JP5282720B2 - コラム式水中ポンプ - Google Patents

Description

この発明は、揚水管に着脱自在としたコラム式水中ポンプに関し、揚水管内部の水中ポンプの吊上げ高さを低くするための装置の改良に関する。

従来、吸水槽等に設置した揚水管の底部に着脱自在な水中モータポンプを支架させ、揚水管の上方から揚水管の底部の水中モータポンプに給電するコラム式水中ポンプにおいて、揚水管上端の蓋を取り外した後、揚水管内に水中モータポンプを着脱自在に吊上げて配設する技術は、例えば特許文献１に開示されているように公知である。

特許文献２には、外ケーシング（コラム）の上端に係合したフランジ（蓋）より吊り下げ管を介して水中モータポンプユニットが設置されており、吊り下げ管の上部には外ケーシング内を上昇する揚水を吐出口に滑らかに導くためのデフレクタが設けられているコラム式水中ポンプが開示されている。

特許文献３には、ガイドベーンを揚水管に設置した状態で、揚水管から羽根車を含むポンプ主軸系を上方へ引き抜くようにしてポンプの取外しを行うプルアウト形立軸ポンプが開示されている。

実開平３−２３６９２号公報（図１） 特開昭５８−１３８２９３号公報（図１） 特公昭６２−１４７２０号公報（図１）

特許文献１に開示されている水中モータポンプは、水中モータと、水中モータの軸に係合された羽根車と、羽根車で加圧された水流を整流する案内羽根を備えた吐出ボウルと、羽根車外周と所定の隙間を有して下方に延設された吸込ベルとから構成されているため、全長が軸方向に長くなると共に、吊上げ重量が重くなるという問題があった。また、揚水管上端の開口を閉止している蓋を水平に配設しているため、揚水管内部の水中モータポンプを取り出す際には、水中モータポンプの全長が開口部から出る位置まで吊上げる必要があり、天井クレーン等で吊上げるための吊上代の確保が困難であった。

特許文献２に開示されているコラム式水中ポンプは、外ケーシング（コラム）上端の開口を閉止している蓋下方に、外ケーシング内を上昇する揚水を吐出口に滑らかに導くためのデフレクタを設けているが、蓋が重くなると共に、蓋の取付角度が異なると、内部のデフレクタにより水流抵抗（圧力損失）が増大するという問題があった。また、揚水管上端の開口を閉止している蓋を水平に配設しているため、特許文献１と同様の課題がある。
特許文献３に開示されている立軸ポンプは陸上形であるため、一般的に主軸の上端に駆動機を連結してある。ポンプと駆動機との連結を外すと、ガイドベーンを設置した揚水管をポンプ床に据付けた状態で、羽根車を含むポンプ主軸系のみを上方に引き上げることが可能であるが、ポンプの主軸は羽根車から揚水管内を挿通して上方まで貫通しているので非常に長く、天井までの吊上代の確保が困難であり、非常に作業性が悪いという問題があった。
この発明は、揚水管に着脱自在とした水中ポンプの吊上げ高さを低減できるコラム式水中ポンプを提供する。

この発明に係るコラム式水中ポンプの要旨は、吸水槽に設置したコラムに着脱自在とした水中ポンプにおいて、コラムの下端の吸込ベルの上方に案内羽根を設け、コラム管頂近傍から吐出管と対設する位置に向かって傾斜した開口部を設けると共に、開口部の最下端を開口部と交差する吐出管の中心線より下方に位置させたので、水中ポンプを取り出す際の吊上げ高さを低くできると共に、コラム内の揚水を滑らかに吐出管に導くことができる。

また、案内羽根の内周端に案内羽根ハブを固着し、案内羽根ハブの内径を水中ポンプの羽根車の外径より大きくしたので、ポンプ床に据付けたコラムに、案内羽根、吸込ベル等の流路を形成する外側ケーシングを配設した状態で、水中電動機、羽根車を含む全長の短いポンプ主軸系のみを上方へ引き抜き取り外すことができ、吊上げ荷重の低減によるクレーン等の付帯設備の小型化、使用電力の省エネルギー化が可能になる。

開口部のコラム開口フランジに固定する取付板と、取付板と傾倒装置を介して連結している着脱ガイドと、着脱ガイドの先端近傍に緩衝材を挟着して配設する着脱サポートで構成した着脱装置を設けたことにより、さらに吊上げ高さを低くできると共に、安定した状態で搬入・搬出でき、据付及び稼動後の保守点検における作業性が向上し、緊急時・更新時に有用なポンプとなる。

コラムを吸水槽の天壁に据付け、頂部に開口部を有する上部揚水管と、上部揚水管の下端に連結し、内壁に案内羽根を設けた下部揚水管と、下部揚水管の下端に連結する吸込ベルで構成したので、各管の吊り上げ高さが低くなり、従来の天井の低い建屋に据付けている既設のポンプと入れ替える際にも既設の天井クレーン等で据付けることが可能で、特に、横軸ポンプとは容易に入れ替えることができる。

この発明に係るコラム式水中ポンプは、ポンプ床に据付けたコラムに、案内羽根、吸込ベル等の流路を形成する外側ケーシングを配設した状態で、水中電動機、羽根車を含むポンプ主軸系のみを上方へ引き抜き取り外すことができるので、吊上げ荷重の低減によるクレーン等の付帯設備の小型化、使用電力の省エネルギー化が可能になると共に、吊上げる水中ポンプの全長が短いので、コラムに容易に着脱可能であり、建屋全体も低くすることが可能である。
また、コラム上方の吐出管と対設する位置を傾斜させ、そこに蓋を配設したので、水中ポンプ取り出す際の吊上げ高さを低くできると共に、コラム内の揚水を滑らかに吐出管に導くことができる。
さらに、コラム上端開口のフランジに着脱装置を設けることで、水中ポンプの全長が開口部から出るまで吊上げる必要がなく安定して取り出すことが可能となる。

この発明に係わるコラム式水中ポンプの一部縦断面図である。 同じく、水中ポンプの一部拡大図である。 同じく、コラム式水中ポンプの一部縦断面図である。 同じく、水中ポンプを開口部まで吊上げた状態の一部縦断面図である。 同じく、着脱装置を用いた水中ポンプの着脱方法の概念図である。 同じく、着脱装置の拡大図である。 同じく、Ａ−Ａ部分の矢視図である。 従来のコラム式水中ポンプの一部縦断面図である。

本発明の実施の形態を図面に基づき詳述すると、図１はコラム式水中ポンプの一部縦断面図であって、吸水槽１に設置したコラム式水中ポンプ２は、吸水槽１の天壁から垂下されたコラム３と、このコラム３に内挿された水中ポンプ４とで構成されている。
コラム３は吸水槽１の天壁に据付ける上部揚水管５と、上部揚水管５の下端に連結する下部揚水管６と、下部揚水管６の下端に連結する吸込ベル７で構成してある。本実施例は製作、据付等の作業性を考慮してコラム３を分割連結しているが、必要に応じてさらに分割しても良く、一体的に形成しても良い。また、コラム３を吸水槽１に吊設する荷重を軽減させるために、吸水槽底部に設置した支持台８にコラム３を載置しても良い。

コラム３の下端部には縮開した吸込ベル７を配設してあり、吸込ベル７の内周面と接近させて羽根車１１を配設してある。吸込ベル７の内周面と羽根車１１とは所定のクリアランスを確保して運転している。
吸込ベル７から吸引された流水は、水中ポンプ４の羽根車１１で加圧し、加圧された旋回流は下部揚水管６の内壁に設けた案内羽根１２で直線流に変換され、上部揚水管５と水中電動機１３の間を通り、コラム３の上部に揚水されて吐出管１４から排出される。
水中電動機１３の天壁にはフック１５を止着してあり、このフック１５には水中ポンプ４の昇降用のチェーン１６が連結してある。チェーン１６の上端は、コラム３の上部内壁部の掛止金具１７に吊設してある。

上部揚水管５の頂部には開口部１８を設けてあり、コラム３内部の水中ポンプ４を、チェーン１６を介して開口部１８から吊り降ろしを行う。上部揚水管５の開口部１８は管頂近傍から吐出管１４と対設する位置に向かって傾斜してあり、本実施例では、開口部１８の最下端を開口部１８と交差する吐出管１４の中心線より下方に位置させている。開口部１８のコラム開口フランジ１９にガスケット９を挟着して止水蓋１０を着脱自在に止着して止水する。吐出管１４と対設している位置を傾斜させることにより、コラム３内を上昇する揚水を吐出管１４へと案内し、曲管部での圧力損失を低減させることができる。また、止水蓋１０の下面をコラム３内の流路形状に合わせて案内１０ａを形成することにより、さらに揚水を滑らかに吐出管に導くことができる。

図２は水中ポンプの一部拡大図であって、水中電動機１３から延設されている主軸２０の下端部に羽根車１１が止着してあり、水中電動機１３の主軸２０はステータ２１でその下部が軸支されている。ステータ２１は羽根車ハブ２２の後端から沿うように漏斗状に形成してあり、案内羽根１２の入口近傍から上方へ円環状に延設し、水中電動機１３と固着されている。
羽根車１１の水中電動機１３側に連設して主軸２０に止着されているシム２３の厚みを調整することで、羽根車１１を軸方向に変位させ、吸込ベル７の内周面とのクリアランスを調整できる。
コラム３の内壁に設けられた案内羽根１２の内周端には円環状の案内羽根ハブ２４を固着してある。水中ポンプ４のステータ２１の外面に傾斜部２５を設けてあり、傾斜部２５が案内羽根ハブ２４の内周面に設けた係合片２６に着脱自在に係止され、水中ポンプ４がコラム３内に吊設されている。

図３はコラム式水中ポンプの一部縦断面図であって、下部揚水管６に設けた案内羽根ハブ２４の内径Ｄは、羽根車１１の外径ｄよりも大きくしてあり、水中ポンプ４をチェーン１６を介して開口部１８から吊り降ろしを行う際には、水中ポンプ４の羽根車１１は案内羽根ハブ２４の内部を通過自在としてある。

図４は水中ポンプを開口部まで吊上げた状態の一部縦断面図であって、コラム上部の開口部が傾斜しているため、開口部の最下端の位置まで水中ポンプを吊上げると、水平方向に移動可能となる。また、コラム３に案内羽根１２、吸込ベル７等の流路を形成する外側ケーシングを配設した状態で、水中電動機１３、羽根車１１を含むポンプ主軸系のみを上方へ吊上げるため、吊上げる水中ポンプ４の全長が短くなり、吊上げ代Ｈを低く抑えることができる。

図８は従来のコラム式水中ポンプの一部縦断面図であって、吸水槽５０に設置したコラム５１上端の開口部５２は、吐出管５３上端より高い位置に水平に形成しているため、コラム５１内部の水中ポンプ５４を取り出す際には、吐出管５３上端より高い位置まで吊上げる必要がある。
また、水中ポンプ５４に羽根車５５等のポンプ主軸系に加えて、案内羽根５６、吸込ベル５７等の流路を形成するケーシングを含んでいるため、水中ポンプ５４の全長が長くなり、その分吊上げ代Ｈ’が高くなる。

図５は着脱装置を用いた水中ポンプの着脱方法の概念図であって、（ａ）に示すように、水中ポンプ４を所定の高さまで吊上げ、コラム開口フランジ１９の下端近傍に配設した着脱装置２７に係止する。水中ポンプ４の吊上げ高さは、開口部１８の最下端の位置まで吊上げる必要はない。次に（ｂ）に示すように、水中ポンプ４を着脱装置２７に係止した状態で着脱装置２７を吐出管１４の反対側に傾倒させると、着脱装置２７を中心に水中ポンプ４の下端の羽根車１１はコラム３内部で回転し、（ｃ）に示すように水平に倒れる。吊上げるためのフック１５及びチェーン１６を掛け替えることにより、水平に傾倒した状態で移動できる。コラム３内部で水中ポンプ４を水平方向に傾倒させる際に、水中ポンプ４がコラム３に干渉しない位置まで吊上げ高さを低くできる。

図６は着脱装置の拡大図であって、着脱装置２７は、コラム開口フランジ１９に固定する取付板２８と、取付板２８と傾倒装置２９を介して連結している着脱ガイド３０と、着脱ガイド３０の先端近傍に緩衝材３１を挟着して配設する着脱サポート３２で構成してある。
取付板２８は、傾倒装置２９の他方がコラム３外側へ傾倒可能に、止水蓋１０を取り外したコラム開口フランジ１９の下方にボルト３３で着脱可能に固定してある。
図７に示すように、着脱ガイド３０は水中ポンプ４を載置するため、水中ポンプ４の外壁に合わせて拡開しており、傾倒時に水中ポンプ４が遊動することがない。
水中ポンプ４の側面を支持する着脱ガイド３０の先端近傍には、緩衝材３１を挟着して鉛直方向に突設している突部３４を有する着脱サポート３２をボルト３５で固定してある。突部３４は水中ポンプ４のステータ２１に合わせて円弧状に形成してあり、ステータ２１と水中電動機１３を固定しているボルト３６が挿通可能な開孔３７を有している。水中ポンプ４のボルト３６と着脱サポート３２の開孔３７で位置決めした後、着脱ガイド３０を傾倒させることにより安定した状態で水中ポンプ４をコラム３へ搬入・搬出できる。
本実施例の傾倒装置２９は蝶番を用いているが、同様の作用を奏するものであれば何でもよい。

この発明に係るコラム式水中ポンプは、大型のポンプとなるほど吊上げ荷重の低減によるクレーン等の付帯設備の小型化、使用電力の省エネルギー化が顕著となり、環境に配慮した送水設備とすることができる。
また、従来の天井の低い建屋に据付けている既設のポンプと入れ替える際にも有用な更新用ポンプとなり、特に、横軸ポンプとは容易に入れ替えることができる。
さらに、コラム内の揚水を滑らかに吐出管に導くことができるので、圧力損失が減少し、斜流ポンプであるため高揚程にも対応可能で、局部的な内水排水用ポンプとして有用なポンプとなる。

１ 吸水槽
２ コラム式水中ポンプ
３ コラム
４ 水中ポンプ
５ 上部揚水管
６ 下部揚水管
７ 吸込ベル
１０ 止水蓋
１１ 羽根車
１２ 案内羽根
１４ 吐出管
１８ 開口部
１９ コラム開口フランジ
２４ 案内羽根ハブ
２７ 着脱装置
２８ 取付板
２９ 傾倒装置
３０ 着脱ガイド
３１ 緩衝材
３２ 着脱サポート

Claims (4)

1. 吸水槽（１）に設置したコラム（３）に着脱自在とした水中ポンプ（４）において、コラム（３）の下端の吸込ベル（７）の上方に案内羽根（１２）を設け、コラム（３）管頂近傍から吐出管（１４）と対設する位置に向かって傾斜した開口部（１８）を設けると共に、開口部（１８）の最下端を開口部（１８）と交差する吐出管（１４）の中心線より下方に位置させたことを特徴とするコラム式水中ポンプ。
2. 上記案内羽根（１２）の内周端に案内羽根ハブ（２４）を固着し、案内羽根ハブ（２４）の内径を水中ポンプ（４）の羽根車（１１）の外径より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のコラム式水中ポンプ。
3. 上記開口部（１８）のコラム開口フランジ（１９）に固定する取付板（２８）と、取付板（２８）と傾倒装置（２９）を介して連結している着脱ガイド（３０）と、着脱ガイド（３０）の先端近傍に緩衝材（３１）を挟着して配設する着脱サポート（３２）で構成した着脱装置（２７）を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のコラム式水中ポンプ。
4. 上記コラム（３）を、吸水槽（１）の天壁に据付け、頂部に開口部（１８）を有する上部揚水管（５）と、上部揚水管（５）の下端に連結し、内壁に案内羽根（１２）を設けた下部揚水管（６）と、下部揚水管（６）の下端に連結する吸込ベル（７）で構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のコラム式水中ポンプ。