JP4062904B2

JP4062904B2 - Pump gate

Info

Publication number: JP4062904B2
Application number: JP2001323370A
Authority: JP
Inventors: 敬小南; 泰司橋本; 志郎松井; 拓岩瀬; 健一郎淺原
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2003129998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉扉体を備えた水門としての止水ゲートに設けられた水中モータ駆動の横軸ポンプを有するポンプゲートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプゲートは、例えば本川と支川とが分岐する近傍の支川側に配置され、通常の自然に流れ下るいわゆる自然流下の場合は、止水ゲートを水面以上に上昇駆動して排水を行う。一方、例えば多量の降雨等によって本川側水位が上昇し支川側から本川側への自然流下ができなくなった場合には、止水ゲートを降下して本川側から支川側への逆流を防ぐと共に、ポンプゲートの水中モータを駆動して横軸ポンプを運転し、支川側から本川側に強制的に排水を行う。
【０００３】
このようなポンプゲートの一例としては、例えば、特開平１１−１６６４９６号公報や特開２０００−３１０１９６号公報に記載のものが提唱されている。これらの従来技術は、いわゆるアウターロータ形の水中モータで駆動する横軸ポンプを搭載しており、ケーシング内に延設固定した固定軸の外周側にモータの固定子(ステータ)を固定し、この固定子の外周側に回転子(ロータ)とモータのケース(モータフレーム)の一体構造物を回転自在に設け、さらにモータのケースの外周側に一体的に羽根車を設けている。そして、ポンプ運転時には、固定軸まわりに回転子を回転駆動させることにより、羽根車を回転させ排水を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような課題が存在する。
【０００５】
すなわち、いわゆるアウタロータ形であって、モーターケース全体が羽根車とともに回転することから、円板摩擦損失が非常に大きくなり、ポンプ効率が低下する。また、羽根車がモーターケースと一体であることから、例えば羽根車のメンテナンスを行いたい場合に、その都度モータごと取り外さなければならず、メンテナンス時における作業性が低いという課題もある。
【０００６】
本発明の目的は、ポンプ効率を向上できかつメンテナンス作業性を向上できるポンプゲートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、止水ゲートの開閉扉体に設けられた横軸ポンプを備えたポンプゲートにおいて、
前記横軸ポンプは、
内径が同一の円筒状のモータ外周部とこのモータ外周部の一方側に設けた羽根車外周部と前記モータ外周部の一方側に設けたフラップ弁支持部とからなり、前記開閉扉体に設けたケーシングと、
前記ケーシングのモータ外周部内に案内羽根によって前記ケーシングの中心線に一致させるように固定され、モータ軸とこのモータ軸の外周に配置した回転子とこの回転子の外周側に配置された固定子とこの固定子を内側に固定したケースとこのケースの軸方向両端部とこの軸方向両端部の径方向中心側にそれぞれ設けられ前記モータ軸を支持する軸受とからなる水中モータと、
複数の羽根を外周側に設け、前記水中モータのケースとほぼ同一の外径を有するハブを、その端面が前記水中モータのケースの一方の軸方向端部に対向するように前記羽根車外周部内で前記水中モータのモータ軸他方端に着脱可能に固定した羽根車と、
前記羽根車のハブの吸込側を覆うようにハブに設けたハブカバーと、
前記水中モータのモータ軸の一方端を支持するように前記フラップ弁支持部内で前記水中モータのケースの一方側端面に固定したコーンと、
前記ケーシングのモータ外周部内面と前記水中モータのケース外周面との間に設けた案内羽根とを備え、
前記水中モータのケース及びその軸方向端部の外径と前記ハブの外形とを略同一として、前記ケーシングの内周側と前記ケース及び前記ハブの外周側との間に、前記モータ軸と平行な略直線状の流路を構成する。
【０００８】
本発明においては、水中モータの軸方向一方側に羽根車を設け、水中モータの回転軸に羽根車を取り付けて回転させる構造とすることにより、回転軸とともに回転するのは羽根車だけとなってモータ自体は固定側構造物となる。したがって、モーターケース全体が羽根車とともに回転するアウタロータ形の従来構造のように円板摩擦損失が大きくなるのを防止でき、ポンプ効率を向上できる。このとき特に、水中モータのケースの外径とハブの外径とを略同一として、ケーシングの内周側とケース及びハブの外周側との間に略直線状の流路を構成していることにより、流れの乱れを少なくして圧力損失を低減でき、これによってもポンプ効率を向上できる。また、径方向の小型化も図れる。
【０００９】
また上記のように、羽根車は、水中モータの軸方向一方側において回転軸に取り付けられる構造であることから、例えば羽根車を回転軸に対し着脱可能とするだけで、容易に羽根車自体のメンテナンス(性能変え・性能向上のための交換を含む)が可能となる。したがって、その都度モータごと取り外す必要があるアウタロータ形の従来構造に比べて、メンテナンス作業性を向上することができる。
【００１０】
（２）また、上記目的を達成するために、上記（１）において、前記水中モータにおけるケースの羽根車側軸方向端部の径方向中心側に、メカニカルシールを設け、前記ケースの羽根車側軸方向端部におけるメカニカルシールの外周側に、潤滑用の油室を、その外側に、漏れ水を溜める空気室を配置する。
（３）更に、上記目的を達成するために、上記（１）または（２）において、前記ハブの外径Ｄ２と前記羽根車の外径Ｄ３との比を０．６以上とする。
【００１１】
上記(３)のように水中モータのケースの外径とハブの外径とを略同一として略直線状の流路を構成しようとするとき、ハブ外径と羽根車外径との比を小さく設定しすぎると相対的に羽根車の外径が大きくなってポンプ装置全体の径方向大型化を招く。本発明においては、ハブ外径と羽根車外径との比を０．６以上とすることにより、羽根車の過度な径方向増大化を防止でき、確実にポンプ装置全体の径方向小型化を図ることができる。
【００１２】
（４）また、上記目的を達成するために、上記（１）または（２）において、ポンプ口径Ｄ４とポンプ軸方向全長Ｌとの比を０．６５以上とする。
【００１３】
上記(１)で説明したように、水中モータのケースの外径とハブの外径とを略同一として略直線状の流路を構成することで、乱れを防止しつつポンプ装置全体の径方向小型化を図ることができるが、このときポンプ口径とポンプ軸方向全長との比を小さく設定しすぎると相対的にポンプ装置全体の軸方向大型化を招く。本発明においては、ポンプ口径とポンプ軸方向全長との比を０．６５以上に設定することにより、ポンプ軸方向全長の過度な増大化を防止し、これによって確実にポンプ装置全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明のポンプゲートの一実施形態の全体概略構造を表す縦断面図で、止水ゲートの降下した状態を示す。
【００１８】
図１において、ポンプゲート１は、例えば本川２と支川３とが分岐する近傍の支川３側に配置されるものであり、上下に昇降可能に設けられた開閉扉体４と、この開閉扉体４の昇降方向に対しその軸線をほぼ垂直にして設けたポンプ装置５とを備え、これら開閉扉体４とポンプ装置５は一体的に構成されている。
【００１９】
図２は、本発明のポンプゲートの一実施形態を構成する上記ポンプ装置５の全体構造を表す縦断面図であり、図３は図２中Ａ部の部分拡大縦断面図である。
【００２０】
これら図２及び図３において、ポンプ装置５は、この種のものとして公知の水中モータ６と、水中モータ６の回転軸であるモータ軸７と、このモータ軸７の軸方向一方側（図２中左側）に取り付けられた羽根車８と、水中モータ６と羽根車８の外周側に設けられ、それらを内装するケーシング９と、ポンプ装置５の吐出側に設けられ、本川２側から支川３側へ水流が逆流しないように水圧で開閉するフラップ弁１０とを備えている。
【００２１】
水中モータ６は、上記したモータ軸７と、このモータ軸７の外周側に固定された回転子（ロータ）１１と、この回転子１１のさらに外周側に配置された固定子（ステータ）１２と、この固定子１２を内周側に固定したケース１３とを備えている。なお、このとき、水中モータ６のポンプ吐出側（図２中右側）には吐出し損失を低減する為のコーン１４が備えられている。また、以上の構造の水中モータ６は、周方向複数箇所に設けた案内羽根１５によって、ケーシング９に対し中心軸を略一致させるように固定支持されている。
【００２２】
羽根車８は、上記した水中モータ６のケース１３の外径Ｄ１とほぼ同一の外径Ｄ２を備えたハブ８ａと、このハブ８ａの外周側に設けた複数の羽根８ｂとで構成されている。このとき、羽根車８の外径Ｄ３は、ハブ８ａの外径Ｄ２との比であるハブ比Ｄ２／Ｄ３が０．６以上となるように構成されている。
【００２３】
またこのとき、モータ軸７には予めキー７ａが一律的に設けられているとともに、ポンプ吸込側先端部にはねじ部７ａＡが形成されている。一方、ハブ８ａの径方向中心側には上記キー７ａと係合するキー溝部（図示せず）を含む貫通孔８ａＡが設けられている。そして、羽根車８はハブ８ａの貫通孔８ａＡをモータ軸７のねじ部７ａＡに挿入した後、ねじ部７ａＡに螺合するナット１６をねじ込むことにより、モータ軸７に対し着脱可能に取り付けられている。
【００２４】
ケーシング９は、羽根車８の外周側を覆う羽根車外周部９ａと、この羽根車外周部９ａのポンプ吐出側（図２中右側）に連結され水中モータ６の外周側を覆うモータ外周部９ｂと、このモータ外周部９ｂのさらにポンプ吐出側に連結されるフラップ弁支持部９ｃとから構成される。これら羽根車外周部９ａ、モータ外周部９ｂ及びフラップ弁支持部９ｃは、互いに内径がほぼ同一の略円筒形状に形成されており、ボルト１７により羽根車外周部９ａとモータ外周部９ｂが互いに締結固定され、ボルト１８によりモータ外周部９ｂとフラップ弁支持部９ｃが互いに締結固定されている。
【００２５】
羽根車外周部９ａの吐出側端部にはベルマウス部９ａＡが形成されており、また径方向内周側には前述のハブ８ａのポンプ吸込側（図２中左側）に近接し、これを覆うような形状のハブカバー部９ａＢが形成されている。そして、これらベルマウス部９ａＡとハブカバー部９ａＢによってポンプ外の支川３側からの吸い込み流れを滑らかに羽根車８へと導入できるようになっている。
【００２６】
フラップ弁支持部９ｃは、前述したような略円筒形状の後端側が、鉛直上下方向の上部が下部より軸方向寸法が短くなるような斜めにカットされた形状（図２参照）となっている。そして、その短長の上部に、前述のフラップ弁１０を回動可能にピン１９を介し支持するブラケット部９ｃＡが設けられている。
【００２７】
モータ軸７は、水中モータ６のケース１３の軸方向両端部の径方向中心側にそれぞれ設けた軸受２０ａ，２０ｂにより回転自在に支持されている。それらのうちポンプ吸込側の軸受け２０ａの更にポンプ吸込側には、水中モータ６への浸水を防ぐメカニカルシール２１が設けられている。このメカニカルシール２１の近傍には、潤滑用の油室２２と空気室２３とが径方向（言い換えればキー７ａと垂直方向）に並設配置されている。なお、これら油室２２と空気室２３の近傍には、メカニカルシール２１により防水できず油室２２を通過し隙間２４に溜まる水を抜き取り、空気室２３に一時的に溜める為の水抜き穴２５と、空気室２３の溜水をメンテナンス時に排水する為の抜き穴２６と、この抜き穴２６に取り付けたドレンプラグ２７が併せて設けられている。
【００２８】
そして、上記のような水中モータ６、羽根車８、ケーシング９の構造により、ケーシング９の内周面と水中モータ６のケース１３及びハブ８ａの外周面との間に略直線状の流路２８が形成されるようになっている。
【００２９】
また、ポンプ装置５は、ポンプ軸方向全長（詳細には羽根車外周部９ａの吸込側端部からフラップ弁支持部９ｃの中心線上の吐出側端部までの軸方向長さ）Ｌと、ポンプ口径（この図ではベルマウス部９ａＡを除く羽根車外周部９ａの口径）Ｄ４との比Ｄ４／Ｌが０．６５以上となっている。
【００３０】
なお、上記において、ポンプ装置５及びモータ軸７は、各請求項記載の横軸ポンプ及び羽根車８を取り付けた水中モータ６の回転軸をそれぞれ構成する。
【００３１】
次に、本実施形態のポンプゲートの動作及び作用を以下に説明する。
【００３２】
上記本発明のポンプゲート１において、通常の自然に流れ下るいわゆる自然流下の場合には、開閉扉体４を支川３側の水位以上に上昇して排水を行う。一方、例えば多量の降雨等により本川２側の水位が上昇し支川３側から本川２側への自然流下ができなくなった場合には、開閉扉体４を降下して、本川２側から支川３側への逆流を防ぐと共に、ポンプ装置５を運転し、支川３側から本川２側に強制的に排水を行うようになっている。このとき、ポンプ装置５においては、水中モータ６を駆動し、モータ軸７を回転させることにより、羽根車８が回転し、支川３側の水をポンプ吸込側のベルマウス部９ａＡより吸い込んで加圧し、略直線状の流路２８を経てポンプ吐出側のフラップ弁支持部９ｃより本川２側へ流出させるようになっている。
【００３３】
このとき、上記本発明の一実施形態においては、水中モータ６は周方向複数箇所に設けた案内羽根１５によってケーシング９に対し固定支持され、水中モータ６のモータ軸７の軸方向一方側に羽根車８を取り付けて回転させる構造とすることにより、モータ軸７とともに回転するのは羽根車８だけとなっている。したがって、モーターケース全体が羽根車とともに回転するアウタロータ形の従来構造のように円板摩擦損失が大きくなるのを防止でき、ポンプ効率を向上できる。
【００３４】
また特に、上記本発明の一実施形態においては、水中モータ６のケース１３の外径Ｄ１とハブ８ａの外径Ｄ２とを略同一として、ケーシング９の内周面と水中モータ６のケース１３及びハブ８ａの外周面との間に略直線状の流路２８を構成している。これにより、流れの乱れを少なくして圧力損失を低減でき、これによってもポンプ効率を向上できる。また、ポンプ装置５の径方向の小型化も図ることができる。
【００３５】
また上記したように、羽根車８は、水中モータ６のモータ軸７の軸方向一方側に対しナット１６の締結により着脱可能に設けられているので、容易に羽根車８自体のメンテナンス(性能変え・性能向上のための交換を含む)が可能となる。したがって、その都度モータごと取り外す必要があるアウタロータ形の従来構造に比べて、メンテナンス作業性を向上することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ軸７とともに回転するのは羽根車８だけであるので、アウターロータ形の従来構造に比べてポンプ効率を向上できる。また、羽根車８が着脱可能に設けられているので、メンテナンス作業性を向上することができる。
【００３７】
また、上記本発明の一実施形態によれば、上記以外に以下のような効果もある。
【００３８】
▲１▼ハブ比による径方向小型化
上記本発明の一実施形態のポンプゲート１において、水中モータ６のケース１３の外径Ｄ１とハブ８ａの外径Ｄ２とを略同一として略直線状の流路２８を構成しようとするとき、ハブ８ａの外径Ｄ２と羽根車８の外径Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３を小さく設定しすぎると、相対的に羽根車８の外径Ｄ３が大きくなってポンプ装置５全体の径方向大型化を招く。本実施形態においては、ハブ８ａの外径Ｄ２と羽根車８の外径Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３を０．６以上とすることにより、羽根車８の過度な径方向増大化を防止し、確実にポンプ装置５全体の径方向小型化を図ることができる。
【００３９】
▲２▼口径とポンプ軸方向全長との比による軸方向小型化
上記本発明の一実施形態のポンプゲート１において、水中モータ６のケース１３の外径Ｄ１とハブ８ａの外径Ｄ２とを略同一として略直線状の流路２８を構成しようとするとき、乱れを防止しつつポンプ装置５全体の径方向小型化を図ることができるが、このときポンプ口径Ｄ４とポンプ軸方向全長Ｌとの比Ｄ４／Ｌを小さく設定しすぎると相対的にポンプ装置５全体の軸方向大型化を招く。本実施形態においては、ポンプ口径Ｄ４とポンプ軸方向全長Ｌとの比Ｄ４／Ｌを０．６５以上に設定することにより、ポンプ軸方向全長Ｌの過度な増大化を防止し、これによって確実にポンプ装置５全体の小型化を図ることができる。また、このポンプ装置５を搭載するポンプゲート１の重量バランスも良くできる効果もある。
【００４０】
なお、上記本発明の一実施形態のポンプゲート１においては、水中モータ６への浸水を防ぐ手段としてメカニカルシール２１を備え、このメカニカルシール２１の近傍に設けた油室２２と空気室２３をポンプ装置５の径方向に並設配置した構造としている。したがって、それらを軸方向に並設した場合に比べれば、これによってもポンプ装置５の軸方向小型化を図ることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態においては、ポンプ装置５の吐出側に設けたフラップ弁１０により本川２側から支川３側への逆流を防ぎつつ、水中モータ６の駆動（正転）により支川３側から本川２側への排水のみ行う場合を例にとって説明したが、これに限られず、本川２側から支川３側への排水も可能としてよい。このような変形例を図４及び図５により説明する。
【００４２】
図４は、この変形例によるポンプゲートの全体概略構造を表す拡大側面図で、ポンプ装置の回転前、回転後の状態を示している。図５は、図４に示した構造の平面図であり、同様にポンプ装置の回転前、回転途中、回転後の状態を示している。上記本発明の一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４３】
これら図４及び図５において、本変形例のポンプゲート１’は、上記した本発明の一実施形態を構成するポンプ装置５を取り付け、回転前及び回転後には開閉扉体４と隙間のない構造を持つポンプ装置取付部２９と、このポンプ装置取付部２９を挟むように取り付け鉛直方向に配置した主軸３０ａ，３０ｂとを備えている。このような構造により、図４に示すように、ポンプ装置５は鉛直方向の軸である主軸３０ａ，３０ｂを中心として回転可能に構成されている。なお、主軸３０ａ，３０ｂは、その軸方向を水平方向または斜め方向に配置してもよい。
本変形例においては、ポンプ装置５の回転前は、吸込側を支川３側に吐出側を本川２側となるように配置することにより、支川３側から本川２側への排水を行うことができ、回転後は吸込側を本川２側に吐出側を支川３側となるように配置することにより、本川２側から支川３側への排水を行うことができる。特にこのとき、上記した本発明の一実施形態を構成するポンプ装置５の小型化により、回転軸３０を回転すると共に、回転軸３０に固定されたポンプ装置取付部２９及びポンプ装置５も容易に回転できる。
さらに、上記のようにポンプ装置５を回転させるのにも限られず、例えば、搭載したポンプ装置５の吐出側に設けたフラップ弁１０を取り外し、ケーシング９内の水中モータ６を逆運転させるようにしても、上記同様、本川２側から支水３側への排水を行うことができる。
【００４４】
なお、本発明の技術思想の範囲ではないが、上記ポンプ装置５と同様のポンプ装置５’を例えば図６に示すように縦置きに配置し、上記ポンプ装置５’の吐出側にベント３１を取り付けて、いわゆる立軸ポンプとして使用することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ効率を向上できるとともに、メンテナンス作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポンプゲートの一実施形態の全体概略構造を表す縦断面図である。
【図２】本発明のポンプゲートの一実施形態を構成するポンプ装置５の全体構造を表す縦断面図である。
【図３】図２中Ａ部の部分拡大縦断面図である。
【図４】本川側から支川側への排水も可能とした変形例によるポンプゲートの全体概略構造を表す拡大側面図である。
【図５】本川側から支川側への排水も可能とした変形例によるポンプゲートの全体概略構造を表す平面図である。
【図６】本発明のポンプゲートの一実施形態を構成するポンプ装置と同様のポンプ装置を立軸ポンプとして使用した場合を表す図である。
【符号の説明】
１ポンプゲート
４開閉扉体
５ポンプ装置
６水中モータ
７モータ軸
８羽根車
８ａハブ
８ｂ羽根
９ケーシング
１３モータのケース
２１メカニカルシール
２２油室
２３空気室
２８ポンプ装置内の直線状の流路
Ｄ１モータのケースの外径
Ｄ２ハブの外径
Ｄ３羽根車の外径、
Ｄ４ポンプ口径
Ｌポンプ軸方向全長[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump gate having a horizontal shaft pump driven by a submersible motor provided in a water stop gate as a water gate having an open / close door.
[0002]
[Prior art]
For example, in the case of so-called natural flow where the pump gate is arranged in the vicinity of the branch river near where the main river and the tributary branch, the drain gate is driven by raising the water stop gate above the water surface. On the other hand, if the main river side water level rises due to heavy rainfall, for example, and natural flow from the tributary river side to the main river side is not possible, then the reverse flow from the main river side to the tributary river side is caused by descending the stop gate. In addition to preventing this, the submersible motor of the pump gate is driven to operate the horizontal axis pump, forcibly draining from the tributary side to the main river side.
[0003]
As an example of such a pump gate, for example, those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-1661996 and 2000-310196 have been proposed. These conventional technologies are equipped with a horizontal shaft pump driven by a so-called outer rotor type submersible motor, and a motor stator (stator) is fixed to the outer peripheral side of a fixed shaft extending and fixed in the casing. An integrated structure of a rotor (rotor) and a motor case (motor frame) is rotatably provided on the outer peripheral side of the stator, and an impeller is provided integrally on the outer peripheral side of the motor case. And at the time of a pump driving | operation, a rotor is rotationally driven around a fixed shaft, and an impeller is rotated and it drains.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems exist in the above-described conventional technology.
[0005]
That is, in the so-called outer rotor type, the entire motor case rotates together with the impeller, so that the disk friction loss becomes very large and the pump efficiency decreases. Further, since the impeller is integral with the motor case, for example, when the impeller is to be maintained, the motor must be removed each time, and there is a problem that workability at the time of maintenance is low.
[0006]
An object of the present invention is to provide a pump gate that can improve pump efficiency and improve maintenance workability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a pump gate including a horizontal axis pump provided on an opening / closing door body of a water stop gate.
The horizontal axis pump is
A cylindrical motor outer peripheral part having the same inner diameter, an impeller outer peripheral part provided on one side of the motor outer peripheral part, and a flap valve support part provided on one side of the motor outer peripheral part. A casing,
A motor shaft, a rotor disposed on the outer periphery of the motor shaft, and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor; A submersible motor comprising a case in which the stator is fixed inside, axial end portions of the case, and bearings that are provided on the radial center sides of the axial end portions and support the motor shaft ;
A plurality of blades are provided on the outer peripheral side, and a hub having substantially the same outer diameter as the case of the submersible motor is disposed in the outer periphery of the impeller so that an end surface thereof faces one axial end of the case of the submersible motor. And an impeller fixed detachably to the other end of the motor shaft of the submersible motor,
A hub cover provided on the hub so as to cover the suction side of the hub of the impeller;
A cone fixed to one end face of the submersible motor case in the flap valve support so as to support one end of the motor shaft of the submersible motor;
A guide vane provided between the inner surface of the outer periphery of the motor of the casing and the outer periphery of the case of the submersible motor ,
The outer diameter of the case of the submersible motor and its axial end is substantially the same as the outer shape of the hub, and is parallel to the motor shaft between the inner peripheral side of the casing and the outer peripheral side of the case and the hub. A substantially linear flow path is formed.
[0008]
In the present invention, the impeller is provided on one side in the axial direction of the submersible motor, and the impeller is attached to the rotating shaft of the submersible motor for rotation, so that only the impeller rotates with the rotating shaft. The motor itself is a fixed structure. Therefore, it is possible to prevent the disk friction loss from increasing as in the conventional outer rotor type structure in which the entire motor case rotates together with the impeller, and the pump efficiency can be improved. At this time, in particular, the outer diameter of the case of the submersible motor is substantially the same as the outer diameter of the hub, and a substantially linear flow path is formed between the inner peripheral side of the casing and the outer peripheral side of the case and the hub. As a result, it is possible to reduce the flow loss and reduce the pressure loss, thereby improving the pump efficiency. Also, the radial direction can be reduced.
[0009]
Further, as described above, since the impeller is structured to be attached to the rotating shaft on one side in the axial direction of the submersible motor, for example, the impeller can be easily attached to and detached from the rotating shaft by simply attaching the impeller to the rotating shaft. Maintenance (including replacement for performance change and performance improvement) becomes possible. Therefore, the maintenance workability can be improved as compared with the outer rotor type conventional structure that needs to be removed together with the motor each time.
[0010]
(2) Moreover, in order to achieve the said objective, in said (1), a mechanical seal is provided in the radial direction center side of the axial direction edge part of the impeller side of the case in the said submersible motor, The impeller side of the said case An oil chamber for lubrication is disposed on the outer peripheral side of the mechanical seal at the end portion in the axial direction, and an air chamber for accumulating leakage water is disposed on the outer side .
(3) Further, in order to achieve the above object, in the above (1) or (2), the ratio of the outer diameter D2 of the hub and the outer diameter D3 of the impeller is set to 0.6 or more.
[0011]
As described in ( 3 ) above, when the substantially straight flow path is formed with the outer diameter of the submersible motor case and the outer diameter of the hub being substantially the same, the ratio between the hub outer diameter and the impeller outer diameter is set small. If it is too large, the outer diameter of the impeller becomes relatively large, and the overall size of the pump device is increased in the radial direction. In the present invention, by setting the ratio of the outer diameter of the hub and the outer diameter of the impeller to 0.6 or more, an excessive increase in the radial direction of the impeller can be prevented, and the entire pump device can be reliably reduced in the radial direction. be able to.
[0012]
(4) Further, in order to achieve the above object, in the above (1) or (2), the ratio of the pump bore diameter D4 and the pump axial length L is set to 0.65 or more.
[0013]
As described in (1) above, the outer diameter of the case of the submersible motor and the outer diameter of the hub are made substantially the same to form a substantially linear flow path, so that the radial direction of the entire pump device is prevented while preventing disturbance. Although a reduction in size can be achieved, if the ratio of the pump bore diameter to the total length in the pump axial direction is set too small at this time, the axial size of the entire pump device is relatively increased. In the present invention, by setting the ratio of the pump bore diameter to the overall length in the pump axis direction to be 0.65 or more, an excessive increase in the overall length in the pump axis direction is prevented, thereby reliably reducing the size of the entire pump device. Can be planned.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall schematic structure of an embodiment of a pump gate of the present invention, and shows a state in which a water stop gate is lowered.
[0018]
In FIG. 1, a pump gate 1 is disposed on the side of a branch river 3 in the vicinity of the branch of the main river 2 and the branch river 3, for example, and an opening / closing door body 4 that can be moved up and down, and the door And a pump device 5 provided with its axis substantially perpendicular to the ascending / descending direction of the body 4, and the opening / closing door body 4 and the pump device 5 are integrally formed.
[0019]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of the pump device 5 constituting one embodiment of the pump gate of the present invention, and FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view of a portion A in FIG.
[0020]
2 and 3, the pump device 5 includes a submersible motor 6 known as this type, a motor shaft 7 that is a rotating shaft of the submersible motor 6, and one axial direction side of the motor shaft 7 (FIG. 2). The impeller 8 attached to the middle left), the submersible motor 6 and the outer peripheral side of the impeller 8, the casing 9 that houses them, and the discharge side of the pump device 5 are provided from the main river 2 side to the tributaries. The flap valve 10 is opened and closed by water pressure so that the water flow does not flow backward to the third side.
[0021]
The submersible motor 6 includes the motor shaft 7 described above, a rotor (rotor) 11 fixed to the outer peripheral side of the motor shaft 7, and a stator (stator) 12 disposed further to the outer peripheral side of the rotor 11. And a case 13 in which the stator 12 is fixed to the inner peripheral side. At this time, a cone 14 for reducing discharge loss is provided on the pump discharge side (right side in FIG. 2) of the submersible motor 6. Further, the submersible motor 6 having the above structure is fixedly supported by guide vanes 15 provided at a plurality of locations in the circumferential direction so that the central axis thereof substantially coincides with the casing 9.
[0022]
The impeller 8 includes a hub 8a having an outer diameter D2 that is substantially the same as the outer diameter D1 of the case 13 of the submersible motor 6, and a plurality of blades 8b provided on the outer peripheral side of the hub 8a. . At this time, the outer diameter D3 of the impeller 8 is configured such that a hub ratio D2 / D3, which is a ratio to the outer diameter D2 of the hub 8a, is 0.6 or more.
[0023]
At this time, a key 7a is uniformly provided in advance on the motor shaft 7, and a threaded portion 7aA is formed at the front end of the pump suction side. On the other hand, a through hole 8aA including a key groove portion (not shown) that engages with the key 7a is provided on the center side in the radial direction of the hub 8a. The impeller 8 is detachably attached to the motor shaft 7 by inserting the through hole 8aA of the hub 8a into the screw portion 7aA of the motor shaft 7 and then screwing the nut 16 screwed into the screw portion 7aA. Yes.
[0024]
The casing 9 includes an impeller outer peripheral portion 9 a that covers the outer peripheral side of the impeller 8, and a motor outer peripheral portion 9 b that is connected to the pump discharge side (right side in FIG. 2) of the impeller outer peripheral portion 9 a and covers the outer peripheral side of the submersible motor 6. And a flap valve support portion 9c connected to the pump discharge side of the motor outer peripheral portion 9b. The impeller outer peripheral portion 9a, the motor outer peripheral portion 9b, and the flap valve support portion 9c are formed in a substantially cylindrical shape having substantially the same inner diameter, and the impeller outer peripheral portion 9a and the motor outer peripheral portion 9b are fastened to each other by a bolt 17. The motor outer peripheral portion 9b and the flap valve support portion 9c are fastened and fixed to each other by bolts 18.
[0025]
A bell mouth portion 9aA is formed at the discharge side end of the impeller outer peripheral portion 9a, and the radially inner peripheral side is close to the pump suction side (the left side in FIG. 2) of the hub 8a. A hub cover portion 9aB shaped to cover is formed. The bell mouth portion 9aA and the hub cover portion 9aB can smoothly introduce the suction flow from the side of the tributary 3 outside the pump into the impeller 8.
[0026]
The flap valve support portion 9c has a substantially cylindrical rear end side as described above that is cut obliquely (see FIG. 2) so that the upper portion in the vertical vertical direction has a shorter axial dimension than the lower portion. . And the bracket part 9cA which supports the above-mentioned flap valve 10 via the pin 19 so that rotation is possible in the short upper part is provided.
[0027]
The motor shaft 7 is rotatably supported by bearings 20a and 20b provided on the radial center side of both axial ends of the case 13 of the submersible motor 6, respectively. Among them, a mechanical seal 21 for preventing water from entering the submersible motor 6 is provided on the pump suction side of the bearing 20a on the pump suction side. In the vicinity of the mechanical seal 21, an oil chamber 22 for lubrication and an air chamber 23 are arranged side by side in the radial direction (in other words, in a direction perpendicular to the key 7a). In addition, in the vicinity of the oil chamber 22 and the air chamber 23, a water drain hole 25 for draining water that cannot be waterproofed by the mechanical seal 21 and that passes through the oil chamber 22 and accumulates in the gap 24 and temporarily accumulates in the air chamber 23. A drain hole 26 for draining the water stored in the air chamber 23 during maintenance and a drain plug 27 attached to the hole 26 are also provided.
[0028]
Then, due to the structure of the submersible motor 6, the impeller 8, and the casing 9 as described above, a substantially linear flow path 28 is provided between the inner peripheral surface of the casing 9 and the outer peripheral surfaces of the case 13 and the hub 8a of the submersible motor 6. Is to be formed.
[0029]
The pump device 5 includes a pump axial length L (specifically, an axial length from the suction side end of the impeller outer peripheral portion 9a to the discharge side end on the center line of the flap valve support portion 9c) L, The ratio D4 / L with the diameter (in this figure, the diameter of the impeller outer peripheral portion 9a excluding the bell mouth portion 9aA) D4 is 0.65 or more.
[0030]
In addition, in the above, the pump apparatus 5 and the motor shaft 7 respectively comprise the rotating shaft of the submersible motor 6 which attached the horizontal axis pump and impeller 8 of each claim.
[0031]
Next, the operation and action of the pump gate of this embodiment will be described below.
[0032]
In the above-described pump gate 1 of the present invention, in the case of a so-called natural flow that normally flows down, drainage is performed by raising the open / close door body 4 above the water level on the tributary 3 side. On the other hand, for example, if the water level on the main river 2 side rises due to heavy rain and the natural flow from the tributary 3 side to the main river 2 side becomes impossible, the opening / closing door body 4 is lowered to the main river 2 side. In addition to preventing backflow from the tributary 3 side, the pump device 5 is operated to drain water from the tributary 3 side to the main river 2 side. At this time, in the pump device 5, the impeller 8 is rotated by driving the submersible motor 6 and rotating the motor shaft 7, and the water on the tributary river 3 side is sucked from the bell mouth portion 9aA on the pump suction side and added. Then, it flows out from the flap valve support portion 9c on the pump discharge side to the main river 2 side through the substantially straight flow path 28.
[0033]
At this time, in one embodiment of the present invention, the submersible motor 6 is fixedly supported to the casing 9 by guide blades 15 provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and the blade is disposed on one side of the motor shaft 7 of the submersible motor 6 in the axial direction. Only the impeller 8 rotates together with the motor shaft 7 by adopting a structure in which the wheel 8 is attached and rotated. Therefore, it is possible to prevent the disk friction loss from increasing as in the conventional outer rotor type structure in which the entire motor case rotates together with the impeller, and the pump efficiency can be improved.
[0034]
In particular, in the embodiment of the present invention, the outer diameter D1 of the case 13 of the submersible motor 6 and the outer diameter D2 of the hub 8a are substantially the same, and the inner peripheral surface of the casing 9 and the case 13 of the submersible motor 6 and A substantially linear flow path 28 is formed between the outer peripheral surface of the hub 8a. As a result, the flow turbulence can be reduced and the pressure loss can be reduced, thereby improving the pump efficiency. Further, the pump device 5 can be reduced in size in the radial direction.
[0035]
As described above, since the impeller 8 is detachably attached to the one side of the motor shaft 7 of the submersible motor 6 by fastening the nut 16, the impeller 8 itself can be easily maintained (performance change).・ Including replacement for performance improvement). Therefore, the maintenance workability can be improved as compared with the outer rotor type conventional structure that needs to be removed together with the motor each time.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, since only the impeller 8 rotates together with the motor shaft 7, the pump efficiency can be improved as compared with the conventional structure of the outer rotor type. Further, since the impeller 8 is detachably provided, maintenance workability can be improved.
[0037]
In addition to the above, the embodiment of the present invention also has the following effects.
[0038]
(1) Radial downsizing by hub ratio In the pump gate 1 according to one embodiment of the present invention, the outer diameter D1 of the case 13 of the submersible motor 6 and the outer diameter D2 of the hub 8a are substantially the same, and the flow is substantially linear. When trying to configure the path 28, if the ratio D2 / D3 between the outer diameter D2 of the hub 8a and the outer diameter D3 of the impeller 8 is set too small, the outer diameter D3 of the impeller 8 becomes relatively large. The pump device 5 as a whole is enlarged in the radial direction. In the present embodiment, the ratio D2 / D3 of the outer diameter D2 of the hub 8a and the outer diameter D3 of the impeller 8 is set to 0.6 or more, thereby preventing an excessive increase in the radial direction of the impeller 8; The entire pump device 5 can be reliably reduced in the radial direction.
[0039]
(2) Axial downsizing by the ratio of the bore diameter and the total length in the pump axial direction In the pump gate 1 according to the embodiment of the present invention, the outer diameter D1 of the case 13 of the submersible motor 6 and the outer diameter D2 of the hub 8a are substantially reduced. When trying to configure the substantially straight flow path 28 as the same, it is possible to reduce the overall size of the pump device 5 in the radial direction while preventing turbulence. If the ratio D4 / L is set too small, the pump device 5 as a whole is relatively enlarged in the axial direction. In the present embodiment, by setting the ratio D4 / L between the pump bore diameter D4 and the pump axial length L to 0.65 or more, an excessive increase in the pump axial length L is prevented, thereby reliably The pump device 5 as a whole can be reduced in size. Further, there is an effect that the weight balance of the pump gate 1 on which the pump device 5 is mounted can be improved.
[0040]
In the pump gate 1 according to the embodiment of the present invention, a mechanical seal 21 is provided as means for preventing water from entering the submersible motor 6, and an oil chamber 22 and an air chamber 23 provided in the vicinity of the mechanical seal 21 are pumped. The device 5 is arranged in parallel in the radial direction of the device 5. Therefore, as compared with the case where they are arranged in the axial direction, the pump device 5 can be reduced in size in the axial direction.
[0041]
In the above embodiment, the flap valve 10 provided on the discharge side of the pump device 5 prevents backflow from the main river 2 side to the tributary 3 side, and the submersible motor 6 is driven (forward rotation) from the tributary 3 side. Although the case where only drainage to the main river 2 side is described as an example, the present invention is not limited to this, and drainage from the main river 2 side to the tributary 3 side may be possible. Such a modification will be described with reference to FIGS.
[0042]
FIG. 4 is an enlarged side view showing the overall schematic structure of the pump gate according to this modification, and shows the state before and after the pump device is rotated. FIG. 5 is a plan view of the structure shown in FIG. 4, and similarly shows the state before, during and after the rotation of the pump device. Parts equivalent to those in the embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0043]
4 and 5, the pump gate 1 ′ of the present modification is provided with the pump device 5 constituting one embodiment of the present invention described above, and has a structure without a gap with the opening / closing door body 4 before and after the rotation. And a main shaft 30a, 30b disposed in the vertical direction so as to sandwich the pump device mounting portion 29. With such a structure, as shown in FIG. 4, the pump device 5 is configured to be rotatable about main shafts 30 a and 30 b which are vertical axes. The main shafts 30a and 30b may be arranged in the horizontal direction or the oblique direction.
In this modification, before the pump device 5 is rotated, drainage from the tributary 3 side to the main river 2 side is performed by arranging the suction side on the tributary 3 side and the discharge side on the main river 2 side. After the rotation, drainage from the main river 2 side to the tributary 3 side can be performed by arranging the suction side to be the main river 2 side and the discharge side to be the tributary 3 side. In particular, at this time, the pump device 5 constituting the embodiment of the present invention described above is reduced in size, so that the rotary shaft 30 is rotated, and the pump device mounting portion 29 and the pump device 5 fixed to the rotary shaft 30 are easily provided. Can rotate.
Furthermore, the pump device 5 is not limited to rotating as described above. For example, the flap valve 10 provided on the discharge side of the mounted pump device 5 is removed, and the submersible motor 6 in the casing 9 is reversely operated. However, similarly to the above, drainage from the main river 2 side to the water supply 3 side can be performed.
[0044]
Although not within the scope of the technical idea of the present invention, a pump device 5 ′ similar to the pump device 5 is disposed vertically as shown in FIG. 6, for example, and a vent 31 is provided on the discharge side of the pump device 5 ′. It can also be used as a so-called vertical pump.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, pump efficiency can be improved and maintenance workability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall schematic structure of an embodiment of a pump gate of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a pump device 5 constituting one embodiment of a pump gate of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged vertical sectional view of a portion A in FIG.
FIG. 4 is an enlarged side view showing an overall schematic structure of a pump gate according to a modified example that allows drainage from the main river side to the tributary side.
FIG. 5 is a plan view showing an overall schematic structure of a pump gate according to a modified example that allows drainage from the main river side to the tributary side.
FIG. 6 is a diagram illustrating a case where a pump device similar to the pump device constituting one embodiment of the pump gate of the present invention is used as a vertical shaft pump.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump gate 4 Opening / closing door body 5 Pump apparatus 6 Submersible motor 7 Motor shaft 8 Impeller 8a Hub 8b Blade 9 Casing 13 Motor case 21 Mechanical seal 22 Oil chamber 23 Air chamber 28 Linear flow path D1 in pump apparatus Outer diameter D2 hub outer diameter D3 outer diameter of the impeller,
D4 Pump diameter L Total length in pump axis

Claims

In the pump gate equipped with a horizontal axis pump provided in the open / close door body of the water stop gate,
The horizontal axis pump is
A cylindrical motor outer peripheral part having the same inner diameter, an impeller outer peripheral part provided on one side of the motor outer peripheral part, and a flap valve support part provided on one side of the motor outer peripheral part. A casing,
A motor shaft, a rotor disposed on the outer periphery of the motor shaft, and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor; A submersible motor comprising a case in which the stator is fixed inside, axial end portions of the case, and bearings that are provided on the radial center sides of the axial end portions and support the motor shaft ;
A plurality of blades are provided on the outer peripheral side, and a hub having substantially the same outer diameter as the case of the submersible motor is disposed in the outer periphery of the impeller so that an end surface thereof faces one axial end of the case of the submersible motor. And an impeller fixed detachably to the other end of the motor shaft of the submersible motor,
A hub cover provided on the hub so as to cover the suction side of the hub of the impeller;
A cone fixed to one end face of the submersible motor case in the flap valve support so as to support one end of the motor shaft of the submersible motor;
A guide vane provided between the inner surface of the outer periphery of the motor of the casing and the outer periphery of the case of the submersible motor ,
The outer diameter of the case of the submersible motor and its axial end is substantially the same as the outer shape of the hub, and is parallel to the motor shaft between the inner peripheral side of the casing and the outer peripheral side of the case and the hub. A pump gate characterized by comprising a substantially linear flow path.

2. The pump gate according to claim 1, wherein a mechanical seal is provided on a radial center side of an impeller side axial end portion of the case in the submersible motor , and an outer periphery of the mechanical seal at the impeller side axial end portion of the case. A pump gate characterized in that an oil chamber for lubrication is arranged on the side, and an air chamber for collecting leaked water is arranged on the outside .

3. The pump gate according to claim 1, wherein a ratio of an outer diameter D <b> 2 of the hub and an outer diameter D <b> 3 of the impeller is 0.6 or more.

3. The pump gate according to claim 1, wherein a ratio of the pump bore diameter D <b> 4 to the pump axial length L is 0.65 or more.