JP5602816B2 - Pump equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ポンプの吐出側に接続されるサイホン配管内にサイホンを形成させて運転を行うポンプ設備に関する。   The present invention relates to a pump facility that operates by forming a siphon in a siphon pipe connected to the discharge side of the pump.

ポンプ主配管に吐出弁等の弁類を設置する必要をなくして、簡素化を図ったポンプ設備として、ポンプの吐出側に接続されるサイホン配管内にサイホンを形成させて運転を行うポンプ設備(サイホン型ポンプ設備)が知られている。   Pump equipment that operates by forming a siphon in the siphon pipe connected to the discharge side of the pump as a simplified pump equipment without the need to install valves such as a discharge valve in the pump main pipe ( Siphon type pump equipment) is known.

図1は、この種の従来の一般的なポンプ設備を示す。図1に示すように、ポンプ設備は、駆動機10の駆動に伴うインペラ12の回転で吸込水槽14内の水16の揚水を行うポンプ18を備えている。ポンプ18の吐出口には、サイホン配管20の一端が接続され、サイホン配管20の開口端22は、吐出水槽24の内部に位置して、吐出水槽24内に溜められた水26の中に没するようになっている。   FIG. 1 shows a conventional general pump installation of this kind. As shown in FIG. 1, the pump facility includes a pump 18 that pumps up water 16 in the suction water tank 14 by the rotation of the impeller 12 that is driven by the driving machine 10. One end of a siphon pipe 20 is connected to the discharge port of the pump 18, and the open end 22 of the siphon pipe 20 is located inside the discharge water tank 24 and is immersed in the water 26 stored in the discharge water tank 24. It is supposed to be.

サイホン配管20は、垂直に立上る立上り配管28、頂部で水平に延びる頂部配管30、垂直に垂下する垂下配管32、立上り配管28と頂部配管30を繋ぐ上流側エルボ配管34、及び頂部配管30と垂下配管32とを繋ぐ下流側エルボ配管36を有しており、頂部配管30の頂部に、運転停止時にサイホン配管20の内部に空気を導入してサイホンを破壊することで、吸込水槽14側への逆流を防止するサイホンブレーカ38が設けられている。このサイホンブレーカ38は、頂部配管30に連通するサイホンブレーク用配管40と該配管40を開閉する電動弁等からなる開閉弁42とを有している。   The siphon pipe 20 includes a rising pipe 28 that rises vertically, a top pipe 30 that extends horizontally at the top, a hanging pipe 32 that droops vertically, an upstream elbow pipe 34 that connects the rising pipe 28 and the top pipe 30, and a top pipe 30. It has a downstream elbow pipe 36 that connects the drooping pipe 32, and the air is introduced into the siphon pipe 20 at the top of the top pipe 30 when the operation is stopped to destroy the siphon, so that the suction water tank 14 side is reached. A siphon breaker 38 is provided to prevent backflow of the water. The siphon breaker 38 includes a siphon break pipe 40 that communicates with the top pipe 30 and an open / close valve 42 that includes an electric valve that opens and closes the pipe 40.

頂部配管30としては、図2(a)に示すように、汎用性のある横断面の円形の円管が一般に使用されているが、特に管径(=ポンプ口径)が1000mm以上の比較的大きなポンプ設備においては、管頂レベルPTLを少しでも低くして、土木建築駆体の省スペース化、低コスト化等を図るため、図2(b)に示すように、円管とほぼ同じ面積を有する扁平した矩形管を使用することも広く行われている。   As the top pipe 30, as shown in FIG. 2A, a circular pipe having a general-purpose cross section is generally used, but in particular, the pipe diameter (= pump diameter) is relatively large with 1000 mm or more. In the pump facility, the pipe top level PTL is lowered as much as possible to reduce the space and cost of the civil engineering structure, as shown in Fig. 2 (b). It is also widely used to have a flat rectangular tube.

なお、この例では、設備を簡素化するため、ポンプ18の自己サイホン運転(一時的に実揚程がサイホン配管の略頂部となる運転)によってサイホン配管20内にサイホンを形成するようにしているが、真空ポンプによりサイホン配管20内に水を満たして運転する方法も行われている。また、垂下配管32の下に下方に向けて徐々に拡がる末広管44を連結し、これによって、放流損失(v/2g)を少なくして、損失水頭が少なくなるようにしているが、末広管の代わりに直管を使用する場合もある。 In this example, in order to simplify the equipment, the siphon is formed in the siphon pipe 20 by the self-siphon operation of the pump 18 (the operation in which the actual lift is approximately the top of the siphon pipe). A method of operating the siphon pipe 20 with water by using a vacuum pump is also performed. In addition, a divergent pipe 44 that gradually expands downward is connected to the bottom of the drooping pipe 32, thereby reducing the discharge loss (v 2 / 2g) and reducing the head loss. A straight pipe may be used instead of the pipe.

このポンプ設備にあっては、吸込水槽14が所定の水位に達した時等に、駆動機10を駆動することでポンプ18のインペラ12を回転させ、吸込水槽14内の水16を、サイホン配管20を通して、吐出水槽24内に揚水する。サイホン配管20のサイホン形成時における実揚程Haは、吐出水位と吸込水位との差になる。また、サイホン配管20におけるサイホン非形成時(形成過程時)は、サイホン配管20の上部までポンプ18によって押し上げられた水が越流していくので、その時の実揚程Hbは、サイホン配管20の頂部越流水面と吸込水位との差となる。   In this pump facility, when the suction water tank 14 reaches a predetermined water level, the impeller 12 of the pump 18 is rotated by driving the driving machine 10, and the water 16 in the suction water tank 14 is siphoned. Through 20, water is pumped into the discharge water tank 24. The actual lifting height Ha when the siphon is formed in the siphon pipe 20 is the difference between the discharge water level and the suction water level. In addition, when the siphon is not formed in the siphon pipe 20 (during the formation process), the water pushed up by the pump 18 overflows to the upper part of the siphon pipe 20, and the actual lifting height Hb at that time is over the top of the siphon pipe 20. It is the difference between the water surface and the suction water level.

従来のサイホンを形成させて運転を行うポンプ設備のポンプ始動初期(=サイホン非形成時)は、実揚程の高い運転、つまり小水量運転状態にあり、管内流速が遅く、サイホン配管20内の空気を連行しにくい状態にある。そして、ポンプ始動後、頂部配管30の管内水位が上昇し、図3に示すように、管内水位レベルWLが高くなって管頂レベルPTL(図1参照)の近くに達する。このような状態においては、管内の水流表面が穏やかな流れとなり、頂部配管30内に残留した空気を水流が巻き込みにくくなる。このため、最終的に管内空気が全て排出されてサイホンを形成するまでに5〜10分程度と長い時間を要してしまう。このようにサイホン形成に長時間を要すると、急激な流入を伴う排水機場においては、サイホンが形成され、ポンプが定格(規定)の排水運転を行うまでの小水量運転時間(始動時間)により排水が間に合わず、浸水被害を及ぼす危険性があり、少しでも早いサイホン形成(=定格排水量での運転)が強く求められている。   In the initial stage of pump starting of the pump equipment that operates by forming a conventional siphon (= when the siphon is not formed), the pump is operating at a high head, that is, in a small water amount operation state, the flow velocity in the pipe is slow, and the air in the siphon pipe 20 Is in a state that is difficult to take. Then, after the pump is started, the in-pipe water level of the top pipe 30 rises, and as shown in FIG. 3, the in-pipe water level WL increases and reaches near the top level PTL (see FIG. 1). In such a state, the surface of the water flow in the pipe is a gentle flow, and the water flow is difficult to entrain the air remaining in the top pipe 30. For this reason, it takes a long time of about 5 to 10 minutes until all the air in the tube is finally discharged to form a siphon. Thus, if it takes a long time to form a siphon, in a drainage pump station with a rapid inflow, the siphon is formed and drained by the small water amount operation time (starting time) until the pump performs the rated (regulated) drainage operation. However, there is a risk of inundation damage and there is a strong demand for siphon formation (= operation at the rated drainage amount) as soon as possible.

ここで、開水路(大気と接触する面を有する)流れの水流表面状態は、下記のフルード数Frにより判断できる。
Fr=V/(gh)1/2
ここに、V:平均流速、g:重力加速度、h:水深(水理学的水深)
Here, the water surface state of the flow of the open channel (having a surface in contact with the atmosphere) can be determined by the following Froude number Fr.
Fr = V / (gh) 1/2
Where V: average flow velocity, g: gravitational acceleration, h: water depth (hydraulic water depth)

このフルード数Frは、その値が0に近いほど穏やかな表面流れになる。このため、図3に示すように、完全サイホン形成前の頂部配管30内の水深hが大きな状態は、フルード数Frの値が小さくなって水流表面が穏やかな流れ状態となる。このため、頂部配管30内に残留した空気を水流が巻き込みにくくなる。   As the Froude number Fr becomes closer to 0, the surface flow becomes gentler. For this reason, as shown in FIG. 3, when the water depth h in the top pipe 30 before the complete siphon formation is large, the value of the fluid number Fr becomes small and the water flow surface becomes a gentle flow state. For this reason, it becomes difficult for the water flow to entrain the air remaining in the top pipe 30.

また、前述のように、簡素化のため吐出弁を省略した場合、ポンプによるサイホン運転後、ポンプを停止した時に、サイホン配管に空気を注入してサイホンブレークを確実に行わなければ、吐出河川水等が吸水槽に逆流し、浸水被害をもたらす危険性があり、確実なサイホンブレークによる信頼性の確保が強く求められている。   In addition, as described above, if the discharge valve is omitted for simplification, when the pump is stopped after the siphon operation by the pump, if the siphon break is not reliably performed by injecting air into the siphon piping, As a result, there is a risk of water flowing back into the water absorption tank and causing inundation damage, and there is a strong demand for ensuring reliability through a reliable siphon break.

通常、サイホンブレーカ38のサイホンブレーク用配管40は頂部配管30に連通して設けられ、電動弁等の開閉弁42によりサイホンブレーク用配管40を開閉制御することで、ポンプ停止時にサイホン配管20内のサイホンをブレークしてポンプ停止時の逆流を防止しているが、サイホンブレーク用配管は一般に単数であり、また、サイホンブレーク用配管への塵芥の付着等の恐れがあるため信頼性に問題があった。サイホンブレーカ38を複数設置するなどの対策も取られるが、このようにサイホンブレーカ38を複数設置すると、設置費用が大きくなり、しかも維持管理機器が増えてしまうという課題があった。   Usually, the siphon break pipe 40 of the siphon breaker 38 is provided in communication with the top pipe 30, and the siphon break pipe 40 is controlled to be opened and closed by an open / close valve 42 such as an electric valve, so Although the siphon breaks to prevent backflow when the pump stops, there is generally a single siphon break pipe, and there is a problem in reliability because there is a risk of dust adhering to the siphon break pipe. It was. Measures such as installing a plurality of siphon breakers 38 can be taken. However, if a plurality of siphon breakers 38 are installed in this way, there is a problem that the installation cost increases and the number of maintenance management devices increases.

このようなサイホン運転を行うポンプ設備の課題を解決するため、吐出配管(サイホン配管)の頂部付近に位置して吐出配管内流路を二経路に仕切る仕切板を設けるとともに、吐出配管の仕切板の上流側に位置して噴流設備を設け、噴流設備の噴流による水流を仕切板で仕切られた一流路に導いて流速を上げることで、サイホン形成時間を短縮するようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。しかし、この場合、噴流設備が別途必要になるとともに、吐出管路内に仕切板を設置する必要があって、設備費(噴流設備+吐出管費用)が高価となるばかりでなく、仕切板への塵芥の絡み付きの懸念が考えられる。仕切板に塵芥が絡み付くと、吐出配管の閉塞等、ポンプの送水機能に影響を与える可能性がある。   In order to solve the problem of the pump equipment that performs such siphon operation, a partition plate that is located near the top of the discharge pipe (siphon pipe) and divides the flow path in the discharge pipe into two paths is provided. Has been proposed to shorten the siphon formation time by providing a jet facility located upstream of the water flow, and guiding the water flow by the jet flow of the jet facility to one flow path partitioned by a partition plate to increase the flow velocity. (See Patent Document 1). However, in this case, a jetting facility is required separately, and a partition plate needs to be installed in the discharge pipe, so that not only the equipment cost (jet equipment + discharge pipe cost) is high, but also to the partition plate. Concerns about the entanglement of trash can be considered. If dust entangles with the partition plate, it may affect the water supply function of the pump, such as blocking of the discharge pipe.

また、サイホン管の頂上部と下降部分に位置する管の内壁(下面)に流動抵抗機能を有する階段状の形状や突起物を設けることで、サイホン形成時間を短縮するようにしたものが提案されている(特許文献2参照)。しかし、この場合、サイホン管が特殊仕様となって高価となるばかりでなく、流動抵抗機能を有する階段状の形状や突起物に塵芥堆積したり絡み付いてしまうという課題がある。   In addition, it has been proposed to shorten the siphon formation time by providing stepped shapes and protrusions with flow resistance function on the inner wall (lower surface) of the pipe located at the top and descending part of the siphon pipe. (See Patent Document 2). However, in this case, there is a problem that the siphon tube is not only expensive due to a special specification, but also dust is accumulated or entangled on a stepped shape or projection having a flow resistance function.

特開平05−288200号公報JP 05-288200 A 特開2001−208000号公報JP 2001-208000 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内部にサイホンを形成するサイホン配管をポンプ吐出側に接続したポンプ設備において、維持管理性、経済性及び信頼性を向上させたポンプ設備を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides pump equipment with improved maintainability, economy, and reliability in a pump equipment in which a siphon pipe forming a siphon is connected to the pump discharge side. For the purpose.

請求項1に記載の発明は、内部にサイホンを形成するサイホン配管をポンプ吐出側に接続したポンプ設備において、前記サイホン配管の頂部に水平に配置される頂部配管の横断面積を流体の流れ方向に沿って増加させたことを特徴とするポンプ設備である。
このように、頂部配管の横断面積を流体の流れ方向に沿って増加させることにより、頂部配管に沿って流れる流体に渦流部を発生させて表面流を乱すことができる。この場合、頂部配管内に障害物(張出し部)を完全に無くすことができ、塵芥の多い場合などにおいても、ポンプ設備の信頼性を損なうことなく始動時間を短縮できる。
According to the first aspect of the present invention, in a pump facility in which a siphon pipe that forms a siphon is connected to a pump discharge side, a cross-sectional area of a top pipe that is horizontally disposed on the top of the siphon pipe is set in a fluid flow direction. The pump equipment is characterized by an increase along the line.
Thus, by increasing the cross-sectional area of the top pipe along the flow direction of the fluid, it is possible to generate a vortex portion in the fluid flowing along the top pipe and disturb the surface flow. In this case, obstacles (overhanging portions) can be completely eliminated in the top pipe, and the start-up time can be shortened without impairing the reliability of the pump equipment even when there is a lot of dust.

請求項2に記載の発明は、前記頂部配管は、流入口が円形で流出口が矩形の丸角管であることを特徴とする請求項1記載のポンプ設備である The invention according to claim 2 is the pump equipment according to claim 1, wherein the top pipe is a round rectangular tube having a circular inlet and a rectangular outlet .

本発明によれば、内部にサイホンを形成するサイホン配管をポンプ吐出側に接続したポンプ設備において、維持管理性、経済性及び信頼性を向上させたポンプ設備を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the pump installation which connected the siphon piping which forms a siphon inside to the pump discharge side, the pump installation which improved maintenance management property, economical efficiency, and reliability can be provided.

従来のポンプ設備を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the conventional pump equipment. (a)は、図1のA−A線断面図で、(b)は、他の例の(a)相当図である。(A) is the sectional view on the AA line of FIG. 1, (b) is (a) equivalent drawing of another example. 管内水位レベルが上がった状態における図1の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of FIG. 1 in the state which the pipe water level increased. 他のポンプ設備を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows another pump installation. 図4のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 更に他のポンプ設備を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows another pump installation. 図6のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 更に他のポンプ設備における頂部配管の断面図である。Furthermore, it is sectional drawing of the top piping in another pump installation. 更に他のポンプ設備における頂部配管のそれぞれ異なる断面図である。Furthermore, it is sectional drawing from which top piping in another pump installation each differs. 更に他のポンプ設備を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows another pump installation. 図10のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 本発明の実施形態のポンプ設備を示す概要図である。It is a schematic diagram showing pump equipment of an embodiment of the present invention. (a)は、図12に示すポンプ設備の頂部配管の左側面面、(b)は、同じく平面図、(c)は、同じく右側面図である。(A) is a left side surface of the top pipe of the pump facility shown in FIG. 12, (b) is a plan view, and (c) is a right side view. (a)は、他の頂部配管の左側面面、(b)は、同じく平面図、(c)は、同じく右側面図である。(A) is a left side surface of another top pipe, (b) is a plan view, and (c) is a right side view.

以下、本発明のポンプ設備を図面を参照して説明する。なお、図1乃至図14において、同一または相当する部材には、同一符号を付して重複した説明を省略する。     The pump equipment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 14, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図4及び図5は、他のポンプ設備を示す。この図4及び図5に示すポンプ設備の図1乃至図3に示す例と異なる点は、サイホン配管20の頂部に水平に配置されてサイホン配管20の一部を構成する頂部配管30として、図5に示すように、角部のない横断面楕円状の楕円管50を該楕円の長軸を水平にして使用している点にある。つまり、この頂部配管30を構成する楕円管50は、上面と両側面、及び下面と両側面をそれぞれ曲率半径rの曲線で構成される曲面でそれぞれ結ぶことで、角部を無くしている。更に、立上り配管28と楕円管(頂部配管)50とを繋ぐ上流側エルボ配管34として、角部を有することなく、円管からなる立上り管28と楕円管50からなる頂部配管30とを滑らかに繋ぐ異形エルボ管52が使用されている。その他の構成は、図1乃至図3に示す例と同様である。   4 and 5 show another pump facility. 4 and FIG. 5 is different from the example shown in FIGS. 1 to 3 as a top pipe 30 that is horizontally disposed on the top of the siphon pipe 20 and constitutes a part of the siphon pipe 20. As shown in FIG. 5, an elliptic tube 50 having an elliptical cross section with no corners is used with the major axis of the ellipse being horizontal. In other words, the elliptic tube 50 constituting the top pipe 30 eliminates the corners by connecting the upper surface and both side surfaces, and the lower surface and both side surfaces with curved surfaces each having a curvature radius r. Further, as the upstream elbow pipe 34 connecting the rising pipe 28 and the elliptic pipe (top pipe) 50, the rising pipe 28 made of a circular pipe and the top pipe 30 made of the elliptic pipe 50 are smoothly formed without having a corner portion. The connecting elbow pipe 52 is used. Other configurations are the same as the example shown in FIGS.

この例によれば、頂部配管30として長軸を水平にした横断面楕円状の楕円管50を使用することで、頂部配管30として円管を使用した場合に比較して、フルード数Frの値を大きくし、しかも、ポンプ18のインペラ(羽根車)12を回転させて揚水する時にポンプ18からの旋回流成分が含まれる吐出水が、旋回流成分を伴ったまま楕円管(頂部配管)50内を流れるようにすることができる。これによって、管頂付近まで水位が達しても、旋回流成分により楕円管(頂部配管)50内に残留する空気を水流に巻き込んで吐出側に効率よく掃流して、完全サイホンを形成するまでに要する時間を短縮できる。   According to this example, by using an elliptical pipe 50 having an elliptical cross section with the major axis horizontal as the top pipe 30, the value of the Froude number Fr is compared with the case where a circular pipe is used as the top pipe 30. In addition, when the impeller (impeller) 12 of the pump 18 is rotated to pump water, the discharge water containing the swirl component from the pump 18 is an elliptic tube (top pipe) 50 with the swirl component included. It can be made to flow inside. As a result, even when the water level reaches the vicinity of the top of the pipe, the air remaining in the elliptical pipe (top pipe) 50 is swept into the water flow by the swirl component and efficiently swept to the discharge side to form a complete siphon. The time required can be shortened.

図6及び図7は、更に他のポンプ設備を示す。この図6及び図7に示すポンプ設備の図1乃至図3に示す例と異なる点は、サイホン配管20の頂部に水平に配置されてサイホン配管20の一部を構成する頂部配管30として、図7に示すように、横断面矩形状の矩形管54を長辺側を水平にして使用し、更にこの頂部配管30を構成する矩形管54の下流側の約半分の領域から下流側エルボ配管36の流入口付近の内部にかけて、管断面を上下に分割する平板状の分割板56を水平にかつ、管断面中心より上方に設置した点にある。その他の構成は、図1乃至図3に示す例と同様である。 6 and 7 show still another pump facility. 6 and 7 is different from the example shown in FIGS. 1 to 3 as a top pipe 30 that is horizontally disposed on the top of the siphon pipe 20 and constitutes a part of the siphon pipe 20. As shown in FIG. 7, a rectangular pipe 54 having a rectangular cross section is used with its long side being horizontal, and further, the downstream elbow pipe 36 is formed from an approximately half area downstream of the rectangular pipe 54 constituting the top pipe 30. The flat plate-like dividing plate 56 that divides the pipe cross-section up and down is installed horizontally and above the center of the cross-section of the pipe. Other configurations are the same as the example shown in FIGS.

この例によれば、完全サイホンが形成される直前の管内水位が高い状態にある時に、横断面矩形状の矩形管(頂部配管)54の内部に、分割板56を下面とした開水路と分割板56を上面とした閉水路を形成することができる。これによって、残留空気が残る管上方部においては、分割板56を下面とした水深が浅い開水路が形成され、通常の管路(分割板が無い管路)に比べ、フルード数Frの値を大きくして、表面水流を乱すことが可能となり、管頂付近まで水位が達しても、矩形管(頂部配管)54内に残留する空気を水流に巻き込んで吐出側に効率よく掃流して、完全サイホンを形成するまでに要する時間を短縮できる。また、分割板56を矩形管(頂部配管)54の管断面中心より上方に設置することにより、流速が遅い下面を流れる性質を有する塵芥が絡みにくくなり、より信頼性を高くすることが可能となる。 According to this example, when the in-pipe water level immediately before the formation of the complete siphon is in a high state, an open water channel and a split channel 56 with the dividing plate 56 as the bottom surface are divided inside a rectangular pipe (top pipe) 54 having a rectangular cross section. A closed water channel with the plate 56 as the upper surface can be formed. As a result, in the upper part of the pipe where the residual air remains, an open channel having a shallow depth with the dividing plate 56 as a lower surface is formed, and the value of the Froude number Fr is set as compared with a normal pipe (a pipe without a dividing plate). It is possible to disturb the surface water flow, and even if the water level reaches the vicinity of the top of the pipe, the air remaining in the rectangular pipe (top pipe) 54 is entrained in the water flow and efficiently swept to the discharge side. The time required to form the siphon can be shortened. Further, by installing the dividing plate 56 above the center of the cross section of the rectangular pipe (top pipe) 54, it becomes difficult to get entangled with dust having the property of flowing on the lower surface where the flow velocity is slow, and it is possible to further increase the reliability. Become.

また、この例によれば、サイホン配管20内にサイホンが形成された後、分割板56が整流板として機能する。このため、サイホン形成後の流れを安定させ、配管損失(損失水頭)の少ないポンプ設備とすることができる。   Further, according to this example, after the siphon is formed in the siphon pipe 20, the dividing plate 56 functions as a rectifying plate. For this reason, the flow after siphon formation can be stabilized and it can be set as the pump installation with few piping losses (loss head).

なお、図8に示すように、頂部配管30として、角部のない横断面楕円状の楕円管50を該楕円の長軸を水平にして使用し、この楕円管(頂部配管)50の内部に、管断面を上下に分割する平板状の分割板56を水平に設置するようにしてもよい。 As shown in FIG. 8, as the top pipe 30, an elliptical pipe 50 having an elliptical cross section without corners is used with the major axis of the ellipse being horizontal, and the inside of the elliptical pipe (top pipe) 50 is used. The flat plate-like dividing plate 56 that divides the pipe cross section vertically may be installed horizontally.

図9(a)乃至図9(c)は、頂部配管30として横断面の断面幅が管中心よりも上方で最大となる異形管を使用した、それぞれ異なる頂部配管の断面を示す。すなわち、図9(a)は、頂部配管30として、上辺の方が下辺より長い横断面台形状の異形管58を、図9(b)は、頂部配管30として、角部のない横断面逆三角形状の異形管60を、図9(c)は、頂部配管30として、上部に下部よりも幅広な幅広部62aを有する異形管62をそれぞれ使用している。   FIG. 9A to FIG. 9C show cross sections of different top pipes, each using a deformed pipe whose cross section has the maximum cross section width above the pipe center as the top pipe 30. That is, FIG. 9A shows a trapezoidal shaped pipe 58 having a trapezoidal cross section whose upper side is longer than the lower side as the top pipe 30, and FIG. In FIG. 9C, the triangular shaped deformed tube 60 is used as the top pipe 30, and a deformed tube 62 having a wide portion 62 a wider at the upper portion than the lower portion is used.

このように、頂部配管30として横断面の断面幅が管中心よりも上方で最大となる異形管を使用することにより、頂部配管30におけるフルード数Frの値を大きくして、表面水流を乱すことが可能となり、管頂付近まで水位が達しても、頂部配管内に残留する空気を巻き込んで吐出側に効率よく掃流出来るため、完全サイホンを形成するまでに要する時間を短縮できる。   In this way, by using a deformed pipe whose cross-sectional width is maximum above the center of the pipe as the top pipe 30, the value of the Froude number Fr in the top pipe 30 is increased and the surface water flow is disturbed. Even when the water level reaches the vicinity of the top of the pipe, the air remaining in the top pipe can be entrained and efficiently swept to the discharge side, so the time required to form a complete siphon can be reduced.

つまり、前述のように、フィード数Frは、
Fr=V/(gh)1/2
(V:平均流速、g:重力加速度、h:水深(水理学的水深))
で表される。
That is, as described above, the feed number Fr is
Fr = V / (gh) 1/2
(V: average flow velocity, g: acceleration of gravity, h: water depth (hydraulic water depth))
It is represented by

ここで、水理学的水深hは、図9(a)乃至図9(c)に示すように、高さ方向に幅の異なる流路にあっては、流水断面積(a)を自由水面幅Tで除した値(h=a/T)である。つまり、たとえ同じ流水断面積の場合でも、自由水面幅Tが大きい方が、水理学的水深hは小さくなり、結果、フルード数Frが大きくなって、乱れた表面流を形成することが可能となる。   Here, as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (c), the hydraulic water depth h is defined as the free water surface width in a flow cross-sectional area (a) in the flow paths having different widths in the height direction. The value divided by T (h = a / T). That is, even in the case of the same flowing water cross-sectional area, the larger the free water surface width T, the smaller the hydraulic water depth h. As a result, the Froude number Fr becomes larger, and a turbulent surface flow can be formed. Become.

図10及び図11は、更に他のポンプ設備を示す。この図10及び図11に示すポンプ設備の図1乃至図3に示す例と異なる点は、頂部配管30に連通してサイホンブレーカ38を構成するサイホンブレーク用配管40の下端に空気流出部64を頂部配管30の内部に張出させて設けた点にある。   10 and 11 show still another pump facility. 1 and 3 of the pump facility shown in FIGS. 10 and 11 is different from the example shown in FIGS. 1 to 3 in that an air outflow portion 64 is provided at the lower end of the siphon breaker pipe 40 that communicates with the top pipe 30 and constitutes the siphon breaker 38. It exists in the point which was made to project inside the top piping 30. FIG.

このように、サイホンブレーク用配管40の下部の空気流出部64を頂部配管30の内部に張出させて設けることにより、頂部配管30の内部に張出した空気流出部の下流に渦(カルマン渦)を発生させて表面水流を乱し、これによって、頂部配管30の内部に残存する空気を水流に巻き込みやすくすることができる。   In this manner, by providing the air outflow portion 64 at the lower part of the siphon break pipe 40 so as to project inside the top pipe 30, a vortex (Kalman vortex) is provided downstream of the air outflow section projecting into the top pipe 30. The surface water flow is disturbed and air remaining in the top pipe 30 can be easily caught in the water flow.

更に、この例では、空気流出部64を略平板状の板材66で形成し、この板材66を水流に対し並行に配設するとともに、この板材66に複数の空気流出口66aを設けている。   Further, in this example, the air outflow portion 64 is formed of a substantially flat plate material 66, the plate material 66 is disposed in parallel to the water flow, and a plurality of air outlets 66a are provided in the plate material 66.

このように、空気流出部64を略平板状の板材66で形成して該板材66を水流に対し並行に配設することにより、布切れ等の長物の塵芥が板体(張出し部)66に巻き付いて空気流出部64を閉塞することを防止して、ポンプ停止時に、確実にサイホンが切れる状態を作ることができる。これにより、サイホンブレーク失敗による逆流の恐れがない信頼性の高いポンプ設備とすることができる。   As described above, the air outflow portion 64 is formed of the substantially flat plate material 66 and the plate material 66 is arranged in parallel to the water flow, so that long dust such as a piece of cloth is applied to the plate body (overhang portion) 66. It is possible to prevent the air outflow portion 64 from being wrapped and to make a state where the siphon can be surely cut when the pump is stopped. Thereby, it can be set as the reliable pump installation which does not have a possibility of the backflow by siphon break failure.

しかも、板材66に複数の空気流出口66aを設けることにより、たとえシルト等の塵芥により空気流出口66aの一つが閉塞した場合でも、サイホンブレーク機能を確保することが可能となり、更に信頼性の高いポンプ設備とすることが出来る。   In addition, by providing a plurality of air outlets 66a on the plate member 66, even if one of the air outlets 66a is blocked by dust such as silt, a siphon break function can be secured, and the reliability is higher. Pump equipment can be used.

図12及び図13は、本発明の実施形態のポンプ設備を示す。この図12及び図13に示す実施形態のポンプ設備の図1乃至図3に示す例と異なる点は、サイホン配管20の頂部に水平に配置されてサイホン配管20の一部を構成する頂部配管30として、流入口70aが円形で流出口70bが矩形の流路面積が徐々に増大する丸角管70を使用して、丸角管70からなる頂部配管30の横断面積を流体の流れ方向に沿って変化させている点にある。   12 and 13 show a pump facility according to an embodiment of the present invention. The pump equipment of the embodiment shown in FIGS. 12 and 13 is different from the example shown in FIGS. 1 to 3 in that a top pipe 30 that is horizontally disposed on the top of the siphon pipe 20 and constitutes a part of the siphon pipe 20. As shown in the figure, a rounded tube 70 having a circular inlet port 70a and a rectangular outlet port 70b with a gradually increasing flow channel area is used, and the cross-sectional area of the top pipe 30 composed of the rounded tube 70 is aligned along the fluid flow direction. It is in the point to change.

このように、頂部配管30として、横断面積を流体の流れ方向に沿って変化(増大)する丸角管70を使用することにより、丸角管(頂部配管)70に沿って流れる流体に渦流部を発生させて表面流を乱すことができる。この場合、頂部配管内に障害物(張出し部)を完全に無くすことができ、塵芥の多い場合などにおいても、ポンプ設備の信頼性を損なうことなく始動時間を短縮できる。   As described above, the round pipe 70 whose cross-sectional area is changed (increased) along the flow direction of the fluid is used as the top pipe 30, so that the fluid flowing along the round pipe (top pipe) 70 is vortexed. Can be generated to disturb the surface flow. In this case, obstacles (overhanging portions) can be completely eliminated in the top pipe, and the start-up time can be shortened without impairing the reliability of the pump equipment even when there is a lot of dust.

なお、図14に示すように、円形状の流入部72aと流入部72aより断面積が大きな矩形状の流出部72bとの間の所定位置に丸角変更部72cを有する丸角管72を使用して、この丸角変更部72cに渦流部を発生させるようにしてもよい。   As shown in FIG. 14, a rounded square tube 72 having a rounded corner changing part 72c is used at a predetermined position between a circular inflow part 72a and a rectangular outflow part 72b having a larger sectional area than the inflow part 72a. And you may make it generate a vortex | eddy_current part in this round angle change part 72c.

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。例えば、ポンプが有する旋回流成分の有効利用、フルード数設計による表面水流の乱れ、張出し部または断面変化による表面水流の乱れ等、それぞれ違うアプローチの始動時間短縮効果を合わせて行うことにより、サイホン配管内の残留空気を巻き込んで連行(掃流)しやすくなり、相乗的に始動時間を短縮することが可能となる。   Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea. For example, siphon piping can be achieved by effectively using the swirl flow component of the pump, turbulent surface water flow due to fluid number design, and turbulent surface water flow due to overhangs or cross-sectional changes. It becomes easy to entrain (sweeping) the residual air inside, and it is possible to synergistically shorten the starting time.

10 駆動機
12 インペラ
14 吸水水槽
18 ポンプ
20 サイホン配管
22 開口端
24 吐出水槽
28 立上り配管
30 頂部配管
32 垂下配管
34 上流側エルボ配管
36 下流側エルボ配管
38 サイホンブレーカ
40 サイホンブレーク用配管
42 開閉弁
44 末広管
50 楕円管(頂部配管)
52 異形エルボ管
54 矩形管(頂部配管)
56 分割板
58〜62 異形管(頂部配管)
64 空気流出部
66 板材
66a 空気流通孔
70,72 丸角管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Driver 12 Impeller 14 Water absorption tank 18 Pump 20 Siphon pipe 22 Open end 24 Discharge water tank 28 Rise pipe 30 Top pipe 32 Droop pipe 34 Upstream elbow pipe 36 Downstream elbow pipe 38 Siphon breaker 40 Siphon break pipe 42 Open / close valve 44 Suehiro pipe 50 Oval pipe (top pipe)
52 irregular elbow pipe 54 rectangular pipe (top piping)
56 Dividing plates 58-62 Deformed pipe (top pipe)
64 Air Outflow Portion 66 Plate Material 66a Air Distribution Hole 70, 72 Round Square Tube

Claims (2)

内部にサイホンを形成するサイホン配管をポンプ吐出側に接続したポンプ設備において、
前記サイホン配管の頂部に水平に配置される頂部配管の横断面積を流体の流れ方向に沿って増加させたことを特徴とするポンプ設備。
In the pump equipment where the siphon piping that forms the siphon inside is connected to the pump discharge side,
A pump facility characterized in that a cross-sectional area of a top pipe arranged horizontally at the top of the siphon pipe is increased along a fluid flow direction.
前記頂部配管は、流入口が円形で流出口が矩形の丸角管であることを特徴とする請求項1記載のポンプ設備 2. The pump equipment according to claim 1, wherein the top pipe is a round rectangular tube having a circular inlet and a rectangular outlet .
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