JP2512778Y2 - 全速待機運転ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、主として大都市の雨水・汚水合流機場に使
用される立軸斜流又は立軸渦巻斜流型雨水ポンプの待機
運転に関するもので、吸込水位に関係無く、予めポンプ
を始動しておく際に、雨水ポンプの運転許可水位以下
で、汚水を放流してしまうのを防ぐために使用される。

〔従来の技術〕 従来、第３図に示すように、汚水ポンプＡと雨水ポン
プＢを備えた汚水、雨水合流式のポンプ機場において
は、図で左側の汚水ポンプＡと同右側の雨水ポンプＢの
各々に、次のように運転水位が定められている。即ち、
雨水ポンプＢの始動水位、つまり排水許可水位WL1は、
汚水ポンプＡの始動水位WL0に比べて可成り高い位置に
あり、ほぼ汚水ポンプＡの最高水位HWL付近にある。雨
水の流入が開始して始動した雨水ポンプＢは、雨水の流
入が減少して水位が汚水ポンプＡの通常水位NWLまで下
がると、電気的又は機械的な制御装置により排水を停止
するようになっている。

一般に、合流式雨水ポンプでは、吸込水槽水位が一旦
雨水の排水許可水位に達し、排水を開始すれば、汚水ポ
ンプの運転範囲まで吸込水槽水位が低下しても、雨水ポ
ンプで河川への放流が許されている。

ただし、一旦排水を停止すれば、再び吸込水槽水位が
排水許可水位まで上昇しなければ、河川への放流は許さ
れない。

このとき、雨水ポンプＢの最低運転水位、つまり吸込
水槽１の水位が空気吸込渦を発生しない通常の最低水位
LWL以下での運転が行なわれる場合は、該最低運転水位L
WL以下でポンプの回転数を低下させ又は弁制御によって
吸込管からの空気吸込渦の発生を防止している。

このように、従来技術では制御装置を多用しているた
めに高価な設備になるとともに信頼性にも問題があっ
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のようなポンプ機場に雨水ポンプとして全速待機
運転ポンプを適用した場合の運転水位を、第４図に示
す。図において、全速待機運転ポンプＣは、通常の最低
運転水位LWL以下の水位において、吸込管４に設けられ
た貫通孔５より、該貫通孔５に取付けられた空気管６を
通じて空気を吸込みポンプの排水量が自動的に抑制され
るため、最低運転水位LWL以下の水位において、ポンプ
３の回転数を低下させる等の制御が不要ではあるが、排
水開始水位などを適切に定めていないために下記の不具
合を生じていた。

つまり、該全速待機運転ポンプＣの排水開始水位WL2
は、羽根車先端付近であり、排水停止水位WL3は、吸込
管４に設けられた貫通孔５付近であって、これら両水位
WL2,WL3は何れも汚水ポンプＡの通常水位NWLより下方位
置にあるため、従来設定されていた雨水ポンプ排水許可
水位WL1以下の水位で排水を開始して汚水を放流してし
まうという問題点があった。

本考案は、全速待機運転ができると共に、従来設定さ
れていた雨水ポンプの排水許可水位以下の水位では排水
を開始しないようにして汚水を放流しない雨水の全速待
機運転ポンプを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案は、汚水ポンプ
と雨水ポンプを備えた汚水、雨水合流式機場における立
軸雨水ポンプの、羽根車入口側の吸込管に貫通孔を設
け、該貫通孔に、最高水位の上方に開口して外気に通じ
る空気管を取付け、外的制御を行なうことなく全速待機
運転を可能にした全速待機運転ポンプにおいて、上記貫
通孔の位置の近傍に設定された汚水ポンプの通常水位よ
り、上方に位置する雨水ポンプの排水許可水位以上に羽
根車を位置させ、且つ吸込管先端は、該先端と吸込水槽
底面との間に必要隙間を保つために、各々のポンプ場で
設定された吸込水槽底面からの高さに相当する通常レベ
ルに位置させるようにして、降雨情報等に基ずき始動し
ても外的制御を行なうことなく雨水の流入が開始して排
水許可水位に達するまで排水を行なわず、即ち汚水を排
水しないようにすることを可能にしたことを特徴として
いる。

また、上記雨水ポンプの排水許可水位が、該ポンプの
通常の最低運転水位に近い場合、更に、吐出し配管内に
雨水が送水されることによって閉じる弁を取付けた補助
の空気管を、吸込管の羽根車直前に設けた貫通孔に取付
け、排水開始時に、該補助空気管から空気を流入して排
水開始時に発生するポンプの異常振動や軸トルクの過大
な変化を和らげるようにしたことを特徴としている。

〔作用〕

本考案は、上記のように構成されているので、雨水ポ
ンプの排水状態は次のように推移する。

水位が雨水ポンプの羽根先端まで上昇してくると排水
を開始し、流入量の増加とともに水位はさらに上昇し最
高水位HWLの範囲内で運転される。雨水の流入が減少
し、水位が汚水ポンプの通常水位に近づくにつれ、雨水
ポンプは貫通孔を経て空気管から吸込する空気量が増加
し排水能力が次第に低下していく。水位が汚水ポンプの
通常水位に到達すると、雨水ポンプの羽根車下部に空気
溜まりを生じて排水が停止するように該貫通孔部の位置
を設定している。

このため、降雨による雨水流入が開始して、予め雨水
ポンプを始動した場合でも、汚水ポンプの送水水位内に
おいては、雨水ポンプの羽根先端位置をこれより上に設
定しているので、雨水ポンプは排水を開始しない。水位
が雨水ポンプの排水許可水位まで上昇したときに、最初
の排水を開始するが、羽根車入口側吸込管に設けられた
上記貫通孔に接続された外気に通じる空気管より空気を
吸い込みながら排水するので、緩やかな増加過程を辿
る。

次いで、水槽内水位が排水許可水位より更に上昇する
と、水位の上昇に応じて該貫通孔位置の圧力が高くな
り、空気流入量が減少するので、排水量が徐々に増加す
る。そして水槽内水位がポンプの最低運転水位LWLに達
すると、該貫通孔よりの空気流入が無くなり定格排水量
における運転となる。

一方、雨水の流入が減少していくと、水位が最低運転
水位に次第に近づいていき、該貫通孔から吸い込まれる
空気量が増加していくので、排水量が徐々に低下する。

そして吸込水槽水位が貫通孔まで低下すれば、該貫通
孔に接続された空気管の水平部の水が無くなり空気管を
通して大量に外気が流入して羽根車入口側は完全に空気
で充満され、羽根車の揚水作用がなくなり排水が停止す
る。この際、前記したように、一旦雨水の排水許可水位
に達して雨水ポンプによって排水が開始されれば、汚水
ポンプの運転範囲（通常水位NWL近傍）まで吸込水槽水
位が低下しても、該雨水ポンプで河川への放流が許され
ているので、上記排水作用が停止する貫通孔の位置は汚
水ポンプの通常水位と一致させなくてもよい。

なお、雨水ポンプの最低運転水位は、ポンプの口径に
よって決定され、排水許可水位は、機場の制約から決定
されるため必ずしも一致しない。

雨水ポンプの最低運転水位において、吸込管に設けら
れた貫通孔が水槽内水位が高くて十分に没水している場
合には、流速ｖによる効果が小さいため、吸込管の羽根
直前に補助の貫通孔を設け、該貫通孔に補助の空気管を
取付け、該空気管先端に、吐出配管の雨水の流れによっ
て閉じる空気弁を取付け、該空気管から空気を流入させ
ることによって排水開始時に、一時的に排水量が低下さ
れる。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す槽内型立軸軸・斜
流ポンプの縦断面図であり、第２図は、該ポンプを雨水
ポンプＤとして用いた汚水・雨水合流式ポンプ機場の説
明図である。

図において、ポンプ13の吸込管14の入口部付近に貫通
孔15が設けられており、該貫通孔15は、空気管16を経て
水槽１内に最高水位HWLより上方に、常に開口16aされて
いる。さらに吸込管14の羽根車12の入口付近に、補助貫
通孔17が設けられており、該貫通孔17は、補助空気管18
を経てポンプ吐出配管19に取付けられた空気弁20に取付
けられている。上記羽根車入口側吸込管14に設けられる
貫通孔15は、該貫通孔部を流れる揚水の流速ｖが該貫通
孔付近から、最低運転水位、つまり吸込管からの有害な
空気吸込渦の発生が生じない没水深さLWLまでの高さｈ
に相当する負圧を生じるように、該貫通孔部の吸込管の
断面積を設定している。図中LWLは、通常の最低運転水
位である。

上記のように構成されているので、待機時、吸込水槽
１の水位が排水許可水位WL1まで上昇すると排水を開始
する。この時、羽根車２の流入側の流速ｖの流れによっ
て貫通孔15及び補助貫通孔17部分には、負圧が働くが、
貫通孔15には大きな押し込みヘッドが作用しているの
で、外気の吸込みはほとんど無く、もっぱら補助貫通孔
17から外気の吸込みが生じて排水量は、低下した状態で
排水が開始する。

次いでポンプの揚水は、ポンプ吐出管19を満管（満
水）とし該吐出管19に取付けられた空気弁20が閉じて補
助貫通孔17からの外気の流入がなくなり、正規の排水量
における運転を開始する。この時、排水開始から、空気
弁20が閉じるまでの間、次第に排水量が増加するため
に、当初から定格排水量にて排水開始する時に発生する
ポンプの異常振動や軸トルクの過大な変化が発生しな
い。

更に、吸込水槽水位が上昇して最低運転水位LWLに到
達すると、貫通孔15及び補助貫通孔17からの外気の吸込
みはなく、規定の排水が行われる。

一方、水位が低下して最低運転水位LWLを下回ると、
空気管16から外気を吸込み、該空気は、貫通孔15を経て
羽根車12に吸込まれる。この場合、水位の低下に応じて
空気の吸込量が増加し、排水量が低下する。

この時、吐出配管19は満管（満水）状態にあるので、
空気弁20は閉じたままで空気管18からの外気の吸込みは
生じない。

更に水位が低下して貫通孔15付近の水位に到達する
と、多量の空気を吸い込むために羽根車12の入口側に空
気溜まりを生じて、ポンプ13は、完全に排水を停止す
る。従って、雨水、汚水合流式のポンプ機場において
も、何ら外部から制御することなく、安定した待機運転
が可能となる。

また、第２図に示すように、通常、上記貫通孔15の位
置の近傍に汚水ポンプＡの通常水位NWLが設定されてい
るので、該雨水ポンプＤからは汚水を排出しないことに
なる。しかしながら、一旦雨水の排水許可水位に達して
雨水ポンプによって排水が開始されれば、汚水ポンプの
運転範囲（通常水位NWL近傍）まで吸込水頭水位が低下
しても、該雨水ポンプで河川への放流が許されているの
で、上記排水作用が停止する貫通孔の位置は厳格には汚
水ポンプの通常水位と一致させなくてもよい。

上記のように、第１図に示す最低運転水位LWLは、吸
込管14からの有害な空気吸込渦を発生しない没水深さで
あるが、待機運転用の空気管16及び貫通孔15は、上記の
LWL水位以下で安定的に空気を流入させ、異常な騒音、
振動を避ける目的で設けるものである。

また、空気管18および補助貫通孔17は、排水許可水位
WL1が、上記のLWL以上の水位であっても排水開始時に空
気を流入させ、過大な振動や、軸トルクの変化を生じさ
せないようにする目的で設けるものである。この場合、
排水許可水位WL1は、ポンプの最低運転水位LWLとは無関
係に機場の要求から決定されるものである。

従って、排水許可水位WL1従って排水開始水位WL2が、
ポンプの最低運転水位LWLより十分に低い場合は、吸込
管14内の流速ｖの効果が十分に有り、穏やかな排水を開
始するのに十分な外気を、貫通孔15より吸込むため、補
助の貫通孔17及び空気管18は不要である。なお、排水許
可水位は機場の都合から決定される水位であり、排水開
始水位は羽根車の設置レベルによって決定される水位で
あるから、厳密にいえば異なる。（この場合も、排水開
始水位の方が排水許可水位より上方に位置すればよ
い。）しかしながら、実際には、排水許可水位と排水開
始水位が大幅に異なるような設定は行なわれず、ほぼ同
一レベルといえる。

上記した各実施例において、羽根車の入口付近に設け
られる貫通孔15及び補助貫通孔17をそれぞれ１個設けた
構造について説明したが、これらの貫通孔は１個に限ら
ず、それぞれ複数個設けることは勿論可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、汚水、雨水合
流式機場の立軸雨水ポンプを、羽根車入口側の吸込管に
貫通孔を設け、該貫通孔に、最高水位の上方に開口して
外気に通じる空気管を取付け、外的制御を行なうことな
く全速待機運転を可能にした全速待機運転ポンプとし、
上記貫通孔の位置の近傍に設定された汚水ポンプの通常
水位より、上方に位置する雨水ポンプの排水許可水位以
上に羽根車を位置させ、且つ吸込管先端は、通常考慮さ
れるように空気吸い込み渦を発生しないだけ下方に位置
させるようにしたことにより、高価で複雑な可変速ある
いは可動翼ポンプを使用することなく、雨水流入初期の
水位急上昇時には、雨水ポンプの排水許可水位で確実に
排水を開始し、且つこの排水開始時、貫通孔から空気が
吸い込まれているので排水開始が急激に起こらない。ま
た、流入量減少時の水位急低下時には、汚水ポンプの通
常水位と同水位の排水停止水位で、貫通孔より吸込まれ
る空気により確実に雨水排水を停止するために、雨水ポ
ンプの運転制御を省略した全速待機運転で対応すること
が可能となる。

また、上記の構成の外、更に、吐出配管内に雨水が送
水されることによって閉じる弁を取付けた補助の空気管
を、吸込管の羽根車直前に設けることにより、雨水ポン
プの排水許可水位が該ポンプの通常の最低運転水位に近
い場合でも、排水開始時に、上記補助空気管から空気を
流入して排水開始時に発生するポンプの異常振動や軸ト
ルクの過大な変化を和らげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す槽内型立軸軸・斜流ポ
ンプの縦断面図、第２図は雨水ポンプに本考案ポンプを
用いた汚水・雨水合流式機場の説明図、第３図は従来の
汚水・雨水合流式機場の説明図、第４図は雨水ポンプに
全速待機運転ポンプを用いた汚水・雨水合流式機場の説
明図である。 １…水槽、12…羽根車、13…ポンプ、14…吸込管、15…
貫通孔、16…空気管、16a…開口、17…補助貫通孔、18
…補助空気管、19…ポンプ吐出管、20…空気弁、HWL…
最高水位、LWL…最低運転水位、WL1…雨水ポンプの排水
許可水位、WL2…同排水開始水位、WL3…同排水停止水
位、WL0…汚水ポンプの始動水位、NWL…同通常水位。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】汚水ポンプと雨水ポンプを同一水槽内に備
   えた汚水、雨水合流式機場における立軸雨水ポンプの、
   羽根車入口側の吸込管に貫通孔を設け、該貫通孔に、最
   高水位の上方に開口して外気に通じる空気管を取付け、
   外的制御を行なうことなく全速待機運転を可能にした全
   速待機運転ポンプにおいて、上記貫通孔の位置の近傍に
   設定された汚水ポンプの通常水位より、上方に位置する
   雨水ポンプの排水許可水位以上に羽根車を位置させ、且
   つ吸込管先端は、通常のレベルに位置させるようにし
   て、降雨情報等に基ずき始動しても外的制御を行なうこ
   となく雨水の流入が開始して排水許可水位に達するまで
   排水を行なわず、即ち汚水を排水しないようにすること
   を可能にしたことを特徴とする全速待機運転ポンプ。
2. 【請求項２】雨水ポンプの排水許可水位が、該ポンプの
   通常の最低運転水位に近い場合、更に、吐出し配管内に
   雨水が送水されることによって閉じる弁を取付けた補助
   の空気管を、吸込管の羽根車直前に設けた貫通孔に取付
   け、排水開始時に該補助空気管から空気を流入して排水
   開始時に発生するポンプの異常振動や軸トルクの過大な
   変化を和らげるようにしたことを特徴とする請求項１記
   載の全速待機運転ポンプ。