JP4074055B2

JP4074055B2 - 立軸ポンプ装置

Info

Publication number: JP4074055B2
Application number: JP2000349104A
Authority: JP
Inventors: 勉仙道
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2002147383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸込水槽上部のポンプ設置床に設置された立軸ポンプを具備する立軸ポンプ装置に関し、特に立軸ポンプ振動を効果的に抑制できる立軸ポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のこの種の一般的立軸ポンプを具備する立軸ポンプ装置の構成例を示す図である。図示するように、立軸ポンプ１０はポンプ部ケーシング１１の下端に吸込ベルマウス１２が接続され、ポンプ部ケーシング１１の上端に吐出側ケーシング１３が接続されている。吐出側ケーシング１３は吊り下げケーシング１５を介して吸込水槽１６上部のポンプ設置床１４に設置され、該ポンプ設置床１４で立軸ポンプ１０の荷重を支持するようになっている。また、ポンプ設置床１４の上方の機器設置床１７には架台１９を介して変速機１８が設置され、該変速機１８は図示しない原動機に接続され、該原動機からの回転力を立軸２０を介してポンプ部ケーシング１１内に配置されているポンプ羽根車に伝達するようになっている。
【０００３】
吸込水槽１６内の水位がポンプ羽根車の上位、即ち通常の最低運転水位ＷＬ１以上にあるときポンプ羽根車の回転により、水は吸込ベルマウス１２を通って吸込まれ、吐出側ケーシング１３の吐出口から吐出配管（図示せず）に流出する。また、このような構成の立軸ポンプ装置では、通常吸込水槽１６の底面１６ａにはヘドロ等の堆積物２２が堆積する。
【０００４】
従来、この種の立軸ポンプ装置は、吸込水槽１６内の水位に合わせて吸込水槽１６上部のポンプ設置床１４から下方のポンプケーシングの長さが設定されている。ポンプケーシングの長さの変化に伴い、立軸ポンプ１０の固有振動数も変化するため、ポンプ回転サイクル近傍では共振現象が起り振動が発生する。その振動はポンプ設置床１４の下部では吸込ベルマウス１２の先端部が最大振幅値として現れる。また、ポンプ設置床１４の上部では吐出側ケーシング１３のエルボ１３ａの上部に発生する。また、立軸２０等の回転体を伝播し、ポンプ設置床１４上部の駆動機にまで振動が発生することがある。
【０００５】
従来、この種の立軸ポンプのポンプ設置床１４下部の振動対策としては、立軸ポンプ１０の固有振動数を変化させる方法がある。この固有振動数を変化させる方法として、吸込ベルマウス１２の先端部に重量を付加させる方法、吸込ベルマウス１２の近辺を吸込水槽１６内壁から支柱にてサポートする方法、立軸ポンプ１０の下部ケーシングの任意の箇所を中間床でサポートし支点を増す方法等がある。いずれの方法も、固有振動数を変化する方法としては有効であるが、吸込水槽１６内の設備の事前計画及び基礎剛性を含めた固有振動数の検討に時間を費やし、設計、設備費用の増加が懸念される。
【０００６】
また、立軸ポンプ１０は吸込水槽１６内の水位に合わせて、羽根車の位置を最適箇所に配置して、揚水運転を行っている。吸込水槽１６内の水位が最低水位ＷＬ２より低下すると吸込ベルマウス１２より空気を吸込み「空気吸込み渦」が発生する。吸込水槽１６内での「空気吸込み渦」は、吸込水槽１６内で片寄り流速となり、水没している吸込ベルマウス１２全体を左右に動かす原因となり、吸込ベルマウス１２が振動する。
【０００７】
また、「空気吸込み渦」は、揚水作用を行う羽根車内に入ると、片寄り現象により、「羽根車間に空気と水の比重差」が発生し、羽根車のアンバランスが生じ、ポンプ下部のケーシングを振動させる加振力となり、ケーシングが振動する。このように空気吸込み渦はポンプケーシングを振動させる振動発生源となるため、「空気吸込み渦」の発生を防止する対策が必要になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ポンプ設置床下部のポンプケーシングの振動を効果的に抑制できると共に、ポンプケーシングを振動させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生を防止できる立軸ポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、吸込水槽上部のポンプ設置床に設置され、該ポンプ設置床でポンプ荷重が支持された立軸ポンプを具備する立軸ポンプ装置において、立軸ポンプの吸込ベルマウスの先端部下方の吸込水槽底面に、該吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、吸込ベルマウスは、その先端部に下端フランジを具備し、整流板装置は、下フランジと上フランジを備え、該下フランジと上フランジの間に整流板を取り付けた構成であり、整流板装置の下フランジを吸込水槽の底面に固定すると共に、該整流板装置の上フランジと吸込ベルマウスの下端フランジの間に間隙を設け、該整流板装置の上フランジに固定用ボルトを介して吸込ベルマウスの下端フランジを固定したことを特徴とする。
【００１０】
吸込水槽上部のポンプ設置床でポンプ荷重が支持された立軸ポンプにおいては、該ポンプ設置床下方のケーシングの長さの変化に伴い、立軸ポンプの固有振動数も変化し、ポンプ回転サイクル近傍では共振現象が起り振動が発生し、その振動は吸込ベルマウス先端部が最大振幅値となる。そこで上記のように、吸込ベルマウスの先端部下方の吸込水槽底面に、該吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、整流板装置の下フランジを吸込水槽の底面に固定すると共に、整流板装置の上フランジと吸込ベルマウスの下端フランジの間に間隙を設け、整流板装置の上フランジに固定用ボルトを介して吸込ベルマウスの下端フランジを固定することにより、共振現象による振動を効果的に抑制することができると共に、吸込ベルマウスに流入する水の流れを整流するので、ポンプケーシングを振動させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生を防止できる。また、この種の立軸ポンプ装置においては、吸込水槽の底面にヘドロ等の堆積物が堆積するが、整流板装置の吸込水槽の底面からの高さを該ヘドロに埋没しない所定の高さとすることにより、吸込ベルマウスの固定及び取り外しも容易にできる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の立軸ポンプ装置において、整流板装置の整流板は、上部中央部を凹状に切り欠いた形状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の立軸ポンプ装置において、吸込ベルマウスの下端フランジと整流板装置の上フランジとの間隙の外周部を覆うように、整流板装置用カバーを設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記のように吸込ベルマウスの下端フランジと整流板装置の上フランジとの間隙の外周部を覆うように、整流板装置用カバーを設けたので、この隙間を通って流入する雑物が固定用ボルトに絡みつくのを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る立軸ポンプ装置の構成を示す図である。図２において図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本立軸ポンプ装置は待機運転ポンプの例、即ちポンプ部ケーシング１１と吸込ベルマウス１２の間のケーシングに複数の吸気口２３を設け、該吸気口２３のそれぞれに吸気管２４の一端を接続し、該吸気管２４の他端はポンプ設置床１４の上部に開口した構成を採用している。
【００１５】
立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の先端部下方の吸込水槽１６の底面１６ａに所定高さを有する整流板装置２５を設け、該整流板装置２５に吸込ベルマウス１２の先端部を固定する。整流板装置２５は上下にフランジ２５−１、２５−２を具備し、図３にＡ−Ａ断面を示すように、該上下フランジ２５−１、２５−２間に上部中央部を凹状に切り欠いた形状の整流板２５−３を十字状に交差させて取り付けた構成である。また、整流板２５−３間の上下フランジ２５−１、２５−２間にバッフル板２５−４を取り付けている。上記構成の整流板装置２５をその下のフランジ２５−２を複数本（図では１６本）の基礎固定用ボルト２６で吸込水槽１６の底面１６ａに固定する。
【００１６】
図４は整流板装置２５に吸込ベルマウス１２を固定する部分（図２のＢ部分）の拡大図である。吸込水槽１６の底面１６ａに固定した整流板装置２５の上フランジ２５−１に複数本の固定用ボルト２７をダブルナット２８で固定する。そして整流板装置２５の上端部と吸込ベルマウス１２の下端部の間隙Ｄを調整するためのダブルナット２９を介在させて吸込ベルマウス１２の下端フランジ１２−１をナット３０で固定する。３１は整流板装置２５の上端部と吸込ベルマウス１２の下端部の間隙Ｄに雑物が流入し固定用ボルト２７に絡み付くのを防止するための整流板装置用カバーであり、該整流板装置用カバー３１は筒状で間隙Ｄの外周部を覆うように、ナット３０上部の固定用ボルト２７にナット３２で取り付けている。
【００１７】
上記構成の立軸ポンプ装置において、立軸ポンプ１０の運転時に吸込水槽１６内の水位が最低運転水位ＷＬ１１より高い位置にある間は、空気の吸込みがなく、押込みヘッドが作用しているので、立軸ポンプ１０は正規の排水を行っている。つまり吸込水槽１６内の水は整流板装置２５を通って吸込ベルマウス１２に吸込まれ吐出側ケーシング１３の吐出口から排水配管（図示せず）を通って排出される。
【００１８】
水位が最低運転水位ＷＬ１１より低下してくると吸込ベルマウス１２に吸込まれる水の流速による負圧作用によって吸気管２４から空気が吸込まれる。このように水位の低下に応じて空気の吸込量が変化し、徐々に排水量が低下する。更に吸込水槽１６への流れ込む水量が減少して水位が低下し排水開始水位ＷＬ１２以下となり、吸気口２３付近の水位ＷＬ１３まで達すると、羽根車の入口側に空気溜りが生じて、立軸ポンプ１０は完全に排水を停止する。
【００１９】
吸込水槽１６内の水位が回復して羽根車の入口端に近い水位に達すると、空気の置換作用により、立軸ポンプ１０の排水能力が回復して排水を開始する。従って、何等外部制御することなく、安定した待機運転が可能となる。
【００２０】
上記のように吸込水槽１６の底面１６ａに基礎固定用ボルト２６で強固に固定された整流板装置２５の上フランジ２５−１に複数本の固定用ボルト２７を取り付けておき、該固定用ボルト２７を介して吸込ベルマウス１２の下端部を固定するので、吸込ベルマウス１２は固定用ボルト２７及び整流板装置２５を介して吸込水槽１６の底面１６ａに強固に固定されることになる。これにより立軸ポンプ１０の固有振動数と回転サイクルが一致することで発生する共振現象による振動を効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、上記のように立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の先端下方に整流板装置２５を設けることにより、吸込ベルマウス１２に流入する水の流れを整流するので、ポンプケーシングを振動させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生を抑制できる。また、立軸ポンプ１０の揚水不可能な最低水位での排水が要求される上記待機運転又は管理運転においても吸込水槽１６内の乱流を防止できる。
【００２２】
通常、立軸ポンプ装置においては、吸込水槽１６はポンプ揚水に合った最適形状としている。また、ポンプ機場計画において、土木施工の制限より吸込水槽を最適形状に確保できないときは、吸込水槽内の流水部に「水中渦発生防止及び空気吸込み渦防止壁」を設けて、空気吸込み渦の発生を防止するようにしている。しかしいずれにおいても、機場の土木施工前に十分な検討を必要とする。また、ポンプ仕様の最終決定においては、排水能力の再検討があり、吸込水槽の形状が必ずしも最適形状と一致しない場合がある。その場合、機場の土木二次施工において対処する必要があり、ポンプ本体を含めた機械設備側での詳細な検討が要求される。又旧機場の更新においては、その都度検討することが必要となる。
【００２３】
このような場合でも、上記のように立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の先端下方に整流板装置２５を設けることにより、「水中渦発生防止及び空気吸込み渦防止」の対策が可能となる。特に、旧機場のポンプ設備の更新においては、ポンプ排水能力の変更による吸込水槽内形状の最適形状にならないことが多く、渦発生防止設備の追加施工が要求される場合でも、本発明では立軸ポンプ１０の吸込ベルマウス１２の下方の吸込水槽１６の底面１６ａに整流板装置２５を固定して設け、該整流板装置２５の上端部に吸込ベルマウス１２を固定することで対処できるから、追加施工が極めて容易となる。
【００２４】
上記のような立軸ポンプ装置では、長期的に見ると、吸込水槽１６の底面１６ａにヘドロ等の堆積物が堆積する（図１参照）が、整流板装置２５の高さを堆積物に埋没しない高さとすることにより、該整流板装置２５の上端部に吸込ベルマウス１２の下端部を固定したり、取り外したりすることが容易となる。
【００２５】
なお、上記例では立軸ポンプ１０の固有振動数と回転サイクルが一致することで発生する共振現象による振動の抑制と、振動発生源となる空気吸込み渦の発生をも防止するために整流板装置２５を設ける例を示したが、共振現象による振動の抑制のみの場合は、吸込水槽１６の底面１６ａに堆積する堆積部に埋没しない高さ寸法の基礎固定用ボルト等の固定部材を設け、該固定部材に吸込ベルマウス１２を固定するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００２７】
請求項１及び２に記載の発明によれば、吸込ベルマウスの先端部下方の吸込水槽底面に、該吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、整流板装置の下フランジを吸込水槽の底面に固定すると共に、整流板装置の上フランジと吸込ベルマウスの下端フランジの間に間隙を設け、整流板装置の上フランジに固定用ボルトを介して吸込ベルマウスの下端フランジを固定することにより、共振現象による振動を効果的に抑制することができると共に、吸込ベルマウスに流入する水の流れを整流するので、ポンプケーシングを振動させる振動発生源となる空気吸込み渦の発生を防止できる。また、この種の立軸ポンプ装置においては、吸込水槽の底面にヘドロ等の堆積物が堆積するが、整流板装置の吸込水槽の底面からの高さを該ヘドロに埋没しない所定の高さとすることにより、吸込ベルマウスの固定及び取り外しも容易にできる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、吸込ベルマウスの下端フランジと整流板装置の上フランジとの間隙の外周部を覆うように、整流板装置用カバーを設けたので、この隙間を通って流入する雑物が固定用ボルトに絡みつくのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の立軸ポンプ装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る立軸ポンプ装置の構成例を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１０立軸ポンプ
１１ポンプ部ケーシング
１２吸込ベルマウス
１３吐出側ケーシング
１４ポンプ設置床
１５吊り下げケーシング
１６吸込水槽
１７機器設置床
１８変速機
１９架台
２０立軸
２２堆積物
２３吸気口
２４吸気管
２５整流板装置
２６基礎固定用ボルト
２７固定用ボルト
２８ダブルナット
２９ダブルナット
３０ナット
３１整流板装置用カバー
３２ナット

Claims

吸込水槽上部のポンプ設置床に設置され、該ポンプ設置床でポンプ荷重が支持された立軸ポンプを具備する立軸ポンプ装置において、
前記立軸ポンプの吸込ベルマウスの先端部下方の前記吸込水槽底面に、該吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、
前記吸込ベルマウスは、その先端部に下端フランジを具備し、
前記整流板装置は、下フランジと上フランジを備え、該下フランジと上フランジの間に整流板を取り付けた構成であり、
前記整流板装置の下フランジを前記吸込水槽の底面に固定すると共に、該整流板装置の上フランジと前記吸込ベルマウスの下端フランジの間に間隙を設け、該整流板装置の上フランジに固定用ボルトを介して前記吸込ベルマウスの下端フランジを固定したことを特徴とする立軸ポンプ装置。
請求項１に記載の立軸ポンプ装置において、
前記整流板装置の整流板は、上部中央部を凹状に切り欠いた形状であることを特徴とする立軸ポンプ装置。
請求項１又は２に記載の立軸ポンプ装置において、
前記吸込ベルマウスの下端フランジと整流板装置の上フランジとの間隙の外周部を覆うように、整流板装置用カバーを設けたことを特徴とする立軸ポンプ装置。