JP6595382B2 - Vertical shaft pump - Google Patents
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Description
本発明は、立軸ポンプに関する。 The present invention relates to a vertical shaft pump.
ポンプケーシング内の水中軸受に潤滑水を供給することで、水中軸受の摩耗を低減するようにした立軸ポンプが知られている。特許文献1の立軸ポンプでは、ポンプ機場に設置されている外部水源とポンプケーシング内の保護管とを給水管によって接続し、外部水源の潤滑水を給水ポンプによって供給している。
2. Description of the Related Art Vertical shaft pumps that reduce the wear of submerged bearings by supplying lubricating water to the submerged bearings in the pump casing are known. In the vertical shaft pump of
特許文献1の立軸ポンプでは、ポンプ機場に全長が長い給水管を配管する必要があるため、地震等によってポンプ機場に大きな衝撃が加わると、給水管が破損する可能性が高い。この場合、水中軸受に潤滑水を供給できないため、立軸ポンプの運転を開始すると水中軸受が摩耗により破損し、ポンプの運転が不可能になる。なお、水中軸受として無注水軸受を用いても、スラリーが多く含まれる揚水を送水する場合には、無注水軸受にアブレシブ摩耗が生じるため、やはりポンプの運転が不可能になる。
In the vertical shaft pump of
本発明は、排出する揚水から分離した浄水を潤滑水として水中軸受に供給することで運転が可能な立軸ポンプを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a vertical shaft pump that can be operated by supplying purified water separated from discharged pumped water as lubricating water to an underwater bearing.
本発明は、鉛直方向に延びるように配置される揚水管を有するポンプケーシングと、前記揚水管の軸線に沿って前記ポンプケーシングに配置されている回転軸と、中空状のハブを有し、前記回転軸の下端側に連結されているインペラと、前記インペラの上方に位置するように前記揚水管に配置されており、前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、前記ポンプケーシング内に配置されており、前記回転軸の外周を覆う保護管と、前記ハブ内に設けられており、前記ポンプケーシングと前記保護管との間の揚水流路に吸引された揚水の一部を取り入れて前記揚水を浄水と汚水に分離し、前記浄水を前記保護管内に供給することで前記水中軸受に前記浄水を供給するとともに、前記汚水を前記揚水流路に流出させるサイクロンセパレータとを備える、立軸ポンプを提供する。 The present invention has a pump casing having a pumping pipe arranged to extend in the vertical direction, a rotating shaft arranged in the pump casing along an axis of the pumping pipe, and a hollow hub, An impeller connected to the lower end side of the rotating shaft, an underwater bearing disposed in the pumping pipe so as to be positioned above the impeller, and rotatably supporting the rotating shaft, and disposed in the pump casing A protective pipe that covers the outer periphery of the rotating shaft, and is provided in the hub, and a part of the pumped water sucked into the pumping flow path between the pump casing and the protective pipe is taken in A cyclone separator that separates pumped water into purified water and sewage, supplies the purified water to the underwater bearing by supplying the purified water into the protective tube, and causes the sewage to flow into the pumped water flow path. Obtain, to provide a vertical shaft pump.
この立軸ポンプによれば、サイクロンセパレータによって揚水から分離した浄水を潤滑水として水中軸受に供給するため、水中軸受の摩耗を抑制できる。また、インペラのハブにサイクロンセパレータが設けられているため、ポンプ機場には付帯設備である外部水源及び給水用の配管は必要ない。よって、地震等によって大きな衝撃が加わり、給水管だけが破損することで、ポンプが運転不可能になることを防止できる。また、給水管が不要であるため、ポンプ機場の省スペース化を図ることができるうえ、設計や製作の自由度を向上できる。さらに、サイクロンセパレータはスラリー等を含む汚水を外部である揚水流路に排出する構成であり、フィルタからなる濾過手段を用いた場合と比較して目詰まりすることはないため、設備の保守点検の回数を低減できる。
According to this vertical shaft pump, since the purified water separated from the pumped water by the cyclone separator is supplied to the underwater bearing as lubricating water, the wear of the underwater bearing can be suppressed. Further, since the cyclone separator hub of the impeller is provided, an external water source and piping required have for water supply to the pump station is incidental facilities. Therefore, it is possible to prevent the pump from becoming inoperable due to a large impact caused by an earthquake or the like and only the water supply pipe being damaged. Moreover, since a water supply pipe is not required, the space for the pump station can be saved and the degree of freedom in design and production can be improved. Furthermore, the cyclone separator is configured to discharge sewage containing slurry and the like to the external pumping flow path, and is not clogged compared with the case of using filtering means consisting of a filter. The number of times can be reduced.
この立軸ポンプは、前記ハブの上部を覆うように前記揚水管に固定されているケーシングハブを備える構成にするとよい。この場合、ケーシングハブから上方に延びるように前記保護管が配置されており、前記ケーシングハブを介して前記浄水が前記保護管内に供給される。この態様によれば、サイクロンセパレータによって分離した浄水を全ての水中軸受に供給し、水中軸受の破損を防止できる。
The vertical shaft pump may include a casing hub that is fixed to the pumping pipe so as to cover an upper portion of the hub . In this case, the protective tube so as to extend upwardly from the casing hub and is arranged, the water purification through the casing hub is supplied to the protective tube. According to this aspect, the purified water separated by the cyclone separator can be supplied to all the underwater bearings, and damage to the underwater bearings can be prevented.
前記ケーシングハブの下部に、前記揚水流路の前記揚水を前記サイクロンセパレータ内に流入させる流入口が設けられており、前記ハブに、前記汚水を前記揚水流路内に流出させる流出口が設けるとよい。そして、前記流入口は、前記インペラの回転方向に対して対向するように開口していることが好ましい。この態様によれば、インペラによって揚水管内に吸引した揚水の一部を確実にサイクロンセパレータ内に取り入れることができる。
An inflow port for allowing the pumped water in the pumping flow path to flow into the cyclone separator is provided at a lower portion of the casing hub , and an outlet for discharging the dirty water into the pumped water flow path is provided in the hub. Good. And it is preferable that the said inflow port is opened so that it may oppose with respect to the rotation direction of the said impeller. According to this aspect, a part of the pumped water sucked into the pumped pipe by the impeller can be reliably taken into the cyclone separator.
前記ハブは、直径が下部から上方へ次第に大きくなっている円錐状であり、このハブが前記サイクロンセパレータの円錐状容器を兼ねるとよい。この態様によれば、取り入れた揚水がハブの回転により旋回速度が加速されるため、高効率で揚水を浄水と汚水に分離できる。 The hub may have a conical shape whose diameter gradually increases from the bottom upward, and the hub may also serve as the conical container of the cyclone separator. According to this aspect, since the swirling speed of the pumped water taken is accelerated by the rotation of the hub, the pumped water can be separated into purified water and sewage with high efficiency.
又は、前記ハブ内に、前記サイクロンセパレータの円錐状容器が配置されてもよい。この場合、前記円錐状容器は、前記ケーシングハブに固定されてもよい。また、前記ハブは、直径が下部から上方へ次第に大きくなっている円錐状であり、前記円錐状容器は、前記ハブから突出している背羽根を保護するプロテクタであってもよい。 Alternatively, a conical container of the cyclone separator may be disposed in the hub. In this case, the conical container may be fixed to the casing hub . The hub may have a conical shape having a diameter that gradually increases from the bottom upward, and the conical container may be a protector that protects the back blades protruding from the hub.
立軸ポンプには、水中軸受の異常を判断する監視装置を配置するとよい。この監視装置は、前記水中軸受よりも上方で前記保護管に接続されている回収管と、前記回収管に配置されており、前記保護管から回収された前記浄水の流量を検出する流量計と、前記流量計により検出された浄水流量に基づいて、前記水中軸受の異常発生を判定する判定部とを備える。この態様によれば、立軸ポンプを常に安定状態で運転できる。 The vertical pump may be provided with a monitoring device for judging an abnormality of the underwater bearing. The monitoring device includes a recovery pipe connected to the protection pipe above the underwater bearing, a flow meter disposed in the recovery pipe and detecting the flow rate of the purified water recovered from the protection pipe; And a determination unit that determines the occurrence of an abnormality in the underwater bearing based on the purified water flow rate detected by the flow meter. According to this aspect, the vertical shaft pump can always be operated in a stable state.
本発明のポンプによれば、排出する揚水から分離した浄水を潤滑水として水中軸受に供給するため、ポンプが運転可能な状態であれば、水中軸受を破損させることなく、確実に定常運転を維持できる。 According to the pump of the present invention, since the purified water separated from the pumped water to be discharged is supplied to the underwater bearing as lubricating water, the steady operation is reliably maintained without damaging the underwater bearing as long as the pump is operable. it can.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る立軸ポンプ10を示す。この立軸ポンプ10は、ポンプケーシング12、回転軸20、及びインペラ22を備え、ポンプ機場の据付床1に垂下するように配置されている。本実施形態の立軸ポンプ10は、回転軸20を回転可能に支持する水中軸受27A〜27Cと、回転軸20の外周を覆う保護管56とを備え、保護管56に揚水PWの一部から分離した浄水CWを供給することで、水中軸受27A〜27Cの摩耗を低減する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
ポンプケーシング12は筒状の揚水管13を備え、この揚水管13が据付床1を貫通して吸込水槽2内を鉛直方向に延びるように配置されている。この揚水管13は、下側にベーンケーシング14を備えている。また、ベーンケーシング14の下側には、吸込口16が形成されているラッパ管15が配置されている。揚水管13の上端には吐出エルボ17が配置され、この吐出エルボ17に吐出管18が接続されている。
The
回転軸20は、吐出エルボ17を貫通し、揚水管13の軸線に沿ってポンプケーシング12に配置されている。回転軸20の下端は、ベーンケーシング14内に配置されている。インペラ22は、ベーンケーシング14内に位置するように、回転軸20の下端に相対的に回転不可能に連結されている。第1及び第2の水中軸受27A,27Bは、インペラ22の上方のケーシングハブ40を介してベーンケーシング14内に配置されている。第3の水中軸受27Cは、ベーンケーシング14とポンプケーシング12の上端との中間に位置するように、軸受ホルダ53を介して揚水管13内に配置されている。
The
この立軸ポンプ10では、駆動手段であるモータ30の駆動により回転軸20を介してインペラ22が回転される。この定常運転により、ポンプケーシング12の下端の吸込口16から吸込水槽2内の揚水PWが吸引され、この揚水PWが揚水管13から吐出エルボ17及び吐出管18を経て下流側へ吐出される。
In the
第1から第3の水中軸受27A〜27Cとしては、潤滑水の供給が絶たれても定常運転を実行可能なセラミックス製又は樹脂製の無注水軸受を用いることが好ましい。但し、水中軸受27A〜27Cとして無注水軸受を用いていても、立軸ポンプ10によってスラリーを多く含む液体を排水する場合には、水中軸受27A〜27Cにアブレシブ摩耗が生じるため、潤滑水を供給することが好ましい。そこで、本実施形態の立軸ポンプ10には、以下に説明する注水機構が設けられている。
As the first to third
(注水機構の詳細)
図2を併せて図1を参照すると、注水機構は、インペラ22に設けられているサイクロンセパレータ32を備えている。このサイクロンセパレータ32は、立軸ポンプ10によって排出する揚水PWの一部を取り入れて、揚水PWを浄水CWと汚水DWに分離可能な濾過手段である。また、ポンプケーシング12の内部には、インペラ22を配置した下部から吐出エルボ17の上端にかけて、回転軸20の外周を覆う保護管56が配置されている。本実施形態では、サイクロンセパレータ32によって分離した浄水CWは保護管56内に供給される。即ち、本実施形態のポンプケーシング12内は、ポンプケーシング12と保護管56との間の揚水流路65と、保護管56と回転軸20との間の浄水流路66とに区画されている。
(Details of water injection mechanism)
Referring to FIG. 1 in conjunction with FIG. 2, the water injection mechanism includes a
まず、図3の概念図を用いてサイクロンセパレータ32の原理について説明する。サイクロンセパレータ32は、直径が下部から上方へ次第に大きくなっている筒体からなる円錐状容器33を備えている。この円錐状容器33の上端開口は、蓋部材34によって塞がれている。円錐状容器33の外周上部には揚水流入口35が設けられている。円錐状容器33の下端には筒状の汚水流出口36が設けられ、蓋部材34には筒状の浄水流出口37が設けられている。
First, the principle of the
揚水PWは、円錐状容器33の外周に対して接する方向を流入方向として、揚水流入口35から円錐状容器33内に流入する。すると、揚水PWは、円錐状容器33の壁面に沿って旋回(旋回流RF参照)する。これにより、円錐状容器33の壁面付近の圧力は高くなり、円錐状容器33の中心軸付近の圧力は低くなる。また、円錐状容器33の中心軸付近では、上部で上昇流UFが生じ、下部で下降流が生じる。
The pumped water PW flows into the conical container 33 from the pumped
揚水PWに含まれている固形物は、旋回流RFによる遠心力よって液体から分離され、回転しながら下方へ沈降し、汚水DWとして汚水流出口36から円錐状容器33の外部へ排出される。また、固形物が分離された浄水CWは、上昇流UFによって浄水流出口37から円錐状容器33の外部へ排出される。但し、水中軸受27A〜27Cに摩耗を生じさせない程度の微小な固形物は、上昇流UFに乗って浄水流出口37から排出されることがある。
The solid matter contained in the pumped water PW is separated from the liquid by centrifugal force due to the swirl flow RF, settles downward while rotating, and is discharged from the
このようなサイクロンセパレータ32がインペラ22の中空状のハブ23に設けられている。図4を併せて図2を参照すると、インペラ22は、直径が下部から上方へ次第に大きくなっている円錐状のハブ23と、このハブ23から径方向外向きに突出する複数の羽根板24とを備えている。この円錐状のハブ23が、サイクロンセパレータ32の円錐状容器33の機能を兼ねるようにしている。ハブ23の上端開口は、ケーシングハブ40によって覆われている。また、ハブ23には、回転軸20に連結するためのボス23aが設けられている。
Such a
ケーシングハブ40は、ガイドベーン41を介してベーンケーシング14内に固定されている。このケーシングハブ40は、回転軸20の軸線に対して直交方向に延びる底壁42を下端に備える筒体である。ケーシングハブ40の上端開口は、概ね円錐筒状の閉塞部材44によって塞がれている。図4及び図5を併せて図2を参照すると、底壁42には、回転軸20に沿って延びる円筒状のスリーブ43が設けられており、このスリーブ43内に円筒状の摺動体28Aを備える第1の水中軸受27Aが配置されている。閉塞部材44には、回転軸20に沿って延びる円筒状のスリーブ45が設けられており、このスリーブ45内に円筒状の摺動体28Bを備える第2の水中軸受27Bが配置されている。
The
ケーシングハブ40の底壁42には、ハブ23の上端開口に位置する蓋体47が固定されている。この蓋体47には、複数(本実施形態では4本)の流入管48が配置されている。図4に最も明瞭に示すように、流入管48は、蓋体47の外周に接する方向に延びるように配置されている。流入管48の外端側は、ケーシングハブ40の側壁を貫通しており、その貫通部分が液密にシールされている。流入管48の外端である流入口49は、図4に示すインペラ22の回転方向Aに対して対向するように、揚水流路65内で開口している。流入管48の内端である流出口50は、ハブ23の上方で開口している。図5に最も明瞭に示すように、蓋体47と回転軸20との間には、設定された間隔の隙間51が形成されている。
A
蓋体47は、サイクロンセパレータ32の蓋部材34の機能を兼ねる。また、蓋体47に配置した流入管48は、サイクロンセパレータ32の揚水流入口35の機能を兼ねる。蓋体47と回転軸20との間の隙間51は、サイクロンセパレータ32の浄水流出口37の機能を兼ねる。また、ハブ23の周壁下部には貫通孔25が設けられており、この貫通孔25がサイクロンセパレータ32の汚水流出口36の機能を兼ねる。
The
インペラ22が回転すると、揚水流路65のベーンケーシング14内で揚水PWがインペラ22の回転方向Aと同一方向に旋回しながら吐出エルボ17に向けて流動する。これにより揚水PWの一部は、揚水PWの流動方向と対向する流入管48の流入口49からハブ23内に取り入れられ、ハブ23の壁面に沿って旋回する。また、ハブ23内の揚水PWは、ハブ23の回転により旋回速度が加速されため、取り入れた揚水PWを浄水CWと汚水DWに高効率で分離できる。
When the
分離された浄水CWは、インペラ22のボス23aの周囲を上昇し、隙間51を通ってケーシングハブ40側へ流れる。そして、浄水CWは、第1の水中軸受27Aと回転軸20との間の僅かな隙間を通ってケーシングハブ40内に流入する。ケーシングハブ40内が浄水CWで満たされると、浄水CWは、第2の水中軸受27Bと回転軸20との間の僅かな隙間を通ってケーシングハブ40外へ流出する。
The separated purified water CW ascends around the
また、分離された汚水DWは、貫通孔25を通って揚水流路65に流出する。図1及び図2を参照すると、貫通孔25は揚水PWの流動方向に沿って貫通しており、この揚水PWの流動方向と汚水DWの流出方向とは逆向きである。ここで、ラッパ管15内である吸込口圧力をP0、羽根板24の上側であるインペラ出口圧力をP1、及びハブ23内であるサイクロンセパレータ圧力をP2とすると、圧力P0より圧力P2は高く、圧力P2より圧力P1は高くなる(P0<P2<P1)。よって、貫通孔25を通してハブ23内に揚水PWが逆流することはない。
Further, the separated sewage DW flows out to the pumped
保護管56は、ケーシングハブ40から吐出エルボ17の上端にかけて配置されている。この保護管56は、ケーシングハブ40から軸受ホルダ53にかけて延びる第1部分56aと、軸受ホルダ53から貫通孔17aにかけて延びる第2部分56bとを備えている。保護管56の各部分56a,56bは、軸受ホルダ53を介して連通している。
The
図2を参照すると、ケーシングハブ40には、第2の水中軸受27Bを配置したスリーブ45の上端に、保護管56の第1部分56aの下端が固定されている。図6を参照すると、軸受ホルダ53は、円筒状の摺動体28Cを備える第3の水中軸受27Cが配置される筒状体であり、ガイドベーン54を介して揚水管13内に固定されている。この軸受ホルダ53には、下端に保護管56の第1部分56aの上端が固定され、上端に保護管56の第2部分56bの下端が固定されている。図7を参照すると、吐出エルボ17の貫通孔17aには、筒状の挿通部材58が配置されており、この挿通部材58に保護管56の第2部分56bの上端が固定されている。
Referring to FIG. 2, the lower end of the
挿通部材58と回転軸20との間には設定された隙間が形成されている。そして、挿通部材58の上端には、ポンプケーシング12と回転軸20との間から揚水PWが流出することを防止する軸封装置60が配置されている。この軸封装置60は、挿通部材58の上端に配置される軸封ケーシング61を備えている。軸封ケーシング61の上部には、メカニカルシール62が配置されている。また、軸封ケーシング61には、メカニカルシール62の下部に位置するように、回収管68が接続される接続部63が設けられている。
A set gap is formed between the
図1を参照すると、回収管68は、据付床1上に位置する接続部63から、据付床1を貫通して先端が吸込水槽2内に至るように配管されている。この回収管68は、水中軸受27A〜27Cよりも浄水CWが流れる方向の下流側である上方で、軸封装置60を介して保護管56に接続されている。本実施形態では、軸封装置60から突出した部分に配置されているスラスト軸受70を経由させることで、スラスト軸受70を浄水CWによって冷却可能としている。但し、浄水CWは、スラスト軸受70を経由させることなく、吸込水槽2に直接排出するようにしてもよい。
Referring to FIG. 1, the
サイクロンセパレータ32によって分離された浄水CWは、ケーシングハブ40から保護管56の第1部分56aに流入した後、軸受ホルダ53内の第3の水中軸受27Cと回転軸20との間の僅かな隙間を通って保護管56の第2部分56bに流入する。ついで、浄水CWは、挿通部材58を通して軸封ケーシング61内に流入し、接続部63からポンプケーシング12の外部へ流出する。その後、浄水CWは、回収管68を通ってスラスト軸受70を冷却した後、吸込水槽2に戻される。
The purified water CW separated by the
ここで、保護管56内である浄水流路圧力をP3とし、吸込水槽2内である大気圧をP4とすると、大気圧P4より圧力P3は高く、圧力P3より圧力P2は高い(P0<P4<P3<P2<P1)。よって、サイクロンセパレータ32から流出した浄水CWは、ケーシングハブ40、保護管56、及び回収管68を経て、確実に吸込水槽2へ戻される。
Here, if the purified water flow path pressure in the
このように、本実施形態の立軸ポンプ10では、サイクロンセパレータ32によって分離した浄水CWを保護管56を介して水中軸受27A〜27Cに供給するため、水中軸受27A〜27Cの摩耗を抑制できる。また、サイクロンセパレータ32がインペラ22のハブ23に設けられているため、ポンプ機場には付帯設備である外部水源及び給水用の配管は必要ない。よって、地震等によって大きな衝撃が加わっても、付帯設備が破損することで、立軸ポンプ10が運転不可能になることを防止できる。
Thus, in the
また、外部水源や全長が長い給水管等の大掛かりな付帯設備が不要であるため、ポンプ機場の省スペース化を図ることができるうえ、設計の自由度を向上できる。さらに、サイクロンセパレータ32は、フィルタからなる濾過手段と比較して、スラリー等によって目詰まりすることがないため、設備の保守点検の回数を低減できる。また、分離した汚水DWはポンプケーシング12内の揚水流路65に戻され、揚水PWと一緒に下流側へ排水されるため、汚水DWを処理するための付帯設備も不要である。
In addition, since large-scale incidental facilities such as an external water source and a long water supply pipe are not necessary, the space for the pump station can be saved and the degree of freedom in design can be improved. Furthermore, since the
また、浄水CWを供給して水中軸受27A〜27Cの摩耗を低減することで、立軸ポンプ10は使用可能な期間(寿命)が長くなる。しかし、水中軸受27A〜27Cは、回転軸20と摺接するため、摩耗を完全に無くすことは不可能である。そのため、水中軸受27A〜27Cと回転軸20の間の隙間は使用により次第に大きくなる。このような水中軸受27A〜27Cの異常を検出するために、本実施形態の立軸ポンプ10には、以下に説明する監視装置が設けられている。
Moreover, the period (life) which can use the
(監視装置の詳細)
監視装置は、保護管56から回収された浄水CWの流量を検出する流量計72を備えている。この流量計72は、軸封装置60とスラスト軸受70との間に位置するように、据付床1の上方で回収管68に配置されている。また、回収管68には、軸封装置60と流量計72との間に仕切弁74が配置されている。また、回収管68には、スラスト軸受70に対して浄水CWが流れる方向の下流側にチェッキ弁76が配置されている。このチェッキ弁76を開閉することで、回収管68を連通又は遮断できる。
(Details of monitoring device)
The monitoring device includes a
また、監視装置は、流量計72により検出された浄水流量に基づいて水中軸受27A〜27Cの異常発生を判定する判定部を備えている。この判定部の機能は、図示しない操作盤からの指令に基づいてモータ30を制御して、前述した定常運転を実行する制御装置78が兼ねている。制御装置78は、定常運転と並行して検査運転を実行する。
In addition, the monitoring device includes a determination unit that determines the occurrence of abnormality in the underwater bearings 27 </ b> A to 27 </ b> C based on the purified water flow rate detected by the
前述のように、サイクロンセパレータ32によって分離された浄水CWは、水中軸受27A〜27Cと回転軸20との間の隙間を通って回収管68に回収される。即ち、水中軸受27A〜27Cと回転軸20との隙間を流れる浄水CWの流量は、流量計72により検出される浄水流量に対応している。摩耗が少なく水中軸受27A〜27Cと回転軸20との間の隙間が小さい場合と、摩耗が進んで水中軸受27A〜27Cと回転軸20との間の隙間が大きくなった場合とでは、隙間が大きい方が浄水流量は多くなる。
As described above, the purified water CW separated by the
判定部としての制御装置78には、交換準備が必要な状態の浄水流量Raと、交換が必要な状態の浄水流量Rbとが、判定値として記憶されている。そして、流量計72による検出値Rと、判定値Ra,Rbとを比較することにより、制御装置78は水中軸受27A〜27Cの異常を判定できる。
In the
このように、本実施形態の立軸ポンプ10では、保護管56から回収した浄水流量を流量計72によって検出することで、水中軸受27A〜27Cの異常を判定できる。そして、異常を判定することで水中軸受27A〜27Cを交換することにより、常に安定状態で定常運転を実行できるため、立軸ポンプ10の信頼性を向上できる。
Thus, in the
(第2実施形態)
図8は第2実施形態の立軸ポンプ10を示す。この第2実施形態では、サイクロンセパレータ32の円錐状容器33として、インペラ22のハブ23内にハブ23とは別体の円錐状容器80を配置した点で、第1実施形態と相違する。なお、第1実施形態と同一の構成は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 shows a
円錐状容器80は、直径が下部から上方へ次第に大きくなっており、その上端が蓋体47の外周部に連結されている。蓋体47は、第1実施形態と同様にケーシングハブ40の底壁42に連結されている。即ち、第2実施形態では、ハブ23の内部にインペラ22とは一緒に回転しない固定式の円錐状容器80が配置されている。円錐状容器80の上端と蓋体47の外周部とが交差する部分には、第1実施形態と同様に流入管48が配置されている。円錐状容器80の下端には開口部81が設けられており、この開口部81により円錐状容器80内とハブ23内が連通している。
The diameter of the
この第2実施形態では、インペラ22が回転すると、第1実施形態と同様に、揚水流路65のベーンケーシング14内で揚水PWがインペラ22の回転方向Aと同一方向に旋回することで、揚水PWの一部が流入管48を通して円錐状容器80内に取り入れられる。そして、揚水PWは、円錐状容器80の壁面に沿って旋回することで、浄水CWと汚水DWに分離される。
In the second embodiment, when the
分離された浄水CWは、第1実施形態と同様に、第1の水中軸受27Aと回転軸20との隙間を通ってケーシングハブ40内に流入した後、第2の水中軸受27Bと回転軸20との隙間を通って揚水管13内に流入する。そして、回収管68を介して吸込水槽2に戻される。また、分離された汚水DWは、開口部81を通って円錐状容器80外へ流出し、インペラ22の貫通孔25から揚水流路65に流出される。
The separated purified water CW flows into the
このように、サイクロンセパレータ32を構成する円錐状容器80は、インペラ22と一緒に回転しない固定式とすることもできる。そして、このようにしても、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
As described above, the
(第3実施形態)
図9Aは第3実施形態の立軸ポンプ10を示す。この第3実施形態では、インペラ22のハブ23に形成されている補強用の背羽根85を保護するプロテクタ87を、サイクロンセパレータ32の円錐状容器33として用いた点で、第1実施形態と相違する。なお、第1実施形態と同一の構成は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9A shows the
図10を併せて図9A及び図9Bを参照すると、ハブ23は、各実施形態と同様に直径が下方から上方へ次第に大きくなる円錐状である。このハブ23の上部内周面には、回転軸20の軸方向に沿って延びる背羽根85が、周方向に間隔をあけて複数設けられている。各背羽根85がハブ23の内面から突出する寸法は一定である。
9A and 9B together with FIG. 10, the
プロテクタ87は、直径が下方から上方へ次第に大きくなっている円錐筒状であり、背羽根85の内端に沿って配置されている。このプロテクタ87は、上端外周部がケーシングハブ40に固定されている。プロテクタ87の下端には開口部88が設けられており、この開口部88によりプロテクタ87内とハブ23内が連通している。また、プロテクタ87とハブ23の内面との間には、設定された隙間90が形成されている。
The
ケーシングハブ40には、プロテクタ87の上端より上方に位置するように、プロテクタ87に対して接する方向に延びる流入孔92が設けられている。この流入孔92の外端である流入口93は、インペラ22の回転方向Aに対して対向するように、揚水流路65内で開口している。流入孔92の内端である流出口94は、プロテクタ87の上方で開口している。
The
ハブ23には、各実施形態に示す貫通孔25は設けられていない。ハブ23とプロテクタ87の間の隙間90は、汚水DWを揚水流路65に排出する排水孔の機能を兼ねる。そして、ハブ23の上端とケーシングハブ40との間の隙間が、排水孔の出口である汚水流出口94を構成する。
The through
この第3実施形態では、インペラ22が回転すると、揚水流路65のベーンケーシング14内で揚水PWがインペラ22の回転方向Aと同一方向に旋回することで、揚水PWの一部が流入孔92を通してプロテクタ87内に取り入れられる。そして、揚水PWは、プロテクタ87の壁面に沿って旋回することで、浄水CWと汚水DWに分離される。
In the third embodiment, when the
分離された浄水CWは、第1の水中軸受27Aと回転軸20との隙間を通ってケーシングハブ40内に流入した後、第2の水中軸受27Bと回転軸20との隙間を通って揚水管13内に流入する。そして、回収管68を介して吸込水槽2に戻される。
The separated purified water CW flows into the
分離された汚水DWは、開口部88を通ってプロテクタ87外へ流出し、隙間90を通って汚水流出口94から揚水流路65に流出される。ここで、揚水流路65内の圧力P1は、回転軸20の軸方向に沿って上方に位置するに従って高くなる。そして、揚水流入口93は、汚水流出口94よりも上方に設けられている。よって、揚水流路65において、汚水流出口94の位置の圧力をP1aとし、揚水流入口93の位置の圧力をP1bとすると、圧力P1bは圧力P1aより高くなる(P1a<P1b)。また、プロテクタ87内であるサイクロンセパレータ圧力P2は、汚水流出口圧力P1aよりも高い(P1a<P2<P1b)。よって、プロテクタ87から流出した汚水DWは、隙間90を経て汚水流出口94から揚水流路65へ確実に流出される。
The separated sewage DW flows out of the
(第4実施形態)
図11は第4実施形態の立軸ポンプ10を示す。この第4実施形態では、流入管48の流入口49を、サイクロンセパレータ23の円錐状容器33を構成するハブ23内で開口させた点で、第1実施形態と相違する。なお、第1実施形態と同一の構成は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 shows a
図12を参照すると、ハブ23は、ケーシングハブ40の底壁42に形成されている段部42aの内側に位置するガイド筒23bを備えている。ガイド筒23bの外周部にはインペラウェアリング100が固定され、段部42aの内周部にはケースウェアリング102が固定されている。ウェアリング100,102は、互いに摺接することによる摩耗を抑制する程度の隙間をあけて配置されている。インペラウェアリング100の外周面にはせん断溝101が形成され、ケースウェアリング102の内周面にはせん断溝103が形成されている。図13を併せて参照すると、インペラウェアリング100のせん断溝101は、インペラウェアリング100の下端から上端にかけて、インペラ22の回転方向に傾斜して設けられている。ケースウェアリング102のせん断溝103は、ケースウェアリング102の下端から上端にかけて、インペラ22の回転方向逆向きに傾斜して設けられている。即ち、せん断溝101,103は、互いに交差する方向に傾斜している。
Referring to FIG. 12, the
図12及び図14を参照すると、ハブ23の上端開口を塞ぐ蓋部材34は平板状で、外周部には漏れ防止リング98が配置されている。この漏れ防止リング98がガイド筒23bの内面近傍に位置することで、蓋部材34を境界とした上部と下部とが区画(シール)されている。流入管48は、蓋部材34に対して斜めに傾斜して配置されている。流入管48の流入口49は、蓋部材34を貫通して蓋部材34と底壁42との間で、インペラ22の回転方向Aに対して対向するように開口している。流入管48の流出口50は、蓋部材34を貫通してハブ23内で開口している。
Referring to FIGS. 12 and 14, the
この第4実施形態では、インペラ22が回転すると、揚水流路65内の揚水PWの一部がハブ23の内部と外部の圧力差(P2<P1)によって、ウェアリング100,102の間の隙間を通ってハブ23内に流入する。この際、揚水PWと一緒に異物(例えばヒモ状の異物)が流入しようとした場合、異物はせん断溝101,103によってせん断されることで、粉砕された状態で流入する。そして、ハブ23内に流入した揚水PWは、インペラ22の回転方向Aと同一方向に旋回することで、流入管48の流入口49から円錐状容器33を構成するハブ23内である蓋部材34の下部に流入する。そして、揚水PWは、プロテクタ87の壁面に沿って旋回することで、浄水CWと汚水DWに分離される。
In the fourth embodiment, when the
分離された浄水CWは、第1の水中軸受27Aと回転軸20との隙間を通ってケーシングハブ40内に流入した後、第2の水中軸受27Bと回転軸20との隙間を通って揚水管13内に流入する。そして、回収管68を介して吸込水槽2に戻される。また、分離された汚水DWは、インペラ22の貫通孔25から揚水流路65に流出される。この際、せん断溝101,103によって粉砕した異物も、インペラ22の貫通孔25を通してハブ23内から揚水流路65に確実に流出される。
The separated purified water CW flows into the
このようにした第4実施形態では、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。しかも、揚水PWが通過するウェアリング100,102の対向面には、異物を粉砕可能なせん断溝101,103が設けられているため、揚水PWに異物が混入していても、サイクロンセパレータ32の機能は損なわれない。また、流入管48がケーシングハブ40を貫通しないため、ポンプケーシング12の構造を簡素化することができる。よって、立軸ポンプ10の製造コストの増加を抑えることができる。また、第2実施形態の立軸ポンプ10においても、第4実施形態と同様に、流入管48の流入口49をハブ23内で開口させて、ケーシングハブ40を貫通しないようにしてもよい。
In the fourth embodiment configured as described above, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, since
なお、本発明の立軸ポンプ10は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
The
例えば、流入管48及び流入孔92が揚水流路65内で開口する方向は、揚水流路65内で揚水PWが流れる方向に応じて適宜変更することが好ましい。また、保護管56は、ポンプケーシング12の上端に至らない部分までしか延びない全長としてもよい。さらに、水中軸受は、揚水管13内に2個だけ配置してもよいし、4個以上配置してもよい。
For example, the direction in which the
1…据付床
2…吸込水槽
10…立軸ポンプ
12…ポンプケーシング
13…揚水管
14…ベーンケーシング
15…ラッパ管
16…吸込口
17…吐出エルボ
17a…貫通孔
18…吐出管
20…回転軸
22…インペラ
23…ハブ
23a…ボス
23b…ガイド筒
24…羽根板
25…貫通孔
27A〜27C…水中軸受
28A〜28C…摺動体
30…モータ
32…サイクロンセパレータ
33…円錐状容器
34…蓋部材
35…揚水流入口
36…汚水流出口
37…浄水流出口
40…ケーシングハブ
41…ガイドベーン
42…底壁
42a…段部
43…スリーブ
44…閉塞部材
45…スリーブ
47…蓋体
48…流入管
49…流入口
50…流出口
51…隙間
53…軸受ホルダ
54…ガイドベーン
56…保護管
56a…第1部分
56b…第2部分
58…挿通部材
60…軸封装置
61…軸封ケーシング
62…メカニカルシール
63…接続部
65…揚水流路
66…浄水流路
68…回収管
70…スラスト軸受
72…流量計
74…仕切弁
76…チェッキ弁
78…制御装置
80…円錐状容器
81…開口部
85…背羽根
87…プロテクタ
88…開口部
90…隙間
92…流入孔
93…流入口
94…流出口
96…汚水流出口
98…漏れ防止リング
100…インペラウェアリング
101…せん断溝
102…ケースウェアリング
103…せん断溝
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記揚水管の軸線に沿って前記ポンプケーシングに配置されている回転軸と、
中空状のハブを有し、前記回転軸の下端側に連結されているインペラと、
前記インペラの上方に位置するように前記揚水管に配置されており、前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記ポンプケーシング内に配置されており、前記回転軸の外周を覆う保護管と、
前記ハブ内に設けられており、前記ポンプケーシングと前記保護管との間の揚水流路に吸引された揚水の一部を取り入れて前記揚水を浄水と汚水に分離し、前記浄水を前記保護管内に供給することで前記水中軸受に前記浄水を供給するとともに、前記汚水を前記揚水流路に流出させるサイクロンセパレータと
を備える、立軸ポンプ。 A pump casing having a pumping pipe arranged to extend in the vertical direction;
A rotating shaft disposed in the pump casing along the axis of the pumping pipe;
An impeller having a hollow hub and connected to a lower end side of the rotating shaft;
An underwater bearing disposed in the pumping pipe so as to be located above the impeller, and rotatably supporting the rotating shaft;
A protective tube disposed in the pump casing and covering the outer periphery of the rotating shaft;
The pump is provided in the hub, and a part of the pumped water sucked into the pumping flow path between the pump casing and the protective pipe is taken to separate the pumped water into purified water and sewage, and the purified water is separated in the protective pipe And a cyclone separator that supplies the purified water to the submersible bearing and causes the dirty water to flow into the pumping flow path.
前記円錐状容器は、前記ハブから突出している背羽根を保護するプロテクタである、請求項6又は7に記載の立軸ポンプ。 The hub has a conical shape whose diameter gradually increases from the bottom to the top,
The vertical shaft pump according to claim 6 or 7, wherein the conical container is a protector that protects a back blade protruding from the hub.
前記回収管に配置されており、前記保護管から回収された前記浄水の流量を検出する流量計と、
前記流量計により検出された浄水流量に基づいて、前記水中軸受の異常発生を判定する判定部と
を備える、請求項1から8のいずれか1項に記載の立軸ポンプ。 A recovery pipe connected to the protective pipe above the underwater bearing;
A flow meter arranged in the recovery pipe and detecting the flow rate of the purified water recovered from the protective pipe;
A vertical shaft pump according to any one of claims 1 to 8, further comprising: a determination unit that determines occurrence of abnormality of the underwater bearing based on a purified water flow rate detected by the flow meter.
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