JP5155113B2 - underwater pump - Google Patents
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Description
本発明は、雨水、汚水等の水が溜まった箇所から、この水を汲み上げ、排水するために用いられる水中ポンプに関する。 The present invention relates to a submersible pump used for pumping up and draining water from a place where water such as rain water and sewage is collected.
水中ポンプは、例えば、雨水、汚水等の水(以下「下水」という。)が流れ込み、この下水が溜まった下水ピット、地下空間等の下水の貯水箇所に設置され、この貯水箇所から下水を汲み上げ、下水道等の処分施設に排水するために用いられる。このような水中ポンプとしては、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。
上記特許文献1に記載された水中ポンプには、モータフレームの外側に水(冷却水)が封入されたウォータージャケットが設けられると共に、下部軸受及び下部軸封装置を囲むオイルボックスとポンプケーシングとの間に熱交換器が配置されている。この熱交換器には、内部に冷却水が封入された冷却ボックスと、この冷却ボックス内の空間を上側液室と下側液室とに区画する隔壁状の冷却エレメントとが設けられている。
For example, submersible pumps are installed in sewage storage areas such as rainwater and sewage (hereinafter referred to as “sewage”) and collected in sewage pits and underground spaces. Used for draining to disposal facilities such as sewers. As such a submersible pump, what was described in patent document 1 is known, for example.
The submersible pump described in Patent Document 1 includes a water jacket in which water (cooling water) is sealed outside the motor frame, and includes an oil box and a pump casing that surround the lower bearing and the lower shaft seal device. A heat exchanger is arranged between them. This heat exchanger is provided with a cooling box in which cooling water is enclosed, and a partition-like cooling element that divides the space in the cooling box into an upper liquid chamber and a lower liquid chamber.
ここで、ウォータージャケットに連通した上側液室内には、モータ軸に連結された羽根車(循環用インペラ)が配置されており、この循環用インペラがモータ軸と一体となって回転することにより、遠心ポンプの作用により上側液室内とウォータージャケットとの間で水が循環する。また下側液室には、羽根車(揚水インペラ)により吸上げられた下水(揚水)が内部を流通する。 Here, in the upper liquid chamber communicated with the water jacket, an impeller (circulation impeller) connected to the motor shaft is disposed, and the circulation impeller rotates integrally with the motor shaft. Water circulates between the upper liquid chamber and the water jacket by the action of the centrifugal pump. In the lower liquid chamber, sewage (pumped water) sucked up by an impeller (pumped impeller) circulates.
これにより、特許文献1記載の水中ポンプでは、熱交換器における上側液室内を流通する冷却水の熱が冷却エレメントを介して、下側液室内を流通する揚水側へ移動し、冷却水が上側液室内で冷却された後にウォータージャケットへ流入し、この冷却水によりポンプ駆動用モータの効率的に冷却される。
しかしながら、下水が土等の固体粒子やピッチ等のゲル状質(以下、これらを包括して「スラリー成分」という。)を多く含み、このスラリー成分が下水中に分散し、又は懸濁した状態になっている場合には、このような下水を特許文献1に記載されたような水中ポンプを用いて汲み上げると、熱交換器における下側液室の内壁部にスラリー成分が固着し、下側液室の内壁におけるスラリー成分の固着量が経時的に増加することがある。 However, the sewage contains a large amount of solid particles such as soil and gel-like substances such as pitch (hereinafter collectively referred to as “slurry component”), and the slurry component is dispersed or suspended in the sewage. When such sewage is pumped up using a submersible pump as described in Patent Document 1, the slurry component adheres to the inner wall of the lower liquid chamber in the heat exchanger, and the lower side The amount of slurry component adhering to the inner wall of the liquid chamber may increase over time.
そして、スラリー成分が下側液室の内壁に固着すると、このようなスラリー成分の熱伝導率は、冷却エレメントの素材と比較し、かなり低いものであることから、冷却エレメントを通した熱移動の効率が低下すると共に、下側液室における揚水の流通路の断面積が縮小し、下側液室内における揚水の流通量が減少する。この結果、熱交換器による冷却水を冷却する能力(熱交換能力)が低下するため、モータに対する冷却が不足し、温度上昇によりモータに損傷、劣化が生じるおそれがある。 When the slurry component adheres to the inner wall of the lower liquid chamber, the thermal conductivity of such a slurry component is considerably lower than that of the material of the cooling element. As the efficiency decreases, the cross-sectional area of the pumped water flow path in the lower liquid chamber decreases, and the flow rate of pumped water in the lower liquid chamber decreases. As a result, the ability to cool the cooling water by the heat exchanger (heat exchange ability) is reduced, so that the motor is not sufficiently cooled, and the motor may be damaged or deteriorated due to the temperature rise.
上記のような問題は、揚水インペラにより吸上げられた揚水の一部を、直接ウォータージャケットの内部に供給し、この下水を冷却水としてウォータージャケットの内部に流通させることで、モータを冷却する水中ポンプにも、同様に生じ得る。
本発明の目的は、上記事実を考慮し、冷却液室内を流通して原動機を冷却する冷却液に対して熱吸収を行う揚水が流通する熱交換室の内部に、揚水中に含まれるスラリー成分が残留することを効果的に抑制できる水中ポンプを提供することにある。
The above problem is that a part of the pumped water sucked up by the pumped impeller is supplied directly to the inside of the water jacket, and this sewage is circulated inside the water jacket as cooling water to cool the motor. It can occur in the pump as well.
The object of the present invention is to take the above-mentioned facts into consideration, and the slurry component contained in the pumped water inside the heat exchange chamber in which the pumped water that performs heat absorption for the coolant that flows through the coolant chamber and cools the prime mover flows. It is in providing the submersible pump which can suppress effectively remaining.
本発明の請求項1に係る水中ポンプは、電動機から伝達されるトルクによりポンプ室内に配置された揚水インペラを回転させ、該揚水インペラにより吸入口を通して揚水をポンプ室内に吸入すると共に、吐出口を通して前記ポンプ室内の揚水を加圧状態として排出する水中ポンプであって、前記電動機を密封した電動機ケーシングの外周側に配置され、該電動機ケーシングとの間に冷却液が封入される第1の冷却液室を形成する外筒部材と、冷却液が封入されると共に、前記第1の冷却液室内にそれぞれ開口する給液口及び排液口を通して該第1の冷却液室と連通した第2の冷却液室と、前記第2の冷却液室内に配置され、前記電動機の回転時に、前記給液口を通して前記第2の冷却液室内の冷却液を前記第1の冷却液室内に供給すると共に、前記排液口を通して前記第1の冷却液室内の冷却液を前記第2の冷却液室内に吸入する循環用インペラと、熱交換可能な冷却隔壁を介して前記第2の冷却液室に隣接するように配置され、前記揚水インペラにより前記ポンプ室内に吸入された揚水の一部が供給されると共に、該揚水が内部を流通する熱交換室と、前記熱交換室内に配置され、前記電動機から伝達されるトルクにより回転しつつ、前記ポンプ室内から前記熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、該揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、該スラリー成分を破砕する破砕部材と、を有することを特徴とする。 A submersible pump according to claim 1 of the present invention rotates a pumping impeller disposed in a pump chamber by torque transmitted from an electric motor, and sucks pumped water into the pump chamber through the suction port by the pumping impeller, and passes through a discharge port. A submersible pump that discharges pumped water in the pump chamber in a pressurized state, and is disposed on an outer peripheral side of an electric motor casing in which the electric motor is sealed, and a first cooling liquid in which a cooling liquid is sealed between the electric motor casing An outer cylinder member forming a chamber, and a second cooling in which a cooling liquid is enclosed and communicated with the first cooling liquid chamber through a liquid supply port and a liquid discharge port respectively opened in the first cooling liquid chamber A liquid chamber and a second cooling liquid chamber are disposed in the second cooling liquid chamber, and when the electric motor rotates, the cooling liquid in the second cooling liquid chamber is supplied to the first cooling liquid chamber through the liquid supply port. Adjacent to the second cooling liquid chamber through a circulation impeller for sucking the cooling liquid in the first cooling liquid chamber into the second cooling liquid chamber through the drain port and a heat exchangeable cooling partition wall. A part of the pumped water sucked into the pump chamber by the pumped impeller is supplied, and a heat exchange chamber in which the pumped water circulates, and a heat exchange chamber disposed in the pump chamber and transmitted from the electric motor. A crushing member that stirs the pumped water supplied from the pump chamber into the heat exchange chamber while rotating by the generated torque, and crushes the slurry component when the slurry component is contained in the pumped water. It is characterized by that.
上記請求項1に係る水中ポンプでは、熱交換室内に配置された破砕部材が回転しつつ、揚水インペラによりポンプ室内から熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、この揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、このスラリー成分を破砕する。これにより、熱交換室内を流通する揚水がスラリー成分を含むものであっても、破砕部材により揚水中に含まれるスラリー成分を細かく破砕できるので、比較的大サイズのスラリー成分を細分化できると共に、小サイズのスラリー成分が凝集等により成長することも防止でき、さらに破砕部材が揚水に与える攪拌力により細分化されたスラリー成分を揚水中に拡散し、又は懸濁した状態に維持できるので、揚水中のスラリー成分が熱交換室の内壁に固着することを効果的に抑制できる。 In the submersible pump according to claim 1, while the crushing member disposed in the heat exchange chamber rotates, the pumped water supplied from the pump chamber to the heat exchange chamber is stirred by the pumped impeller, and the slurry component is contained in the pumped water. If included, this slurry component is crushed. Thereby, even if the pumped water flowing through the heat exchange chamber contains a slurry component, the slurry component contained in the pumped water can be finely crushed by the crushing member, so that a relatively large size slurry component can be subdivided, It is possible to prevent the small-sized slurry component from growing due to coagulation and the like, and further, the slurry component subdivided by the stirring force given to the pumped water by the crushing member can be diffused or kept suspended in the pumped water. It can suppress effectively that the slurry component in it adheres to the inner wall of a heat exchange chamber.
この結果、請求項1に係る水中ポンプによれば、熱交換室の内壁を形成する冷却隔壁にスラリー成分が固着し、冷却隔壁を通した熱移動が阻害されることや、熱交換室内におけるスラリー成分の残留量が増加して揚水の流通量が低下することを効果的に防止できる。
また本発明の請求項2に係る水中ポンプは、請求項1記載の水中ポンプにおいて、前記破砕部材は、前記ポンプ室を前記熱交換室に連通させ、かつ前記ポンプ室内の揚水の一部を前記熱交換室に供給する連通口に面する部位に配置されたことを特徴とする。
As a result, according to the submersible pump according to claim 1, the slurry component adheres to the cooling partition that forms the inner wall of the heat exchange chamber, and the heat transfer through the cooling partition is hindered, or the slurry in the heat exchange chamber It can prevent effectively that the residual amount of a component increases and the flow volume of pumping water falls.
The submersible pump according to
また本発明の請求項3に係る水中ポンプは、請求項1又は2記載の水中ポンプにおいて、前記破砕部材は、その回転時に、前記熱交換室内を流通する揚水に前記電動機の駆動軸の外周側を旋回する旋回流を発生させることを特徴とする。
また本発明の請求項4に係る水中ポンプは、請求項1乃至3の何れか1項記載の水中ポンプにおいて、前記電動機の駆動軸の外周面における前記第2の冷却液室内に面した部位に、該駆動軸と一体となって回転すると共に、該駆動軸と前記電動機ケーシング及び前記冷却隔壁との間をそれぞれシールするメカニカルシールを嵌挿したことを特徴とする。
The submersible pump according to claim 3 of the present invention is the submersible pump according to
A submersible pump according to a fourth aspect of the present invention is the submersible pump according to any one of the first to third aspects, wherein the submersible pump is disposed at a portion of the outer peripheral surface of the drive shaft of the electric motor facing the second coolant chamber. A mechanical seal that rotates together with the drive shaft and seals between the drive shaft and the motor casing and the cooling partition wall is fitted.
以上説明した本発明に係る水中ポンプによれば、冷却液室内を流通して原動機を冷却する冷却液に対して熱吸収を行う揚水が流通する熱交換室の内部に、揚水中に含まれるスラリー成分が残留することを効果的に抑制できる。 According to the submersible pump according to the present invention described above, the slurry contained in the pumped water inside the heat exchange chamber through which the pumped water that performs heat absorption with respect to the coolant that flows through the coolant chamber and cools the prime mover flows. It can suppress effectively that a component remains.
以下、本発明の実施形態に係る水中ポンプについて図面を参照して説明する。
図1には、本発明の実施形態に係る水中ポンプの構成が軸線方向に沿った断面図により示され、図2には、図1に示された水中ポンプにおけるポンプモータ、ポンプモータに対する軸封機構及び冷却機構がそれぞれ示されている。本実施形態に係る水中ポンプ10は、例えば、雨水、汚水等の下水が流れ込み、この下水が溜まったピット、地下空間等の貯水箇所に設置される。なお、以下の説明にて、貯水箇所から水中ポンプ10の内部に吸水された下水については「揚水W」というものとする。
Hereinafter, a submersible pump according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a submersible pump according to an embodiment of the present invention in a sectional view along the axial direction. FIG. 2 shows a pump motor in the submersible pump shown in FIG. 1 and a shaft seal for the pump motor. A mechanism and a cooling mechanism are shown respectively. The
図1に示されるように、水中ポンプ10は、略円筒状のモータケーシング16の内部に密封状態で収納されたポンプモータ12と、このポンプモータ12の駆動軸14の先端部に連結固定された遠心型の揚水インペラ18とを備えている。ポンプモータ12には、モータケーシング16内に駆動軸14の外周側に固定された複数個のロータ20及び、モータケーシング16の内周側に固定された複数個のステータ22が設けられている。
ポンプモータ12では、ロータ20がケーブル、モータブラシ等を介してモータ電源(図示省略)に接続されており、このモータ電源によりロータ20に定格の駆動電流が供給されることにより、駆動軸14を所定の回転速度で回転させる。
As shown in FIG. 1, the
In the
モータケーシング16は、ポンプモータ12の軸心Cに沿った軸線方向(矢印SD方向)へ貫通する略薄肉円筒状に形成された本体筒部24を備えると共に、この本体筒部24の上端側を閉塞した略円板状の頂板26及び、本体筒部24の下端側を閉塞した略円板状の底板28を備えている。頂板26には、その下面側の中央部に円筒状の軸受箱30が一体的に形成されており、この軸受箱30内には、円環状に形成された単列の上側軸受32が嵌挿固定されている。この上側軸受32は、駆動軸14の上端部を軸支すると共に、駆動軸14を頂板26に連結している。
The
モータケーシング16の底板28には、その中央部に円形の連結口34が穿設されており、この連結口34には、有底円筒状の軸受箱36が環状のシール材(図示省略)を介して圧入、捻じ込み等により固定されている。軸受箱36は底板28から下方へ突出しており、その底面中央部に駆動軸14が貫通する円形の貫通穴37が穿設されている。軸受箱36内には、円環状に形成された複列の下側軸受38が嵌挿固定されており、駆動軸14は、下側軸受38及び軸受箱36の貫通穴37を通って、モータケーシング16の内部から下方へ突出している。下側軸受38は、駆動軸14の軸線方向の中間部を軸支すると共に、駆動軸14を軸受箱36に連結している。
The
図1に示されるように、水中ポンプ10には、モータケーシング16から下方へ突出する駆動軸14に対する軸封機構40が設けられている。軸封機構40は、駆動軸14の外周側に嵌挿されると共に、軸受箱36の下端面に密着する軸封リング42を備えている。この軸封リング42は、駆動軸14の外周面と貫通穴37の内周面との間を液密状態となるようにシールしている。
As shown in FIG. 1, the
軸封機構40は、軸封リング42の下側に配置されると共に、駆動軸14の外周側に嵌挿される円筒状のメカニカルシール44を備えている。このメカニカルシール44は、駆動軸14と一体となって回転するように駆動軸14の外周面に固定されている。またメカニカルシール44は、軸線方向に沿って軸封リング42と後述するシールフレーム部60との間に介装されており、その上端部及び下端部を軸封リング42及びシールフレーム部60にそれぞれ圧接させている。
The
メカニカルシール44は、その上端部を軸封リング42の下端面全周に亘って圧接させている。これにより、軸受箱36の貫通穴37と駆動軸14との間が軸封リング42及びメカニカルシール44により液密状態となるようにシールされる。ここで、メカニカルシール44は、例えば、摩擦抵抗が小さく、かつ若干の弾性を有する樹脂材料によりからなり、その上端部を軸封リング42に対して回転方向へ摺動可能となるように圧接させている。
The upper end of the
水中ポンプ10には、モータケーシング16の外周側に薄肉円筒状の外筒部材46が同軸的に配置されている。これにより、水中ポンプ10では、モータケーシング16の外周面と外筒部材46の内周面との間に円筒状の空間が形成され、この円筒状の空間は後述する冷却液Lが封入される第1冷却液室48とされる。外筒部材46の上端部には円環状の連結リング50が固定されており、この連結リング50は、頂板26の上面中央部に形成された円形の凸部27の外周側に嵌挿固定されている。これにより、外筒部材46は、その上端部が連結リング50を介して頂板26に連結されると共に、第1冷却液室48の上端側が連結リング50により閉塞される。
In the
水中ポンプ10には、外筒部材46の下側に、全体として略円筒状に形成された中間フレーム52が配置されている。中間フレーム52には、その上端部から外周側へ延出する環状のフランジ部54が一体的に形成されており、このフランジ部54は外筒部材46の下端部に連結固定されている。また中間フレーム52には、その内周側に中間フレーム52の内部空間を上下の小空間に区画する冷却隔壁56が一体的に形成されている。
In the
冷却隔壁56は、全体として下方へ向かって内外径が徐々に縮小する有底のすり鉢状に形成されている。具体的には、冷却隔壁56には、中間フレーム52の内周面の軸線方向中間部から内周側へ延出すると共に、下方へ向かって傾斜したテーパ部58が形成されると共に、このテーパ部58の下端側を閉塞する円板状のシールフレーム部60が一体的に形成されている。このシールフレーム部60の中央部には円形の貫通穴62が穿設されており、この貫通穴62には駆動軸14の下端部が貫通している。
The cooling
水中ポンプ10には、中間フレーム52の下側に略円板状に形成されたバックカバー64が配置されている。バックカバー64は中間フレーム52の下端側を閉塞している。これにより、中間フレーム52の内側には外部から隔離された空間が形成される。この中間フレーム52内の空間は、冷却隔壁56により軸線方向に沿って上下の小空間に区画されることになる。
The
ここで、冷却隔壁56を介して上側の小空間は、冷却液Lが封入された第2冷却液室61とされ、また冷却隔壁56を介して下側の小空間は、後述するポンプ室65に連通すると共に、ポンプ室65内から供給される揚水Wが内部を流通する熱交換室66とされる。
中間フレーム52には、径方向に沿って周壁部を貫通するパイプ状のドレイン口68が形成されており、このドレイン口68の内周端(開口端)は、熱交換室66内における上端部付近に開口している。バックカバー64の中央部には円形の連通開口70が穿設されている。
Here, the small space on the upper side through the cooling
The
一方、揚水インペラ18には、図2に示されるように、上端中央部に円形凸状のボス部72が形成されており、このボス部72を介して、揚水インペラ18は駆動軸14の下端部に同軸的に連結固定されている。このボス部72の外径は、連通開口70の内径よりも若干小さくなっている。ボス部72は連通開口70の中央部を挿通すると共に、その中心が連通開口70の中心と一致するように支持されている。これにより、ボス部72の外周面と連通開口70の内周面との間には、環状の隙間Gが形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the pumped
図1に示されるように、水中ポンプ10には、バックカバー64を介して中間フレーム52の下側にポンプケーシング74が配置されている。ポンプケーシング74は、全体として軸線方向へ貫通する肉厚円筒状に形成されており、その上端側がバックカバー64により閉塞されると共に、下端側が略円板状のフロントカバー76により閉塞されている。これにより、ポンプケーシング74の内部には、外部から区画された軸線方向へ扁平な円柱状の空間が形成され、このポンプケーシング74内の空間はポンプ室65とされる。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ室65内には、揚水インペラ18における整流部78及び、この整流部78から外周側へ延出する複数の羽根部80が回転可能に収納されている。フロントカバー76の中央部には吸水口77が開口しており、またポンプケーシング74には、その外周側に揚水インペラ18によりポンプ室65内で加圧状態とされた揚水Wの吐出口(図示省略)が形成されている。
In the
水中ポンプ10には、フロントカバー76を介してポンプケーシング74の下側に有底円筒状のポンプスタンド82が連結されており、このポンプスタンド82には、外周側の壁部に複数の開口部84が形成されている。ここで、水中ポンプ10は、ポンプモータ12の作動及び停止を制御するための制御部(図示省略)を備えると共に、例えば、水位センサ(図示省略)を備えている。水中ポンプ10の制御部は、水位センサにより貯水箇所の水位が所定の作動水位よりも高いことが検出されると、ポンプモータ12を作動させ、水位センサにより貯水箇所の水位が作動水位よりも低くなると、ポンプモータ12の作動を停止させる。作動水位は、例えばポンプケーシング74の上端部付近に設定される。
The
図2に示されるように、揚水インペラ18におけるボス部72の上端部は、バックカバー64の連通開口70を通して熱交換室66内まで突出している。また、駆動軸14の下端部には、上側に対して外径が縮小した細径部15が形成されており、この細径部15は熱交換室66内に位置している。熱交換室66内には、リング状のシールハウジング86が配置されており、このシールハウジング86は細径部15及びボス部72の外周側に嵌挿されており、これらの細径部15及びボス部72と一体となって回転する。
As shown in FIG. 2, the upper end portion of the
シールハウジング86には、軸線方向に沿って上端側に軸封リング88が形成されると共に、下端側に軸封リング88に対して内外径が大きい破砕リング90が同軸的に形成されている。軸封リング88は細径部15の外周側に位置しており、また破砕リング90はボス部72の外周側に位置している。また水中ポンプ10は、細径部15の外周側に嵌挿されるシールリング91を備えている。
A shaft sealing ring 88 is formed on the upper end side along the axial direction of the
シールリング91は、例えば、摩擦抵抗が小さく、かつ若干の弾性を有する樹脂材料によりからなり、その上端面をシールフレーム部60の下面側に圧接させると共に、下端面を破砕リング90の上面側へ圧接させ、軸線方向に若干の圧縮状態とされている。これにより、貫通穴62の内周面と駆動軸14の外周面との間がシールリング91により液密状態となるようにシールされる。
The
破砕リング90には、その外周面から攪拌突起部92を突出させており、この攪拌突起部92は、周方向に沿って破砕リング90の外周面に連続的又は間欠的に配列されている。攪拌突起部92は、例えば、平面視にて矩形状、台形状、三角状等の突起状に形成されており、破砕リング90が回転することにより、熱交換室66内の揚水Wに局部的に乱流を発生させると共に、全体として軸心Cを中心として旋回する旋回流FRを発生させる。
The crushing
図2に示されるように、中間フレーム52の内周側には、全体として略円筒状に形成された仕切部材94が配置されている。仕切部材94には、外周側に周方向へ延在するフランジ部96が全周近くに亘って形成されると共に、このフランジ部96の周方向に沿った両端部の間に軸線方向に沿って延在する樋部98が形成されている。樋部98は、その断面形状が平面視にて外周側へ向かって開いた略コ字状に形成されている。
As shown in FIG. 2, a
中間フレーム52内で、フランジ部96は外周端を中間フレーム52の内周面に密着させている。また樋部98は、上端部を底板28の下面側へ密着させると共に、一対の外周端部をそれぞれ中間フレーム52の内周面に密着させている。これにより、第2冷却液室61が仕切部材94により軸線方向に沿って上側液室部104及び下側液室部106に区画される。また樋部98と中間フレーム52の内周面との間には、軸線方向へ貫通する連通路99が形成される。
Within the
また仕切部材94には、フランジ部96及び樋部98から内周側へ延出すると共に、下方へ傾斜したテーパ部108が形成されると共に、このテーパ部108の内周端から下方へ突出する円筒部110が一体的に形成されている。これにより、これにより、第2冷却液室61が仕切部材94により軸線方向に沿って上側液室部104及び下側液室部106に区画されると共に、これら上側液室部104と下側液室部106とが円筒部110の内周側を通して互いに連通する。
Further, the
一方、モータケーシング16の底板28は、その外周端を中間フレーム52の内周面に密着させており、これにより、第1冷却液室48を中間フレーム52内の第2冷却液室61から区画している。底板28には、仕切部材94の樋部98に面し、軸線方向へ貫通する排液口100が形成されると共に、この排液口100とは反対側の端部に軸線方向へ貫通する給液口102が形成されている。これにより、第1冷却液室48は、排液口100及び給液口102をそれぞれ通じて中間フレーム52内の空間と連通する。このとき、第1冷却液室48は、給液口102を通して第2冷却液室61の上側液室部104に連通し、排液口100及び連通路99を通して第2冷却液室61の下側液室部106に連通する。
On the other hand, the outer peripheral end of the
前述したように、第1冷却液室48及び第2冷却液室61には、それぞれ冷却液Lが封入されている。第1冷却液室48及び第2冷却液室61に冷却液Lを封入する際には、これらの冷却液室48、61内に空気が浸入しないように、例えば、水中ポンプ10を冷却液Lに浸漬した状態で、この冷却液Lを冷却液室48、61に注入する。
図1に示されるように、水中ポンプ10は、メカニカルシール44の外周側に嵌挿固定される循環用インペラ112を備えている。この循環用インペラ112には、内周側にリング状のボス部114が形成されると共に、このボス部114から外周側へ延出する複数枚の羽根部116が一体的に形成されている。循環用インペラ112は、軸線方向に沿って円筒部110の内周側に配置されている。循環用インペラ112はメカニカルシール44及び駆動軸14と一体となって一方向へ回転する。これにより、第2冷却液室61内で下側液室部106から上側液室部104へ向かう冷却液Lの流れを発生させる。
As described above, the
As shown in FIG. 1, the
第2冷却液室61内に上方へ向かう冷却液Lの流れが発生することにより、上側液室部104と下側液室部106との間に液差圧が発生し、正の液圧となった上側液室部104内の冷却液Lが給液口102を通して第1冷却液室48に流れ込み、第1冷却液室48内で軸心Cを中心として旋回しつつ、上方へ移動する略スパイラル状の冷却液Lの流れを発生させる。これにより、第1冷却液室48内における排液口100付近に存在する冷却液Lが排液口100を通して下側液室部106に還流する。なお、第1冷却液室48内でスパライル状の冷却液Lの流れを効率的に発生させるために、例えば、排液口100を、その中心軸が軸線方向に対して接線方向へ傾けて形成するようにしても良い。
Due to the upward flow of the cooling liquid L in the second cooling
また水中ポンプ10では、モータケーシング16、外筒部材46及び中間フレーム52がそれぞれ熱伝導率が比較的高く、各種液体に対する耐腐食性も高い銅合金、ステンレス等の金属材料により好ましくは形成されている。
In the
次に、以上説明した本実施形態に係る水中ポンプ10の動作及び作用について説明する。
水中ポンプ10は、前述したように、基本的には下水が溜まった貯水箇所に設置されるが、水以外の各種液体を汲み上げるために用いることも可能である。また、下水ピット等の貯水施設に常時設置して使用することも可能であるし、また大雨、洪水等により浸水した地下室等の施設から下水を排水する場合に、臨時に設置して使用することも可能である。
Next, the operation and action of the
As described above, the
水中ポンプ10では、貯水箇所の水位が所定の作動水位を超えると、ポンプモータ12が駆動軸14を所定の回転方向へ所定の速度で回転させ、この駆動軸14と一体となって揚水インペラ18がポンプ室65内で回転する。これにより、貯水箇所の下水が、吸水口77を通してポンプ室65内に揚水Wとして吸入される。ポンプ室65内の揚水Wは、一方向へ回転する羽根部80により加圧されつつ、大部分がポンプ室65に形成された吐出口から吐出される。この吐出口には、エルボ、ホース等からなる配管が接続されており、この配管を通して揚水Wは下水道等の排水設備へ排水される。
In the
水中ポンプ10では、ポンプ室65内で揚水インペラ18が回転することにより、ポンプ室65内に吸入された揚水Wの一部が、揚水インペラ18の背面側に開口した連通開口70(隙間G)を通して熱交換室66内に流入する。このとき、隙間Gに面して配置された破砕リング90も駆動軸14と一体となって回転する。
これにより、破砕リング90は、熱交換室66内に流入する揚水Wに対して攪拌突起部92により攪拌力を与える。この攪拌力により揚水Wには、攪拌突起部92の外周付近で局部的な乱流が発生すると共に、破砕リング90の外周側を旋回するような旋回流FR(図2参照)が発生する。
In the
Thereby, the crushing
熱交換室66内で旋回流FRが発生することにより、揚水Wの一部は冷却隔壁56に沿って流れる層流となり、冷却隔壁56を通して下側液室部106内を流れる冷却液Lとの間で効率的に熱交換(吸熱)を行う。水中ポンプ10では、隙間Gを通して流入した揚水Wと等しい量の揚水Wが、ドレイン口68を通して熱交換室66内から外部(貯水箇所)へ排出される。
By generating the swirl flow FR in the
また水中ポンプ10では、第2冷却液室61内で循環用インペラ112が回転することにより、第1冷却液室48内の冷却液Lが排液口100を通して第2冷却液室61の下側液室部106内に流入する。ポンプモータ12を冷却した冷却液Lの熱が冷却隔壁56を通して、熱交換室66内を流れる揚水W側に移動するので、下側液室部106内で冷却液Lが効率的に冷却される。下側液室部106内で冷却された冷却液Lは、循環用インペラ112により上側液室部104へ送られ、給液口102を通して上側液室部104から第1冷却液室48内へ流入する。この冷却液Lは、前述したように、スパイラル状の流れとなって第1冷却液室48内を流通した後、排液口100を通して下側液室部106に還流する。
In the
このとき、ポンプモータ12が発生した熱は、本体筒部24を通して第1冷却液室48内を流通する冷却液Lに移動する。この冷却液Lに移動した熱の一部は、第1冷却液室48の流通時に、外筒部材46を通して水中ポンプ10の外部へ放射される。また冷却液Lに移動した熱の残りの殆どは、第2冷却液室61の流通時に、冷却隔壁56を通して熱交換室66内を流通する揚水Wに移動し、この揚水Wと共に装置外部へ排出される。
At this time, the heat generated by the
従って、ポンプモータ12は、その回転時に冷却液Lにより効率的かつ確実に冷却されるので、発生熱の蓄熱により過度な温度上昇が発生することがない。この結果、水中ポンプ10では、ポンプモータ12に過度な温度上昇が生じることが防止されるので、ポンプモータ12に熱劣化や熱損傷が発生することが防止されている。
本実施形態に係る水中ポンプ10では、ポンプ室65内に吸入された揚水Wの一部が連通開口70(隙間G)を通して熱交換室66内に流入する際に、この揚水Wに対して破砕リング90攪拌突起部92が攪拌力を与える。この攪拌力により揚水Wには、攪拌突起部92付近で局部的な強い乱流が発生すると共に、破砕リング90の外周側を旋回するような旋回流FRが発生する。これにより、熱交換室66内を流通する揚水Wの一部が冷却隔壁56に沿って流れる層流となり、冷却隔壁56を通して下側液室部106内を流れる冷却液Lとの間で効率的に熱交換(吸熱)が行われる。
Therefore, the
In the
また、水中ポンプ10では、揚水Wに微細な固体粒子やゲル状質からなるスラリー成分Sが含まれている場合、揚水Wが熱交換室66内に流入する際に、スラリー成分Sに対して攪拌突起部92により攪拌力及び、攪拌突起部92との衝突に伴う衝撃力がそれぞれ作用する。これにより、揚水Wにサイズが大きいスラリー成分Sが含まれるときには、このようなスラリー成分Sについては攪拌突起部92からの攪拌力及び衝撃力により破砕し、細分化できるのでので、スラリー成分Sが大サイズのまま熱交換室66内に流入し、これが沈殿することを効果的に防止できる。
In addition, in the
また、水中ポンプ10では、攪拌突起部92により熱交換室66内に流入した揚水W及びスラリー成分Sに攪拌力が作用することにより、スラリー成分Sが熱交換室66内で凝集して成長することを効果的に防止できると共に、揚水W中に懸濁し、又は均一に拡散したスラリー成分Sが析出することも防止できるので、成長したスラリー成分Sが熱交換室66内に沈殿することや、揚水W中から析出したスラリー成分Sが熱交換室66の内壁部に固着することを効果的に防止できる。
Further, in the
この結果、本実施形態に係る水中ポンプ10によれば、熱交換室66の内壁の一部を形成する冷却隔壁56にスラリー成分Sが固着し、冷却隔壁56を通した揚水Wと冷却液Lとの間の熱移動が阻害されることや、熱交換室66内におけるスラリー成分Sの残留量が増加して、揚水Wの流通量が経時的に低下することを効果的に防止できる。
なお、本実施形態では、冷却液室48、61に封入される冷却液Lとしては、冷却性能(熱伝達率)及び、メカニカルシール44等に対する潤滑性を考慮して清水を用いているが、これ以外にも、不凍液を混ぜた清水、油等も冷却液Lとして用いることができる。
As a result, according to the
In the present embodiment, as the cooling liquid L sealed in the cooling
10 水中ポンプ
12 ポンプモータ(電動機)
14 駆動軸
15 細径部
16 モータケーシング(電動機ケーシング)
18 揚水インペラ
20 ロータ
22 ステータ
24 本体筒部
26 頂板
27 凸部
28 底板
30 軸受箱
32 上側軸受
34 連結口
36 軸受箱
37 貫通穴
38 下側軸受
40 軸封機構
42 軸封リング
44 メカニカルシール
46 外筒部材
48 第1冷却液室
50 連結リング
52 中間フレーム
54 フランジ部
56 冷却隔壁
58 テーパ部
60 シールフレーム部
61 第2冷却液室
62 貫通穴
64 バックカバー
65 ポンプ室
66 熱交換室
68 ドレイン口
70 連通開口
72 ボス部
74 ポンプケーシング
76 フロントカバー
77 吸水口
78 整流部
80 羽根部
82 ポンプスタンド
84 開口部
86 シールハウジング
88 軸封リング
90 破砕リング(破砕部材)
91 シールリング
92 攪拌突起部
94 仕切部材
96 フランジ部
98 樋部
99 連通路
100 排液口
102 給液口
104 上側液室部
106 下側液室部
108 テーパ部
110 円筒部
112 循環用インペラ
114 ボス部
116 羽根部
G 隙間
L 冷却液
S スラリー成分
W 揚水
10
14 Drive shaft 15
DESCRIPTION OF
91
Claims (4)
前記電動機を密封した電動機ケーシングの外周側に配置され、該電動機ケーシングとの間に冷却液が封入される第1の冷却液室を形成する外筒部材と、
冷却液が封入されると共に、前記第1の冷却液室内にそれぞれ開口する給液口及び排液口を通して該第1の冷却液室と連通した第2の冷却液室と、
前記第2の冷却液室内に配置され、前記電動機の回転時に、前記給液口を通して前記第2の冷却液室内の冷却液を前記第1の冷却液室内に供給すると共に、前記排液口を通して前記第1の冷却液室内の冷却液を前記第2の冷却液室内に吸入する循環用インペラと、
熱交換可能な冷却隔壁を介して前記第2の冷却液室に隣接するように配置され、前記揚水インペラにより前記ポンプ室内に吸入された揚水の一部が供給されると共に、該揚水が内部を流通する熱交換室と、
前記熱交換室内に配置され、前記電動機から伝達されるトルクにより回転しつつ、前記ポンプ室内から前記熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、該揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、該スラリー成分を破砕する破砕部材と、
を有することを特徴とする水中ポンプ。 The pumped impeller disposed in the pump chamber is rotated by torque transmitted from the electric motor, and pumped water is sucked into the pump chamber through the suction port by the pumped impeller, and the pumped water in the pump chamber is discharged in a pressurized state through the discharge port. A submersible pump,
An outer cylinder member that is disposed on the outer peripheral side of an electric motor casing that seals the electric motor, and forms a first cooling liquid chamber in which the cooling liquid is sealed between the electric motor casing,
A second coolant chamber that is sealed with the coolant and communicates with the first coolant chamber through a liquid supply port and a drain port that respectively open into the first coolant chamber;
When the electric motor is rotated, the coolant in the second coolant chamber is supplied to the first coolant chamber through the liquid supply port, and is passed through the drain port. A circulating impeller for sucking the coolant in the first coolant chamber into the second coolant chamber;
A part of the pumped water sucked into the pump chamber is supplied by the pumping impeller, and the pumped water passes through the inside through a cooling partition wall that can exchange heat. A circulating heat exchange chamber;
When the pumping water supplied from the pump chamber to the heat exchange chamber is agitated while being rotated by the torque transmitted from the electric motor, and the slurry component is contained in the pumped water. A crushing member for crushing the slurry component;
Submersible pump characterized by having.
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