JP2011241776A - ポンプ用逆流防止弁、及びポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出流による逆流防止弁を構成する弁体のふらつきによるポンプ運転点のふらつきがなく、吐出流量が安定するポンプ用逆流防止弁、該ポンプ用逆流防止弁を用いたポンプ装置を提供すること。
【解決手段】ポンプ吐出管の末端に取り付けられるポンプ用逆流防止弁であって、弁体６は上下方向に２以上分割されており、各弁体は弁胴１８にヒンジ機構１７を介して揺動自在に取り付けられており、各弁体６、６の外面には縦方向のリブ１５と横方向のリブ１６が設けられ、下方に位置する弁体６の横方向のリブ１６の略頂部と当該弁体６の外面の間に該外面に対して所定角度α傾斜して配置され、該弁体外面に沿って流れる液流を横方向のリブ１６の頂部を越えて該弁体６の先端部に導く誘導板２０を設けた。
【選択図】図５

Description

本発明は、ポンプ吐出管末端の吐出口に設けられ、吐出側から吐出口を通って液がポンプ及び吸込管側に逆流するのを防止するポンプ用逆流防止弁、及び該ポンプ用逆流防止弁を備えたポンプ装置に関する。

上記ポンプ用逆流防止弁は、吐出管の吐出口から吐き出される吐出水流により、弁体が開く構造になっている。また、その弁体には、閉鎖時の実揚程による強度を確保するため補強リブが設けられている。弁体は、水流によるモーメントで自然に開く設計になっており、その開度は鉛直に対し、３０°〜４５°程度に設定されている。また、逆流防止弁の口径が比較的大きいものは、弁体の強度を確保するため、上下等に複数に分割された弁体をヒンジ機構を介して弁胴に設置している。

図１は弁体が上下に分割された逆流防止弁を具備するポンプ装置を備えた排水機場の概略構成を示す図である。図１において、１００は吸込水槽、２００は吐出水槽である。吸込水槽１００内には吸込管１が配置され、吸込口１ａが開口している。吸込管１にはポンプ（横軸ホンプ）２のポンプケーシング３が接続され、該ポンプケーシング３の吐出側には吐出弁４を介して吐出管５が接続され、該吐出管５の末端の吐出口５ａには上下に２分割された弁体６、６を具備する逆流防止弁７が取付けられている。なお、８は減速機、９は駆動機（電動機等）、１０は満水検知器、１１は真空ポンプ、１２は電動機である。

上記構成の排水機場において、電動機１２を起動して真空ポンプ１１を運転して、吸気（呼水）運転を行い、ポンプケーシング３内が満水となったことを満水検知器１０が検知したら、駆動機９を起動する。これにより駆動機９の回転力が減速機８を介してポンプ回転軸１３に伝達され、ポンプケーシング３内に配置されたポンプインペラ（図示せず）が回転する。ポンプインペラの回転により、吸込水槽１００から吸込管１を通して吸い上げられた水は吐出管５の吐出口５ａより、吐出水槽２００内に吐き出される。この吐出水流により、逆流防止弁７の上下に分割された弁体６、６が開放される。また、水の吐き出しが停止した場合は各弁体６、６はその自重及び吐出水槽２００内の水圧により閉止する。

図２は、吐出管５の吐出口５ａに設けられた逆流防止弁７の外観構成を示す図である。図示するように逆流防止弁７は上下に２分割された弁体６、６を有している。各弁体６、６はヒンジ機構１７、１７を介して弁胴１８に回動自在（揺動自在）に支持されている。弁胴１８はフランジ１９を介して吐出管５の吐出口５ａ（図１参照）に接続されている。各弁体６、６の外面には縦方向に複数本（図では３本）リブ１５が設けられ、該縦方向のリブ１５と１５の間に横方向のリブ１６が設けている。このように各弁体６に縦方向のリブ１５と横方向のリブ１６を設けることにより、各弁体６は排水機場の実揚程に耐えうる強度の剛性が得られる。

特開２００１−３４９４５３号公報 特開２００６−９７７７９号公報

しかしながら、上記従来構成の逆流防止弁７では、横方向のリブ１６を有するため、これにより吐出管５の吐出口５ａから放出された水の流れに乱れが生じ、弁体６、６が上下に煽られ逆流防止弁（フラップ弁）７の抵抗が大きくなり、吐出流量に悪影響を及ぼすという問題がある。

図３は吐出管５に接続された弁胴１８から吐き出される水の流と逆流防止弁７の弁体６、６の動きを示す図である。矢印Ａに示すように吐出管５からは吐き出された水は、矢印Ａ１に示すように、弁胴１８内を略均一に流れとなって流れ、その吐出口から吐き出された水流は上方の弁体６と下方の弁体６を開度（弁胴１８の端面１８ａに対する角度）θを通常３０°〜４５°の範囲で押上げて、吐出水槽２００（図１参照）内に流入する。この時下方の弁体６の下方を流れる水流には矢印Ａ２に示すように大きな乱れがないが、上方の弁体６と下方の弁体６の間を流れる水流は下方の弁６の外表面に設けられた横方向のリブ１６の影響により矢印Ａ３に示すように乱れる。

上記のように上方の弁体６と下方の弁体６の間の水流が矢印Ａ３に示すように乱れることにより、上方の弁体６と下方の弁体６が共にヒンジ機構１７、１７を中心に揺動する。図４はポンプ性能曲線を示す図であり、逆流防止弁７の上下の弁体６、６の揺動により損失曲線はＢの範囲で変動する。これによりポンプ流量、即ちポンプ２の運転点がＣの範囲で変動する。ポンプ２の運転点がこのようにふらつき流量が安定しないことから、駆動機（電動機等）９の負荷もふらつく。

上記のようにポンプ負荷が不安定に変動することにより、排水機場の機器の劣化を早めてしまう恐れがある。また、ポンプ吐出流量が不安定になると、吐出側に波が生じ、吐出側が河川である場合は河川を航行する船舶等への悪影響がでてしまうという問題もあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、吐出流により逆流防止弁を構成する弁体のふらつきによるポンプ運転点のふらつきがなく、吐出流量が安定するポンプ用逆流防止弁、及びポンプ吐出管の吐出口に該ポンプ用逆流防止弁を取り付けたポンプ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ポンプ吐出管の末端に取り付けられた弁胴に揺動自在に取り付けられた弁体を具備し、液吐出しにより弁体が開き、液吐出し停止により弁体が閉じる構成のポンプ用逆流防止弁であって、弁体は上下方向に２以上分割されており、各弁体は弁胴に揺動自在に取り付けられており、各弁体の外面には縦方向のリブと横方向のリブが設けられ、下方に位置する弁体の横方向のリブの略頂部と当該弁体の外面の間に該外面に対して所定角度傾斜して配置され、該弁体外面に沿って流れる液流を横方向のリブの頂部を越えて該弁体の先端部に導く誘導板を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記ポンプ用逆流防止弁において、誘導板の弁体の外面に対する角度αをポンプ運転時の液吐出流による弁体の設計開度θ以下（α≦θ）としたことを特徴とする。

また、本発明は、上記ポンプ用逆流防止弁において、下方に位置する弁体の外面と横方向のリブと誘導板に囲まれた空間に充填材を充填したことを特徴とする。

また、本発明は、上記ポンプケーシングに接続された吸込管及び吐出管を備え、該ポンプケーシング内に配置されたポンプインペラを回転することにより、吸込管で吸い込んだ液を吐出管の末端から逆止弁を通して吐出側に吐き出すポンプ装置において、逆止弁に請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプ用逆流防止弁を用いることを特徴とする。

本発明は、下方に位置する弁体の横方向のリブの略頂部と当該弁体の外面の間に該外面に対して所定角度傾斜して配置され、弁体外面に沿って流れる液流を横方向のリブの頂部を越えて弁体の先端部に導く誘導板を設けたので、弁胴から下方に位置する弁体に向かって吐き出された液流は、誘導板に導かれ横方向のリブの頂部を越えて弁体の先端部にスムーズに流れるから、弁体のふらつきによるポンプ運転点のふらつきがなく、吐出流量が安定するポンプ用逆流防止弁を提供できる。

また、本発明は、誘導板の弁体の外面に対する角度αをポンプ運転時の液吐出流による弁体の設計開度θ以下としので、吐出し液の流が更にスムーズとなり、弁体のふらつきを更に抑えることが可能となる。

また、本発明は、下方に位置する弁体の外面と横方向のリブと誘導板に囲まれた空間に充填材を充填したので、リブ、弁体、及び誘導板が一体となり、剛性が向上し弁体の信頼性が向上する。また、空間内に液が溜まることがないから、液による弁体、リブ等の腐食を防止でき、長寿命化（信頼性の向上）が図れる。

また、本発明は、ポンプ装置の吐出管の末端の逆止弁に上記ポンプ用逆流防止弁を用いるので、ポンプ運転点のふらつきがない吐出流量が安定したポンプ装置を提供することができる。

逆流防止弁を具備するポンプ装置を備えた排水機場の概略構成を示す図である。 従来の上下に分割された弁体を備えたポンプ用逆流防止弁の外観構成を示す図である。 図２に示すポンプ用逆流防止弁の動作を説明するための図である。 ポンプ性能曲線を示す図である。 本発明に係る上下に分割された弁体を備えたポンプ用逆流防止弁の外観構成を示す図である。 図５に示すポンプ用逆流防止弁の動作を説明するための図である。 本発明に係るポンプ用逆流防止弁の弁体と横方向のリブと誘導板とを示す図である。 本発明に係るポンプ用逆流防止弁の弁体と横方向のリブと誘導板とを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図５は本発明に係るポンプ用逆流防止弁の外観構成を示す図である。図５において、図１乃至図３と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。逆流防止弁７は図２と同様、上下に分割された弁体６と弁体６を備えており、上方の弁体６、及び下方の弁体６はそれぞれヒンジ機構１７、１７で弁胴１８に回動自在に支持されている。

各弁体６の外表面には縦方向に複数本（図では３本）のリブ１５が設けられ、該リブ１５とリブ１５の間及び外側のリブ１５の外側に所定位置に横方向のリブ１６が設けられ、各弁体６が排水機場の全揚程に耐えうる強度の剛性としている。下方の弁体６の横方向のリブ１６の頂部と弁体６の上面の間に吐出管５から吐き出された水の水流を誘導する誘導板２０を設けている。

図６は吐出管５に接続された弁胴１８から吐き出される水の流と逆流防止弁７の弁体６、６の動きを示す図である。図示するように、吐出管５の末端吐出口のフランジ５ｂに弁胴１８のフランジ１９が接続されている。矢印Ａに示すように吐出管５から吐き出された水は、矢印Ａ１に示すように、弁胴１８内を略均一に流れとなって流れ、その吐出口から吐き出され水流は上下弁体６、６を開度θ＝３０°〜４５°の範囲で押上げて、吐出水槽２００（図１参照）内に流入する。この時下方の弁体６の下方を流れる水には乱れがなく、図３に示すと同様、矢印Ａ２に示すようにスムーズな流れとなる。また、上方の弁体６と下方の弁体６の間を流れる水も下方の弁体６の上面に上記誘導板２０を設けているため、矢印Ａ２に示すように流に乱れが生じることとなく、スムーズな水流となる。

このように弁胴１８内の吐出口から吐き出され水は矢印Ａ２、Ａ２に示すようなスムーズな流となるため、上方の弁体６も下方の弁体６も共に揺動することがない。したがってポンプ流量も安定することから、駆動機（図１参照）９の負荷やポンプ負荷が安定し、排水機場の機器の劣化を早めたり、ポンプ吐出流量の不安定による吐出側に波が生じ、河川を航行する船舶等への悪影響の恐れもない。

上記誘導板２０は図７に示すように、横方向のリブ１６の頂部と弁体６の外面（外面）に亘って配設され、弁体６の外面（上面）に対して角度αで傾斜して配置されている。誘導板２０の弁体６の外面に対する角度αは弁胴体１８の吐出口から吐き出された水流が矢印Ａ２（図６参照）に示すように誘導板２０の上面に沿ってムーズに流れる角度になるように横方向のリブ１６の高さ寸法に合せてその長さを設定するが、吐出水の流れをスムーズにするためにポンプ運転時の逆流防止弁７の弁体６、６の設計開度（弁胴１８の端面１８ａに対する設計角度）θ以下（α≦θ）とすることが好ましい。これにより、吐出水流はより効果的に安定化し、ポンプの安定した運転が行える。

また、誘導板２０と誘導板２０とリブ１６とに囲まれた空間には、図８に示すように、モルタルや樹脂材等の充填材２１を充填させる。これにより誘導板２０とリブ１６と弁体６が一体となり、剛性を上げることが可能となる。即ち、強度上の信頼性を向上させることが可能となる。また、上記空間に充填材２１を充填しない場合、空間内に溜まり水が入り、腐食を誘引する可能性があるのが、充填材２１で充填することにより、空間内に溜り水が排除され、弁体６の腐食による劣化を防止し、逆流防止弁７の長寿命化（信頼性の向上）が図れる。

上記実施形態例ではポンプ２の吐出管５の断面が円形の円筒型吐出管を例に説明したが、大型の排水機場等のポンプ機場においては、吐出管の断面が矩形状の矩形筒型吐出管を備えたポンプ機場もある。この場合は逆止弁の弁胴の吐出口も矩形状となり、その面積が大きい場合は、逆止弁の弁体も複数に区分される場合もある。そして弁体の剛性を高めるため上下方向に配置された弁体に縦方向のリブと横方向のリブを設けた場合、円筒型吐出管の場合と同様に横方向に配置されたリブにより吐出水流が乱れ、弁体が揺動するという問題が発生する。この場合も、このリブの頂部と弁体と上面との間に弁胴の吐出口から吐き出された水を横方向のリブを越えて弁体６の先端にスムーズに誘導する誘導板を設けることにより、吐出水流の乱流を防止することが可能となり、上記実施形態と同様、安定したポンプ運転を行うことが可能となる。

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、特許請求の範囲、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。例えば、上記実施形態では水を排水する排水機場を例に説明したが、水に限らず、各種液を揚液する揚液機場に用いるポンプの吐出管末端に取り付ける逆流防止弁にも本発明に係るポンプ用逆流防止弁を用いることができる。

本発明は、下方に位置する弁体の横方向のリブの頂部と当該弁体の外面の間に外面に対して所定角度傾斜して配置され、弁体外面に沿って流れる液流を横方向のリブの頂部を越えて弁体の先端部に導く誘導板を設けたので、弁胴から下方に位置する弁体に向かって吐き出された液流は、誘導板に導かれ横方向のリブの頂部を越えて弁体の先端部にスムーズに流れるから、弁体のふらつきによるポンプ運転点のふらつきのない吐出流量が安定したポンプ用逆流防止弁、及びポンプ用逆流防止弁を備えたポンプ装置に利用することができる。

１ 吸込管
２ ポンプ
３ ポンプケーシング
４ 吐出弁
５ 吐出管
６ 弁体
７ 逆流防止弁
８ 減速機
９ 駆動機
１０ 満水検知器
１１ 真空ポンプ
１２ 電動機
１３ ポンプ回転軸
１５ 縦方向のリブ
１６ 横方向のリブ
１７ ヒンジ機構
１８ 弁胴
１９ フランジ
２０ 誘導板
２１ 充填材

Claims (4)

1. ポンプ吐出管の末端に取り付けられた弁胴に揺動自在に取り付けられた弁体を具備し、液吐出しにより前記弁体が開き、液吐出し停止により前記弁体が閉じる構成のポンプ用逆流防止弁であって、
   前記弁体は上下方向に２以上分割されており、各弁体は前記弁胴に揺動自在に取り付けられており、
   前記各弁体の外面には縦方向のリブと横方向のリブが設けられ、
   前記下方に位置する弁体の前記横方向のリブの略頂部と当該弁体の外面の間に該外面に対して所定角度傾斜して配置され、該弁体外面に沿って流れる液流を前記横方向のリブの頂部を越えて該弁体の先端部に導く誘導板を設けたことを特徴とするポンプ用逆流防止弁。
2. 請求項１に記載のポンプ用逆流防止弁において、
   前記誘導板の前記弁体の外面に対する角度αをポンプ運転時の液吐出流による前記弁体の設計開度θ以下としたことを特徴とするポンプ用逆流防止弁。
3. 請求項１又は２に記載のポンプ用逆流防止弁において、
   前記下方に位置する弁体の外面と前記横方向のリブと前記誘導板に囲まれた空間に充填材を充填したことを特徴とするポンプ用逆流防止弁。
4. ポンプケーシングに接続された吸込管及び吐出管を備え、該ポンプケーシング内に配置されたポンプインペラを回転することにより、前記吸込管で吸い込んだ液を前記吐出管の末端から逆止弁を通して吐出側に吐き出すポンプ装置において、
   前記逆止弁に前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプ用逆流防止弁を用いることを特徴とするポンプ装置。

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