JP7178194B2 - 吸込カバー、横軸ポンプおよびポンプゲート - Google Patents

Description

本発明は、横軸ポンプの吸込口に取付けられる吸込カバー、吸込カバーを備えた横軸ポンプ、横軸ポンプを有するポンプゲートに関する。

従来、この種の吸込カバーとしては、例えば図１３～図１５に示すように、流水路１０１に設置された開閉自在なゲート１０２に設けられた横軸ポンプ１０３の吸込口１０４に取付けられる吸込カバー１０５がある。吸込カバー１０５は、上部側の開口が大きく、下部側に向かって徐々に開口が縮小するように形成されている。また、吸込カバー１０５の入口１０６は水底１０７側に向くように傾斜している。

これによると、図１３に示すように、ゲート１０２を下降して流水路１０１を閉じた状態で、横軸ポンプ１０３を作動することにより、流水路１０１の吸込側水路１０８の水が、吸込カバー１０５の入口１０６から横軸ポンプ１０３の吸込口１０４に吸い込まれ、横軸ポンプ１０３の吐出部から流水路１０１の吐出側水路（図示省略）へ吐出される。これにより、流水路１０１の吸込側水路１０８の水位が低下する。

この際、流路が拡大された吸込カバー１０５の上部側（水面Ｓ側）の部分の入口において、水の流速が低下するため、吸込カバー１０５の入口１０６における水面Ｓ側には空気吸込渦が発生し難くなる。

尚、上記のような吸込カバーは例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第４５７０８２２号

しかしながら上記の従来形式では、流水路１０１の吸込側水路１０８を上流からゲート１０２に向かって流れる水（以下、正流Ａと言う）の一部はゲート１０２にぶつかって反転することで、反転流Ｂが発生する。吸込カバー１０５の下部において、上記のような正流Ａと反転流Ｂとが一箇所に集中し、水中渦１１１が発生するといった問題があり、このような水中渦１１１はキャビテーション等を発生させ、横軸ポンプ１０３の性能低下や騒音、振動、軸受の摩耗等の不具合の原因になる。

本発明は、渦の発生を抑制することが可能な吸込カバー、横軸ポンプおよびポンプゲートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、流水路に設置される扉体に取付けられる横軸ポンプの吸込口のカバーであって、
吸込口の前方を下部が開口された状態で覆うカバー本体を有し、
カバー本体は、吸込口に取付可能であり且つ吸込口からポンプ軸心に略垂直な方向で外側方へ張り出す後部壁と、後部壁の両側縁からポンプ軸心方向の上流側へ延びる一対の側部壁と、後部壁の上縁からポンプ軸心方向の上流側へ下り勾配で延びて、両方の側部壁の上縁間に設けられた上部壁とを有し、
後部壁は、吸込口に取付可能な後壁板と、吸込口の下端よりも下方へ突出する舌部とを有し、
舌部は後壁板の下端部に設けられ、
後部壁の後壁板に、カバー本体の内外に貫通する貫通部が形成されているものである。

これによると、吸込カバーを扉体の横軸ポンプの吸込口に取付けた状態で、扉体を下降して流水路を閉じる。横軸ポンプを作動させることにより、流水路の吸込側水路の水が、吸込カバーから横軸ポンプの吸込口に吸い込まれ、横軸ポンプの吐出部から流水路の吐出側水路へ吐出される。これにより、流水路の吸込側水路の水位が低下する。

この際、流水路の吸込側水路に流入した水が扉体にぶつかって反転した反転流は、後方から後部壁にぶつかって後部壁から側部壁の外方に回り込んで前方へ流れる水流と、後部壁の後方から貫通部を通過してカバー本体の内側に流入する水流と、後部壁の下方を通って前方へ回り込む水流とに分散される。これにより、正流と反転流とが一箇所に集中し難くなるため、水中渦の発生が抑制され、キャビテーションの発生を防止することができる。

また、舌部と流水路の底部との間が狭くなるため、舌部の後側から舌部の下方を通って前側へ回り込む反転流の流量が減少し、舌部の後側から舌部の両側方を通って前側へ回り込む反転流の流量が増加する。これにより、反転流は、正流に対して、真正面からぶつかるのではなく、斜めにずれた方向から正流にぶつかる。このため、水中渦の発生が抑制される。
本第２発明における吸込カバーは、貫通部は、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、上部壁の先端位置よりも下方に形成されているものである。

これによると、水位が吸込カバーの上部壁の先端位置まで低下しても、後部壁の貫通部は水面下に没しているため、水面付近の空気が貫通部を通ってカバー本体の内側に流入するのを防止することができる。

本第３発明における吸込カバーは、側部壁に、外側方へ張り出す側方鍔部が設けられ、
側方鍔部は、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、略水平方向且つ流水路の流水方向に延びているものである。

これによると、水位の低下に伴って、正流と吸込カバーの上部壁から外側方へ流れる水流とが一箇所に集中して吸込カバーの外側方に旋回流が発生しても、この旋回流は側方鍔部にぶつかって減衰するため、空気吸込渦の発生を抑制することができる。

本第４発明における吸込カバーは、舌部は弾性材で形成されているものである。

これによると、扉体を下降して流水路を閉じた際、舌部が流水路の底部に沈んでいる石やごみ等の異物に干渉しても、舌部が弾性変形することによって損傷することなく、扉体で流水路を閉じることができる。

本第５発明における吸込カバーは、カバー本体内に、ポンプ軸心方向且つ上下方向に延びるバッフルが設けられ、
バッフルは、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、吸込口の前方且つポンプ軸心より少なくとも下方に配設されるものである。

これによると、水の旋回がバッフルによって邪魔されるため、横軸ポンプの吸込口の前方に水中渦が発生するのを抑制することができる。

本第６発明は、上記第１発明から第５発明のいずれか１項に記載の吸込カバーを吸込口に取付けたことを特徴とする横軸ポンプである。

本第７発明は、上記第６発明に記載の横軸ポンプを扉体に取付けたことを特徴とするポンプゲートである。

以上のように本発明によると、扉体を下降して流水路を閉じ、横軸ポンプを作動させている際、渦の発生が抑制され、キャビテーションの発生を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるポンプゲートの図である。 同、ポンプゲートの吸込カバーを備えた横軸ポンプの側面図である。 同、ポンプゲートの吸込カバーを備えた横軸ポンプの平面図である。 同、吸込カバーを備えた横軸ポンプの一部切欠き拡大部である。 同、吸込カバーの斜視図である。 図５におけるＸ－Ｘ矢視図である。 図５におけるＹ－Ｙ矢視図である。 図５におけるＺ－Ｚ矢視図である。 同、吸込カバーの斜視図であり、舌部を取り外した様子を示す。 同、吸込カバーの横断面図であり、吸込カバーの貫通孔周辺の水流を示す。 吸込カバーを備えた横軸ポンプを下方から見た図であり、流水路の底部付近の水流を示す。 本発明の第２の実施の形態における吸込カバーの背面図である。 従来のゲートの吸込カバーを備えた横軸ポンプの概略側面図である。 同、ゲートの吸込カバーを備えた横軸ポンプの概略平面図である。 同、吸込カバーの概略正面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１～図３に示すように、１は流水路２に設置されたポンプゲートであり、流水路２は、吸込側水路の一例である支川側水路３と、吐出側水路の一例である本川側水路４とを有している。ポンプゲート１は、支川側水路３と本川側水路４との境界部にあり、流水路２を開閉する扉体１０と、扉体１０を昇降させる昇降装置１１とを有している。

扉体１０には２台（複数台）の横軸ポンプ１２が並列に設けられている。扉体１０を上昇させた開放状態で、水が支川側水路３から本川側水路４へ自然流下し、また、増水により本川側水路４の水位が支川側水路３の水位よりも上昇したときに、図１，図２に示すように、扉体１０を下降させた閉放状態で、横軸ポンプ１２を作動して、支川側水路３から本川側水路４へ水を移送する。

横軸ポンプ１２は、ポンプ軸心１５が支川側水路３の上流側（前方）ほど下位になるように下向きに傾斜しており、円筒状のケーシング１６と、ケーシング１６内に設けられた羽根車１７と、羽根車１７を回転させるモータユニット１８とを有している。図２，図４に示すように、ケーシング１６は、上流側端部に吸込口１９を有し、下流側端部に吐出口２０を有している。尚、ケーシング１６の上流側端部には、円環状の吸込側フランジ２１が設けられている。

横軸ポンプ１２の吸込口１９には吸込カバー３０が取り付けられている。吸込カバー３０は、吸込口１９の前方を下部が開口された状態で覆う金属製のカバー本体３１を有している。

図５～図９に示すように、カバー本体３１は、吸込口２０に取付可能であり且つ吸込口２０からポンプ軸心１５に略垂直な方向で外側方へ張り出す後部壁３３と、後部壁３３の両側縁からポンプ軸心方向３４の上流側へ延びる一対の側部壁３５と、後部壁３３の上縁からポンプ軸心方向３４の上流側へ下り勾配で延びて、両方の側部壁３５の上縁間に設けられた上部壁３７とを有している。

後部壁３３は、四角形の後壁板４０と、吸込口２０の下端よりも下方へ突出する舌部４１とを有している。後壁板４０には、吸込口１９と同じ位置で吸込口１９とほぼ同じ大きさの開口部４２が形成されている。図２，図４に示すように、後壁板４０は複数のボルト、ナット４３によって横軸ポンプ１２の吸込側フランジ２１に取付けられている。

舌部４１は、ゴム（弾性材の一例）製の板であり、複数のボルト、ナット４４によって後壁板４０の下端部後面に取付けられている。尚、舌部４１の下端は両側端からポンプ軸心１５の真下に向かって下方へ傾斜しているため、舌部４１は、ポンプ軸心１５の真下において、後壁板４０の下端から最も下方へ突出している。

後部壁３３の後壁板４０には、カバー本体３１の内外に貫通する複数の円形の貫通孔４６（貫通部の一例）が形成されている。図４に示すように、これらの貫通孔４６は、カバー本体３１を横軸ポンプ１２に取付けた状態で、上部壁３７の先端位置３７ａよりも下方に形成されている。

また、カバー本体３１内には、ポンプ軸心方向３４且つ上下方向に延びる平板状のバッフル４８が設けられている。バッフル４８は、後壁板４０の下部前面に取付けられ、カバー本体３１を横軸ポンプ１２に装着した状態で、吸込口１９の前方且つポンプ軸心１５よりも下方に位置する。

また、双方の側部壁３５にはそれぞれ、外側方へ張り出す側方鍔部４９が設けられている。両側方鍔部４９はそれぞれ、カバー本体３１を横軸ポンプ１２に取付けた状態で、略水平方向且つ流水路２の流水方向５（前後方向）に延びている。

また、上部壁３７は、その先端位置３７ａに、前方鍔部３７ｂを有している。前方鍔部３７ｂは、カバー本体３１を横軸ポンプ１２に取付けた状態で、略水平方向且つ前方に延びている。

以下、上記構成における作用を説明する。

図１に示すように、扉体１０を下降して流水路２を閉じ、横軸ポンプ１２を作動させることにより、支川側水路３の水が、吸込カバー３０から横軸ポンプ１２の吸込口１９に吸い込まれ、吐出口２０から本川側水路４へ吐出される。これにより、支川側水路３の水位が低下する。

この際、図３，図１０，図１１に示すように、支川側水路３を上流から扉体１０に向かって流れる正流Ａの一部が扉体１０にぶつかって反転し、扉体１０の前方に反転流Ｂが発生する。反転流Ｂは、図１０，図１１に示すように、後方から後部壁３３にぶつかって後部壁３３から側部壁３５の外方に回り込んで前方へ流れる水流ｂ１と、後部壁３３の後方から貫通孔４６を通過してカバー本体３１の内側に流入する水流ｂ２と、後部壁３３の下方を通って前方へ回り込む水流ｂ３とに分散される。これにより、正流Ａと反転流Ｂとが一箇所に集中し難くなるため、水中渦５１の発生が抑制され、キャビテーションの発生を防止することができる。

また、図２に示すように舌部４１と流水路２の底部６との間５２が狭くなるため、図１１に示すように、舌部４１の後側から舌部６の下方を通って前側へ回り込む反転流Ｂ（水流ｂ３）の流量が減少し、舌部４１の後側から舌部４１の両側方を通って前側へ回り込む反転流Ｂ（水流ｂ４）の流量が増加する。これにより、反転流Ｂ（水流ｂ４）は、正流Ａに対して真正面からぶつかるのではなく、斜めにずれた方向から正流Ａにぶつかる。このため、水中渦５１の発生がさらに抑制される。

また、水がカバー本体３１内から横軸ポンプ１２の吸込口１９に流れ込む際、水の旋回がバッフル４８によってじゃまされるため、吸込口１９の前方に水中渦５１が発生するのを抑制することができる。

また、図３に示すように、支川側水路３の水位の低下に伴って、水面付近を流れる正流Ａと吸込カバー３０の上部壁３７から外側方へ流れる水流Ｃとが一箇所に集中して吸込カバー３０の外側方に旋回流５４が発生しても、この旋回流５４は側方鍔部４９にぶつかって減衰するため、空気吸込渦の発生を抑制することができる。

また、図４に示すように、支川側水路３の水位が吸込カバー３０の上部壁３７の先端位置３７ａまで低下しても、後部壁３３の貫通孔４６は水面Ｓよりも下に没しているため、水面Ｓ付近の空気が貫通孔４６を通ってカバー本体３１の内側に流入するのを防止することができる。

また、吸込カバー３０の舌部４１はゴム製の板からなるため、図２に示すように、扉体１０を下降して流水路２を閉じた際、舌部４１が流水路２の底部６に沈んでいる石やごみ等の異物に干渉しても、舌部４１が弾性変形することによって損傷することなく、扉体１０で流水路２を閉じることができる。

上記第１の実施の形態では、図８に示すように、貫通孔４６を円形にしているが、円形に限定されるものではなく、例えば多角形や細長いスリット状等の貫通孔であってもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では貫通部の一例として貫通孔４６（図８参照）を形成したが、以下に説明する第２の実施の形態では、図１２に示すように、貫通部の別の例として、カバー本体３１の内外に貫通する複数の切欠部６５を後壁板４０の下端部に形成している。

これによると、第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。また、第１の実施の形態における貫通孔４６と第２の実施の形態における切欠部６５との両者を後壁板４０に形成してもよい。また、切欠部６５の形状は特に限定されない。

上記各実施の形態では、図３に示すように、扉体１０に２台の横軸ポンプ１２を設けているが、１台又は３台以上設けてもよい。

上記各実施の形態では、金属製の後壁板４０とゴム（弾性材の一例）製の舌部４１とを別体にし、ボルト、ナット４４によって舌部４１を後壁板４０に取付けているが、舌部４１を金属製にして、後壁板４０と舌部４１とを一体物として形成してもよい。

上記各実施の形態では、図２に示すように、カバー本体３１を横軸ポンプ１２に装着した状態で、バッフル４８は、ポンプ軸心１５よりも下方にのみ配設されているが、少なくとも下方にあればよく、例えば、ポンプ軸心１５よりも上方まで延設されていてもよいし、吸込口１９の下端部から上端部に亘って配設されていてもよい。

上記各実施の形態では、横軸ポンプ１２を下向きに傾斜した状態で扉体１０に設けているが、横軸ポンプ１２を水平にした状態で扉体１０に設けてもよい。

１ ポンプゲート
２ 流水路
５ 流水方向
１０ 扉体
１２ 横軸ポンプ
１５ ポンプ軸心
１９ 吸込口
３０ 吸込カバー
３１ カバー本体
３３ 後部壁
３４ ポンプ軸心方向
３５ 側部壁
３７ 上部壁
３７ａ 上部壁の先端位置
４１ 舌部
４６ 貫通孔（貫通部）
４８ バッフル
４９ 側方鍔部
６０ 切欠部（貫通部）

Claims (7)

1. 流水路に設置される扉体に取付けられる横軸ポンプの吸込口のカバーであって、
   吸込口の前方を下部が開口された状態で覆うカバー本体を有し、
   カバー本体は、吸込口に取付可能であり且つ吸込口からポンプ軸心に略垂直な方向で外側方へ張り出す後部壁と、後部壁の両側縁からポンプ軸心方向の上流側へ延びる一対の側部壁と、後部壁の上縁からポンプ軸心方向の上流側へ下り勾配で延びて、両方の側部壁の上縁間に設けられた上部壁とを有し、
   後部壁は、吸込口に取付可能な後壁板と、吸込口の下端よりも下方へ突出する舌部とを有し、
   舌部は後壁板の下端部に設けられ、
   後部壁の後壁板に、カバー本体の内外に貫通する貫通部が形成されていることを特徴とする吸込カバー。
2. 貫通部は、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、上部壁の先端位置よりも下方に形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸込カバー。
3. 側部壁に、外側方へ張り出す側方鍔部が設けられ、
   側方鍔部は、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、略水平方向且つ流水路の流水方向に延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸込カバー。
4. 舌部は弾性材で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の吸込カバー。
5. カバー本体内に、ポンプ軸心方向且つ上下方向に延びるバッフルが設けられ、
   バッフルは、カバー本体を横軸ポンプに取付けた状態で、吸込口の前方且つポンプ軸心より少なくとも下方に配設されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の吸込カバー。
6. 上記請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の吸込カバーを吸込口に取付けたことを特徴とする横軸ポンプ。
7. 上記請求項６に記載の横軸ポンプを扉体に取付けたことを特徴とするポンプゲート。

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