JPH0622156Y2 - 立軸ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、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ポンプ吸水井または雨
水ポンプ設備において使用される立軸ポンプに関する。

［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
の最低水位レベルは各立軸ポンプに固有であって、例え
ば、吸込口からこれらの径の1.3〜1.7倍の位置となって
いる。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機運転する要求が高まっている。と
ころが、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、前述の最低水
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
転を継続する必要がある。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制御し、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制御
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、前述の制御装置を設ける対策を施さないでおく
と、ポンプ運転による揚水によりポンプ吸水井の水位が
最低水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、特願昭６１−２３６７４８号によって、ポン
プ固有の特定部位に等しい位置または近接する位置に、
大気に連通する真空破壊用孔部を設けた立軸ポンプおよ
び特願昭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。

前記の立軸ポンプは、ポンプ固有の最低水位レベルに
相当するポンプ特定部位に等しい位置または近接位置に
真空破壊用孔部を備えているから、ポンプ吸水井等の水
位がポンプの最低水位レベル以下になると、真空破壊用
孔部が水面上に露呈し、この孔部からポンプ内に空気を
吸込み、その結果、吸込ベルマウス内の水は真空破壊さ
れて落下する。つまり水位が最低水位レベル以下になっ
たときには、自動的に気中運転に切換え、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、前記の立軸ポンプは、水位が羽根車入口レベル
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、前記の立軸ポンプと同様に渦
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。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、水位がポンプの最低水位レベル以下になっ
て、真空破壊が起こり揚水を停止させる気中運転が一旦
開始されると、少量の空気を連結筒、つまりポンプに送
り込むことで真空破壊が維持され気中運転を安定して継
続することができるけれども、水位がポンプの最低水位
レベルよりも上位から最低水位レベルに低下して来た場
合には、この位置で空気を迅速かつ大量にポンプに送り
込まなければ真空破壊が起こらない。

したがって、前記の立軸ポンプでは、水位がポンプの
最低水位レベル以下に低下して来たとしても、水面の自
然発生的な上下動によって真空破壊用孔部が水面から突
没することになり、真空破壊用孔部から空気だけを吸込
んだり、空気と水を混合して吸込んだり、或いは水のみ
を吸込んだりする現象が生じる。即ち、真空破壊用孔部
から空気を迅速かつ大量に吸込むことができず、振動や
騒音を生じる問題点がある。

一方、前記の立軸ポンプでは、吸気通路に備えた吸気
弁を開いて真空破壊を起こすようにしているから、空気
を迅速かつ大量にポンプに送り込むことができるので、
前記の立軸ポンプに生じた前述の問題点を解決するこ
とができる。しかし、この種の立軸ポンプでは、ポンプ
の側方に張出しかつ垂直方向にのびる吸気通路が設けら
ており、しかもこの吸気通路の張出量が大きいのにもか
かわらず、ポンプとともにピット内に装入して配置し、
またメンテナンス等に際してはポンプとともにピットか
ら引上げなけらばならないため、ピットの床部に相当大
きい着脱用の孔を穿孔する必要がある。したがって、既
設のピットに対して吸気通路を設けた立軸ポンプを配置
するためには、ピットの床部に対して相当大掛りな穿孔
工事を施さなければならず、きわめて煩わしい問題点を
有している。

そこで第４図に示すように、前記およびの従来例と
同様に設けられた連結筒Ａに、下向きの入口ｂを最低水
位レベルLWLに設定した吸気通路Ｂを接続した構成の立
軸ポンプが考えられる。このように構成することで、前
記，で述べた従来の立軸ポンプによって生じる問題
点を解決することができるけれども、最低水位レベルLW
Lにおいて、真空破壊された気中運転と、空気の吸込み
を遮断した揚水運転がきわめて短いサイクルで頻繁に繰
り返される。即ち、水位が最低水位レベルLWL以下にな
って、気中運転が開始されて間もなく、水位が上昇して
最低水位レベルLWLを超えると揚水運転が開始され、こ
の揚水運転によって再度水位が低下することにより、比
較的短時間で再び気中運転に切換えられる状態を反復す
ることになる。したがってポンプ運転が気中運転或いは
揚水運転に切換わるたびに発生する衝撃の頻度が高くな
り、これがポンプに悪影響を及ぼすことになる。

本考案は、このような事情に鑑みなされたもので、水位
が最低水位レベルに達して、気中運転に切換える場合は
空気を迅速かつ大量にポンプに送り込んで真空破壊させ
ることができ、かつポンプに対してコンパクトに取付け
られ、そのために、既設ピットに対して床部の穿孔工事
を行うことなく配置することができるとともに、水位が
最低水位レベルに低下して、一旦気中運転が開始される
と、この最低水位レベルを基準にして、その上位所定の
レベルにまで水位が上昇しない限り気中運転から揚水運
転に切換えられないようにし、揚水運転が開始される
と、水位が前記所定レベルを通過して最低水位レベルに
まで低下しない限り気中運転に切換えられないようにし
て、運転状態が短いサイクルで切換えられることのない
動作の安定な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］ 前記目的を達成するために本考案は、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
レベルに相当するポンプ固有のポンプ特定部位よりも上
方位置に羽根車を配設し、前記吸込ベルマウスの先端が
前記最低水位レベルに対し必要かつ十分な深さに没水す
る位置に配置されるように前記羽根車と吸込ベルマウス
との間に連結筒を設け、この連結筒に、その入口が最低
水位レベルで開口する吸気通路を接続し、この吸気通路
における前記入口の上側所定位置に該吸気通路を外部に
連通させる断面積の小さい連通路を形成したものであ
る。

［作用］ 本考案においては、水位が最低水位レベル以下になる
と、吸気通路の入口から連結筒に空気が吸込まれベルマ
ウス内の水を真空破壊により落下させ気中運転を行う。

また、気中運転の継続中に水位が最低水位レベルを超え
て上昇しても、この上昇する水位が断面積の小さい連通
路の形成位置に到達して、該連通路を水没させる時点、
即ち、水位が最低水位レベルから上昇して所定位置に到
達する時点までは、前記連通路から小量の空気が連結筒
に吸込まれるので気中運転を保持することができる。

水位が前記所定位置に到達したならば、羽根車の自吸効
果により残留空気を吸揚げながら揚水運転に切換わる。
そして、揚水運転に切換わることで水位が低下し、連通
路が露点しても、この連通路は断面積を小さく設定して
いるから、空気を迅速かつ大量に連結筒に送り込むこと
ができず、したがって、水位が再び最低水位レベルに到
達するまでの間は、揚水運転を継続するものである。つ
まり、気中運転から揚水運転への切換えタイミングおよ
び揚水運転から気中運転への切換えタイミングを、吸気
通路の入口の位置と断面積の小さい連通路の位置との上
下方向の差を利用して遅らせている。

［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、且つ上下側、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ボ６が接続されてポンプ本体
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
上方の位置に配設されており、吸込ベルマウス３は、こ
れの先端3aが前記最低水位レベル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
されていることにより、同一没水深さにおいて既存のポ
ンプの吸込ベルマウスと同一高さに位置する。尚、連結
筒７は吸込ベルマウス３と一体に形成されていてもよい
し、あるいはケーシング22と一体に形成されていてもよ
い。

８は吸気通路を示し、最低水位レベルLWLに設定して下
向きラッパ状の入口8Aを開口するとともに、逆Ｌ字形を
呈している上端水平部を連結筒７に接続してある。吸気
通路８は連結筒７の円周上に等間隔を有して複数（図示
例では２つ）設けられている。そして、これら連結筒７
の入口8Aの上側へ適当な高さh1を存した位置に入口8Aの
口径よりも十分に小さい断面積をもった円形の小孔によ
ってなる連通路９が形成され、この連通路９によって吸
気通路８を外部（大気）に連通させている。連通路９は
吸気通路８の円周上に１つだけ形成しても、また円周上
に等間隔を存して複数形成してもよい。そして、通路断
面形状は図示例のような円形にのみ限定されるものでは
なく、第２図に示すように、角形（スリット）に形成し
てもよい。さらに、吸気通路８は上端水平部の寸法を小
さくて連結筒７から径外に張出す張出量を小さく設定し
ている。したがってピット10の床部10Aに既設の着脱用
の孔10aを通してピット10に対して着脱できる。

つぎに前記構成の作動について説明する。

ピット10内に配置されているポンプの没水深さ水位が、
羽根車１が没水する水位レベルWLより上方h4の領域にお
いては、羽根車１の揚水作用によって通常の揚水運転
（排水運転）がなされる。そして揚水運転により水位が
羽根車１の入口レベル（h3の領域下限）に低下し、さら
にこの水位レベルからh2の領域に低下しても揚水運転が
継続される。

前記揚水運転の継続によって、水位がh2の領域の下限、
つまり連通路９が水面上に露呈するレベルに低下して連
結筒７と同様に水を吸い揚げている吸気通路８を大気に
連通させても、連通路９の断面積を小さく設定している
から、吸気通路８には小量の空気が緩慢に送り込まれる
ことになる。したがって、ベルマウス３および連結筒７
内の水を真空破壊によって落下させるには至らず揚水運
転が継続される。

さらに水位が低下して、水位レベルがh1の領域の下限、
つまり最低水位レベルLWL以下（h0の領域）に到達する
と、吸気通路８の入口8Aから迅速かつ大量の空気が吸込
まれ、吸気通路８を通って連結筒７に導入される。その
結果ベルマウス３内の水は真空破壊により落下し、この
時点から気中運転に切換えられる。

気中運転の継続によって、水位が最低レベルLWLを超え
てh1の領域に上昇しても、連通路９から吸気通路８に空
気が吸込まれるため、気中運転状態が保持される。そし
て、水位がh2の領域下部（破線ｙで示すレベル）に上昇
して連通路９が水没した時点で羽根車１の自吸効果によ
って、連結筒７および吸気筒路８の残留空気が吸揚げら
れて真空度が高くなり、揚水運転に切換わる。このよう
に揚水運転に切換わることで水位が低下し、再び連通路
９が水面上に露呈しても、前述の理由によって揚水運転
が継続される。つまり、揚水運転から気中運転への切換
えタイミングおよび気中運転から揚水運転への切換えタ
イミングを、吸気通路８の入口8Aの位置と断面積の小さ
い連通路９の位置との上下方向の差（略h1の領域に相当
する）を利用して遅らせている。そのために、運転状態
が比較的短いサイクルで頻繁に気中運転と揚水運転に切
換えられることがなくなり、切換えのたびに発生する衝
撃の頻度を低下させ、ポンプに及ぶ悪影響を大幅に緩和
することができる。しかも、水位がポンプの最低水位レ
ベルLWL以下に低下した場合に、下向きに開口している
入口8Aから空気を迅速かつ大量に吸込むことができるの
で、振動および騒音が起こらない。

尚、前記実施例では連通路９を吸気通路８に貫通形成し
た円形または角形の小孔で説明しているが、第３図に示
すように、断面積が小さい下向きの開口9aを有する筒状
の連通路９を設けた構成としてもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、ポンプ羽根車と
吸込ベルマウス間に設けられた連結筒に入口が最低水位
レベルで開口している吸気通路を接続し、この吸気通路
の前記入口の上側所定位置に該吸気通路を外部（大気）
に連通させる断面積の小さい連通路を形成した構成とし
ているので、水位が最低水位レベル以下に低下した場合
には、前記入口から空気を迅速かつ大量にポンプに送り
込んで真空破壊させて気中運転に切換ることができるか
ら、気中運転切換え時に振動や騒音を生じない。

また、吸気通路をポンプに対して少ない張出量でコンパ
クトに取付けることができるから、ピットの床部に設け
られている既設の着脱用の孔を利用して配置することが
できるので、ピットの床部に対する煩雑な穿孔工事の施
工を省略できる。

さらに、気中運転から揚水運転への切換えタイミングお
よび揚水運転から気中運転への切換えタイミングを、吸
気通路の入口と連通路の位置との上下方向の差を利用し
て遅らせることができるので、運転状態が短いサイクル
で頻繁に切換えられることがなく、したがって、運転状
態の切換え時に発生する衝撃の頻度を低下させてポンプ
に及ぶ悪影響を大幅に緩和し、動作の安定を実現するこ
とができる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る立軸ポンプの一実施例を示す側面
図、第２図は第１図の変形例を示す要部側面図、第３図
は要部の他の実施例を示す側面図、第４図は従来例の側
面図である。 １…羽根車 ３…吸込ベルマウス ７…連結筒 ８…吸気通路 8A…入口 ９…連通路 LWL…最低水位レベル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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に相当するポンプ
   固有のポンプ特定部位よりも上方位置に羽根車を配設
   し、前記吸込ベルマウスの先端が前記最低水位レベルに
   対し必要かつ十分な深さに没水する位置に配置されるよ
   うに前記羽根車と吸込ベルマウスとの間に連結筒を設
   け、この連結筒に、その入口が最低水位レベルで開口す
   る吸気通路を接続し、この吸気通路における前記入口の
   上側所定位置に該吸気通路を外部に連通させる断面積の
   小さい連通路を形成したことを特徴とする立軸ポンプ。