JP2010190184A - ポンプ用吸込渦防止部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】既設のポンプにも装着することが可能で、その取付状態も安定したポンプ用吸込渦防止部材を提供する。
【解決手段】内部に羽根車11を配設したポンプケース5と、ポンプケース5の下端に設けた吸込ベル6とを備え、ポンプケース5の下端と吸込ベル6の上端にそれぞれ取付フランジ部5b,6cを設け、これらを締付金具によって固定するようにしたポンプに装着する吸込渦防止部材20であって、吸込ベル6の取付フランジ部6cの下面に配設され締付金具によって一体的に固定される環状の上枠部21と、上枠部21から鉛直下向きに延びる複数の支持部27と、支持部27の下端に設けた下枠部28と、装着状態で吸込ベル6の下部において所定の支持部27から吸込ベル6の軸芯に向けて延びる邪魔板29とを備えた構成とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、ポンプ用吸込渦防止部材に関するものである。
雨水などは、吸水槽に排水された後にポンプによって吸い上げられ、下流側の処理場などの吐出水槽に排水される。この排水ポンプ場の吸水槽内では、給水量が増加すると流速が速くなるため、ポンプの後ろ側の領域、即ち吸水槽の閉鎖端側の水面に空気吸込渦が発生し易くなる。この空気を含む水がポンプに吸い込まれると、激しい振動や大きい騒音が発生するため、運転機能障害を引き起こしたり、機場の基礎や建屋などを劣化させる。
そこで、従来では、吸水槽に、その流入口から閉塞部に向けた通水方向に沿って延び、鉛直方向に突出する渦防止板を設ける構成としている。しかし、この構成は、渦防止板を吸水槽の基礎底面にボルトによって固定しなければならないため、吸水槽が乾燥した状態でなければ施工できない。よって、既設機場に施工する場合、仮設止水壁などを設置し、吸水槽内の水を排水して乾燥させた後に作業を行う必要があるため、多大の労力と費用が必要となる。
この問題を解消するための水中渦発生防止部材が特許文献1に記載されている。この水中渦発生防止部材は、円環状をなす上端フランジ部と、該上端フランジ部から下向きに突出する断面+字形状の邪魔板と、該邪魔板の下端に設けた底板部とを備えている。そして、この水中渦発生防止部材は、略円錐筒状をなすポンプの吸込ベルの下端に、締結ボルトによって取り付ける構成としている。
しかしながら、この吸込渦防止部材は、吸込ベルの下端外周部に貫通孔を設け、この貫通孔に締結ネジを貫通させて取り付ける必要があるため、取付作業性が悪いという問題がある。また、吸込渦防止部材を固定するために貫通孔を設けた吸込ベルには、吸込渦防止部材の荷重が加わるうえ、作動時に水流による負荷が加わるため、該吸込ベルが破損する可能性が極めて高い。
特開2003−328978号公報
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、既設のポンプにも装着することが可能で、その取付状態も安定したポンプ用吸込渦防止部材を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明のポンプ用吸込渦防止部材は、内部に水を吸い上げる羽根車を配設した筒状のポンプケースと、該ポンプケースの下端に設けられ下向きに直径が漸次大きくなる略円錐筒状の拡径部を有する吸込ベルとを備え、前記ポンプケースの下端と吸込ベルの上端にそれぞれ取付フランジ部を設け、これらを締付金具によって固定するようにしたポンプに装着する吸込渦防止部材であって、前記吸込ベルの取付フランジ部の下面に配設され前記締付金具によって一体的に固定される環状の上枠部と、該上枠部から鉛直下向きに延びる複数の支持部と、該支持部の下端に設けた下枠部と、装着状態で吸込ベルの下部において所定の支持部から吸込ベルの軸芯に向けて延びる邪魔板と、を備える構成としている。
本発明の吸込渦防止部材は、ポンプによる水の吸水中に吸込ベルの下部で発生した吸込渦を邪魔板で破壊および整流することができる。そのため、ポンプが激しく振動したり、大きな騒音が発生したりすることを防止でき、ポンプの運転機能障害や、機場の基礎や建屋などの劣化も防止できる。また、この吸込渦防止部材は、ポンプに装着する構成であるため、既設機場に水があってもポンプを取り出すことにより装着(施工)できる。
しかも、吸込渦防止部材は、ポンプのポンプケースと吸込ベルとを連結するための取付フランジ部に、締付金具を用いて一体的に固定するものであり、専用の貫通孔などを設ける必要はないため、取付作業性を向上できる。また、取付フランジ部は、十分な剛性を有するものであるため、吸込渦防止部材を装着した状態で運転することによる負荷にも十分に耐えることが可能であり、安定した取付状態を得ることができるとともに、破損の問題が生じることもない。
このポンプ用吸込渦防止部材では、前記吸込ベルの下端外径は、前記取付フランジ部の内径より大きいもので、前記上枠部を、前記支持部を連結した環状固定部と、該環状固定部とは別体に形成され前記取付フランジ部への装着状態で環状をなす2以上のスペーサ部材とで構成し、前記取付フランジ部に対してスペーサ部材を前記締付金具で固定した後、該スペーサ部材に対して環状固定部を固定することが好ましい。
または、前記吸込ベルの下端外径は、前記取付フランジ部の内径より大きいもので、少なくとも前記上枠部および下枠部を、前記取付フランジ部への装着状態で平面視円形状をなすように2以上に分割し、各分割上枠部および分割下枠部を、前記支持部によって一体的に連結することが好ましい。
このようにすれば、大径の吸込ベルを有するポンプであっても、容易かつ確実に装着することができる。
本発明のポンプ用吸込渦防止部材では、吸込ベルの下部で発生した吸込渦を邪魔板によって確実に破壊して整流できる。また、この吸込渦防止部材は、ポンプに装着する構成であるため、既設機場に水があっても施工できる。しかも、吸込渦防止部材は、ポンプケースと吸込ベルの取付フランジ部に締付金具を用いて一体的に固定するため、取付作業性を向上できる。また、取付フランジ部は、十分な剛性を有するものであるため、安定した取付状態を実現できるとともに、ポンプの破損を防止できる。
本発明に係る第1実施形態の吸込渦防止部材を適用したポンプを示す正面図である。 図1の要部拡大断面図である。 図2の分解斜視図である。 第1実施形態の吸込渦防止部材の構成を示す分解斜視図である。 第2実施形態の吸込渦防止部材を適用したポンプの要部拡大断面図である。 図5の分解斜視図である。 第2実施形態の吸込渦防止部材の構成を示す分解斜視図である。 吸込渦防止部材の変形例を示す斜視図である。 吸込渦防止部材の他の変形例を示す斜視図である。 吸込渦防止部材の他の変形例を示す斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る吸込渦防止部材20を適用したポンプ2を示す。この吸込渦防止部材20は、図示しない流入側管路から排水ポンプ場の吸水槽1内に流入する雨水などを下流側に排水するポンプ2に装着することにより、吸水槽1内で発生する吸込渦を破壊して整流し、吸水能力を向上するためのものである。
まず、ポンプ2の構成について具体的に説明する。本実施形態のポンプ2は立軸ポンプであり、鉛直方向に延びるケーシング3を備えている。このケーシング3は、直管状の揚水管4と、揚水管4の下端に連結されたポンプケース5と、ポンプケース5の下端に連結された吸込ベル6と、揚水管4の上端に連結された吐出エルボ7とを備えている。そして、吐出エルボ7には、下流側の吐出水槽(図示せず)に排水するための吐出管8が更に連結されている。
前記揚水管4には、下端にポンプケース5を固定するための取付フランジ部4aが設けられ、上端に吐出エルボ7を固定するための取付フランジ部4bが設けられている。前記ポンプケース5は、内部に羽根車11を配設するためのもので、略楕円球状をなすように径方向外向きに膨出した筒状のものである。このポンプケース5には、上端に揚水管4を固定するための取付フランジ部5aを設けられ、下端に吸込ベル6を固定するための取付フランジ部5bが設けられている。吸込ベル6は、吸水槽1内の水の吸込口を構成するもので、下向きに直径が漸次小さくなる略逆円錐筒状の縮径部6aと、下向きに直径が漸次大きくなる略円錐筒状の拡径部6bとを有する。この吸込ベル6には、縮径部6aの上端にポンプケース5を固定するための取付フランジ部6cが設けられている。吐出エルボ7は、鉛直方向から水平方向に湾曲する略L字形状のものである。この吐出エルボ7には、下向きに開口した一端に揚水管4を固定するための取付フランジ部7aが設けられ、横向きに開口した他端に吐出管8を固定するための取付フランジ部7bが設けられている。吐出管8には、吐出エルボ7に固定するための取付フランジ部8aが設けられている。
各取付フランジ部は、各開口端の外周部から径方向外向きに突出する円環状のものである。そして、図2に示すように、ポンプケース5の下端取付フランジ部5bには、周方向に所定間隔をもって上端を閉塞した雌ネジ穴9が設けられている。他の取付フランジ部には、周方向に所定間隔をもって貫通した挿通孔10(図2,3参照)が設けられている。そして、ポンプケース5の取付フランジ部5bと吸込ベル6の取付フランジ部6cとは、取付フランジ部6cの挿通孔10に締付金具であるボルトを貫通させ、取付フランジ部5bの雌ネジ穴9に締め付けることにより、境界部分から漏水が生じないように連結されている。また、揚水管4の取付フランジ部4aとポンプケース5の取付フランジ部5a、揚水管4の取付フランジ部4bと吐出エルボ7の取付フランジ部7a、吐出エルボ7の取付フランジ部7bと吐出管8の取付フランジ部8aは、それぞれ締付金具としてボルトとナットとを用い、一致させた挿通孔10にボルトを貫通させてナットで締め付けることにより、境界部分から漏水が生じないように連結されている。
前記構成のケーシング3には、ポンプケース5内に吸水槽1内の水を吸い上げる羽根車11が配設されている。この羽根車11が下端に固定されている回転軸12は、鉛直方向に延びてケーシング3の外部に上端が突出している。この回転軸12の上端には、概略的に示すモータ、減速機構等からなる回転駆動機構13が連結されている。なお、本実施形態のケーシング3は、吸込ベル6の下端の外径が、取付フランジ部6cの内径、更に具体的には取付フランジ部6cの挿通孔10を設けた位置の直径より大きく形成されている。
次に、このポンプ2に装着する第1実施形態の吸込渦防止部材20について説明する。
この吸込渦防止部材20は、ポンプケース5と吸込ベル6とを連結するための取付フランジ部5b,6cに固定されるものである。この吸込渦防止部材20は、吸込ベル6の取付フランジ部6cの下面に配設される環状の上枠部21と、上枠部21から鉛直下向きに延びる複数の支持部27と、支持部27の下端に設けた下枠部28と、支持部27から吸込ベル6の軸芯に向けて内向きに延びる邪魔板29とを備えている。
前記上枠部21は、図3および図4に示すように、環状固定部22と、環状固定部22とは別体のスペーサ部材24A,24Bとで構成されている。環状固定部22は、吸込ベル6の取付フランジ部6cの挿通孔10を形成した位置(直径)は勿論、吸込ベル6の下端外径より大きな内径を有する円環状のものである。この環状固定部22には、周方向に所定間隔をもって複数のネジ挿通孔23が設けられている。スペーサ部材24A,24Bは、それぞれが取付フランジ部6cの下面に配設された状態で円環状をなす半円環状のものである。これらスペーサ部材24A,24Bは、外径が環状固定部22の外径と略同一に形成され、内径が取付フランジ部6cの内径と略同一に形成されている。即ち、このスペーサ部材24A,24Bの内径は、吸込ベル6の下端外径より小さい。このスペーサ部材24A,24Bには、環状固定部22のネジ挿通孔23と対応する位置に、同様の第1ネジ挿通孔25が設けられ、ボルトとナットとからなる締付金具で一体的に固定される。これらネジ挿通孔23,25は、本実施形態では45度間隔で8個設けられている。また、スペーサ部材24A,24Bには、取付フランジ部6cの挿通孔10と対応する位置に、同様の第2ネジ挿通孔26が設けられ、ボルトにより吸込ベル6と一緒にポンプケース5に対して一体的に固定される。これら挿通孔10,26は、本実施形態では22.5度間隔で16個設けられている。しかも、内側に位置する第2ネジ挿通孔26が、外側に位置する第1ネジ挿通孔25に対して、径方向に一致しないように周方向に位相させて設けられている。
前記支持部27は、上枠部21を構成する環状固定部22から、吸込ベル6の軸方向に沿って鉛直下向きに延びるように連結(接合)されたパイプからなる。この支持部27は、環状固定部22に対して周方向に所定間隔をもって複数設けられている。本実施形態では、環状固定部22に対して45度間隔で8本設けられている。しかも、周方向に一致するネジ挿通孔23と重ならないように、ネジ挿通孔23に対して所定角度(22.5度)周方向に位相させて設けられている。
前記下枠部28は、環状固定部22と同一外径の円板状のもので、各支持部27の下端が連結(接合)されている。
前記邪魔板29は、ケーシング3への装着状態で吸込ベル6の下部に位置するように、下枠部28から支持部27に沿って所定高さで設けられている。本実施形態では、1本おきの支持部27から邪魔板29を内向きに突設することにより、平面視で+字形状をなすように構成している。言い換えれば、邪魔板29は、吸込ベル6の軸芯と一致する下枠部28の中心から、略+字形状をなすように軸方向に突設するとともに、径方向外向きに突設し、その外端が支持部27に連結されている。
このように構成した吸込渦防止部材20を既設排水ポンプ場のポンプ2に適用する場合には、吐出エルボ7と吐出管8を連結したボルトとナットとを外して、ポンプ2を取り出す。そして、ポンプケース5と吸込ベル6とを連結したボルトを外す。
ついで、吸込ベル6の取付フランジ部6cの下面側にスペーサ部材24A,24Bを径方向外側から配設し、吸込ベル6の挿通孔10とスペーサ部材24A,24Bの第2ネジ挿通孔26とを一致させ、ボルトにより締め付ける。これにより、スペーサ部材24A,24Bを吸込ベル6と一緒にポンプケース5に固定する。
その後、環状固定部22を吸込ベル6に覆い被せるように、吸込ベル6に対して環状固定部22から軸方向に外嵌させ、該環状固定部22をスペーサ部材24A,24Bの下面に位置させる。そして、互いのネジ挿通孔23,25を一致させ、ボルトとナットにより一体的に固定する。
最後に、このようにして吸込渦防止部材20を装着したポンプ2を、吸込渦防止部材20の側から再び吸水槽1内に設置する。
なお、新設ポンプ場のポンプ2に吸込渦防止部材20を適用する場合には、ポンプ2の組立時に前記と同様にして吸込渦防止部材20を装着すればよい。
この吸込渦防止部材20を装着したポンプ2は、吸水槽1内の水を排水(吸水)するために回転駆動機構13を動作させると、隣接する支持部27,27間から径方向内向きに水が流入する。そして、邪魔板29に衝突することにより、吸込ベル6の下部で発生する吸込渦を破壊および整流することができる。その結果、空気を含む水が羽根車11に吸い込まれることを防止できる。そのため、ポンプ2が激しく振動したり、大きな騒音が発生したりすることを防止でき、ポンプ2の運転機能障害や、機場の基礎や建屋などの劣化も防止できる。また、本実施形態の吸込渦防止部材20は、吸水槽1ではなく、ポンプ2に装着する構成であるため、既設機場の吸水槽1内に水があってもポンプ2を取り出すことにより装着(施工)できる。
しかも、吸込渦防止部材20は、ポンプ2のポンプケース5と吸込ベル6とを連結するための取付フランジ部5b,6cに、ボルトを用いて一体的に固定するものであり、専用の貫通孔などを設ける必要はないため、取付作業性を向上できる。さらに、ポンプ2のケーシング3を構成するための取付フランジ部5b,6cは、十分な剛性を有する肉厚のものであるため、駆動中に水流が邪魔板29に衝突することによる負荷にも十分に耐えることが可能である。そのため、安定した取付状態を実現できるとともに、ケーシング3に破損の問題が生じることもない。
そして、本実施形態のポンプ2は、吸込ベル6の下端が取付フランジ部6cより大きな直径を有するものであるが、上枠部21を構成するスペーサ部材24A,24Bを、2つに分割した構成としているため、確実に取付フランジ部6cに固定することが可能である。そして、このスペーサ部材24A,24Bを介して確実に整流の目的を果たす邪魔板29を配設することができる。
図5は、第2実施形態の吸込渦防止部材20を装着したポンプ2を示す。この第2実施形態は、第1実施形態では上枠部21を構成するスペーサ部材24A,24Bを2分割構造としたのに対し、全体を2分割構造とした点で、大きく相違している。
具体的には、第2実施形態の吸込渦防止部材20は、図6および図7に示すように、装着状態で平面視円形状となる一対の分割吸込渦防止部材30A,30Bからなる。各分割吸込渦防止部材30A,30Bは、装着状態で円環状をなす上枠部21と、上枠部21から鉛直下向きに延びる複数の支持部27と、装着状態で円板状をなす下枠部28と、装着状態で平面視+字形状をなす邪魔板29とを備えている。
前記上枠部21は、半円環状をなす一対の分割上枠部31A,31Bからなる。これら分割上枠部31A,31は、その内径が吸込ベル6の取付フランジ部6cの内径と略同一に形成され、外径が吸込ベル6の下端外径より大きく形成されている。そして、各分割上枠部31A,31Bには、装着状態で取付フランジ部6cの挿通孔10に一致するネジ挿通孔26が設けられている。また、分割上枠部31A,31Bの両端外周部には、径方向外向きに突出する第1ブラケット部32がそれぞれ設けられている。
前記支持部27は、第1実施形態と同様のパイプからなる。そして、この支持部27は、分割上枠部31A,31Bに設けたネジ挿通孔26と径方向に一致しないように、周方向に所定角度位相させて設けられている。
前記下枠部28は、半円形状をなす一対の分割下枠部33A,33Bからなる。これら分割下枠部33A,33Bは、その外径が上枠部21と同一外径で形成されており、各支持部27の下端が連結されている。言い換えれば、対応する分割上枠部31Aと分割下枠部33Aおよび分割上枠部31Bと分割下枠部33Bは、それぞれ支持部27によって一体的に連結されている。また、各分割下枠部33A,33BBには、湾曲した円弧縁の両端部に、径方向外向きに突出する分割上枠部31と同様の第2ブラケット部34がそれぞれ設けられている。
前記邪魔板29は、各分割下枠部33A,33Bに対して略V字形状をなすように、所定の支持部27から吸込ベル6の軸芯に向けて突設されている。言い換えれば、邪魔板29は、装着状態で中心となる分割下枠部33A,33Bの直線縁中央から、平面視略V字形状をなすように軸方向に突設するとともに、径方向外向きに突設し、その外端が所定の支持部27に連結されている。
この第2実施形態の吸込渦防止部材20は、第1実施形態と同様に、ポンプケース5と吸込ベル6とがボルトで連結されていない状態で、一方の分割吸込渦防止部材30Aを吸込ベル6の取付フランジ部6cの下面側に径方向外側から配置する。そして、吸込ベル6の挿通孔10と分割上枠部31Aのネジ挿通孔26とを一致させ、ボルトにより締め付ける。ついで、他方の分割吸込渦防止部材30Bを同様に配置し、吸込ベル6の挿通孔10と分割上枠部31Bのネジ挿通孔26とを一致させ、ボルトにより締め付ける。これにより、一対の分割吸込渦防止部材30A,30Bが吸込ベル6と一緒にポンプケース5に固定される。最後に、重畳した各分割吸込渦防止部材30A,30Bの第1ブラケット部32,32に締付金具であるボルトとナットにより固定するとともに、同様にして第2ブラケット部34,34を固定する。
そして、このように構成した第2実施形態の吸込渦防止部材20は、第1実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、第2実施形態では、別体のスペーサ部材24A,24Bが不要であるため、部品管理が容易である。
なお、本発明のポンプ用吸込渦防止部材20は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、第1実施形態では、スペーサ部材24A,24Bを半円環形状となるように2分割したが、図8に示すように、不均等な割合で分割する構成としてもよい。この場合、略C字形状をなすスペーサ部材24Aは、分割端間の間隔Sが、吸込ベル6の最も小さい直径部分、即ち、縮径部と拡径部との境界部分の直径より大きくなるように形成する。勿論、第1実施形態のスペーサ部材24A,24Bに限られず、同様に第2実施形態の分割吸込渦防止部材30A,30Bの分割割合も変更可能である。しかも、各実施形態は、2分割のみに限られず、3以上に分割する構成としてもよい。
また、第2実施形態では、上枠部21、下枠部28および邪魔板29の3要素をそれぞれ分割する構成としたが、図9に示すように、上枠部21および下枠部28を分割する構成とすれば、邪魔板29は分割しない構成としてもよい。
さらに、前記各実施形態では、下枠部28を円板形状に形成し、隣接する支持部27,27間からのみ水が流入する構成としたが、図10に示すように、下枠部28を円環形状に形成し、軸方向の下側からも流入可能に構成してもよい。この場合、下枠部28を上枠部21と同一形状のものを使用することにより、部品の共用を図ることが好ましい。
そして、前記各実施形態では、適用するポンプ2の吸込ベル6の下端直径が、取付フランジ部6cの挿通孔10の形成位置の直径より大きいものであるため、少なくとも一部の部品を2以上に分割して構成したが、吸込ベル6の下端直径が取付フランジ部6cの挿通孔10の形成位置直径より小さい場合には、分割部品を設ける必要はない。即ち、第1実施形態に示すスペーサ部材24A,24Bを除いた如き構成とすればよい。
また、前記実施形態では、排水ポンプ場に設置するポンプ2に本発明の吸込渦防止部材20を適用する構成としたが、排水用のポンプ2に限られず、給水用のポンプに適用しても同様の作用および効果を得ることができる。なお、給水用ポンプとしては、例えば発電所内の設備を冷却するために、冷却水として海水等を吸水して設備に供給する場合に使用される。即ち、本発明の吸込渦防止部材20は、排水用や給水用などの目的および用途に限定されることなく、吸込ベル6を有するポンプであれば適用可能である。
2…ポンプ
3…ケーシング
4…揚水管
5…ポンプケース
5a,5b…取付フランジ部
6…吸込ベル
6a…縮径部
6b…拡径部
6c…取付フランジ部
9…雌ネジ穴
10…挿通孔
11…羽根車
20…吸込渦防止部材
21…上枠部
22…環状固定部
24A,24B…スペーサ部材
25…第1ネジ挿通孔
26…第2ネジ挿通孔
27…支持部
28…下枠部
29…邪魔板
30A,30B…分割吸込渦防止部材
31A,31B…分割上枠部
33A,33B…分割下枠部

Claims (3)

  1. 内部に水を吸い上げる羽根車を配設した筒状のポンプケースと、該ポンプケースの下端に設けられ下向きに直径が漸次大きくなる略円錐筒状の拡径部を有する吸込ベルとを備え、前記ポンプケースの下端と吸込ベルの上端にそれぞれ取付フランジ部を設け、これらを締付金具によって固定するようにしたポンプに装着する吸込渦防止部材であって、
    前記吸込ベルの取付フランジ部の下面に配設され前記締付金具によって一体的に固定される環状の上枠部と、該上枠部から鉛直下向きに延びる複数の支持部と、該支持部の下端に設けた下枠部と、装着状態で吸込ベルの下部において所定の支持部から吸込ベルの軸芯に向けて延びる邪魔板と、を備えること特徴とするポンプ用吸込渦防止部材。
  2. 前記吸込ベルの下端外径は、前記取付フランジ部の内径より大きいもので、
    前記上枠部を、前記支持部を連結した環状固定部と、該環状固定部とは別体に形成され前記取付フランジ部への装着状態で環状をなす2以上のスペーサ部材とで構成し、
    前記取付フランジ部に対してスペーサ部材を前記締付金具で固定した後、該スペーサ部材に対して環状固定部を固定するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のポンプ用吸込渦防止部材。
  3. 前記吸込ベルの下端外径は、前記取付フランジ部の内径より大きいもので、
    少なくとも前記上枠部および下枠部を、前記取付フランジ部への装着状態で平面視円形状をなすように2以上に分割し、各分割上枠部および分割下枠部を、前記支持部によって一体的に連結したことを特徴とする請求項1に記載のポンプ用吸込渦防止部材。
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