JP6997641B2 - Pump with vortex suppressor - Google Patents
Pump with vortex suppressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6997641B2 JP6997641B2 JP2018013162A JP2018013162A JP6997641B2 JP 6997641 B2 JP6997641 B2 JP 6997641B2 JP 2018013162 A JP2018013162 A JP 2018013162A JP 2018013162 A JP2018013162 A JP 2018013162A JP 6997641 B2 JP6997641 B2 JP 6997641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semi
- annular inclined
- pump
- inclined plate
- suction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
本発明は、吸込水槽内の水を揚水する用途に使用されるポンプに関し、特に空気吸込渦の発生を抑制する渦抑制装置を備えたポンプに関する。 The present invention relates to a pump used for pumping water in a suction water tank, and more particularly to a pump provided with a vortex suppressing device for suppressing the generation of an air suction vortex.
河川や下水などを排水するポンプ設備では、上流側の浸水対策対象区域流入水路などの経年的な不等沈下に伴い、ポンプは、より低い水位で運転することが求められている。また、近年のゲリラ豪雨のような突発的な降雨の対策として、ポンプの揚水能力の向上も求められている。 In pump equipment that drains rivers and sewage, the pump is required to operate at a lower water level due to unequal subsidence over time such as inflow channels in areas subject to inundation countermeasures on the upstream side. In addition, as a countermeasure against sudden rainfall such as the recent guerrilla rainstorm, improvement of the pumping capacity of the pump is also required.
しかしながら、ポンプの吸込口においては、水位の低下(水面が吸込口に近くなる)に伴い吸込水槽内の水の自由表面に渦が発生することがある。その渦がポンプに引き込まれると、空気吸込渦となり、ポンプ内部に空気が侵入することとなる。その結果、ポンプの異常振動を引き起こし、ポンプが故障するおそれがある。そのため、空気を吸い込まないよう、吸込水槽の底面レベルを低くして、ポンプの吸込口の位置を下げたり、吸水位に制限を設け、その水位以下でのポンプの運転は行わないようにすることが従来から行われている。 However, at the suction port of the pump, a vortex may be generated on the free surface of the water in the suction water tank as the water level drops (the water surface becomes closer to the suction port). When the vortex is drawn into the pump, it becomes an air suction vortex, and air enters the inside of the pump. As a result, abnormal vibration of the pump may be caused and the pump may fail. Therefore, to prevent inhalation of air, lower the bottom level of the suction water tank, lower the position of the suction port of the pump, set a limit on the water absorption level, and do not operate the pump below that water level. Has been done conventionally.
しかしながら、吸込水槽の底面レベルを低くする方法では、土木工事費および建築費が高価になる。また、既設のポンプ設備を改修する場合は、工事期間が長くなり、ポンプ設備を運用しながらの土木工事を含む改修工事は現実的に不可能であった。さらに、吸込口が吸込水槽の底面に近づくと、吸込水槽の底面や側壁からの水中渦が発生し易くなる。 However, the method of lowering the bottom level of the suction water tank increases the civil engineering work cost and the construction cost. In addition, when repairing the existing pump equipment, the construction period became long, and it was practically impossible to repair the existing pump equipment including civil engineering work while operating the pump equipment. Further, when the suction port approaches the bottom surface of the suction water tank, an underwater vortex from the bottom surface or the side wall of the suction water tank is likely to be generated.
その他の渦防止対策として、多数の孔が形成された筒状部材をポンプ吸込管の周囲に配置したり(特許文献1参照)、水平方向に開口する吸い込み筒をポンプの吸込口に接続する(特許文献2参照)などの種々の試みがなされている。 As another vortex prevention measure, a tubular member having a large number of holes is arranged around the pump suction pipe (see Patent Document 1), or a suction cylinder that opens in the horizontal direction is connected to the suction port of the pump (see Patent Document 1). Various attempts have been made such as (see Patent Document 2).
特許文献1においては、小さな隙間または孔に水が流れ込む構造になっている。このため、通常のポンプ設備における取り扱い水である河川水または下水に含まれる枝、草、布等の塵芥が隙間や孔に絡みつき、これらの隙間または孔を閉塞してしまう。隙間や孔が閉塞すると、渦防止機能が確保できず、最悪の場合は、ポンプの吸い込み機能にも影響を及ぼす。その結果、満足なポンプ運転ができず(定格の排水運転ができず)、浸水被害をもたらすおそれがある。
特許文献2においては、吸込口を筒体で覆う構造であるため、ポンプの吸い込み損失が大きくなる。つまり、配管損失または効率低下をもたらし、ポンプの排水性能を低下させるという問題がある。
In
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ポンプの吸い込み性能を損なうことなく、吸込水槽での空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができるポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and to provide a pump capable of effectively suppressing the generation of an air suction vortex in a suction water tank without impairing the suction performance of the pump. With the goal.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、鉛直方向に延びる主軸と、前記主軸に固定された羽根車と、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの外周面に固定された半環状傾斜板とを備え、前記半環状傾斜板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置され、かつ前記主軸の軸方向から見たときに、ポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、前記半環状傾斜板は、水平方向に対して上方に傾斜しており、前記半環状傾斜板の水平方向に対する上方への傾斜角は、30°~60°であることを特徴とするポンプである。 In order to achieve the above-mentioned object, one aspect of the present invention is a pump for pumping water in a suction tank, the main shaft extending in the vertical direction, an impeller fixed to the main shaft, and the impeller inside. A pump casing to be accommodated and a semi-annular inclined plate fixed to the outer peripheral surface of the pump casing are provided, and the semi-annular inclined plate is arranged on the downstream side of the main shaft with respect to the flow direction of water in the suction water tank. Moreover, when viewed from the axial direction of the main shaft, it is located inside the opening formed in the pump installation floor, and the semi-annular inclined plate is inclined upward with respect to the horizontal direction, and the semi-annular is formed. The pump is characterized in that the upward inclination angle of the inclined plate with respect to the horizontal direction is 30 ° to 60 ° .
本発明の好ましい態様は、前記主軸の軸心と前記半環状傾斜板の両側縁とを結ぶ2つの線がなす角度は120°~180°であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記半環状傾斜板は、互いに離間した第1の半環状傾斜板および第2の半環状傾斜板を備えており、前記第1の半環状傾斜板および前記第2の半環状傾斜板は、前記主軸の軸心を通る前記水の流れ方向と平行な直線に関して対称に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込口を有する吸込ベルマウスを含み、前記半環状傾斜板は、前記吸込ベルマウスの下端に固定されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込口を有する吸込ベルマウスを含み、前記半環状傾斜板は、複数の半環状傾斜板であり、前記複数の半環状傾斜板は、縦方向に沿って互いに離間して配列されており、前記複数の半環状傾斜板のうちの1つは、前記吸込ベルマウスの下端に固定されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプケーシングの外側に配置された複数の縦棒および複数の縦リブをさらに備え、前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記主軸の下流側で、かつ前記半環状傾斜板の上方に配置されており、前記複数の縦棒は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定されており、前記複数の縦リブは、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記主軸の軸方向から見たときに、ポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、前記複数の縦棒は、前記複数の縦リブにそれぞれ隣接して配置されていることを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the angle formed by the two lines connecting the axial center of the main shaft and both side edges of the semi-annular inclined plate is 120 ° to 180 °.
In a preferred embodiment of the present invention, the semi-annular inclined plate includes a first semi-annular inclined plate and a second semi-annular inclined plate separated from each other, and the first semi-annular inclined plate and the second semi-annular inclined plate are provided. The semi-annular inclined plate is characterized in that it is arranged symmetrically with respect to a straight line parallel to the flow direction of the water passing through the axis of the main axis.
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the pump casing includes a suction bell mouth having a suction port opened downward, and the semi-annular inclined plate is fixed to the lower end of the suction bell mouth.
In a preferred embodiment of the present invention, the pump casing includes a suction bell mouth having a suction port opened downward, the semi-annular inclined plate is a plurality of semi-annular inclined plates, and the plurality of semi-annular inclined plates are a plurality of semi-annular inclined plates. The semi-annular inclined plates are arranged apart from each other in the vertical direction, and one of the plurality of semi-annular inclined plates is fixed to the lower end of the suction bell mouth.
A preferred embodiment of the present invention further comprises a plurality of vertical bars and a plurality of vertical ribs arranged outside the pump casing, wherein the plurality of vertical bars and the plurality of vertical ribs flow water in the suction water tank. The plurality of vertical bars are arranged on the downstream side of the main shaft in the direction and above the semi-annular inclined plate, and the plurality of vertical bars are in a state where a gap exists between the outer peripheral surface of the pump casing and the pump casing. The plurality of vertical ribs are fixed to the outer peripheral surface of the pump casing, and the plurality of vertical bars and the plurality of vertical ribs are pumps when viewed from the axial direction of the main shaft. It is located inside an opening formed in the installation floor, and the plurality of vertical bars are arranged adjacent to each of the plurality of vertical ribs.
半環状傾斜板は、主軸の下流側に設けられ、吸い込み損失をほとんどもたらさないで、ポンプの揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦の発生を抑制することができる。また、半環状傾斜板は、ポンプケーシングに設置されるので、吸込水槽への締結は不要であり、吸込水槽の補強工事は不要である。 The semi-annular inclined plate is provided on the downstream side of the main shaft, and can suppress the generation of an air suction vortex without causing a suction loss and reducing the pumping capacity of the pump. Further, since the semi-annular inclined plate is installed in the pump casing, it is not necessary to fasten it to the suction water tank, and it is not necessary to reinforce the suction water tank.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は立軸ポンプに関するものであるが、本発明はこれらの実施形態に限らず、横軸ポンプにも使用することができる。さらに本発明は、コラムパイプ式の水中ポンプにも使用することができる。図1は、渦抑制装置を備えたポンプの一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、ポンプ20は、鉛直方向に延びる主軸32と、主軸32に固定された羽根車31と、内部に羽根車31を収容するポンプケーシング27と、ポンプケーシング27の上端に接続された揚水管28と、揚水管28の上端に接続された吐出曲管30とを備えている。ポンプケーシング27は、揚水管28によって吸込水槽1内に吊り下げられている。ポンプケーシング27は、吸込ベルマウス22と、インペラケーシング21と、吐出ボウル24とを備える。吐出ボウル24の上端は、揚水管28の下端に接続されている。吸込ベルマウス22は、下方に開口した吸込口22aを有している。吸込ベルマウス22の上端はインペラケーシング21の下端に接続されている。羽根車31は、インペラケーシング21および吐出ボウル24内に収容されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the embodiments described below relate to vertical shaft pumps, the present invention is not limited to these embodiments and can also be used for horizontal shaft pumps. Further, the present invention can also be used for a column pipe type submersible pump. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a pump provided with a vortex suppression device. As shown in FIG. 1, the
揚水管28は、吸込水槽1の上壁を構成するポンプ据付床2に形成された開口5を通して下方に延びている。揚水管28の上端には吊り下げ管33が固定されている。吊り下げ管33は、ポンプ据付床2に設置されたポンプベース35に固定されている。揚水管28は、吊り下げ管33およびポンプベース35を介してポンプ据付床2に固定されている。主軸32は、吐出曲管30、揚水管28、およびポンプケーシング27を通って鉛直方向に延びており、その下端は、ポンプケーシング27内に位置している。
The
主軸32は、外軸受45および水中軸受41によって回転可能に支持されている。外軸受45は、吐出曲管30の上部に固定され、主軸32の上部を支持している。水中軸受41は、吐出ボウル24内に収容され、主軸32の下部を支持している。吐出ボウル24の内部には内側ボウル25が配置されており、内側ボウル25は、複数のガイドベーン37によって吐出ボウル24に連結されている。水中軸受41は、支持部材41aを介して内側ボウル25の内周面に固定されている。
The
主軸32は吐出曲管30から上方に突出して、図示しない原動機(例えばモータ)に連結されている。この原動機により主軸32および羽根車31が回転するように構成されている。複数のガイドベーン37は、羽根車31の上方(吐出側)に配置されている。吐出ボウル24の内周面と内側ボウル25の外周面との間には水の流路が形成されている。羽根車31が回転すると、吸込水槽1内の水が吸込ベルマウス22の吸込口22aから吸い込まれる。水は、羽根車31の回転により、吐出ボウル24、揚水管28、吐出曲管30を通って図示しない吐出配管に移送される。
The
ポンプ20は、空気吸込渦の発生を抑制する空気吸込渦抑制装置としての半環状傾斜板71をさらに備えている。半環状傾斜板71は、ポンプケーシング27の外周面に固定されており、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側に配置されている。図1に示す実施形態では、半環状傾斜板71は、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側の吸込ベルマウス22の下端に固定されている。半環状傾斜板71は、主軸32の軸方向から見たときに、ポンプ据付床2に形成された開口5の内側に位置している。したがって、ポンプ20のメンテナンスまたは修理を行うときに、ポンプ20の全体を開口5を通じて引き上げることができる。
The
ポンプ20の揚水能力の向上に伴い、吸込水槽1の水路流速が高くなり、結果として吸込水槽1の底面から水中渦が発生し易くなる。そこで、図1に示す実施形態に係るポンプ20は、吸込ベルマウス22の下部に、吸込ベルマウス22と吸込水槽1の底面との間に発生する水中渦を抑制する水中渦抑制装置としての複数の水中渦抑制板49を備えている。水中渦抑制板49は平板状の部材である。
As the pumping capacity of the
図2に示すように、空気吸込渦は、自由表面を形成する水の流れが揚水管28または吐出ボウル24によって分流されるときに生じるカルマン渦7が発達して生じる。したがって、カルマン渦7は、揚水管28または吐出ボウル24の下流側に発生する。また、カルマン渦7は、水の流れによって下流側に流される。したがって、半環状傾斜板71は、主軸32の下流側に配置される。
As shown in FIG. 2, the air suction vortex is generated by the development of the
図3は、ポンプ口径に関連付けられた各寸法の例を示す図であり、図4は、図3に示すポンプ20と吸込水槽1を上から見た図である。図3に示すように、ポンプ口径(本実施形態ではポンプケーシング27の吐出し側の口径)をdとすると、吸込ベルマウス22の下端(すなわちポンプケーシング27の下端)から吸込水槽1の底面までの距離は、0.5d以上であり、一例として0.75d~1.0dの範囲内である。ポンプ20の中心(主軸32の軸心O)から吸込水槽1の後壁までの距離(以下、後壁距離)は1.5d以下である。開口5の直径は、ポンプ口径dによって概ね決まる値であるが、一実施形態では1.6d~2.1dの範囲内である。図4に示すように、吸込水槽1の水路幅は3.0d程度である。これらの寸法で設計した場合、ポンプ20が運転可能な吸込水槽1の最低水位LWLは、従来のポンプに比べて、0.5d~0.9d程度低くすることができる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of each dimension associated with the pump diameter, and FIG. 4 is a view of the
図5は、空気吸込渦抑制装置としての半環状傾斜板71を示す側面図であり、図6は、図5のA-A線断面図である。図5では、複数の水中渦抑制板49の図示は省略されている。図5および図6に示すように、半環状傾斜板71は半環状の形状を有し、その内周面は、ポンプケーシング27の外周面に固定されている。図5および図6に示す実施形態では、半環状傾斜板71は、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側の吸込ベルマウス22の下端に固定されている。半環状傾斜板71の固定位置は本実施形態に限定されない。
FIG. 5 is a side view showing a semi-annular
図5および図6に示す実施形態では、主軸32の軸心Oと半環状傾斜板71の両側縁とを結ぶ2つの線がなす角度θ0は180°であるが、上述の角度θ0は180°に限定されず、120°~180°の範囲内で選択してもよい。半環状傾斜板71は、水平方向に対して上方に傾斜して設けられている。一例では、半環状傾斜板71の水平方向に対する上方への傾斜角は、30°~60°である。半環状傾斜板71は、吸込ベルマウス22と一体に形成されてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the angle θ0 formed by the two lines connecting the axis O of the
カルマン渦7が発生すると、揚水の際に、カルマン渦7から吸込口22aへ向かう下向きの強い流れが発生し、空気吸込渦に発達する。図7は、カルマン渦7から吸込口22aへ向かう流れを示す図である。図7では、複数の水中渦抑制板49の図示は省略されている。図7に示すように、半環状傾斜板71は、カルマン渦7から吸込口22aへ向かう下向きの流れF1の進路を妨害する位置に配置されている。カルマン渦7から吸込口22aへ向かう下向きの流れF1は、半環状傾斜板71からの流れF2によって乱され、ポンプケーシング27の半径方向外側に押し出される。このようにして、半環状傾斜板71は、カルマン渦7から空気吸込渦に発達する過程の下向きの強い流れを乱して阻害することができる。結果として、半環状傾斜板71は、空気吸込渦の発生を抑制することができる。
When the
図8は、ポンプ20の他の実施形態を示す上面図である。本実施形態の半環状傾斜板71は、互いに離間した第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bから構成されている。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図1乃至図7を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の半環状傾斜板71A,71Bのそれぞれの周方向の長さは、図5および図6を参照して説明した半環状傾斜板71の周方向の長さよりも短い。図8に示す実施形態では、半環状傾斜板71A,71Bは、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側の吸込ベルマウス22の下端に固定されている。半環状傾斜板71の固定位置は本実施形態に限定されない。
FIG. 8 is a top view showing another embodiment of the
第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bは、水の流れ方向に関して主軸32の下流側であって、かつ主軸32の軸心Oを通る水の流れ方向と平行な直線RLに関して対称に配置されている。具体的には、第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bは、主軸32の軸心Oを通る水の流れ方向と平行な直線RLに対して45°の角度にあり、かつ主軸32の軸心Oを通る直線L1,L2上に配置されている。
The first semi-annular
カルマン渦7は、後壁距離1.5d以下の場合、主軸32の軸心Oを通る水の流れ方向と平行な直線に対して約45°の角度付近に発生することが知られている。カルマン渦7から吸込口22aへ向かう下向きの流れF1の進路を妨害するために、第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bは、それぞれ直線L1,L2上に配置されている。本実施形態の半環状傾斜板71A,71Bは、コンパクトな構成で空気吸込渦の発生を抑制することができる。
It is known that the
図8に示すように、直線L10は、主軸32の軸心Oと第1の半環状傾斜板71Aの上流側縁72Aとを結ぶ直線であり、直線L20は、主軸32の軸心Oと第2の半環状傾斜板71Bの上流側縁72Bとを結ぶ直線である。図8においては、直線L10と直線L20がなす角度θ1は180°であるが、角度θ1は、120°~180°の範囲内で選択してもよい。すなわち、L10およびL20がなす角度θ1は、主軸32の軸心Oと半環状傾斜板71の両側縁とを結ぶ2つの線がなす角度である。第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bは、水平方向に対して上方に傾斜して設けられている。一例では、第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bの水平方向に対する上方への傾斜角は、30°~60°である。第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bは、吸込ベルマウス22と一体に形成されてもよい。
As shown in FIG. 8, the straight line L10 is a straight line connecting the axial center O of the
図9は、ポンプ20のさらに他の実施形態を示す側面図であり、図10は、図9のB-B線断面図である。図9では、複数の水中渦抑制板49の図示は省略されている。本実施形態のポンプ20は、図9および図10に示すように、複数の半環状傾斜板71を備えている。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図1乃至図7を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。複数の半環状傾斜板71のそれぞれは、ポンプケーシング27の外周面に固定されており、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側に配置されている。複数の半環状傾斜板71は、縦方向に沿って互いに離間して配列されている。複数の半環状傾斜板71は、主軸32の軸方向から見たときに、ポンプ据付床2に形成された開口5の内側に位置している。
9 is a side view showing still another embodiment of the
本実施形態のポンプ20は、2つの半環状傾斜板71を備えており、2つの半環状傾斜板71のうちの1つは、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側の吸込ベルマウス22の下端に固定されている。2つの半環状傾斜板71のうちの他の1つは、吐出ボウル24の下端に固定されている。吸込水槽1の水位の上昇により、水面から半環状傾斜板71までの距離が大きくなるとカルマン渦7から吸込口22aへ向かう下向きの流れを効果的に乱すことができないことがある。複数の半環状傾斜板71を縦方向の異なる位置に配置することによって、吸込水槽1の水位が変化したときでも、水面から半環状傾斜板71までの距離が大きくならず、吸込水槽1の幅広い水位において空気吸込渦の発生を抑制することができる。
The
本実施形態のポンプ20は、2つの半環状傾斜板71を備えているが、半環状傾斜板71の数は本実施形態に限定されず、縦方向の異なる位置で3つ以上の半環状傾斜板71を設けてもよい。また、本実施形態では、2つの半環状傾斜板71のうちの1つは、吸込ベルマウス22の下端に固定されており、2つの半環状傾斜板71のうちの他の1つは、吐出ボウル24の下端に固定されているが、半環状傾斜板71の固定位置は本実施形態に限定されない。複数の半環状傾斜板71は、ポンプケーシング27と一体に形成されてもよい。
The
一実施形態では、図9および図10を参照して説明した複数の半環状傾斜板71のそれぞれは、図8を参照して説明した互いに離間した第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bから構成されてもよい。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図8を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
In one embodiment, each of the plurality of
図11は、ポンプ20のさらに他の実施形態を示す側面図であり、図12は、図11のC-C線断面図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図1乃至図7を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図11では、複数の水中渦抑制板49の図示は省略されている。図11および図12に示すように、本実施形態のポンプ20は、空気吸込渦抑制装置としての複数の縦棒61および複数の縦リブ62をさらに備えている。
11 is a side view showing still another embodiment of the
縦棒61および縦リブ62は、ポンプケーシング27の外側に配置され、半環状傾斜板71の上方に配置されている。主軸32の軸方向から見たときに、縦棒61および縦リブ62は、開口5の内側に位置している。したがって、ポンプ20のメンテナンスまたは修理を行うときに、ポンプ20の全体を開口5を通じて引き上げることができる。縦棒61および縦リブ62は、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側に配置されている。本実施形態では、2つの縦棒61と、2つの縦リブ62が設けられているが、縦棒61および縦リブ62の数は本実施形態に限定されない。
The
各縦棒61は一般に円形の断面形状を有し、全体として主軸32に沿って延びている。同様に、各縦リブ62は全体として主軸32に沿って延びている。縦棒61および縦リブ62は、全体として鉛直方向に延びており、それらの一部が湾曲してもよい。各縦棒61は、複数のブラケット65によってポンプケーシング27の外周面に連結されている。すなわち、縦棒61とポンプケーシング27の外周面との間に隙間が存在した状態で、各縦棒61はポンプケーシング27に固定されている。一実施形態では、縦棒61の上部は、揚水管28に固定されてもよい。図3に示す各寸法の例に従えば、縦棒61の上端は、吸込ベルマウス22の下端から0.5d~1.5dの範囲内に位置している。縦棒61の下端は、羽根車31の上端よりも下方に位置している。
Each
上述のように、吸込水槽1の水位の低下に伴い、吸込水槽1の自由表面にカルマン渦7(図2参照)が発生することがある。カルマン渦7の発生を防止するためには、縦棒61の上端は、カルマン渦7が発生するときの吸込水槽1の水位よりも上に位置する必要がある。ポンプの最低水位LWLは、一般に2.5d以上の水位である。この最低水位LWLより高い水位では、一般にカルマン渦7は発生しない。ポンプ20は通常の最低水位LWLより低い水位でも運転するため、縦棒61の上端は、通常の最低水位LWL以下の位置となる。図3によれば、吸込ベルマウス22の下端から吸込水槽1の底面までの距離は、0.75d~1.0dの範囲内であるため、縦棒61の上端は、吸込ベルマウス22の下端から0.5d~1.5dの範囲内に位置する。
As described above, as the water level of the
縦リブ62は、ポンプケーシング27の外周面に沿って湾曲した形状を有し、主軸32の軸方向に延びている。縦リブ62は、ポンプケーシング27の外周面に固定されており、ポンプケーシング27の外周面からポンプケーシング27の径方向外側に突出している。一実施形態では、縦リブ62の上部は、揚水管28の外周面に固定されてもよい。さらに一実施形態では、縦リブ62は、ポンプケーシング27および/または揚水管28と一体に形成されてもよい。
The
2つの縦棒61は、2つの縦リブ62にそれぞれ隣接して配置されている。各縦棒61は、隣接する縦リブ62よりも主軸32の軸心Oから離れた位置にある。すなわち、主軸32の軸心Oと縦棒61との距離は、主軸32の軸心Oと縦リブ62との距離よりも長い。縦棒61と同様に、縦リブ62の上端は、カルマン渦7が発生するときの吸込水槽1の水位よりも上に位置する必要がある。図11に示す実施形態では、縦リブ62は、縦棒61よりも短いが、一実施形態では、縦リブ62は、縦棒61と同じ長さでもよく、または縦棒61より長くてもよい。
The two
2つの縦棒61は、吸込水槽1内の水の流れ方向に関して主軸32の下流側に位置しており、主軸32の軸心Oを通る水の流れ方向と平行な直線RLに関して対称に配置されている。同様に、2つの縦リブ62は、水の流れ方向に関して主軸32の下流側に位置しており、主軸32の軸心Oを通る水の流れ方向と平行な直線RLに関して対称に配置されている。図11および図12に示す実施形態では、2つの縦棒61および2つの縦リブ62は、ポンプケーシング27の外周面上の水の流れの剥離点よりも下流側に配置されている。
The two
吸込水槽1の水位が高いときは、吸込水槽1内の水の流速は低く、吸込水槽1の水位が低くなると、吸込水槽1内の水の流速が高くなる。カルマン渦7の発生個所は、吸込水槽1の水位、および揚水時の吸込水槽1内の水の流速によって変化する。カルマン渦7は、吸込水槽1内の水の流速が低いとき、ポンプケーシング27または揚水管28の外周面付近に発生する。
When the water level of the
図13は、ポンプケーシング27または揚水管28によって分流された水の流れを示す図である。図13の矢印に示すように、ポンプケーシング27または揚水管28によって分流されたポンプケーシング27または揚水管28の外周面付近の水は、縦リブ62に衝突することによってその流れを乱される。結果として、縦リブ62は、ポンプケーシング27または揚水管28の外周面付近におけるカルマン渦7の発生を抑制することができる。
FIG. 13 is a diagram showing the flow of water separated by the
縦リブ62は、吸込水槽1の水位が高いとき(吸込水槽1内の水の流速が低いとき)に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。一例として、縦リブ62は、その高さ(ポンプケーシング27の径方向の長さ)が0.1d以上であり、かつその幅(ポンプケーシング27の周方向の長さ)が0.1d以下であるとき、カルマン渦7の発生を効果的に抑制できる。
The
縦リブ62に衝突してその流れを乱された水は、ポンプケーシング27の外側に流され、ポンプケーシング27から離れた位置にカルマン渦7を発生させることがある。また、吸込水槽1の水位が比較的低いとき(吸込水槽1内の水の流速が高いとき)、ポンプケーシング27から離れた位置にカルマン渦7が発生し易いことが実験で確認されている。そこで、このようなカルマン渦7の発生を抑制するために、本実施形態では、縦棒61は、縦リブ62よりも半径方向において外側に配置されている。図13の矢印に示すように、縦リブ62に衝突してポンプケーシング27の外側に流された水や、ポンプケーシング27または揚水管28によって分流された水の一部は、縦棒61に衝突し、その流れを乱される。結果として、縦棒61は、ポンプケーシング27から離れた位置におけるカルマン渦7の発生を抑制することができる。
The water that collides with the
縦棒61は、縦リブ62が空気吸込渦の発生を抑制することができる吸込水槽1の水位範囲から吸込水槽1内の水位がさらに低下したとき(すなわち、吸込水槽1内の水の流速が高いとき)に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。また、縦リブ62に衝突してポンプケーシング27の外側に流された水によって発生するカルマン渦7は、縦リブ62よりも下流側に発生する。そのため、縦棒61は、主軸32の軸心Oと縦リブ62とを結ぶ線の延長線よりも下流側(図12参照)に配置されている。一実施形態では、縦棒61は、上記延長線上に配置されてもよい。
The
主軸32の軸心Oと2つの縦リブ62とを結ぶ2つの線がなす角度θ2は、主軸32の軸心Oと2つの縦棒61とを結ぶ2つの線がなす角度θ3よりも大きいか、あるいは等しい(θ2≧θ3)。図12に示す実施形態では、角度θ2は、角度θ3よりも大きい。θ2およびθ3の値が30°~120°のとき、縦リブ62と縦棒61との組み合わせは、カルマン渦7の発生を効果的に抑制できる。
Is the angle θ2 formed by the two lines connecting the axis O of the
図11および図12に示す実施形態では、縦棒61の一部はポンプケーシング27の外周面に沿って湾曲しているが、縦棒61の形状はこの実施形態に限定されない。一実施形態では、縦棒61は、主軸32と平行に延びる直線形状を有していてもよい。さらに一実施形態では、縦棒61の断面形状は、四角形、L字型などの多角形であってもよい。本実施形態の縦リブ62は四角形の断面形状を有しているが、縦リブ62の断面形状はこの形状に限定されない。一実施形態では、縦リブ62の断面形状は三角形または円形であってもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, a part of the
複数の縦棒61と複数の縦リブ62との組み合わせは、吸込水槽1内の幅広い水位および幅広い流速において、カルマン渦7の発生を抑制し、空気吸込渦の発生を抑制することができる。複数の縦棒61と複数の縦リブ62を組み合わせに半環状傾斜板71を組み合わせることによって、さらに効果的に空気吸込渦の発生を抑制することができる。
The combination of the plurality of
一実施形態では、図11および図12を参照して説明した半環状傾斜板71は、図8を参照して説明した互いに離間した第1の半環状傾斜板71Aおよび第2の半環状傾斜板71Bから構成されてもよい。さらに一実施形態では、図11および図12を参照して説明したポンプ20は、図9および図10を参照して説明した複数の半環状傾斜板71を備えていてもよい。
In one embodiment, the semi-annular
上述した各実施形態によれば、吸込ベルマウス22の吸込口22aに向かう水の流れを阻害するものは実質的に無く、吸い込み損失がほぼ無いため、上述した各実施形態の空気吸込渦抑制装置を備えたポンプ20は、揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦の発生を抑制することができる。また、上述した各実施形態の空気吸込渦抑制装置は、ポンプケーシング27に設置されるので、吸込水槽1への締結は不要であり、吸込水槽1の補強工事は不要である。
According to each of the above-described embodiments, there is substantially nothing that obstructs the flow of water toward the
図14は、図1に示す複数の水中渦抑制板49を下から見た図である。図14に示すように、本実施形態では、4つの水中渦抑制板49が吸込ベルマウス22の下部に固定されている。4つの水中渦抑制板49のうち2つは吸込水槽1内の水の流れ方向と平行に配置され、他の2つは吸込水槽1内の水の流れ方向と垂直に配置されている。ただし、水中渦抑制板49の数は本実施形態に限定されない。
FIG. 14 is a view of the plurality of underwater
複数の水中渦抑制板49の一端は、主軸32の軸心Oの延長線上で、互いに固定されており、複数の水中渦抑制板49のそれぞれの他端は、吸込ベルマウス22の内周面に固定されている。図1に示すように、水中渦抑制板49は、吸込ベルマウス22の下端から下方に突出している。水中渦抑制板49の上端は、吸込ベルマウス22の下端よりも高い位置にあり、かつ羽根車31よりも低い位置にある。
One end of each of the plurality of underwater
このような水中渦抑制板49によれば、吸込ベルマウス22と吸込水槽1の底面との間に発生する水中渦を抑制することができる。この水中渦は、吸込ベルマウス22と吸込水槽1の底面との間の旋回流が発達して形成されるものであり、吸込ベルマウス22が吸込水槽1の底面の近くに位置しているときに発生しやすい。本実施形態のポンプ20は、水中渦の原因となる旋回流を水中渦抑制板49で消滅させることにより、水中渦の発生を効果的に抑制することができる。したがって、従来の構造よりも吸込ベルマウス22を低い位置に配置することができ、低水位での揚水が可能となる。本実施形態の水中渦抑制板49はポンプ20に取り付けることができるので、土木躯体である吸込水槽1への固定は不要であり、低コストかつ信頼性の高いポンプを提供することができる。
According to such an underwater
上述した各実施形態の空気吸込渦抑制装置(半環状傾斜板71、縦棒61、および縦リブ62)、および水中渦抑制板49は、特開2007-285253号公報に示すような羽根車の下方に水中軸受が配置されたポンプに適用してもよい。
The air suction vortex suppressing device (semi-annular
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of allowing a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest range in accordance with the technical ideas defined by the claims.
1 吸込水槽
2 ポンプ据付床
5 開口
7 カルマン渦
20 ポンプ
21 インペラケーシング
22 吸込ベルマウス
22a 吸込口
24 吐出ボウル
25 内側ボウル
27 ポンプケーシング
28 揚水管
30 吐出曲管
31 羽根車
32 主軸
33 吊り下げ管
35 ポンプベース
37 ガイドベーン
41 水中軸受
41a 支持部材
45 外軸受
49 水中渦抑制板
61 縦棒
62 縦リブ
65 ブラケット
71 半環状傾斜板
71A 第1の半環状傾斜板
71B 第2の半環状傾斜板
72A 上流側縁
72B 上流側縁
1
Claims (6)
鉛直方向に延びる主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外周面に固定された半環状傾斜板とを備え、
前記半環状傾斜板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置され、かつ前記主軸の軸方向から見たときに、ポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記半環状傾斜板は、水平方向に対して上方に傾斜しており、
前記半環状傾斜板の水平方向に対する上方への傾斜角は、30°~60°であることを特徴とするポンプ。 In the pump that pumps the water in the suction tank,
The spindle extending in the vertical direction and
The impeller fixed to the spindle and
A pump casing that houses the impeller inside,
A semi-annular inclined plate fixed to the outer peripheral surface of the pump casing is provided.
The semi-annular inclined plate is arranged on the downstream side of the main shaft with respect to the flow direction of water in the suction water tank, and is located inside the opening formed in the pump installation floor when viewed from the axial direction of the main shaft. And
The semi-annular inclined plate is inclined upward with respect to the horizontal direction, and is inclined upward .
A pump characterized in that the upward inclination angle of the semi-annular inclined plate with respect to the horizontal direction is 30 ° to 60 ° .
前記半環状傾斜板は、前記吸込ベルマウスの下端に固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のポンプ。 The pump casing includes a suction bell mouth with a suction port that opens downward.
The pump according to any one of claims 1 to 3 , wherein the semi-annular inclined plate is fixed to the lower end of the suction bell mouth.
前記半環状傾斜板は、複数の半環状傾斜板であり、
前記複数の半環状傾斜板は、縦方向に沿って互いに離間して配列されており、
前記複数の半環状傾斜板のうちの1つは、前記吸込ベルマウスの下端に固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のポンプ。 The pump casing includes a suction bell mouth with a suction port that opens downward.
The semi-annular inclined plate is a plurality of semi-annular inclined plates, and the semi-annular inclined plate is a plurality of semi-annular inclined plates.
The plurality of semi-annular inclined plates are arranged so as to be separated from each other along the vertical direction.
The pump according to any one of claims 1 to 3 , wherein one of the plurality of semi-annular inclined plates is fixed to the lower end of the suction bell mouth.
前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記主軸の下流側で、かつ前記半環状傾斜板の上方に配置されており、
前記複数の縦棒は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定されており、
前記複数の縦リブは、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、
前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記主軸の軸方向から見たときに、ポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記複数の縦棒は、前記複数の縦リブにそれぞれ隣接して配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のポンプ。 Further comprising a plurality of vertical bars and a plurality of vertical ribs arranged on the outside of the pump casing.
The plurality of vertical bars and the plurality of vertical ribs are arranged on the downstream side of the main shaft and above the semi-annular inclined plate with respect to the flow direction of water in the suction water tank.
The plurality of vertical bars are fixed to the pump casing with a gap between them and the outer peripheral surface of the pump casing.
The plurality of vertical ribs are fixed to the outer peripheral surface of the pump casing.
The plurality of vertical bars and the plurality of vertical ribs are located inside an opening formed in the pump installation floor when viewed from the axial direction of the spindle.
The pump according to any one of claims 1 to 5 , wherein the plurality of vertical bars are arranged adjacent to each of the plurality of vertical ribs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018013162A JP6997641B2 (en) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | Pump with vortex suppressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018013162A JP6997641B2 (en) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | Pump with vortex suppressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019132151A JP2019132151A (en) | 2019-08-08 |
JP6997641B2 true JP6997641B2 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=67545925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018013162A Active JP6997641B2 (en) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | Pump with vortex suppressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6997641B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003328978A (en) | 2002-05-17 | 2003-11-19 | Kubota Corp | Vertical shaft type pump |
JP2010121480A (en) | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Kubota Corp | Preceding standby operation pump |
JP2010249120A (en) | 2009-03-26 | 2010-11-04 | Ebara Corp | Vortex prevention device and pump device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5318002A (en) * | 1976-08-03 | 1978-02-18 | Ebara Corp | Eddy-current engenderment preventive device for pump suction water tank |
-
2018
- 2018-01-30 JP JP2018013162A patent/JP6997641B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003328978A (en) | 2002-05-17 | 2003-11-19 | Kubota Corp | Vertical shaft type pump |
JP2010121480A (en) | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Kubota Corp | Preceding standby operation pump |
JP2010249120A (en) | 2009-03-26 | 2010-11-04 | Ebara Corp | Vortex prevention device and pump device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019132151A (en) | 2019-08-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6953317B2 (en) | Pump with vortex suppressor | |
JP5628384B2 (en) | Vortex prevention device and pump device | |
KR100737495B1 (en) | Vortex prevention apparatus in pump | |
JP6892373B2 (en) | Pump with anti-vortex device | |
JP5620208B2 (en) | Double suction vertical pump with vortex prevention device | |
JP4117699B2 (en) | Pump vortex prevention device | |
JP6997641B2 (en) | Pump with vortex suppressor | |
JP4657845B2 (en) | Horizontal shaft pump | |
JP2007032036A (en) | Horizontal pump, pump gate facility, and drainage pumping station | |
JP7178260B2 (en) | Pump with vortex suppressor | |
JP7211874B2 (en) | Pump with vortex suppressor | |
JP7157692B2 (en) | Pump with foreign matter removal device | |
JP5345123B2 (en) | Vertical shaft pump | |
KR102119792B1 (en) | Drainage pump with mixed inlet | |
JP4839974B2 (en) | Resin submersible pump | |
JP2005290972A (en) | Pump gate and method for operating the same | |
JP7339017B2 (en) | pump | |
JP7476071B2 (en) | Vertical Pump | |
KR20120005598A (en) | Bell mouth for scroll case | |
JP6523097B2 (en) | Vertical pump | |
JP2020193604A (en) | pump | |
JP2023131505A (en) | vertical shaft pump | |
JP3925250B2 (en) | Vertical shaft pump | |
KR102317907B1 (en) | Turbulence reduction type disaster prevention submersible pump | |
JP2018044533A (en) | Preceding standby operation pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210629 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210901 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6997641 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |