JP2009074416A - Vertical shaft pump - Google Patents

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Sakae Shimizu
栄 清水
Masatoshi Kaneko
正利 金子
Takashi Yamanaka
隆司 山中
Hirobumi Nakaniwa
博文 中庭
Shuichiro Honda
修一郎 本田
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Ebara Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical shaft pump capable of surely sucking air from a suction port with preventing swirl flow at the suction port, solving a problem that suction performance drops and that foreign matter is caught, and stably performing pumping operation. <P>SOLUTION: This pump is provided with a rotary shaft 20 arranged in a vertical direction and rotating around a shaft, an impeller 21 rotated by rotation of the rotary shaft 20 and sucking water and make the same flow upward, a suction pipe 5 arranged at an upstream side of the impeller 21 and forming a channel in which water flows toward the impeller 21, the suction port 6 provided on the suction pipe 5 at an upstream side position of the impeller 21, and a suction pipe 40 communicating to the suction port 6 at one end and opening to atmosphere at another end. The suction pipe 5 has a section shape in which distance to a channel wall surface from a center of a figure of the channel section is not constant at a position provided with the suction port 6. The suction port 6 is provided at a position separated from the center of the figure further than a position where distance to the channel wall surface from the center of the figure is the minimum. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、吸込水槽内に設置される立軸ポンプに係り、特に吸込水槽内の水位が低下した場合においても揚水運転を行うことができ、先行待機運転に好適な立軸ポンプに関する。   The present invention relates to a vertical pump installed in a suction water tank, and more particularly to a vertical pump that can perform a pumping operation even when the water level in the suction water tank is lowered and is suitable for a preceding standby operation.

ポンプ機場は、大雨時の下水道の溢水を防ぐために、所定の下水の集合箇所に設けられている。すなわち、下水の流入口と流出口とを備えた吸込水槽に排水用の立軸ポンプを配備しておき、吸込水槽の貯水レベルが所定の高さを超えた時にポンプを作動させて河川等へ排水を行うようにしている。   The pump station is provided at a predetermined sewage collection point in order to prevent sewage overflow in heavy rain. In other words, a vertical pump for drainage is installed in a suction tank equipped with an inlet and an outlet for sewage, and when the water storage level of the suction tank exceeds a predetermined height, the pump is operated to drain into a river, etc. Like to do.

このようなポンプ機場において、従来、先行待機運転という運転方法が採用されている。これは、降雨が有って、下水道に多量の雨水の流入が予想される場合、流入が始まる前にポンプを始動(空運転)しておき、雨水、汚水等の急激な流入に対して遅滞なく排水を行うものである。ポンプの作動により、一旦貯水レベルが低下しても、同様にポンプを空運転して、次の流入に備えておく。   In such a pump station, an operation method called a prior standby operation has been conventionally employed. This is because if there is rainfall and a large amount of rainwater is expected to flow into the sewer, the pump must be started (empty operation) before the inflow begins, and a delay will occur in response to the sudden inflow of rainwater, sewage, etc. Without draining. Even if the water storage level drops once due to the operation of the pump, the pump is similarly idled to prepare for the next inflow.

図8は、この種の運転を行う立軸ポンプの一例を示す図である。図8に示すように、立軸ポンプ113は、縦方向に配置された回転軸117の先端に羽根車112を備え、羽根車112に水と共に空気を吸い込ませることにより、吸込水槽111の最低水位LWL以下でも運転を継続することを可能にしている。この立軸ポンプ113では、羽根車112より上流側の吸込管114に、水位LWLからh≒v/2gだけ低い位置LLWLに貫通した吸気口115を設け、該吸気口115に羽根車112の取り付け位置より上で開口する他端116aを有する吸気管116を取り付けている。ここで、vは吸込管114を流れる水の流速であり、gは重力加速度である。このことにより、最低水位LWL以下では、該吸気口115を経て流入する空気により徐々に排水量を低下させることによって、水位の低下による急激な揚水停止を回避し、また、羽根車112の取り付け位置より下の水位からの水位上昇においても、水位が前記最低水位LWLに至るまでは該吸気口115を経て流入する空気により排水量を低下させることによって、急激な揚水開始を回避している。このような立軸ポンプでは、水位が低下したときに吸込管114から吸込渦を巻き込むことによる振動を防止することができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a vertical pump that performs this type of operation. As shown in FIG. 8, the vertical shaft pump 113 includes an impeller 112 at the tip of a rotary shaft 117 arranged in the vertical direction, and the impeller 112 sucks air together with water, so that the lowest water level LWL of the suction water tank 111 is obtained. Even in the following, it is possible to continue operation. In the vertical shaft pump 113, on the upstream side of the suction pipe 114 from the impeller 112, the h ≒ v 2 / 2g inlet 115 that passes through the position lower LLWL from the water level LWL provided, the mounting of the impeller 112 to the intake port 115 An intake pipe 116 having the other end 116a that opens above the position is attached. Here, v is the flow velocity of the water flowing through the suction pipe 114, and g is the gravitational acceleration. Thus, below the minimum water level LWL, the amount of drainage is gradually reduced by the air flowing in through the air intake 115, thereby avoiding a sudden pumping stop due to a drop in the water level, and from the installation position of the impeller 112. Even when the water level rises from the lower water level, the start of rapid pumping is avoided by reducing the amount of drainage by the air flowing in through the air inlet 115 until the water level reaches the lowest water level LWL. In such a vertical shaft pump, it is possible to prevent vibration due to the suction vortex being drawn from the suction pipe 114 when the water level is lowered.

このようにして、例えば大都市の雨水排水用として、吸込水位に関係なく降雨情報等により予めポンプを始動しておき、低水位から水位が上昇するときは空運転から水量を徐々に増やしながら全量運転へ、また高水位から水位が低下するときは全量運転から水量を徐々に減らしながら空運転へと、スムーズに運転を移行できるようにしている。しかしながら、水位が最低水位LWL以下になって吸気管116を通じて吸気しようとすると、羽根車112の下方の旋回流れのために吸気口115に正圧が生じてしまい、水位がLWL以下となっても充分な吸気が行われないことがあった。   In this way, for example, for rainwater drainage in large cities, the pump is started in advance according to rainfall information etc. regardless of the suction water level, and when the water level rises from the low water level, the total amount is increased while gradually increasing the water amount from the idle operation When the water level drops from the high water level to the operation, the operation can be smoothly shifted from the full operation to the idling operation while gradually reducing the water amount. However, if the water level is below the minimum water level LWL and an attempt is made to intake air through the intake pipe 116, a positive pressure is generated at the intake port 115 due to the swirling flow below the impeller 112, and the water level is below LWL. Insufficient inspiration was sometimes performed.

上述した旋回流れの発生を防止するために、特開2006−189016号公報(特許文献1)に記載されているように、羽根車の回転軸を上流側に延長し、回転軸の下端近傍を支持する軸受を有した軸受箱を設け、この軸受箱を吸込管の内壁から内側に放射状に突出する複数の板状部材である軸受箱支持板で支持するように構成した立軸ポンプが提案されている。この立軸ポンプにおいては、軸受箱支持板を羽根車の上流側に配置することにより、この部分での旋回流れの発生を防止し、吸気口の部分に旋回流れに起因する正圧が発生することを防止し、吸気口からの安定な吸気を確保するようにしたものである。
特開2006−189016号公報
In order to prevent the above-described swirling flow from occurring, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-189016 (Patent Document 1), the rotating shaft of the impeller is extended upstream, and the vicinity of the lower end of the rotating shaft is A vertical shaft pump is proposed in which a bearing box having a bearing to be supported is provided, and the bearing box is supported by a bearing box support plate which is a plurality of plate-like members projecting radially inward from the inner wall of the suction pipe. Yes. In this vertical shaft pump, the bearing box support plate is arranged on the upstream side of the impeller, thereby preventing the swirling flow from occurring in this portion and generating the positive pressure due to the swirling flow at the intake port portion. Is to ensure stable intake from the intake port.
JP 2006-189016 A

上述した特開2006−189016号公報に記載の立軸ポンプにおいては、吸込管の内壁から内側に放射状に突出する複数の板状部材である軸受箱支持板が設けられているため、この軸受箱支持板が吸込流路を横切る形となって水の流れの抵抗となり、吸込性能が低下し、ひいてはポンプ性能の低下を招くという問題点がある。また、水中に混入した異物が軸受箱支持板に引っかかるトラブルが生ずるという問題点がある。   In the vertical shaft pump described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-189016 described above, a bearing box support plate is provided which is a plurality of plate-like members protruding radially inward from the inner wall of the suction pipe. There is a problem that the plate crosses the suction flow path and becomes a resistance to the flow of water, the suction performance is lowered, and consequently the pump performance is lowered. In addition, there is a problem that a foreign matter mixed in water is caught on the bearing box support plate.

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、吸気口における旋回流れを防止し、吸気口から確実に吸気を行うことができるとともに、吸込性能の低下や異物が引っかかるという問題点を解消することができ、安定して揚水運転を行うことができる立軸ポンプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents the swirling flow at the intake port so that intake can be reliably performed from the intake port, as well as the problem that the suction performance is deteriorated and foreign matter is caught. It is an object of the present invention to provide a vertical shaft pump that can perform pumping operation stably.

上述の目的を達成するため、本発明の一態様は、鉛直方向に配置され、軸周りに回転する回転軸と、前記回転軸の回転により回転し、水を吸い込み上方に流す羽根車と、前記羽根車の上流側に配置され、前記羽根車に向けて前記水を流す流路を形成する吸込管と、前記羽根車の上流側の位置で前記吸込管に設けられた吸気口と、一端が前記吸気口に連通し、他端が大気中に開口した吸気管とを備え、前記吸込管は、前記吸気口が設けられた位置において、流路断面の図心から流路壁面までの距離が一定でない断面形状を有し、前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置よりも前記図心から離間した位置に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離rが均一ではないため、図心(O)から流路壁面までの速度勾配を考えた場合、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)で、流路壁面上の速度勾配は零になる。そして、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)よりも前記図心(O)から離間した位置では、速度勾配は負の値になり、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流が生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口からの吸気が可能となる。
In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention includes a rotating shaft that is arranged in a vertical direction and rotates around an axis, an impeller that rotates by rotating the rotating shaft, sucks water, and flows upward. A suction pipe disposed on the upstream side of the impeller and forming a flow path for flowing the water toward the impeller, an intake port provided in the suction pipe at a position on the upstream side of the impeller, and one end thereof An intake pipe that communicates with the intake port and has the other end opened to the atmosphere, and the suction pipe has a constant distance from the centroid of the cross section of the flow path to the flow path wall surface at the position where the intake port is provided. The intake port is provided at a position farther from the centroid than a position where the distance from the centroid to the flow path wall surface is minimum.
According to the present invention, since the distance r from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is not uniform, when considering the velocity gradient from the centroid (O) to the channel wall surface, At the position (r min ) where the distance from the centroid (O) to the channel wall surface is minimum, the velocity gradient on the channel wall surface becomes zero. The velocity gradient is a negative value at a position farther from the centroid (O) than the position (r min ) where the distance from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is minimum, Separation occurs in the flow on the wall surface, and a reverse flow occurs. Accordingly, the pressure becomes a negative pressure state, and intake from the intake port becomes possible.

本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置から、前記羽根車の回転方向の下流側に位置していることを特徴とする。
本発明によれば、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)から下流側(羽根車の回転方向の下流側)の壁面付近では、速度勾配は負の値になる。このことから、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)より下流側では、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流が生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口からの吸気が可能となる。
According to a preferred aspect of the present invention, the intake port is located downstream in the rotational direction of the impeller from a position where the distance from the centroid to the flow path wall surface is minimum. .
According to the present invention, in the vicinity of the wall surface downstream (downstream in the rotational direction of the impeller) from the position (r min ) where the distance from the centroid (O) of the flow channel cross section to the flow channel wall surface is minimum, The slope is negative. Therefore, on the downstream side of the position (r min ) where the distance from the centroid (O) of the flow path cross section to the flow path wall surface is minimum, the flow on the wall surface is separated and a reverse flow is generated. Accordingly, the pressure becomes a negative pressure state, and intake from the intake port becomes possible.

本発明の好ましい態様によれば、前記断面形状は多角形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記多角形の頂点と前記多角形の一辺の中点との間で、前記頂点に近い位置にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記多角形は四角形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記断面形状は楕円形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記楕円形の長軸と楕円との交点の近傍に位置することを特徴とする。
According to a preferred aspect of the present invention, the cross-sectional shape is a polygon.
According to a preferred aspect of the present invention, the air inlet is located near the vertex between the vertex of the polygon and a midpoint of one side of the polygon.
According to a preferred aspect of the present invention, the polygon is a quadrangle.
According to a preferred aspect of the present invention, the cross-sectional shape is an ellipse.
According to a preferred aspect of the present invention, the intake port is located in the vicinity of an intersection of the elliptical long axis and the ellipse.

本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から多角形断面に遷移することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から楕円形断面に遷移することを特徴とする。
本発明によれば、吸込管の断面形状を円形断面から多角形断面、四角形断面、楕円形断面等の所望の形状に変更していくことにより、吸気口が設けられた位置の吸気管の断面形状を最適なものとすることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, the suction pipe transitions from a circular cross section to a polygon cross section from the upper side toward the lower side.
According to a preferred aspect of the present invention, the suction pipe transitions from a circular cross section to a square cross section from the upper side toward the lower side.
According to a preferred aspect of the present invention, the suction pipe transitions from a circular cross section to an elliptic cross section from the upper side toward the lower side.
According to the present invention, by changing the cross-sectional shape of the suction pipe from a circular cross section to a desired shape such as a polygonal cross section, a square cross section, an elliptical cross section, etc., the cross section of the intake pipe at the position where the air inlet is provided The shape can be optimized.

本発明によれば、吸込管の吸気口の近傍においては旋回流れがなく負圧を確保することができるため、吸気口からの吸気を確実に行うことができる。また吸込管の吸込流路には、水の流れの抵抗となる流路壁面から突出するリブ状の部材がないため、良好な吸込性能を維持することができるとともに異物が引っかかることがない。したがって、水位が低下したならばより確実に吸気を行い、水位が低下しても安定的な運転を行うことができ、すなわち先行待機運転に適する立軸ポンプとなる。   According to the present invention, there is no swirling flow in the vicinity of the intake port of the suction pipe, and a negative pressure can be ensured, so that intake from the intake port can be reliably performed. In addition, the suction flow path of the suction pipe has no rib-like member protruding from the flow path wall surface that resists the flow of water, so that good suction performance can be maintained and foreign matter is not caught. Therefore, if the water level is lowered, intake is performed more reliably, and stable operation can be performed even if the water level is lowered, that is, the vertical shaft pump is suitable for the preceding standby operation.

以下、本発明に係る立軸ポンプの実施の形態を図1乃至図7を参照して説明する。
図1は本発明の立軸ポンプの主要部を示す縦断面図である。本発明の立軸ポンプは、先行待機運転に好適な立軸ポンプである。先行待機運転は、多量の雨水の流入が予想される場合、流入が始まる前に予めポンプを始動しておき、雨水の急激な流入に対して遅滞なく排水を行うための運転である。
Hereinafter, an embodiment of a vertical shaft pump according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a vertical shaft pump according to the present invention. The vertical shaft pump of the present invention is a vertical shaft pump suitable for the preceding standby operation. The pre-standby operation is an operation for starting the pump in advance before the inflow starts and discharging the water without a delay with respect to the rapid inflow of the rain water when inflow of a large amount of rain water is expected.

図1に示すように、本発明の立軸ポンプ1は、雨水などを一次貯留する吸込水槽100を覆う床板101上に据付用フランジ50を介して固定されている。立軸ポンプ1は、吸込水槽100内に垂下するポンプケーシング2と、ポンプケーシング2内に配設された回転軸20に固定された羽根車21とを備えている。   As shown in FIG. 1, the vertical shaft pump 1 of the present invention is fixed via a mounting flange 50 on a floor plate 101 that covers a suction water tank 100 that primarily stores rainwater and the like. The vertical shaft pump 1 includes a pump casing 2 that hangs down in the suction water tank 100, and an impeller 21 that is fixed to a rotary shaft 20 disposed in the pump casing 2.

ポンプケーシング2は、鉛直方向に上から配列されたL字状の揚水管ケーシング(ケーシング本体)3、ライナケーシング4、および吸込管5が互いにフランジを介して結合されて構成されている。吸込管5の下端は末広がり状に広がって開口する吸込口5sとなっている。揚水管ケーシング3の上端には河川等につながる排水管が接続されている(図示せず)。ライナケーシング4内には羽根車21が収容されている。   The pump casing 2 is configured by connecting an L-shaped pumped-pipe casing (casing body) 3, a liner casing 4, and a suction pipe 5 that are arranged in the vertical direction from above through a flange. The lower end of the suction pipe 5 is a suction port 5s that is widened and opened. A drain pipe connected to a river or the like is connected to the upper end of the pump pipe casing 3 (not shown). An impeller 21 is accommodated in the liner casing 4.

本実施形態においては、羽根車21はオープン型の羽根車からなるが、クローズ型の羽根車であってもよい。また羽根車21は斜流式羽根車が用いられているが、軸流式羽根車であってもよい。羽根車21の外周側には、羽根車21の外周縁(オープン羽根の先端)と僅かな隙間をもってライナリング22が設けられている。また羽根車21の上方にはガイドベーン23が設けられており、流体の速度エネルギを圧力に変換する作用を行うようになっている。
また羽根車21を支持する回転軸20は、揚水管ケーシング(ケーシング本体)3の中段の第1のラジアル軸受25と、ガイドベーン23の内側の内筒26により支持された第2のラジアル軸受27により支持されている。
In the present embodiment, the impeller 21 is formed of an open type impeller, but may be a closed type impeller. The impeller 21 is a mixed flow impeller, but may be an axial flow impeller. A liner ring 22 is provided on the outer peripheral side of the impeller 21 with a slight gap from the outer peripheral edge of the impeller 21 (the tip of the open blade). In addition, a guide vane 23 is provided above the impeller 21 so as to convert the fluid velocity energy into pressure.
The rotary shaft 20 that supports the impeller 21 includes a first radial bearing 25 in the middle stage of the pumping pipe casing (casing body) 3 and a second radial bearing 27 that is supported by the inner cylinder 26 inside the guide vane 23. Is supported by

揚水管ケーシング(ケーシング本体)3は、回転軸20と平行な垂直方向の管胴部分と、上方で水平方向に曲がった曲管部とを含んで構成され、曲管部を回転軸20が貫通している。そして、回転軸20は、回転軸20を回転駆動する駆動装置としての電動モータ(図示せず)に接続されている。なお、電動モータは、回転軸20に直結されず、例えば歯車列を介して回転軸20に接続され、回転速度を調節できるようにしてもよい。回転軸20が揚水管ケーシング(ケーシング本体)3を貫通する貫通部にはシール28が配設され、貫通部を通しての水の漏洩を防止している。また揚水管ケーシング3の曲管部には、軸受29を保持する軸受ハウジング30が設けられており、回転軸20が揚水管ケーシング3を貫通する貫通部の上方で、軸受29により回転軸20を支持している。これにより、駆動装置に起因する回転軸20の振動を防止するようにしている。   The pumped-pipe casing (casing main body) 3 is configured to include a vertical tube body portion parallel to the rotation shaft 20 and a bent tube portion bent in the horizontal direction above, and the rotation shaft 20 passes through the bent tube portion. is doing. The rotating shaft 20 is connected to an electric motor (not shown) as a driving device that rotationally drives the rotating shaft 20. The electric motor may not be directly connected to the rotating shaft 20 but may be connected to the rotating shaft 20 via a gear train, for example, so that the rotation speed can be adjusted. A seal 28 is disposed in a penetrating portion through which the rotary shaft 20 penetrates the pumped-pipe casing (casing body) 3 to prevent leakage of water through the penetrating portion. In addition, a bearing housing 30 that holds a bearing 29 is provided in the bent pipe portion of the pumping pipe casing 3, and the rotating shaft 20 is moved by the bearing 29 above the penetrating portion where the rotating shaft 20 passes through the pumping pipe casing 3. I support it. Thereby, the vibration of the rotating shaft 20 caused by the driving device is prevented.

吸込管5には、羽根車21の先端よりも下側の位置であって、最低水位LWLからh≒v/2gだけ低い位置LLWLにおいて貫通する吸気口6が設けられ、該吸気口6には吸気管40が接続されている。 The suction pipe 5 is provided with an intake port 6 penetrating at a position LLWL below the tip of the impeller 21 and lower than the lowest water level LWL by h≈v 2 / 2g. Is connected to an intake pipe 40.

吸気管40の大気開放された端部41は、図1に示すようにU字管により下向きとされており、ゴミ等の異物が入り込まないようになっている。図1では、端部41は、床板101の上方に位置しているが、床板101の下方の吸込水槽100内に位置していてもよい。後述するように水位が最低水位LWLとなり、吸気管40を通じて吸込管5内に空気を吸引するときに、端部41が大気中に露出していればよい。吸気管40は1本でもよいが、複数本、例えば4本ある方が、吸気管40から吸入される空気が吸込管5に均等に流れ易いので、好ましい。   As shown in FIG. 1, the end 41 of the intake pipe 40 opened to the atmosphere is directed downward by a U-shaped pipe so that foreign matter such as dust does not enter. In FIG. 1, the end 41 is located above the floor board 101, but may be located in the suction water tank 100 below the floor board 101. As will be described later, when the water level becomes the lowest water level LWL and air is sucked into the suction pipe 5 through the intake pipe 40, the end 41 may be exposed to the atmosphere. Although the number of intake pipes 40 may be one, a plurality of, for example, four intake pipes 40 is preferable because air sucked from the intake pipe 40 easily flows to the intake pipe 5 evenly.

ここで、立軸ポンプ1の高さ方向の構造と水位の関係を説明する。水位HWLは、吸込水槽100の最高水位である。水位がこれ以上に上昇することはない。その下方に最低水位LWLがある。これは、ポンプ固有の値であり、水位がこれ以下になると何らかの問題が起こりポンプの運転が継続できなくなる水位である。典型的には、それ以下では吸込管5の下端から渦状に空気を吸い込み始め、振動や騒音が発生し運転が継続できなくなる水位である。しかし最低水位LWLは渦状の空気吸込以外の条件で定まる場合もある。   Here, the relationship between the structure of the vertical pump 1 in the height direction and the water level will be described. The water level HWL is the highest water level of the suction water tank 100. The water level will not rise any further. Below that is the lowest water level LWL. This is a value peculiar to the pump. If the water level falls below this level, some problem occurs and the pump cannot continue to operate. Typically, the water level below which the suction pipe 5 starts to suck air in a vortex shape, and vibrations and noise are generated and the operation cannot be continued. However, the minimum water level LWL may be determined under conditions other than the spiral air suction.

最低水位LWLの下方には、羽根車21の吸込開始水位SLWLがある。この水位は、羽根車21の先端部分の水位に相当する。低い水位から水位が上昇して、羽根車21が水に接すると、気水攪拌が開始され間もなく水が吐出されるからである。すなわち、羽根車21は、最低水位LWLよりも下方に設置されている。通常、吸込開始水位SLWLより低い位置に、立軸ポンプ1の最低運転水位LLWLがある。最低運転水位LLWLより下方に、吸込管5の下端(開口部)の水位A1がある。   Below the lowest water level LWL is the suction start water level SLWL of the impeller 21. This water level corresponds to the water level at the tip of the impeller 21. This is because when the water level rises from a low water level and the impeller 21 comes into contact with water, the water-air stirring is started and water is discharged soon. That is, the impeller 21 is installed below the lowest water level LWL. Usually, the lowest operating water level LLWL of the vertical pump 1 is at a position lower than the suction start water level SLWL. Below the minimum operating water level LLWL, there is a water level A1 at the lower end (opening) of the suction pipe 5.

ここで、吸気口6を最低運転水位LLWLの高さに配置する。最低運転水位LLWLは、最低水位LWLよりh≒v/2gだけ低い位置である。ここで、vはその位置での水の流速、gは重力加速度である。すなわち、水の流れによりベルヌーイの定理による速度水頭の分だけ圧力が低くなるので、最低水位LWLのときに水頭が上記の速度水頭と等しくなる位置は、圧力がゼロ(大気圧)となる。この位置を、最低運転水位LLWLとする。このようにすると、水位が最低水位LWL以下になると最低運転水位LLWLの位置では負圧となる。よって、最低運転水位LLWLに位置された吸気口6は負圧となり、吸気口6は吸気管40を通じて大気と連通しているために、吸気管40の端部41から吸込管5の内部に空気が吸引される。 Here, the intake port 6 is arranged at the height of the lowest operating water level LLWL. The lowest operating water level LLWL is a position lower than the lowest water level LWL by h≈v 2 / 2g. Here, v is the flow velocity of water at that position, and g is the acceleration of gravity. That is, since the pressure is lowered by the amount of velocity head according to Bernoulli's theorem due to the flow of water, the pressure is zero (atmospheric pressure) at the position where the head becomes equal to the velocity head at the lowest water level LWL. This position is defined as the minimum operating water level LLWL. If it does in this way, when a water level will become below the lowest water level LWL, it will become a negative pressure in the position of the lowest operating water level LLWL. Accordingly, the intake port 6 positioned at the lowest operating water level LLWL has a negative pressure, and the intake port 6 communicates with the atmosphere through the intake pipe 40, so that air is introduced from the end 41 of the intake pipe 40 into the intake pipe 5. Is sucked.

そして、水位が最低運転水位LLWLまで下がると、吸気管40の端部41から、吸気管40を通じて吸気口6までが大気開放され、吸込管5内の空間が真空破壊し、吸込管5内の水は落下する。すなわち、吸気口6の形成された高さまで水位が低下すると、立軸ポンプ1は揚水しなくなる。   When the water level drops to the lowest operating water level LLWL, the air from the end 41 of the intake pipe 40 to the intake port 6 through the intake pipe 40 is released to the atmosphere, and the space in the intake pipe 5 is broken in vacuum. Water falls. That is, when the water level drops to the height at which the intake port 6 is formed, the vertical shaft pump 1 does not pump water.

次に、図1を参照して、立軸ポンプ1の作用について説明する。先ず水位が吸込管5の下端(開口部)の水位A1よりも低い状態で立軸ポンプ1を始動する。例えば川の上流で大雨が降ったとの降雨情報が入った場合等、ある時間の後に水位が急に上昇することが予測される。そのような場合に、水位がA1よりも下の状態で、先行待機運転用の立軸ポンプ1が始動される。先行待機運転の開始である。   Next, the operation of the vertical shaft pump 1 will be described with reference to FIG. First, the vertical pump 1 is started in a state where the water level is lower than the water level A1 at the lower end (opening) of the suction pipe 5. For example, when there is rainfall information indicating that heavy rain has fallen upstream of the river, it is predicted that the water level will suddenly rise after a certain time. In such a case, the vertical pump 1 for the preceding standby operation is started in a state where the water level is lower than A1. This is the start of the preceding standby operation.

雨水の流入により吸込水槽100内の水位が上昇し、吸込ベルの下端水位A1を越える。水位が水位A1を越えても、最低運転水位LLWLを越えても、まだ水は吸い上げられない。羽根車21は空転している。水位がさらに上昇して、吸込開始水位SLWLまで到達したところで、羽根車21は水を吸い込み始める。このときは、吸気管40を通して吸気口6から吸込管5内に空気も吸い込むので、立軸ポンプ1の全水量吐出の運転ではない。すなわち、立軸ポンプ1は気水混合運転をしている。さらに水位が上昇すると徐々に吸込空気量は減少し、代わりに水量が増加する。やがて水位が最低水位LWLまで上昇すると吸込空気量がゼロになり、立軸ポンプ1の全水量を吐出するに至る。すなわち、定常運転に入る。   The water level in the suction water tank 100 rises due to the inflow of rainwater, and exceeds the lower end water level A1 of the suction bell. Even if the water level exceeds the water level A1 or exceeds the minimum operating water level LLWL, water is not yet sucked up. The impeller 21 is idling. When the water level further rises and reaches the suction start water level SLWL, the impeller 21 starts to suck water. At this time, since the air is also sucked into the suction pipe 5 from the suction port 6 through the suction pipe 40, the operation is not the operation of discharging the total water amount of the vertical shaft pump 1. That is, the vertical shaft pump 1 is performing a water / air mixing operation. When the water level further rises, the amount of intake air gradually decreases and the amount of water increases instead. Eventually, when the water level rises to the lowest water level LWL, the intake air amount becomes zero and the total water amount of the vertical shaft pump 1 is discharged. That is, the steady operation is started.

さらに水位が、最低水位LWLと最高水位HWLの間の水位まで上昇して立軸ポンプ1は定常運転を継続する。その後、立軸ポンプ1の排水により今度は水位が低下し、最低水位LWLを下回ると、吸気管40を通して吸気口6から吸込管5内に空気を吸い込み始める。すなわち、再び気水混合運転が開始される。水位が低下するにつれて吸込空気量が増えて、代わりに水量が減っていく。さらに水位が下がり、最低運転水位LLWLになると、水の吸込みが終わり、羽根車21は空気中で運転される空運転状態になる。すなわち、立軸ポンプ1は全く水を吸い込まないエアロック状態となる。   Furthermore, the water level rises to a water level between the lowest water level LWL and the highest water level HWL, and the vertical shaft pump 1 continues the steady operation. Thereafter, the water level is lowered due to the drainage of the vertical shaft pump 1 and when the water level falls below the minimum water level LWL, the air starts to be sucked into the suction pipe 5 through the intake pipe 6 through the intake pipe 40. That is, the air / water mixing operation is started again. As the water level falls, the amount of intake air increases and the amount of water decreases instead. When the water level further decreases and reaches the minimum operating water level LLWL, the suction of water is finished, and the impeller 21 enters an idling state in which it is operated in the air. That is, the vertical shaft pump 1 is in an air lock state in which no water is sucked.

このようにして、羽根車21は空気中での空運転状態を続けることになる。降雨が続くときは、そのまま運転を続け、再び水位が上昇してきて、前記のように吸込開始水位SLWLに到達したところで立軸ポンプ1は水を吸い込み始める。このようにして、先行待機運転用の立軸ポンプ1は、吸込水槽100の水位にかかわらず、空運転と全水量の運転との間で運転を継続することができる。空運転と全水量運転との間の移り変わりは、立軸ポンプ1が吸気口6から空気を一緒に吸い込むので滑らかに行われる。   In this way, the impeller 21 continues to be in an idling state in the air. When the rain continues, the operation is continued as it is, the water level rises again, and the vertical pump 1 starts to suck water when it reaches the suction start water level SLWL as described above. In this way, the vertical shaft pump 1 for the preliminary standby operation can continue operation between the idle operation and the operation of the total water amount regardless of the water level of the suction water tank 100. The transition between the idling operation and the total water amount operation is smoothly performed because the vertical shaft pump 1 sucks air from the intake port 6 together.

次に、吸込管5および吸込管5に形成された吸気口6の構成について、図2乃至図5を参照して説明する。図2および図3は吸込管5を示す図であり、図2は吸込管5の縦断面図であり、図3は図2のIII矢視図である。図4は図2のIV−IV線断面図であり、図5は図2のV−V線断面図である。   Next, the structure of the suction pipe 5 and the intake port 6 formed in the suction pipe 5 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are views showing the suction pipe 5, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the suction pipe 5, and FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG.

図2乃至図5に示すように、吸込管5は、上部が円形断面を有し、上部から中間部に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移していき、中間部から下部まで一定の四角形断面を維持し、下部から下端まで四角錐台状に漸次その面積が拡大していく四角形断面になっている。すなわち、図2乃至図5に示すように、吸込管5は、上端のA点からB点までが直径rの円形断面を有し、B点からC点に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移していき、C点で長辺の長さL,短辺の長さLの四角形断面になり、C点からD点までが同一寸法(長辺の長さL,短辺の長さL)の四角形断面を有し、D点からE点に向かうにつれて長辺および短辺の長さが次第に長くなっていき、E点で長辺の長さLと短辺の長さLの長さが等しくなる正方形断面になっている。 As shown in FIGS. 2 to 5, the suction pipe 5 has a circular cross section at the top, transitions from a circular cross section to a square cross section from the top toward the middle, and a constant quadrilateral cross section from the middle to the bottom. The rectangular cross section gradually increases in the shape of a truncated pyramid from the bottom to the bottom. That is, as shown in FIGS. 2 to 5, the suction pipe 5 has a circular cross section having a diameter r from the point A to the point B at the upper end, and changes from a circular cross section to a square cross section from the point B to the point C. The point C has a rectangular cross section with a long side length L 1 and a short side length L 2 , and the same dimension (long side length L 1 , short side length) from the C point to the D point. L 2 ) having a rectangular cross section, the length of the long side and the short side gradually increases from point D to point E, and the length of the long side L 3 and the length of the short side at point E the length of L 3 is in a square cross-section equal.

図2のIV−IV線断面図である図4では、吸込管5が円形断面から四角形断面に遷移していく様子を示している。
図2のV−V線断面図である図5では、長辺の長さL,短辺の長さLの四角形断面の状態が示されている。そして、図5に示すように、吸込管5には、上記E点に近接した高さ位置に、4つの吸気口6が形成されている。吸込管5は、C点からD点までが一定面積の四角形断面およびD点からE点までが面積が徐々に拡大していく四角形断面からなる四角ベルマウスを構成している。
4 which is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2 shows a state where the suction pipe 5 is changed from a circular cross section to a square cross section.
In FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2, a state of a rectangular cross section having a long side length L 1 and a short side length L 2 is shown. As shown in FIG. 5, the intake pipe 5 is formed with four intake ports 6 at a height position close to the point E. The suction pipe 5 constitutes a square bell mouth having a rectangular cross section with a constant area from the point C to the point D and a square cross section with an area gradually increasing from the point D to the point E.

次に、四角ベルマウスと吸気口6との関係を更に説明する。図5は吸気口6が設けられた位置における断面を示す。図5に示すように、吸込管5の内周面5aは流路壁面を構成し、内周面5aの内側は四角形の流路断面を構成している。そして、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離をrとすると、この距離rは一定でなく、r,r,r,rと異なっている。すなわち、流路断面の図心(O)から短辺L側の流路壁面までの距離rが最小距離rminとなっていて、流路断面の図心(O)から四角形の頂点までの距離rが最大距離rmaxとなっている。そして、吸気口6は、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小(rmin)となる位置よりも、図心(O)から離間した位置(r)に設けられている。また吸気口6は、四角形の流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最大距離(rmax)となる位置よりも、四角ベルマウス内の流れの上流側にある。 Next, the relationship between the square bell mouth and the intake port 6 will be further described. FIG. 5 shows a cross section at the position where the air inlet 6 is provided. As shown in FIG. 5, the inner peripheral surface 5a of the suction pipe 5 constitutes a flow channel wall surface, and the inner side of the inner peripheral surface 5a constitutes a rectangular flow channel cross section. If the distance from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is r, this distance r is not constant and is different from r 1 , r 2 , r 3 , r 4 . That is, the distance r 1 from the centroid (O) of the flow path cross section to the flow path wall surface on the short side L 2 side is the minimum distance r min , from the centroid (O) of the flow path cross section to the apex of the rectangle of the distance r 4 is the largest distance r max. The intake port 6 is provided at a position (r 3 ) farther from the centroid (O) than a position where the distance from the centroid (O) of the flow path cross section to the flow path wall surface is minimum (r min ). It has been. The intake port 6 is located upstream of the flow in the square bell mouth from the position where the distance from the centroid (O) of the rectangular channel cross section to the channel wall surface is the maximum distance (r max ).

円形ベルマウスの場合には、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離rは、一定である。そのため、ベルマウス壁面上では、流れのすべりがないため、速度成分は0となる。円形ベルマウスの場合、流路断面の図心(O)から距離rが均一なため、速度勾配は常に正となり、圧力分布は正圧となる。したがって、円形ベルマウスの場合には、吸気口からの吸気が困難な場合がある。   In the case of a circular bell mouth, the distance r from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is constant. Therefore, there is no flow slip on the bell mouth wall surface, so the velocity component becomes zero. In the case of a circular bell mouth, since the distance r is uniform from the centroid (O) of the channel cross section, the velocity gradient is always positive and the pressure distribution is positive. Therefore, in the case of a circular bell mouth, it may be difficult to inhale from the intake port.

図6は、図5の部分VIを拡大した模式的拡大図である。図6において、yは方向を表し、uは速度を表す。要項点流量より小さい吐出し量において、吸込管5内の中心部付近では旋回流Fが発生し、遠心力が作用し、圧力が上昇する。四角ベルマウスでは、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離rが均一ではないため、図心(O)から流路壁面までの速度勾配を考えた場合、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)(図6におけるP点)で、流路壁面上の速度勾配は次式のようになる。

Figure 2009074416
四角形の流路断面の頂点(角部)に近づくにつれ(流路断面の図心(O)からの距離rが大きくなるにつれ)、流路壁面上における速度勾配は次式のように負の値を示す。
Figure 2009074416
すなわち、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)から下流側(羽根車の回転方向の下流側)の壁面付近では、上記式(2)で示されるように、速度勾配は負の値になる。このことから、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)より下流側では、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流Fが生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口6からの吸気が可能となる。
なお、四角形に沿った流れでは角部で渦が発生し、負圧状態が発生し難い。発生しても非常に弱い負圧状態である。したがって四角形の頂点に吸気口6を設けることは適当でない。 FIG. 6 is a schematic enlarged view in which the portion VI in FIG. 5 is enlarged. In FIG. 6, y represents a direction and u represents a velocity. In Guideline point flow rate smaller discharge amount, the swirl flow F 1 is generated in the vicinity of the center portion of the suction tube 5, the centrifugal force acts, the pressure increases. In the square bell mouth, since the distance r from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is not uniform, when considering the velocity gradient from the centroid (O) to the channel wall surface, At a position (r min ) (point P in FIG. 6) at which the distance from the centroid (O) to the channel wall surface is minimum, the velocity gradient on the channel wall surface is as follows.
Figure 2009074416
As the apex (corner) of the rectangular channel cross section is approached (as the distance r from the centroid (O) of the channel cross section increases), the velocity gradient on the channel wall surface becomes a negative value as shown in the following equation: Indicates.
Figure 2009074416
That is, in the vicinity of the wall surface on the downstream side (downstream in the rotational direction of the impeller) from the position (r min ) where the distance from the centroid (O) of the flow channel cross section to the flow channel wall surface is minimum, the above formula (2) As shown, the velocity gradient has a negative value. Therefore, on the downstream side of the position (r min ) where the distance from the centroid (O) of the flow path cross section to the flow path wall surface is minimum, the flow on the wall surface is separated, and a backflow F 2 is generated. Accordingly, the pressure becomes a negative pressure state, and intake from the intake port 6 becomes possible.
In the flow along the quadrangle, vortices are generated at the corners, and a negative pressure state is unlikely to occur. Even if it occurs, it is a very weak negative pressure state. Therefore, it is not appropriate to provide the intake port 6 at the apex of the square.

図7(a)乃至図7(h)は、吸込管の流路断面の変形例を示す模式的な断面図であり、図5に対応した図である。図7(a)乃至図7(h)に示す吸込管は、種々の流路断面形状をしているが、いずれの場合においても、吸込管5の内周面5aは流路壁面を構成し、内周面5aの内側は流路断面を構成し、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離rが一定ではない断面形状を有している。そして、吸気口6は、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)よりも図心(O)から離間した位置にある。したがって、図7(a)乃至図7(h)に示す吸込管も、図5および図6に示す吸込管と同様の作用効果を奏する。なお、図7(a)乃至図7(h)に示す吸込管が円形断面から楕円や多角形断面に遷移する点も図5および図6に示す吸込管と同様である。 FIG. 7A to FIG. 7H are schematic cross-sectional views showing modifications of the cross-section of the suction pipe and correspond to FIG. The suction pipes shown in FIGS. 7 (a) to 7 (h) have various channel cross-sectional shapes, but in any case, the inner peripheral surface 5a of the suction pipe 5 constitutes the channel wall surface. The inside of the inner peripheral surface 5a forms a cross section of the flow path, and has a cross-sectional shape in which the distance r from the centroid (O) of the cross section of the flow path to the flow path wall surface is not constant. The intake port 6 is located farther from the centroid (O) than the position (r min ) at which the distance from the centroid (O) of the cross section of the flow path to the flow path wall surface is minimum. Therefore, the suction pipes shown in FIGS. 7A to 7H also have the same effects as the suction pipes shown in FIGS. 7A to 7H is the same as the suction pipe shown in FIGS. 5 and 6 in that the suction pipe transitions from a circular cross section to an ellipse or a polygonal cross section.

図7(a)に示す吸込管5は楕円形の流路断面を有しており、吸気口6は楕円と楕円の長軸との交点Pに近接した位置に設けられている。吸気口6は、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)よりも図心(O)から離間した位置にあり、この最小となる位置(rmin)よりも流れの下流側(羽根車の回転方向の下流側)にある。なお、楕円に沿った流れは曲率を持った流れとなる。そのため遠心力が作用し、楕円の頂点では、その遠心力が最大となり、圧力が上昇する。したがって楕円の頂点に吸気口6を設けることは適当でない。
図7(b)に示す吸込管5は六角形の流路断面を有しており、吸気口6は六角形の各辺において六角形の頂点Pに近接した位置に設けられている。
図7(c)に示す吸込管5は八角形の流路断面を有しており、吸気口6は八角形の各辺において頂点Pに近接した位置に設けられている。
図7(d)に示す吸込管5は台形の流路断面を有しており、吸気口6は台形の各辺において頂点Pに近接した位置に設けられている。
図7(e)に示す吸込管5は三角形の流路断面を有しており、吸気口6は三角形の各辺において頂点Pに近接した位置に設けられている。
The suction pipe 5 shown in FIG. 7A has an elliptical channel cross section, and the intake port 6 is provided at a position close to the intersection point Pv between the ellipse and the major axis of the ellipse. The intake port 6 is located farther from the centroid (O) than the position (r min ) at which the distance from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is minimum, and this minimum position ( r min ) on the downstream side of the flow (downstream in the rotational direction of the impeller). The flow along the ellipse has a curvature. Therefore, centrifugal force acts, and at the apex of the ellipse, the centrifugal force becomes maximum and the pressure rises. Therefore, it is not appropriate to provide the inlet 6 at the top of the ellipse.
Suction pipe 5 shown in FIG. 7 (b) has a hexagonal flow cross-section, the inlet 6 is provided in a position close to the hexagonal apex P t at each side of the hexagon.
Suction pipe 5 shown in FIG. 7 (c) has an octagonal channel cross section, the inlet 6 is provided at a position close to the vertex P t at each side of the octagon.
Suction pipe 5 shown in FIG. 7 (d) has a trapezoidal flow path section, the intake port 6 is provided at a position close to the vertex P t at each side of the trapezoid.
Suction pipe 5 shown in FIG. 7 (e) has a flow cross-section of triangular intake port 6 is provided at a position close to the vertex P t at each side of the triangle.

図7(b)、図7(c)、図7(d)、図7(e)に示す吸込管5について説明すると、各吸込管5は多角形の流路断面を有し、各吸気口6は多角形の一辺の中点と頂点との間で頂点に近い位置に設けられている。吸気口6は、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)よりも図心(O)から離間した位置にあり、この最小となる位置(rmin)よりも流れの下流側(羽根車の回転方向の下流側)にある。なお、多角形に沿った流れでは角部で渦が発生し、負圧状態が発生し難い。発生しても非常に弱い負圧状態である。したがって多角形の頂点に吸気口を設けることは適当でない。 The suction pipes 5 shown in FIGS. 7B, 7C, 7D, and 7E will be described. Each suction pipe 5 has a polygonal channel cross section, and each intake port. 6 is provided at a position close to the vertex between the midpoint and the vertex of one side of the polygon. The intake port 6 is located farther from the centroid (O) than the position (r min ) at which the distance from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is minimum, and this minimum position ( r min ) on the downstream side of the flow (downstream in the rotational direction of the impeller). In the flow along the polygon, vortices are generated at the corners, and a negative pressure state is unlikely to occur. Even if it occurs, it is a very weak negative pressure state. Therefore, it is not appropriate to provide an inlet at the apex of the polygon.

図7(f)、図7(g)および図7(h)に示す吸込管5は、図7(a)乃至図7(e)に示す吸気管とは違って楕円形や多角形の概念に入るものではないが、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離rが一定ではない断面形状を有している。
図7(f)に示す吸込管5は、上半分が半楕円形で下半分が四角形の流路断面を有しており、1つの吸気口6は半楕円の長軸と半楕円の交点Pに近接した位置に設けられ、他の2つの吸気口6は四角形の頂点Pに近接した位置に設けられている。
図7(g)に示す吸込管5は、4つの山形状の突出部を有したひとで形の流路断面を有しており、吸気口6はひとで形の各突出部の頂点Pに近接した位置に設けられている。
図7(h)に示す吸込管5は、各頂点に円弧状の丸みをつけた概略三角形状の流路断面を有しており、吸気口6は円弧状の頂点Pに近接した位置に設けられている。
The suction pipe 5 shown in FIGS. 7 (f), 7 (g) and 7 (h) is different from the intake pipe shown in FIGS. 7 (a) to 7 (e) in the concept of an ellipse or a polygon. Although not included, the distance r from the centroid (O) of the channel cross section to the channel wall surface is not constant.
The suction pipe 5 shown in FIG. 7 (f) has a channel cross section in which the upper half is a semi-elliptical shape and the lower half is a square shape, and one intake port 6 is an intersection P of the semi-elliptical major axis and the semi-elliptical shape. v is provided in a position close to the other two inlet 6 is provided at a position close to the vertex P t of the rectangle.
The suction pipe 5 shown in FIG. 7 (g) has a human-shaped channel cross section having four mountain-shaped protrusions, and the intake port 6 has an apex P t of each human-shaped protrusion. It is provided in the position close to.
Suction pipe 5 shown in FIG. 7 (h), each vertex has a substantially triangular shape of the flow channel cross section with a circular arc-shaped rounded, the air inlet 6 in proximity to the arcuate vertex P t position Is provided.

図7(f)、図7(g)、図7(h)に示す吸込管5においても、吸気口6は、流路断面の図心(O)から流路壁面までの距離が最小となる位置(rmin)よりも図心(O)から離間した位置にあり、この最小となる位置(rmin)よりも流れの下流側(羽根車の回転方向の下流側)にある。 In the suction pipe 5 shown in FIGS. 7 (f), 7 (g), and 7 (h), the intake port 6 has the smallest distance from the centroid (O) of the flow path cross section to the flow path wall surface. It is located farther from the centroid (O) than the position (r min ), and is located downstream of the flow (downstream in the rotational direction of the impeller) from the minimum position (r min ).

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.

図1は本発明の立軸ポンプの主要部を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a vertical shaft pump according to the present invention. 図2は吸込管の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the suction pipe. 図3は図2のIII矢視図である。3 is a view taken in the direction of arrow III in FIG. 図4は図2のIV−IV線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 図5は図2のV−V線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 図6は、図5の部分VIを拡大した模式的拡大図である。FIG. 6 is a schematic enlarged view in which the portion VI in FIG. 5 is enlarged. 図7(a)乃至図7(h)は、吸込管の流路断面の変形例を示す模式的な断面図であり、図5に対応した図である。FIG. 7A to FIG. 7H are schematic cross-sectional views showing modifications of the cross-section of the suction pipe and correspond to FIG. 図8は、従来の立軸ポンプの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional vertical shaft pump.

符号の説明Explanation of symbols

1 立軸ポンプ
2 ポンプケーシング
3 揚水管ケーシング(ケーシング本体)
4 ライナケーシング
5 吸込管
5a 吸込口
6 吸気口
20 回転軸
21 羽根車
22 ライナリング
23 ガイドベーン
25,27 ラジアル軸受
26 内筒
28 シール
29 軸受
30 軸受ハウジング
40 吸気管
41 端部
50 据付用ハウジング
100 吸込水槽
101 床板
111 吸込水槽
112 羽根車
113 立軸ポンプ
114 吸込管
115 吸気口
116 空気管
116a 他端
117 回転軸
1 Vertical shaft pump 2 Pump casing 3 Pumped-pipe casing (casing body)
4 Liner casing 5 Suction pipe 5a Suction port 6 Suction port 20 Rotating shaft 21 Impeller 22 Liner ring 23 Guide vane 25, 27 Radial bearing 26 Inner cylinder 28 Seal 29 Bearing 30 Bearing housing 40 Intake pipe 41 End 50 Installation housing 100 Suction water tank 101 Floor plate 111 Suction water tank 112 Impeller 113 Vertical shaft pump 114 Suction pipe 115 Air inlet 116 Air pipe 116a Other end 117 Rotating shaft

Claims (10)

鉛直方向に配置され、軸周りに回転する回転軸と、
前記回転軸の回転により回転し、水を吸い込み上方に流す羽根車と、
前記羽根車の上流側に配置され、前記羽根車に向けて前記水を流す流路を形成する吸込管と、
前記羽根車の上流側の位置で前記吸込管に設けられた吸気口と、
一端が前記吸気口に連通し、他端が大気中に開口した吸気管とを備え、
前記吸込管は、前記吸気口が設けられた位置において、流路断面の図心から流路壁面までの距離が一定でない断面形状を有し、
前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置よりも前記図心から離間した位置に設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
A rotation axis arranged in a vertical direction and rotating around an axis;
An impeller that rotates by rotation of the rotating shaft, sucks water and flows it upward,
A suction pipe that is arranged on the upstream side of the impeller and forms a flow path for flowing the water toward the impeller;
An intake port provided in the suction pipe at a position upstream of the impeller;
An intake pipe having one end communicating with the intake port and the other end opened to the atmosphere;
The suction pipe has a cross-sectional shape in which the distance from the centroid of the flow path cross section to the flow path wall surface is not constant at the position where the intake port is provided;
The vertical shaft pump, wherein the intake port is provided at a position farther from the centroid than a position where the distance from the centroid to the flow path wall surface is minimum.
前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置から、前記羽根車の回転方向の下流側に位置していることを特徴とする請求項1記載の立軸ポンプ。   2. The vertical shaft pump according to claim 1, wherein the intake port is located on a downstream side in a rotation direction of the impeller from a position where a distance from the centroid to the flow path wall surface is minimized. 前記断面形状は多角形であることを特徴とする請求項1又は2記載の立軸ポンプ。   The vertical shaft pump according to claim 1 or 2, wherein the cross-sectional shape is a polygon. 前記吸気口は、前記多角形の頂点と前記多角形の一辺の中点との間で、前記頂点に近い位置にあることを特徴とする請求項3記載の立軸ポンプ。   The vertical shaft pump according to claim 3, wherein the intake port is located between the vertex of the polygon and a midpoint of one side of the polygon. 前記多角形は四角形であることを特徴とする請求項3又は4記載の立軸ポンプ。   The vertical shaft pump according to claim 3 or 4, wherein the polygon is a quadrangle. 前記断面形状は楕円形であることを特徴とする請求項1又は2記載の立軸ポンプ。   The vertical shaft pump according to claim 1 or 2, wherein the cross-sectional shape is elliptical. 前記吸気口は、前記楕円形の長軸と楕円との交点の近傍に位置することを特徴とする請求項6記載の立軸ポンプ。   The vertical shaft pump according to claim 6, wherein the intake port is located in the vicinity of an intersection of the elliptical long axis and the ellipse. 前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から多角形断面に遷移することを特徴とする請求項1記載の立軸ポンプ。   2. The vertical shaft pump according to claim 1, wherein the suction pipe transitions from a circular cross section to a polygonal cross section from the upper side toward the lower side. 前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移することを特徴とする請求項1記載の立軸ポンプ。   The vertical pump according to claim 1, wherein the suction pipe transitions from a circular cross section to a quadrangular cross section from the upper side toward the lower side. 前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から楕円形断面に遷移することを特徴とする請求項1記載の立軸ポンプ。   2. The vertical shaft pump according to claim 1, wherein the suction pipe transitions from a circular cross section to an elliptic cross section from the upper side toward the lower side.
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