JP4768133B2

JP4768133B2 - 縦軸ポンプの空気吸入装置

Info

Publication number: JP4768133B2
Application number: JP2001002145A
Authority: JP
Inventors: 忠行山崎
Original assignee: 株式会社三井三池製作所
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: JP2002206495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を吸入させるための空気吸入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦軸ポンプにおける空気吸入装置では、羽根車下方のポンプケーシング内に空気孔をもち他端が大気に開放された空気管を備えている。例えば、羽根車の下方に設けられた吸水管に空気孔を設けることにより、水位が最低水位レベル以下になった時に、羽根車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を吸入させ、自動的に気水混合運転ならびに気中運転に切り換えて運転する。
【０００３】
また、水位が最低水位レベル以下に低下したとき羽根車入口部に生じる負圧によって吸水管内に、空気孔を介して大気から空気を吸入させることにより、気水混合運転を行い揚水開始ならびに停止が急激に行われずに安定した運転を可能にする。
【０００４】
前記各縦軸ポンプにおいては、吸水管に空気孔から空気を導入する際に、各縦軸ポンプの目的に応じた必要十分な量の空気を迅速に且つ均一に導入する必要がある。
【０００５】
しかしながら、これらの従来技術では、空気孔から吸気された空気の泡がポンプケーシング内に均一に分散しないという問題があった。
【０００６】
そのため、例えば複数個の空気孔を設けて必要な空気を均一且つ迅速に導入したり、複数の空気孔を小径として泡状の空気を均一に導入する手段が用いられている。
また、吸水管内は羽根車の回転により軸心を中心として渦流が発生している。そのため、サージングが発生し騒音を発するとともに運転不能に陥ることもある。
【０００７】
そこで、運転時の渦流の発生を防止するばかりか吸水管に空気を均一に導入することで気水混合運転を可能とした縦軸ポンプとして、特開平８−１０５４００号公報に提示されたものが知られている。
【０００８】
この公報に提示されている縦軸ポンプは、吸水管の内周に沿って配置された内壁に多数の空気孔を有する筒体状の空気室と、前記内壁の内面において互いに所定の間隔を有して突設されているとともに先端に前記空気室に連通した空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板とを備えたものである。
【０００９】
しかしながら、前記特開平８−１０５４００号公報に提示されている縦軸ポンプは、吸水管の内周に沿って配置された内壁に設けられた多数の空気孔から吸水管の内周付近と、複数の渦流防止板の先端から空気が吸水管の中心部分に導入されるだけである。
【００１０】
従って、吸水管の内周付近と中心部分との間の部分については空気の導入が十分でなく、吸水管の全域において均一な空気の導入が図れない、という問題がある。
【００１１】
そこで、特願平１１−３４１９５６号にて出願されているように、前記サージングの発生を防止するばかりか、吸水管の全域において均一な空気の導入が図れる縦軸ポンプの空気吸入装置が提供されている。
【００１２】
前記特願平１１−３４１９５６号にて出願されている縦軸ポンプは、図５ならびに図６に示されており、図６は図５のＡ−Ａ断面を表している。
本従来技術は、縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を吸入させるための空気吸入装置であって、前記吸水管の内周面または外周面に沿って配置され前記吸水管内に通じる多数の空気孔を有する環状の空気室と、前記吸水管の内周面において互いに所定の間隔を有して突設されているとともに上端面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板と、前記吸水管に配置された前記空気室から大気に通じる空気管とからなるものである。
【００１３】
前記特願平１１−３４１９５６号によれば、縦方向へ延びる複数の渦流防止板により渦流を解消してサージングの発生を防止するとともに、吸水管の内周に沿って配置された内壁に形成された空気孔と前記複数の渦流防止板の上端面に形成した空気孔とから空気が導入される。
【００１４】
また、前記各渦流防止板が前記吸水管の平面中央において互いに交差している場合には、吸水管の内周から中心に渡って配置された渦流防止板の上端面に形成された空気孔から吸水管に空気が導入される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術では、各渦流防止板の上端面に設けられた空気孔からの空気吸入であって、吸水管の平面における面積に対して空気孔の面積割合が小さく、特に各渦流防止板の間の領域において、空気の泡が、均一に羽根車に対して発生しにくく、より安定した振動等の少ない縦軸ポンプの運転性能が得られにくいという問題がある。
【００１６】
また、前記従来技術では、空気孔が吸水管の内面ならびに渦流防止板の上面に一旦開口されてしまうと、その一旦設定された空気量を変えることには限界があり、運転状況に応じた調整が出来ないという不都合がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設けられた吸水管内にポンプ水槽の上方の大気から空気を吸入させるための空気吸入装置であって、前記吸水管の外周面もしくは内周面に沿って配置され前記吸水管に通じる多数の空気孔を有する環状の空気室と、前記吸水管の内周面において互いに所定の間隔を有して突設されているとともに側面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板と、前記吸水管に配置された前記空気室から大気に通じる空気管とからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、吸水管の内周面に設けられた前記空気室に連通した複数の空気孔に加えて、前記各渦流防止板の側面に複数の空気孔を設けることで、吸水管のほぼ全域において、空気の泡を発生させることが出来る。
【００１９】
前記縦軸ポンプの空気吸入装置であって、前記側面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板の上面に吸水管の中心を軸とした環状の吸気パイプを載設し、前記吸気パイプは前記渦流防止板を介して前記空気室と連通して、その円周上のパイプ壁面に複数の空気孔を有していることを特徴とする。
【００２０】
前記吸水管の内周面に設けられた前記空気室に連通した複数の空気孔ならびに、前記各渦流防止板の側面に設けられた複数の空気孔に加え、前記渦流防止板の上面に載設された吸気パイプの空気孔により、さらに前記吸水管のほぼ全域において、空気の泡を発生させることが出来る。
【００２１】
縦軸ポンプの空気吸入装置であって、前記渦流防止板の側面が側面板にて構成され、異なる口径よりなる複数の空気孔を備えた前記側面板が各々交換可能であることを特徴とする。
【００２２】
前記のように前記渦流防止板の側面が側面板にて構成され、揚水量や運転時間、ならびに待機時間等の運転状況ならびにポンプの振動値や騒音値等の運転性能等を考慮して、異なる口径よりなる複数の空気孔をもった前記側面板が交換可能であり、運転状況等へのより柔軟性のある対応が出来る。
【００２３】
前記空気管の入口部分には、制御弁が設けられ、揚水量ならびに運転状態を監視して、吸入空気量のオンオフ制御ならびに流量制御を行うことを特徴とする。
【００２４】
前記制御弁は、前記空気管の開閉のためのオンオフ弁として、ならびにポンプの振動値や騒音値等の運転状況を監視しながら空気量を制御するコントロール弁として使用される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の好ましい実施の形態の一例における空気吸入装置を羽根車下の吸水管に設けた場合の縦軸ポンプの本体全体図ならびに主要部の断面詳細を示すものである。
【００２７】
本発明は、羽根車１の下方に設けられた吸水管２内に空気管７を介して大気から空気を吸入させる構成の空気吸入装置であって、従来周知の各種縦軸ポンプについて実施が可能である。
【００２８】
以下、図１ならびに図２を参照しその詳細を説明する。
本実施の形態である縦軸ポンプの空気吸入装置は、羽根車１の下方に設けられた吸水管２の外周面２１に沿って環状に配置された空気室３と、前記吸水管２の内周面２２において互いに所定の間隔を有して縦方向ならびに中心方向へ延びて突設されている吸い込み時に流入水の渦流化するのを防止する４枚の渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを有している。
【００２９】
殊に、前記空気室３はその内壁となる吸水管２の内壁２３に多数の空気孔３１が形成されているとともに、前記各渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２には前記空気室３に連通した複数の空気孔４３がそれぞれ設けられている。
【００３０】
また、前記空気室３にポンプ水槽の外部で大気に通じる空気管７が接続されており、そのポンプ水槽を出たところに空気量を調整するための、あるいはポンプ水槽の液面計に連動してオンオフ作動する制御弁９が設けられている。
【００３１】
本実施の形態によれば、羽根車１が回転して吸水管２内が吸引状態にあるときに、空気管７が開口状態であれば、負圧により外気が吸い込まれ、空気室３から吸水管２の側壁２３に設けられた多数の空気孔３１および渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２に設けられた複数の空気孔４３から一度に，空気が吸水管２内に導入される。しかしながら、その空気量をポンプの使用状態ならびに運転状況等に応じて、前記制御弁９にて流量制御をすることで幅広い対応が可能である。
【００３２】
前記のようにポンプ水槽の液面計と連動させる場合には、液面が最低水位レベルに下がると制御弁９が開き、また、液面が最低水位レベル以上に回復すると制御弁９が閉じる。
【００３３】
従って、例えば、水位が最低水位レベル以下になった時に、空気管７内に大気から空気を吸入させることにより、自動的に気水混合運転に切り換えて，渦の吸込み、呼吸現象の発生を防止して安定した運転が出来る。
また、水位が低下したとき吸水管２内に大気から空気を吸入させることにより、揚水開始ならびに停止が急激に行われずに安定した運転を可能にすることが出来る。
【００３４】
前記のような揚水運転から気水混合運転へ、更には気水混合運転から気中運転への移行時、またはその逆の気中運転から気水混合運転へ、更に気水混合運転から揚水運転への移行時において、前記制御弁９にて流量制御することで、従来に増して、幅広い運転領域において安定した運転性能を確保出来る。
【００３５】
殊に、本実施の形態では、吸水管２の側壁２３に設けられた多数の空気孔３１から空気を導入する手段に加えて、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２に設けた複数の空気孔４３から空気を導入させることにより、吸水管２の横断面においてその全域に渡って均一に空気を導入することができることから、安定した気水混合運転が可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態では、前記４枚の渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより吸水管２内は羽根車１の回転により軸心を中心として生じる渦流が緩衝されて、サージングや騒音が発生したり運転不能に陥ることもない。
【００３７】
更にまた、前記空気室３の実施の形態として、前記吸水管２の側壁２３には空気孔３１を設けず、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２のみに空気孔を設けることで充分な空気量ならびに均一な空気泡を得られる場合もある。
【００３８】
前記４枚の渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが吸水管２の平面中央において互いに交差して全体として十字型の渦流防止板４を形成する場合もある。
【００３９】
前記渦流防止板４の実施の形態として、各渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをポンプ運転時における吸水管２内の渦流に対向する方向に向けて配置して、より優れた整流効果を挙げることができる。
【００４０】
前記の実施例では、前記４つの渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを互いに直角となるように設けたが、設置数および幅や長さなどは吸水管２の形状や大きさ、更には縦軸ポンプの使用目的などに応じて適宜定めればよい。
【００４１】
また、前記各種の渦流防止板４の実施の形態であって、前記渦流防止板の両側の各側面４２もしくは前記各側面４２と吸気パイプ６に空気孔を設けるのに加えて、前記渦流防止板４の上端面にも空気孔を設ける場合もある。
【００４２】
更に、本発明の実施の形態では、前記空気室３を吸水管２の高さ方向に設置する高さ位置ならびに空気孔３１を含めて縦幅についても、吸水管２の形状や大きさ、更には縦軸ポンプの使用目的などに応じて適宜定めればよい。
【００４３】
図２ならびに図３は前記渦流防止板４の実施の形態の一例の詳細である。
【００４４】
図２は、前記に記載したように羽根車１の下方に設けられた吸水管２の外周面２１に沿って環状に配置された空気室３と、前記空気室３は吸水管２の内壁２３に多数の空気孔３１が形成されているとともに、前記吸水管２の内周面２２において互いに所定の間隔を有して縦方向ならびに中心方向へ延びて突設されている吸い込み時に流入水の渦流化するのを防止する４枚の渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを有している。
前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの両側の各側面４２には前記空気室３に連通した複数の空気孔４３がそれぞれ設けられている。
【００４５】
図３は、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄであって、その渦流防止板の上端面４１の中央付近に、吸水管２の中心を軸とした環状の吸気パイプ６を載設している。
前記吸気パイプ６は、そのパイプの円周上のパイプの壁面に複数の空気孔４４を備えている。
【００４６】
前記吸気パイプ６を載設することで、前記吸気パイプの無い渦流防止板４に比べて、益々均一な空気泡を吸水管２内に発生することができ、より安定した運転性能を得られる。
【００４７】
図４は、前記渦流防止板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの一実施例であって、その両側にある側面板４５がその渦流防止板本体に取付けボルト２４で取付けられており、異なった口径の複数の空気孔を備えた側面板４５を運転状況ならびに運転性能等に応じて交換することが可能であり、より柔軟性のある対応が出来る。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、吸水管の内壁に設けた多数の空気孔と、吸水管の内壁に沿って縦方向へ延びる複数の渦流防止板の側面に設けた多数の空気孔から空気が一度に吸水管内に導入されることで、吸水管の平面全域において迅速且つ均一で細かい泡状の空気が導入され、従来に増して、縦軸ポンプの幅広い運転領域にて安定した効率の良い運転性能を得られる。
また、渦流防止板の両側にある側面板を交換可能としたことで、ポンプの使用状況に応じて、あるいは、空気泡の均一状態を見ながら最適な縦軸ポンプの空気吸入装置を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気吸入装置を備えた縦軸ポンプの正面図ならびに主要部の詳細を示している断面図。
【図２】渦流防止板の断面拡大図。
【図３】パイプ状空気孔を備えた渦流防止板の断面拡大図。
【図４】側面の取替可能な渦流防止板の詳細を示している拡大図。
【図５】従来例の実施の形態を示した縦軸ポンプの渦流防止板の詳細を示した断面図。
【図６】図５の渦流防止板のＡ−Ａ断面拡大図。
【符号の説明】
１羽根車
２吸水管
３空気室
４渦流防止板
４a 渦流防止板
４b 渦流防止板
４c 渦流防止板
４d 渦流防止板
６吸気パイプ
７空気管
９制御弁
２１外周面
２２内周面
２３内壁
２４取付けボルト
３１空気孔
４１上端面
４２側面
４３空気孔
４４空気孔
４５側面板

Claims

縦軸ポンプにおける羽根車の下方に設けられた吸水管内に大気から空気を吸入させるための空気吸入装置であって、前記吸水管の外周面もしくは内周面に沿って配置され前記吸水管に通じる多数の空気孔を有する環状の空気室と、前記吸水管の内周面において互いに所定の間隔を有して突設されているとともに側面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板と、前記吸水管に配置された前記空気室から大気に通じる空気管とからなる縦軸ポンプの空気吸入装置において、前記側面に前記空気室に連通した複数の空気孔を有する縦方向へ延びる複数の渦流防止板の上端面に吸水管の中心を軸とした環状の吸気パイプを載設し、前記吸気パイプは前記渦流防止板を介して前記空気室と連通して、その円周上のパイプ壁面に複数の空気孔を有していること、を特徴とする縦軸ポンプの空気吸入装置。
前記渦流防止板の側面が側面板にて構成され、異なる口径よりなる複数の空気孔を備えた前記側面板が各々交換可能であること、を特徴とする請求項１に記載の縦軸ポンプの空気吸入装置。