JP2008267314A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、渦巻ポンプ、斜流ポンプ、及び軸流ポンプ等のポンプに関する。特に、本発明は、これらのポンプにおいて揚水中に含まれる夾雑物の噛み込みや絡み付きの防止に関する。 The present invention relates to pumps such as a centrifugal pump, a mixed flow pump, and an axial flow pump. In particular, the present invention relates to prevention of biting and entanglement of impurities contained in pumped water in these pumps.
特許文献1には、乾式の水中モータとポンプ本体を一体化した水中モータポンプが開示されている。この特許文献1に記載の水中ポンプでは、水中モータのケーシングとポンプのケーシングの間に配置した熱交換器により、水中モータ内を循環させている一次冷却水をポンプの揚水で冷却する構造を採用しているため、揚水をインペラ背面と熱交換器の狭い隙間に導入する必要がある。そのため、揚水中の夾雑物(特に植物等のヒモ状の夾雑物)の流入量が多い場合、インペラの背面側の隙間(インペラとケーシングの隙間)への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸への夾雑物の絡み付き等が発生しポンプの運転を阻害する。
特許文献1に記載ものに限らず、他のポンプにおいても同様の問題がある。以下、この点に関して詳述する。
There is a similar problem in other pumps as well as the one described in
立軸斜流ポンプでは、一般に、運転中にインペラ前後で発生する差圧により軸方向スラスト力低減のため、インペラの主板にバランスホールを設け、インペラ前後の圧力の均等化を図っている。また、インペラ後端とケーシングの間にはインペラの回転を確保するための隙間が形成されている。そのため、インペラ出口の吐出水が、ケーシングとの隙間を通り、インペラ背面を経てバランスホールを通ってインペラ入口に戻る循環流が発生する。この循環流の流量低減のため、ケーシングにケースウエアリングを取り付けてケーシング側とインペラの隙間を狭めている。しかし、揚水中の夾雑物の流入量が多い場合には、インペラの背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸への夾雑物の絡み付き等が発生する可能性がある。 In a vertical shaft mixed-flow pump, generally, a balance hole is provided in the main plate of the impeller to reduce the axial thrust force due to the differential pressure generated before and after the impeller during operation, so that the pressure before and after the impeller is equalized. Further, a gap for ensuring the rotation of the impeller is formed between the rear end of the impeller and the casing. Therefore, a circulating flow is generated in which the water discharged from the impeller outlet passes through the gap with the casing, passes through the back surface of the impeller, passes through the balance hole, and returns to the impeller inlet. In order to reduce the flow rate of the circulating flow, a case wear ring is attached to the casing to narrow the gap between the casing side and the impeller. However, when there is a large amount of foreign matter inflow in the pumped water, there is a possibility that the foreign matter may be caught in the gap on the back side of the impeller, and the foreign matter may be entangled inside the impeller or the rotating shaft.
汚水・下水用ポンプのインペラにはバランスホール等はないが、揚水中の夾雑物の流入量が多いため、インペラ外周及びインペラ背面側で夾雑物の噛み込みや絡み付きが発生する可能性が高い。 The impeller of the sewage / sewage pump does not have a balance hole or the like, but because of the large amount of inflow of foreign matter in the pumped water, there is a high possibility that the foreign matter will be caught and entangled on the outer periphery of the impeller and the back side of the impeller.
軸流ポンプにもバランスホール等はないが、ブラペラボス後縁とケーシングとの間に夾雑物を噛み込む可能性が高い。 There is no balance hole or the like in the axial flow pump, but there is a high possibility that foreign matter is caught between the trailing edge of the Brapelabos and the casing.
本発明はインペラの背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸での夾雑物の噛み込み等を防止し、ポンプの長期安定的な運転を確保することを課題とする。 It is an object of the present invention to prevent a foreign matter from being caught in a gap on the back side of the impeller, a foreign matter from being caught inside the impeller or a rotating shaft, and the like to ensure a long-term stable operation of the pump.
本発明は、ポンプケーシング内に、回転軸と、この回転軸に固定された羽根車とを備えるポンプにおいて、前記ポンプケーシングと対向する前記羽根車の背面側に設けられた回転刃を備えることを特徴とする、ポンプを提供する。 The present invention provides a pump including a rotary shaft and an impeller fixed to the rotary shaft in the pump casing, the rotary casing provided on the back side of the impeller facing the pump casing. A pump is provided.
水中ポンプの羽根車の背面側に設けた回転刃により、羽根車の背面側とポンプケーシングとの間の隙間へ流れる揚水中の夾雑物(特に植物等のヒモ状の夾雑物)を破砕できる。そのため、羽根車の背面側とポンプ本体のケーシングとの隙間への夾雑物の噛み込みや、羽根車内部や回転軸での夾雑物の絡み付きを防止できる。 The rotary blade provided on the back side of the impeller of the submersible pump can crush the impurities in the pumped water (especially string-like impurities such as plants) flowing into the gap between the back side of the impeller and the pump casing. Therefore, it is possible to prevent foreign matter from getting caught in the gap between the rear side of the impeller and the casing of the pump main body, and entanglement of foreign matters inside the impeller and the rotating shaft.
好適には、前記ポンプケーシングの前記回転刃と対向する部位に設けられた固定刃をさらに備える。 Preferably, the pump casing further includes a fixed blade provided at a portion facing the rotary blade.
例えば、前記回転刃及び前記固定刃のうち、一方が凸状刃であり、他方が凹状刃である。 For example, one of the rotating blade and the fixed blade is a convex blade and the other is a concave blade.
代案としては、前記回転刃及び前記固定刃は、共に凸状刃である As an alternative, the rotary blade and the fixed blade are both convex blades.
別の代案としては、前記回転刃及び前記固定刃は、共に凹状刃である。 As another alternative, the rotary blade and the fixed blade are both concave blades.
前記固定刃及び前記固定刃のうちの少なくとも一方が交換可能であることが好ましい。 It is preferable that at least one of the fixed blade and the fixed blade is replaceable.
本発明のポンプは、羽根車の背面側に回転刃を設けているので羽根車の背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、羽根車内部や回転軸での夾雑物の噛み込み等を確実に防止し、長期安定的な運転を確保できる。 Since the pump of the present invention has a rotary blade on the rear side of the impeller, it is ensured that foreign matter is caught in the gap on the rear side of the impeller, and the foreign matter is caught inside the impeller and on the rotating shaft. Prevent long-term stable operation.
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.
(第1実施形態)
図1を参照すると、ポンプ設備1は、例えば汚水や下水である揚水を貯留する吸水槽2と、この吸水槽2と隔壁を隔てて隣接するポンプ室3とを備える。吸水槽2とポンプ室3は地下に設置されている。ポンプ室3内に水中ポンプ4が配置されている。また、一端が吸水槽2に接続され、他端がポンプ室3内に位置する吸入管5が設けられている。さらに、一端がポンプ室3内に位置し、他端が排水槽(排水側)6に接続された吐出管7が設けられている。
(First embodiment)
Referring to FIG. 1, a
図2及び図3を併せて参照すると、本実施形態の水中ポンプ4は、ポンプ本体8と水中モータ9を備えるモータ一体型のポンプである。ポンプ本体8は、立軸渦巻斜流型であり、吸込口37aが吸入管5に接続され、吐出口38aが吐出管7に接続されている。このポンプ本体8の上部にポンプ駆動用の水中モータ9が一体に設けられている。水中モータ9のモータ軸(回転軸)11の下端側はポンプ本体8の吸込口37a付近まで延びており、インペラ(羽根車)12が取り付けられている。吸水槽2内の揚水は吸入管5からポンプ本体8に吸入され、ポンプ本体8によって吐出管7に吐出されて排水槽6に送水される。
Referring to FIGS. 2 and 3 together, the submersible pump 4 of the present embodiment is a motor-integrated pump including a pump body 8 and a submersible motor 9. The pump body 8 is a vertical spiral spiral flow type, and the
以下、図2及び図3を参照して水中ポンプ4(水中モータ9とポンプ本体8)について説明する。 Hereinafter, the submersible pump 4 (submersible motor 9 and pump body 8) will be described with reference to FIGS.
水中モータ9のモータケーシング13内には空気が充填されており(乾式)、鉛直方向に延びるモータ軸(回転軸)11の上端側が収容されている。モータ軸11はモータケーシング13内に配置された軸受14A,14Bによって回転自在に支持されている。また、モータ軸11には回転子15が固定され、この回転子15と対向して固定子16が配置されている。
The
モータケーシング13の下端開口は、オイルボックス17により封鎖されている。また、オイルボックス17は、ボックス上部17aと、このボックス上部17aの下端開口を封鎖するボックス下部17bにより構成され、潤滑油が封入されたオイル室18が内部に形成されている。
The lower end opening of the
オイルボックス17は、概ね扁平な円筒状である冷却水ボックス19の上端開口を封鎖している。一方、冷却水ボックス19の下端開口は、概ね円板状である熱交換器21の上面側で封鎖されており、冷却水ボックス19の内部には一次冷却水を封入する冷却水室22が形成されている。熱交換器21の下面側は、ポンプ本体8のポンプケーシング36に取り付けられており、後に詳述するようにポンプケーシング36の内部と連通している。
The
図4(A)を併せて参照すると、熱交換器21の下面側には多数の円弧状の伝熱フィン21aが設けられており、これらの伝熱フィン21と後述するウエアプロテクタ39によりラビリンス状ないしは折れ曲がり状の二次冷却水経路23が形成されている。図4(B)に示すように、個々の伝熱フィン21aはそれ自体が折れ曲がった形状を有していてもよい。同様に、熱交換器21の上面側にも多数の円弧状又は折れ曲がり形状の伝熱フィン21bが設けられており、これらの伝熱フィン21bとボックス下部17b(オイルボックス17)の下面によりラビリンス状ないしは折れ曲がり状の一次冷却水経路24が形成されている。
4A together, a large number of arc-shaped
熱交換器21には一次冷却水経路24と連通するポート21cが形成されており、このポート21cはそれぞれ仕切弁を介設したエア抜き用管路25、揚水戻し管路26、及び外部注水用管路27に接続されている。
The
モータ軸11の下端側はオイルボックス17(オイル室18)、冷却水ボックス19(冷却水室22)、及び熱交換器21を貫通してポンプケーシング36の内部まで延びており、インペラ12が固定されている。オイル室18内には、モータケーシング13内と空気とオイル室18内の潤滑油の間のシール、及び潤滑油と冷却水室22内の一次冷却水の間のシールを行う上部軸封装置28Aが配置されている。また、冷却水室22には一次冷却水と揚水間のシールを行う下部軸封装置28Bが配置されている。
The lower end side of the
モータケーシング13の外側を取り囲むウォータジャケット29が設けられている。モータケーシング13の外周面とウォータジャケット29の内周面との間には、厚肉円筒状の冷却水空間31が形成されている。冷却水空間31は、冷却水出口管32と冷却水入口管33により、冷却水ボックス19内の冷却水室22に接続されている。モータ軸11の冷却水室22に位置する部位には循環羽根34が取り付けられている。
A
ポンプ本体8のポンプケーシング36は、ベント状で一端に吸込口37aを備える吸込ケーシング37と、この吸込ケーシング37の他端が下部に接続され、かつ吐出口38aを備えるインペラケーシング38とにより構成されている。インペラケーシング38内にインペラ12が配置されている。インペラ12はモータ軸11に固定されたボス部12aと、このボス部12aから延びる主板12bと、主板12bから延びる複数の羽根12cを備える。
The
図5を併せて参照すると、インペラ12の主板12bと対向するインペラケーシング38の上部には円形の上部開口38bが形成されている。この上部開口38b内には、熱交換器21の下面側にボルト止めされたウエアプロテクタ39が配置されている。ウエアプロテクタ39は概ね円環状であり、中央に円形孔39aが形成されている。この円形孔39aを通ってモータ軸11の下端側がインペラケーシング38の内部に延びている。また、ウエアプロテクタ39の外周縁には、円形孔39aの周壁との間の水密性を確保するためのシール部材41が装着されている。ウエアプロテクタ39の下面と、インペラ12の主板12bの背面側のうち羽根12cの後端付近の部位との間には、インペラ12の回転を確保するための隙間が設けられている。インペラケーシング38の内部は、この隙間とウエアプロテクタ39の円形孔39aとを介して熱交換器21の二次冷却水経路23と連通している。
Referring also to FIG. 5, a circular
ポンプ運転時には、ウォータジャケット29内の冷却水空間31中の一次冷却水は、循環羽根34の回転により冷却水出口管32を経て冷却水室22に流入し、熱交換器21の上面側に導入される。この一次冷却水は熱交換器21の一次冷却水経路24を内側から外側に向かって流れ、さらに冷却水入口管33を経て冷却水室22に戻る。換言すれば、一次冷却水は、ウォータジャケット29内の冷却水空間31と熱交換器21の間を循環する。一方、インペラ12の羽根12cの後端側から吐出口38aへ吐出される揚水の一部が、前述の主板12bとウエアプロテクタ39との隙間を通って主板12bの背面側に回り込み、さらにウエアプロテクタ39の円形孔39aを通って熱交換器21の下面側に導入される。この揚水は熱交換器21の二次冷却水経路23を内側から外側に向けて流れる。従って、水中モータ9で発生した熱は、熱交換器21において一次冷却水(一次冷却水経路24)から二次冷却水として揚水(二次冷却水経路23)に伝達され、その結果、水中モータ9が冷却される。
During the pump operation, the primary cooling water in the cooling
本実施形態のポンプ設備1では、水中モータ9とポンプ本体8を一体化し、かつ水中モータ9の冷却水空間31内の一次冷却水と二次冷却水としての揚水の熱交換を行う熱交換器21を備える水中ポンプ4を採用したことにより、気中運転であるか水中運転であるかにかかわらず水中ポンプ4の放熱が確保され、連続運転できる。換言すれば、ポンプ室3が水没しても水中ポンプ4の放熱が確保され連続運転できる。そのため、ポンプ室3とは別にモータの据付床や中間床を設ける必要がなく、水中ポンプ、ポンプ本体等のすべての機器をポンプ室に設置できる。この点で本発明のポンプ設備1は構造が簡易である。また、吸水槽2とポンプ室3を地下に集約することで建築コストを低減できる。
In the
次に、図3、図5、図6(A)、図6(B)、及び図7(A)を参照して揚水中に含まれる夾雑物(特に植物等のヒモ状の夾雑物)を破砕するための機構について説明する。 Next, referring to FIG. 3, FIG. 5, FIG. 6 (A), FIG. 6 (B), and FIG. 7 (A), impurities contained in the pumped water (especially string-like impurities such as plants). A mechanism for crushing will be described.
インペラ12の主板12bの背面側のうち羽根12cの最後端と対応する外周縁には、上向きに突出する凸状刃からなる回転刃42が複数個設けられている。図6(B)に示すように、個々の回転刃42は平面視で円形である主板12bの外周縁に沿って互いに間隔をあけて設けられており、平面視で概ね円弧状を呈する。また、図5及び図6(A)に示すように、ウエアプロテクタ39の下面には収容溝39b(平面視又は底面視では円環状である。)が設けられており、回転刃42はこの収容溝39b内に配置されている。具体的には、個々の回転刃42は、収容溝39bの側壁と底壁に対して僅かな隙間をあけて対向している。本実施形態では、インペラ12の回転方向は平面視で時計方向(図6(B)及び図7(A)の矢印参照)であり、個々の回転刃42のインペラ回転方向の先端側の面が回転側切断面42aを構成している。
On the outer peripheral edge corresponding to the rearmost end of the
一方、ウエアプロテクタ39側には、インペラ側の回転刃42よりも外周縁側に位置して対向する凹状刃からなる固定刃43が複数個設けられている。具体的には、ウエアプロテクタ39の下面の収容溝39bの外側の側壁に凹部を設けることで、個々の固定刃43が形成されている。図6(B)に示すように、個々の固定刃43は主板12bの外縁部に沿って互いに間隔をあけて設けられており、平面視で概ね円弧状を呈する。また、個々の固定刃43のインペラ回転方向の先端側の面が固定側切断面43aを構成している。
On the other hand, on the
前述のように、ポンプ運転時にはインペラ12の羽根12cの後端側から吐出される揚水の一部が主板12bとウエアプロテクタ39との隙間を通って主板12bの背面側に回り込むが、この揚水に夾雑物44(図6(B)に模式的に示す)が含まれる場合がある。インペラ12に設けられた回転刃42はモータ軸11の回転に伴って回転する一方、ウエアプロテクタ39に設けられた固定刃43は回転せずに固定した位置ある。前述の揚水中に含まれる夾雑物44は、回転刃42の回転側切断面42aと、固定刃43の固定側切断面43aとの間に挟み込まれて切断・破砕される。その結果、インペラ12の主板12bとウエアプロテクタ39の間の隙間への夾雑物44の噛み込みや、インペラ12の内部やモータ軸11への夾雑物44の絡み付きを防止できる。
As described above, during pump operation, part of the pumped water discharged from the rear end side of the
図7(A)を参照すると、本実施形態における回転刃42の回転側切断面42aはインペラ12の回転方向(矢印参照)に対しては傾斜しているが、モータ軸11と同方向(鉛直方向)に延びている。一方、本実施形態における固定刃43の固定側切断面43aは、インペラ12の回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向(鉛直方向)に延びている。図7(B),(C)は、回転側切断面42aと固定側切断面43aの傾きの組み合わせの他の例を示す。図7(B),(C)も、固定側切断面43aの傾きは本実施形態(図7(A))と同様である。図7(B)に示す例では、回転側切断面42aはインペラ12の回転方向とモータ軸11の方向(鉛直方向)の両方に対して傾いており、回転側切断面42aと固定側切断面43aとの間には符号θで模式的に示す角度付けがなされている。図7(C)に示す例では、回転側切断面42aはインペラ12の回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向(鉛直方向)に延びている。
Referring to FIG. 7A, the rotation-
図8から図11は、回転刃42と固定刃43の第1の代案を示す。図8を参照すると、この第1の代案では、回転刃42と固定刃43の両方が凸状刃である。固定刃43はウエアプロテクタ39の下面から下向きに突出しており、突出の向きが上下逆である点を除いて回転刃42と同様の形状を有する。回転刃42のインペラ回転方向先端側の面と、固定刃43のインペラ回転方向後端側の面が、それぞれ回転側切断面42aと固定側切断面43aを構成する。
8 to 11 show a first alternative of the
図8の構成では、図9に示すように回転側切断面42aと固定側切断面43aの両方が、インペラ12の回転方向(矢印参照)に対しては傾斜しているが、モータ軸11と同方向に延びている。図10(A)から図11(B)は、回転側切断面42aと固定側切断面43aの傾きの組み合わせの他の例を示す。図10(A)の例では、回転側切断面42aと固定側切断面43aの両方が、インペラ回転方向とモータ軸11の延びる方向に対して傾いており、両者の間に角度付けθがなされている。図10(B)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向とモータ軸11の延びる方向に対して傾いている一方、固定側切断面43aはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸11と同方向に延びている(角度付けθがある。)。図10(C)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸11と同方向に延び、固定側切断面43aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。図11(A)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向とモータ軸11の延びる方向に対して傾いており、固定側切断面43aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている(角度付けθがある。)。図11(B)の例では、回転側切断面42aと固定側切断面43aの両方が、インペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。
In the configuration of FIG. 8, as shown in FIG. 9, both the rotary side cut
図12及び図13は、回転刃42と固定刃43の第2の代案を示す。この第2の代案では、回転刃42は凹状刃で固定刃43は凸状刃である。回転刃42はインペラ12の主板12bの外周面と背面が合流する部位に設けられており、上部と下部が開口した平面視で円弧状の凹状の溝からなる。固定刃43はウエアプロテクタ39の下面から下向きに突出している。回転刃42と固定刃43のインペラ回転方向後端側の面が、それぞれ回転側切断面42aと固定側切断面43aを構成する。
12 and 13 show a second alternative of the
図12の構成では、図13(A)に示すように回転側切断面42aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びており、固定側切断面43aはインペラ回転方向に対しては傾斜しているが、モータ軸11と同方向に延びている。図13(A)及び図13(B)は、回転側切断面42aと固定側切断面43aの傾きの組み合わせの他の例を示す。図13(B),(C)のいずれも、回転側切断面42aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。図13(B)の例では、固定側切断面43aはインペラ回転方向とモータ軸11の延びる方向に対して傾いており、角度付けθがなされている。図13(C)の例では、固定側切断面43aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。
In the configuration of FIG. 12, as shown in FIG. 13A, the rotation-
図14及び図15は、回転刃42と固定刃43の第3の代案を示す。この第3の代案では、回転刃42と固定刃43の両方が凹状刃である。ウエアプロテクタ39の下面の外周側に下向きに突出する円環状の突出部39cが形成されており、この突出部39cの内周面と底面の合流する部位に平面視で円弧状の溝を設けることで、固定刃43が形成されている。回転刃42のインペラ回転方向後端側の面と、固定刃43のインペラ回転方向先端側の面が、それぞれ回転側切断面42aと固定側切断面43aを構成する。この例では、回転側切断面42aと固定側切断面43aは、いずれもインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。しかし、回転側切断面42aと固定側切断面43aのいずれか一方又は両方をインペラ回転方向やモータ軸の延びる方向に対して傾けてもよい。
14 and 15 show a third alternative of the
図16は第4の代案を示す。第4の代案では、インペラ12の主板12bには凸状刃である回転刃42を設けているが、固定刃は設けられていない。回転刃42はウエアプロテクタ39の下面の突出部39c(図14(A)参照)の内周面に対して僅かな隙間を隔てて対向している。回転刃42のインペラ回転方向先端側の面が回転側切断面42aを構成する。回転刃42のみを設けた場合でも、夾雑物を切断することが可能である。図16(A)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸11と同方向に延びている。図16(B)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向とモータ軸11の延びる方向に対して傾いている。図16(C)の例では、回転側切断面42aはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸11と同方向に延びている。
FIG. 16 shows a fourth alternative. In the fourth alternative, the
(第2実施形態)
図17から図19は、本発明の第2実施形態にかかる立軸斜流型のポンプ51を示す。
(Second Embodiment)
17 to 19 show a vertical shaft diagonal
このポンプ51のポンプケーシング52は、下方側から順に吸込口53aが形成された吸込ケーシング53、プロテクタ54、ベーンケーシング55、及び吐出口56aが形成されたベント状の吐出ケーシング56を備える。下端側にインペラ(羽根車)57のボス部57aが取り付けられたポンプ軸(回転軸)58は吐出ケーシング56の上部を貫通してポンプケーシング52内へ延びており、ベーンケーシング55内に配置された軸受(すべり軸受)59Aと、吐出ケーシング56の外部に配置された軸受(ボール軸受)59Bとによって回転自在に支持されている。また、ポンプ軸58が吐出ケーシング56を貫通する部分には軸封装置61が設けられている。ポンプ軸58の上端はカップリング62によりモータ軸63に連結されている。
The
ポンプケーシング52内には、インペラ57の上方と下方にそれぞれガイドベーン64A,64Bが設けられている。上方側のガイドベーン64Aの先端には前述の軸受59Aを保持するケース65が支持されている。このケース65の下端側とインペラ57の主板57bがインペラ57の回転を確保するための僅かな隙間を隔てて対向している。詳細には、ケース65の下端面の外周縁付近にケースウエアリング66がボルト止めで固定され、このケースウエアリング66と対向してインペラ57の主板57bの背面側にインペラウエアリング67がボルト止めで固定されている。ケースウエアリング66とインペラウエアリング67は、それぞれ鉛直方向に延びる滑り面を備え、これらの滑り面は僅かな隙間を隔てて互いに対向している。なお、図19(A)では、ケースウエアリング66及びインペラウエアリング67の周辺の構造は模式的に示しており、インペラウエアリング67はケースウエアリング66の外側に配置されている(後述する図20(A)、図21(A)、及び図22(A)も同様である。)。
In the
インペラ57の主板57bには揚水による軸スラストを釣り合わせためのバランスホール57cが穿設されている。インペラ57の羽根57dの後端を出た揚水の一部はこのバランスホール57cを通って主板57bの背面に流入し、ケースウエアリング66とインペラウエアリング67の間の隙間を通って主板57bの前面側に戻る循環流を形成する。
The
以下、第2実施形態のポンプ51における夾雑物を破砕するための機構について説明する。
Hereinafter, a mechanism for crushing impurities in the
図18及び図19を参照すると、インペラ57の主板57bの背面側には、インペラウエアリング67よりも外周縁側に回転刃ユニット68がボルト止めで固定されている。この回転刃ユニット68は概ね円環状であり、その上面から上向きに突出する凸状刃からなり平面視で円弧状の回転刃42が複数個間隔を隔てて設けられている。一方、ケース65の下端面にはケースウエアリング66よりも外周縁側に概ね円環状の固定刃ユニット69がボルト止めで固定されている。この固定刃ユニット69の下面には、下向きに突出する凸状刃からなり平面視で円弧状の固定刃43が複数個間隔を隔てて固定されている。固定刃43は回転刃42よりも外周縁側に位置して対向している。
18 and 19, a
回転刃42の回転側切断面42a及び固定刃43の固定側切断面43aの、ポンプ軸58の回転方向(図19(B)の矢印参照)及びポンプ軸58の延びる方向(鉛直方向)に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面42aと固定側切断面43aを角度付けしてもよい(図9から図11参照)。
Inclination of the rotation-
ポンプ運転時には、前述のようにバランスホール57cからケースウエアリング66とインペラウエアリング67の間の隙間を通る循環流が生じるが、この循環流中に含まれる夾雑物44は回転刃42の回転側切断面42aと、固定刃43の固定側切断面43aとの間に挟み込まれて破砕される。その結果、インペラ57の主板57bとケース65の間の隙間への夾雑物44の噛み込みや、インペラ57の内部やポンプ軸58に対する夾雑物44の絡み付きを防止できる。
During the pump operation, a circulating flow is generated through the gap between the
また、回転刃ユニット68はインペラ57の主板57bにボルト止めで固定され、固定刃ユニット69はケース65にボルト止めで固定されているので、着脱可能である。従って、回転刃42や固定刃43が長期運転等の理由で損耗して夾雑物44の破砕効率が低下した場合には、回転刃ユニット68や固定刃ユニット69を新品と交換することで破砕効率を回復できる。また、個々の回転刃42や固定刃43を個別にインペラ57やケース65に着脱可能に固定し、個々の回転刃42や固定刃43を個別に交換可能としてもよい。
Since the
図20から図22は、第2実施形態における回転刃42及び固定刃43の形状の代案を示す。図20に示す第1の代案では、回転刃42が凸状刃で固定刃43が凹状刃である。図21に示す第2の代案では、回転刃42が凹状刃で固定刃43が凸状刃である。図22に示す第3の代案では、回転刃42と固定刃43の両方が凹状刃である。回転刃42の回転側切断面42a及び固定刃43の固定側切断面43aの、ポンプ軸58の回転方向及びポンプ軸58の延びる方向(鉛直方向)に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面42aと固定側切断面43aを角度付けしてもよい(第1の代案については図7、第2の代案については図13参照)。また、凸状刃からなる回転刃42のみを設けてもよい(図16参照)。
20 to 22 show alternative shapes of the
(第3実施形態)
図23から図25は、本発明の第3実施形態にかかる立軸軸流型のポンプ71を示す。
(Third embodiment)
23 to 25 show a vertical axis axial
このポンプ71のポンプケーシング72は、下方側から順に吸込口73aが形成された吸込ケーシング73、ベーンケーシング74、揚水管75、中間ケーシング76、及び吐出口77aが形成されたベント状の吐出ケーシング77を備える。下端側にプロペラ(羽根車)78が取り付けられたポンプ軸(回転軸)79は吐出ケーシング77の上部を貫通してポンプケーシング72内へ延びており、ベーンケーシング74内と中間ケーシング76内に配置された軸受(すべり軸受)81A,81Bと、吐出ケーシング77の外部に配置された軸受(ボール軸受)81Cとによって回転自在に支持されている。また、ポンプ軸79が吐出ケーシング77を貫通する部分には軸封装置82が設けられている。ポンプ軸79の上端はカップリング83によりモータ軸84に連結されている。
The
ポンプケーシング72内には、プロペラ78の上方と下方にそれぞれガイドベーン85A,85Bが設けられている。上方側のガイドベーン85Aの先端には前述の軸受81A,81Bを保持するケーシング86が支持されている。このケーシング86の下端面の外周縁とボス部78aの背面側の外周縁がプロペラ78の回転を確保するための僅かな隙間を隔てて対向している。
In the
以下、第3実施形態のポンプ71における夾雑物を粉砕するための機構について説明する。
Hereinafter, a mechanism for pulverizing impurities in the
図23及び図24を参照すると、プロペラ78のボス部78aの背面側には概ね円環状の回転刃ユニット68がボルト止めで固定されている。この回転刃ユニット68の上面から凸状刃からなり平面視で円弧状の回転刃42が複数個間隔を隔てて設けられている。一方、ケーシング86の下端面の外周縁には、下向きに突出する円環状の突出部86aが形成されている。この突出部86aには凸状刃も凹状刃も形成されておらず、プロペラ78側の回転刃42は突出部86aの内周面に対して僅かな隙間を隔てて対向している。
23 and 24, a generally annular
回転刃42の回転側切断面42aのポンプ軸79の回転方向(図25(B)の矢印参照)及びポンプ軸79の延びる方向(鉛直方向)に対する傾きは、任意に設定できる(図16参照)。
The inclination of the rotation-
ポンプ運転時には、プロペラ78の羽根78bの後端側から吐出される揚水の一部がボス部78aケーシング86の隙間を通ってボス部78aの背面側に回り込むが、この揚水中の夾雑物44は回転刃42の回転側切断面42aによって破砕されるので、ボス部78aとケーシング86の間の隙間への夾雑物44の噛み込みや、プロペラ78の内部やポンプ軸79に対する夾雑物44の絡み付きを防止できる。また、回転刃42が損耗した場合には、回転刃ユニット68を新品と交換することで破砕効率を回復できる。
During the pump operation, a part of the pumped water discharged from the rear end side of the
図26から図29は、第3実施形態における回転刃42等の形状の代案を示す。図26に示す第1の代案では、回転刃42が凸状刃で固定刃43が凹状刃である。図27に示す第2の代案では、回転刃42と固定刃43の両方が凸状刃である。図28に示す第3の代案では、回転刃42が凹状刃で固定刃43が凸状刃である。図29に示す第4の代案では、回転刃42と固定刃43の両方が凹状刃である。回転刃42の回転側切断面42a及び固定刃43の固定側切断面43aの、ポンプ軸79の回転方向及びポンプ軸79の延びる方向(鉛直方向)に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面42aと固定側切断面43aを角度付けしてもよい(第1の代案については図7、第2の代案については図9から図11、第3の代案については図13参照)。
FIG. 26 to FIG. 29 show alternative shapes of the
回転刃42及び固定刃43は、モータ軸やポンプ軸の軸線周りの平面視の角度位置は、複数の回転刃42のすべての回転側切断面42aが同時に固定刃43の固定側切断面43aと一致する位置に到達しないように設定することが好ましい。例えば、隣接する回転刃42の間隔や、隣接する固定刃43の間隔を不均一に設定すればよい。回転刃42や固定刃43をこのように配置すれば、すべての回転刃42が同時に夾雑物を切断することがないので、回転刃42や固定刃43を設けたことによるポンプ71の運転に必要な駆動力の増加を抑制できる。
The rotational position of the
本発明は、前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、立軸渦巻斜流ポンプ、立軸斜流ポンプ、及び立軸軸流ポンプを例に本発明を説明したが、本発明は横軸ポンプにも適用できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, although the present invention has been described by taking a vertical spiral centrifugal flow pump, a vertical diagonal flow pump, and a vertical axial flow pump as examples, the present invention can also be applied to a horizontal pump.
1 ポンプ設備
2 吸水槽
3 ポンプ室
4 水中ポンプ
5 吸入管
6 排水槽
7 吐出管
8 ポンプ本体
9 水中モータ
11 モータ軸
12 インペラ
12a ボス部
12b 主板
12c 羽根
13 モータケーシング
14A,14B 軸受
15 回転子
16 固定子
17 オイルボックス
17a ボックス上部
17b ボックス下部
18 オイル室
19 冷却水ボックス
21 熱交換器
21a,21b 冷却フィン
21c ポート
22 冷却水室
23 二次冷却水経路
24 一次冷却水経路
25 エア抜き用管路
26 揚水戻し管路
27 外部注水用管路
28A 上部軸封装置
28B 下部軸封装置
29 ウォータジャケット
31 冷却水空間
32 冷却水出口管
33 冷却水入口管
34 循環羽根
36 ポンプケーシング
37 吸込ケーシング
37a 吸込口
38 インペラケーシング
38a 吐出口
38b 上部開口
39 ウエアプロテクタ
39a 円形孔
39b 収容溝
39c 突出部
41 シール部材
42 回転刃
42a 回転側切断面
43 固定刃
43a 固定側切断面
44 夾雑物
51 ポンプ
52 ポンプケーシング
53 吸込ケーシング
53a 吸込口
54 プロテクタ
55 ベーンケーシング
56 吐出ケーシング
56a 吐出口
57 インペラ
57a ボス部
57b 主板
57c バランスホール
57d 羽根
58 ポンプ軸
59A,59B 軸受(AがメタルBがボール)
61 軸封装置
62 カップリング
63 モータ軸
64A,64B ガイドベーン
65 ケース
66 ケースウエアリング
67 インペラウエアリング
68 回転刃ユニット
69 固定刃ユニット
71 ポンプ
72 ポンプケーシング
73 吸込ケーシング
73a 吸込口
74 ベーンケーシング
75 揚水管
76 中間ケーシング
77 吐出ケーシング
77a 吐出口
78 プロペラ
78a ボス部
78b 羽根
79 ポンプ軸
81A,81B,81C 軸受
82 軸封装置
83 カップリング
84 モータ軸
85A,85B ガイドベーン
86 ケーシング
86a 突出部
DESCRIPTION OF
61
Claims (6)
前記ポンプケーシングと対向する前記羽根車の背面側に設けられた回転刃を備えることを特徴とする、ポンプ。 In a pump comprising a rotating shaft and an impeller fixed to the rotating shaft in the pump casing,
A pump comprising a rotary blade provided on the back side of the impeller facing the pump casing.
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- 2007-04-23 JP JP2007113173A patent/JP4663677B2/en active Active
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