JP2018159354A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】夾雑物による配管の閉塞を防止することができるバックアップ冷却システムを備えたポンプ装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置は、主ポンプ５と、主ポンプ５の吸込側に接続され、第１吸込口７を有する吸込管６と、主ポンプ５の軸受２１に接続され、第２吸込口４２を有するバックアップ冷却ライン４４と、バックアップ冷却ライン４４に取り付けられた冷却液ポンプ４７と、バックアップ冷却ライン４４と吸込管６との間を延びる連通管５０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、水槽から液体を汲み上げるためのポンプ装置に関し、特に軸受冷却システムを備えたポンプ装置に関する。

ポンプ装置は、水槽に溜められた水などの液体を他所へ移送する用途に広く用いられている。このタイプのポンプ装置は、陸上に設置されたポンプと、ポンプに接続された吸込管を備える。吸込管の液体導入口は水槽内に位置している。ポンプは、回転軸に固定された羽根車と、回転軸を支持する軸受とを備える。回転軸は電動機やエンジンなどの駆動源に連結されている。ポンプ内が液体で満たされた状態で、駆動源が回転軸を回転させると、ポンプの羽根車が回転し、ポンプは水槽内の液体を汲み上げることができる。

ポンプの運転中は、回転する回転軸を軸受が支持するため、軸受の温度が上昇する。そこで、軸受を冷却するために、ポンプ装置には軸受冷却システムが備えられる。この軸受冷却システムでは、軸受を冷却するための冷却液として、一般に、上記水槽以外の清水供給源（例えば、加圧水ユーティリティなど）から供給される清水が使用される。

上記清水供給源からの清水の供給が何らかの理由で途絶えると、軸受が冷却されず、軸受の温度が上昇し、軸受の焼き付きなどの好ましくない結果を招く。そこで、そのような緊急時に備えて、ポンプ装置は、一般に、上記水槽内の液体を軸受の冷却に使用するバックアップ冷却システムを備えている。このバックアップ冷却システムは、清水供給源からの清水の供給が途絶えたときに、水槽からの液体を軸受に供給することで、軸受を冷却することができる。

特開平１０−２０５４９０号公報 特開２００３−１２０５６８号公報 実開平０５−３６０９０号公報

しかしながら、緊急用のバックアップ冷却システムの稼働頻度は低いため、バックアップ冷却システムの吸込口付近に泥や砂などの夾雑物が堆積することがある。このような夾雑物がバックアップ冷却システムに吸い込まれると、バックアップ冷却システムの配管が夾雑物で閉塞されてしまい、結果として、ポンプの軸受の冷却ができなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、夾雑物による配管の閉塞を防止することができるバックアップ冷却システムを備えたポンプ装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、水槽から液体を汲み上げるためのポンプ装置であって、主ポンプと、主ポンプの吸込側に接続され、第１吸込口を有する吸込管と、前記主ポンプの軸受に接続され、第２吸込口を有するバックアップ冷却ラインと、前記バックアップ冷却ラインに取り付けられた冷却液ポンプと、前記バックアップ冷却ラインと前記吸込管との間を延びる連通管とを備えたことを特徴とする。

前記連通管には少なくとも２つの開閉弁が取り付けられていることを特徴とする。
前記連通管には、前記吸込管から前記バックアップ冷却ラインへの液体の逆流を防止する逆止弁が取り付けられていることを特徴とする。
前記バックアップ冷却ラインは、前記冷却液ポンプの吸込側に接続された吸込ラインと、前記冷却液ポンプの吐出側に接続された移送ラインとを備えており、前記連通管は前記吸込ラインに接続されていることを特徴とする。
前記第２吸込口は、フート弁から構成されていることを特徴とする。
前記バックアップ冷却ラインにはストレーナが取り付けられていることを特徴とする。
前記軸受に清水を供給して前記軸受を冷却するための軸受冷却システムをさらに備えたことを特徴とする。

主ポンプを運転させると、水槽内の液体は吸込管を通じて汲み上げられ、それに伴って発生する負圧により、水槽内の液体が第２吸込口から連通管を通って主ポンプ内に吸い込まれる。バックアップ冷却ラインの第２吸込口の付近に堆積した夾雑物は、液体とともに主ポンプ内に吸い込まれ、結果として、第２吸込口の周囲から夾雑物を除去することができる。バックアップ冷却システムを用いて軸受を冷却するときは、冷却液ポンプを駆動することで、水槽内の液体をバックアップ冷却ラインを通じて軸受に供給することができる。バックアップ冷却ラインの第２吸込口の付近からは既に夾雑物が除去されているので、夾雑物によるバックアップ冷却ラインの閉塞を防止することができる。

ポンプ装置の一実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ポンプ装置の一実施形態を示す模式図である。このポンプ装置は、水槽１内の液体（例えば、河川や湖から引き入れた水）を汲み上げるための装置である。図１に示すように、ポンプ装置は、液体を汲み上げるための主ポンプ５と、主ポンプ５の吸込側に接続された吸込管６と、主ポンプ５の吐出側に接続された吐出管９とを備えている。吸込管６は第１吸込口７を有しており、この第１吸込口７は水槽１内に位置している。吐出管９には逆止弁１２および吐出弁１４が設けられている。

主ポンプ５および吐出管９は、水槽１の外に設置される。主ポンプ５は、ポンプケーシング１５と、回転軸１８と、該回転軸１８に固定された羽根車２０と、回転軸１８を支持する軸受２１を備えている。本実施形態では、回転軸１８は少なくとも２つの軸受２１によって支持されている。羽根車２０はポンプケーシング１５内に配置されている。回転軸１８は電動機やエンジンなどの駆動源（図示せず）に連結されており、羽根車２０および回転軸１８は、駆動源によって一体に回転するように構成される。

ポンプケーシング１５の上部には、真空ポンプ２２が接続されている。吐出弁１４を閉じた状態で真空ポンプ２２を運転すると、ポンプケーシング１５内に負圧が形成され、この負圧により水槽１内の液体が吸込管６を通ってポンプケーシング１５内に吸い込まれ、ポンプケーシング１５内は液体で満たされる。ポンプケーシング１５内が液体で満たされた状態で、駆動源が回転軸１８および羽根車２０を回転させると、主ポンプ５は吸込管６を通じて水槽１内の液体を汲み上げることができる。吐出弁１４は、羽根車２０の回転を開始すると同時またはその直後に開かれる。主ポンプ５によって汲み上げられた液体は、吐出管９を通って他所に移送される。

ポンプ装置は、主ポンプ５の軸受２１に冷却液としての清水を供給する軸受冷却システム３０を備えている。この軸受冷却システム３０では、軸受２１を冷却するための冷却液として、上記水槽１以外の清水供給源３５（例えば、加圧水ユーティリティなど）から供給される清水が使用される。清水は純水であってもよい。軸受冷却システム３０は、軸受２１に清水を供給するための冷却液供給ライン３１と、軸受２１に供給された清水を排出する冷却液排出ライン３２とを備えている。冷却液供給ライン３１の一端は清水供給源３５に接続され、冷却液供給ライン３１の他端は軸受２１に接続されている。冷却液排出ライン３２の一端は軸受２１に接続され、冷却液排出ライン３２の他端は水槽１内または水槽１の上方に位置している。

清水供給源３５への清水の逆流を防止するために、冷却液供給ライン３１には逆止弁３６が取り付けられている。冷却液としての清水は、冷却液供給ライン３１を通って軸受２１に供給され、軸受２１に直接または間接に接触することで軸受２１を冷却する。軸受２１に供給された清水は冷却液排出ライン３２を通って水槽１内に排出される。主ポンプ５の運転中は、清水は常に軸受２１に供給され、軸受２１を冷却する。

ポンプ装置は、上述した軸受冷却システム３０が正しく機能しない場合に、該軸受冷却システム３０に代わって軸受２１を冷却するバックアップ冷却システム４０をさらに備えている。このバックアップ冷却システム４０は、第２吸込口４２を有するバックアップ冷却ライン４４と、バックアップ冷却ライン４４に設けられた冷却液ポンプ４７と、バックアップ冷却ライン４４と吸込管６との間を延びる連通管５０とを備えている。

第２吸込口４２は水槽１内に位置している。本実施形態では、第１吸込口７と第２吸込口４２は、ほぼ同じ高さに位置しているが、一実施形態では第２吸込口４２は第１吸込口７とは異なる高さに位置してもよい。本実施形態では、第２吸込口４２はフート弁から構成されている。フート弁は、バックアップ冷却ライン４４に流入した液体の逆流を防止することができる逆止弁である。すなわち、バックアップ冷却ライン４４に一旦流入した液体は、フート弁によって保持される。

バックアップ冷却ライン４４は、冷却液ポンプ４７の吸込側に接続された吸込ライン４４ａと、冷却液ポンプ４７の吐出側に接続された移送ライン４４ｂとを備えている。連通管５０は吸込ライン４４ａに接続されている。バックアップ冷却ライン４４の吸込ライン４４ａは、連通管５０を通じて吸込管６に連通している。移送ライン４４ｂは、冷却液ポンプ４７から主ポンプ５の軸受２１まで延びている。本実施形態では、移送ライン４４ｂの一部は、冷却液供給ライン３１の一部を構成する。一実施形態では、移送ライン４４ｂは冷却液供給ライン３１から完全に離れてもよい。

移送ライン４４ｂには、逆止弁６１およびストレーナ６２が取り付けられている。逆止弁６１は、軸受２１から冷却液ポンプ４７への液体の逆流を防止することができる。ストレーナ６２は、液体に含まれる固形物を除去するためのフィルタである。本実施形態では、ストレーナ６２は逆止弁６１の下流に配置されている。

主ポンプ５が運転されると、水槽１内の液体は第１吸込口７から吸い込まれ、吸込管６および主ポンプ５を通過して吐出管９に排出される。このとき、吸込管６を流れる液体により連通管５０内には負圧が形成される。したがって、水槽１内の液体は第２吸込口４２から吸い込まれ、吸込ライン４４ａ、連通管５０、および主ポンプ５を通過して吐出管９に排出される。

このように、主ポンプ５の運転に伴って、水槽１内の液体は第２吸込口４２から吸い込まれる。第２吸込口４２の周囲に堆積した泥や砂などの夾雑物は、液体とともに第２吸込口４２からバックアップ冷却ライン４４の吸込ライン４４ａ内に吸い込まれ、さらに連通管５０および主ポンプ５を通って吐出管９に排出される。結果として、バックアップ冷却ライン４４の第２吸込口４２の付近から夾雑物を除去することができる。さらに、フート弁から構成された第２吸込口４２は、液体の流入に伴って開くので、長期間の閉鎖によるフート弁の固着を防止することができる。

バックアップ冷却システム４０を用いて軸受２１を冷却するときは、冷却液ポンプ４７を駆動することで、水槽１内の液体をバックアップ冷却ライン４４を通じて軸受２１に供給することができる。バックアップ冷却ライン４４の第２吸込口４２の付近には夾雑物は存在しないので、夾雑物によるバックアップ冷却ライン４４の閉塞を防止することができる。

連通管５０には、吸込管６からバックアップ冷却ライン４４への液体の逆流を防止する逆止弁７０が取り付けられている。この逆止弁７０により、吸込管６を通って吸い込まれた液体中の夾雑物がバックアップ冷却ライン４４に送られることを防止することができる。さらに、連通管５０には２つの開閉弁７１が取り付けられている。２つよりも多い開閉弁７１を連通管５０に取り付けてもよい。本実施形態では、２つの開閉弁７１は、連通管５０の両端の近傍にそれぞれ配置されている。これらの開閉弁７１は通常は開かれている。万が一、連通管５０が破損または欠損すると、主ポンプ５および冷却液ポンプ４７のいずれもが正常に運転できなくなる。そこで、連通管５０が破損または欠損した場合には、開閉弁７１を閉じることによって、主ポンプ５および冷却液ポンプ４７の運転を継続することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 水槽
５ 主ポンプ
６ 吸込管
７ 第１吸込口
９ 吐出管
１２ 逆止弁
１４ 吐出弁
１５ ポンプケーシング
１８ 回転軸
２０ 羽根車
２１ 軸受
２２ 真空ポンプ
３０ 軸受冷却システム
３１ 冷却液供給ライン
３２ 冷却液排出ライン
３５ 清水供給源
３６ 逆止弁
４０ バックアップ冷却システム
４２ 第２吸込口
４４ バックアップ冷却ライン
４４ａ 吸込ライン
４４ｂ 移送ライン
４７ 冷却液ポンプ
５０ 連通管
６１ 逆止弁
６２ ストレーナ
７０ 逆止弁
７１ 開閉弁

Claims (7)

1. 水槽から液体を汲み上げるためのポンプ装置であって、
   主ポンプと、
   主ポンプの吸込側に接続され、第１吸込口を有する吸込管と、
   前記主ポンプの軸受に接続され、第２吸込口を有するバックアップ冷却ラインと、
   前記バックアップ冷却ラインに取り付けられた冷却液ポンプと、
   前記バックアップ冷却ラインと前記吸込管との間を延びる連通管とを備えたことを特徴とするポンプ装置。
2. 前記連通管には少なくとも２つの開閉弁が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記連通管には、前記吸込管から前記バックアップ冷却ラインへの液体の逆流を防止する逆止弁が取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
4. 前記バックアップ冷却ラインは、前記冷却液ポンプの吸込側に接続された吸込ラインと、前記冷却液ポンプの吐出側に接続された移送ラインとを備えており、
   前記連通管は前記吸込ラインに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
5. 前記第２吸込口は、フート弁から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ装置。
6. 前記バックアップ冷却ラインにはストレーナが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
7. 前記軸受に清水を供給して前記軸受を冷却するための軸受冷却システムをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のポンプ装置。

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