JP5327718B2 - 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水中ポンプに関し、特に水中ポンプを小型・軽量化すると共に、水中ポンプの設置位置を陸上から確認できるコラム式水中ポンプに関する。

従来、羽根車のクリアランスが予め設定した設計値でない場合、水中ポンプが所定の能力を発揮できないため、ポンプの組み立て後に羽根車のクリアランスを計測して確認を行っている。
現地のポンプ場等で、新規にコラム式水中ポンプの据付やオーバーホール後の組み付けを行う際に、吸込ベルの内周面と羽根車のクリアランスを確認するためには、吸水槽の底面に降りて、吸込ベルの開口から隙間ゲージ等の測定機器を挿入する必要があった。吸水槽底面と吸込ベルの開口との距離は、一般的に羽根車入口径Ｄの１．０Ｄ〜１．５Ｄであり、小型のポンプでは非常に狭く、大型のポンプでは吸込ベルの入口から羽根車までの距離が長くなり、容易に測定できない。また、吸水槽底面に汚泥や残水がある場合は、さらに測定が困難となる。

吸水槽等に設置した揚水管の底部に着脱自在な水中ポンプを支架させ、揚水管の上方から揚水管の底部の水中ポンプに給電するコラム式水中ポンプにおいて、水中電動機の主軸の下端部に羽根車を止着すると共に、内側ガイドフレームに主軸を軸支し、内側ガイドフレームと外側ガイドフレームを案内羽根で連結し、外側ガイドフレームには羽根車と一定の隙間を有する吸込ベルを連接している水中ポンプが特許文献１に開示されている。

特許文献２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。

特許文献３には、立軸ポンプの主軸の軸端に螺子加工を施して調整部材を螺合し、調整部材と基準位置までの寸法が所望の寸法となるように調整部材を螺合調整することで、ポンプ軸系を軸方向に移動させて羽根車とケーシングとの隙間を所望のクリアランスに調整する技術が開示されている。

特開２０００−２０５１７６号公報（図１、図２） 特公昭６２−１４７２０号公報（図１） 特開２００２−１８１０６０号公報（図１〜図６）

特許文献１に開示されている水中ポンプは、陸上で水中電動機、主軸、ケーシング、羽根車等を一式組み立てて、羽根車の隙間調整を行った後に揚水管に支架するものであるが、水中電動機から水中ポンプ入口端の吸込ベルまでの全長が非常に長くなる。そのために、揚水管への搬入・搬出の際に、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。また、ケーシングまで含めた水中ポンプ一式は重量が重くなり、吊上げるためのクレーン等の設備も大型化するという問題があった。
特許文献２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非常に困難である。また、羽根車のクリアランスを確認するためには、下端の開口から測定する必要があり、非常に作業性が悪いという問題があった。

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、陸上でポンプ主軸の軸端に螺合した調整部材を螺合調整することで容易に羽根車隙間調整を行うことができるものであるが、駆動機が水中に水没している水中ポンプに適用することはできない。
この発明は、揚水管に着脱自在とした水中ポンプにおいて、水中ポンプを小型・軽量化すると共に、水中ポンプの設置位置を陸上から容易に確認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、コラムの下端に吸込ベルを配設し、吸込ベルの上方に案内羽根を設けると共に、隙間計測装置を水中ポンプから上方に立設した計測用ロッドと、計測用ロッドの端部に配設した連結板と、連結板に止着した計測器と、計測器に対設するコラム上端内壁に突設した基準板で構成することで、吸込ベルの内周面と水中ポンプの羽根車との隙間を計測するもので、吊上げるポンプ主軸系の全長が短くなり、吊上代の確保が容易で、建屋全体も低くすることが可能である。また、水中ポンプをコラムに据付する際に、予め算出した設定範囲内に据付できているかどうかを陸上から確認できるので、常時最適な羽根車のクリアランスを確保して運転できる。
また、羽根車のクリアランスを陸上から容易に確認でき、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。

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もので、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。

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。
また、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。
さらに、水中ポンプをコラムに据付する際に、予め算出した設定範囲内に据付できているかどうかを陸上から確認できるので、常時最適な羽根車のクリアランスを確保して最適運転できるものである。

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、水中ポンプの一部縦断面図である。 同じく、コラム式水中ポンプの一部拡大図である。 同じく、隙間計測装置の拡大図である。

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、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１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の上端部にはガスケット９を挟着して止水蓋１０を着脱自在に止着してある。水中ポンプ４の昇降時には止水蓋１０を外し、コラム３上端の開口から水中ポンプ４を吊り降ろしする。
コラム３の下端部には縮開した吸込ベル７を止着してあり、吸込ベル７の内周面に接近させて羽根車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コラム３に設けた案内羽根１２で直線流に変換され、コラム３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。
なお、符号１９は水中ポンプ４からコラム３の上端近傍に立設された計測用ロッド１９であり、端部に隙間計測装置１８を設けている。水中ポンプ４をコラム３内に吊設した際に、吸込ベル７の内周面と羽根車１１が所定のクリアランスを確保して配設されているかどうかを陸上から確認できる。隙間計測装置１８にはカバー３４を設けてもよい。

図２は水中ポンプの一部縦断面図であって、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。

図３はコラム式水中ポンプの一部拡大図であって、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。案内羽根ハブ２４の内径は、羽根車１１の外径よりも大きく、水中ポンプ４の羽根車１１は案内羽根ハブ２４の内部を通過自在である。
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、コラム３内に吊設されている。

図４は隙間計測装置の拡大図であって、計測用ロッド１９の端部に押え板２９とブッシュ３０を、ナット３１，３２により軸方向に調節可能に挟着してある。ナット３１の上方から他端に計測器２８を止着した連結板２７を挿通させて、押え板２９に載置する。連結板２７はブッシュ３０を介して回動可能としてある。
コラム３内壁の上端近傍に基準板３３を突設してあり、連結板２７に止着した計測器２８で基準板３３との距離を測定することにより、水中ポンプ４とコラム３との垂直方向の位置関係を知ることができ、吸込ベル７の内周面と羽根車１１が所定のクリアランスであるかどうかを把握できる。
計測器２８としては、水中ポンプ４とコラム３との高さ方向の位置関係を把握できるものであれば何でもよく、例えば、基準板３３との隙間を算出する近接スイッチ、隙間ゲージや、基準板３３に計測用目盛りを付記してコラム３内壁に垂設し、計測器２８が指し示す位置を目視により算出してもよい。
水中ポンプ４の運転中は計測器２８を止着している連結板２７を計測用ロッド１９から引き抜き、コラム３外に保管してもよい。また、運転中も連結板２７を配設しておき、隙間量が許容範囲外になると近接スイッチが検知し、警報を出すか、あるいは水中ポンプの運転を自動停止するような制御を行ってもよい。

本発明の水中ポンプ４の羽根車１１隙間を確認する作業について説明する。
事前に組立工場等で水中ポンプ４をコラム３に配設し、吸込ベル７の内周面と羽根車１１が所定のクリアランスとなるようにシム２３の厚みを調整する。本発明の水中ポンプ４は斜流ポンプであるため、羽根車１１を軸方向に移動させることによってクリアランスを調整することができる。例えば、クリアランスが設計値より狭い場合は、シム２３を薄くして羽根車１１を上方に位置させることによってクリアランスを広くする。逆にクリアランスが広い場合は、シム２３を厚くして羽根車１１を下方に位置させることによってクリアランスを狭くする。
水中ポンプ４の羽根車１１と吸込ベル７の内周面を所定のクリアランスで配設した際の、計測器２８と基準板３３との距離を基準値として記憶する。クリアランス許容値にしたがって基準値の許容値を設定しても良い。

新規にコラム式水中ポンプ２の据付やオーバーホール後の組み付けを行う際には、天井クレーン等でフック１５、チェーン１６等を用いて水中ポンプ４をコラム３内に吊り降ろす。
水中ポンプ４のステータ２１の傾斜部２５が案内羽根ハブ２４の内周面に設けた係合片２６と係止し、コラム３内に吊設された状態で配設される。

次に、水中ポンプ４から立設している計測用ロッド１９に、連結板２７を介して設けられている計測器２８と、コラム３内壁の上端近傍に突設している基準板３３との距離を計測する。計測器２８と基準板３３との距離の計測は、コラム３上端開口から容易に計測することができるので作業性がよい。この距離が予め設定した基準値内でない場合は、コラム３内で水中ポンプ４の吊設されている位置が軸方向に移動した状態で配設されているので、再度水中ポンプ４を吊上げて調査を行う。
計測用ロッド１９は、水中ポンプ４に取り付けた状態で吊り下げても、水中ポンプ４をコラム３に配設した後に取り付けてもよい。
また、計測用ロッド１９をコラム３内壁に冶具等で固定すると、水中ポンプ４運転時にコラム３内を流れる流水による振動を防止できる。
水中ポンプ４上方のコラム３長が短い場合は、計測用ロッド１９を介さずに計測器２８を水中ポンプ４に直接配設してもよい。
計測器２８と基準板３３との距離が所定の基準値内である場合は、水中ポンプ４の羽根車１１と吸込ベル７の内周面が設計隙間であると判断し、コラム３上端面にガスケット９を挟着し、止水蓋１０を固定する。

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、斜流ポンプであるため高揚程にも対応可能で、特に、横軸ポンプとは容易に入れ替えることができる。
さらに、羽根車のクリアランスを陸上から容易に確認できるので、据付及び稼動後の保守点検における作業性が向上し、緊急時でも簡単に運搬、据付できるので、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
７ 吸込ベル
１１ 羽根車
１２ 案内羽根
１８ 隙間計測装置
１９ 計測用ロッド
２４ 案内羽根ハブ
２７ 連結板
２８ 計測器
３３ 基準板

Claims (2)

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）の下端に吸込みベル（７）を配設し、吸込みベル（７）の上方に案内羽根（１２）を設けると共に、
   隙間計測装置（１８）を水中ポンプ（４）から上方に立設した計測用ロッド（１９）と、計測用ロッド（１９）の端部に配設した連結板（２７）と、連結板（２７）に止着した計測器（２８）と、計測器（２８）に対設するコラム（３）上端内壁に突設した基準板（３３）で構成することで、
   吸込みベル（７）の内周面と水中ポンプ（４）の羽根車（１１）との隙間を計測する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。