JP2017036717A - Vortex prevention device and pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、渦防止装置、及び、ポンプシステムに関する。 The present invention relates to a vortex prevention device and a pump system.
従来、河川などから水を汲み上げるためにポンプシステムが利用されている。ポンプシステムは、例えば、水を汲み上げる横軸または立軸ポンプと、河川などに接続されて水をポンプに案内する吸込槽と、を備える。こうしたポンプシステムでは、ポンプの駆動に伴って、吸込槽の底からポンプに向かう水中渦が発生することがある。この水中渦が発生するとポンプの内部に空気が侵入し、ポンプの効率低下、異音、振動、及び、損傷などの原因となる。そこで、ポンプに水中渦が引き込まれないように、吸込槽におけるポンプの吸込口の直下に十字スプリッタ等の渦防止装置を設けることなどが行われている。 Conventionally, pump systems have been used to draw water from rivers. The pump system includes, for example, a horizontal or vertical pump that pumps water, and a suction tank that is connected to a river or the like and guides the water to the pump. In such a pump system, an underwater vortex from the bottom of the suction tank toward the pump may be generated as the pump is driven. When this underwater vortex is generated, air enters the inside of the pump, which causes a reduction in pump efficiency, abnormal noise, vibration, damage, and the like. In order to prevent the underwater vortex from being drawn into the pump, a vortex prevention device such as a cross splitter is provided immediately below the suction port of the pump in the suction tank.
上記のように吸水槽の底部に渦防止装置を設けることによって、吸水槽の底部の特定の位置に水中渦が発生するのを防止できる。しかし、水中渦の発生する位置はポンプの運転ポイント、吸水槽の水位、及び、ポンプと吸水槽の形状などによって変化する場合がある。このため、例えばポンプが低負荷で運転されるときと高負荷で運転されるときとで水中渦の発生する位置が異なり、従来の渦防止装置では水中渦の発生を十分に防止することができない場合があった。 By providing the vortex preventing device at the bottom of the water absorption tank as described above, it is possible to prevent the generation of an underwater vortex at a specific position at the bottom of the water absorption tank. However, the position where the underwater vortex is generated may change depending on the operation point of the pump, the water level of the water absorption tank, the shape of the pump and the water absorption tank, and the like. For this reason, for example, when the pump is operated at a low load and when it is operated at a high load, the position where the underwater vortex is generated is different, and the conventional vortex prevention device cannot sufficiently prevent the generation of the underwater vortex. There was a case.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent generation of underwater vortices from the bottom of the water absorption tank toward the pump.
本発明の渦防止装置は、ポンプに液体を導く吸水槽の底部に設置される渦防止装置である。この渦防止装置は、ポンプの吸込口に対向して設けられる可動式の渦防止体と、渦防止体を駆動する駆動機構と、を備える。
かかる構成により、本発明の渦防止装置は、水中渦の発生する位置に渦防止体を移動させることができ、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することができる。また、本発明の渦防止装置は、渦防止体を移動させることによって吸水槽内の液体を撹拌することもでき、水中渦の発生を防止することができる。
The vortex prevention device of the present invention is a vortex prevention device installed at the bottom of a water absorption tank that guides liquid to a pump. This vortex prevention device includes a movable vortex prevention body provided to face the suction port of the pump, and a drive mechanism that drives the vortex prevention body.
With this configuration, the vortex prevention device of the present invention can move the vortex prevention body to a position where the underwater vortex is generated, and can prevent the generation of the underwater vortex from the bottom of the water absorption tank to the pump. Moreover, the vortex prevention device of the present invention can stir the liquid in the water absorption tank by moving the vortex prevention body, and can prevent the generation of underwater vortices.
また、渦防止体は、吸水槽の底部から水面に向かって延出する複数の渦防止板を有してもよい。そして、駆動機構は、複数の渦防止板を移動させてもよい。
こうすれば、複数の渦防止板によって水中渦の発生を防止することができる。
また、この場合には、駆動機構は、渦防止体を回転させることにより複数の渦防止板を移動させてもよい。
The vortex prevention body may have a plurality of vortex prevention plates extending from the bottom of the water absorption tank toward the water surface. The drive mechanism may move the plurality of vortex prevention plates.
If it carries out like this, generation | occurrence | production of underwater vortex can be prevented with a some vortex prevention board.
In this case, the drive mechanism may move the plurality of vortex prevention plates by rotating the vortex prevention body.
本発明のポンプシステムは、本発明の渦防止装置と、渦防止装置に対向して吸込口が設けられるポンプと、渦防止装置が設置され、ポンプの吸込口に流体を案内する吸水槽と、を備える。
かかる構成により、本発明のポンプシステムにおいても、水中渦の発生する位置に渦防
止体を移動させることができ、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することができる。また、本発明のポンプシステムは、渦防止体を移動させることによって吸水槽内の液体を撹拌することもでき、水中渦の発生を防止することができる。
The pump system of the present invention includes a vortex prevention device of the present invention, a pump provided with a suction port facing the vortex prevention device, a water absorption tank in which the vortex prevention device is installed and guides fluid to the suction port of the pump, Is provided.
With this configuration, also in the pump system of the present invention, the vortex preventing body can be moved to the position where the underwater vortex is generated, and the generation of the underwater vortex from the bottom of the water absorption tank to the pump can be prevented. Moreover, the pump system of this invention can also stir the liquid in a water absorption tank by moving a vortex prevention body, and can prevent generation | occurrence | production of an underwater vortex.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、各実施形態を構成する構成要素は任意に組み合わせることが可能であり、以下に説明する組み合わせに限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the following description shows an example to the last and is not the meaning which limits the technical scope of this invention to the following embodiment. Moreover, the component which comprises each embodiment can be combined arbitrarily, and is not limited to the combination demonstrated below.
図1は、本発明の一実施形態に係るポンプシステムの概略構成を示す図である。なお、図1中、太線矢印F0は、吸水槽20内の液体Wの主な流れ方向を示している。図示するように、本実施形態のポンプシステム10は、吸水槽(槽本体)20と、ポンプ30と、渦防止装置40と、を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a pump system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a thick arrow F0 indicates the main flow direction of the liquid W in the
吸水槽20は、海洋または河川などに連通する流路を形成している。本実施形態の吸水槽20は、底部21aが水平面に沿って形成されているが、底部21aには傾斜または段差が形成されてもよい。
The
ポンプ30は、吸水槽20内の水などの液体Wを汲み上げる。本実施形態のポンプ30は立軸ポンプであるが、横軸ポンプまたは水中ポンプを用いてもよい。ポンプ30は、吸水槽20の端部の近傍において、吸水槽20内の液体Wに吸込口31aが浸漬するように配置されている。ポンプ30は、吸込口31aを有するケーシング31と、ケーシング31に収容された羽根車32と、羽根車32に連結される回転軸33と、を有している。ポンプ30の回転軸33は、図示しない駆動源に連結されている。ポンプ30は、駆動源からの動力によって回転軸33及び羽根車32を回転させることにより、ケーシング31下端の吸込口31aから吸水槽20内の液体Wを汲み上げる。
The
渦防止装置40は、吸水槽20の底部21aに設置されている。ベース体48は、図1では、吸水槽20の底部21aに埋め込むように設置されているが、これに限らず底部21aの面の上に置くように設置してもよい。ベース体48は、例えばアンカーボルトによって吸水槽20に固定されればよい。渦防止装置40は、ポンプ30の運転に伴って吸水槽20からポンプ30の内部に水中渦が引き込まれるのを防止するために設けられている。渦防止装置40は、ポンプ30の吸込口31aに対向して設けられる渦防止体42と、
渦防止体42を支持するベース体48と、渦防止体42を駆動する駆動機構50と、を備えている。
The
A
図2は、本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。また、図3は、本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。図2及び図3に示すように、本実施形態の渦防止体42は、吸水槽20の底部21aから水面に向かって延出する複数(例えば4つ)の渦防止板44a〜44dを有する。渦防止板44a〜44dは、中心から放射状に広がるように配置されて互いに接続されている。また、各渦防止板44a〜44dの外側の端部は、上方に向かうほど中心からの距離が短くなるテーパ状に形成されている。なお、複数の渦防止板44a〜44dは、一体に形成されてもよいし、別々に形成されて接続されてもよい。渦防止体42は、ベース体48の上面に支持されている。渦防止体42は、ベース体48が図示しない固定具などによって吸水槽20の底部21aに固定されることにより、吸水槽20内に設置される。
FIG. 2 is a top view showing a schematic configuration of the vortex preventing body and the base body of the present embodiment. FIG. 3 is a side view showing a schematic configuration of the vortex preventing body and the base body of the present embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3, the
渦防止体42は、ベース体48に対して動作可能に支持されている。つまり、渦防止体42は、吸水槽20の底部21aに対して可動式である。本実施形態では、渦防止体42は、ベース体48に対して、渦防止体42の中心を通り鉛直方向Hdに延びる回転軸ALまわりに回転可能に構成されている。また、渦防止体42は、ベース体48に対して鉛直方向Hdおよび水平方向Ldに移動可能に構成されている。ただし、渦防止体42は、吸水槽20の底部21aに対して可動式であればよく、回転、鉛直方向Hdの移動、又は、水平方向Ldの移動、のいずれかのみが可能なように構成されてもよい。また、水平方向Ldの移動については、一軸上(直線上)で移動可能に構成されてもよいし、二軸上(平面上)で移動可能に構成されてもよい。
The
渦防止体42は、駆動機構50によって駆動される。渦防止体42を回転させる駆動機構50としては、一例として、サーボモータ又はステッピングモータなどのモータを用いることができる。また、渦防止体42を鉛直方向Hdまたは水平方向Ldに移動させる駆動機構50としては、一例として、エアシリンダ、もしくは、ボールねじ及びモータ、等を用いることができる。
The
図4〜図7は、駆動機構による渦防止体の駆動の一例を示す図である。ここで、図4〜図7は、時刻T0を基準(θ1=0)とした時間経過に対する渦防止体42の回転軸ALまわりの回転角θ1を示している。本実施形態では、駆動機構50は、ポンプ30の運転中に渦防止体42を駆動する。例えば、駆動機構50は、図4の実線又は破線に示すように、ポンプ30の運転中に渦防止体42の回転角θ1を一定の割合で変化させ、渦防止体42をベース体48に対して一定速度で回転させる。または、駆動機構50は、図5及び図6に示すように、渦防止体42が所定角度θa(例えば90度、180度、又は360度など)回転するごとに、渦防止体42を逆方向に回転させてもよい。ここで、図5に示す例では、駆動機構50は、渦防止体42の回転速度が一定となるように、回転角θ1を一定割合で変化させている。また、図6に示す例では、駆動機構50は、渦防止体42が滑らかに回転するように、渦防止体42の回転角θ1を正弦波状に変化させている。さらに、駆動機構50は、図7に示すように、渦防止体42が不規則に回転するように、渦防止体42の回転角θ1をランダムに変化させてもよい。
4-7 is a figure which shows an example of the drive of the vortex prevention body by a drive mechanism. 4 to 7 show the rotation angle θ1 around the rotation axis AL of the
図8〜図10は、駆動機構による渦防止体の駆動の他の一例を示す図である。ここで、図8〜図10は、時刻T0を基準とした(H1=0,L1=0)時間経過に対する渦防止体40の鉛直方向Hdの変位H1または水平方向Ldの変位L1を示している。例えば、駆動機構50は、図8に示すように、ポンプ30の運転中に渦防止体42の鉛直方向Hdの変位H1と水平方向Ldの変位L1との少なくとも一方を一定の割合で変化させ、渦防止体42をベース体48に対して一定速度で往復運動させる。また、駆動機構50は、図
9に示すように、渦防止体42が滑らかに往復運動するように、鉛直方向Hdの変位H1または水平方向Ldの変位L1を正弦波状に変化させてもよい。さらに、駆動機構50は、図10に示すように、渦防止体42が不規則に移動するように、鉛直方向Hdの変位H1または水平方向Ldの変位L1をランダムに変化させてもよい。
8-10 is a figure which shows another example of the drive of the vortex prevention body by a drive mechanism. 8 to 10 show the displacement H1 in the vertical direction Hd or the displacement L1 in the horizontal direction Ld of the
図11は、渦防止装置を備えないポンプシステムでの水中渦の発生を模式的に示す図である。ポンプ30が運転されるときには、羽根車32の回転に伴ってポンプ30付近の液体Wが回転し、吸水槽20内に旋回流が形成される。この旋回流が吸水槽20の底部20aまで到達すると、空気が含まれた水中渦S1が形成され、ポンプ30の振動、異音、及び損傷などの原因となる。この水中渦S1は、ポンプ30の運転状態、吸水槽20の水位などに応じて、発生する場所が異なる場合がある(図11中、水中渦S2参照)。これに対して、本実施形態の渦防止装置40では、駆動機構50によって可動式の渦防止体42が駆動されるので、水中渦が発生する位置に渦防止体42を移動させて水中渦の発生を防止することができる。また、ポンプ30の運転中に渦防止体42を定期的に又は常時駆動することによって、吸水槽20内を撹拌することができ、水中渦の発生を防止することができる。
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the generation of underwater vortices in a pump system that does not include a vortex prevention device. When the
図12は、変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。また、図13は、変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。図12及び図13に示すように、変形例の渦防止体42Aは、上記した実施形態の渦防止体42と同様にベース体48に対して動作可能に支持されている。変形例の渦防止体42Aは、吸水槽20の底部21aから水面に向かって延出する渦防止板45a,45bを有する。渦防止板45aは、鉛直方向H1に長い長尺板状に形成されており、渦防止板45bは、水平方向L1に長い長尺板状に形成されている。渦防止板45a,45bは、互いに端部で接続されている。また、渦防止板45bは、渦防止板45aに接続された端部とは反対側の端部が上方(水面側)に向かうほど短く形成されている。なお、渦防止板45a,45bは、一体に形成されてもよいし、別々に形成されて接続されてもよい。こうした変形例の渦防止体42Aについても、上記した実施形態の渦防止体42と同様に、駆動機構50によってベース体48に対して回転または移動させることにより、吸水槽20の底部21aからポンプ30に向かう水中渦の発生を防止できる。
FIG. 12 is a side view illustrating a schematic configuration of a vortex preventing body and a base body according to a modification. FIG. 13 is a top view showing a schematic configuration of the vortex preventing body and the base body of the modification. As shown in FIGS. 12 and 13, the
上記した実施形態では、渦防止体42は、吸水槽20の底部21aから水面に向かって延出する複数の渦防止板42a〜42dを有するものとした。しかし、渦防止体は、複数の渦防止板を有するものに限らず、例えば、吸水槽20の底部21aから水面に向かって徐々に径が小さくなる円錐状などであってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、ポンプ30の運転中に渦防止体42を定期的に又は常時駆動するものとした。しかし、ポンプシステム10は、所定の条件が成立した時に、渦防止体42が駆動されるように構成されてもよい。たとえば、ユーザから指令がなされたときに渦防止体42が駆動されてもよい。また、ポンプシステム10が吸水槽20の水中渦の発生を検出する機構を備える場合には、水中渦の発生が検出されたときに渦防止体42が駆動されてもよい。この場合には、水中渦の発生位置に応じて渦防止体42が駆動されてもよい。
In the above-described embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組
み合わせ、または、省略が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof. In addition, any combination of the embodiment and the modified example is possible within a range where at least a part of the above-described problems can be solved or a range where at least a part of the effect can be achieved, and is described in the claims and the specification. Any combination or omission of each component is possible.
10 ポンプシステム
20 吸水槽
21a 底部
30 ポンプ
40 渦防止装置
42,42A 渦防止体
44a〜44d,45a,45b 渦防止板
48 ベース体
50 駆動機構
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ポンプの吸込口に対向して設けられる可動式の渦防止体と、
前記渦防止体を駆動する駆動機構と、
を備える渦防止装置。 A vortex prevention device installed at the bottom of a water absorption tank that directs liquid to the pump,
A movable vortex preventer provided opposite to the suction port of the pump;
A drive mechanism for driving the vortex preventer;
A vortex prevention device.
前記渦防止体は、前記吸水槽の底部から水面に向かって延出する複数の渦防止板を有し、
前記駆動機構は、前記複数の渦防止板を移動させる、
渦防止装置。 The vortex prevention device according to claim 1,
The vortex prevention body has a plurality of vortex prevention plates extending from the bottom of the water absorption tank toward the water surface,
The drive mechanism moves the plurality of vortex prevention plates;
Vortex prevention device.
前記駆動機構は、前記渦防止体を回転させることにより前記複数の渦防止板を移動させる、
渦防止装置。 The vortex prevention device according to claim 2,
The drive mechanism moves the plurality of vortex prevention plates by rotating the vortex prevention body,
Vortex prevention device.
前記渦防止装置に対向して吸込口が設けられるポンプと、
前記渦防止装置が設置され、前記ポンプの吸込口に流体を案内する吸水槽と、
を備えるポンプシステム。 A vortex prevention device according to any one of claims 1 to 3,
A pump provided with a suction port facing the vortex prevention device;
A water absorption tank in which the vortex prevention device is installed and guides fluid to the suction port of the pump;
A pump system comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015159897A JP2017036717A (en) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | Vortex prevention device and pump system |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019094691A1 (en) * | 2017-11-09 | 2019-05-16 | Florida State University Research Foundation, Inc. | Systems and methods for actively controlling a vortex in a fluid |
US11268550B2 (en) | 2014-03-03 | 2022-03-08 | The Florida State University Research Foundation, Inc. | Swirling jet actuator for control of separated and mixing flows |
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2015
- 2015-08-13 JP JP2015159897A patent/JP2017036717A/en active Pending
Cited By (3)
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WO2019094691A1 (en) * | 2017-11-09 | 2019-05-16 | Florida State University Research Foundation, Inc. | Systems and methods for actively controlling a vortex in a fluid |
US10718362B2 (en) | 2017-11-09 | 2020-07-21 | The Florida State University Research Foundation, Inc. | Systems and methods for actively controlling a vortex in a fluid |
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