JP2008069726A - Submerged pump device and discharge method of infiltrating water in seal chamber in submerged pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中ポンプ装置及び水中ポンプのシール室の浸入水排出方法に係り、詳しくは主軸を介してモータで駆動される羽根車と、前記モータと前記ポンプとの間の前記主軸に設けられるメカニカルシールを収容するシール室とを有して成る水中ポンプ装置及び水中ポンプのシール室の浸入水排出方法に関するものである。 The present invention relates to a submersible pump device and a method for entering and discharging a seal chamber of a submersible pump, and more particularly, to an impeller driven by a motor via a main shaft, and to the main shaft between the motor and the pump. The present invention relates to a submersible pump device having a seal chamber that houses a mechanical seal, and a method for entering and discharging a seal chamber of a submersible pump.
この種の水中ポンプにおいては、モータへの浸水を防止すべく主軸にメカニカルシールが装備されており、メカニカルシールは、これを囲繞するメカニカルシール室(以下、「シール室」と略称する)内において潤滑油に漬されている。潤滑油に漬されているメカニカルシールは、水分がモータ側に浸入するのを阻止するためのものであるが、シールの構造上、極僅かながらシール室に水分が滲みこんで来ることは避けられない。従って、使用時間の経過に伴ってシール室には水分が増加してくるので、定期的に水中ポンプを一旦水中から引き上げ、潤滑油の一部を抜き取って目視確認する必要があった。 In this type of submersible pump, the main shaft is equipped with a mechanical seal in order to prevent water from entering the motor, and the mechanical seal is enclosed in a mechanical seal chamber (hereinafter abbreviated as “seal chamber”). It is immersed in lubricating oil. Mechanical seals immersed in lubricating oil are intended to prevent moisture from entering the motor side, but due to the structure of the seal, it is unavoidable that moisture penetrates into the seal chamber slightly. Absent. Therefore, since moisture increases in the seal chamber as the usage time elapses, it is necessary to periodically pull up the submersible pump from the water, extract a part of the lubricating oil, and visually check it.
前記定期点検は、水中に据え付けられている水中ポンプを水面上に引き上げる作業(又はその作業に加え、引き上げられた水中ポンプを整備作業場所に横移動させる作業)、及び潤滑油を抜き取っての確認作業(又は、それに加えて潤滑油の補給作業)という面倒で煩わしい作業を伴う。このとき、メカニカルシールの異常が疑われる場合には、水中ポンプの分解、部品交換、再組付けという作業を行うことになる。そこで、特許文献1において開示されるように、シール室に浸水検知器等の水分検出手段を設けることにより、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままの状態でシール室の水分が過剰状態に至ったことを知ることが可能となる技術が開発されている。これにより、異常の有無に拘らずに水中ポンプを引き上げて確認(定期点検)する無駄が省けるようになるとともに、水分の増加が著しいことをもってメカニカルシールの異常を早期に検知することも可能になるという利点がある。
The periodic inspection includes the work of lifting the submersible pump installed in the water above the surface of the water (or in addition to that work, moving the lifted submersible pump laterally to the maintenance work place) and confirming that the lubricating oil has been removed. This involves troublesome and troublesome work (or lubrication oil supply work). At this time, when an abnormality of the mechanical seal is suspected, operations such as disassembly of the submersible pump, replacement of parts, and reassembly are performed. Therefore, as disclosed in
前記特許文献1による水中ポンプでは、水分検出手段の検出値が所定値を越えると異常であると判断できるから、その異常検出後直ちに、或いはしかる後に水中ポンプを水中から引き上げ、シール室を分解する等して侵入した水を取り除くとか、それに加えて潤滑油を補給したりすることになる。このように、水中ポンプの引き上げや点検整備を必要時にのみ行えば良い点で、従来に比べて改善されているものの、水中ポンプの引き上げや潤滑油の補給等の煩わしい作業を行う必要がある。
In the submersible pump according to
そこで、特許文献2において開示されるように、浸水検知器に加えて、シール室の上端部に接続される大気開放配管と、シール室の上側に形成されている浸水検知槽の下部に接続される水抜き配管、及びモータ室下端部に接続される空気入れ配管を設ける技術が開発されている。この技術によれば、浸水して浸水検知器が作動すると地上に置かれた空気圧縮機の空気を空気入れ配管を通してモータ室に供給し、浸水した水を水抜き配管を通して地上部に排出させることができるので、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま浸入水を排出する水抜き作業が行える、というものである。
しかしながら、特許文献2において開示された技術では、水中に据え付けた状態でシール室に浸入した水を排出する水抜き作業を行うためには、そのための駆動源である空気圧縮機(コンプレッサー等)を地上部に用意しなければならず、コストが嵩むものとなる。このように、いずれの特許文献に示された技術でも、シール室に浸入した水の排出に関しては、コスト面やメンテナンス作業性の点でさらなる改善の余地が残されているものであった。
However, in the technique disclosed in
本発明の目的は、水中ポンプにおける重要な機能部位であるシール室に浸入した水を排出する水抜き作業を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、水抜きに関する作業の簡単化や労力軽減を図るとともに、そのための必要コストを従来よりも低減させながら実現できる水中ポンプ装置を提供する点にある。また、前記水中ポンプのシール室の浸入水排出方法を提供する点も目的である。 The purpose of the present invention is to simplify the drainage operation as a drainage operation for discharging the water that has entered the seal chamber, which is an important functional part of the submersible pump, while it is still installed in the water without pulling up the submersible pump. The present invention is to provide a submersible pump device that can be realized while reducing the cost and cost of the conventional method. Another object of the present invention is to provide a method for entering and discharging the seal chamber of the submersible pump.
請求項1に係る発明は、主軸8を介してモータ11で駆動される羽根車3と、前記モータ11と前記羽根車3との間の前記主軸8に設けられるメカニカルシール6を収容するシール室20と、前記シール室20の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段21と、前記シール室20に接続される供給管23を介して潤滑油を補給する給油タンク24と、前記シール室20の底部に接続される排出路25とを有して成る水中ポンプ装置において、
前記排出路25における設定最高液面の高さ位置が、前記給油タンク24の油出口24aの高さ位置よりも、前記油出口24aの前記シール室20に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記水分検出手段21による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンク24の潤滑油を前記シール室20に補給することでその底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路25を通して排出させる水抜き制御を行う制御手段34を設けてあることを特徴とするものである。尚、排出路25とは、排出管だけでなく、タンク状の貯留空間等も含む概念の総称である。
The invention according to
The height position of the set maximum liquid level in the
When the detection value by the moisture detecting means 21 reaches a predetermined value, the lubricating oil in the
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の水中ポンプ装置において、前記シール室20に、その上端部に連通する大気開放路27と、この大気開放路27の断続が可能で、かつ、通常は閉じ位置に維持される切換弁31と、潤滑油の油面レベルを検出する油面検出手段19とを設け、前記制御手段34は、前記シール室20への潤滑油補給の開始時における前記シール室20の油面レベルが設定高さ位置よりも低い場合には、その低い油面レベルの検出時から、前記給油タンク24からの油補給によって前記シール室20の油面レベルが設定高さ位置に上昇するまでの間は前記切換弁31を開き位置に切換えるエア抜き制御を行うものに構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の水中ポンプ装置において、前記排出路25には前記シール室20から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンク26が設けらており、前記排液タンク26における貯留液面の設定最高高さ位置が、前記給油タンク24における油出口24aの高さ位置よりも、前記油出口24aの前記シール室20に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定されていることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the submersible pump device according to the first or second aspect, the
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の水中ポンプ装置において、前記給油タンク24と前記排液タンク26とが、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所Wの水面Lより上方に配置されていることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the submersible pump device according to the third aspect, the
請求項5に係る発明は、請求項2に記載の水中ポンプ装置において、前記排出路25には前記シール室20から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンク26が設けられており、前記排液タンク26における貯留液面の設定最大高さ位置が、前記給油タンク24における油出口24aの高さ位置よりも、前記油出口24aの前記シール室20に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記切換弁31は、前記排液タンク26の上部に接続される第1ポートp1と、前記大気開放路27に接続される第2ポートp2と、大気開放される第3ポートp3とを有し、前記第1ポートp1と前記第3ポートp3とを連通させ、かつ、前記第2ポートp2は閉じる第1位置と、前記第2ポートp2と前記第3ポートp3とを連通させ、かつ、前記第1ポートp1は閉じる第2位置との切換えが自在な三方弁に構成され、
前記エア抜き制御時には前記三方弁31を前記第2位置に切換え、前記水抜き制御時には前記三方弁31を前記第1位置に切換えるように前記制御手段34が構成され、
前記給油タンク24と前記排液タンク26とをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備Tが、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所Wの水面Lより上方に配置されていることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the submersible pump device according to the second aspect, the
The
The control means 34 is configured to switch the three-
The tank facility T configured by arranging the
請求項6に係る発明は、主軸8を介してモータ11で駆動される羽根車3と、前記モータ11と前記羽根車3との間の前記主軸8に設けられるメカニカルシール6を収容するシール室20と、前記シール室20の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段21と、前記シール室20に接続される供給管23を介して潤滑油を補給する給油タンク24と、前記シール室20の底部に接続される排出路25とを有して成る水中ポンプのシール室の浸入水排出方法において、
前記排出路25における設定最高液面の高さ位置を、前記給油タンク24の油出口24aの高さ位置よりも、前記油出口24aの前記シール室20に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くしておき、前記水分検出手段21による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンク24の潤滑油を前記シール室20に補給することによって前記シール室20の底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路25を通して排出させることを特徴とするものである。
The invention according to
The specific gravity of water and lubricating oil is set such that the height position of the set maximum liquid level in the
請求項1の発明は、水分検出手段が限界許容水分量に達したことの検知情報により、給油タンクの潤滑油をシール室に落下供給させ、それによってシール室底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を排出路を通して強制押し出し排出させるものであり、そのために排出路における設定最高液面の高さ位置が、給油タンクの油出口の高さ位置よりも、給油タンクの油出口のシール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定してある。給油タンクの油出口を排出路における設定最高液面に対して高くすることにより、潤滑油の持つ位置エネルギーによってシール室から水分を押し出して強制除去したり、或いはそれに加えて上昇移動させて水面上の回収部に排出させたりすることが可能になるのである。 According to the first aspect of the present invention, in accordance with the detection information indicating that the moisture detecting means has reached the limit allowable moisture amount, the lubricating oil in the oil tank is dropped and supplied to the seal chamber, thereby intruding water or water accumulated at the bottom of the seal chamber. Forcibly pushes and discharges the mixture of oil and lubricating oil through the discharge passage, so that the height position of the set maximum liquid level in the discharge passage is higher than the oil outlet height position of the oil supply tank. The height relative to the seal chamber is multiplied by the specific gravity difference between the water and the lubricating oil, and the height is set to be lower than the value divided by the specific gravity of the water. By making the oil outlet of the oil tank higher than the set maximum liquid level in the discharge path, water is pushed out of the seal chamber by the potential energy of the lubricating oil and forcedly removed, or in addition to that, it is moved upward and moved above the water surface. It can be discharged to the recovery unit.
その結果、水中ポンプにおける重要な機能部位であるシール室に浸入した水の排出を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、浸入水排出に関する作業の簡単化や労力軽減と、そのためのコストを従来よりも低減させながら実現することができる。この場合、水分検出手段として赤外線式油中水分計を用いることができる。 As a result, it is possible to discharge the water that has entered the seal chamber, which is an important functional part of the submersible pump, while keeping it installed in the water without pulling up the submersible pump. This can be realized while reducing the cost for the conventional method. In this case, an infrared oil moisture meter can be used as the moisture detection means.
請求項2の発明によれば、必要時に弁の切換操作さえすれば位置エネルギーによる潤滑油のシール室への補給、並びにその潤滑油補給に伴うシール室からの浸入水の排出も同時に行うことができるのに加えて、大気開放路からの排気によって潤滑油の量を規定の量に復元させることも行えるようになる。つまり、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま、シール室から浸入水を排出する作業と潤滑油の補給だけでなく、潤滑油を規定量に戻すことも同時に、しかも専用の駆動源を用いることなく行える利点がある。 According to the second aspect of the present invention, if the valve is switched when necessary, the lubricating oil can be replenished to the seal chamber by potential energy and the intruding water can be discharged from the seal chamber simultaneously with the replenishment of the lubricating oil. In addition to being able to do so, the amount of lubricating oil can be restored to a prescribed amount by exhausting air from the atmosphere. In other words, with the submersible pump installed in the water without pulling up, not only the work of discharging the intrusion water from the seal chamber and the replenishment of the lubricating oil, but also the return of the lubricating oil to the specified amount, and at the same time, a dedicated drive source is used. There is an advantage that can be done without.
請求項3の発明によれば、シール室から排出した浸入水を排液タンクに回収できるようになり、位置エネルギーによって排水処理まで行える。請求項4の発明によれば、請求項3による効果を、装置の主要部が水面上に配置されて、より便利で扱い易い状態で得ることができる利点が得られる。
According to the third aspect of the invention, the intrusion water discharged from the seal chamber can be collected in the drainage tank, and the wastewater treatment can be performed by the potential energy. According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項2の発明による効果が得られるとともに、シール室のエア抜き及び浸入水の排出やシール室への油補給の切換を担う三方弁を用い、給油タンクの下方に排液タンクが配置され、これらのタンク設備が水面上に配置されるので、水面上の装置部分のメンテナンスが容易になるほか、装置のコンパクト化が図れるという効果が追加さる水中ポンプ装置を提供することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、位置エネルギーを利用して、シール室に浸入した水の排出を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、浸入水排出に関する作業の簡単化や労力軽減と、そのためのコストを従来よりも低減させながら実現する方法を提供することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to discharge the water that has entered the seal chamber using the potential energy while the submersible pump is installed in the water without pulling up the submersible pump. It is possible to provide a method for reducing the labor and realizing the cost for reducing the labor compared to the prior art.
以下に、本発明による水中ポンプの水抜き装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1〜図3は水中ポンプの断面図やその据付構造を示す側面図、平面図、図4〜図9は水抜き装置の動作原理を示す一連の作用図、図10は軸流型水中ポンプの断面図、図11は実施例2の水抜き装置、図12はタンク設備の別構造図である。 Hereinafter, embodiments of a draining device for a submersible pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are sectional views of a submersible pump and a side view and a plan view showing the installation structure thereof, FIGS. 4 to 9 are a series of operational views showing the operation principle of a water draining device, and FIG. 10 is an axial flow type submersible pump. FIG. 11 is a water draining device of Example 2, and FIG. 12 is another structural diagram of tank equipment.
〔実施例1〕
実施例1による水中ポンプの水抜き装置は、図1〜図3に示すように、渦巻形の水中ポンプに適用したものである。この渦巻形水中ポンプAの基本構造自体は公知のものであって、図1に示すように、大別して上部のモータ部a、下部のポンプ部b、及びそれらの上下中間に位置するシール部cとから構成されている。
[Example 1]
The water draining device for the submersible pump according to the first embodiment is applied to a spiral submersible pump as shown in FIGS. The basic structure of the spiral submersible pump A is known per se, and as shown in FIG. 1, it is roughly divided into an upper motor part a, a lower pump part b, and a seal part c positioned between the upper and lower parts thereof. It consists of and.
水中ポンプAの基本構造を概略説明すると、1は吸込みカバー、2は吸込みライナー、3は羽根車、4はケーシング(ポンプケーシング)、5はケーシングライナー、6は上下二段のメカニカルシール、7は玉軸受、8は主軸、9は冷却筒、10はモータフレーム、11はモータ、12は玉軸受、13は端子板、14はエルボ管(吐出し曲管)、15はガイド金具、17はサーモガード、18はケーブル、19は油面検出手段、21は水分検出手段である。 Briefly explaining the basic structure of the submersible pump A, 1 is a suction cover, 2 is a suction liner, 3 is an impeller, 4 is a casing (pump casing), 5 is a casing liner, 6 is a two-stage mechanical seal, and 7 is a mechanical seal. Ball bearing, 8 is main shaft, 9 is a cooling cylinder, 10 is a motor frame, 11 is a motor, 12 is a ball bearing, 13 is a terminal plate, 14 is an elbow pipe (discharge pipe), 15 is a guide fitting, 17 is a thermostat A guard, 18 is a cable, 19 is an oil level detecting means, and 21 is a moisture detecting means.
本水中ポンプAの使用状況の一例は、図2,3に示すように、下水や汚水の処理槽や堰の貯留池等の水溜り箇所の段付状底壁40には、揚水管41の下端に位置するエルボ管14が固定されており、水中ポンプAは、その吐出口部42をエルボ管14の開口部43に引掛けることで重力によって係止固定されている。即ち、渦巻形のケーシング4の斜めカットされたような形状の開口面4aの上側に突設されているガイド金具15を、エルボ開口部43の頂部に上方から下方に落し込み移動させることで引っ掛け、その引掛け部を支点としてポンプ重量が作用する片持ち支持構造で構成され、ケーシング開口面4aがエルボ開口面43aに押圧当接される状態で水中ポンプAが係止固定されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, an example of the usage situation of the submersible pump A is as follows. A stepped
また、エルボ開口部43の両横には計一対のガイドバー44,44が、水面上の構造物45に架けて立設されており、それらガイドバー44,44が嵌り込む左右一対の凹入半円部4b,4bがガイド金具15の先端部に一体形成されている。このような構成により、水中ポンプAの上端部に一体形成されているリング部22,22に通されるチェン等用いて、水中ポンプAを図示しない昇降機で昇降移動させる場合には、ガイドバー44,44と凹入半円部4b,4bとの嵌合によるガイド機能により、エルボ開口部43に係止固定される使用状態と、水面上に引き上げられたメンテナンス状態との切換が自在となるよう、ガイドバー44,44に沿って垂直に上げ下げ移動させることができる。
In addition, a pair of guide bars 44, 44 are erected on both sides of the
次に、浸入水を排出する水抜き装置Bについて説明する。図1,図4に示すように、水抜き装置Bは、シール室20に潤滑油mを重力(位置エネルギー)を利用して補給することにより、シール室20に浸入して溜っている水を押し出し排出させるものであり、水抜きと潤滑油補給とを同時に達成することができる。以下に、その構造と作用等について詳しく説明する。
Next, the water draining apparatus B that discharges intrusion water will be described. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, the water draining device B replenishes the
シール部cを構成する主な要素であり、潤滑油mで満たされているるシール室20には、図1,図4に示すように、上段のメカニカルシール6、水分検出手段21、及び油面検出手段19が装備されている。水分検出手段21は、シール室20の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出自在なものであり、ここでは一例として公知の赤外線式油中水分計を用いている。赤外線式油中水分計21は、所定波長の赤外線の照射による吸収スペクトルを分光法(フーリエ変換赤外線分光法)で処理することにより、潤滑油mに含まれる水分量を測定して検出することができる水分センサである。シール室20内における潤滑油の油面レベルを検出する油面検出手段19は油面センサで構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
シール室20に接続される供給管23を介して潤滑油mを補給可能な給油タンク24と、シール室20の底部に排出管(排出路の一例)25を介して接続される排液タンク26クと、シール室20の上端部に大気開放路27を介して接続される通気タンク部28と、大気開放路27の断続が可能で、かつ、通常は閉じ位置に維持される給油用切換弁29が設けられている。そして、給油タンク24の上端部に接続される大気開放用で通常は開放位置に維持される通気用切換弁30、給油タンク24の上端部と排液タンク26の上端部と通気タンク部28とに接続される三方弁31、排液タンク26の下端部に接続される人為操作型のドレン用切換弁(ドレン用の開閉弁)32、及び排液タンク26の上部に接続される人為操作型のエア導入用切換弁(掃気用の開閉弁)33が装備されている。
An
給油タンク24と、通気タンク部28と、排液タンク26とをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備Tは、水中ポンプAが埋没されている水溜り箇所Wの水面Lより上方に配置されている。この場合、5個の切換弁29〜33をタンク設備Tに一体的に組み込むように構成すれば好都合である。そして、図4に示すように、給油用切換弁29の切換機構29a、通気用切換弁30の切換機構30a、三方弁31の切換機構31a、油面センサ19、及び油中水分計21等を電気的に接続する制御装置(制御手段の一例)34が装備されている。尚、図面都合上、図4においては、制御装置34が水中に配置されているかのように描かれているが、実際には水面上に設けられている。
The tank facility T configured by arranging the
三方弁31は、排液タンク26の上部に接続される第1ポートp1と、大気開放路27に接続される第2ポートp2と、給油タンク24の上部及び常開の通気用切換弁30を介して大気開放される第3ポートp3とを有し、第1ポートp1と第3ポートp3とを連通させ、かつ、第2ポートは閉じる第1位置(図6,7,8の状態)と、第2ポートp2と第3ポートp2とを連通させ、かつ、第1ポートp1は閉じる第2位置(図4,5,9の状態)との切換えが自在に構成されている。
The three-
さて、制御装置34による水抜き制御手段37とエア抜き制御手段38について説明する。シール室20には、当初は潤滑油mのみが目一杯充填されているが、水中での連続使用に従い、メカニカルシール6部分からの微量の浸水が次第にシール室20に溜ってくる。また、この水分がシール室20に溜ってくる現象は、メカニカルシール6の損傷によって早期に生じることもある。いずれにせよ、シール室20内に溜った浸入水は、不都合が生じる前に除去して適量の潤滑油のみが存在する状態に復元させる必要があり、制御装置34の機能により、その復元動作がほぼ自動的に行えるものとなっている。
Now, the water drain control means 37 and the air vent control means 38 by the
まず、図4は、水中ポンプAの停止時(停止後、暫く経ったときの状態)において、シール室20に許容レベル以上に水分(浸入水)wが溜ったことを油中水分計21が正に検出した時点の状態を示している。この停止状態では、シール室20の底部に水分が溜り、その上方に水より比重の軽い潤滑油が溜るとともに、その上方に空気(他のガス等も含む)が溜っており、三方弁31は給油タンク24と通気タンク部28とが連通する第2位置に切換えられ、かつ、それまで閉じ位置にあった給油用切換弁29は油中水分計21の検出作動に伴って開き位置に切換えられる。通気用切換弁30は開いたままであり、ドレン用切換弁32及びエア導入用切換弁33も閉じ位置のままである。尚、レベルdは潤滑油の満タン位置、レベルeは補給位置、レベルfは最低限度位置であり、図4では、潤滑油mが最低限度位置に低下する前に水分量が許容限界値に達した状況を示している。
First, FIG. 4 shows that when the submersible pump A is stopped (a state after a while after the stoppage), the
給油用切換弁29の開操作に伴い、図5に示すように、排液タンク26は閉じられており、かつ、通気タンク部28は大気開放状態にあるので、給油タンク24の潤滑油がシール室20との落差によって流れ出し、供給管23を通ってシール室20に補給される。つまり、制御装置34に組み込まれているエア抜き制御手段38により、シール室20への潤滑油補給の開始時におけるシール室20の油面レベルが設定高さ位置よりも低い場合には、その低い油面レベルの検出時から、給油タンク24からの油補給によってシール室20の油面レベルが設定高さ位置(この場合はレベルe)に上昇するまでの間は、少なくとも三方弁(切換弁の一例)31を第2位置に切換えて保持するエア抜き制御が行われるように構成されている。
With the opening operation of the
そして潤滑油mの補給によってシール室20の油面位置がレベルeにまで上昇すると、そのことの油面センサ19の検出に伴い、図6に示すように、給油用切換弁29を開き位置に維持したままの状態において、三方弁31を給油タンク24と排液タンク26とが連通する第1位置に切換える。すると、大気開放路27が閉じられているので、尚も給油タンク24から補給される潤滑油mがシール室20においてレベルe以上には留まることができず、代わりにシール室20の底部に溜っている浸入水wを潤滑油mの供給圧力によって排出管25へ押し出し始めるようになる。
When the oil level in the
引き続きの潤滑油補給により、図7に示すように、シール室20における油面位置がレベルeに維持されたまま水分(浸入水)wのみが排出管25に押し出されて行く状態が暫く続く。図7は、押し出された水分wの大部分が排液タンク26に回収されており、水分wの最下端が丁度レベルeに到達したときの状況を描いてある。この場合、図示は省略するが、排液タンク26に水分が回収されてきたらドレン用切換弁32を開き操作し、回収されてくる浸入水を排液タンク26に一旦溜めることなくドレン路35を介して排水させるようにすることも可能である。つまり、制御装置34に組み込まれている水抜き制御手段37により、油中水分計21による検出値が所定値に達したら、給油タンク24の潤滑油mをシール室20に補給することでその底部に溜っている浸入水wを排出管25を通して排水させる水抜き制御が行われる。
By continuing the replenishment of the lubricating oil, as shown in FIG. 7, the state where only the water (intrusion water) w is pushed out to the
そして、図8に示すように、押し出された浸入水wが全て排液タンク26に回収されると、即ち、排出管25内で上昇する潤滑油mの上端が排液タンク26の底面レベルに達する状態になると、給油用切換弁29を閉じ位置に切換えて潤滑油mの補給を停止する。この状態は、例えば、給油油中水分計21の検出値が最低値を示してから所定時間の経過を持って判断する制御や、図8に仮想線で示すように、油検出手段36を排液タンク26に設ける等の手段が考えられる。
Then, as shown in FIG. 8, when all of the extruded intrusion water w is collected in the
全ての浸入水wが排液タンク26に回収されたら、図9に示すように、三方弁31を第2位置に切換えてシール室20を大気開放状態にするとともに、ドレン用切換弁32及びエア導入用切換弁33を開き操作し、排液タンク26に回収された浸入水wがドレン路35を介して排水され、それによってタンク内を空にすることができる。排液タンク26に描かれている仮想線の水平ラインは、回収された浸入水wの上面位置の最も高い位置(許容上限位置)を示している(図8参照)。尚、上記の説明では水(浸入水)の排出という形で記載したが、水と潤滑油との混合物の状態であっても良い。
When all the infiltrated water w is collected in the
図示は省略するが、排液タンク26が空になるとドレン用切換弁32を閉じ操作し、排出管25に溜っている潤滑油mを重力によってシール室20に戻すことが可能であり、それによってシール室20の油面レベルをレベルeからレベルdまで回復させることが可能である。さらに、給油用切換弁29を、供給管23を大気開放し、かつ、給油タンク24は断絶する位置に切換え可能な3位置切換弁としておけば、供給間23の潤滑油もシール室20に戻し可能となって好都合である。
Although illustration is omitted, when the
ところで、前述した水抜き制御においては、潤滑油mを重力によって落下供給させること、即ち位置エネルギーを用いて水を押し出して排出するようにしてある。つまり、図4,7〜9に示すように、シール室への潤滑油補給による浸入水の強制押出し移動が重力によって行われるように、排出管25における設定最高液面の高さ位置が、給油タンク24の油出口24aの高さ位置よりも、給油タンク24のシール室20に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定されている。より詳しくは、排液タンク26における貯留水面の設定最大高さ位置、即ち、エア導入用切換弁33の位置(排出管25の出口でもある)が、給油タンク24における油出口(この場合は給油タンク24の底の位置)24aの高さ位置よりも、油出口24aのシール室20に対する高さH1に潤滑油mと水wとの比重差(β−α)を乗じ、かつ、水の比重βで除した値を越して低くなる状態に設定されている〔後述の式(2)を参照〕。
By the way, in the drainage control described above, the lubricating oil m is dropped and supplied by gravity, that is, the water is pushed out and discharged using the potential energy. That is, as shown in FIGS. 4 and 7 to 9, the height position of the set maximum liquid level in the
さらに具体的に述べると、潤滑油と水とのそれぞれの比重をα、β、シール室20の底から給油タンク24の油出口24aまでの高さをH1、そしてシール室20の底から排液タンク26におけるエア導入用切換弁33の位置までの高さ(「排出路における設定最高液面」の一例)をH2とすると、
α×H1>β×H2……(1)
が成り立つように、各高さ位置H1,H2が定められている。つまり、
H1−H2>H1×(β−α)/β……(2)
が成り立つことであり、タンク設備Tにおいては、中間層の通気タンク部28を上下に幅のある空間層として給油タンク24と排液タンク26との必要となる上下寸法差を稼ぐ構成としてある。
More specifically, the specific gravity of the lubricating oil and water is α, β, the height from the bottom of the
α × H1> β × H2 (1)
The height positions H1 and H2 are determined so that That means
H1−H2> H1 × (β−α) / β (2)
In the tank facility T, the middle
このように条件設定することにより、必要時に弁の切換操作さえすれば位置エネルギーによる潤滑油のシール室20への補給、並びにその潤滑油補給に伴うシール室20からの水抜きも同時に行うことができる技術であり、水抜き用ポンプや油供給用モータ機構、或いはエア供給機構といった専用の駆動源が不要で、廉価で簡便な手段でもって、水抜きや油補給等のシール室20のメンテナンスが行えるようになっている。つまり、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま、水面上においてシール室の水抜きだけでなく、それによって結局は必要となる潤滑油の補給も同時に、しかも専用の駆動源を用いることなく行えるものである。
By setting the conditions in this manner, if the valve is switched when necessary, the lubricating oil can be replenished to the
参考に記すが、タンク設備Tは、図12に示すように、三方弁31を通気タンク部28に内装してコンパクト化された構造のものでも良い。この場合、第1ポートp1は排液タンク26の上端部に、そして、第3ポートp3に接続される弁管39の上端が、給油タンク24の上端部に開口する状態に構成するのが好都合と考えられる。また、図示は省略するが、三方弁21の代わりに、大気開放炉27又は通気タンク部28に接続される大気開放用の切換弁(通常は閉じ位置に切換操作される)と、排液タンク26の上部に接続される大気開放用の切換弁(エア導入用切換弁33で兼用させる構造でも可)とを設け、各別に開閉制御することで三方弁21の機能と同等の機能を発揮させるようにしても良い。
As shown in the reference, the tank facility T may have a compact structure in which the three-
〔実施例2〕
本発明による水抜き装置Bは、図10に示す軸流型の水中ポンプAに適用しても良い。図10において、1は吸い込みカバー、3は羽根車、4はケーシング、6はメカニカルシール、7は軸受、8は主軸、10はモータフレーム、11はモータ、18はケーブル、19は油面検出手段、21は水分検出手段、23は潤滑油の供給路、25は排出管25、27は大気開放路である。また、20はシール室である。水抜き装置B自体に関しては実施例1によるものと同様のため、ここでの説明は省略する。また、軸流型の水中ポンプAを斜流型の水中ポンプとしても良く、ポンプの形式に限定さないことは言うまでもない。
[Example 2]
The water draining apparatus B according to the present invention may be applied to the axial flow type submersible pump A shown in FIG. In FIG. 10, 1 is a suction cover, 3 is an impeller, 4 is a casing, 6 is a mechanical seal, 7 is a bearing, 8 is a main shaft, 10 is a motor frame, 11 is a motor, 18 is a cable, 19 is an oil level detecting means. , 21 is a moisture detecting means, 23 is a lubricating oil supply path, 25 is a
〔実施例3〕
水抜き装置Bは、図11に示すような構成とすることも可能である。即ち、シール室20の上端に給油管23を介して接続される給油タンク24を水面上の高い位置に配置し、シール室20の下端に接続される排出管25を、その出口25aが貯水槽Wの側壁46を防水貫通して取り出される状態に設ける、という構成である。つまり、水分検出手段21が水分検出すると、水中ポンプAを停止させてシール室20の底に水が溜る状態とし、それから給油用切換弁29を開き操作して潤滑油mをシール室20に補給することにより、前述した位置エネルギーによって油より比重の重い水wを押し出して排出管25から排水させる装置である。この場合、排出管25における側壁46を突き抜ける部分が「排出路における設定最高液面」に相当する。
Example 3
The water draining device B may be configured as shown in FIG. That is, an
尚、図11は給油タンク24からシール室20への潤滑油の補給による水抜き作動中の状態を描いてあり、給油用切換弁29は開き位置に切換操作されているが、通常は閉じ位置に操作されている。また、メカニカルシールが損傷し、潤滑油が流れ出した場合には、潤滑油の減少を油面センサ19で検知できるので、潤滑油を適宜補充できる。こうすることでメカニカルシールが損傷しても一定時間は運転を維持することができる。
FIG. 11 depicts a state in which water is being drained by replenishing the lubricating oil from the
3 羽根車
6 メカニカルシール
8 主軸
11 モータ
20 シール室
21 水分検出手段
23 供給管
24 給油タンク
24a 油出口
25 排出管(排出路)
26 排液タンク(排出路)
27 大気開放路
31 切換弁、三方弁
34 制御手段
b ポンプ部
p1 第1ポート
p2 第2ポート
p3 第3ポート
A 水中ポンプ
B 水抜き装置
L 水面
W 水溜り箇所
3
26 Drainage tank (discharge path)
27 Atmospheric
Claims (6)
前記排出路における設定最高液面の高さ位置が、前記給油タンクの油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記水分検出手段による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンクの潤滑油を前記シール室に補給することでその底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路を通して排出させる水抜き制御を行う制御手段を設けてある水中ポンプ装置。 An impeller driven by a motor via a main shaft, a seal chamber that houses a mechanical seal provided on the main shaft between the motor and the impeller, and an amount of moisture in the seal chamber or a moisture amount relative to lubricating oil A submersible pump comprising a moisture detecting means for detecting the ratio of the oil, a fuel tank for supplying lubricating oil via a supply pipe connected to the seal chamber, and a discharge path connected to the bottom of the seal chamber A device,
The height position of the set maximum liquid level in the discharge passage is multiplied by the specific gravity difference between water and lubricating oil to the height of the oil outlet with respect to the seal chamber rather than the height position of the oil outlet of the oil tank. Is set to be lower than the value divided by the specific gravity of water,
When the detection value by the moisture detection means reaches a predetermined value, the lubricating oil in the oil tank is replenished to the seal chamber by using gravity, so that the infiltrated water or the mixture of water and lubricating oil is accumulated at the bottom thereof. A submersible pump device provided with control means for performing drainage control for discharging water through the discharge passage.
前記切換弁は、前記排液タンクの上部に接続される第1ポートと、前記大気開放路に接続される第2ポートと、大気開放される第3ポートとを有し、前記第1ポートと前記第3ポートとを連通させ、かつ、前記第2ポートは閉じる第1位置と、前記第2ポートと前記第3ポートとを連通させ、かつ、前記第1ポートは閉じる第2位置との切換えが自在な三方弁に構成され、
前記エア抜き制御時には前記三方弁を前記第2位置に切換え、前記水抜き制御時には前記三方弁を前記第1位置に切換えるように前記制御手段が構成され、
前記給油タンクと前記排液タンクとをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備が、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所の水面より上方に配置されている請求項2に記載の水中ポンプの水抜き装置。 The drainage path is provided with a drainage tank capable of storing the ingress water or lubricating oil discharged from the seal chamber, and the set maximum height position of the stored liquid level in the drainage tank is set in the oil supply tank. The height of the oil outlet is set to be lower than the height of the oil outlet relative to the seal chamber by a specific gravity difference between water and lubricating oil, and divided by the specific gravity of water,
The switching valve has a first port connected to an upper portion of the drainage tank, a second port connected to the atmosphere release path, and a third port opened to the atmosphere, and the first port; Switching between a first position in which the third port is communicated and the second port is closed, and a second position in which the second port and the third port are communicated and the first port is closed Is configured as a free three-way valve,
The control means is configured to switch the three-way valve to the second position during the air bleeding control, and to switch the three-way valve to the first position during the water draining control,
3. The underwater according to claim 2, wherein the tank facility configured by arranging the oil supply tank and the drainage tank in this order from the top to the bottom is arranged above the water surface of the water reservoir where the submersible pump is buried. Pump drainer.
前記排出路における設定最高液面の高さ位置を、前記給油タンクの油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くしておき、前記水分検出手段による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンクの潤滑油を前記シール室に補給することによって前記シール室の底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路を通して排出させる水中ポンプのシール室の浸入水排出方法。 An impeller driven by a motor via a main shaft, a seal chamber that houses a mechanical seal provided on the main shaft between the motor and the impeller, and an amount of moisture in the seal chamber or a moisture amount relative to lubricating oil A submersible pump comprising a moisture detecting means for detecting the ratio of the oil, a fuel tank for supplying lubricating oil via a supply pipe connected to the seal chamber, and a discharge path connected to the bottom of the seal chamber Intrusion water discharge method of the seal chamber,
The height position of the set maximum liquid level in the discharge passage is multiplied by the specific gravity difference between water and lubricating oil to the height of the oil outlet with respect to the seal chamber, rather than the height position of the oil outlet of the oil tank. When the value detected by the moisture detecting means reaches a predetermined value, the lubricating oil in the oil tank is replenished to the seal chamber by using gravity. An intrusion water discharge method for a seal chamber of a submersible pump, wherein intrusion water or a mixture of water and lubricating oil accumulated at the bottom of the seal chamber is discharged through the discharge passage.
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