JP5735904B2 - Pump system and method for operating the pump system - Google Patents

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Description

本発明は、河川などに接続される吸込水槽内の水を汲み上げる治水用のポンプシステに関し、特に、地震や津波などの災害時に応急運転をすることができるポンプシステムに関する。また、本発明は、このようなポンプシステムを運転する方法に関する。 The present invention relates to a pump system for flood control for pumping the water in the suction water tank that is connected to the river, in particular, it relates to a pump system capable of emergency operation in the event of a disaster such as an earthquake and tsunami. The invention also relates to a method of operating such a pump system.

治水用のポンプシステムが地震や津波などの被害を受けた場合には、その迅速な復旧が必要とされる。ポンプシステムの排水機能が停止すると、浸水などの二次災害を引き起こし、当該地域は大きな被害を受けてしまうからである。   When a flood control pump system is damaged by an earthquake or tsunami, it is necessary to quickly restore it. This is because if the drainage function of the pump system stops, secondary disasters such as inundation will occur, and the area will be greatly damaged.

ポンプを駆動する駆動機器としては、恒久設備としてのポンプシステムの信頼性および維持管理性の観点から、エンジンと減速機との組み合わせが広く使用され、エンジンには、ディーゼルエンジンまたはガスタービンエンジンが一般的に使用される。このような駆動機器は、地震による損傷(歯車等の細密部分の損傷)や、津波による機器内部への浸水、錆等が発生しやすい構成となっている。一方、ポンプは、その構造が比較的簡単、且つ堅牢であり、地震や津波などの災害時には大きな被害を受けることが少ない。したがって、駆動機器が正常に回復すれば、ポンプシステムは運転が可能である。   As a drive device for driving the pump, a combination of an engine and a reduction gear is widely used from the viewpoint of reliability and maintenance of the pump system as a permanent facility, and a diesel engine or a gas turbine engine is generally used as the engine. Used. Such a drive device has a configuration in which damage due to an earthquake (damage of minute parts such as gears), inundation into the device due to a tsunami, rust, and the like are likely to occur. On the other hand, the structure of the pump is relatively simple and robust, and it is unlikely to be greatly damaged during a disaster such as an earthquake or tsunami. Therefore, if the drive device recovers normally, the pump system can be operated.

特開2008−232018号公報JP 2008-233201 A

災害により駆動機器が故障した場合、この駆動機器を現地で補修、復旧することは難しい。このため、故障した駆動機器を工場に持ち込んで修理を行い、現地に再搬入してポンプ機能を復旧するのが従来の方法であった。しかしながら、このような従来の方法では、ポンプ本体が運転できる状態にあるにもかかわらず、ポンプシステム全体の排水機能が復旧するまでに数週間から数ヶ月を要してしまうため、二次災害を発生させてしまう危険性が大きかった。   When a drive device fails due to a disaster, it is difficult to repair and restore the drive device locally. For this reason, it has been a conventional method to bring the failed drive device to the factory for repair and re-load it to the site to restore the pump function. However, in such a conventional method, it takes several weeks to several months until the drainage function of the entire pump system is restored even though the pump main body is in a state where it can be operated. There was a great risk of generating it.

上記のような機能回復が間に合わない場合の応急対応として、排水ポンプ車等の移動式排水設備を設置することもある。しかしながら、治水用のポンプシステムは、ポンプ口径が1000mmを超えるような大型の設備であり、移動式排水設備のような小容量のポンプ(口径は通常200mm前後)では容量不足であった。   A mobile drainage facility such as a drainage pump car may be installed as an emergency response when the above-mentioned functional recovery is not in time. However, the pump system for flood control is a large facility with a pump diameter exceeding 1000 mm, and the capacity of a small capacity pump (caliber is usually around 200 mm) such as a mobile drainage facility is insufficient.

本発明は、東日本大震災で実際に起きた上記課題を解決するためになされたものであり、地震や津波などの災害によりダメージを受けた場合に、迅速に応急運転を行うことができるポンプシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、かかるポンプシステムを運転する方法を提供することを目的とする。   The present invention was made to solve the above-mentioned problems that actually occurred in the Great East Japan Earthquake, and a pump system capable of promptly performing emergency operation when damaged by a disaster such as an earthquake or tsunami. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a method for operating such a pump system.

上述した目的を達成するために、本発明の一参考例は、水を移送するためのポンプと、前記ポンプを駆動する駆動源と、ベルト駆動用のプーリユニットとを備え、前記プーリユニットは、少なくとも1つのプーリと、前記プーリを支持する支持軸と、前記支持軸を回転自在に支持するラジアル軸受とを有し、前記駆動源は、前記支持軸を介して前記ポンプに連結されており、前記プーリユニットは、前記支持軸を介して前記駆動源の駆動力を前記ポンプに伝達し、さらに前記駆動源とは別に用意される応急運転用のモータの駆動力を前記プーリを介して前記ポンプに伝達するための動力伝達機構であることを特徴とするポンプシステムである。 In order to achieve the above-described object, one reference example of the present invention includes a pump for transferring water, a drive source for driving the pump, and a pulley unit for driving a belt. At least one pulley, a support shaft that supports the pulley, and a radial bearing that rotatably supports the support shaft, and the drive source is connected to the pump via the support shaft, The pulley unit transmits the driving force of the driving source to the pump via the support shaft, and further the driving force of a motor for emergency operation prepared separately from the driving source via the pulley. A pump system characterized by being a power transmission mechanism for transmitting to a motor.

本発明の他の参考例は、上記ポンプシステムを運転する方法であって、通常運転では、前記駆動源により前記支持軸を介して前記ポンプをシャフト駆動し、応急運転では、前記モータにより前記プーリを介して前記ポンプをベルト駆動することを特徴とする。 Another reference example of the present invention is a method for operating the pump system, wherein the pump is driven by the drive source via the support shaft in the normal operation, and the pulley is driven by the motor in the emergency operation. The pump is driven through a belt.

本発明の態様は、水を移送するためのポンプと、前記ポンプを駆動する駆動源と、前記駆動源の駆動力を前記ポンプに伝達するための中間軸と、ベルト駆動用のプーリユニットとを備え、前記プーリユニットは、少なくとも1つのプーリと、前記プーリを支持する支持軸と、前記支持軸を回転自在に支持するラジアル軸受とを有し、前記中間軸および前記支持軸のうちいずれか一方が選択的に前記ポンプに連結されており、前記プーリユニットは、前記駆動源とは別に用意される応急運転用のモータの駆動力を前記プーリを介して前記ポンプに伝達するための動力伝達機構であることを特徴とするポンプシステムである。 One aspect of the present invention includes a pump for transferring water, a drive source for driving the pump, an intermediate shaft for transmitting a driving force of the drive source to the pump, and a pulley unit for driving a belt. The pulley unit includes at least one pulley, a support shaft that supports the pulley, and a radial bearing that rotatably supports the support shaft, and one of the intermediate shaft and the support shaft One is selectively connected to the pump, and the pulley unit transmits power to the pump via the pulley for the driving force of an emergency driving motor prepared separately from the drive source. A pump system characterized by being a mechanism.

本発明の他の態様は、上記ポンプシステムを運転する方法であって、通常運転では、前記駆動源により前記中間軸を介して前記ポンプをシャフト駆動し、応急運転では、前記中間軸に代えて前記支持軸が前記ポンプに連結され、前記モータにより前記プーリを介して前記ポンプをベルト駆動することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method of operating the pump system, wherein in normal operation, the pump is driven by the drive shaft through the intermediate shaft in normal operation, and in emergency operation, the intermediate shaft is replaced with the intermediate shaft. The support shaft is connected to the pump, and the pump drives the belt through the pulley by the motor.

本発明によれば、ポンプシステムに本来備わっている駆動源に代えて、短期間で現地に納入可能な市販のモータを用いてベルトを介してポンプを駆動することができる。したがって、地震や津波などの災害の発生により駆動機器が故障した場合に、ポンプシステムを速やかに応急運転させることができ、ポンプシステムの排水機能を復旧させることができる。   According to the present invention, it is possible to drive a pump via a belt using a commercially available motor that can be delivered to the site in a short period of time, instead of the drive source that is inherent to the pump system. Therefore, when a drive device breaks down due to the occurrence of a disaster such as an earthquake or tsunami, the pump system can be promptly operated quickly, and the drainage function of the pump system can be restored.

本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す図である。It is a figure showing a pump system concerning one embodiment of the present invention. 図1に示すプーリユニットを示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the pulley unit shown in FIG. 図1に示すポンプシステムを上から見た図である。It is the figure which looked at the pump system shown in FIG. 1 from the top. ポンプ軸にプーリを直接固定した例を示す図である。It is a figure which shows the example which fixed the pulley directly to the pump shaft. 本発明の他の実施形態に係るポンプシステムを示す図である。It is a figure which shows the pump system which concerns on other embodiment of this invention. 図6(a)は、図5に示す中間軸を示す図であり、図6(b)は、図5に示すポンプシステムに組み込まれるプーリユニットを示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the intermediate shaft shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a diagram showing a pulley unit incorporated in the pump system shown in FIG. 図6(a)に示す中間軸に代えて、図6(b)に示すプーリユニットが組み込まれたポンプシステムを示す図である。It is a figure which replaces with the intermediate shaft shown to Fig.6 (a), and shows the pump system in which the pulley unit shown in FIG.6 (b) was integrated. プーリユニットの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a pulley unit. 図8に示すプーリユニットを使用してポンプを駆動した場合の性能曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the performance curve at the time of driving a pump using the pulley unit shown in FIG.

以下、本発明の実施形態に係るポンプシステムについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は横軸斜流、軸流ポンプに関するものであるが、本発明はこの例に限らず、渦巻ポンプなどの他のポンプ型式に使用してもよく、また、立軸ポンプに応用することもできる。   Hereinafter, a pump system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below relates to a horizontal axis diagonal flow and axial flow pump. However, the present invention is not limited to this example, and may be used for other pump types such as a spiral pump. It can also be applied to pumps.

図1に示すように、このポンプシステムは、吸込水槽1から吐出水槽2に水を移送するポンプ10と、ポンプ10を駆動する駆動源15と、ポンプ10と駆動源15との間に配置されたベルト駆動用のプーリユニット40とを備えている。ポンプ10は、ポンプケーシング10aと、このポンプケーシング10aに収容される図示しない羽根車と、ポンプケーシング10aと吸込水槽1とを接続する吸込管11と、ポンプケーシング10aと吐出水槽2とを接続する吐出管12とを備えている。吐出管12には吐出弁13が設けられている。   As shown in FIG. 1, this pump system is disposed between a pump 10 that transfers water from a suction tank 1 to a discharge tank 2, a drive source 15 that drives the pump 10, and the pump 10 and the drive source 15. And a pulley unit 40 for driving the belt. The pump 10 connects a pump casing 10a, an impeller (not shown) accommodated in the pump casing 10a, a suction pipe 11 connecting the pump casing 10a and the suction water tank 1, and the pump casing 10a and the discharge water tank 2. And a discharge pipe 12. The discharge pipe 12 is provided with a discharge valve 13.

ポンプ10のポンプ軸16はカップリング32を介してプーリユニット40に連結されている。プーリユニット40は、カップリング33を介して減速機18の出力軸18aに連結されている。駆動源15はカップリング34を介して減速機18に連結されている。駆動源15としては、ディーゼルエンジンまたはガスタービンエンジンが用いられている。ポンプ10は、ポンプ軸16が水平方向に延びる、いわゆる横軸ポンプである。   The pump shaft 16 of the pump 10 is connected to the pulley unit 40 via a coupling 32. The pulley unit 40 is coupled to the output shaft 18 a of the speed reducer 18 via the coupling 33. The drive source 15 is connected to the speed reducer 18 via a coupling 34. A diesel engine or a gas turbine engine is used as the drive source 15. The pump 10 is a so-called horizontal shaft pump in which the pump shaft 16 extends in the horizontal direction.

吸込管11は鉛直方向に延び、その下端に形成された吸込口11aは吸込水槽1内の水中に位置している。吸込管11の下端部はベルマウスとして構成されている。ポンプ10の羽根車は吸込水槽1内の水面よりも上方に配置され、ポンプケーシング10aは吸込水槽1の上部を構成する設置床20に架台21を介して設置されている。吸込管11の下流側部分は曲管部となっており、これにより吸込管11とポンプケーシング10aとが滑らかに接続されている。吐出管12は、吐出水槽2内で開口する吐出口12aを有している。この吐出口12aはポンプ10の羽根車よりも低い位置にある。吐出口12aには、吐出水槽2に移送された水の逆流を防止するためのフラップ弁22が設けられている。   The suction pipe 11 extends in the vertical direction, and a suction port 11 a formed at the lower end thereof is located in the water in the suction water tank 1. The lower end of the suction pipe 11 is configured as a bell mouth. The impeller of the pump 10 is arranged above the water surface in the suction water tank 1, and the pump casing 10 a is installed on the installation floor 20 constituting the upper part of the suction water tank 1 via a gantry 21. The downstream side portion of the suction pipe 11 is a curved pipe portion, whereby the suction pipe 11 and the pump casing 10a are smoothly connected. The discharge pipe 12 has a discharge port 12 a that opens in the discharge water tank 2. The discharge port 12 a is located at a position lower than the impeller of the pump 10. The discharge port 12a is provided with a flap valve 22 for preventing a reverse flow of the water transferred to the discharge water tank 2.

図1から分かるように、吸込管11、ポンプケーシング10a、および吐出管12は、全体としてサイフォン型通路を形成している。ポンプケーシング10aの上部には、内部に電極棒を有する満水検知器30が設けられており、この満水検知器30によりポンプケーシング10a内が水で満たされているかどうかが検知される。さらに、ポンプケーシング10aの内部は満水検知器30を介して真空ポンプ31に連通している。この真空ポンプ31はモータMによって駆動される。   As can be seen from FIG. 1, the suction pipe 11, the pump casing 10a, and the discharge pipe 12 form a siphon-type passage as a whole. A full water detector 30 having an electrode rod inside is provided in the upper part of the pump casing 10a, and the full water detector 30 detects whether the pump casing 10a is filled with water. Further, the inside of the pump casing 10 a communicates with the vacuum pump 31 via the full water detector 30. The vacuum pump 31 is driven by a motor M.

ポンプシステムを起動するときは、モータMを作動させて真空ポンプ31によりポンプケーシング10aの内部を真空引きして負圧を形成し、吸込管11内の水位を上昇させる。ポンプケーシング10aの内部が水で満たされていることを満水検知器30が検知すると、駆動源15により羽根車が回転し、吐出弁13が開かれ、これにより水が吸込水槽1から汲み上げられ、吐出水槽2に移送される。   When starting the pump system, the motor M is operated and the vacuum pump 31 evacuates the inside of the pump casing 10a to form a negative pressure, and the water level in the suction pipe 11 is raised. When the full water detector 30 detects that the inside of the pump casing 10a is filled with water, the impeller is rotated by the drive source 15, the discharge valve 13 is opened, and thereby water is pumped up from the suction water tank 1. It is transferred to the discharge water tank 2.

プーリユニット40の一方の端部は、カップリング32を介してポンプ軸16に連結され、他方の端部はカップリング33を介して減速機18の出力軸18aに連結されている。図2に示すように、プーリユニット40は、ベルトが掛けられるプーリ41と、プーリ41を支持する支持軸42と、プーリ41の両側に配置され、支持軸42を回転自在に支持するラジアル軸受43,43と、ラジアル軸受43,43が固定される基台44とを備えている。基台44は、図1に示す設置床20に着脱可能に固定されている。   One end of the pulley unit 40 is connected to the pump shaft 16 via the coupling 32, and the other end is connected to the output shaft 18 a of the speed reducer 18 via the coupling 33. As shown in FIG. 2, the pulley unit 40 includes a pulley 41 on which a belt is hung, a support shaft 42 that supports the pulley 41, and a radial bearing 43 that is disposed on both sides of the pulley 41 and rotatably supports the support shaft 42. , 43 and a base 44 on which the radial bearings 43, 43 are fixed. The base 44 is detachably fixed to the installation floor 20 shown in FIG.

支持軸42の両端には、カップリング32,33の一部を構成するフランジ部45,46がそれぞれ固定されている。支持軸42の一端は、ポンプ軸16を介してポンプ10に連結されており、支持軸42の他端は、減速機18を介して駆動源15に連結されている。より具体的には、支持軸42の一端は、カップリング32を介してポンプ軸16に連結されており、支持軸42の他端は、カップリング33を介して減速機18の出力軸18aに連結され、さらに減速機18はカップリング34を介して駆動源15に連結されている。カップリング32,33のボルト(図示せず)を外すことにより、プーリユニット40をポンプ軸16および出力軸18aから切り離すことが可能となっている。さらに基台40を設置床20から外すことにより、プーリユニット40全体をポンプシステムから取り外すことができる。   At both ends of the support shaft 42, flange portions 45 and 46 constituting a part of the couplings 32 and 33 are fixed, respectively. One end of the support shaft 42 is connected to the pump 10 via the pump shaft 16, and the other end of the support shaft 42 is connected to the drive source 15 via the speed reducer 18. More specifically, one end of the support shaft 42 is connected to the pump shaft 16 via the coupling 32, and the other end of the support shaft 42 is connected to the output shaft 18 a of the speed reducer 18 via the coupling 33. Further, the speed reducer 18 is connected to the drive source 15 through a coupling 34. The pulley unit 40 can be separated from the pump shaft 16 and the output shaft 18a by removing bolts (not shown) of the couplings 32 and 33. Further, by removing the base 40 from the installation floor 20, the entire pulley unit 40 can be removed from the pump system.

このプーリユニット40は、地震や津波などの災害時において、駆動源15および/または減速機18が故障したときに、応急運転用の外部モータによってベルトを介してポンプ10を駆動するための動力伝達機構として設けられている。通常の運転状態では、プーリ41にベルトは掛けられておらず、外部モータも配置されていない。したがって、通常運転時では、プーリユニット40は、駆動源15の駆動力をポンプ10に伝達するのみである。すなわち、通常運転では、ポンプ10は、駆動源15によりプーリユニット40の支持軸42を介してシャフト駆動される。   This pulley unit 40 transmits power for driving the pump 10 via a belt by an external motor for emergency operation in the event of a disaster such as an earthquake or tsunami, when the drive source 15 and / or the speed reducer 18 breaks down. It is provided as a mechanism. In a normal driving state, no belt is hung on the pulley 41 and no external motor is arranged. Therefore, during normal operation, the pulley unit 40 only transmits the driving force of the driving source 15 to the pump 10. That is, in normal operation, the pump 10 is driven by the drive source 15 through the support shaft 42 of the pulley unit 40.

災害の発生に起因して駆動源15および/または減速機18が故障したときは、図3に示すように、駆動源15とは別にモータ50が用意される。このモータ50は、このポンプシステム専用のモータではなく、市販の汎用のモータである。モータ50はプーリユニット40に隣接して配置される。プーリ41と、モータ50の出力軸50aに固定されたモータプーリ51とにはベルト55が掛け渡され、モータ50の駆動力はベルト55を通じてプーリユニット40に伝達される。したがって、ポンプ10は、プーリユニット40およびベルト55を介してモータ50によってベルト駆動される。ベルト駆動時には、カップリング33のボルト(図示せず)を外して、プーリユニット40と減速機18の出力軸18aとを切り離し、モータ50の駆動力が減速機18および駆動源15に伝達されないようにすることが好ましい。あるいは、駆動源15および/または減速機18を取り外し、モータによる応急運転中に製作工場で修理を行うようにしてもよい。   When the drive source 15 and / or the speed reducer 18 breaks down due to the occurrence of a disaster, a motor 50 is prepared separately from the drive source 15 as shown in FIG. The motor 50 is not a motor dedicated to the pump system but a commercially available general-purpose motor. The motor 50 is disposed adjacent to the pulley unit 40. A belt 55 is wound around the pulley 41 and the motor pulley 51 fixed to the output shaft 50 a of the motor 50, and the driving force of the motor 50 is transmitted to the pulley unit 40 through the belt 55. Therefore, the pump 10 is belt-driven by the motor 50 via the pulley unit 40 and the belt 55. When driving the belt, the bolt (not shown) of the coupling 33 is removed to disconnect the pulley unit 40 and the output shaft 18a of the speed reducer 18 so that the driving force of the motor 50 is not transmitted to the speed reducer 18 and the drive source 15. It is preferable to make it. Alternatively, the drive source 15 and / or the speed reducer 18 may be removed, and repairs may be performed at the manufacturing factory during emergency operation by the motor.

プーリユニット40のプーリ41は、モータ50に固定されたモータプーリ51の直径よりも大きな直径を有している。したがって、モータ50の回転速度は、モータプーリ51およびプーリユニット40のプーリ41により減速される。緊急時に比較的入手しやすい汎用モータの多くは、極数の小さい高速のモータである。これに対して、治水用のポンプシステムにおけるポンプ10の回転速度は低速である。このため、汎用の高速モータでは仕様が異なるため、ポンプ10を直接駆動することができない。本実施形態に係るプーリユニット40のプーリ41は、市販の汎用モータに固定されるモータプーリ51よりも大きい直径を有しているので、汎用の高速モータを用いてポンプシステムの緊急運転を行うことが可能となっている。   The pulley 41 of the pulley unit 40 has a diameter larger than the diameter of the motor pulley 51 fixed to the motor 50. Therefore, the rotational speed of the motor 50 is decelerated by the motor pulley 51 and the pulley 41 of the pulley unit 40. Many general-purpose motors that are relatively easily available in an emergency are high-speed motors with a small number of poles. On the other hand, the rotational speed of the pump 10 in the flood control pump system is low. For this reason, since a general-purpose high-speed motor has different specifications, the pump 10 cannot be driven directly. Since the pulley 41 of the pulley unit 40 according to the present embodiment has a larger diameter than the motor pulley 51 fixed to a commercially available general-purpose motor, it is possible to perform an emergency operation of the pump system using a general-purpose high-speed motor. It is possible.

ベルト駆動を行うと、ベルト張力によるラジアル荷重がポンプ軸に作用する。一般のポンプシステムに設けられている軸受では、このラジアル荷重は考慮されていない。そのため、ベルト張力を受けるために十分な強度を持たせるためには、設計・構造(木型を含む)の見直しが必要となり、非常に高価なものとなってしまう。この点、プーリユニット40は、ベルトの張力によるラジアル荷重を受けることができるラジアル軸受43,43を備えているので、信頼性のある、確実な応急運転が可能となる。なお、ポンプシステムがベルト駆動時のラジアル荷重を許容できる場合には、図4に示すように、ポンプ軸16にプーリ41を直接固定してもよい。   When the belt is driven, a radial load due to belt tension acts on the pump shaft. This radial load is not taken into account in a bearing provided in a general pump system. Therefore, in order to give sufficient strength to receive the belt tension, it is necessary to review the design and structure (including the wooden pattern), which becomes very expensive. In this respect, the pulley unit 40 includes the radial bearings 43 and 43 that can receive a radial load due to the tension of the belt, so that a reliable and reliable emergency operation is possible. If the pump system can tolerate a radial load when the belt is driven, the pulley 41 may be directly fixed to the pump shaft 16 as shown in FIG.

本実施形態に係るポンプシステムでは、通常運転時にはプーリユニット40を用いたベルト駆動は行われず、災害発生時などの応急運転時にのみ、プーリユニット40を用いたベルト駆動が行われる。上記特許文献1のように、緊急時の運転だけでなく、通常の運転においてもベルト駆動をすることも考えられるが、ベルトは歯車減速機と比較して伝達効率が悪く、また、ベルトのテンションの管理などの維持管理上の課題がある。このため、数十年に1回あるかどうかの災害を想定して、ベルト駆動型のポンプシステムを構成することは、過剰なリスク管理であり、維持管理性や運転効率を低下させてしまう。   In the pump system according to the present embodiment, belt driving using the pulley unit 40 is not performed during normal operation, and belt driving using the pulley unit 40 is performed only during emergency operation such as when a disaster occurs. As described in Patent Document 1, it is conceivable to drive the belt not only in emergency operation but also in normal operation. However, the belt has lower transmission efficiency than the gear reducer, and the belt tension is also low. There are maintenance issues such as management. For this reason, assuming a disaster that occurs once every several decades, configuring a belt-driven pump system is excessive risk management, and lowers maintenance and operational efficiency.

本発明は、通常運転では減速機18を介した駆動源15によるシャフト駆動が行われ、緊急時にはベルト駆動に切り替えることが可能なポンプシステムであるので、通常運転時では維持管理性や運転効率が低下することはない。しかも、地震や津波などの災害発生時には、ポンプ10の駆動方式をシャフト駆動からベルト駆動に迅速に切り替えることができる。さらに、駆動源15および/または減速機18が故障した場合でも、これらを撤去、修復することなく、ポンプ10を駆動することができる。したがって、災害の発生時において、迅速にポンプシステムの排水機能を復旧することができる。   The present invention is a pump system in which the shaft drive is performed by the drive source 15 via the speed reducer 18 in normal operation and can be switched to belt drive in an emergency, so that maintainability and operation efficiency are improved in normal operation. There is no decline. In addition, when a disaster such as an earthquake or tsunami occurs, the driving method of the pump 10 can be quickly switched from shaft driving to belt driving. Furthermore, even if the drive source 15 and / or the speed reducer 18 breaks down, the pump 10 can be driven without removing and repairing them. Therefore, when the disaster occurs, the drainage function of the pump system can be quickly restored.

図3に示す例では、外部モータ50はプーリユニット40の横に配置されているが、外部モータ50をプーリユニット40の上方に配置してもよい。津波や洪水の発生時には、床上浸水していることがあり、図1に示す設置床20の上に外部モータ50を設置することができない場合もありうる。このような場合には、外部モータ50をプーリユニット40の上方に設置することにより、外部モータ50の浸水を避けることができる。   In the example shown in FIG. 3, the external motor 50 is disposed beside the pulley unit 40, but the external motor 50 may be disposed above the pulley unit 40. When a tsunami or flood occurs, the floor may be flooded, and the external motor 50 may not be installed on the installation floor 20 shown in FIG. In such a case, the external motor 50 can be prevented from being flooded by installing the external motor 50 above the pulley unit 40.

図5は、本発明の他の実施形態に係るポンプシステムを示す図である。この実施形態では、プーリユニット40は常設されておらず、別途保管される。プーリユニット40に代えて、中間軸60がポンプ軸16および減速機18の出力軸18aに連結されている。この中間軸60は着脱可能に構成されており、その両側のカップリング32,33のボルト(図示せず)を取り外すことにより、ポンプ軸16および減速機18の出力軸18aから中間軸60を切り離すことが可能となっている。   FIG. 5 is a view showing a pump system according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the pulley unit 40 is not permanently installed and is stored separately. Instead of the pulley unit 40, an intermediate shaft 60 is connected to the pump shaft 16 and the output shaft 18 a of the speed reducer 18. The intermediate shaft 60 is configured to be detachable, and the intermediate shaft 60 is separated from the pump shaft 16 and the output shaft 18a of the speed reducer 18 by removing bolts (not shown) of the couplings 32 and 33 on both sides thereof. It is possible.

図6(a)に示すように、中間軸60は、軸部61と、その両端部に固定されたフランジ部62,63とを備えている。これらフランジ部62,63は、それぞれポンプ軸16および減速機18の出力軸18aと接続するためのカップリング32,33の一部を構成する。中間軸60は、別途保管されるプーリユニット40の軸方向の長さよりも長く構成されている。図6(b)は、本実施形態に係るポンプシステムに使用されるプーリユニット40を示す図である。図6(b)に示すように、プーリユニット40の基本的構成は、図2に示すプーリユニット40と同じであるが、支持軸42の長さは、図2に記載のものよりも短くなっている。さらに、ポンプ軸16に連結するためのカップリング32を構成するフランジ部45のみが支持軸42の一端に設けられ、他端にはフランジ部は設けられていない。図6(a)に示す中間軸60の長さLは、図6(b)に示すプーリユニット40の軸方向長さmよりも長くなっている(L>m)。   As shown in FIG. 6A, the intermediate shaft 60 includes a shaft portion 61 and flange portions 62 and 63 fixed to both ends thereof. These flange portions 62 and 63 constitute parts of couplings 32 and 33 for connection to the pump shaft 16 and the output shaft 18a of the speed reducer 18, respectively. The intermediate shaft 60 is configured to be longer than the axial length of the pulley unit 40 stored separately. FIG.6 (b) is a figure which shows the pulley unit 40 used for the pump system which concerns on this embodiment. As shown in FIG. 6 (b), the basic configuration of the pulley unit 40 is the same as that of the pulley unit 40 shown in FIG. 2, but the length of the support shaft 42 is shorter than that shown in FIG. ing. Further, only the flange portion 45 constituting the coupling 32 for coupling to the pump shaft 16 is provided at one end of the support shaft 42, and no flange portion is provided at the other end. The length L of the intermediate shaft 60 shown in FIG. 6A is longer than the axial length m of the pulley unit 40 shown in FIG. 6B (L> m).

この実施形態においては、通常運転では、駆動源15により中間軸60を介してポンプ10が駆動されるが、災害発生により駆動源15および/または減速機18が故障した場合には、中間軸60がポンプシステムから取り外され、図6(b)に示すプーリユニット40がポンプ軸16に連結される。中間軸60はプーリユニット40の軸方向長さよりも長く構成されているので、プーリユニット40はポンプ10に連結されるが、駆動源15には連結されない。すなわち、図7に示すように、プーリユニット40はポンプ軸16にのみ接続され、駆動源15に連結された減速機18の出力軸18aには接続されない。   In this embodiment, in the normal operation, the pump 10 is driven by the drive source 15 via the intermediate shaft 60. However, if the drive source 15 and / or the speed reducer 18 breaks down due to a disaster, the intermediate shaft 60 is driven. Is removed from the pump system, and the pulley unit 40 shown in FIG. 6B is connected to the pump shaft 16. Since the intermediate shaft 60 is configured to be longer than the axial length of the pulley unit 40, the pulley unit 40 is connected to the pump 10 but is not connected to the drive source 15. That is, as shown in FIG. 7, the pulley unit 40 is connected only to the pump shaft 16 and is not connected to the output shaft 18 a of the speed reducer 18 connected to the drive source 15.

応急運転時には、図3に示す態様と同じように、プーリユニット40に隣接して配置された外部モータ50によりベルト55およびプーリユニット40を介してポンプ10が駆動される。このように、本実施形態においても、ポンプ10の駆動方式を、駆動源15による中間軸60を介したシャフト駆動から、外部モータ50によるプーリユニット40を介したベルト駆動に迅速に切り替えることができる。   At the time of emergency operation, the pump 10 is driven via the belt 55 and the pulley unit 40 by the external motor 50 disposed adjacent to the pulley unit 40 in the same manner as shown in FIG. Thus, also in this embodiment, the drive system of the pump 10 can be quickly switched from the shaft drive via the intermediate shaft 60 by the drive source 15 to the belt drive via the pulley unit 40 by the external motor 50. .

プーリユニット40とは異なり、中間軸60には軸受は使用されないので、通常の運転が行われる限りにおいては軸受の管理が不要である。したがって、図1に示す実施形態に比較して維持管理費を低くすることができる。さらに、通常運転ではプーリユニット40は使用されないので、このプーリユニット40を、同一構成を有する複数のポンプシステムに共通する緊急時対応用の予備品として使用することができる。したがって、ポンプシステムに必要とされる危機管理費を低減することができる。   Unlike the pulley unit 40, no bearing is used for the intermediate shaft 60. Therefore, as long as normal operation is performed, management of the bearing is unnecessary. Therefore, the maintenance cost can be reduced as compared with the embodiment shown in FIG. Furthermore, since the pulley unit 40 is not used in normal operation, the pulley unit 40 can be used as a spare part for emergency response common to a plurality of pump systems having the same configuration. Therefore, the risk management cost required for the pump system can be reduced.

図8は、プーリユニット40の他の例を示す図である。この例では、プーリユニット40は、3つのプーリ41a,41b,41cを備えている。これら3つのプーリ41a,41b,41cは互いに異なる直径を有しており、それぞれ支持軸42に固定されている。プーリ41aは低速用の大径プーリであり、プーリ41bは中速用の中径プーリであり、プーリ41cは高速用の小径プーリである。緊急運転時において、市販の汎用モータが出力不足である場合、より大きな径を有するプーリを使用することで、モータへの負荷を低減することができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the pulley unit 40. In this example, the pulley unit 40 includes three pulleys 41a, 41b, and 41c. These three pulleys 41a, 41b, 41c have different diameters and are fixed to the support shaft 42, respectively. The pulley 41a is a large-diameter pulley for low speed, the pulley 41b is a medium-diameter pulley for medium speed, and the pulley 41c is a small-diameter pulley for high speed. When a commercially available general-purpose motor has insufficient output during emergency operation, the load on the motor can be reduced by using a pulley having a larger diameter.

また、モータの出力がポンプ10の要求する出力よりも低い場合にポンプを定格回転速度で運転してしまうと、過負荷によりモータが故障するおそれがある。本実施形態では、より大きな径のプーリを選択することにより、ポンプをその定格回転速度よりも低い回転速度で駆動させ、モータに掛かる負荷を低減させることができる。このように、本実施形態に係るプーリユニット40は、緊急時に入手可能な汎用モータの出力に応じたポンプ駆動を可能とするので、緊急時の対応の幅が広い(すなわち、出力の低いモータでも駆動可能な)信頼性の高いポンプシステムとなる。   Further, if the pump is operated at the rated rotational speed when the output of the motor is lower than that required by the pump 10, the motor may be damaged due to overload. In this embodiment, by selecting a pulley having a larger diameter, the pump can be driven at a rotational speed lower than its rated rotational speed, and the load on the motor can be reduced. As described above, the pulley unit 40 according to the present embodiment enables a pump drive according to the output of a general-purpose motor available in an emergency, and therefore has a wide range of correspondence in an emergency (that is, even a motor with a low output). It is a reliable pump system that can be driven.

図9は、図8に示すプーリユニット40を使用してポンプ10を駆動した場合の性能曲線を示すグラフである。小径のプーリ41cを使用した場合に比べて、中径のプーリ41bを使用すると、ポンプ駆動のための動力Pは下がるが、排水量Qも若干低下する。しかしながら、この場合でも、ポンプシステムを運転させて最低限の排水機能を確保することはできる。したがって、“排水能力ゼロ”という最悪の事態を回避することができ、信頼性の高い緊急用のポンプシステムとしても機能する。   FIG. 9 is a graph showing a performance curve when the pump 10 is driven using the pulley unit 40 shown in FIG. Compared to the case where the small-diameter pulley 41c is used, when the medium-diameter pulley 41b is used, the power P for driving the pump is reduced, but the drainage amount Q is also slightly reduced. However, even in this case, a minimum drainage function can be secured by operating the pump system. Therefore, the worst situation of “zero drainage capacity” can be avoided, and it functions as a highly reliable emergency pump system.

径の異なる複数のプーリを具備させたことにより、容量の違う(回転速度の異なる)種々のポンプシステムにプーリユニット40を使用することが可能となる。したがって、本プーリユニット40は、多くのポンプシステムに使用可能な共通備品として保管することができ、経済性・維持管理性を更に向上させることが可能となる。図2に示すプーリユニット40にも、図8に示す複数のプーリを適用することは当然に可能である。なお、いままでに述べたプーリユニット40においては、安全上の観点より、プーリを覆う保護カバーを設けることが好ましい。   By providing a plurality of pulleys having different diameters, the pulley unit 40 can be used in various pump systems having different capacities (different rotation speeds). Therefore, the pulley unit 40 can be stored as common equipment that can be used in many pump systems, and the economic efficiency and maintenance can be further improved. Of course, a plurality of pulleys shown in FIG. 8 can also be applied to the pulley unit 40 shown in FIG. In the pulley unit 40 described so far, it is preferable to provide a protective cover for covering the pulley from the viewpoint of safety.

これまで、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲から定義される技術的概念の範囲内において種々変更が可能である。   The embodiments of the present invention have been described so far, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical concept defined by the claims.

1 吸込水槽
2 吐出水槽
10 ポンプ
10a ポンプケーシング
11 吸込管
11a 吸込口
12 吐出管
13 吐出弁
15 駆動源
16 ポンプ軸
18 減速機
20 設置床
21 架台
22 フラップ弁
30 満水検知器
31 真空ポンプ
32,33,34 カップリング
40 プーリユニット
41,41a,41b,41c プーリ
42 支持軸
43 ラジアル軸受
44 基台
45,46 フランジ部
50 外部モータ
51 モータプーリ
55 ベルト
60 中間軸
61 軸部
62,63 フランジ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Suction water tank 2 Discharge water tank 10 Pump 10a Pump casing 11 Suction pipe 11a Suction port 12 Discharge pipe 13 Discharge valve 15 Drive source 16 Pump shaft 18 Reduction gear 20 Installation floor 21 Base 22 Flap valve 30 Full detector 31 Vacuum pumps 32, 33 , 34 Coupling 40 Pulley unit 41, 41a, 41b, 41c Pulley 42 Support shaft 43 Radial bearing 44 Base 45, 46 Flange portion 50 External motor 51 Motor pulley 55 Belt 60 Intermediate shaft 61 Shaft portion 62, 63 Flange portion

Claims (4)

水を移送するためのポンプと、
前記ポンプを駆動する駆動源と、
前記駆動源の駆動力を前記ポンプに伝達するための中間軸と、
ベルト駆動用のプーリユニットとを備え、
前記プーリユニットは、少なくとも1つのプーリと、前記プーリを支持する支持軸と、前記支持軸を回転自在に支持するラジアル軸受とを有し、
前記中間軸および前記支持軸のうちいずれか一方が選択的に前記ポンプに連結されており、
前記プーリユニットは、前記駆動源とは別に用意される応急運転用のモータの駆動力を前記プーリを介して前記ポンプに伝達するための動力伝達機構であることを特徴とするポンプシステム。
A pump for transferring water;
A drive source for driving the pump;
An intermediate shaft for transmitting the driving force of the driving source to the pump;
A pulley unit for driving the belt,
The pulley unit has at least one pulley, a support shaft that supports the pulley, and a radial bearing that rotatably supports the support shaft,
Either one of the intermediate shaft and the support shaft is selectively connected to the pump,
The pump system, wherein the pulley unit is a power transmission mechanism for transmitting a driving force of a motor for emergency operation prepared separately from the driving source to the pump via the pulley.
前記中間軸は、前記プーリユニットの軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項に記載のポンプシステム。 The pump system according to claim 1 , wherein the intermediate shaft is longer than an axial length of the pulley unit. 前記プーリは、直径の異なる複数のプーリであることを特徴とする請求項またはに記載のポンプシステム。 The pulley pump system according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of pulleys having different diameters. 請求項乃至のいずれか一項に記載のポンプシステムを運転する方法であって、
通常運転では、前記駆動源により前記中間軸を介して前記ポンプをシャフト駆動し、
応急運転では、前記中間軸に代えて前記支持軸が前記ポンプに連結され、前記モータにより前記プーリを介して前記ポンプをベルト駆動することを特徴とする方法。
A method for operating the pump system according to any one of claims 1 to 3 ,
In normal operation, the pump is shaft driven by the drive source via the intermediate shaft,
In the emergency operation, the support shaft is connected to the pump instead of the intermediate shaft, and the motor belt drives the pump via the pulley.
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