JP2019183754A - Prior standby operation pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、先行待機運転ポンプに関する。 The present invention relates to a preceding standby operation pump.
近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化、アスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化、アスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。 In recent years, due to the progress of urbanization, the heat island phenomenon has occurred due to the decrease in green spaces, the road surface becoming concrete and the expansion of asphalt, and so-called guerrilla heavy rains frequently occur in urban areas. A large amount of local rainfall is introduced into the waterway without being absorbed into the ground on concrete and asphalt road surfaces. As a result, a large amount of rainwater flows into the drainage station in a short time.
このような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水の速やかな排水に備え、排水機場に設置される排水ポンプでは先行待機運転が行われている。先行待機運転とは、雨水が排水機場に到達する前に予め始動させておく運転方法であり、この先行待機運転により、始動遅れによる浸水被害が防止される。 In preparation for the rapid drainage of a large amount of rainwater caused by such a heavy rain, a preliminary standby operation is performed at a drainage pump installed at a drainage station. The preceding standby operation is an operation method in which rainwater is started in advance before reaching the drainage station, and the preceding standby operation prevents inundation damage due to the start delay.
図1は、先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの部分概略図である。排水機場の水槽100には、立軸ポンプ110が配置される。立軸ポンプ110は、鉛直に配置された回転軸112と、回転軸112の先端に設けられたインペラ114とを備える。この立軸ポンプ110には、インペラ114の入口側のベルマウス116の側面部に吸気口118が設けられている。この吸気口118には、外気に接する開口120aを備えた空気管120が取付けられている。これにより、この立軸ポンプ110では、吸気口118を介して立軸ポンプ110内に供給する空気の供給量が水位に応じて変化され、最低運転水位LWL以下で立軸ポンプ110の排水量がコントロールされる。
FIG. 1 is a partial schematic view of a conventional vertical shaft pump that performs a prior standby operation. A
図2は、先行待機運転の運転状態を説明するための図である。図2に示すように、先行待機運転では、吸込水位に関係なく降雨情報等に基づいて予め立軸ポンプが始動される(A:気中運転)。雨水が排水機場に到達すると、低水位の状態から水位が上昇するに従って、インペラの位置まで水位が達し、立軸ポンプは空運転(気中運転)からインペラで水を撹拌する運転(B:気水撹拌運転)へ移行する。さらに、立軸ポンプは、吸気口を経て供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に増やす運転(C:気水混合運転)を経て、定格流量で水の排出を行う全量運転(D:定常運転)へ移行する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operating state of the preceding standby operation. As shown in FIG. 2, in the preceding standby operation, the vertical shaft pump is started in advance based on rainfall information or the like regardless of the suction water level (A: air operation). When rainwater reaches the drainage station, as the water level rises from a low water level, the water level reaches the impeller position, and the vertical shaft pump is an operation that stirs water with the impeller from an empty operation (air operation) (B: air water) Move to stirring operation. Further, the vertical shaft pump performs a full-volume operation (D: discharge of water at a rated flow rate) through an operation of gradually increasing the amount of water (C: air-water mixing operation) while sucking in air supplied through the intake port together with water. Transition to steady operation.
上述したように、先行待機運転用の立軸ポンプには、水位低下に伴うベルマウス内の静圧低下に対応して大気中の空気をベルマウスに自然吸気する吸気口が設けられている。これにより、高水位から水位が低下するときは、定常運転から、吸気口から供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に減らす運転(C:気水混合運転)へ移行する。水位がさらに低下して所定のエアロック水位に至ると、インペラの下方に空気だまりが形成され、インペラの上方の水がインペラに撹拌される運転(E:エアロック運転)へ移行する。エアロック運転では、インペラの上方にある水がインペラにより攪拌され、水の自重が支えられている状態となるため、ポンプ流量はゼロである。水位が再び上昇すると、気水混合運転に移行する。 As described above, the vertical pump for the preliminary standby operation is provided with an intake port that naturally inhales air in the atmosphere to the bell mouth in response to a decrease in the static pressure in the bell mouth accompanying a drop in the water level. As a result, when the water level drops from the high water level, the operation is shifted from the steady operation to the operation (C: air-water mixing operation) in which the amount of water is gradually reduced while the air supplied from the intake port is sucked together with the water. When the water level further decreases and reaches a predetermined airlock water level, an air pool is formed below the impeller, and the operation shifts to an operation in which water above the impeller is agitated by the impeller (E: airlock operation). In the airlock operation, the water above the impeller is stirred by the impeller and the weight of the water is supported, so the pump flow rate is zero. When the water level rises again, the operation moves to the air / water mixing operation.
ところで、通常の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下して、水位がベル吸込口以下に達すると、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことで、激しい振動および騒音が発生する。このため、先行待機運転用の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下したときに、吸気口からベルマウスに適切に吸気してエアロック運転に確実に移行することが重要である。 By the way, in a normal vertical shaft pump, when the water level drops from steady operation and the water level reaches below the bell suction port, a large amount of air enters at once from the bell suction port exposed to the atmosphere, which causes severe vibration and noise. appear. For this reason, in the vertical shaft pump for the standby operation, it is important that when the water level drops from the steady operation, the bell mouth is appropriately sucked into the bell mouth to surely shift to the air lock operation.
なお、先行待機運転用のポンプとして、吸気口からの吸気を改善したものが知られている。例えば、特許文献1には、ベルの内面に周方向に沿ってスリット状に吸気口が形成された構造が開示されている。
In addition, a pump for improving the intake from the intake port is known as a pump for the preliminary standby operation. For example,
立軸ポンプが定常運転している間、液体は定格流量で排出される。このときの立軸ポンプ内を流れる液体は、立軸ポンプの軸方向の流れが支配的である。一方で、定常運転から水位の低下に伴って流量が低下したとき(例えば定格流量の30%の部分流量時)、吸気口の高さにおける液体の流れは、回転するインペラの影響により周方向速度成分が支配的になる。したがって、部分流量で液体が排出されるときは、ベルマウス内の吸気口の高さにおいて遠心場が生じ、ベルマウス内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。 While the vertical pump is in steady operation, the liquid is discharged at the rated flow rate. The liquid flowing in the vertical pump at this time is dominated by the axial flow of the vertical pump. On the other hand, when the flow rate decreases as the water level decreases from steady operation (for example, at a partial flow rate of 30% of the rated flow rate), the liquid flow at the height of the intake port is affected by the rotating impeller. Ingredients become dominant. Therefore, when liquid is discharged at a partial flow rate, a centrifugal field is generated at the height of the intake port in the bell mouth, and a relatively high static pressure is generated radially outside the bell mouth, that is, near the opening of the intake port. Become.
これに関して、特許文献1に開示された吸気構造では、吸気口がケーシング内面に形成されている。しかしながら、上述したように、部分流量で液体が排出されるときは、吸気口の近傍において比較的高い静圧となるので、部分流量時には吸気口から吸気し難くなり、吸気量の不足によりエアロックが適切になされない可能性がある。
In this regard, in the intake structure disclosed in
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、エアロックをより確実に行うことができる先行待機運転ポンプを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a preceding standby operation pump that can perform air lock more reliably.
一実施形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有する。前記凸部は、前記吸気口から離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有する。前記直管部の外径をDとしたときに、前記凸部の前記ケーシングの内面からの突出量は、0.05D以上0.09D以下である。 According to one embodiment, a pre-standby operation pump is provided. The preceding standby operation pump includes an impeller, a casing that houses the impeller, a convex portion that is provided on the inner surface of the casing on the upstream side in the axial direction from the impeller, and an intake port that is formed on a surface of the convex portion. Have The casing includes a straight pipe portion located on the downstream side in the axial direction from the impeller. The convex portion has a guide surface formed so that the amount of protrusion from the inner surface of the casing gradually decreases as the distance from the intake port increases. When the outer diameter of the straight pipe portion is D, the protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing is 0.05D or more and 0.09D or less.
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。以下で説明する図面において、同一の又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。なお、以下で説明する実施形態では、本発明の先行待機運転ポンプの一例として立軸ポンプが説明される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings described below, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the embodiment described below, a vertical shaft pump is described as an example of the preceding standby operation pump of the present invention.
図3は、本実施形態に係る先行待機運転ポンプの概略側断面図である。図3に示すように、先行待機運転ポンプは、インペラ11と、回転軸18と、ケーシング12と、を備える。ケーシング12は、全体として筒状を成しており、吐出エルボ12aと、直管部12bと、吐出ボウル12cと、ベルマウス12dと、を有する。吐出エルボ12aは、図示しないポンプ設置床に固定され、一端が図示しない吐出管に接続される。直管部12bは、吐出エルボ12aの下端に接続される。吐出ボウル12cは、直管部12bの下端に接続され、インペラ11を内部に格納する。ベルマウス12dは、吐出ボウル12cの下端に接続され、水を吸い込むための入口を構成する。
FIG. 3 is a schematic sectional side view of the preceding standby operation pump according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the preceding standby operation pump includes an
回転軸18は、ケーシング12の直管部12b、吐出ボウル12c、及びベルマウス12dの径方向略中心部を延びるように配置される。回転軸18は、図示しないすべり軸受によって回転可能に支持される。回転軸18の一端側(上流側)にはインペラ11が接続される。回転軸18の他端側(下流側)は、吐出エルボ12aに設けられた孔を通じて先行待機運転ポンプの外部へ延び、エンジン又はモータ等の駆動源19に接続される。
The rotating
回転軸18と吐出エルボ12aに設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の図示しない軸シールが設けられている。これにより、先行待機運転ポンプが扱う水が先行待機運転ポンプの外部に流出することが防止される。駆動源19は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動源19の駆動力は回転軸18に伝達され、インペラ11を回転させることができる。インペラ11の回転によって昇圧された水がベルマウス12dから吸い込まれ、吐出ボウル12c、直管部12bを通過して吐出エルボ12aから吐出される。
A shaft seal (not shown) such as a floating seal, a gland packing, or a mechanical seal is provided between the
図4は、図3に示す先行待機ポンプのベルマウス12d近傍の概略拡大図である。図5は、図4に示すベルマウス12dの下端部の内面を軸方向下流側から見た概略図である。図4に示すように、ケーシング12の吐出ボウル12cとベルマウス12dは、インペラ11の上流側位置においてフランジを介して連結される。回転軸18の端部近傍は、すべり軸受30によって回転可能に支持される。回転軸18は、インペラ11内に挿入され、回転軸18とインペラ11とが、回転方向に相対移動しないように、キーによって固定される。これにより、回転軸18の回転方向の駆動力がインペラ11に伝達される。回転軸18の端部には、キャップ31が取り付けられる。これにより、回転軸18とインペラ11とが軸方向に相対移動しないように固定される。
4 is a schematic enlarged view of the vicinity of the
上述したように、先行待機運転ポンプにおいて定常運転から水位の低下に伴って流量が低下したとき、吸気口の高さにおける水の流れは、回転するインペラ11の影響により周方向速度成分が支配的になる。ここで、エアロックは、定常運転時の流量(定格流量)の約30%程度の流量のときに生じることが経験的にわかっている。したがって、エアロックが生じる直前は、ベルマウス12dの吸気口の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じる直前は、吸気口付近に遠心場が生じ、ベルマウス12d内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。吸気口からのベルマウス12d内への吸気量は、吸気口付近の静圧に依存する。即ち
、吸気口付近の静圧が高ければ高いほど、吸気口からの吸気が困難になり、吸気口の低下に伴い適切なエアロックが生じ難くなる。
As described above, when the flow rate is reduced from the steady operation in the preceding standby operation pump as the water level is reduced, the circumferential velocity component is dominant in the water flow at the intake port height due to the influence of the rotating
そこで、本実施形態の先行待機運転ポンプでは、ベルマウス12dの内面に凸部13を設けると共に、吸気口14を凸部13に形成している。これにより、凸部13が存在しない場合に比べて吸気口14近傍の静圧を下げることができる。その結果、ベルマウス12d内において周方向速度成分が支配的な水の流れが生じたときでも、適切にベルマウス12d内に吸気をすることができる。
Therefore, in the preceding standby operation pump of the present embodiment, the
図4及び図5に示すように、ベルマウス12dの内面には、複数の凸部13が周方向22に等間隔に設けられる。また、複数の凸部13は、インペラ11よりも上流側に位置する。本実施形態では、凸部13の数は4つであるが、これに限らず、3以下又は5以上の任意の数であり得る。また、本実施形態では、複数の凸部13は周方向22に等間隔に設けられるが、これに限らず、周方向22に沿って不均等に設けられてもよい。なお、本実施形態では、回転軸18が伸びる方向を軸方向21とし、インペラ11の回転方向を周方向22という。
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of
凸部13の頂点付近には、吸気口14が形成される。吸気口14から延びる円筒形状の空間(吸気孔)は、凸部13を貫通するように形成され、凸部13の径方向外側に設けられた環状の空気室17に連通している。空気室17には、一端が大気中に露出された空気管16が接続される。これにより、吸気口14近傍の圧力と大気圧との差圧に応じて、大気中の空気が、空気管16、空気室17、及び吸気口14を通じて、ベルマウス12d内部に供給される。なお、吸気口14から延びる吸気孔の形状は、円筒形状に限らず任意の形状を採用できる。
An
凸部13は、例えばケーシング12と一体に鋳造で製作され得る。凸部13の突出量は、後述するように、凸部13が設けられる位置におけるベルマウス12dの内径に応じて適切に設定される。図5に示すように、軸方向21から見たときのベルマウス12dの内面12eの形状は、略円形である。
The
次に、図3から図5に示した凸部13の形状について詳細に説明する。図6Aは、凸部13の一例をベルマウス12dの半径方向内側から見た正面図である。図6Bは、図6Aに示す凸部13を周方向22から見た側面図である。図6Cは、図6Aに示す凸部13を軸方向21の下流側から見た側面図である。
Next, the shape of the
図6Aに示すように、本実施形態の凸部13は、正面から見たときに略円形に形成される。また、本実施形態において、吸気口14は凸部13の略中央部に設けられる。図6Bに示すように、凸部13は、吸気口14から軸方向21に離れるにつれて徐々にベルマウス12dの内面12eからの突出量が減少する案内面15を有する。また、図6Cに示すように、凸部13は、吸気口14から周方向22に離れるにつれて徐々にベルマウス12dの内面12eからの突出量が減少する案内面15を有する。具体的には、凸部13の案内面15は、凸部13の略中央部に位置する凸状面15aと、凸状面15aの外周に位置する凹状面15bとを有する。凸状面15aは、ベルマウス12dの内面12eから離れる方向に突出した、凸部13の頂部を構成する湾曲面である。凹状面15bは、ベルマウス12dの内面12eに近づくように凹んだ、凸状面15aとベルマウス12dの内面12eとを接続する湾曲面である。凸状面15aと凹状面15bとは互いに連続して形成されており、凸状面15aと凹状面15bとにより凸部13の案内面15が構成される。凸部13の案内面15は、その中央部(吸気口14)から凸部13の突出方向と直交する方向に離れるにつれて、徐々にベルマウス12dの内面12eからの突出量が減少するということもできる。
As shown to FIG. 6A, the
図6B及び図6Cに示すように、凸部13の凸状面15aは、吸気口14が形成されることにより、その頂部は側面視で略平坦に形成される。一方で、図6B及び図6Cには、凸部13の凸状面15aの曲率に沿って凸状面15aを延長した仮想線15dが示される。本実施形態において、凸部13の突出量とは、凸部13が設けられた位置におけるベルマウス12dの内面からこの仮想線15dの頂部までの長さをいう。
As shown in FIGS. 6B and 6C, the
次に、凸部13によって吸気口14近傍の静圧が低下する原理を説明する。図7は、吸気口14近傍において静圧が低下する物理的メカニズムを説明するための模式図である。図7に示すように、流路において凸部13が存在している場合、凸部13の案内面15に近い流路Aを流れる流体は、流体の粘性により、凸部13の表面に沿って流れる。ここで、凸部13の表面に沿って流れる流体は、流路Aよりも凸部13の案内面15から遠い流路Bを流れる流体と比較して、流れ方向の断面S1−S2間を通過する道のりが長くなるから、凸部13の案内面15近傍の流体は、流速が増加する傾向となる。
Next, the principle that the static pressure in the vicinity of the
ベルヌーイの式に基づけば、流体の流速が増加した場合、流体の静圧は低下する。このため、凸部13の案内面15近傍、特に吸気口14近傍において局所的に流体の静圧は低下することになる。図6Aから図6Cに示した凸部13は、湾曲した案内面15を有するので、吸気口14近傍の流体が案内面15に滑らかに沿って流れることができ、案内面15から流体が剥離することを抑制することができる。
Based on Bernoulli's equation, when the fluid flow rate increases, the fluid static pressure decreases. For this reason, the static pressure of the fluid locally decreases in the vicinity of the
上述したように、エアロックが生じる直前は、ベルマウス12dの吸気口14の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じる直前(部分流量時)は、吸気口14付近に遠心場が生じ、ベルマウス12d内の径方向外側、つまり吸気口14の開口部近傍において比較的高い静圧となる。一方で、本実施形態の先行待機運転ポンプによれば、吸気口14が凸部13に形成されることで、部分流量時に形成された周方向速度成分によって、吸気口14近傍の静圧を局所的に低下させることができるため、ベルマウス12d内に吸気することができ、エアロックの成功率を高めることができる。
As described above, immediately before the air lock occurs, the circumferential velocity component is dominant in the flow of water at the height of the
なお、本実施形態においては、凸部13の案内面15は、凸状面15aと凹状面15bとを有するものとして説明したが、案内面15の表面形状はこれには限られない。図8は、凸部13の別の例を示す側面図である。図8に示す例の凸部13は、凸状面15aと凹状面15bとを有し、さらに凸状面15aと凹状面15bとを接続する遷移面15cを有する。凸状面15aは、凸部13の頂部を構成する湾曲面である。遷移面15cは、凸部13の突出方向、即ちベルマウス12dの径方向と平行な面である。凹状面15bは、遷移面15cとベルマウス12dの内面12eとを接続する湾曲面である。図8に示す凸部13における案内面15は、中央部(吸気口14)から離れるにつれて徐々にベルマウス12dの内面12eからの突出量が減少する凸状面15aと凹状面15bである。
In the present embodiment, the
また、案内面15は、凸状面15a又は凹状面15bのような湾曲面を有していてもよいし、所定の角度を有する傾斜面を有していてもよい。例えば、凸部13は、その中央部(吸気口14)から離れるにつれて線形に突出量が減少するような案内面15を有していてもよい。より具体的には、図8に示した遷移面15cは凸部13の突出方向と平行な面であるが、遷移面15cを凸部13の突出方向に対して所定の角度で傾斜させてもよく、その場合は遷移面15cも案内面15の一部となり得る。
Further, the
次に、凸部13の適切な突出量について説明する。本実施形態の先行待機運転ポンプでは、ベルマウス12dの内面に凸部13を設けると共に、吸気口14を凸部13に形成している。これにより、凸部13が存在しない場合に比べて吸気口14近傍の静圧を下げる
ことができる。さらに、本発明者は、吸気口14における静圧の低下の程度は、凸部13の突出量によって大きな違いが生じるという知見を得、好適な突出量を見出した。
Next, an appropriate protrusion amount of the
図9は、突出量の異なる凸部13を有する先行待機運転ポンプの吸気口14における静圧変動のシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は経過時間(秒)を示し、縦軸は静圧(Pa)を示す。このグラフは、直管部12bの外径をφ600mmとし、インペラ11の回転速度を960min−1としたときの吸気口14における静圧変動を有限体積法で解析することにより得られたものである。なお、ポンプ流量はおよそ19.3m3/minとし、定格流量のおよそ30%とした。したがって、このときのポンプ流量は、エアロックが発生する流量の近傍となる。本解析では、図5に示したように4つの凸部13が周方向22に等間隔に、ベルマウス12dの内面12eに設けられるものとした。
FIG. 9 is a graph showing a simulation result of the static pressure fluctuation at the
凸部13の突出量が33mm、45mm、56mm、67mmの場合において、本解析を行った。図9に示す結果は、インペラ11が2回転する間の静圧変動を示す。図9に示すように、それぞれの突出量における静圧は、およそ−25000Paから−40000Paの間を変動していることが判る。
This analysis was performed when the protruding amount of the
図10は、図9に示した静圧の平均値を示す棒グラフである。図10に示すように、突出量が33mmの場合の静圧平均値は約−30600Pa、45mmの場合の静圧平均値は約−33000Pa、56mmの場合の静圧平均値は約−29500Pa、67mmの場合の静圧平均値は−28400Paとなった。したがって、突出量は45mmの場合が最も静圧が低下しており、好ましいことが判った。また、突出量が33mmの場合も、56mm、67mmの場合に比べて良好な結果となった。 FIG. 10 is a bar graph showing the average value of the static pressure shown in FIG. As shown in FIG. 10, the static pressure average value when the protrusion amount is 33 mm is about −30600 Pa, the static pressure average value when it is 45 mm is about −33000 Pa, and the static pressure average value when it is 56 mm is about −29500 Pa and 67 mm. In this case, the static pressure average value was −28400 Pa. Therefore, it has been found that the protrusion amount is preferably 45 mm because the static pressure is the lowest. Also, when the protrusion amount was 33 mm, a better result was obtained as compared with the cases of 56 mm and 67 mm.
次に、図9及び図10に示した突出量の凸部13を有する先行待機運転ポンプにおいて、定常運転から徐々に水位を低下させたときにエアロックが生じた水位を確認する実験を行った。上述したように、定常運転から水位が低下して、水位がベル吸込口以下に達すると、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことで、激しい振動および騒音が発生する。水位は、必ずしも徐々に低下するものではないから、エアロックは、設計時に計画した設計値水位において生じる必要がある。特に、設計値より低い水位でのエアロックは、危険側であり、避けることが必須である。そこで本実験では、ベル吸込口(ベルマウス12dの開口端部)の高さを0として、ベル吸込口から吸気口14までの高さをHとしたときに、0から上方へ100mまでの水位のときにエアロックが生じた場合を合格とし、0より下方の水位のときにエアロックが生じた場合を不合格とした。実験結果は、突出量が33mmの場合及び45mmの場合に、エアロック時の水位が上記合格範囲となった。一方で、突出量が56mmの場合及び67mmの場合には、エアロック時の水位が上記不合格の範囲となった。
Next, in the preceding standby operation pump having the protruding
以上のシミュレーション結果及び実験結果に鑑みると、今回実施したシミュレーション時の基準静圧条件では、吸気口部における静圧平均値が約−30000Pa程度以下であれば、合格範囲の水位でエアロックが生じると推測される。そうすると、好ましい突出量の範囲は、直管部12dの外径をDとしたとき、0.05D以上0.09D以下であることが推測される。さらに、凸部13は、0.07D以上0.08D以下であれば、より静圧の低下が見込まれ、一層高い位置でのエアロックが可能になる。
In view of the above simulation results and experimental results, under the reference static pressure condition at the time of the simulation conducted this time, if the static pressure average value at the intake port is about −30000 Pa or less, airlock occurs at the water level in the acceptable range. It is guessed. Then, it is estimated that the preferable range of protrusion amount is 0.05D or more and 0.09D or less, where D is the outer diameter of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述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、本発明にはその等価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、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment of the invention mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this 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 or omission of each component described in the claims and the specification is possible within a range in which at least a part of the above-described problems can be solved or a range in which at least a part of the effect is achieved. is there.
以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
第1形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有する。前記凸部は、前記吸気口から離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有し、前記直管部の外径をDとしたときに、前記凸部の前記ケーシングの内面からの突出量は、0.05D以上0.09D以下である。
Some of the forms disclosed in this specification will be described below.
According to the first embodiment, a preceding standby operation pump is provided. The preceding standby operation pump includes an impeller, a casing that houses the impeller, a convex portion that is provided on the inner surface of the casing on the upstream side in the axial direction from the impeller, and an intake port that is formed on a surface of the convex portion, Have The casing includes a straight pipe portion located on the downstream side in the axial direction from the impeller. The convex portion has a guide surface formed so that the amount of protrusion from the inner surface of the casing gradually decreases as the distance from the intake port increases, and when the outer diameter of the straight pipe portion is D, The protrusion amount of the convex portion from the inner surface of the casing is 0.05D or more and 0.09D or less.
第1形態によれば、凸部が案内面を有するので、案内面近傍に沿って流れる流体は、案内面より離れた流路を流れる流体と比較して、流速が増加する傾向となる。その結果、ベルヌーイの式により流速増加は静圧低下を伴うため、案内面近傍では静圧が低下することになる。これにより、定常運転からエアロック運転へ遷移する部分流量域において、吸気口から供給される吸気量を増加することができ、エアロックの成功率を高めることができる。また、凸部の突出量を0.05D以上0.09D以下とすることにより、ベル吸込口の高さを0として、ベル吸込口から吸気口までの高さをHとしたときに、0から上方へ100mまでの水位のときにエアロックを生じさせることができる。ひいては、比較的高い位置でエアロックを生じさせることができるので、水位がベル吸込口以下に達して、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことを防止することができる。 According to the first embodiment, since the convex portion has the guide surface, the fluid flowing along the vicinity of the guide surface tends to increase in flow velocity as compared with the fluid flowing in the flow path separated from the guide surface. As a result, the increase in flow velocity is accompanied by a decrease in static pressure according to Bernoulli's equation, so that the static pressure decreases in the vicinity of the guide surface. As a result, the intake air amount supplied from the intake port can be increased in the partial flow rate range where the steady operation changes to the air lock operation, and the success rate of the air lock can be increased. Further, when the protrusion amount of the convex portion is 0.05D or more and 0.09D or less, the height of the bell suction port is set to 0, and the height from the bell suction port to the intake port is set to H. An air lock can be generated when the water level is up to 100 m. As a result, an air lock can be generated at a relatively high position, so that it is possible to prevent the water level from reaching the bell suction port or less and a large amount of air from entering the bell suction port exposed to the atmosphere at once.
第2形態によれば、第1形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記直管部の外径をDとしたときに、前記凸部の前記ケーシングの内面からの突出量は、0.07D以上0.08D以下である。 According to the second embodiment, in the preceding standby operation pump of the first embodiment, when the outer diameter of the straight pipe portion is D, the protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing is 0.07D or more and 0. 0.08D or less.
第2形態によれば、凸部の突出量を0.07D以上0.08D以下とすることにより、一層高い位置でエアロックを生じさせることができるので、水位がベル吸込口以下に達して、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことを一層確実に防止することができる。 According to the 2nd form, since the amount of protrusions of a convex part is 0.07D or more and 0.08D or less, an air lock can be made in a higher position, so that the water level reaches below the bell suction port, It is possible to more reliably prevent a large amount of air from entering from the bell suction port exposed to the atmosphere.
第3形態によれば、第1形態又は第2形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面は、前記吸気口から軸方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの前記凸部の突出量が減少するように形成される。 According to the third mode, in the preceding standby operation pump of the first mode or the second mode, the amount of protrusion of the convex portion from the inner surface of the casing gradually increases as the guide surface moves away from the intake port in the axial direction. It is formed to decrease.
第4形態によれば、第1形態から第3形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面は、前記吸気口から周方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの前記凸部の突出量が減少するように形成される。 According to the fourth mode, in the preceding standby operation pump of the first mode to the third mode, the amount of protrusion of the convex portion from the inner surface of the casing gradually increases as the guide surface moves away from the intake port in the circumferential direction. It is formed to decrease.
第5形態によれば、第1形態から第4形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面の少なくとも一部は湾曲面である。 According to the fifth embodiment, in the preceding standby operation pumps of the first to fourth embodiments, at least a part of the guide surface is a curved surface.
第5形態によれば、案内面近傍を吸気口近傍の流体を、案内面に滑らかに沿って流れることができる。これにより、案内面から流体が剥離することを抑制できるので、剥離の影響によるポンプ効率の低下、および振動・騒音の発生を低減できる。 According to the fifth aspect, the fluid in the vicinity of the inlet near the guide surface can flow smoothly along the guide surface. Thereby, since it can suppress that a fluid peels from a guide surface, the fall of the pump efficiency by the influence of peeling and generation | occurrence | production of a vibration and noise can be reduced.
第6形態によれば、第1形態から第5形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する。 According to the sixth embodiment, in the preceding standby operation pumps of the first to fifth embodiments, the intake port is located at the apex of the convex portion.
11…インペラ
12…ケーシング
13…凸部
14…吸気口
15…案内面
12d…ベルマウス
12e…内面
15a…凸状面
15b…凹状面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記インペラを収容するケーシングと、
前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、
前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有し、
前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有し、
前記凸部は、前記吸気口から離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有し、
前記直管部の外径をDとしたときに、前記凸部の前記ケーシングの内面からの突出量は、0.05D以上0.09D以下である、先行待機運転ポンプ。 Impeller,
A casing for housing the impeller;
A convex portion provided on the inner surface of the casing on the upstream side in the axial direction from the impeller;
An intake port formed on the surface of the convex part,
The casing has a straight pipe portion positioned on the downstream side in the axial direction from the impeller,
The convex portion has a guide surface formed such that the amount of protrusion from the inner surface of the casing gradually decreases as the distance from the intake port increases.
The preceding standby operation pump, wherein when the outer diameter of the straight pipe portion is D, the protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing is 0.05D or more and 0.09D or less.
前記直管部の外径をDとしたときに、前記凸部の前記ケーシングの内面からの突出量は、0.07D以上0.08D以下である、先行待機運転ポンプ。 In the preceding standby operation pump according to claim 1,
The preceding standby operation pump, wherein when the outer diameter of the straight pipe portion is D, the protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing is 0.07D or more and 0.08D or less.
前記案内面は、前記吸気口から軸方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの前記凸部の突出量が減少するように形成される、先行待機運転ポンプ。 In the preceding standby operation pump according to claim 1 or 2,
The preceding standby operation pump, wherein the guide surface is formed such that a protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing gradually decreases as the guide surface moves away from the intake port in the axial direction.
前記案内面は、前記吸気口から周方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの前記凸部の突出量が減少するように形成される、先行待機運転ポンプ。 In the preceding standby operation pump according to any one of claims 1 to 3,
The preceding standby operation pump, wherein the guide surface is formed such that a protruding amount of the convex portion from the inner surface of the casing gradually decreases as the guide surface moves away from the intake port in the circumferential direction.
前記案内面の少なくとも一部は湾曲面である、先行待機運転ポンプ。 In the preceding standby operation pump according to any one of claims 1 to 4,
The preceding standby operation pump, wherein at least a part of the guide surface is a curved surface.
前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する、先行待機運転ポンプ。 In the preceding standby operation pump according to any one of claims 1 to 5,
The intake port is a preceding standby operation pump located at the apex of the convex portion.
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