JP2018184884A - 渦発生防止装置およびポンプ設備 - Google Patents

Abstract

【課題】吸込水槽内において、渦の発生を防止する渦発生防止装置を提供する。【解決手段】渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０内の液体の流れの方向を第１方向に転換する第１屈曲面と、第１屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第１渦防止構造体４１（４２）と、吸込水槽９０内の液体の流れの方向を第１方向とは反対の第２方向に転換する第２屈曲面と、第２屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第２渦防止構造体４２（４１）とを備えている。第１屈曲面および第２屈曲面は、互いに対向しており、第１渦防止構造体４１（４２）の両端部のいずれか一方は、第２渦防止構造体４２（４１）の両端部の間に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、渦の発生を防止する渦発生防止装置および該渦発生防止装置を備えたポンプ設備に関するものである。

ポンプを安定した状態で運転するために、ポンプ羽根車入口において、均一かつ偏りの小さい流れを確保することが重要である。ポンプの入口流れは吸込水槽の形状に依存する。吸込水槽内に発生し、ポンプの振動、騒音、および性能低下に繋がる流れ現象としては、水面から断続的あるいは連続的に空気がポンプ吸込口へ吸い込まれる空気吸込渦（Free-surface vortices）、一端が水槽底面、側面、あるいは後壁面にあり、他端が吸込口内にある水中渦（Submerged vortices）などが挙げられる。

近年、吸込水槽内に発生する空気吸込渦と水中渦に関しては、多くの研究が行われている。この空気吸込渦と水中渦の中心は常に揺れ動き、また渦の強さも時間的に大きく変動することが多い。このような渦は、極めて不安定で、非定常性の強い流動となっている。

特開２０１７−２５８５５号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、吸込水槽内において、渦の発生を防止する渦発生防止装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記渦発生防止装置を備えたポンプ設備を提供することを目的とする。

一態様は、吸込水槽内のポンプの周囲において渦の発生を防止する装置であって、前記吸込水槽内の液体の流れの方向を第１方向に転換する第１屈曲面と、該第１屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第１渦防止構造体と、前記液体の流れの方向を前記第１方向とは反対の第２方向に転換する第２屈曲面と、該第２屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第２渦防止構造体とを備え、前記第１屈曲面および前記第２屈曲面は、互いに対向しており、前記第１渦防止構造体の両端部のいずれか一方は、前記第２渦防止構造体の両端部の間に配置されていることを特徴とする。

好ましい態様は、前記第１屈曲面および前記第２屈曲面のそれぞれは、円弧形状、Ｖ字形状、およびコの字形状のいずれかを有していることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口の下方および前記ポンプの側方の少なくとも一方に配置可能であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口に取り付けられるストレーナの一部を構成可能であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１渦防止構造体と前記第２渦防止構造体とを互いに接続する接続部材をさらに備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記接続部材は、前記吸込水槽の液面の高さに応じて上下動可能な部材から構成されており、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記接続部材の下方に配置されていることを特徴とする。

他の態様は、吸込水槽と、前記吸込水槽に配置されたポンプと、前記ポンプの周囲において渦の発生を防止する装置とを備え、前記装置は、前記吸込水槽内の液体の流れの方向を第１方向に転換する第１屈曲面と、該第１屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第１渦防止構造体と、前記液体の流れの方向を前記第１方向とは反対の第２方向に転換する第２屈曲面と、該第２屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第２渦防止構造体とを備えており、前記第１屈曲面および前記第２屈曲面は、互いに対向しており、前記第１渦防止構造体の両端部のいずれか一方は、前記第２渦防止構造体の両端部の間に配置されていることを特徴とするポンプ設備である。

好ましい態様は、前記第１屈曲面および前記第２屈曲面のそれぞれは、円弧形状、Ｖ字形状、およびコの字形状のいずれかを有していることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口の下方および前記ポンプの側方の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ポンプは、その吸込口に取り付けられたストレーナを備えており、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ストレーナの一部を構成していることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１渦防止構造体と前記第２渦防止構造体とを互いに接続する接続部材をさらに備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記接続部材は、前記吸込水槽の液面の高さに応じて上下動可能な部材から構成されており、前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記接続部材の下方に配置されていることを特徴とする。

吸込水槽内における液体の流れの方向は、第１屈曲面によって第１方向に転換され、さらに、第２屈曲面によって第１方向とは反対の第２方向に転換される。したがって、渦の発生のきっかけとなる旋回流れはキャンセルされ、結果として、吸込水槽内の渦の発生を防止することができる。

ポンプ設備の一実施形態の概略図である。 吸込水槽内に配置された複数の渦発生防止装置を示す図である。 渦発生防止装置の斜視図である。 図３のＡ線方向から見た図である。 図３のＢ線方向から見た図である。 直列的に配置された複数の渦発生防止装置を示す図である。 直列的に配置された複数の渦発生防止装置を示す図である。 屈曲面の変形例を示す図である。 屈曲面の他の変形例を示す図である。 渦発生防止装置の他の実施形態を示す図である。 ポンプ設備の他の実施形態を示す図である。 図１１のポンプ設備の水平断面図である。 ポンプ設備のさらに他の実施形態を示す図である。 ポンプ設備のさらに他の実施形態を示す図である。 図１４のポンプ設備の水平断面を示す図である。 ポンプ設備のさらに他の実施形態を示す図である。 図１６のポンプ設備の水平断面を示す図である。 ポンプ設備のさらに他の実施形態を示す図である。 図１８のポンプ設備の水平断面を示す図である。 ポンプ設備のさらに他の実施形態を示す図である。 ストレーナの水平断面を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、ポンプ設備２０の一実施形態の概略図である。図１における矢印は、吸込水槽９０内の液体の流れ方向を示している。ポンプ設備２０は、吸込水槽９０と、吸込水槽９０内に配置された立軸ポンプ３０と、立軸ポンプ３０を運転する原動機３９と、吸込水槽９０内の立軸ポンプ３０の周囲において渦の発生を防止する渦発生防止装置４０とを備えている。

本実施形態では、ポンプ設備２０は、立軸ポンプ３０を備えているが、この実施形態に限定されず、横軸ポンプまたは水中ポンプを備えてもよい。以下、本明細書において、立軸ポンプ３０を単にポンプ３０と呼ぶことがある。

ポンプ３０は、吸込水槽９０内に吊り下げられる吊下管３１と、吊下管３１に接続されたポンプボウル３２と、吸込水槽９０内の液体が吸い込まれる吸込ベルマウス３３と、吊下管３１内に配置された回転軸３４と、回転軸３４を支持する外軸受３５および水中軸受３６と、回転軸３４に固定された羽根車３７とを備えている。

鉛直方向に延びる回転軸３４の下端は、羽根車３７に固定されており、回転軸３４の上端は、原動機台３９ａに据え付けられた原動機３９に連結されている。羽根車３７はポンプボウル３２と吸込ベルマウス３３とから構成されたポンプケーシングに収容されている。吊下管３１は、吸込水槽９０の上部のポンプ据付床９１に形成されたポンプ据付孔９２を通して下方に延びている。

原動機３９が駆動されると、その駆動力は回転軸３４および羽根車３７に伝達され、回転軸３４および羽根車３７は、原動機３９によって回転される。吸込ベルマウス３３には、液体の吸込口が形成されている。吸込水槽９０内の液体は、羽根車３７の回転により吸込ベルマウス３３の吸込口から吸い込まれ、吊下管３１を通ってポンプ設備２０の外部に移送される。

本実施形態では、渦発生防止装置４０は吸込水槽９０の底壁９０ａおよび側壁９０ｂに配置されている。底壁９０ａは吸込水槽９０の底面を構成する部分であり、吸込水槽９０の側壁９０ｂは吸込水槽９０の後壁面および該後壁面の両側の側面の少なくとも一方を構成する部分である。

図１において、渦発生防止装置４０は模式的に示されている（図１の網掛け参照）。吸込水槽９０の底壁９０ａに配置された渦発生防止装置４０は、吸込ベルマウス３３の下方に位置しており、底壁９０ａと平行に延びている。吸込水槽９０の側壁９０ｂに配置された渦発生防止装置４０は、ポンプ３０（より具体的には、ポンプケーシング）の側方、すなわち、ポンプ３０から離間しており、側壁９０ｂと平行に延びている。

一実施形態では、渦発生防止装置４０は、底壁９０ａおよび側壁９０ｂのうちの少なくとも一方に配置されてもよい。他の実施形態では、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の液面の下方であって、かつ吸込ベルマウス３３の吸込口の上方に配置されてもよい。この場合、渦発生防止装置４０は、側壁９０ｂから吸込水槽９０の液面と平行に延びてもよい。さらに他の実施形態では、渦発生防止装置４０は、液体の流れ方向において、ポンプ３０の下流側、すなわち、ポンプ３０の中心線ＲＬよりも側壁９０ｂ側に配置されてもよい。

図２は、吸込水槽９０内に配置された複数の（無数の）渦発生防止装置４０を示す図である。図２における矢印は、吸込水槽９０内の液体の流れ方向を示している。図２では、吸込水槽９０の底壁９０ａに配置された無数の渦発生防止装置４０のみが図示されている。以下、図２を参照して底壁９０ａに配置された渦発生防止装置４０について説明する。

図２に示すように、本実施形態では、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の底壁９０ａの全体に亘って配置されている。一実施形態では、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の底壁９０ａの一部に配置されてもよい。例えば、渦の発生箇所を特定して、この特定された位置に渦発生防止装置４０を配置してもよい。

図３は、渦発生防止装置４０の斜視図である。図３では、単一の渦発生防止装置４０が描かれている。図３に示すように、渦発生防止装置４０は、渦防止構造体４１と、渦防止構造体４２とを備えている。一対の渦防止構造体４１，４２は、液体の回転方向の異なる流れを形成して、渦の発生を防止することができる。これら渦防止構造体４１，４２は、液体の流れ方向を転換するための流れ方向転換装置と呼ばれてもよい。

渦防止構造体４１は、吸込水槽９０内の液体の流れの方向を方向Ｄ１に転換する屈曲面４１ａと、屈曲面４１ａの両側に形成された両端部４１ｂ，４１ｂとを備えている。渦防止構造体４２は、転換された液体の流れの方向を方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に転換する屈曲面４２ａと、屈曲面４２ａの両側に形成された両端部４２ｂ，４２ｂとを備えている。

屈曲面４１ａ，４２ａのそれぞれは、円弧形状（半円形状）を有しており、屈曲面４１ａ，４２ａは、互いに対向している。渦防止構造体４１の両端部４１ｂ，４１ｂのいずれか一方は、渦防止構造体４２の両端部４２ｂ，４２ｂの間に配置されている。言い換えれば、渦防止構造体４２の両端部４２ｂ，４２ｂのいずれか一方は、渦防止構造体４１の両端部４１ｂ，４１ｂの間に配置されていてもよい。

このような配置により、渦防止構造体４１，４２の屈曲面４１ａ，４２ａは、液体の流れ方向を転換する流路を形成する。本実施形態では、この流路はＳ字形状を有している。したがって、端部４１ｂ，４２ｂの間の空間から流入した液体は、その流れの方向が転換されながら屈曲面４１ａ，４２ａによって形成されたＳ字形状の流路を進行する。

空気吸込渦（水面渦）や水中渦などの渦は、吸込水槽９０内に発生した液体の旋回流れによって引き起こされる。本実施形態によれば、液体の流れの方向は、屈曲面４１ａによって円弧状を描くように方向Ｄ１に転換され、さらに、屈曲面４２ａによって円弧を描くように第２方向に転換される。このように、渦防止構造体４１，４２は、それらの屈曲面４１ａ，４２ａが対向するように、交互に配置されているため、渦の発生のきっかけとなる旋回流れは常にキャンセルされる。結果として、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０内の渦の発生を防止することができる。

渦防止構造体４１，４２の好ましい配置について説明する。図４は、図３のＡ線方向から見た図である。図５は、図３のＢ線方向から見た図である。図４に示すように、渦防止構造体４１の端部４１ｂは、渦防止構造体４２の屈曲面４２ａの中心線ＣＬ１上に配置されていることが好ましい。この中心線ＣＬ１は、屈曲面４２ａの最も窪んだ位置（すなわち、両端部４２ｂ，４２ｂの間の距離の中間位置）を通る線分である。

同様に、渦防止構造体４２の端部４２ｂは、渦防止構造体４１の屈曲面４１ａの中心線ＣＬ２上に配置されていることが好ましい。この中心線ＣＬ２は、屈曲面４１ａの最も窪んだ位置（すなわち、両端部４１ｂ，４１ｂの間の距離の中間位置）を通る線分である。

渦防止構造体４１，４２によって流路が形成されれば、端部４１ｂは、中心線ＣＬ１よりも両端部４２ｂ，４２ｂのいずれか一方に近接して配置されてもよい。言い換えれば、端部４２ｂは、中心線ＣＬ２よりも両端部４１ｂ，４１ｂのいずれか一方に近接して配置されてもよい。

渦防止構造体４１の両端部４１ｂ，４１ｂおよび渦防止構造体４２の両端部４２ｂ，４２ｂは、直線ＳＬ上に配置されていることが好ましい。この直線ＳＬは、渦発生防止装置４０の中心を通る線分である。渦防止構造体４１，４２によって流路が形成されれば、端部４１ｂ，４２ｂは、直線ＳＬよりも屈曲面４２ａ，４１ａに近接して配置されてもよく、直線ＳＬよりも屈曲面４２ａ，４１ａから離間して配置されてもよい。

図５に示すように、渦防止構造体４１の上端から下端までの距離Ｔ１（すなわち、渦防止構造体４１の高さ）は、渦防止構造体４１の両端部４１ｂ，４１ｂの間の距離Ｔ１’と等しいことが好ましい（Ｔ１＝Ｔ１’）。渦防止構造体４２も渦防止構造体４１と同様である。渦防止構造体４１，４２の屈曲面４１ａ，４２ａのサイズ（より具体的には、上述した距離Ｔ１’）は、渦の発生のきっかけとなる旋回流れのサイズ（より具体的には、旋回流れの中心のサイズ）よりも大きいことが望ましい。

渦防止構造体４１，４２のサイズは、発生しうる渦のサイズや吸込水槽９０のサイズやポンプ３０のサイズなどの様々な条件に基づいて決定される。好ましくは、渦防止構造体４１，４２のサイズは、１ｃｍ〜３０ｃｍの範囲内である。渦発生防止装置４０が吸込水槽９０の底壁９０ａ上に配置されたとき（図１参照）、渦防止構造体４１（および渦防止構造体４２）の距離Ｔ１は、底壁９０ａと吸込ベルマウス３３の下面との間の距離よりも小さい。渦発生防止装置４０が吸込水槽９０の側壁９０ｂ上に配置されたとき（図１参照）、渦防止構造体４１（および渦防止構造体４２）の距離Ｔ１は、側壁９０ｂとポンプ３０の側面との間の距離よりも小さい。

図６および図７は、直列的に配置された複数の渦発生防止装置４０を示す図である。図６に示すように、複数の渦発生防止装置４０（図６に示す実施形態では、２つの渦発生防止装置４０）は直列的に、かつ互いに離間して配置されている。複数の渦発生防止装置４０によって流路が形成されれば、互いに隣接する渦防止構造体４１，４２の距離は特に限定されない。図示しないが、これら複数の渦発生防止装置４０は、並列的に配置されてもよい。

図７に示すように、互いに隣接する複数の渦発生防止装置４０は接続されていてもよい。より具体的には、互いに隣接する渦防止構造体４１，４１の端部４１ａ，４１ａは接続されており、互いに隣接する渦防止構造体４２，４２の端部４２ａ，４２ａは接続されている。渦防止構造体４１，４１（および渦防止構造体４２，４２）は一体成形部材であってもよく、または、別部材であってもよい。

一実施形態では、複数の渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の底壁９０ａ上に固定される。他の実施形態では、吸込水槽９０の底壁９０ａに複数の渦発生防止装置４０を配置するための溝を形成し、この溝に複数の渦発生防止装置４０を配置してもよい。これら渦防止構造体４１，４２は、金属などの重量物から構成されてもよい。なお、複数の渦発生防止装置４０を吸込水槽９０の側壁９０ｂに配置する場合も同様であるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、複数の渦発生防止装置４０は、液体の流れ方向に沿って配置されている（図２参照）。一実施形態では、渦発生防止装置４０は、液体の流れ方向を横切る方向に配置されてもよい。他の実施形態では、複数の渦発生防止装置４０のうちの一部を液体の流れ方向に沿って配置し、残りの渦発生防止装置４０を液体の流れ方向を横切る方向に配置してもよい。つまり、複数の渦発生防止装置４０をランダムに配置してもよい。なお、複数の渦発生防止装置４０を吸込水槽９０の側壁９０ｂに配置する場合も同様である。複数の渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の高さ方向に沿って配置されてもよく、幅方向に配置されてもよい。

図８は屈曲面４１ａ，４２ａの変形例を示す図である。図８に示すように、屈曲面４１ａ，４２ａはＶ字形状を有してもよい。本実施形態では、屈曲面４１ａ，４２ａのなす角は、それぞれ９０度である。

図９は屈曲面４１ａ，４２ａの他の変形例を示す図である。図９に示すように、屈曲面４１ａ，４２ａはコの字形状を有してもよい。これら図８および図９に示す実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。図８および図９に示す実施形態では、互いに隣接する渦発生防止装置４０は離間して配置されている。図７の実施形態と同様に、これら渦発生防止装置４０は接続されてもよい。

図１０は渦発生防止装置４０の他の実施形態を示す図である。図１０に示すように、渦発生防止装置４０は、渦防止構造体４１と渦防止構造体４２とを互いに接続する接続部材４５をさらに備えてもよい。本実施形態では、接続部材４５は、渦防止構造体４１，４２の下端が固定された板状のベース部材である。本実施形態では、接続部材４５は、渦防止構造体４１，４２の相対位置を決定することができる。渦防止構造体４１，４２および接続部材４５は一体成形部材であってもよく、または別部材であってもよい。

一実施形態では、接続部材４５は、金属などの重量物から構成されてもよい。このような構成により、渦発生防止装置４０は、接続部材４５の重量により吸込水槽９０の底壁９０ａまで沈み、渦防止構造体４１，４２は、接続部材４５を介して吸込水槽９０の底壁９０ａ上に配置される。本実施形態によれば、渦発生防止装置４０を陸上から吸込水槽９０に投げ入れるだけの簡単な方法で、渦防止構造体４１，４２の相対位置を決定しつつ容易に渦発生防止装置４０を任意の場所に配置することができる。

他の実施形態では、接続部材４５は、発泡スチロールなど空気が混入された軽量部材から構成され、渦防止構造体４１，４２は、接続部材４５の下面に固定される。このような構成により、接続部材４５は、その浮力により吸込水槽９０の液面に浮き、渦防止構造体４１，４２は接続部材４５の下方に配置される。渦防止構造体４１，４２は、吸込水槽９０の液面の下方（直下）であって、かつ吸込ベルマウス３３の吸込口の上方に配置される。結果として、水面渦の発生のきっかけとなる旋回流れは常にキャンセルされ、水槽９０内の渦（特に、水面渦）の発生を防止することができる。

複数の渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の底壁９０ａおよび吸込水槽９０の液面の直下の両方に配置されてもよい。このような構成により、渦発生防止装置４０は、水中渦の発生および水面渦の発生をより効果的に防止することができる。

渦防止構造体４１，４２の相対位置を決定する接続部材は、これら渦防止構造体４１，４２を貫通するワイヤーであってもよい。渦防止構造体４１，４２をワイヤーで接続しても、これら渦防止構造体４１，４２の相対位置を決定することができる。本実施形態では、ワイヤーの両端は、吸込水槽９０の側壁９０ｂに接続されてもよい。このような構成により、渦防止構造体４１，４２を吸込水槽９０に吊り下げることができる。

図１１は、ポンプ設備２０の他の実施形態を示す図である。図１２は、図１１のポンプ設備２０の水平断面図である。図１１および図１２において、渦発生防止装置４０は模式的に描かれている。図１１および図１２では、接続部材４５は、吸込水槽９０の側壁９０ｂに接触しているが、側壁９０ｂから離間していてもよい。

ポンプ設備２０には、吸込水槽９０の底壁９０ａから上方に向かって、すなわち、吸込水槽９０の高さ方向に延びる柱５０が設けられている。本実施形態では、渦発生防止装置４０は、ベース部材としての接続部材４５を備えている（図１０参照）。接続部材４５には、柱５０が貫通する貫通穴４５ａおよびポンプ３０の吊下管３１が貫通する貫通穴４５ｂが形成されている。

一実施形態では、接続部材４５は柱５０に固定されてもよい。他の実施形態では、接続部材４５は、柱５０の軸方向、すなわち、吸込水槽９０の高さ方向に沿って上下動可能に接続されていてもよい。この場合、渦防止構造体４１，４２は、昇降装置（図示しない）によって、接続部材４５を介して上下動されてもよい。渦防止構造体４１，４２が昇降されれば、昇降装置の構成は特に限定されない。以下、昇降装置の構成例について説明する。

第１の構成として、昇降装置は、吸込水槽９０の底壁９０ａおよび接続部材４５に接続されたリンク機構（例えば、パンタグラフ構造）と、リンク機構を介して接続部材４５を鉛直方向に移動させる駆動装置とを備えてもよい。駆動装置は、その駆動によりリンク機構を介して接続部材４５を上下動させ、接続部材４５とともに渦防止構造体４１，４２を昇降させる。

第２の構成として、昇降装置は、昇降モータとボールねじとを備えてもよい。接続部材４５は、鉛直方向に延びるボールねじに連結されており、昇降モータの駆動により、上下動可能である。昇降モータは、その駆動によりボールねじを介して接続部材４５を上下動させ、接続部材４５とともに渦防止構造体４１，４２を昇降させる。

第３の構成として、昇降装置は、駆動モータと、該駆動モータに連結されたスプロケットと、該スプロケットを介して駆動モータに連結されたローラーチェーンとを備えてもよい。接続部材４５は、鉛直方向に延びるローラーチェーンに連結されている。駆動モータは、その駆動により、スプロケットおよびローラーチェーンを介して接続部材４５を上下動させ、接続部材４５とともに渦防止構造体４１，４２を昇降させる。

接続部材４５は、発泡スチロールなど空気が混入された軽量部材から構成されてもよい。このような構成により、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の液面の高さに応じて上下動可能である。

図１２に示すように、接続部材４５は複数の連結具５１を介してポンプ３０の吊下管３１に連結されてもよい。これら複数の連結具５１は、吊下管３１の周方向に沿って等間隔に配置されている。連結具５１の数は本実施形態に限定されない。

接続部材４５は、分割可能な分割体４６，４７から構成されてもよい。分割体４６は、液体の流れ方向において、ポンプ３０の上流側に配置されており、分割体４７は、液体の流れ方向において、ポンプ３０の下流側に配置されている。接続部材４５をその中央で分割可能な分割体４６，４７から構成することにより、ポンプ３０が吸込水槽９０に配置された状態で、渦発生防止装置４０をポンプ３０に容易に取り付けることができ、さらに、ポンプ３０を吸込水槽９０から容易に取り外すことができる。

吸込水槽９０の側壁９０ｂには、接続部材４５に形成された挿入部４５ｃに挿入されるガイド部５２が形成されている。挿入部４５ｃは、凹形状を有しており、ガイド部５２は、挿入部４５ｃの形状に対応する凸形状を有している。ガイド部５２は、吸込水槽９０の高さ方向に延びており、接続部材４５を介して互いに対向する側壁９０ｂに設けられている。

接続部材４５の移動を上下方向（すなわち、吸込水槽９０の高さ方向）に制限するために、接続部材４５は、移動可能にガイド部５２に接続されてもよく、または、移動不可能にガイド部５２に固定してもよい。図示しないが、ガイド部５２は、吸込水槽９０の側壁９０ｂの高さ方向に延びる凹形状を有してもよい。この場合、挿入部４５ｃは、ガイド部５２の形状に対応する凸形状を有する。

本実施形態によれば、分割体４６をガイド部５２に接続して、分割体４７を除去することにより、ポンプ３０の上流側にのみ渦発生防止装置４０を配置することができる。分割体４７を柱５０に接続して、分割体４６を除去することにより、ポンプ３０の下流側にのみ渦発生防止装置４０を配置することができる。

図１２に示す実施形態では、複数の構成（すなわち、柱５０を設ける構成、接続部材４５を分割体４６，４７から構成する構成、連結具５１を設ける構成、ガイド部５２および挿入部４５ｃを設ける構成）が複合的に存在しているが、これら構成は、ポンプ設備２０に応じて適宜選択することができる。

図１３は、ポンプ設備２０のさらに他の実施形態を示す図である。図１３に示すように、吸込水槽９０の底壁９０ａに異物集積部９０ｃを設けてもよい。この異物集積部９０ｃは、吸込ベルマウス３３の下方に形成されており、異物集積部９０ｃの上面は、底壁９０ａの上面よりも下方に位置している。渦発生防止装置４０は、異物集積部９０ｃを覆うように異物集積部９０ｃの上方に配置されている。

異物集積部９０ｃは、吸込水槽９０の底壁９０ａ上の砂などの異物を集めることができる。渦防止構造体４１，４２は、異物の異物集積部９０ｃへの移動を許容する接続部材（有孔部材またはワイヤー）によって接続されている。このような構成により、底壁９０ａ上の異物は、渦発生防止装置４０を通過して、渦発生防止装置４０の下方の異物集積部９０ｃに集められる。本実施形態では、海などの異物が大量に存在する環境においても、渦発生防止装置４０は、その機能を十分に発揮することができる。

図１４は、ポンプ設備２０のさらに他の実施形態を示す図である。図１５は、図１４のポンプ設備２０の水平断面を示す図である。図１４および図１５に示すように、ポンプ設備２０は、吸込水槽９０内の旋回流れや偏流などの流れを低減するためのスプリッター５５をさらに備えている。スプリッター５５は、ポンプ３０の側方に配置されており、吸込水槽９０の底壁９０ａから上方に向かって、すなわち、吸込水槽９０の高さ方向に延びている。スプリッター５５は、吸込水槽９０の側壁９０ｂにも接続されている。スプリッター５５の水平断面は、スプリッター５５の先端がポンプ３０に向かうにつれて細くなる台形形状を有している。しかしながら、スプリッター５５の水平断面は、必ずしも台形形状を有する必要はない。

渦発生防止装置４０は、このスプリッター５５上に取り付けられている。本実施形態では、渦発生防止装置４０は、スプリッター５５の両側面に取り付けられている。スプリッター５５および渦発生防止装置４０の２つの要素が設けられているため、ポンプ設備２０は、渦の発生を防止するのみならず、旋回流れや偏流などの流れを低減することができ、ポンプ３０の安定運転に寄与することができる。

図１６は、ポンプ設備２０のさらに他の実施形態を示す図である。図１７は、図１６のポンプ設備２０の水平断面を示す図である。図１６および図１７に示すように、ポンプ設備２０は、吸込水槽９０の底壁９０ａと平行に延びるスプリッター５８をさらに備えている。スプリッター５５はポンプ３０の側方に配置されており、スプリッター５８は吸込ベルマウス３３の下方に配置されている。スプリッター５８は、その先端がポンプ３０に向かうにつれて細くなる台形形状を有している。しかしながら、スプリッター５８の水平断面は、必ずしも台形形状を有する必要はない。

複数の渦発生防止装置４０は、スプリッター５５，５８の側面に取り付けられており、これらスプリッター５５，５８の長手方向に延びている。なお、図１７において、渦発生防止装置４０の図示は省略されている。

図１８は、ポンプ設備２０のさらに他の実施形態を示す図である。図１９は、図１８のポンプ設備２０の水平断面を示す図である。図１８および図１９に示すように、ポンプ設備２０は、吸込水槽９０の底壁９０ａから上方に延びるサイドピラー５６が配置されている。サイドピラー５６は、吸込水槽９０の側壁９０ｂに接続されており、吸込水槽９０の両側壁９０ｂに設けられており、ポンプ３０の中心線ＲＬよりもポンプ３０の下流側に配置されている。渦発生防止装置４０は、サイドピラー５６の側面に取り付けられている。

図２０は、ポンプ設備２０のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、ポンプ３０は、その吸込口（より具体的には、吸込ベルマウス３３の下面）に取り付けられたストレーナ６０をさらに備えている。ストレーナ６０は、ポンプ３０の吸込口から吸い込まれる液体の流れを整えるために設けられており、吸込水槽９０の液体中に存在する異物を捕捉することもできる。

図２１は、ストレーナ６０の水平断面を示す図である。図２１に示すように、ストレーナ６０は、吸込ベルマウス３３の下面に取り付けられるメインフレーム６０ａと、メインフレーム６０ａを補強する補強フレーム６０ｂとを備えている。補強フレーム６０ｂは、十文字形状を有しており、メインフレーム６０ａの間に掛け渡されている。

補強フレーム６０ｂは、必ずしも十文字形状を有する必要はなく、その形状は特に限定されない。補強フレーム６０ｂの数も特に限定されず、少なくとも１つの補強フレーム６０ｂが設けられてもよい。ストレーナ６０の強度が確保されれば、必ずしも補強フレーム６０ｂを設ける必要はない。

本実施形態では、複数の渦発生防止装置４０（すなわち、渦防止構造体４１，４２）は、これらフレーム６０ａ，６０ｂに取り付けられており、ストレーナ６０の一部（より具体的には、ストレーナ６０の側面および底面）を構成している。

本実施形態では、互いに隣接する渦発生防止装置４０は接続されており（図７参照）、かつ、フレーム６０ａ，６０ｂに接続されている。一実施形態では、渦発生防止装置４０は接続部材としてのワイヤーによって接続されてもよい。

上述したように、水中渦および水面渦は、いずれもポンプ３０の吸込口に接続されている。本実施形態によれば、渦発生防止装置４０は、ストレーナ６０の側面および下面を構成しているため、ポンプ３０に吸い込まれる液体は、必ず、渦発生防止装置４０が設けられたストレーナ６０を通過する。したがって、渦発生防止装置４０は、渦（水中渦および水面渦）の発生のきっかけとなる旋回流れを常にキャンセルすることができる。

図２０および図２１に示す実施形態では、渦発生防止装置４０は異物を捕捉する網の役割も果たしているため、渦発生防止装置４０は、吸込水槽９０の液体中に存在する異物を捕捉することができる。したがって、渦発生防止装置４０は、発生した渦を除去するのみならず、液体中の異物を除去することができる。渦発生防止装置４０をストレーナ６０に設けることにより、渦発生防止装置４０の吸込水槽９０への設置工事を不要とすることができ、この設置工事に要する費用を低減することができる。

一実施形態では、ストレーナ６０のフレーム６０ａ，６０ｂに異物を捕捉するための網を配置し、この網上に渦発生防止装置４０を配置してもよい。このような構成により、ストレーナ６０の強度をさらに向上することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

２０ ポンプ設備
３０ ポンプ
３１ 吊下管
３２ ポンプボウル
３３ 吸込ベルマウス
３４ 回転軸
３５ 外軸受
３６ 水中軸受
３７ 羽根車
３９ 原動機
３９ａ 原動機台
４０ 渦発生防止装置
４１，４２ 渦防止構造体
４１ａ，４２ａ 屈曲面
４１ｂ，４２ｂ 端部
４５ 接続部材
４５ａ，４５ｂ 貫通孔
４５ｃ 挿入部
４６，４７ 分割体
５０ 柱
５１ 連結具
５２ ガイド部
５５，５８ スプリッター
５６ サイドピラー
６０ ストレーナ
６０ａ メインフレーム
６０ｂ 補強フレーム
９０ 吸込水槽
９０ａ 底壁
９０ｂ 側壁
９０ｃ 異物集積部
９１ ポンプ据付床
９２ ポンプ据付孔

Claims (12)

1. 吸込水槽内のポンプの周囲において渦の発生を防止する装置であって、
   前記吸込水槽内の液体の流れの方向を第１方向に転換する第１屈曲面と、該第１屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第１渦防止構造体と、
   前記液体の流れの方向を前記第１方向とは反対の第２方向に転換する第２屈曲面と、該第２屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第２渦防止構造体とを備え、
   前記第１屈曲面および前記第２屈曲面は、互いに対向しており、
   前記第１渦防止構造体の両端部のいずれか一方は、前記第２渦防止構造体の両端部の間に配置されていることを特徴とする装置。
2. 前記第１屈曲面および前記第２屈曲面のそれぞれは、円弧形状、Ｖ字形状、およびコの字形状のいずれかを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口の下方および前記ポンプの側方の少なくとも一方に配置可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口に取り付けられるストレーナの一部を構成可能であ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装置。
5. 前記第１渦防止構造体と前記第２渦防止構造体とを互いに接続する接続部材をさらに備え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装置。
6. 前記接続部材は、前記吸込水槽の液面の高さに応じて上下動可能な部材から構成されており、
   前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記接続部材の下方に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 吸込水槽と、
   前記吸込水槽に配置されたポンプと、
   前記ポンプの周囲において渦の発生を防止する装置とを備え、
   前記装置は、
   前記吸込水槽内の液体の流れの方向を第１方向に転換する第１屈曲面と、該第１屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第１渦防止構造体と、
   前記液体の流れの方向を前記第１方向とは反対の第２方向に転換する第２屈曲面と、該第２屈曲面の両側に形成された両端部とを備えた第２渦防止構造体とを備えており、
   前記第１屈曲面および前記第２屈曲面は、互いに対向しており、
   前記第１渦防止構造体の両端部のいずれか一方は、前記第２渦防止構造体の両端部の間に配置されていることを特徴とするポンプ設備。
8. 前記第１屈曲面および前記第２屈曲面のそれぞれは、円弧形状、Ｖ字形状、およびコの字形状のいずれかを有していることを特徴とする請求項７に記載のポンプ設備。
9. 前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ポンプの吸込口の下方および前記ポンプの側方の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載のポンプ設備。
10. 前記ポンプは、その吸込口に取り付けられたストレーナを備えており、
    前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記ストレーナの一部を構成していることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のポンプ設備。
11. 前記第１渦防止構造体と前記第２渦防止構造体とを互いに接続する接続部材をさらに備えていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のポンプ設備。
12. 前記接続部材は、前記吸込水槽の液面の高さに応じて上下動可能な部材から構成されており、
    前記第１渦防止構造体および前記第２渦防止構造体は、前記接続部材の下方に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のポンプ設備。

Images