JPH0278790A

JPH0278790A - 吸込側自吸室形の立軸ポンプ

Info

Publication number: JPH0278790A
Application number: JP63283456A
Authority: JP
Inventors: Chishiro Furukawa; 古川　千城
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1990-03-19
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2728467B2

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〕この発明は、遠心形羽根車に自吸機能を持たせるために
、ポンプの吸込側に自吸室を設ける技術に関し、特に高
揚程のポンプに係る。

〔従来の技術〕

自吸機能の概要と自吸方式の種類並び、に高揚程ポンプ
の従来の技術を説明する。

ａ）通常運転状態では遠心形羽根車の吸込圧が吸込管に
及ぶので、理論的にはトリチェリの原理によりポンプの
下方約１０ｍ１実際にはキャビテーション等により５〜
８ｍの水面から吸水できる。

ポンプが空の状態から運転に入る時には吸込圧は実質零
となって吸水できないので、吸込管に逆止弁を設けてお
いて吸込管全体に大量の呼び水をして起動し、通常運転
に継げる。

ｂ）逆止弁は故障の要因を持ち、大量の呼び水は大変で
、しかもポンプの停止毎に必要になることもあり、自吸
式ポンプが従来から使用されている。自吸式には吐出側
に気水分離室を設けるものがよく用いられ、例えば特公
昭５７−４４８３５号、特公昭５９−４８３１９号等に
示されたものである。これはポンプが停止しても羽根車
室と気水分離室に水が残るようにし、自吸運転中にポン
プの吸込圧で吸込管内の水位を徐々に上昇させ、気水分
離室で空気のみを排出させ、水を羽根車室に漏れるよう
に戻して自吸を続行させる。この時、羽根車は水と空気
が混合するものなので、取扱流体の密度に比例して揚程
を生じる遠心形羽根車では流量も吸込圧も小さく、吸込
管の長さと太さや自吸機能の良否により通常数分〜１０
分で自吸が完了し、すなわち吸込管内の水位がポンプに
達し、通常運転に到る。

この吐出側気水分離室形の自吸式ポンプは設置後の初回
のみ又は長時間運転を停止して気水分離室の水が蒸発し
てしまった後の再運転の時だけ少量の呼び水で通常運転
に入るので都合がよい。

しかし必ず自吸時間が存在するという性質がある。

したがって、工作機械に研削液又は切削液を送るクーラ
ントポンプでは、自吸時間内で刃物等の焼付の恐れがあ
る。

Ｃ）これに対し吸込側自吸室形のポンプもよく用いられ
、例えば特開昭５６−１１０５９３号、実開昭５６−１
６５９９６号等に示されたものであり、日本電機工業会
標準規格ＪＥＭ１２４２（１９７０）ｒクーラントポン
プ」の自吸形である。吸込側自吸室形ポンプには原理的
に自吸時間がない。前記の文献はこの原理まで説明する
ものではないので、以下にこの原理の要点を説明する。

吸込側自吸室形ポンプの基本構造は、遠心形羽根車を収
納する羽根車室の入口を上向きに配置し、この羽根車室
の上部に前記入口を介して連通する吸込側口吸込室を設
け、この吸込側自吸室の上部にポンプの吸込口を形成し
、前記羽根車室の出口に連通ずる吐出流路を上向きに設
けてその上端にポンプの吐出口を形成するものである。

逆止弁は必要でない。

ポンプが停止し、吐出管の先端が大気に開放していると
、吐出管、ポンプ、吸込管、貯水槽と連通ずる水は逆流
する。ポンプの中で吐出口、吐出流路、羽根車室、吸込
側自吸室、吸込口と連通ずる水路は０字状をしている。

従って吐出管内の水面が吐出流路の下端まで降下して来
ると、いわゆるサイホンが切れて空気のみが羽根車室、
吸込側自吸室、吸込口を気泡状に逆流して吸込管内に流
れ込む、吸込管に生じた水面は降下して貯水槽の水面近
くに達しバランスして逆流が停止する。この間、吸込側
自吸室と羽根車室内の水は大部分が残る。

ポンプを再起動すると、水で満されている羽根車は瞬間
に通常のポンプ作用を示して吐出管に水を圧送し、吸込
管内の水面も上昇される。瞬間自吸である。これは吸込
側自吸室の上部の空気が増し、その水面が低下して空に
なっても水が補給されなくなるまで続く。それまでに吸
込管内の水が吸込側自給室に到達すれば、その水はこの
室を落下し、羽根車室に連続して水を補給し、ポンプは
通常運転を続ける。吸込側自吸室が空にならない基本條
件は吸込側自吸室の容積が吸込管内容積（管断面積×長
さ）より大きいということである。

吸込側自吸室の上部にたまる空気は、通常運転中に徐々
に水に混入し吐出されるが、羽根車内の取扱流体の密度
を大きく下げるものではなく、前述の吐出側気水分離室
形′の自吸中の流量・揚程の低下のような大きな低下は
ない。

ｄ）特公昭５９−４４５１８号、実開昭６０−１２８９
９７号は立軸多段遠心ポンプの例であって、非自吸形で
ある。高揚程を得るために羽根車直径を大きくするには
比速度等による限界があり、多段に構成する。比速度の
制約はないが、羽根車を小径にして多段とし□、支軸ポ
ンプの設置床面積を有利にすることもある。前記文献の
ものはいずれも多段の羽根車室の入口を下向きに配置し
、ポンプの下部に吸込口を設けている。吐出口は後者が
単純にポンプ上部に設けるのに対し、前者は戻し通路で
上部から下部に導いて吐出口を設ける。

いずれも吸込側に吸込側自吸室の如きものを付加しても
前述した吸込側自吸室の動作原理かられかるように、自
吸機能を発揮するわけがな（、吐出側気水分離室を付加
して自吸形に改良することは考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来の技術を要約すると、ａ）非自吸形は吸込側の貯水槽の水面がポンプより高い
か、低くてもほとんど連続運転する場合には何ら問題が
ない。しかし水面がポンプより低い場合には逆止弁の故
障要因を持ち、再起動の度に大量の呼び水を必要とする
。

ｂ）吐出側気水分離室形はポンプの最大吸込揚程以内で
あれば、小量の呼び水で容易に自吸して通常運転に入れ
るが、自吸時間が原理上あって、それを待てない用途例
えば工作機械のクーラント液移送用には使用しにくい。

Ｃ）吸込側自吸室形は吸込配管容積（管断面積×長さ）
に制限があるが瞬間に自吸する。

ｄ）高揚程の多段ポンプを自吸式にするとき、吐出側気
水分離室形を適用できるが、吸込側自吸室形には適用し
にくい。

この発明の目的は、設置床面積が小さく高揚程のポンプ
であって、ポンプより低い吸込水面から瞬間に自吸する
ことのできるポンプを得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、次に示すものである。

１）遠心形羽根車を収納する羽根車室の入口を上向きに
配置し、この羽根車室の上部に前記入口を介して連通す
る吸込側自吸室を設け、この吸込側自吸室の上部にポン
プの吸込口を形成し、前記羽根車室の出口に連通ずる吐
出流路を上向きに設けてその上端にポンプの吐出口を形
成する吸込側自吸室形の立軸ポンプにおいて、前記羽根
車室を複数、その人口を上向きにして多段に接続し、こ
の複数の羽根車室の外側を外ケーシングで包囲しかつ、
この外ケーシングを前記吸込側自吸室に液密に当接させ
て環状流路を形成し、この環状流路を介して最下段の羽
根車室の前記出口を前記吐出流路に連通させる。

２）前記１）のものにおいて、最上段の羽根車室より上
方にある吐出流路の部分を前記羽根車室の外径より軸心
側に突出させて吸込側口吸込室と一体に形成させる。

〔作用〕

１）吸込口８、吸込側自吸室１１、多段の羽根車室５ｎ
＋、　５ｎ、環状流路１２）吐出流路１０（１０ａ、　
１０ｂ、　ｌＯｃ。

１０ｄ）及び吐出口９はＵ字状に連通し、このＵ字状の
波路において吸込口８と吐出口９とがＵ字の始端と終端
となり、羽根車室５ｎの出口５ｈがＵ字の下端となる（
全図面対応）。

このような構成は、多段でありながらも吸込側自吸室形
のポンプの機能を持つことになる。従って吸込管の逆止
弁を備えることなく、停止後にポンプを再起動するとポ
ンプより低い吸込水面から瞬間に自吸してポンプの本来
の流量を吐出し、自吸時間が存在しない。もっとも吐出
管が空になっている時には、吐出管内をポンプが水で満
してからその先端から水が出るようになるのは、この技
術の問題外である。その時間も吐出側気水分離室形より
原理的に極めて短い。多段でありながら、羽根車室は外
ケーシング７に囲まれているので羽根車室の接合面等か
ら漏れがあってもポンプの外に漏水することがない。環
状流路１２はほぼ全円周にあるので半径方向寸法が小さ
くても流体抵抗が少くなく、ポンプの設置床面積を縮小
できる。

２）吐出流路１０を羽根車外径より内側に突出させて吸
込側自吸室を少し高くさせることにより、設置床面積は
更に縮小できる（第１，２図対応）。

〔実施例〕

第１図及び第２図、第３図及び第４図、第５図及び第６
図、第７図及び第８図並びに第９図及び第１０図はそれ
ぞれ第１から第５までの異る実施例を示す。

第１図及び第２図において、駆動モータの軸２は吸込側
自吸室１１を形成する自吸室ケーシング１の壁をメカニ
カルシール等の軸封装置２ａを介して貫通し、その先端
に羽根車３．３ａをボルト４で固定している。それぞれ
の羽根車は内ケーシング５．５ａで形成され、上向に入
口５ｇを、下向に出口５ｈを持つ羽根車室５ｍ、５ｎに
収納されて多段に接続される。これらの羽根車室５ｍ、
５ｎを包囲し、ポンプ据付用のフランジ６を備えた外ケ
ーシング７はその内側下面の円周上に断続して設けられ
た突起７ａで前記内ケーシング５ａを支持する。一方、
外ケーシング７の上端は前記自吸室ケーシング１にＯリ
ング１３を介して液密に当接し、ポル）１３ａで固定さ
れる。かくして羽根車室５１１１．５ｎト外ケーシング
７との間には環状流路１２が形成され、この環状流路１
２は断続する突起７ａの相互間を介して最下段の羽根車
室５ａの出口と連通ずる。

第２図でも判るように、自吸室ケーシング１は円周上の
一部１ａが羽根車室５ｍの外径から軸心に向って突出し
ている。言い換えると環状流路１２の上部は円周上の一
部が軸心に向って突出し、その上部に吐出口９が連通ず
る。一方、自吸室ケーシング１には吸込側自吸室１１に
連通する吸込口８が設けられる。

結局、吸込口８、吸込側自吸室１１、多段の羽根車室５
ｎ＋　、５ｎ　、環状流路１２）吐出流路１０及び吐出
口９はＵ字状に連通ずる。このＵ字状の流路において吸
込口８と吐出口９とがＵ字の始端と終端となり、羽根車
室５ｎの出口５ｈがＵ字の下端となる。ポンプを停止し
て吐出口９に接続した図示しない吐出管から水が逆流し
ても、吐出管内水面が前記Ｕ字の下端まで来るといわゆ
るサイホンが切れて、この下端、すなわち出口５ｈがら
空気が吸込側に吸われて、羽根車室５ｍ、５ｎ及び吸込
側自吸室１１内の水はもはや逆流しない。

環状流路１２は全周にあるので半径方向の寸法はわずか
でよく、また吐出流路１０は軸心に突出しているのでポ
ンプの最大径、すなわち設置床面積が減少する。多段に
形成するために生じる内ケーシング５．５ａの接合面等
は外ケーシング７に囲まれているので、０リング１３の
１箇所のみの液密処理をすれば、ポンプ全体から液が漏
出して外部を汚損することがない。同時に外部からの力
は外ケーシング７が受け、内ケーシング５．５ａに及ば
ないので、内ケーシングの強度はわずかでよい。多段ポ
ンプは比速度の関係で羽根車、内ケーシングが極めて偏
平であるので液体的な寸法・形状を追求することが可能
であって、ポンプ効率の向上に有益である。

この実施例の変形を説明する。駆動機はポンプの下部に
設けてもよい、突起７８部にフランジ６のボルト穴６８
部分を軸心に向って突出させれば、更に設置床面積が減
少する。この時、環状流路１２が円周上で分割されるが
、突起７ａの上方では環状流路１２は連続する。羽根車
室５．５ａと外ケーシングとは同心でなく偏心して内接
し、その内接点を吐出流路１０の反対側に位置させても
よい。

第２実施例を示す第３図及び第４図において、第１図と
同一符号を付けたものはおよそ同一機能を持つ。そして
自吸室ケーシング３１と外ケーシング３７の外径が大き
いだけ環状流路１２の断面積が大きい。そのため自吸室
ケーシング３１の軸心に向う突出３１ａは羽根車５ｍの
外径近くまでとなり、吸込側自吸室１１の高さを大きく
とることなく容積が大きくできる。すなわち太く長い吸
込管に適する。羽根車室５ｍ、５ｎより自吸室ケーシン
グ３１が大きいので、両者を継ぐ円板３０が設けられ、
この円板３０には環状流路１２と吐、小流路１０を連通
する切欠３０ａを設ける。

第３実施例を示す第５図及び第６図並びに第４実施例を
示す第７図及び第８図においては、環状の自吸室ケーシ
ング５１又は７１の外側に吐出流路１０が形成され、こ
れと対向する環状の外ケーシング５７又は７７の外側に
吐出流路１０ａが形成される。そして再吐出流路１０及
び１０ａは自吸式ケーシング５１又は７１と外ケーシン
グ５７又は７７とを対向して液密に当接させると一体の
吐出流路となる。液密に当接させるに当って、第３実施
例では５１と５７を液密にする０リング５２と１０と１
０ａとを液密にするＯリング５３とは別部品であり、第
４実施例ではだるま形の平パツキン７２で一挙に液密に
する点が異る。

第５実施例を示す第９図及び第１０図においては、環状
の外ケーシング９７の外側に吐出流路１０ａが形成され
、その先端の管用ねじＩＱｂに管１０ｃ、エルボ１０ｄ
が接続されて吐出口９が形成され、外部配管９９が接続
可能となる。したがって自吸室ケーシング９１は外側が
環状のま〜である。

第５実施例の変形として、管用ねじ１０ｂを備えた吐出
流路１０ａまでのものを工場で生産し、ポンプ据付現地
で配管により第９図のように配管して使用してもよい。

また環状流路１２を形成する環状の外側ケーシングに直
接外部配管ができる接続口を設け、この接続口に第９図
に相当する配管を施すこともこの発明の範囲である。

〔発明の効果〕

この発明は、吸込口、吸込側自吸室、多段の羽根車室、
環状流路、吐出流路及び吐出口をＵ字状に連通し、この
Ｕ字状の流路において吸込口と吐出口とがＵ字の始端と
終端となり、最下段の羽根車室の出口がＵ字の下端とな
るようにし、更に外ケーシングで羽根車室を囲んで環状
流路を形成したので多段でありながらも吸込側自吸室形
のポンプの機能を持つことになり、いわゆる自吸時間の
存在しない瞬間自吸形となるという効果があり、しかも
羽根車室の多数の接続面の水漏れは外ケーシングと吸込
側自吸室との当接面の１個所のみで阻止できるという効
果がある。従って高揚程のために偏平な羽根車及び羽根
車室が取付強度や、水漏れ対策から自由になって、ポン
プ特性の追求にのみ専念できるという効果があり、液体
抵抗の小さい環状流路は設置床面積を縮小するという効
果がある。吐出流路を羽根車室外径より内側に突出させ
れば（第１．２図）更に床面積を縮小できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の断面図、第２図は第１図の■−■断面
図であり、第３図は第２実施例の断面図、第４図は第３
図のＴＶ−ＩＶ断面図であり、第５図は第３実施例の断
面図、第６図は第５図の■−■断面図であり、第７図は
第４実施例の断面図、第８図は第７図の■−■断面図で
あり、第９図は第５実施例の断面図、第１０図は第９図
のＸ−Ｘ断面図である。１．３１，５１．７１．９１・・・自吸室ケーシング、
２・・・軸、３．３ａ・・・羽根車、５，５ａ・・・内
ケーシング、５ｇ・・・入口、５ｈ・・・出口、５ｍ、
５ｎ・・・羽根車室、７．３７．５７．７７．９７・・
・外ケーシング、１０，１０ａ・・・吐出流路、１１・
・・吸込側自吸室、１２・・・環状流路、３０・・・円
板。２　２ｑ　　１自！ｉｉＥケーシン７°。第１図第２図第３図第５図第８図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】１）遠心形羽根車を収納する羽根車室の入口を上向きに
配置し、この羽根車室の上部に前記入口を介して連通す
る吸込側自吸室を設け、この吸込側自吸室の上部にポン
プの吸込口を形成し、前記羽根車室の出口に連通する吐
出流路を上向きに設けてその上端にポンプの吐出口を形
成する吸込側自吸室形の立軸ポンプにおいて、前記羽根
車室を複数、その入口を上向きにして多段に接続し、こ
の複数の羽根車室の外側を外ケーシングで包囲しかつ、
この外ケーシングを前記吸込側自吸室に液密に当接させ
て環状流路を形成し、この環状流路を介して最下段の羽
根車室の前記出口を前記吐出流路に連通させることを特
徴とする吸込側自吸室形の立軸ポンプ。２）特許請求の範囲第１項記載の吸込側自吸室形の立軸
ポンプにおいて、最上段の羽根車室より上方にある吐出
流路の部分を前記羽根車室の外径より軸心側に突出させ
て吸込側自吸室と一体に形成させることを特徴とする吸
込側自吸室形の立軸ポンプ。