JPH0361694A - 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、水位に関係なく全速運転を行わせることが可
能な立軸ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来より排水機場のポンプ吸水井などに設置されている
一般的な立軸ポンプには、水位が一定のレベルより低い
と吸込口が水中にあるにもかかわらず渦を生じて空気混
じりの水を吸い込むといった個々のポンプに特有の最低
水位が存在し、水位がこの最低水位に達していないとき
に運転を行うと振動や騒音などを生じるという特性があ
る。したがって、このような−船釣な立軸ポンプを吸水
井などの水位に関係なく全速で運転して不慮の出水など
のために待機させておくと（全速待機運転）、水位が上
記最低水位以下にあるときに激しい振動や騒音が発生し
てポンプ運転機能障害を引き起こしたり、基礎や建屋の
損傷を引き起こしたりするといった事態を生じることが
ある。そこで、従来の一般的な立軸ポンプでは、全速待
機運転を行わず、水位が最低水位よりも高いときのみ運
転を行い、水位が最低水位より低いときには運転を停止
するといった運転システムが採用される。

ところが、近年では、都市化の進展に伴う舗装率の増大
や緑地の減少などにより地層の保水機能が低下している
反面、上記吸水井などへの流入水量は増大する傾向が・
顕著に現れ、しかも所謂鉄砲水のように突発的に急激に
大量の水が吸水井に流入することも多々生じている。そ
のため、吸水井などでは水位が短時間で変動し、従来の
一般的な立軸ポンプによる上記運転システムでは立軸ポ
ンプの運転開始タイミングや運転停止タイミングを的確
に制御することができず、水位の異常上昇による洪水や
異常低下によるポンプ運転機能障害といった事態の引き
起こされる懸念があった。

そこで、本願出願人は特願昭６１−２８０９６７号によ
り水位が最低水位より高いか低いかに関係なく安定した
全速待機運転を行うことが可能な立軸ポンプを提案した
。この立軸ポンプは、第２図から明らかなように、ポン
プ羽根車１の前方（上流側）の吸込みケーシング２にそ
の吸込口よりもはるかに径小でかつ大気中に開放された
分岐管３を連通させると共に、この分岐管３の先端部に
吸気弁４を介在し、この吸気弁４を水位検出計５からの
信号によって開閉制御するようにしたものである。

この立軸ポンプは常時全速運転される。そして、吸水井
Ｐの水位が上記最低水位よりも下位から上昇している場
合において、水位検出計５により水位が上記最低水位に
達していないことが検出されている場合は吸気弁４を開
き、水位検出計５により吸水井Ｐの水位が上記最低水位
に達していることが検出されている場合は吸気弁４を閉
じるように制御すると、水位が上記最低水位に達するま
では分岐管３から羽根車室６に吸気されて揚水が行われ
ず、所謂気中での全速運転が無理なく続行されるのに対
し、水位が上記最低水位に達した後には分岐管３からの
羽根車室６への吸気が停止されて揚水が行われ、通常の
揚水運転が行われる。

一方、吸水井Ｐの水位が上記最低水位よりも上位から下
降している場合において、水位検出計５により水位が最
低水位に達していないことが検出されている場合は吸気
弁４が閉じられたままになって揚水運転が続行される。

水位検出計５により水位が最低水位に達したことが検出
されると、吸気弁４が開かれ径小な分岐管３を通して羽
根車室６に単位時間当り少量の空気が吸い込まれ、吸込
みケーシング２などを満たしている水が遮断されて揚水
運転から無理なく気中運転に切り替わる。

したがって、この立軸ポンプによれば、突発的な水位の
上昇や下降に対処し得る全速待機運転ができるようにな
り、上述した水位の異常上昇による洪水や異常低下によ
るポンプ運転機能障害を未然に防止することが可能にな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この立軸ポンプに用いられている水位検
出計５は水質や塵芥などによる悪影響を受けやすい。こ
のことは上記立軸ポンプが不慮の出水などに対処し得る
ことを要求されるものであることを考えるときわめて重
要な課題の一つである。また、電動弁や空気圧操作弁な
どにより構成される吸気弁４は外部駆動源が必要であり
、それを操作させるためにシーケンス制御をも必要とし
、制御装置として若干の煩雑さを伴っている。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、突発的な
水位の上昇や下降に対してポンプを全速運転状態として
待機させ得ることは勿論、上述した水位の異常上昇によ
る洪水や異常低下によるポンプ運転機能障害が未然に防
止され、水位検出計を用いずに不慮の出水などに確実に
対処することができる立軸ポンプを提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の立軸ポンプは、羽根車室に連通ずる吸込みケー
シングに接続された逆Ｕ字状の分岐管の垂下部の下部開
放端が当該立軸ポンプの最低水位に対応するレベルに設
定されている一方、分岐管と吸込みケーシングとの連通
口が上記最低水位よりも上方に設定され、上記羽根車室
に発生する最大負圧による吸込み揚程よりも高い位置に
上記分岐管の折返し部が形成され、この折返し部に分岐
管の内部通路を外部に対して開閉する開閉弁が設けられ
、上記分岐管の立上り部にこの立上り部の内部の空気流
の有無を検出して上記開閉弁を開閉制御する空気流検知
手段が設けられていることを特徴とする特 〔実施例〕 第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図および第１Ｄ図は本発明
の実施例による立軸ポンプを示している。このものは、
ポンプ羽根車１の前方（上流側）の吸込みケーシング２
にその吸込口よりもはるかに径小な分岐管３を連通させ
、かつこの分岐管３を逆Ｕ字状としてその下部開放端７
を上記最低水位ＬＷＬと同一レベルもしくはそれに近い
レベルに設定し、分岐管３と吸込みケーシング２との連
通口１５が上記最低水位ＬＷＬよりも上方に設定され、
しかもＵ字状の上記分岐管３の折返し部５の高さを、羽
根車１を全速運転したときに羽根車室６に発生する最大
負圧による吸込み揚程よりも高い位置に設定しである。

さらに、上記折返し部８に分岐管３の内部通路を外部に
対して開閉する開閉弁９が設けられ、上記分岐管３の立
上り部１０に、この立上り部１０の内部に空気流が存在
するときにそれを検出して上記開閉弁９を開き、空気流
が存在しないときにそれを検出して上記開閉弁９を閉じ
る空気流検知手段１１が設けられている。空気流検知手
段１１には、たとえば水平配管に設けられたフラッパや
それに属する種類の弁機構など、公知のものを採用する
ことが可能である。

なお、１２は吐出側ケーシング、１３はエルボ、１４は
吐出弁である。

〔作　用〕

次に、吸水井Ｐの水位が最低水位ＬＷＬの下位から上昇
する場合とその水位が最低水位ＬＷＬの上位から下降す
る場合とを分けて説明する。

（１）水位が最低水位ＬＷＬの下位から上昇する場ム 第１Ａ図の仮想線で示すように水位が分岐管３の下部開
放端７に達していないときは、同図のように下部開放端
７が開放しているため、羽根車室６の負圧に応じて矢印
ａのように下部開放端７から空気が吸い込まれ、分岐管
３の内部に空気流が発生している。したがって、空気流
検知手段１１により空気流の存在することが検出されて
開閉弁９が開かれ、開閉弁９からも矢印すのように空気
が分岐管３の立上り部１０を経て吸い込まれる。このた
め、揚水は行われず、気中運転が無理なく続行される。

第１Ａ図の実線で示すように水位が最低水位ＬＷＬに達
すると分岐管３の下部開放端７が水封されるため、この
下部開放端７からの空気の吸込みは遮断される。しかし
、開閉弁９からの空気の吸込みは続行しているため、分
岐管３の内部に空気流が発生している。したがって、空
気流検知手段ｌｌにより空気流の存在することが検出さ
れて開閉弁９は開かれたままになり、空気が開閉弁９と
分岐管３の立上り部１０を経て吸い込まれる。このため
、揚水は行われず、気中運転がそのまま無理なく続行さ
れる。水位が最低水位ＬＷＬと第１Ｂ図に実線で示した
水位、すなわち連通口１５が没水する水位との間にある
ときも同様である。

水位が第１Ｂ図に実線で示したように連通口１５が没水
する水位に達すると、分岐管３の空気流が途絶え、空気
流検知手段１１により空気流のないことが検出されて開
閉弁９が閉じる。したがって、羽根車室６への空気の吸
込みが完全に遮断される。

したがって、羽根車室６の負圧によって吸込みケーシン
グ２の残留空気を吸込みながら吸込みケーシング２の吸
込口１６から水が吸い込まれ、速やかに揚水運転に切り
替わり、その残留空気が完全に吸い込まれた時点で完全
な揚水運転が行われる。

したがって、以下の説明では連通口１５が没水したとき
の水位を揚水開始水位ＮＷＬという。

第１Ｃ図のように水位が揚水開始水位ＮＷＬよりも上位
にあるとき、すなわち揚水運転中においては、分岐管３
の折返し部８が羽根車室６の吸込部に発生する最大負圧
による吸込み揚程よりも高い位置に設定されている関係
上、分岐管３の垂下部１７に上記羽根車室６の吸込部の
負圧に相当する高さＨだけ水が吸い上げられて釣り合っ
た状態になり、分岐管３からは羽根車室６に吸水されず
、吸水は吸込みケーシング２を通してのみ行われる。

また、分岐管３の内部に空気流は存在せず、開閉弁９は
閉じたままになり、円滑な揚水運転がなされる。

（２）水位が揚水開始水位ＮＷＬの上位から下降する場
合 水位が揚水開始水位ＮＷＬ以上では揚水運転が続行され
る。水位が揚水開始水位ＮＷＬに達したときも同様であ
る。

第１０図のように水位が揚水開始水位ＮＷＬと最低水位
ＬＷＬとの間にあるとき、羽根車室６の負圧により分岐
管３の垂下部１７に高さＨまで吸い上げられて釣り合っ
ている水は落下せず、そのままの状態を維持する。した
がって、分岐管３に空気流は存在せず、開閉弁９と閉じ
たままとなり、分岐管３からの空気の吸込みはなく、揚
水運転が続行される。

水位が最低水位ＬＷＬに達すると、分岐管３の下部開放
端７の水封が解除されたときに垂下部１７に吸い上げら
れていた水が落下し、下部開放端７が開放する。したが
って、羽根車室６の負圧に応じた空気流が分岐管３の内
部に発生し、羽根車室６に空気が吸い込まれ、吸込みケ
ーシング２などを満たしている水が排出されて揚水が遮
断され、速やかに無理なく気中運転に切り替わる。また
、分岐管３に空気流の存在することが空気流検知手段１
１により検出されて開閉弁９が開く。

ところで、水位が揚水開始水位ＮＷＬよりも下位にある
ときに最低水位ＬＷＬ付近での水位の変動速度が遅い場
合やその最低水位ＬＷＬＯ付近で水面が波打ったりして
いる場合には、分岐管３の下部開放端７が水没したり大
気に開放されたりする挙動が短時間のうちに何回も繰り
返される。しかし、下部開放端７が大気に開放されたと
きに垂下部１７に吸い上げられている水が落下して下部
開放端７が開放されると、直ちに分岐管３に空気流が発
生するから、空気流検知手段１１によりそのことが検出
されて開閉弁９が開く。そのため、分岐管３の下部開放
端７が再び水封されたとしても開閉弁９からの空気の吸
込みが続行され、確実な揚水遮断が行われる。これによ
り、羽根車室６への不十分な吸気が短時間のうちに断続
的に行われるといった所謂ハンチング現象が未然に防止
され、揚水運転から気中運転にスムーズに切り替わる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の立軸ポンプによると、全速待機運
転性能を無理なく行うことができ、気中運転から揚水運
転に移行する揚水開始水位と揚水運転から気中運転に移
行する最低水位（揚水遮断水位）との間に一定のレベル
差を保たせることができ、揚水遮断時のハンチング現象
の発生を未然に防止することが可能である。そのため、
本発明の立軸ポンプによれば、突発的な水位の上昇や下
降に対してポンプを全速運転状態として待機させること
ができることは勿論、水位変動が速いか遅いかに関係な
く、水位の異常上昇による洪水や異常低下によるポンプ
運転機能障害を未然に防止することが可能になる。さら
に、水位検出計を用いず、分岐管の流通流体は空気だけ
であり、しかも空気流検知手段は水上に設置することが
できるため、構成が簡単で保守も容易で作動信頼性が高
くなり、突発的な水位の上昇や下降に対して充分に対処
させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ〜第１Ｄ図は本発明の実施例による立軸ポンプを
示しており、第１４図〜第１Ｃ図は水位が上昇している
ときの立軸ポンプの作用説明図、第１Ｄ図は水位が下降
しているときの立軸ポンプの作用説明図、第２図は従来
例の説明図である。 ２・・・吸込みケーシング、３・・・分岐管、６・・・
羽根車室、７・・・分岐管の下部開放端、８・・・分岐
管の折返し部、９・・・開閉弁、１１・・・空気流検知
手段、１５・・・分岐管と吸込みケーシングとの連通口
、１７・・・分岐管の垂下部、ＬＷＬ・・・最低水位。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、羽根車室に連通する吸込みケーシングに接続された
   逆Ｕ字状の分岐管の垂下部の下部開放端が当該立軸ポン
   プの最低水位に対応するレベルに設定されている一方、
   分岐管と吸込みケーシングとの連通口が上記最低水位よ
   りも上方に設定され、上記羽根車室に発生する最大負圧
   による吸込み揚程よりも高い位置に上記分岐管の折返し
   部が形成され、この折返し部に分岐管の内部通路を外部
   に対して開閉する開閉弁が設けられ、上記分岐管の立上
   り部にこの立上り部の内部の空気流の有無を検出して上
   記開閉弁を開閉制御する空気流検知手段が設けられてい
   ることを特徴とする立軸ポンプ。