JPH05133382A

JPH05133382A - 立軸ポンプ

Info

Publication number: JPH05133382A
Application number: JP29420691A
Authority: JP
Inventors: Kunio Takada; 国雄高田; Osami Matsushita; 修己松下; Shiro Matsui; 志郎松井; Shigeyoshi Ono; 滋義小野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1993-05-28
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JP3133116B2

Abstract

(57)【要約】【目的】気液二相流運転運転を行うポンプにおける空
気流入によるアンバランスを抑制し、流体加振力による
振動を低減させることで、先行待機運転の信頼性を向上
する立軸ポンプを提供することにある。【構成】ポンプ軸が揚水管の軸心方向に配置され、羽
根車の吸込側に吸込ベルマウスを有し、羽根車下部の吸
込側ケーシングに吸気孔を設けた立軸ポンプにおいて、
羽根車１内の流路に発生する圧力の、ポンプ軸心に対し
て対称位置の圧力を互いにバランスさせる圧力調整孔１
３を、羽根車ハブ１６に設け、その各孔間を圧力調整配
管１７で接続したたことを特徴とする。また、ケーシン
グライナに圧力調整孔を設け、その互いに対称位置にあ
る孔を圧力調整配管で接続したものである。さらに、羽
根車ベーンの圧力面と負圧面とを貫通する圧力調整孔を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立軸ポンプに係り、特
に、吸水槽内に設置され、吸水槽内の水位低下時におい
ても揚水運転を可能とし、例えば、降雨時の出水を排水
するために設けられる先行待機運転を実施するポンプと
して好適であり、平常時におけるポンプ管理運転にも利
用できる立軸ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、道路の舗装率の上昇による雨水不
浸透面積の増加などにより、都市型洪水と呼ばれる雨水
排水ポンプ場への急激な雨水流入が問題となっている。
このため、降雨の際に吸水槽（ポンプピット）の水位の
急上昇に備えるため、吸水槽の水位が規定水位よりも低
い状態からポンプを運転する先行待機運転ポンプが実用
化されている。例えば、特開平１−３１５６９１号公報
に記載されているように、羽根車下部の吸込側ケーシン
グに吸気孔を設け、羽根車の入口付近とポンプ外部の大
気とを連通する吸気管を接続したものが知られている。

【０００３】上記技術は、吸水槽水位が低下したとき
に、吸気孔から空気を吸入させポンプの揚水能力を低下
させることで流量制御を行い、ある水位になると揚水を
停止させ、空転に移行する先行待機運転を行うものであ
るが、上記構成だけで先行待機運転を行うと、空気を吸
入しながら揚水を行う気液二相流運転の際、ポンプ羽根
車内の流路に圧力のアンバランスが生じ、ポンプの振動
が大きくなる。条件によっては、ポンプの運転継続が不
可能になる場合がある。したがって、従来技術だけで
は、先行待機運転ポンプに通常運転ポンプと同等の信頼
性が得られないという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、気
液二相流運転時の羽根車流路内の圧力アンバランスを抑
える手段がなく、その結果、ポンプ羽根車に流体加振力
が加わり、振動が増大するという問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、気液二相流運転運転を行うポ
ンプにおける空気流入によるアンバランスを抑制し、流
体加振力による振動を低減させることで、先行待機運転
の信頼性を向上する立軸ポンプを提供することを、その
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の立軸ポンプに係る第一の発明の構成は、羽
根車ハブを嵌着したポンプ軸がポンプケーシングの揚水
管の軸心方向に配置され、羽根車の吸込側ケーシングに
吸込ベルマウスを有し、羽根車下部の吸込側ケーシング
に吸気孔を備え、この吸気孔に吸気管を接続してなる立
軸ポンプにおいて、羽根車内の流路に発生する圧力の、
ポンプ軸心に対して対称位置の圧力を互いにバランスさ
せる圧力調整孔を、羽根車ハブに設けたものである。

【０００７】より詳しくは、羽根車ハブの互いにポンプ
軸心に対して対称位置に圧力調整孔をあけ、その各孔間
を圧力調整配管で接続したものである。また、他の特徴
は、羽根車ハブに、羽根車内の流路と当該羽根車ハブ中
央の空洞部とを連通する圧力調整孔を、羽根車の羽根枚
数の整数倍設けたことにある。さらに他の特徴は、羽根
車ハブの圧力が負圧になる位置に、圧力調整孔を設けた
ことであり、あるいは、羽根車ハブの圧力が正圧になる
位置に、圧力調整孔を設けたことにある。

【０００８】また、上記目的を達成するために、本発明
の立軸ポンプに係る第二の発明の構成は、羽根車がポン
プケーシングのケーシングライナ内に配置され、羽根車
ハブを嵌着したポンプ軸がポンプケーシングの揚水管の
軸心方向に配置され、羽根車の吸込側ケーシングに吸込
ベルマウスを有し、羽根車下部の吸込側ケーシングに吸
気孔を備え、この吸気孔に吸気管を接続してなる立軸ポ
ンプにおいて、前記ケーシングライナに、圧力調整孔を
前記羽根車の羽根枚数の整数倍設け、その互いに対称位
置にある孔を圧力調整配管で接続したものである。

【０００９】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の立軸ポンプに係る第三の発明の構成は、羽根車ハブ
を嵌着したポンプ軸がポンプケーシングの揚水管の軸心
方向に配置され、羽根車の吸込側ケーシングに吸込ベル
マウスを有し、羽根車下部の吸込側ケーシングに吸気孔
を備え、この吸気孔に吸気管を接続してなる立軸ポンプ
において、羽根車ベーンの圧力面と負圧面とを貫通する
圧力調整孔を設けたものである。

【００１０】

【作用】上記技術的手段による働きを図９および図１０
を参照して説明し、その原理を明らかにする。図９は、
羽根車の羽根に対する圧力のアンバランスを示す作用説
明図、図１０は、本発明の原理を説明する構成図であ
る。図９には、羽根の断面形状と、その羽根各部の対応
する部分における圧力の分布状態ないし圧力勾配を示し
ている。一般に、排水運転中の立軸ポンプの羽根車に
は、図９に示すように、羽根負圧面に圧力が負圧になる
領域が存在することが知られている。

【００１１】立軸ポンプに空気を吸入させ気液二相流運
転を行うと、図９に破線で示す負圧になる領域（負の圧
力勾配が存在する付近）に気泡が滞留し、羽根車流路を
減少させポンプ性能が低下する。立軸ポンプの羽根車の
各羽根ごとに、前記気泡の滞留が不均衡であるため、羽
根車内の圧力がアンバランスとなり、流体加振力を生
じ、ポンプに振動をもたらす。そこで、羽根車内の圧力
をバランスさせ、流体加振力を低減する必要がある。

【００１２】第一の発明では、図１０に示すように、羽
根車１のハブの負圧となる位置に圧力調整孔１３を設
け、その対称位置を連結することにより相互の圧力をバ
ランスさせ、流体加振力を抑制し、振動の少ないポンプ
の気液二相流運転を可能とした。また、羽根車ボスの正
圧になる位置に圧力調整孔１４を設けることにより、圧
力の高い位置での圧力をバランスさせることを可能とし
た。

【００１３】第二の発明では、ケーシングライナに圧力
調整孔を設け、圧力調整配管により対称位置の圧力調整
孔と連結することで、羽根車流路の相互の圧力をバラン
スさせることを可能とした。

【００１４】第三の発明では、羽根車ベーンの圧力面と
負圧面とを貫通する圧力調整孔を設けることにより、羽
根車流路内の圧力アンバランスを抑制することを可能に
した。

【００１５】

【実施例】本発明の各実施例を説明するに先立ち、ま
ず、図８を参照して、本発明が適用される立軸ポンプの
一般的な構成と作用を説明する。図８は、一般的な立軸
ポンプの略示構成図である。図８において、ポンプケー
シング２および羽根車１を収納するケーシングライナ３
の下方向にポンプケーシングの吸込ベルマウス４が接続
され、かつ、上方向にはポンプケーシングの一部である
揚水管５および吐出エルボ６が接続されて立軸ポンブが
構成されている。吐出エルボ６の吐出側には、吐出管７
および吐出弁８が設けられている。

【００１６】図８には、図示していないが、羽根車ハブ
を嵌着したポンプ軸１２がポンプケーシングの揚水管５
の軸心方向（垂直方向）に配置されている。羽根車１の
下方近傍（図８では吸込ベルマウス４の上部）に吸気孔
９が設けられ、この吸気孔９に吸気管１０が連結され、
その吸気管１０の立ち上がった地上部に吸気量調整弁１
１が具備され、前記吸気管１０の吸込口１０ａが吸水槽
内の最高水位ＨＷＬより高い位置にあり、これらにより
流量制御装置が構成されている。吸気孔９は、従来の最
低水位レベル、すなわち、この水位以下では吸込ベルマ
ウス４から空気を吸い込んでしまう最低水位ＷＬ１にお
いて該吸気孔９から吸気されない位置に設けられてい
る。

【００１７】いま、ＷＬ１よりも高い水位ＷＬ４におい
てこの立軸ポンプを運転し、水位低下とともに吸水槽水
位がＷＬ１に達したときに吸気孔９からポンプに空気を
吸入させる。水位の低下にともない、吸入する空気量も
増大し、水位ＷＬ３においてポンプは揚水不能となり空
転運転となる。その後、再度水位の上昇が生じ、水位が
ＷＬ２に達するとポンプは空気を吸入しながら気液二相
流運転となり、ポンプの揚水量に較べ吸水槽への流入量
が多い場合には、水位が上昇を続け、ＷＬ１に達したと
きに空気の吸入を停止し、通常の揚水運転へと移行す
る。

【００１８】このような先行待機運転を行う立軸ポンプ
に適用される本発明の各実施例を、図８に併せて図１な
いし図７を参照して説明する。まず、第一の発明の実施
例を説明する。〔実施例１〕図１は、本発明の一実施例に係る立軸ポ
ンプの羽根車近傍の要部断面図、図２は、図１のＸ−Ｘ
矢視図である。図中、図８と同一符号のものは一般の立
軸ポンプと同等部分であるから、その説明を省略する。
図１，２に示す実施例は、羽根車１の流路内の圧力調整
手段として、羽根車ハブ１６の互いにポンプ軸１２の軸
心に対して対称位置に圧力調整孔１３をあけ、その両圧
力調整孔間を圧力調整配管１７（２２）で接続したもの
である。

【００１９】本実施例の立軸ポンプにおける羽根車１
は、羽根車ハブ１６に固定された複数枚（図４に示す例
では４枚）の羽根車ベーン１８，１９，２０，２１を有
している。羽根車ベーン１８のある羽根車ハブ１６に圧
力調整孔１３を設け、ポンプ軸心に対し対称位置の羽根
車ベーン１９のある羽根車ハブ１６に圧力調整孔１３を
設け両圧力調整孔間を圧力調整配管１７にて接続してい
る。同様に、羽根車ベーン２０のある羽根車ハブ１６に
圧力調整孔１３を設け、ポンプ軸心に対し対称位置の羽
根車ベーン２１のある羽根車ハブ１６に圧力調整孔１３
を設け両圧力調整孔間を圧力調整配管２２にて接続して
いる。

【００２０】図８に示す立軸ポンプが気液二相流運転を
始めると、羽根車１の負の圧力勾配が存在する付近に気
泡が滞留する。その際、図２の羽根車ベーン１８と１９
には圧力の不均衡があり、気泡の滞留量に差違が生じア
ンバランスとなり、流体加振力が生じる。そこで、前記
圧力調整孔１３および圧力調整配管１７により、その圧
力差を利用し、圧力の高い処から低い処へ逃がし、対称
位置の羽根車内圧力をバランスさせる。同様に、他方の
対称位置にある羽根車ベーン２０，２１についても、羽
根車ハブ１６に、圧力調整孔１３および圧力調整配管２
２を設け、羽根車１全体の圧力をバランスさせ、流体加
振力を低減している。

【００２１】〔実施例２〕図３は、本発明の他の実施
例に係る立軸ポンプの羽根車の要部断面図である。図３
に示す実施例は、羽根車の流路内の圧力調整手段とし
て、羽根車ハブ１６に、ハブ中央の空洞部２３に貫通す
る圧力調整孔２４を設けたものである。なお、図３に示
す例では、圧力調整孔２４を、各羽根車ベーンごとに１
個づつ設けた例を示したが、羽根枚数の整数枚、例えば
各羽根車ベーンごとに２個づつ設けても差し支えない。
図３の実施例によれば、圧力のアンバランスが生じた
際、均一な圧力分布を持つハブ中央の空洞部により圧力
をバランスさせ、流体加振力を低減することができる。

【００２２】〔実施例３〕図４は、本発明のさらに他
の実施例に係る立軸ポンプの要部断面図である。図中、
図１と同一符号のものは同等部分であるから、その説明
を省略する。図４に示す実施例は、圧力調整孔１４を羽
根車ハブ１６の正の圧力勾配が生ずる位置に設けたもの
である。このようにしても、図１ないし図３に示した実
施例と同様の効果が得られる。

【００２３】次に、第二の発明の実施例を説明する。〔実施例４〕図５は、本発明のさらに他の実施例に係
る立軸ポンプの要部断面図である。図中、図１または図
８と同一符号のものは先の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。図５に示す実施例は、羽根車
１Ａを配置したケーシングライナ３Ａに、羽根車流路と
大気とを連通する圧力調整孔２５を設け、該ケーシング
ライナ３Ａのポンプ軸心に対して対称位置に圧力調整孔
２５を設け、その両孔間を圧力調整配管２６で連結させ
たものである。

【００２４】なお、図５に示す例では、ケーシングライ
ナ３Ａに設ける圧力調整孔２５を、各羽根車ベーンの流
路ごとに１個づつ設けた例を示したが、羽根枚数の整数
枚、例えば各羽根車ベーンの流路ごとに２個づつ設けて
も差し支えない。本実施例によれば、羽根車流路内に圧
力差が生じた場合、ケーシングライナ３Ａの羽根車流路
の位置に設けた圧力調整孔２５および圧力調整配管２６
により圧力をバランスさせ、流体加振力による振動を低
減することができる。

【００２５】次に、第三の発明の実施例を説明する。〔実施例５〕図６は、本発明のさらに他の実施例に係
る立軸ポンプの要部断面図、図７は、図６のＹ−Ｙ矢視
断面図である。図中、図１と同一符号のものは先の実施
例と同等部分であるから、その説明を省略する。図６，
７に示す実施例では、羽根車１Ｂの羽根車ベーン２７
に、圧力面と負圧面とを貫通する圧力調整孔２８を設け
たものである。

【００２６】本実施例によれば、羽根車ベーン２７の負
の圧力勾配が存在する位置に圧力調整孔２８を設けるこ
とにより、羽根圧力面と負圧面とのアンバランスを解消
し、流体加振力を低減することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、気液二相流運転運転を行うポンプにおける空気流
入によるアンバランスを抑制し、流体加振力による振動
を低減させることで、先行待機運転の信頼性を向上する
立軸ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る立軸ポンプの羽根車近
傍の要部断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る立軸ポンプの羽根車
の要部断面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例に係る立軸ポンプの
要部断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例に係る立軸ポンプの
要部断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例に係る立軸ポンプの
要部断面図である。

【図７】図６のＹ−Ｙ矢視断面図である。

【図８】一般的な立軸ポンプの略示構成図である。

【図９】羽根車の羽根に対する圧力のアンバランスを示
す作用説明図である。

【図１０】本発明の原理を説明する構成図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ羽根車３，３Ａケーシングライナ４吸込ベルマウス５揚水管９吸気孔１０吸気管１２ポンプ軸１３，１４，２４，２５，２８圧力調整孔１６羽根車ハブ１７，２２，２６，圧力調整配管１８，１９，２０，２１羽根車ベーン２３空洞部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野滋義茨城県土浦市神立町603番地日立土浦エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車ハブを嵌着したポンプ軸がポンプ
ケーシングの揚水管の軸心方向に配置され、羽根車の吸
込側ケーシングに吸込ベルマウスを有し、羽根車下部の
吸込側ケーシングに吸気孔を備え、この吸気孔に吸気管
を接続してなる立軸ポンプにおいて、羽根車内の流路に
発生する圧力の、ポンプ軸心に対して対称位置の圧力を
互いにバランスさせる圧力調整孔を、羽根車ハブに設け
たことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】羽根車ハブの互いにポンプ軸心に対して
対称位置に圧力調整孔をあけ、その各孔間を圧力調整配
管で接続したことを特徴とする請求項１記載の立軸ポン
プ。
【請求項３】羽根車ハブに、羽根車内の流路と当該羽
根車ハブ中央の空洞部とを連通する圧力調整孔を、羽根
車の羽根枚数の整数倍設けたことを特徴とする請求項１
記載の立軸ポンプ。
【請求項４】羽根車ハブの圧力が負圧になる位置に、
圧力調整孔を設けたことを特徴とする請求項２記載の立
軸ポンプ。
【請求項５】羽根車ハブの圧力が正圧になる位置に、
圧力調整孔を設けたことを特徴とする請求項２記載の立
軸ポンプ。
【請求項６】羽根車がポンプケーシングのケーシング
ライナ内に配置され、羽根車ハブを嵌着したポンプ軸が
ポンプケーシングの揚水管の軸心方向に配置され、羽根
車の吸込側ケーシングに吸込ベルマウスを有し、羽根車
下部の吸込側ケーシングに吸気孔を備え、この吸気孔に
吸気管を接続してなる立軸ポンプにおいて、前記ケーシ
ングライナに、圧力調整孔を前記羽根車の羽根枚数の整
数倍設け、その互いに対称位置にある孔を圧力調整配管
で接続したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項７】羽根車ハブを嵌着したポンプ軸がポンプ
ケーシングの揚水管の軸心方向に配置され、羽根車の吸
込側ケーシングに吸込ベルマウスを有し、羽根車下部の
吸込側ケーシングに吸気孔を備え、この吸気孔に吸気管
を接続してなる立軸ポンプにおいて、羽根車ベーンの圧
力面と負圧面とを貫通する圧力調整孔を設けたことを特
徴とする立軸ポンプ。