JP2014148958A - 排水ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】異物通過性がよい排水ポンプを提供する。
【解決手段】排水ポンプは、モータと、モータにより回転する回転軸と、回転軸を挿通し、且つ、固定する挿通孔を有する複数の羽根車と、複数の羽根車を収納するケーシングと、ケーシング内に設けられ、複数の羽根車間を仕切る、一次側に向かって下方に傾斜する仕切板と、を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水等の送水に用いる排水ポンプに関する。

現在、汚物等の異物を含む汚水処理として、マンホールや汚水槽に溜まった汚水を他の設備へ中継させる技術が知られている。このような汚水の送水に用いる排水ポンプは、渦巻形のケーシング内に羽根車が収容された渦巻ポンプが用いられる。排水ポンプは、ケーシングの下方側に吸込口、ケーシングの側方に吐出口が設けられ、羽根車が回転することで、吸込口から吸い込まれた汚水を、吐出口から吐出させる構成である。

このような排水ポンプにおいて、高揚程や大容量の送水に対応するために、回転軸の軸方向に沿って羽根車を複数設けた多段式の構成とすることが行われている（例えば、特許文献1参照）。

特開２００１−２０７５１４号公報

上述した排水ポンプでは以下のような問題がある。即ち、多段式の排水ポンプとした場合、二次側に向かうにつれて圧力が高くなり、汚水中に含まれる異物による影響が多い。また、汚水中の異物も圧送されることから、汚水の流れによっては異物が一部に移動し堆積する等の虞もある。

そこで本発明は、異物通過性がよい羽根車を複数有する排水ポンプを提供することを目的とする。

本発明の一形態にかかる排水ポンプは、モータと、前記モータにより回転する回転軸と、前記回転軸を挿通し、且つ、固定する挿通孔を有する複数の羽根車と、前記複数の羽根車を収納するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、前記複数の羽根車間を仕切る、一次側に向かって下方に傾斜する仕切板と、を備える。

本発明によれば、異物通過性がよい排水ポンプを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る排水ポンプの構成を断面で示す説明図。

以下、本発明の一実施の形態に係る排水ポンプ１を、図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る排水ポンプ１の構成を断面で示す説明図である。

図１に示すように、排水ポンプ１は、モータ１０と、軸封装置１１と、ポンプ部１２と、を備えている。このような排水ポンプ１は、汚水槽及びマンホール内等に設置され、汚物等の異物を含む汚水を圧送する所謂水中汚水ポンプと呼ばれるものである。

モータ１０は、モータケーシング２１と、固定子と、回転子と、回転軸２４と、を備えている。またモータ１０は、外部電源等に接続される電源ケーブルＫを有している。モータケーシング２１は、両端が閉塞する円筒形状に形成され、一方の端面に軸封装置１１がボルトＢ等により固定される。

固定子は、モータケーシング２１の内面に固定されている。また固定子は、電源ケーブルを介して供給された電力により、回転子を回転可能に形成されている。回転子は、その回転に追従して回転軸２４を回転可能に、回転軸２４が固定される。

回転軸２４は、モータケーシング２１の一端側から突出し、且つ、モータケーシング２１にベアリング等の軸受２１ａを介して回転自在に軸支されている。回転軸２４は、ポンプ部１２内にその一部が挿入される。また、回転軸２４は、ポンプ部１２内に位置する外周面の一部であって、後述するポンプ部１２に用いられる第１、第２羽根車６１，６２が固定される位置に、それぞれ径方向外側に突出するキー２４ａが設けられている。これらキー２４ａは、後述する第１、第２羽根車６１，６２のキー溝と係合することで、第１、第２羽根車６１，６２を回転方向に固定する。

軸封装置１１は、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１と、を備えている。軸封装置１１は、モータ１０、ポンプ部１２及び回転軸２４間を液密に仕切る。

シールケーシング３０は、内部にメカニカルシール３１を収納可能に形成されている。このようなシールケーシング３０は、両端が閉塞する円筒状に形成され、その両端面に回転軸２４を挿通する挿通孔３３を備えている。また、シールケーシング３０は、その内部に、メカニカルシール３１の潤滑油を充満可能な油室３４を形成する。

メカニカルシール３１は、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ部１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。このように、軸封装置１１は、潤滑油により充満したシールケーシング３０内にメカニカルシール３１を設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。

ポンプ部１２は、ケーシング４０と、第１、第２羽根車６１，６２と、案内部材８０と、を備えている。なお、本実施形態においては、ポンプ部１２は、２つの羽根車６１，６２を有する多段ポンプを用いて説明するが、羽根車は３段以上であってもよく、複数羽根車を有する構成であれば適宜設定可能である。

ケーシング４０は、上部材４１、中間部材４２及び下部材４３を組み立てて構成されている。ケーシング４０は、その内部に互いに連通するとともに軸方向に仕切られた上部ポンプ室４６、中間室４７、及び、下部ポンプ室４８を形成する。上部ポンプ室４６の内部には第１羽根車６１が収納され、下部ポンプ室４８の内部に羽根車６２が収納される。

上部材４１はシールケーシング３０の一部を形成し、且つ、その内部に第１羽根車６１が収納される上部ポンプ室４６の一部を形成する。上部材４１は円形状に構成され、中心部に同心上に異なる径の挿通孔３３及び開口４１ａを有している。これら挿通孔３３及び開口４１ａには回転軸２４及び第１羽根車６１と摺動可能なライナリングＬが設けられる。開口４１ａは、第１羽根車６１を回動可能に支持可能に形成されている。

中間部材４２は、側面の一部に吐出開口５３が形成されている。吐出開口５３には、外部へと連通する吐出配管が接続される。

下部材４３は、底面４３ａ、側周面４３ｂ及び上面４３ｃを有する円筒状に形成され、中間部材４２の下方に固定されている。下部材４３は、その底面４３ａに排水ポンプ１を据付面に据付ける複数の脚部５４が設けられている。

下部材４３は、その底面４３ａであって複数の脚部５４間に吸込開口５５が設けられている。吸込開口５５には羽根車６２と摺動可能なライナリングＬが設けられ、羽根車６２を回動可能に支持する。なお、下部材４３は、例えば、底面４３ａ側と上面４３ｃ側に分割可能に形成されていてもよい。

また、下部材４３は、その内部を回転軸２４の軸心方向に２つに仕切る仕切板４４を備えている。下部材４３は、その内部に、仕切板４４により仕切られた上方の空間に中間室４７が、仕切板４４により仕切られた下方の空間に下部ポンプ室４８が形成される。

仕切板４４は、外周側の一部が開口することで、下部ポンプ室４８から中間室４７への流路を形成する開口部４４ａを有している。例えば、仕切板４４は、開口部４４ａから他方の外周縁側へと漸次その厚さが大となる形状に形成されている。換言すると、仕切板４４は、図１に示すように、その上面が開口部４４ａに向かって下方に傾斜するとともに、その下面が開口部４４ａに向かって上方に傾斜する板状部材である。開口部４４ａ及び中間室４７は所定の粒径の汚物が通過可能に、一定の流路断面積を有する。

第１、第２羽根車６１,６２は、例えばノンクロッグのクローズド羽根車であって、所定の粒径の異物を通過可能の形成されている。このような第１、第２羽根車６１,６２は、例えば、上シュラウド７１と、下シュラウド７２と、これらシュラウド７１,７２間に一体に設けられた羽根７３と、を備えている。

第１、第２羽根車６１,６２は、流体を吸込む吸込口７４と、吸込んだ流体を吐出する吐出口７５をそれぞれ有している。上部ポンプ室４６内に収容される第１羽根車６１は、下部ポンプ室４８内に収容される羽根車６２よりも、その吸込口７４が大径に形成されている。なお、第１羽根車６１の吐出口７５と、第２羽根車６２の吐出口７５は、位相を例えば１８０度ずらして配置される。

上シュラウド７１は、円板状に形成されている。上シュラウド７１は、その回転中心に、回転軸２４が挿通可能であってキー２４ａと係合するキー溝が形成された挿通孔７６が形成されている。

また、上シュラウド７１は、下シュラウド７２と対向する主面であって、その回転中心側、且つ、挿通孔７６の周囲が汚水の流れを案内可能に台形円錐状に突起する。挿通孔７６は、その内径が回転軸２４の外径と略同一に形成されるとともに、下シュラウド７２と対向する面から所定の位置まで、回転軸２４よりも大径に形成されている。即ち、挿通孔７６は、後述する第２カラー８２を挿通可能に一部大径に形成されている。

下シュラウド７２は、その中心に、吸込口７４を備えている。第１羽根車６１に設けられる吸込口７４は、排水ポンプ１が通過可能な異物通過径を維持可能に形成されている。例えば、第１羽根車６１に設けられる吸込口７４は、第２羽根車６１に設けられる吸込口７４よりも大径に形成されている。

羽根７３は、シュラウド７１，７２間に１枚設けられている。羽根７３は、その一方の端部が、シュラウド７１，７２の中心側に、その他方の端部がシュラウド７１，７２の外周縁に配置される。

羽根７３は、その回転中心からの径が各位置で異なる形状、例えば渦巻形状やインボリュート形状に形成されている。なお、その詳細な形状は、第１、第２羽根車６１，６２が、汚水を所定のポンプ効率で送水可能な形状であれば、適宜設定可能である。吐出口７５は、所定の粒径、即ち、羽根車６２内を通過可能な異物の最大粒径の異物が吐出可能に形成されている。

案内部材８０は、回転軸２４に固定されるとともに、上下の第１、第２羽根車６１，６２間に設けられた第１カラー８１と、第１羽根車６１の回転軸２４と第１羽根車６１の挿通孔７６との間の隙間に設けられる第２カラー８２と、を備えている。

第１カラー８１は、その内部に回転軸２４が挿通される開口８１ａを有する。第１カラー８１は、中間室４７に位置し、下方の第２羽根車６２から上方の第１羽根車６１に向かって漸次小径となる円錐形状に形成されている。即ち、第１カラー８１は、その外周面が、上方に向かって小径となるように傾斜する。

第２カラー８２は、その内部に回転軸２４が挿通される開口８２ａを有する。第２カラー８２は、第１カラー８１の軸心方向の二次側に、第１カラー８１と隣接して回転軸２４に配置される。第２カラー８２は、第１羽根車６１と第１カラー８１との間に設けられ、第１カラー８１から第１羽根車６１に向かって漸次大径となる円錐形状に形成されている。即ち、第２カラー８２は、上方に向かって大径となるように傾斜する。また、第２カラー８２は、その中途部から、羽根車６１の内面、即ち上シュラウド７１の下面と滑らかに連続して傾斜する。

また、第２カラー８２は、第１羽根車６１と回転軸２４との間の隙間への汚水の浸入を防止する。第２カラー８２は、羽根車６１または回転軸２４に、これらの回転に伴って回転可能に固定される。

このように構成された排水ポンプ１は、電源ケーブルＫを介して電力が供給されることで、モータ１０が駆動される。モータ１０は、固定子により、回転子に固定された回転軸２４を回転させる。回転子の回転により、ポンプ部１２の羽根車６１，６２が回転する。そしてケーシング４０及び羽根車６１，６２により汚水を増圧させ、図１中、水の流れＦに示すように、排水ポンプ１の二次側へ送水することが可能となる。

このとき、下部ポンプ室４８から開口部４４ａを介して中間室４７へ移動した汚水は、第１カラー８１の傾斜により、第１羽根車６１へと案内される。また、第１羽根車６１へ案内された汚水は、第２カラー８２の傾斜により、回転軸２４から離間する方向、即ち、第１羽根車６１内へと案内される。

このように構成された排水ポンプ１によれば、第２羽根車６２で増圧され、中間室４７に移動した汚水は、第１カラー８１及び第２カラー８２により、中間室４７から第１羽根車６１へと案内することが可能となる。これにより、流路抵抗や流路の曲折（ベンド）による損失を低減することが可能となり、ポンプ効率を向上させることが可能となる。

また、第２カラー８２は、汚水の案内だけでなく、第１羽根車６１及び回転軸２４間の隙間を閉塞し、当該隙間へ汚水及び当該汚水に含有される異物の侵入を防止できる。これにより、第１羽根車６１の寿命を向上させることが可能となる。

具体的に説明すると、汚水には異物が含まれている。また、第１羽根車６１に移動する汚水は、第２羽根車６２により増圧されている。このため、第１羽根車６１及び回転軸２４の隙間に汚水が浸入すると、当該汚水の異物が当該隙間に侵入し、第１羽根車６１の挿通孔７６及び回転軸２４が摩耗する虞がある。

挿通孔７６及び回転軸２４が摩耗すると、これらの隙間が広くなり、回転軸２４に対して第１羽根車６１がラジアル方向に隙間を有することになり、回転に伴って偏心回転や振動の原因となる虞も有る。しかし、第１羽根車６１及び回転軸２４の間に第２カラー８２を設けることで、汚水の案内及び第１羽根車６１及び回転軸２４の隙間への汚水の侵入を防止し、結果、隙間が広がることを防止し、寿命を向上させることが可能となる。

また、仕切板４４は、開口部４４ａから離間するにしたがってその肉厚が大となるように傾斜する。換言すると、仕切板４４は、開口部４４ａからの離間にしたがってその上面が上方に向かって傾斜するとともに、その下面が下方に向かって傾斜する。このため、仕切板４４は、汚水中の汚物がその上面に堆積することを極力防止することが可能となるとともに、排水ポンプ１の停止時に、仕切板４４上の異物を開口部４４ａに向かって流れ落ちやすくすることが可能となる。

また、仕切板４４は、その下面が開口部４４ａに向かって上方に傾斜するから、下部ポンプ室４８内に空気等の気体が溜まることを防止することが可能となり、駆動時の立ち上がりを向上させるとともに、キャビテーション等の気体による影響を防止することが可能となる。特に、排水ポンプ１は、マンホール内等の水中に設置されることから、例えば、ポンプ室（４６，４８）内に気体が溜まることで汚水の圧送機能の喪失が発生すると、排水ポンプ１を地上にあげてメンテナンスを行う必要がある。しかし、排水ポンプ１は、気体が溜まることを防止可能となることで、メンテナンス回数を低減させることも可能となり、維持コストを低減することが可能となる。

また、第１羽根車６１の吸込口７４を、第２羽根車６２の吸込口７４と同一又は大径とすることで、確実に、通過可能な異物通過径を確保可能となる。なお、第１羽根車６１の吸込口７４の内径と第２羽根車６２の吸込口７４の内径とが同一の場合とは、第２羽根車６２の吸込口７４の内径が、異物通過径よりも大径の場合である。

上述したように、本実施形態に係る排水ポンプ１によれば、第１羽根車６１の吸込口７４を、第２羽根車６２の吸込口７４と同一又は大径とすることで、回転軸２４に、汚水に含まれる異物の通過性を向上させることが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、第１羽根車６１及び第２羽根車６２を、上部ポンプ室４６及び下部ポンプ室４８に設ける構成としたがこれに限定されない。例えば、第１羽根車６１及び第２羽根車６２の間に、さらに羽根車を設ける３段構成であってもよく、また、４段以上であってもよい。

また、例えば、上述した例では、第１羽根車６１の挿通孔７６と回転軸２４との間に第２カラー８２を設け、挿通孔７６及び回転軸２４との間の隙間に、汚水の異物が侵入することを防止可能な構成を説明したがこれに限定されない。即ち、挿通孔７６を、回転軸２４と同一径とし、第２カラー８２と同様の形状に、上シュラウド７１のしたシュラウド７２と対向する面の中心側を突起させる構成であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…排水ポンプ、１０…モータ、１１…軸封装置、１２…ポンプ部、２１…モータケーシング、２１ａ…軸受、２４…回転軸、２４ａ…キー、３０…シールケーシング、３１…メカニカルシール、３３…挿通孔、３４…油室、４０…ケーシング、４１…上部材、４１ａ…開口、４２…中間部材、４３…下部材、４３ａ…底面、４３ｂ…側周面、４３ｃ…上面、４４…仕切板、４４ａ…開口部、４６…上部ポンプ室、４７…中間室、４８…下部ポンプ室、５３…吐出開口、５４…脚部、５５…吸込開口、６１…第１羽根車、６２…第２羽根車、７１…上シュラウド、７２…下シュラウド、７３…羽根、７４…吸込口、７５…吐出口、７６…挿通孔、８０…案内部材、８１…第１カラー、８１ａ…開口、８２…第２カラー、８２ａ…開口、Ｂ…ボルト、Ｋ…電源ケーブル、Ｌ…ライナリング。

Claims (4)

1. モータと、
   前記モータにより回転する回転軸と、
   前記回転軸を挿通し、且つ、固定する挿通孔を有する複数の羽根車と、
   前記複数の羽根車を収納するケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられ、前記複数の羽根車間を仕切る、一次側に向かって下方に傾斜する仕切板と、
   を備えることを特徴とする排水ポンプ。
2. 前記回転軸の前記複数の羽根車間を覆う、一次側から二次側に向かって漸次小径となる円錐形状の第１カラーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排水ポンプ。
3. 前記第１カラーの二次側に設けられる前記羽根車の前記挿通孔及び前記回転軸の隙間に設けられ、前記第１カラーに隣接して固定される第２カラーをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の排水ポンプ。
4. 前記第２カラーは、二次側に向かって漸次大径となるとともに、その中途部が、前記羽根車の内面と連続して傾斜することを特徴とする請求項３に記載の排水ポンプ。

Images