, when the water level in the
図5の通常の揚水運転から吸水槽10内の水位が低下する場合、インペラ18の下端に対応する水位WL2までは通常の揚水運転であり、水位WL2付近では気水混合運転となり、さらに水位が低下すると気中運転となる。
When the water level in the
以上のように本実施形態の立軸ポンプ11の運転状態は気中運転(図1)、気水混合運転(図4)、及び通常の揚水運転(図5)の3種類であり、エアロック運転ないしはハンチング運転のない先行待機運転を実現することができる。なお、本実施形態では、みず車30を吸込ベル15に設けているので、既存の立軸ポンプの吸込ベルを本実施形態の吸込ベル15と取り替えるだけで本実施形態の立軸ポンプ11を製作できる。すなわち、既存の立軸ポンプの比較的簡単な改造で本実施形態の立軸ポンプ11を製作することができる。
As described above, there are three types of operation states of the
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、みず車の羽根の形状と枚数等は立軸ポンプの性能に応じて任意に変更することができる。また、吸水槽内の水位を検出する手段と、みず車の回転数を調節する手段とを設け、吸水槽内の水位に応じてみず車の回転数を制御してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the shape and the number of the blades of the worm wheel can be arbitrarily changed according to the performance of the vertical pump. Further, means for detecting the water level in the water absorption tank and means for adjusting the rotation speed of the water wheel may be provided, and the rotation speed of the water wheel may be controlled according to the water level in the water absorption tank.
10 吸水槽
11 先行待機型立軸ポンプ
12 ケーシング
13 揚水管
14 ポンプケーシング
15 吸込ベル
16 吐出エルボ
17 吐出管
18 インペラ
19 主軸
20 ポンプ駆動機構
30 みず車
31 回転軸
32,33 軸受
34 羽根
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ケーシング内に延びる主軸の下端側に固定されたインペラと、
前記インペラよりも下方の前記ケーシング内に配置され、回転自在に支持された前記主軸と同方向に延びる回転軸と、この回転軸に固定された複数の羽根とを備え、前記吸水槽内の水位が前記インペラ下端に達したときに発生する旋回流で回転するみず車と
を備える、先行待機型立軸ポンプ。
A casing extending in the vertical direction, the lower end opening of which is arranged in the water absorption tank and constituting the suction port;
An impeller fixed to the lower end side of the main shaft extending into the casing;
A rotation shaft disposed in the casing below the impeller and rotatably supported in the same direction as the main shaft; and a plurality of blades fixed to the rotation shaft; and a water level in the water absorption tank And a worm wheel that rotates with a swirling flow generated when the impeller reaches the lower end of the impeller.
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