JPH02294595A - 立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として洪水時等における水路の排水を行う
ために設置されている排水機場のボンブ吸水井または雨
水ポンプ設備において使用される立輌ポンプに関する． ［従来の技術］ 通常、この種の立軸ポンプには、これの設置されている
ポンプ吸水井の形状や寸法およびポンプ運転水量との関
係で，吸水井の水位がポンプに対し或るレベル以下にな
ると渦を生じて空気を吸込む最低水位レベルがあり、こ
の最低水位レベル以下になると、空気吸込み渦の発生や
呼吸現象等に起因゛して振動や騒音等の不都合が生じる
ために、ポンプの運転を停止する必要がある． ところが近年の都市化の進展に伴なう舗装率の普及によ
る雨水流出量の増加や緑地の減少による保水機能の低下
により，ポンプ場への雨水流入は、大量且つ急激に流下
する傾向にある．これに対しポンプ吸水井等の施設貯溜
能力を十分に確保するのが困難な状況にあるために，ポ
ンプ運転の的確なタイミングを図るのが難しく、降雨情
報に基づいて先行待４Ｉ！運転する要求が高まっている
．しかし、前述のようにポンプ吸水井の水位の変動が激
しい施設において先行待機運転を行うには、１１１述の
最低水位レベル以下の水位となった状態においても起動
又は運転をｍ統する必要がある．そこで、水位の変動に
対応して、最低水位レベル以下になった時にポンプの回
転数を下げるよう回転数をｒＥｉｊ御し，最低水位レベ
ル以下の状態における運転時にポンプ能力を低下させる
ことにより、振動や騒音の低減を図っている． しかしながら、前述の回転数を制御する装置は，ポンプ
吸水井等の水位の変動に対応してポンプの回転数をｇ１
御するため、制御系が相当に複雑となって高価な構成と
なる欠点があり、複雑な制御を行うために信頼性にも問
題がある．また、前述の制御装ｔを設ける対策を施さな
いでおくと，ボンブ運転による揚水によりボンブ吸木井
の水位が最低木位レベル以下になった場合に、渦の吸込
みによる振動等が増大する問題点がある．そこで，実願
昭６１−２８０９６７号によって，ポンプ羽根車と吸込
ベルマウス間に連結筒を設け、この連結筒に吸気通路を
接続するとともに，この吸気通路に水位が羽根車入口レ
ベル以下になったとき開いて連結筒内に空気を吸入する
吸気弁を設けた立軸ポンプが提案されている（以下，前
者の立軸ポンプという）． この立軸ボンブでは、水位が羽根車入口レベル以下にな
ると．つまり吸込部レベル以下になると、吸気通路に備
えた吸気弁を開いて連結筒内に空気を送り込むことで、
吸込ベルマウス内の水を真空破壊により落下させて気中
運転に切換え、渦の吸込み，呼吸現象を抑制して振動や
騒音を軽減するように構成されている． また、羽根車の吸込部の周囲を取り囲んでいるケーシン
グに、外部に通じる複数の貫通孔を形成したものも提案
されている（以下、後者の立軸ポンブという）． この立軸ポンプでは，水位が貫通孔以下になると、吸込
部に空気を送り込んで吸込ベルマウス内の木を真空破壊
により落下させて気中運転に切換え、渦の吸込み、呼吸
現象を抑制して振動や騒音を軽減することができるとさ
れている．［発明が解決しようとする課題］ レかじ、前者の立軸ポンプでは．水位が羽根車の吸込部
レベルに低下した状態を検知する水位計，吸気通路に介
設する吸気弁および水位計からの検知信号に基づいて吸
気弁を開閉させる駆動装置などを必要とし，構造の複雑
化と部品点数の増加に伴う高価格化などを招く欠点があ
る．一方，後者の立軸ポンプでは、前者の立軸ポンプと
比較して、構造が簡略化され、部品点数の低減によって
低価格化を達成できる利点があるものの、通常の揚水遅
転中でも貫通孔から羽根車吸込部に木を吸込んで、吸込
部の流れを乱して、ポンプの揚水能力を低下させる問題
点がある．本発明は、このような事情に鑑みなされたも
ので、自然現象を利用することで、水位計．吸気弁およ
び吸気弁開閉用駆動装置などの機器類の使用を省いて、
構造の簡略化と部品点数の低減を図り、これにより低価
格化を達成するとともに、羽根車の吸込部において水の
流れを乱さないようにして、ポンプの揚水濠力の低下を
回避することができる立軸ポンプの提供を目的としてい
る．［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために，本発明にかかる第１の発明
は、最低水位レベルよりも上方に羽根車を配置した立軸
ポンプにおける前記羽根車の吸込部が外部に通じる貫通
孔を形成し、この貫通孔に逆Ｕ字状空気供給管が接続さ
れ、その開放端が前記最低水位レベルもしくはその付近
に位置するとともに前記貫通孔よりも下方に位置し、か
つ前記羽根車の吸込部に発生する最大負圧による吸込揚
程よりも高い位置に折返し部を形成したものである． また、荊記目的を達成するために、本発明にかかる第２
の発明は、最低水位レベルよりも下方に羽根車を配置し
た立軸ポンプにおいて前記羽根車の吸込部が外部に通じ
る貫通孔を形成し、この貫通孔に逆Ｕ字状空気供給管が
接統され、その開放端が前記最低水位レベルもしくはそ
の付近に位置し、かつ前記羽根車の吸込部に発生する最
大負圧による吸込揚程よりも高い位置に折返し部を形成
したものである． ［作用］ 前記第１の発明によれば、水位が最低水位レベルもしく
はその付近未満まで低下して、逆Ｕ字状空気供給管の開
放端が大気中に開放されると、この開放された開放端か
ら貫通孔を通って羽根車の吸込部に空気が吸込まれ、吸
込ベルマウス内の水を真空破壊により落下させて気中運
転がなされるので，空気吸込渦の発生や呼吸現象を防止
できる． ついで、水位が最低水位レベルもしくはその付近以上に
上昇して、逆Ｕ字状空気供給管の開放端が水没すると、
羽根車の自吸効果によって吸込ベルマウスの残留空気お
よび逆Ｕ字状空気供給管内の一部の空気を吸い揚げなが
ら揚水運転に切換えられる． このように，揚水運転に切換えられても、逆Ｕ字状空気
供給管の折返し部が，羽根車の吸込部に最大負圧の発生
した時の吸込揚程よりも高い位置に形成されているため
、貫通孔を通って羽根車の吸込部に水が吸込まれないか
ら，揚水圧転中の吸込部の水の流れに乱れが生じない． また、前記第２の発明によれば、水位が最低水位レベル
もしくはその付近未満まで低下して、逆Ｕ字状空気供給
管の開放端が大気中に開放されると、この開放された開
放端から貫通孔を通って羽根車の吸込部に空気が吸込ま
れて羽根車の揚水能力を低下させて、大きな空気吸込渦
の発生を防止する． さらに水位が吸込ベルマウスの吸込部付近まで低下する
と、逆Ｕ字状空気供給管の開放端より羽根車の吸込部に
吸込まれる空気が大量になり気中正転に切換えられる．
この間、羽根車の吸込部には逆Ｕ字状空気供給管の開放
端から貫通孔を通って引き続いて空気が吸込まれ、揚水
作用が徐々に低下して行くので、急激な揚水遮断が起こ
らない． 気中運転の継続によって水位が上昇して，羽根車がほぼ
水没するレベルに達すると、揚水運転に切換えられるけ
れども、羽根車の吸込部には、逆Ｕ字状空気供給管の開
放端から貫通孔を通って空気が吸込まれるので、水位が
最低水位レベルもしくはその付近に回復して、開放端が
水没するまでの間，揚水作用が徐々に向上することにな
る．したがって、急激な揚水開始が防止される．水位が
最低木位レベルもしくはその付近に回復して揚水運転に
切換えられても、逆Ｕ字状空気供給管の折返し部が，羽
根車の吸込部に発生する最大負圧時の吸込揚程よりも高
い位置に形成されているために、貫通孔を通って羽根車
の吸込部に水が吸込まれないから、揚水運転中において
羽根車の吸込部の流れに乱れが生じない． 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
． 第１図において，羽根車１を軸支した状態で内装した上
下一対のケーシング２，２２の下方側、つまり上流側に
は吸込ベルマウス３が接続され、且つ上方側、つまり下
流側には揚水管４が連結され，揚水管４の上方側には、
吐出弁５を介装した吐出しエルポ６が接続されてボンブ
木体を構成している．また，羽根車１は、ポンプ没水時
に水位がこれ以下になると空気を吸込んでしまう最低水
位レベルＬＷＬに相当するポンプ固有のポンプ特定部位
に対し上方の位置でポンプ主軸（図示省略）に固着され
ており，吸込ベルマウス３は、これの先端吸込口３ａが
前記最低水位レベルＬＷＬに対し必要十分なだけ没水で
きるように配置されている．即ち、吸込ベルマウス３は
、連結筒７を介在して下側のケーシング２２に接続され
ている．尚，連結筒７を省略して吸込ベルマウス３を縦
長に形成してもよい． 連結筒７の上部には、羽根車１の吸込部ＩＡを外部に通
じさせる貫通孔８が形成され、この貫通孔８に逆Ｕ字状
空気供給管９が接続されている．逆Ｕ字状空気供給管９
の開放端９Ａは前記最低水位レベルＬＷＬもしくはその
付近に位置するとともに、貫通孔８よりも下方に位置し
ている．そして、逆Ｕ字状空気供給管９の折返し部９Ｂ
は羽根車ｌの吸込部において発生する最大負圧による吸
込揚程よりも高い位置に設定して形成されている． つぎに前記構成の作用について説明する．羽根車１がほ
ぼ水没する水位ＨＷＬよりも水位の高い領域Ａでは羽根
車ｌによる揚水作用で揚水運転がなされる． 揚水運転の継続によって、水位が最低水位レベルＬＷＬ
もしくはその付近未満のレベルまで低下して、開放端９
Ａが大気中に開放されると、開放端９Ａから貫通孔を通
って羽根車１の吸込部ＩＡに空気が吸込まれ、連結管７
および吸込ベルマウス３内の水を真空破壊により落下さ
せ、揚水を遮断して気中運転に切換られる．即ち、水位
が最低水位レベルＬＷＬもしくはその付近未満の領域で
は、揚水が遮断されるために、空気吸込渦の発生や呼吸
現象が防止され、これにより振動や騒音の生じない安定
状態で待機運転を行うことができる． 気中運転の継続によって，水位が最低木位レベルＬＷＬ
もしくはその付近以上に回復して、逆Ｕ字状空気供給管
９の開放端９Ａが水没すると、羽根車ｌの自吸効果によ
って生じる羽根車１の吸込部ＩＡの負圧により、吸込ベ
ルマウス３の残留空気および逆Ｕ字状空気供給管９内の
一部の空気を吸い揚げながら揚水運転に切換えられる．
このように、揚水運転に切換えられても、逆Ｕ字状空気
供給管９の折返し部９Ｂが、羽根車ｌの吸込部ＩＡに最
大負圧の発生した時の吸込揚程よりも高い位置に設定し
て形成されているから、貫通孔８を通って前記羽根車ｌ
の吸込部ＩＡに吸込まれない．したがって，揚水運転中
の吸込部ＩＡの水の流れに乱れが生じないので、ポンプ
の揚水能力を低下させることがない． 第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図の符号と同
一の符号は同一もしくは相当部分を示し，その詳しい説
明は省略する． この実施例では、連結管７の使用を省いて羽根車１から
吸込ベルマウス３の吸込口３ａまでの寸法を短くし、最
低水位レベルＬＷＬよりも下方に羽根車ｌを配置すると
ともに、逆Ｕ字状空気供給／ｒ？９の開放端９Ａを最低
水位レベルもしくはその付近に位置させ，かつ折返し部
９Ｂを羽根車ｌの吸込部ＩＡにおいて発生する最大負圧
による吸込揚程よりも高い位置に設定して形成している
．したがって、羽根車１がほぼ水没する水位ＷＬよりも
水位の高い領域Ａでは、羽根車１に押込みヘッドが作用
するので揚水運転がなされる．揚水運転の継続によって
、水位が最低水位レベルＬＷＬもしくはその付近未満ま
で低下して、逆Ｕ字状吸気供給管９の開放端９Ａが大気
に開放されると、開放端９Ａから貫通孔を通って羽根車
１の吸込部ＩＡに空気が吸込まれ、羽根車ｌの揚水能力
、つまりポンプ能力を低下させる．したがって空気張込
渦の発生や呼吸現象が防止されるので、振動や騒音の生
じない安定状態で待４１）運転を行うことができる． 水位が吸込ベルマウス３の吸込口３ａ付近に低下すると
，逆Ｕ字状空気供給管９より羽根車１の吸込部ＩＡに大
量の空気が吸込まれて気中運転にνＪ換えらえる．この
間、羽根車１の吸込部ＩＡには逆Ｕ字状空気供給管９か
ら貫通孔８を通って引き続いて空気が吸込まれるので揚
水作用が徐々に低下して行くことになり、急激な揚水遮
断が起こらないため，振動や騒音を伴う不安定な運転状
態を回避できる． 気中連転の継続によって水位が羽根車ｌをほぼ水没させ
るレベルＷＬに回復すると，揚水運転にνノ換えられる
けれども、羽根車工の吸込部ＩＡには、逆Ｕ字状空気供
給管９の開放端９Ａから貫通４Ｌ　８を通って空気が吸
込まれるので，急激な揚水開始が起こらないため、安定
した運転を行うことができる． 水位が最低水位レベルＬＷＬもしくはその付近以上に回
復して、開放端９Ａが水没し，揚水運転に切換えられて
も、折返し部９Ｂが、羽根車ｌの吸込部ｌＡに最大負圧
の発生した蒔の吸込揚程よりも高い位置に設定して形成
されているから，貢通孔８を通って前記吸込部ＩＡに水
が吸込まれない．したがって，揚水連転中の羽根車１の
吸込部ＩＡの木の流れに乱れが生じないので、ポンプの
揚水能力を低下させることがない． ［発明の効果］ 木発明は上述のとおり構成されているので、つぎに記載
する効果を奏する． 請求項（１）の立軸ボンズでは自然現象を利用している
ので、水位計，吸気弁および吸気弁開閉用駆動装置など
の機器類の使用を省くことができる．そのために構造の
簡略化と部品点数の低減を図り低価格化を達成できるの
にもかかわらず、空気吸込渦の発生や呼吸現象が防止さ
れ，振動や騒ηの生じない安定状態が待機運転を行うこ
とができる．しかも、揚水運転時において貫通孔を通っ
て羽根車の吸込部に水が吸込まれないのでポンプの揚水
能力を低下させることがない． また、請求項（２）の立軸ボンブでは自然現象を利用し
ているので、水位計，吸気弁および吸気弁開閉用駆動装
置などの機器類の使用を省くことができる．そのために
構造の簡略化と部品点数の低減を図り低価格化を達成で
きるのにもかかわらず，水位が最低水位レベルもしくは
その付近未満に低下しても空気吸込渦の発生や呼吸現象
が防止され，振動や騒音の生じない安定状態で待ｍｕ転
を行うことができる．しかも急激な揚水遮断および揚水
開始が起こらなので運転状態が安定するとともに，揚水
運転時において貫通孔を通って羽根車の吸込部に水が吸
込まれないのでポンプの揚水能力を低下させることがな
い．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す側面図、第２図は同
第２実施例を示す側面図である．ｌ・・・羽根車 ＩＡ・・・羽根車の吸込部 ３・・・吸込ベルマウス ８・・・貫通孔 ９・・・逆Ｕ字状空気供給管 ９Ａ・・・開放端 ９Ｂ・・・折返し部 ＬＷＬ・・・最低水位レベル ′ｓＳ１図 特許出願人　　久保田鉄工株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸込ベルマウスの没水水位がこれ以下では空気を
   吸込んでしまう最低水位レベルよりも上方に羽根車を配
   置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込部が外部
   に通じる貫通孔を形成し、この貫通孔に逆Ｕ字状空気供
   給管が接続され、その開放端が前記最低水位レベルもし
   くはその付近に位置するとともに前記貫通孔よりも下方
   に位置し、かつ前記羽根車の吸込部に発生する最大負圧
   による吸込揚程よりも高い位置に折返し部を形成したこ
   とを特徴とする立軸ポンプ。
2. （２）吸込ベルマウスの没水水位がこれ以下では空気を
   吸込んでしまう最低水位レベルよりも下方に羽根車を配
   置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込部が外部
   に通じる貫通孔を形成し、この貫通孔に逆Ｕ字状空気供
   給管が接続され、その開放端が前記最低水位レベルもし
   くはその付近に位置し、かつ前記羽根車の吸込部に発生
   する最大負圧による吸込揚程よりも高い位置に折返し部
   を形成したことを特徴とする立軸ポンプ。