JP2007327451A - 自吸水ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】本運転時のポンプ効率の低下を抑えて、自吸能力を高めた自吸水ポンプを提供する。
【解決手段】自吸水ポンプは、回転自在な主軸１０と、主軸１０に取り付けられた羽根車１２と、羽根車１２が配置される主渦室３０および副渦室３１と、羽根車１２から吐出される流体から気体を分離するための気液分離室３２と、羽根車１２から副渦室３１を通って吐出される流体を気液分離室３２に導く連絡室３４と、気液分離室３２と連絡室３４とを接続する連絡通路３６とを備えている。気液分離室３２には、気液分離室３２の接線方向あるいは該接線方向に対して所定の角度をなす方向に沿って気液分離室３２に形成され、連絡室３４から気液分離室３２に流れる旋回流の流れと反対側に延びる戻り通路５０が形成されている。戻り通路５０は羽根車１２の吸込側近傍に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、自吸水ポンプに係り、特にポンプの起動時に吸込管内に空気が充満していても、空気を吸上げて排出し、次いで水を排出することができる自吸水ポンプに関するものである。

従来から、ポンプの起動時に吸込管内に空気が充満していても、空気を吸上げて排出し、次いで水を排出することができる自吸水ポンプが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような自吸水ポンプにおいては、なるべく短時間に、羽根車から吐出された空気と水との気液混合水から空気を分離し、空気が分離された水を羽根車に戻す必要がある。

しかしながら、上述した従来の構造（特に特許文献３）の自吸水ポンプによれば、本運転時にも羽根車から排出された水が羽根車に戻されるため、ポンプの効率が悪くなるという問題があった。

特開昭５０−２１６８２号公報 特開２００２−２１７６１号公報 特開２００４−１８３５６１号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、本運転時のポンプ効率の低下を抑えて、自吸能力を高めた自吸水ポンプを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、本運転時のポンプ効率の低下を少なくでき、自吸能力を高めた自吸水ポンプが提供される。この自吸水ポンプは、回転自在な主軸と、上記主軸に取り付けられた羽根車と、上記羽根車が配置される主渦室および副渦室と、上記羽根車から吐出される流体から気体を分離するための円筒形の気液分離室と、上記羽根車から上記副渦室を通って吐出される流体を上記気液分離室に導く連絡室と、上記気液分離室と上記連絡室とを接続する連絡通路とを備えている。上記気液分離室または上記連絡通路には、上記気液分離室または上記連絡通路の接線方向あるいは該接線方向に対して所定の角度をなす方向に沿って形成され、上記連絡室から上記気液分離室に流れる旋回流の流れと反対側に延びる戻り通路が形成されている。上記戻り通路は、上記羽根車の吸込側近傍に接続されている。

本発明に係る自吸水ポンプによれば、自吸運転時に、気液分離室内の旋回流によって気体が分離された流体を戻り通路を介して羽根車の吸込側近傍に戻すことができる。この戻り通路は、気液分離室または連絡通路の接線方向あるいは該接線と所定の角度をなす方向に沿って形成され、上記連絡室から上記気液分離室に流れる旋回流の流れと反対側に延びている。したがって、本運転時に戻り通路を介して羽根車の吸込側近傍に流れる流体の量を少なくすることができるので、ポンプ効率の低下を少なくできる。

以下、本発明に係る自吸水ポンプの実施形態について図１から図３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図３において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における自吸水ポンプを示す縦断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図２のIII-III線断面図である。図１および図２に示すように、自吸水ポンプは、回転自在の主軸１０と、主軸１０の端部に取り付けられた羽根車１２と、吸込口１４を有する吸込ケーシング１６と、吐出口１８を有する吐出ケーシング２０と、吐出ケーシング２０に対して吸込ケーシング１６とは反対側に配置されたカバーケーシング２２とを備えている。吸込ケーシング１６の吸込口１４には吸込管（図示せず）が接続され、吐出ケーシング２０の吐出口１８には吐出管（図示せず）が接続されている。

主軸１０は軸受２４により支持されており、軸受２４はカバーケーシング２２に取り付けられた軸受胴体２６の内部に収容されている。モータ（図示せず）の駆動によって、主軸１０が回転し、羽根車１２が主軸１０と一体に回転するようになっている。なお、吸込ケーシング１６やカバーケーシング２２、吐出ケーシング２０などのポンプの各構成要素をポリジシクロペンタジエンにより形成してもよい。

図２に示すように、羽根車１２の周囲には、羽根車１２の回転方向に沿って断面積が徐々に増加する主渦巻室３０および副渦巻室３１が形成されている。この主渦巻室３０のボリュートの下流側には、羽根車１２から吐出された流体から気体（空気）を分離するための気液分離室３２が形成されている。この気液分離室３２の下流側には吐出口１８が位置している。

吐出ケーシング２０には、羽根車１２から副渦巻室３１を通って吐出される流体を気液分離室３２に導く連絡室３４が形成されている。図３に示すように、連絡室３４と気液分離室３２との間には、連絡室３４からの流体を気液分離室３２の壁面に沿ってその円筒形状の接線方向に導入する連絡通路３６が設けられている。

このような構成の自吸水ポンプにおいて、モータを始動すると、主軸１０に取り付けられた羽根車１２が回転し、この羽根車１２の回転に伴い、羽根車１２の中央部にある、吸込ケーシング１６の吸込口１４に接続された吸込配管（図示せず）内の空気が、ポンプの起動前にポンプケーシング内に導入する自吸のための呼び水と、羽根車１２によって撹拌混合される。

気液混合水は羽根車１２から連絡室３４に吐出され、この気液混合水は連絡通路３６を通って気液分離室３２の内部に噴出される。このとき、気液混合水は気液分離室３２の接線方向に噴出されるため、気液分離室３２の内部に旋回流が生じる。気液混合水中の水と空気の比重差により、これらに作用する遠心力に差が生じるため、水は気液分離室３２の外周側の壁面に沿って旋回し、空気は気液分離室３２の中央側に集まる。このため、空気が水と分離され、気液分離室３２の中央側に逆円錐状の空気層３８が形成される。

このようにして水と分離された空気は、吐出口１８から吐出配管に排出され、旋回流を形成した水は、気液分離室３２の下方から主渦巻室３０に戻される。なお、気液分離室３２内に形成される空気層３８は次第に下方に延びていくが、気液分離室３２の下部にはストッパ４０が設けられているため、ストッパ４０よりも下方に空気層３８が成長することがないようになっている。

上述のようにして、吸込配管内の空気が次第に吐出配管に排出されていき、やがて吸込配管内がすべて水で満たされることとなる。これにより自吸運転が終了し、その後は通常の揚水運転となる。この揚水運転においては、羽根車１２から吐出された水が渦巻室３０から主に気液分離室３２を通って吐出配管に排出される。

ポンプの運転が停止すると、吐出配管内とポンプケーシング内の水が吸込配管側へ逆流するが、その一部がポンプケーシング内に残り、上述したポンプ起動前の呼び水と同じ働きをする。

ここで、図３に示すように、気液分離室３２の壁面には、円筒形の気液分離室３２の接線方向に沿って延びる戻り通路５０が形成されている。この戻り通路５０は、気液分離室３２内に形成される旋回流の流れとは反対側に延びていればよい。戻り通路５０の延びる方向と気液分離室３２の接線となす角度は、左右に１５°の範囲であればよい。また、戻り通路５０は、図示しない配管を通じて、羽根車１２の吸込側近傍に接続された戻りポート５２（図１参照）に連通されている。

上述した自吸運転時に、気液分離室３２内の旋回流の水の一部は、戻り通路５０を介して羽根車１２の吸込側近傍に戻される。したがって、自吸運転時に羽根車１２内の空気を効率的に攪拌でき、自吸運転に要する時間を短縮することができる。また、この戻り通路５０は、気液分離室３２の接線方向あるいはこの接線と所定の角度（左右１５°）をなす方向に沿って旋回流と反対側に延びているため、本運転時は、旋回の流速による圧力低下により戻り通路５０を介して羽根車１２の吸込側に流れる流体の量は少なくなり、ポンプ効率の低下を少なくすることができる。

なお、上述した例では、戻り通路５０が気液分離室３２の壁面に形成されている場合について述べたが、これに限られるものではなく、上述した戻り通路を連絡通路３６の壁面に形成してもよい。この場合においても戻り通路が延びる方向は、連絡通路３６の接線方向またはこの接線と所定の角度（左右１５°）をなす方向とする。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態における自吸水ポンプを示す縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。

符号の説明

１０ 主軸
１２ 羽根車
１４ 吸込口
１６ 吸込ケーシング
１８ 吐出口
２０ 吐出ケーシング
２２ カバーケーシング
２４ 軸受
２６ 軸受胴体
３０ 主渦巻室
３１ 副渦巻室
３２ 気液分離室
３４ 連絡室
３６ 連絡通路
３８ 空気層
４０ ストッパ
５０ 戻り通路
５２ 戻りポート

Claims (2)

1. 回転自在な主軸と、前記主軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車が配置される主渦室および副渦室と、前記羽根車から吐出される流体から気体を分離するための円筒形の気液分離室と、前記羽根車から前記副渦室を通って吐出される流体を前記気液分離室に導く連絡室と、前記気液分離室と前記連絡室とを接続する連絡通路とを備えた自吸水ポンプであって、
   前記気液分離室または前記連絡通路には、前記気液分離室または前記連絡通路の接線方向あるいは該接線方向に対して所定の角度をなす方向に沿って形成され、前記連絡室から前記気液分離室に流れる旋回流の流れと反対側に延びる戻り通路が形成され、
   前記戻り通路は、前記羽根車の吸込側近傍に接続されることを特徴とする自吸水ポンプ。
2. ポンプケーシングの少なくとも１つはポリジシクロペンタジエンからなることを特徴とする請求項１に記載の自吸水ポンプ。

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