JP2007332890A - Resin submerged pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂製水中ポンプに係り、特に排水ポンプ車に搭載するのに好適な樹脂製水中ポンプに関する。 The present invention relates to a resin submersible pump, and more particularly to a resin submersible pump suitable for being mounted on a drainage pump vehicle.
排水ポンプ車に用いる従来の水中ポンプの例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の水中ポンプでは、ポンプケーシング内の流体損失を小さくし、かつ水中モータを有効に冷却するために、ポンプケーシングのほぼ全周にわたり、吸込み口が外周部に形成されている。さらにポンプケーシングの内部には、羽根車が配置されている。この羽根車は、電動機の軸の突端部に取り付けられている。ポンプ吸込み口は、軸を含む断面において流入する流体の流線の中心と電動機側の軸とのなす角を75度以下にしている。
An example of a conventional submersible pump used in a drainage pump vehicle is described in
樹脂製ポンプの例が、特許文献2に記載されている。この公報に記載のポンプでは樹脂製セミオープン羽根車を備え、所望の出力を得る形状を容易に確認できるように、羽根オープン側に主板と平行な部分を形成している。 An example of a resin pump is described in Patent Document 2. The pump described in this publication is provided with a resin semi-open impeller, and a portion parallel to the main plate is formed on the blade open side so that a shape for obtaining a desired output can be easily confirmed.
排水ポンプ車を大別すると、クレーンなどの機械的手段で水中ポンプを水中に投入するものと、人手を頼りに水中へ投入するものとがある。中小河川では、後者を使用することが多く、氾濫する河川に人手だけを用いて容易に水中ポンプを投入できることが望まれている。上記特許文献1に記載の従来の水中ポンプでは、ポンプ効率を改善して軽量化を図っているが、ポンプ効率の改善による軽量化には限界があり、水中ポンプを大容量化するためには、新たな手法による軽量化が必要となっている。
There are two types of drainage pump trucks: one that throws the submersible pump into the water by mechanical means such as a crane, and the other that throws it into the water with the help of humans. In the case of small and medium rivers, the latter is often used, and it is desired that a submersible pump can be easily put into a flooding river using only human hands. In the conventional submersible pump described in
ポンプを軽量化する方法として、ポンプ部品に樹脂を使用することが提案されている。上記特許文献2では、遠心羽根車およびポンプケーシングを合成樹脂で製作している。しかしながら、この公報に記載のポンプは、据え置き型のものであるから、排水用の水中ポンプに要求される、ポンプが可搬性を有することおよび水中に投下することについては何等考慮されていない。また、樹脂製にすればポンプを大型化することが可能になるが、その場合、樹脂部分に吸込まれた水に含まれる砂等により樹脂部分がサンドエロージョンされることについては、考慮されていない。 As a method for reducing the weight of the pump, it has been proposed to use a resin for the pump part. In Patent Document 2, the centrifugal impeller and the pump casing are made of synthetic resin. However, since the pump described in this publication is a stationary type, no consideration is given to the fact that the pump is portable and to be dropped in water, which is required for a submersible pump for drainage. In addition, if it is made of resin, it becomes possible to enlarge the pump, but in that case, it is not considered that the resin portion is sand eroded by sand contained in the water sucked into the resin portion. .
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、水中ポンプの重量を低減して、可搬性を向上させることにある。本発明の他の目的は、水中ポンプの排水量を大容量化することにある。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to reduce the weight of the submersible pump and improve the portability. Another object of the present invention is to increase the capacity of the submersible pump.
上記目的を達成する本発明の特徴は、モータの回転軸を一方側に延在させ、この回転軸の延在した部分に羽根車を取り付け、モータおよび羽根車をケーシング内に収容した樹脂製水中ポンプにおいて、ケーシングの外周部に水の吸込み口を形成するとともに、このケーシングは、吸込み口と羽根車間に吸込み流路を形成する吸込ケーシングと、モータケーシングと、吐出ケーシングとを有し、この吐出ケーシングに周方向に間隔をおいて複数の静翼を取り付け、吸込ケーシングと吐出ケーシングと静翼とを樹脂製とし、吸込ケーシングに周方向に間隔をおいて複数のリブを設け、このリブの反吸込み側端部は、羽根車のチップ側に対向する壁面を形成する吸込ケーシングの外筒の最小径部よりも大径部まで延びており、リブの反吸込み側端部が形成する線が、吸込ケーシングにより形成される吸込み流路の平均流線または吸込ケーシングの吸込み口部の平均傾きに対して鈍角となるように形成したものである。 A feature of the present invention that achieves the above object is that a rotating shaft of a motor extends to one side, an impeller is attached to an extended portion of the rotating shaft, and the motor and the impeller are accommodated in a casing. In the pump, a water suction port is formed in an outer peripheral portion of the casing, and the casing includes a suction casing that forms a suction flow path between the suction port and the impeller, a motor casing, and a discharge casing. A plurality of stationary blades are attached to the casing at intervals in the circumferential direction, and the suction casing, the discharge casing, and the stationary blades are made of resin, and the suction casing is provided with a plurality of ribs at intervals in the circumferential direction. The suction side end portion extends to a larger diameter portion than the minimum diameter portion of the outer cylinder of the suction casing that forms the wall surface facing the tip side of the impeller, and the anti-suction side end portion of the rib Formed to line, in which was formed to have an obtuse angle with respect to the average inclination of the suction opening of the mean streamlines or suction casing suction channel formed by the suction casing.
この特徴において、吸込ケーシングの外筒内壁面であって、羽根車の吸込み側端部より吸込側に、周方向に間隔をおいて複数の溝を形成するのがよく、吸込ケーシングの外筒内壁面であって、羽根車の吸込み側端部より吸込側に、周方向に間隔をおいて複数の突起を形成するのがよい。また、溝または突起を軸方向に延在させてもよく、モータケーシングおよび吸込ケーシング,吐出ケーシングを順次軸方向に連接して円筒状のケーシングとするのがよい。 In this feature, it is preferable to form a plurality of grooves at intervals in the circumferential direction from the suction side end of the impeller to the suction side of the inner surface of the outer casing of the suction casing. It is preferable to form a plurality of protrusions on the wall surface from the suction side end of the impeller to the suction side at intervals in the circumferential direction. Further, the groove or the protrusion may be extended in the axial direction, and the motor casing, the suction casing, and the discharge casing may be sequentially connected in the axial direction to form a cylindrical casing.
本発明によれば、水中ポンプの主要部を樹脂製としたので重量が低減し、水中ポンプの可搬性が向上する。また本発明によれば、ポンプ羽根車前縁部の旋回逆流によるサンドエロージョンを低減したので、高比速度羽根車の使用が可能になり、排水量を大容量化できる。 According to the present invention, since the main part of the submersible pump is made of resin, the weight is reduced and the portability of the submersible pump is improved. In addition, according to the present invention, sand erosion due to the swirling back flow at the leading edge of the pump impeller is reduced, so that a high specific speed impeller can be used, and the amount of drainage can be increased.
近年頻発する局地的な大雨による河川の氾濫に迅速に対応するため、機動性に優れた排水ポンプの有意性が認識されている。これに伴い、排水ポンプ車が普及し、水中ポンプの総排水量が大容量化している。また、排水ポンプ車による排水では、ポンプ車に水中ポンプを含む排水に必要な設備一式を搭載して、河川の氾濫による洪水が発生した排水現場まで出動する。その洪水現場で、水中ポンプを水中に投入して水を汲み上げ、排水している。 The significance of drainage pumps with excellent maneuverability has been recognized in order to quickly respond to river flooding caused by frequent heavy rains in recent years. Along with this, drainage pump vehicles have become widespread, and the total drainage volume of submersible pumps has increased. In the case of drainage by a drainage pump car, the pump car will be equipped with a set of facilities necessary for drainage including a submersible pump, and will be dispatched to the drainage site where flooding occurs due to river flooding. At the flood site, a submersible pump is thrown into the water to pump and drain the water.
この様子を、図5を用いて説明する。排水ポンプ車7は、水中ポンプ6と排水作業に最低限必要な機材とを搭載している。すなわち、排水ポンプ車7には、このポンプ車7で発生した動力を取出すための動力取り出し装置(PTO)1,このPTO1が取出した動力を用いて電力を発生する発電機2,発電機2から供給された電力で排水する水中ポンプ6,水中ポンプ6を駆動するときに水中ポンプ6の回転速度を制御するインバータ盤4,インバータ盤4と発電機の間に配置した操作盤3,排水ポンプ6から吐出される水を排水河川まで導く排水ホース5とが搭載される。
This will be described with reference to FIG. The drainage pump vehicle 7 is equipped with a submersible pump 6 and equipment necessary for drainage work. That is, the drain pump car 7 includes a power take-out device (PTO) 1 for taking out the power generated in the pump car 7, a generator 2 that generates power using the power taken out by the
洪水現場では、排水ポンプ車7を水際まで走行させる。そして、排水ポンプ車7の動力をPTO1を介して取出し、PTO1から得られた動力で排水ポンプ車7に積載した発電機2を駆動させる。このとき、発電機2から供給された電力を、インバータ盤4を介して水中ポンプ6に供給する。水中ポンプ6とインバータ盤4間を、電線ケーブル8で接続する。それとともに水中ポンプ6に排水ホース5を接続する。水中ポンプを水中に投下したら、排水ホース5を介して氾濫水が河川側に排水される。
At the flood site, the drainage pump car 7 is driven to the shore. Then, the power of the drain pump car 7 is taken out via the
ところで、氾濫する河川から水中ポンプ6を用いて排水するときには、排水先の河川と氾濫する河川との水位差から決定されるシステムヘッドカーブ上で、水中ポンプ6を運転する。しかしながら、水中ポンプ6の吐出揚程が河川護岸堤防を乗り越えてサイホンを形成するまでは、護岸堤防と氾濫する河川との水位差から決定される上記システムヘッドカーブとは異なるシステムヘッドカーブ上で運転される。 By the way, when draining from a flooding river using the submersible pump 6, the submersible pump 6 is operated on a system head curve determined from the difference in water level between the drainage destination river and the flooding river. However, until the discharge head of the submersible pump 6 overcomes the river revetment and forms a siphon, it operates on a system head curve different from the system head curve determined from the water level difference between the revetment and the flooding river. The
つまり、水中ポンプ6の運転初期に出現する、護岸堤防と氾濫する河川の水位差から決定される運転では、水中ポンプ6を低流量域で運転するから、これまでは比較的サイホンを形成しやすい小容量で高揚程の低比速度ポンプを用いていた。水中ポンプに大容量で低揚程の高比速度ポンプを用いると、運転初期のサイホン形成時における低流量運転が不安定領域と重なり、羽根車の前縁から旋回逆流が発生する恐れがあった。 In other words, in the operation determined from the difference in the water level between the revetment embankment and the flooding river that appears in the initial operation of the submersible pump 6, the submersible pump 6 is operated in a low flow area, so that it is relatively easy to form a siphon until now. A low specific speed pump with a small capacity and high head was used. When a high specific speed pump with a large capacity and a low head is used as the submersible pump, the low flow rate operation at the time of siphon formation at the beginning of the operation overlaps with the unstable region, and there is a possibility that a swirl backflow may occur from the leading edge of the impeller.
この旋回逆流は、低流量域ほど高流速であり、締切点付近での極めて低流量運転では、羽根車の目玉部の周速程度の高速な流れになる。したがって、低流量域では、吸込ケーシング内で河川水の土砂によるサンドエロージョンが発生して、樹脂製の部位、特に応力集中が生じやすい吸込ケーシング内のリブ先端付根部が侵食される恐れがある。この不具合は、以下に示す本発明に係る水中ポンプにより解決される。 The swirl backflow has a higher flow rate in the lower flow rate region, and in an extremely low flow rate operation near the deadline, the flow becomes as high as the peripheral speed of the center part of the impeller. Therefore, in the low flow rate region, sand erosion due to river water sediment occurs in the suction casing, and there is a risk that the resin-made part, particularly the root portion of the rib tip in the suction casing, where stress concentration is likely to occur, may be eroded. This problem is solved by the submersible pump according to the present invention described below.
本発明に係る水中ポンプのいくつかの実施例を、図面に基づいて説明する。図1に、樹脂製水中ポンプの一実施例の縦断面図を示す。本実施例に示す水中ポンプ50は、外周吸込みで軸方向吐出し型のポンプであり、モータ18のロータ18bを構成する回転軸15の延在部に、羽根車17が取り付けられている。
Several embodiments of the submersible pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an embodiment of a resin submersible pump. The submersible pump 50 shown in the present embodiment is an outer peripheral suction and axial discharge type pump, and an
図1において、モータ18の回転軸15は右側に大きく延在しており、この回転軸15の中間部および左端側を、軸受16a,16bが回転支持する。ロータ18bとともにモータ18を形成するステータ18aは、円筒状のモータケーシング13内に保持されている。モータケーシングの左端側面は、軸受16bを保持する軸受保持部が形成されたエンドカバー14で覆われている。エンドカバー14には、モータ18に電力を供給する端子やポンプの各種測定信号を伝送する端子が形成されている。
In FIG. 1, the rotating shaft 15 of the
モータケーシング13の右側側面には、軸受16bを保持する軸受保持部が形成されたベアリングハウジング12が取り付けられている。ベアリングハウジング12の右側面には、ベアリングハウジング12およびモータケーシング13と外径がほぼ同じに形成された吸込ケーシング11が取り付けられている。
On the right side surface of the
吸込ケーシング11は図で左側に位置する内筒11bと、図で右側に位置する外筒11aとを有し、内筒11bと外筒11a間を周方向に間隔をおいて複数配置されたリブ20で接続している。吸込ケーシング11の外周のほぼ全域にわたって、外周吸込みを可能にするため、開口部(吸込み口)24が形成されている。吸込み口24の外周部は、ごみ等がポンプ内部に侵入するのを防止するために、ストレーナ22で覆われている。
The
内筒11bの軸心部は、軸方向に延びた円筒状であり、回転軸15に隙間を有して嵌合する。内筒11bのベアリングハウジング12への取り付け部と軸心部間は、吸込み流路を形成するようにラッパ状になっている。回転軸15の内筒11bの背面側に位置する部分には、メカニカルシール19が取り付けられており、モータ18側に水等が侵入するのを防止する。外筒11aは、縦断面形状がU字型に形成されており、左側の部分が内筒
11bとともに吸込み流路を形成し、右側の部分が詳細を後述する羽根車17の流路の壁面を形成する。さらに右端部はフランジ状に形成されており、ほぼ円筒に形成された吐出ケーシング10の外筒10aのフランジ部と係合する。
The axial center portion of the
モータ18の回転軸15は、吸込ケーシング11の内筒11bからさらに左方に延在しており、この延在部に斜流羽根車17を嵌合させ、回転軸15の端部に形成したボルトにナットを係合して固定している。斜流羽根車17はオープンタイプの羽根車で、上述したように吸込ケーシング11の外筒11aが流路壁面を形成する。
The rotating shaft 15 of the
斜流羽根車17のボス部に隣り合って、吐出ケーシング10の内筒10bが配置されている。吐出ケーシング10の内筒10bは、円筒部とドーム部とを有しており、円筒部の外周には複数枚の静翼21が、周方向に間隔をおいて配置されている。静翼21の外径側は、吐出ケーシング10の外筒10a内面に固定されている。吐出ケーシング10の外筒10aのフランジ部には、排水ホースを取り付けるためのホース取付け具23aが取り付けられており、吐出し口25を形成する。ホース取付け具23aにはホース金具23bを介して排水ホース23cが取り付けられる。
An inner cylinder 10 b of the
このように構成した本実施例に示す水中ポンプ6では、羽根車17が回転すると、吸込み口25からストレーナ22を通って、矢印26に示すように斜めに水が水中ポンプ6の内部に吸込まれる。そして、羽根車17で昇圧されて矢印27で示すように右側に移動し、静翼21および吐出ケーシング10を経て排水ホース23へ流入する。
In the submersible pump 6 shown in this embodiment configured as described above, when the
ここで、本実施例で示した水中ポンプ6はいわゆる樹脂製水中ポンプであり、吐出ケーシング10および吸込ケーシング11,静翼21を樹脂で製作している。これにより、水中ポンプ6の重量を低減し、水中ポンプ6を河川に投入する際の作業性を向上させている。さらに、羽根車17は、排水量が大容量である比速度1000以上の高比速度の羽根車であり、河川から排水する際に必要な排水ポンプ台数を少なくしている。これにより、排水準備時間が短縮され、迅速な排水作業が可能になる。
Here, the submersible pump 6 shown in the present embodiment is a so-called resin submersible pump, and the
上述したように、排水運転時には排水先河川と中小河川との水位差で決まるシステムヘッドカーブ上で水中ポンプ6を運転するが、水中ポンプ6の吐出し揚程が河川護岸堤防を乗り越えてサイホンを形成するまでには、護岸堤防との水位差で決まるシステムヘッドカーブ上で運転する。この場合、全揚程を高める必要があり、水中ポンプ6を低流量域で運転させることになる。 As mentioned above, during drainage operation, the submersible pump 6 is operated on the system head curve determined by the difference in water level between the drainage destination river and the small and medium rivers. Until then, drive on the system head curve determined by the water level difference from the revetment. In this case, it is necessary to increase the total head, and the submersible pump 6 is operated in a low flow rate region.
使用点付近で水中ポンプ6を運転するときは、排水は流路の子午面形状に沿って吸込み口24から羽根車17内を通って吐出し口25側へ流出する。これに対して、低流量域で水中ポンプ6を運転すると、羽根車17の前縁から旋回逆流が発生する。吸込ケーシング11部の外筒部11aに取付けたリブ20の流路方向長さが長いと、この旋回逆流がリブ20の先端付根部に衝突し、排水中に含まれる土砂をリブ20の付根部に衝突させるので、サンドエロージョンが発生する恐れがある。
When the submersible pump 6 is operated near the point of use, the drainage is discharged from the
そこで本実施例の水中ポンプ6では、リブ20の流路方向長さを従来よりも短くしている。具体的には、リブ20と吸込ケーシング11の外筒11aの内壁面との接続位置であって最も羽根車17から近い位置である付根位置内径Dbを、外筒11aの内周壁面の最小径De以上としている。さらに、リブ20の反吸込み口側先端部と吸込ケーシング11の子午面断面における吸込み流れの平均流線とのなす角αを、90度以上としている。なお、平均流線の代わりに、子午面断面における吸込み口24付近の流路の平均傾きを用いることもできる。
Therefore, in the submersible pump 6 of the present embodiment, the length of the
図4に、図1に示した水中ポンプ6の吸込み部および羽根車部を縦断面図で示す。仕様点では破線Aで示した流れは、低流量域運転では2点鎖線Bで示したように変化し、羽根車17の前縁から逆流が生じている。しかし、吸込ケーシング11の外筒部11aに取付けたリブ20が旋回逆流とほぼ平行になっているので、旋回逆流の衝突角度が従来よりも小さくなっている。この結果、吸込ケーシング11の外筒部11aに取付けたリブ20の先端付根部に発生するサンドエロージョンを防止できる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the suction portion and the impeller portion of the submersible pump 6 shown in FIG. The flow indicated by the broken line A at the specification point changes as indicated by a two-dot chain line B in the low flow rate operation, and a backflow is generated from the front edge of the
本発明に係る水中ポンプ6の他の実施例を、図2に羽根車17部を中心に縦断面図で示す。本実施例の樹脂製水中ポンプ6は、上記実施例の水中ポンプ6と異なり、吸込ケーシング11の外筒11aの内壁面であって羽根車17入口付近に、周方向に間隔をおいて複数の溝28が形成されている。溝28は、羽根車17の上流側である吸込み側の部分に、軸方向に延びて形成されている。
Another embodiment of the submersible pump 6 according to the present invention is shown in a longitudinal sectional view centering on the
低流量域運転時に、羽根車17の前縁から生ずる逆流の旋回速度を抑制するとともに逆流速度を低減し、衝突角度を小さくすることができる。したがって、排水中に含まれる土砂が吸込ケーシング11の外筒部11aに取付けたリブ20の付根部をサンドエロージョンするのを抑制でき、さらにサンドエロージョンに対する耐久性が増す。なお、この図2に示した実施例の溝28の代わりに、図3に示すように複数の突起29を形成してもよい。この場合にも、突起29は軸方向に羽根車17付近まで延在している。本例によれば、図2に示した実施例と同様に、さらにサンドエロージョンに対する耐久性が増す。
During the low flow range operation, it is possible to suppress the reverse flow speed generated from the leading edge of the
1…PTO、2…発電機、3…操作盤、4…インバータ盤、5,23…排水ホース、6…水中ポンプ(排水ポンプ)、7…排水ポンプ車、8…電線ケーブル、9…燃料運搬車、10…吐出ケーシング、10a…吐出ケーシングの外筒、10b…吐出ケーシングの内筒、11…吸込ケーシング、11a…吸込ケーシングの外筒、11b…吸込ケーシングの内筒、12…ベアリングハウジング、13…モータケーシング、14…エンドカバー、15…回転軸、16a,16b…軸受、17…羽根車、18…モータ、18a…ステータ、
18b…ロータ、19…メカニカルシール、20…リブ、21…静翼、22…ストレーナ、24…吸込み口、25…吐出し口、26,27…水の流れ、28…溝、29…突起、A…仕様点での流れ、B…低流領運転域での流れ。
DESCRIPTION OF
18b ... rotor, 19 ... mechanical seal, 20 ... rib, 21 ... stationary blade, 22 ... strainer, 24 ... suction port, 25 ... discharge port, 26, 27 ... water flow, 28 ... groove, 29 ... projection, A ... flow at the specification point, B ... flow in the low flow operation area.
Claims (5)
前記ケーシングの外周部に水の吸込み口を形成するとともに、このケーシングは吸込み口と前記羽根車間に吸込み流路を形成する吸込ケーシングと、モータケーシングと、吐出ケーシングとを有し、この吐出ケーシングに周方向に間隔をおいて複数の静翼を取り付け、前記吸込ケーシングと吐出ケーシングと静翼とを樹脂製とし、前記吸込ケーシングに周方向に間隔をおいて複数のリブを設け、このリブの反吸込み側端部は、前記羽根車のチップ側に対向する壁面を形成する吸込ケーシングの外筒の最小径部よりも大径部まで延びており、リブの反吸込み側端部が形成する線が、吸込ケーシングにより形成される吸込み流路の平均流線または吸込ケーシングの吸込み口部の平均傾きに対して鈍角となるように形成したことを特徴とする樹脂製水中ポンプ。 In the resin submersible pump that extends the rotating shaft of the motor to one side, attaches the impeller to the extended portion of the rotating shaft, and houses the motor and the impeller in the casing,
A water suction port is formed on the outer periphery of the casing, and the casing includes a suction casing that forms a suction flow path between the suction port and the impeller, a motor casing, and a discharge casing. A plurality of stationary blades are attached at intervals in the circumferential direction, the suction casing, the discharge casing, and the stationary blades are made of resin, and a plurality of ribs are provided in the suction casing at intervals in the circumferential direction. The suction side end portion extends to a larger diameter portion than the minimum diameter portion of the outer cylinder of the suction casing forming a wall surface facing the tip side of the impeller, and a line formed by the anti-suction side end portion of the rib is formed. Made of resin, characterized in that it has an obtuse angle with respect to the average streamline of the suction flow path formed by the suction casing or the average inclination of the suction port of the suction casing Medium pump.
2. The resin submersible pump according to claim 1, wherein the motor casing, the suction casing, and the discharge casing are sequentially connected in the axial direction to form a cylindrical casing.
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