JP3372931B2 - 水中ポンプ - Google Patents
水中ポンプInfo
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- JP3372931B2 JP3372931B2 JP2000124185A JP2000124185A JP3372931B2 JP 3372931 B2 JP3372931 B2 JP 3372931B2 JP 2000124185 A JP2000124185 A JP 2000124185A JP 2000124185 A JP2000124185 A JP 2000124185A JP 3372931 B2 JP3372931 B2 JP 3372931B2
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- drain
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川からの排水、
渇水時の揚水等に使用される水力タービン駆動の水中ポ
ンプに関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、水中に投入して排水、揚水等に使
用される水中ポンプには、動力源として電動機を備える
ものがある。しかし、この電動機駆動の水中ポンプは重
量が重いため、水中への投入等の際の作業性が良好でな
い。 【0003】これに対して、水力タービンを動力源とす
る水中ポンプが提案されている。例えば、図3に示す水
中ポンプは、ケーシング1の一端側(図において右側)
に水力タービン2を備え、この水力タービン2のランナ
2aにポンプ羽根車3を備える回転軸4が連結されてい
る。一方、ケーシング1の他端側(図において左側)に
はポンプ吸込口1aが設けられている。また、ケーシン
グ1の軸方向中央部には、ポンプ排水口1bが設けられ
ている。更に、上記ポンプ吸込口1a及びポンプ排水口
1bとは別に、水力タービン2の吸込口(タービン吸込
口)2b及び排水口(タービン排水口)2cが設けられ
ている。タービン吸込口2bから供給される加圧水によ
り水力タービン2のランナ2aが回転すると、ポンプ羽
根車3を備える回軸軸4が回転し、ポンプ吸込口1aか
らケーシング1内に水が吸い込まれ、ポンプ排水口1b
から排出される。また、水力タービン2に供給された水
はタービン排水口2cから排出される。 【0004】また、図4に示す水中ポンプでは、水力タ
ービン2のランナ2aを通過した水がケーシング1内に
流入するようになっており、ケーシング1の軸方向中央
部には、ポンプ及び水力タービン共用の排水口1cが設
けられている。図4に示す水中ポンプのその他の構造及
び作動は、図3のものと同様であり、同一の要素には同
一の符号を付している。 【0005】これら図3及び図4に示す水力タービン駆
動の水中ポンプは、外部から供給される加圧水で駆動さ
れるため、上記電動機駆動の水中ポンプと比較して重量
が軽く、水中への投入等の際の作業性が良好である。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図3の水
中ポンプでは、タービン排水口2cと、ポンプ排水口1
bとが別個に設けられているため、それぞれに排水ホー
スを接続する必要があり、取り扱い上不便である。一
方、上記図4の水中ポンプのように1つの排水口1cか
らポンプと水力タービン2の排水を流出させるようにす
れば、排水ホースは1本あれば足りる。しかし、図4に
おいて矢印X1,X2で示すように、ケーシング1内
で、ポンプの排水と水力タービン2の排水とが衝突して
合流するため、合流損失が大きく、効率が低い。 【0007】そこで、本発明は、排水口が1つであり、
かつ、合流損失の小さい水力タービン駆動の水中ポンプ
を提供することを課題としている。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、一端側に水力タービンを備え、他端側に
ポンプ排水口を備え、かつ、ポンプ吸込口を備えるケー
シングと、一端が上記水力タービンのランナに連結さ
れ、上記ケーシング内を上記ポンプ排水口へ向けて延
び、一端側が上記ランナの出口と連通し、他端側に上記
ポンプ排水口と同方向に開口するタービン排水口を有す
る流路を備える中空回転軸と、この中空回転軸に固定さ
れたポンプ羽根車とを備える水中ポンプを提供するもの
である。 【0009】本発明の水中ポンプでは、ケーシング内に
延びる中空回転軸の端部に設けられたタービン排水口
が、ポンプ排水口と同方向に開口している。よって、ポ
ンプ排水口に接続した1本の排水ホースで、ポンプ排水
口からの排水及びタービン排水口からの排水の両方を排
出することができる。また、ポンプ排水口からの排水
と、タービン排水口からの排水とは同方向に吐出される
ため、両者の合流損失が低減され、効率が高い。 【0010】 【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について詳細に説明する。図1は本発明の実施形態の
水中ポンプ10を示し、図2はこの水中ポンプ10の使
用例を概略的に示している。 【0011】図1に示すように、本発明の実施形態に係
る水中ポンプ10の吸込ケーシング11は、一端側(図
において左側)に水力タービン12を備え、他端側(図
において右側)にポンプ排水口11aを備えている。ま
た、吸込ケーシング11の周壁部にはポンプ吸込口11
bが設けられている。 【0012】上記水力タービン12は、一端側が吸込ケ
ーシング11に固定され、他端側がエンドプレート13
により閉塞された渦巻きケーシング15と、この渦巻き
ケーシング15内に収容されたランナ17を備えてい
る。このうち渦巻きケーシング15には、タービン吸込
口15aが設けられている。また、ランナ17が固定さ
れた主軸19は、ボールベアリング21により渦巻きケ
ーシング15に対して回転自在に支持されている。更
に、渦巻きケーシング15内には、ボールベアリング2
1側をシールするためのメカニカルシール23が設けら
れている。 【0013】上記ランナ17は、周知の構造であり、渦
巻きケーシング15内で開口する入口17aと、出口1
7bとを備えている。ランナ17の出口17b側には中
空回転軸25の一端が固定されている。 【0014】中空回転軸25は、挿通孔11cから吸込
ケーシング11の内部に延びている。上記挿通孔11c
の近傍には水中軸受27が設けられており、この水中軸
受27により中空回転軸25が回転自在に支持されてい
る。また、この水中軸受27と中空回転軸25の外周に
より、渦巻きケーシング15の内部が吸込ケーシング1
1の内部に対してシールされている。 【0015】吸込ケーシング11内に位置する中空回転
軸25の他端側の外周には、ポンプ羽根車29が固定さ
れている。また、中空回転軸25の内部には、軸線方向
に貫通する流路25aが形成されている。この流路25
aの一端側の開口25bは、上記ランナ17の出口17
bと連通している。一方、流路25aの他端側の開口は
上記ポンプ排水口11aと同方向に開口するタービン排
水口25cを構成している。このタービン排水口25c
を備える中空回転軸25の他端側の先端は、排出口部材
31に回転自在に挿入されている。この排出口部材31
はポンプ排水口11aに対して同軸に配置された両端開
口の筒体であり、上記吸込ケーシング11の内面から延
びるガイドベーン33の先端に固定されている。 【0016】なお、吸込ケーシング11内のポンプ吸込
口11bの近傍には、複数の整流板35が設けられてい
る。また、図1において37a,37bは、水中ポンプ
10の移動時等に使用するハンドルである。 【0017】次に、この水中ポンプ10の使用方法及び
動作について説明する。図1及び図2に示すように、上
記水中ポンプ10の渦巻きケーシング15に設けられた
タービン吸込口15aには加圧ホース41が接続され、
吸込ケーシング11のポンプ排水口11aには排水ホー
ス43が接続される。この加圧ホース41及び排水ホー
ス43の接続後に、水中ポンプ10は河川等の排水を行
う水中Aに投入される。なお、水中ポンプ10は図示し
ないフロートに連結され、水中Aで浮遊した状態で維持
される。 【0018】上記加圧ホース41は陸上Bの車両45に
搭載された加圧ポンプ47に接続されている。この加圧
ポンプ47は同じく車両45に搭載された受水槽49に
接続されている。この受水槽49には水中ポンプ10と
同様に水中Aに投入された取水ポンプ51から取水ホー
ス53を介して水が供給される。上記排水ホース43は
陸上Bを経て水中Aから汲み上げた水を排出するための
水中Cまで延びている。 【0019】上記加圧ポンプ47から加圧ホース41を
介して供給される加圧水は、タービン吸込口15aから
ランナ17の入口17aへ流入し、ランナ17を回転さ
せる。また、ランナ17と共にポンプ羽根車29を備え
る中空回転軸25が回転し、その結果、ポンプ吸込口1
1bから吸込ケーシング11内に水が吸い込まれる。吸
込ケーシング11内に吸い込まれた水は、ポンプ排水口
11aから排水ホース43へ吐出され、排水ホース43
を経て水中Cに排出される。一方、上記ランナ17の入
口17aに流入した水は、ランナ17の出口17bから
中空回転軸25の流路25aを経て、タービン排水口2
5c及び排出口部材31から排水ホース43へ排出さ
れ、上記ポンプ排水口1bから吐出された水と共に水中
Cに排出される。 【0020】このように本実施形態の水中ポンプ10で
は、ポンプ排水口11aとタービン排水口25cとが同
方向に開口しているため、ポンプ排水口11a及びター
ビン排水口25cからの排水を1本の排水ホース43で
排出することができる。 【0021】また、ポンプ排水口11aからの水の吐出
方向とタービン排水口25cからの水の吐出方向が同方
向であるため、上記図4の水中ポンプのように水流が衝
突する場合と比較して、損失が低減され、排水効率が高
い。特に、吸込ケーシング11内のポンプ吸込口11b
からポンプ排水口11aへ向かう流路の断面積、中空回
転軸25内の流路25aの断面積、タービン吸込口15
aに供給する加圧水の圧力等の条件をタービン排水口2
5cから吐出される水と、ポンプ排水口11aから吐出
される水の流速が等しくなるように設定することが好ま
しい。この場合、上記ポンプ排水口11aとタービン排
水口25cから吐出される2つの水流が合流することに
よる損失を一層低減し、水中ポンプの効率を更に高める
ことができる。 【0022】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の水中ポンプでは、ケーシング内に延びる中空回転軸の
端部に設けられたタービン排水口が、ポンプ排水口と同
方向に開口している。よって、ポンプ排水口に接続した
1本の排水ホースで、ポンプ排水口からの排水及びター
ビン排水口からの排水の両方を排出することができる。
また、ポンプ排水口からの排水と、タービン排水口から
の排水とは同方向に吐出されるため、両者の合流損失が
低減され、効率が高い。
渇水時の揚水等に使用される水力タービン駆動の水中ポ
ンプに関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、水中に投入して排水、揚水等に使
用される水中ポンプには、動力源として電動機を備える
ものがある。しかし、この電動機駆動の水中ポンプは重
量が重いため、水中への投入等の際の作業性が良好でな
い。 【0003】これに対して、水力タービンを動力源とす
る水中ポンプが提案されている。例えば、図3に示す水
中ポンプは、ケーシング1の一端側(図において右側)
に水力タービン2を備え、この水力タービン2のランナ
2aにポンプ羽根車3を備える回転軸4が連結されてい
る。一方、ケーシング1の他端側(図において左側)に
はポンプ吸込口1aが設けられている。また、ケーシン
グ1の軸方向中央部には、ポンプ排水口1bが設けられ
ている。更に、上記ポンプ吸込口1a及びポンプ排水口
1bとは別に、水力タービン2の吸込口(タービン吸込
口)2b及び排水口(タービン排水口)2cが設けられ
ている。タービン吸込口2bから供給される加圧水によ
り水力タービン2のランナ2aが回転すると、ポンプ羽
根車3を備える回軸軸4が回転し、ポンプ吸込口1aか
らケーシング1内に水が吸い込まれ、ポンプ排水口1b
から排出される。また、水力タービン2に供給された水
はタービン排水口2cから排出される。 【0004】また、図4に示す水中ポンプでは、水力タ
ービン2のランナ2aを通過した水がケーシング1内に
流入するようになっており、ケーシング1の軸方向中央
部には、ポンプ及び水力タービン共用の排水口1cが設
けられている。図4に示す水中ポンプのその他の構造及
び作動は、図3のものと同様であり、同一の要素には同
一の符号を付している。 【0005】これら図3及び図4に示す水力タービン駆
動の水中ポンプは、外部から供給される加圧水で駆動さ
れるため、上記電動機駆動の水中ポンプと比較して重量
が軽く、水中への投入等の際の作業性が良好である。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図3の水
中ポンプでは、タービン排水口2cと、ポンプ排水口1
bとが別個に設けられているため、それぞれに排水ホー
スを接続する必要があり、取り扱い上不便である。一
方、上記図4の水中ポンプのように1つの排水口1cか
らポンプと水力タービン2の排水を流出させるようにす
れば、排水ホースは1本あれば足りる。しかし、図4に
おいて矢印X1,X2で示すように、ケーシング1内
で、ポンプの排水と水力タービン2の排水とが衝突して
合流するため、合流損失が大きく、効率が低い。 【0007】そこで、本発明は、排水口が1つであり、
かつ、合流損失の小さい水力タービン駆動の水中ポンプ
を提供することを課題としている。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、一端側に水力タービンを備え、他端側に
ポンプ排水口を備え、かつ、ポンプ吸込口を備えるケー
シングと、一端が上記水力タービンのランナに連結さ
れ、上記ケーシング内を上記ポンプ排水口へ向けて延
び、一端側が上記ランナの出口と連通し、他端側に上記
ポンプ排水口と同方向に開口するタービン排水口を有す
る流路を備える中空回転軸と、この中空回転軸に固定さ
れたポンプ羽根車とを備える水中ポンプを提供するもの
である。 【0009】本発明の水中ポンプでは、ケーシング内に
延びる中空回転軸の端部に設けられたタービン排水口
が、ポンプ排水口と同方向に開口している。よって、ポ
ンプ排水口に接続した1本の排水ホースで、ポンプ排水
口からの排水及びタービン排水口からの排水の両方を排
出することができる。また、ポンプ排水口からの排水
と、タービン排水口からの排水とは同方向に吐出される
ため、両者の合流損失が低減され、効率が高い。 【0010】 【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について詳細に説明する。図1は本発明の実施形態の
水中ポンプ10を示し、図2はこの水中ポンプ10の使
用例を概略的に示している。 【0011】図1に示すように、本発明の実施形態に係
る水中ポンプ10の吸込ケーシング11は、一端側(図
において左側)に水力タービン12を備え、他端側(図
において右側)にポンプ排水口11aを備えている。ま
た、吸込ケーシング11の周壁部にはポンプ吸込口11
bが設けられている。 【0012】上記水力タービン12は、一端側が吸込ケ
ーシング11に固定され、他端側がエンドプレート13
により閉塞された渦巻きケーシング15と、この渦巻き
ケーシング15内に収容されたランナ17を備えてい
る。このうち渦巻きケーシング15には、タービン吸込
口15aが設けられている。また、ランナ17が固定さ
れた主軸19は、ボールベアリング21により渦巻きケ
ーシング15に対して回転自在に支持されている。更
に、渦巻きケーシング15内には、ボールベアリング2
1側をシールするためのメカニカルシール23が設けら
れている。 【0013】上記ランナ17は、周知の構造であり、渦
巻きケーシング15内で開口する入口17aと、出口1
7bとを備えている。ランナ17の出口17b側には中
空回転軸25の一端が固定されている。 【0014】中空回転軸25は、挿通孔11cから吸込
ケーシング11の内部に延びている。上記挿通孔11c
の近傍には水中軸受27が設けられており、この水中軸
受27により中空回転軸25が回転自在に支持されてい
る。また、この水中軸受27と中空回転軸25の外周に
より、渦巻きケーシング15の内部が吸込ケーシング1
1の内部に対してシールされている。 【0015】吸込ケーシング11内に位置する中空回転
軸25の他端側の外周には、ポンプ羽根車29が固定さ
れている。また、中空回転軸25の内部には、軸線方向
に貫通する流路25aが形成されている。この流路25
aの一端側の開口25bは、上記ランナ17の出口17
bと連通している。一方、流路25aの他端側の開口は
上記ポンプ排水口11aと同方向に開口するタービン排
水口25cを構成している。このタービン排水口25c
を備える中空回転軸25の他端側の先端は、排出口部材
31に回転自在に挿入されている。この排出口部材31
はポンプ排水口11aに対して同軸に配置された両端開
口の筒体であり、上記吸込ケーシング11の内面から延
びるガイドベーン33の先端に固定されている。 【0016】なお、吸込ケーシング11内のポンプ吸込
口11bの近傍には、複数の整流板35が設けられてい
る。また、図1において37a,37bは、水中ポンプ
10の移動時等に使用するハンドルである。 【0017】次に、この水中ポンプ10の使用方法及び
動作について説明する。図1及び図2に示すように、上
記水中ポンプ10の渦巻きケーシング15に設けられた
タービン吸込口15aには加圧ホース41が接続され、
吸込ケーシング11のポンプ排水口11aには排水ホー
ス43が接続される。この加圧ホース41及び排水ホー
ス43の接続後に、水中ポンプ10は河川等の排水を行
う水中Aに投入される。なお、水中ポンプ10は図示し
ないフロートに連結され、水中Aで浮遊した状態で維持
される。 【0018】上記加圧ホース41は陸上Bの車両45に
搭載された加圧ポンプ47に接続されている。この加圧
ポンプ47は同じく車両45に搭載された受水槽49に
接続されている。この受水槽49には水中ポンプ10と
同様に水中Aに投入された取水ポンプ51から取水ホー
ス53を介して水が供給される。上記排水ホース43は
陸上Bを経て水中Aから汲み上げた水を排出するための
水中Cまで延びている。 【0019】上記加圧ポンプ47から加圧ホース41を
介して供給される加圧水は、タービン吸込口15aから
ランナ17の入口17aへ流入し、ランナ17を回転さ
せる。また、ランナ17と共にポンプ羽根車29を備え
る中空回転軸25が回転し、その結果、ポンプ吸込口1
1bから吸込ケーシング11内に水が吸い込まれる。吸
込ケーシング11内に吸い込まれた水は、ポンプ排水口
11aから排水ホース43へ吐出され、排水ホース43
を経て水中Cに排出される。一方、上記ランナ17の入
口17aに流入した水は、ランナ17の出口17bから
中空回転軸25の流路25aを経て、タービン排水口2
5c及び排出口部材31から排水ホース43へ排出さ
れ、上記ポンプ排水口1bから吐出された水と共に水中
Cに排出される。 【0020】このように本実施形態の水中ポンプ10で
は、ポンプ排水口11aとタービン排水口25cとが同
方向に開口しているため、ポンプ排水口11a及びター
ビン排水口25cからの排水を1本の排水ホース43で
排出することができる。 【0021】また、ポンプ排水口11aからの水の吐出
方向とタービン排水口25cからの水の吐出方向が同方
向であるため、上記図4の水中ポンプのように水流が衝
突する場合と比較して、損失が低減され、排水効率が高
い。特に、吸込ケーシング11内のポンプ吸込口11b
からポンプ排水口11aへ向かう流路の断面積、中空回
転軸25内の流路25aの断面積、タービン吸込口15
aに供給する加圧水の圧力等の条件をタービン排水口2
5cから吐出される水と、ポンプ排水口11aから吐出
される水の流速が等しくなるように設定することが好ま
しい。この場合、上記ポンプ排水口11aとタービン排
水口25cから吐出される2つの水流が合流することに
よる損失を一層低減し、水中ポンプの効率を更に高める
ことができる。 【0022】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の水中ポンプでは、ケーシング内に延びる中空回転軸の
端部に設けられたタービン排水口が、ポンプ排水口と同
方向に開口している。よって、ポンプ排水口に接続した
1本の排水ホースで、ポンプ排水口からの排水及びター
ビン排水口からの排水の両方を排出することができる。
また、ポンプ排水口からの排水と、タービン排水口から
の排水とは同方向に吐出されるため、両者の合流損失が
低減され、効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る水中ポンプを示す縦
断面図である。 【図2】 図1の水中ポンプの使用例を示す概略平面図
である。 【図3】 従来の水中ポンプの一例を示す縦断面図であ
る。 【図4】 従来の水中ポンプの他の例を示す縦断面図で
ある。 【符号の説明】 10 水中ポンプ 11 吸込ケーシング 11a ポンプ排水口 11b ポンプ吸込口 11c 挿通孔 12 水力タービン 13 エンドプレート 15 渦巻きケーシング 15a タービン吸込口 17 ランナ 17a 入口 17b 出口 19 主軸 21 ボールベアリング 23 メカニカルシール 25 中空回転軸 25a 流路 25b 開口 25c タービン排水口 27 水中軸受 29 ポンプ羽根車 31 排出口部材 33 ガイドベーン 35 整流板 37a,37b ハンドル 41 加圧ホース 43 排水ホース 45 車両 47 加圧ポンプ 49 受水槽 51 取水ポンプ 53 取水ホース
断面図である。 【図2】 図1の水中ポンプの使用例を示す概略平面図
である。 【図3】 従来の水中ポンプの一例を示す縦断面図であ
る。 【図4】 従来の水中ポンプの他の例を示す縦断面図で
ある。 【符号の説明】 10 水中ポンプ 11 吸込ケーシング 11a ポンプ排水口 11b ポンプ吸込口 11c 挿通孔 12 水力タービン 13 エンドプレート 15 渦巻きケーシング 15a タービン吸込口 17 ランナ 17a 入口 17b 出口 19 主軸 21 ボールベアリング 23 メカニカルシール 25 中空回転軸 25a 流路 25b 開口 25c タービン排水口 27 水中軸受 29 ポンプ羽根車 31 排出口部材 33 ガイドベーン 35 整流板 37a,37b ハンドル 41 加圧ホース 43 排水ホース 45 車両 47 加圧ポンプ 49 受水槽 51 取水ポンプ 53 取水ホース
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フロントページの続き
(72)発明者 長田 智孝
大阪府高槻市宮田町1丁目1番8号 株
式会社酉島製作所内
(72)発明者 福田 年布
大阪府高槻市宮田町1丁目1番8号 株
式会社酉島製作所内
(56)参考文献 特開 昭61−226066(JP,A)
特開2000−179488(JP,A)
特開2000−342991(JP,A)
米国特許6155794(US,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F04D 1/00 - 13/16
F04D 29/00 - 29/70
F01D 15/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 一端側に水力タービンを備え、他端側に
ポンプ排水口を備え、かつ、ポンプ吸込口を備えるケー
シングと、 一端が上記水力タービンのランナに連結され、上記ケー
シング内を上記ポンプ排水口へ向けて延び、一端側が上
記ランナの出口と連通し、他端側に上記ポンプ排水口と
同方向に開口するタービン排水口を有する流路を備える
中空回転軸と、 この中空回転軸に固定されたポンプ羽根車とを備える水
中ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000124185A JP3372931B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 水中ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000124185A JP3372931B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 水中ポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001304169A JP2001304169A (ja) | 2001-10-31 |
JP3372931B2 true JP3372931B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=18634357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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