JP2686380B2 - ポンプ吸水槽装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプ吸水槽装置に係
り、特に、例えば、排水ポンプなどクローズピットと組
合わせて運転される立軸ポンプに適し、従来の運転水位
よりも低い水位でも運転が可能な、先行待機運転ポンプ
のポンプ吸水槽装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排水ポンプなど大容量のポンプの吸込水
槽としては、自由表面上が閉ざされるタイプの、いわゆ
るクローズ形の吸水槽（クローズピット）が採用される
場合が多い。クローズ形吸水槽としては、例えば、ポン
プ吸水路の水深が上流側で深くポンプ据付け側で浅くな
るように上面に傾斜部を有するものがある。この場合、
自由表面から水槽上面に沿ってポンプに吸込まれる空気
巻込み渦の発生することが知られており、その防止が課
題となっている。従来技術では、このような渦の発生
は、吸水槽の幅あるいは高さ等を変えることでしか制御
できず、ポンプ仕様と吸水槽の寸法が決まれば決まって
しまい、制御することは困難であった。

【０００３】また、このようなクローズ形の吸水槽に据
え付けた立軸ポンプにおいて、従来の最低水位レベル以
下で吸気させることで、先行待機運転を行う場合には、
その吸気方法、吸気開始水位の制御が問題となるもので
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、吸
水槽の寸法およびポンプの仕様が決まれば、空気巻込み
渦の発生水位は決まってしまうため、初期の計画を変更
した場合、吸水槽寸法を含めて再検討が必要となる。ま
た、初期の計画時においても、最低水位レベルをできる
だけ低い水位とする必要があるが、従来技術では、その
調整が困難であった。さらに、このようなクローズ形の
吸水槽に据え付けた立軸ポンプにおいて、従来の最低水
位レベル以下で吸気させることにより、先行待機運転を
行う場合については、その吸気方法、吸気を開始させる
水位の制御方法について規定されておらず、先行待機運
転方式の運用が困難であるという問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、ポンプ吸水路を構成するクロ
ーズ形の吸水槽において、ポンプに吸い込まれる空気巻
込み渦の発生を制御し、より低い水位までポンプの運転
を可能とするポンプ吸水槽装置を提供することを、その
目的とするものである。また、本発明の他の目的は、ク
ローズ形の吸水槽に据え付けた立軸ポンプにおける、吸
気による先行待機運転を行う場合の吸気方法、吸気開始
水位の制御方法を提案し、立軸ポンプの先行待機運転を
可能とするポンプ吸水槽装置を提供することにある。

【０００６】

【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、本発明のポンプ吸水槽装置に係る第一の発明の構
成は、ポンプ吸水路の水深が上流側で深くポンプ据付け
側で浅くなるように上面に傾斜部を有するクローズ形の
吸水槽を構成するものにおいて、前記吸水槽の前記傾斜
部の途中に段差部を設け、この段差部の下流側はポンプ
吸込部の影響が及ばない程度の十分な長さの傾斜を介し
てポンプ吸込側流路に接続されているとともに、前記段
差部と大気とを連通させる通気管を設けたものである。

【０００７】また、上記の目的を達成するために、本発
明のポンプ吸水槽装置に係る第二の発明の構成は、前記
第一の発明の前提と同一前提において、前記吸水槽の前
記傾斜部の途中に段差部を設け、この段差部の下流側は
ポンプ吸込部の影響が及ばない程度の十分な長さの傾斜
を介してポンプ吸込側流路に接続され、前記段差部と大
気とを連通させる通気管を設けるとともに、ポンプと吸
水槽に固有の水位レベルであって、該水位以下の水位レ
ベルでは自由表面から空気巻き込み渦を吸い込んでしま
う前記固有の水位レベルに、前記吸水槽の段差部の下端
を位置させ、当該段差部の下端より下位レベルに開口し
ポンプの吸込側流路に連通する吸気管を設けたものであ
る。

【０００８】また、上記の目的を達成するために、本発
明のポンプ吸水槽装置に係る第三の発明の構成は、前記
第一の発明の前提と同一前提において、前記吸水槽の前
記傾斜部の途中に段差部を設け、この段差部の下流側は
ポンプ吸込部の影響が及ばない程度の十分な長さの傾斜
を介してポンプ吸込側流路に接続されているとともに、
前記段差部に空気を溜める凹部を設け、この凹部と大気
とを連通させる通気管を設けたものである。

【０００９】

【作用】クローズ形のポンプ吸水槽においては、自由表
面から吸水槽上面に沿って、ポンプに吸込まれる空気巻
き込み渦の発生を防止することが課題となるが、本発明
（第一，第三の発明）では、吸水槽上面の傾斜部に段差
を設け、この段差部の下流側はポンプ吸込部の影響が及
ばない程度の十分な長さの傾斜を介してポンプ吸込側流
路に接続されているとともに、前記段差部または段差部
の凹部と大気とを連通させる通気管を設けたため、この
ような渦が発生しても、この段差部でせき止められ、気
水が分離し、通気管を通じて空気が排出されることにな
り、大きな渦へと成長できず、したがって、ポンプの運
転が不可能となるような状態を回避することができる。

【００１０】また、本発明（第二の発明）では、ポンプ
と吸水槽に固有の水位レベルであって、該水位以下の水
位レベルでは自由表面から空気巻き込み渦を吸い込んで
しまう前記固有の水位レベルに、吸水槽の段差部の下端
を位置させ、段差部の下端より下位レベルに開口しポン
プの吸込側流路に連通する吸気を目的とした管（吸気
管）を設けたため、段差部の下端よりも水位が低下した
場合には、この吸気管から空気を吸込み、先行待機運転
が可能となる。

【００１１】

〔実施例 １〕

図１は、本発明の一実施例に係るクローズ形吸水槽と立
軸ポンプを示す略示断面図である。図１に示すポンプ吸
水槽装置は、吐出しエルボ１、回転軸２、羽根車３から
なる立軸ポンプ４と、クローズ形の吸水槽５とを組合せ
たものである。このようなクローズ形の吸水槽５は、多
くの場合、水平な吸水槽底面６とポンプ方向に傾斜した
吸水槽上面７からなっている。すなわち、ポンプ吸水路
の水深が上流側で深く立軸ポンプ４据付け側で浅くなる
ように吸水槽上面７が傾斜面を形成している。

【００１２】このような設備において、自由表面の水位
ＷＬが下がり立軸ポンプ４の吐出量と吸水槽５の形状と
で決まる水位に達すると、自由表面から空気巻込み渦が
発生する。そこで、本実施例では、傾斜した吸水槽上面
７の傾斜部の途中に段差部８を設け、この段差部８の下
流側は立軸ポンプ４のポンプ吸込部の影響が及ばない程
度の十分な長さの傾斜を介してポンプ吸込側流路に接続
されているとともに、前記段差部８と大気とを連通させ
る通気管９を設けた。このことにより、空気巻込み渦が
発生しても、この段差部８に衝突し、渦によって巻込ま
れた空気が実線矢印で示す水の流れと分離し、この部分
に空気溜りを生じ、溜った空気は通気管９により系外に
排出される。

【００１３】このように、段差部８を吸水槽上面７の傾
斜部の途中の適切な位置に形成することにより、空気巻
込み渦の成長は抑制され、大きな渦への成長が抑えられ
るために、立軸ポンプ４の運転の続行が不可能となるよ
うな状態になることが回避できる。このことにより、吸
水槽５の外形寸法、ポンプ仕様を同一とした場合でも、
空気巻込み渦が発生する最低水位レベルを低い水位とす
ることができるとともに、初期の計画を変更した場合で
も、吸水槽全体の寸法を再検討せずに、吸水槽の一部を
改造することで、ある程度は対応することができる。

【００１４】〔実施例 ２〕 図２は、本発明の他の実施例に係るクローズ形吸水槽と
立軸ポンプを示す略示断面図である。図中、図１と同一
符号のものは先の実施例と同等部分であるから、その説
明を省略する。図２の実施例では、ポンプと吸水槽に固
有の水位レベルであって、該水位以下の水位レベルでは
自由表面（ＷＬ）から空気巻き込み渦を吸い込んでしま
う前記固有の水位レベル（ＷＬ１）に、段差部８の下端
８ａを位置させ、当該段差部８の下端８ａより下位レベ
ルに開口し、立軸ポンプ４Ａの吸込側流路４ｂに連通す
る吸気を目的とした吸気管１０を設けたものである。

【００１５】水位ＷＬが下がり、図１で説明した効果に
よりＷＬ１まで水位が下降すると、吸気管１０の一端１
０ａが大気に開放され、大気圧Ｐｏとなる。一方、吸気
管１０の他端１０ｂの圧力Ｐは、ポンプ吸込側流路４ｂ
に開口しているため、１０ａ，１０ｂのレベル差ｌおよ
び開口部１０ｂの流速ｖを用いて次式が成り立つ。

【数１】 ここで、γ；水の比重量、ｇ；重力加速度 したがって、水位がＷＬ１に達したとき、Ｐ＜Ｐｏとな
るように設計しておけば、ＷＬ１にてポンプに吸気が開
始される。さらに水位が下がると、ポンプは吸気しなが
ら流量制御を行い、最終的には、気水が分離し空転運転
に移行する、いわゆる先行待機運転を行うことができ
る。

【００１６】〔実施例 ３〕 図３は、本発明のさらに他の実施例に係るクローズ形吸
水槽と立軸ポンプを示す略示断面図である。図中、図１
と同一符号のものは先の実施例と同等部分であるから、
その説明を省略する。図３の実施例では、段差部８の部
分に空気を溜めるための凹部１１を形成し、通気管９を
この凹部１１に開口させたものであり、空気巻込み渦が
発生した際の段差部８の部分における空気と水との分離
効果を高め、図１の実施例に比べて、より一層確実に空
気と水との分離が行われる。なお、図示しないが、図３
の実施例に図２の実施例の吸気管１０を合わせて設けて
も良いことは言うまでもない。

【００１７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ポンプ吸水路を構成するクローズ形の吸水槽に
おいて、ポンプに吸い込まれる空気巻込み渦の発生を制
御し、より低い水位までポンプの運転を可能とするポン
プ吸水槽装置を提供することができる。また、クローズ
形の吸水槽に据え付けた立軸ポンプにおける、吸気によ
る先行待機運転を行う場合の吸気方法、吸気開始水位の
制御方法を提案し、立軸ポンプの先行待機運転を可能と
するポンプ吸水槽装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るクローズ形吸水槽と立
軸ポンプを示す略示断面図である。

【図２】本発明の他の実施例に係るクローズ形吸水槽と
立軸ポンプを示す略示断面図である。

【図３】本発明さらに他の実施例に係るクローズ形吸水
槽と立軸ポンプを示す略示断面図である。

【符号の説明】

４，４Ａ 立軸ポンプ ５，５Ａ 吸水槽 ６ 吸水槽底面 ７ 吸水槽上面 ８ 段差部 ９ 通気管 １０ 吸気管 １１ 凹部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ吸水路の水深が上流側で深くポン
   プ据付け側で浅くなるように上面に傾斜部を有するクロ
   ーズ形の吸水槽を構成するものにおいて、 前記吸水槽の前記傾斜部の途中に段差部を設け、この段
   差部の下流側はポンプ吸込部の影響が及ばない程度の十
   分な長さの傾斜を介してポンプ吸込側流路に接続されて
   いるとともに、 前記 段差部と大気とを連通させる通気管を設けたことを
   特徴とするポンプ吸水槽装置。
2. 【請求項２】 ポンプ吸水路の水深が上流側で深くポン
   プ据付け側で浅くなるように上面に傾斜部を有するクロ
   ーズ形の吸水槽を構成するものにおいて、 前記吸水槽の前記傾斜部の途中に段差部を設け、この段
   差部の下流側はポンプ吸込部の影響が及ばない程度の十
   分な長さの傾斜を介してポンプ吸込側流路に接続され、
   前記段差部と大気とを連通させる通気管を設けるととも
   に、 ポンプと吸水槽に固有の水位レベルであって、該水位以
   下の水位レベルでは自由表面から空気巻き込み渦を吸い
   込んでしまう前記固有の水位レベルに、前記吸水槽の段
   差部の下端を位置させ、当該段差部の下端より下位レベ
   ルに開口しポンプの吸込側流路に連通する吸気管を設け
   たことを特徴とするポンプ吸水槽装置。
3. 【請求項３】 ポンプ吸水路の水深が上流側で深くポン
   プ据付け側で浅くなるように上面に傾斜部を有するクロ
   ーズ形の吸水槽を構成するものにおいて、 前記吸水槽の前記傾斜部の途中に段差部を設け、この段
   差部の下流側はポンプ吸込部の影響が及ばない程度の十
   分な長さの傾斜を介してポンプ吸込側流路に接続されて
   いるとともに、 前記 段差部に空気を溜める凹部を設け、この凹部と大気
   とを連通させる通気管を設けたことを特徴とするポンプ
   吸水槽装置。
4. 【請求項４】 ポンプと吸水槽に固有の水位レベルであ
   って、該水位以下の水位レベルでは自由表面から空気巻
   き込み渦を吸い込んでしまう前記固有の水位レベルに、
   前記吸水槽の段差部の下端を位置させ、当該段差部の下
   端より下位レベルに開口しポンプの吸込側流路に連通す
   る吸気管を設けたことを特徴とする請求項３記載のポン
   プ吸水槽装置。