JPH0622157Y2 - 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し、殊
に先行待機運転等の気中運転を可能とした立軸ポンプに
関する。

［従来の技術］ 従来、上記のようなポンプ吸水井においては、第２図に
示すように、羽根車107を内装した吐き出しボウル102，
羽根車ケーシング103の下方に吸込ベルマウス104を連結
し、この吸込ベルマウス104を水面WL以下に没水させて
水を吸い上げるようにした立軸ポンプが用いられてい
た。

ところで、こうした立軸ポンプには、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のある部位以下になると渦を
生じて空気を吸い込む最低水位部位LWLがあり、この最
低水位部位LWLは各立軸ポンプに固有であって、例え
ば、吸込口からこれの径の1.2〜1.7倍以上の位置となっ
ている。そして、吸水井の水位がこの最低水位部位LWL
より下がると、空気吸込み渦の発生や呼吸現象等に起因
して異常な振動や騒音が生じるという問題がある。した
がって、上記した第２図に示すような立軸ポンプでは、
一般に、吸水井等の水位が最低水位部位LWLよりも下方
に下がると、通常はポンプの運転を停止してしまうよう
にしている。

ところが、上記のような立軸ポンプでは、急激に水位が
上昇してきた場合にポンプ起動の的確なタイミングを図
るのが困難であるため、出願人は本願に先立って、特願
昭６１−２８０９６７号等において、比較的簡単な構成
で先行待機運転を可能ならしめる立軸ポンプを提案して
いる。

上記特願昭６１−２８０９６７号において出願人が提案
した立軸ポンプは、第３図に示すように、羽根車207を
前述した最低水位部位LWLより上方に配設するととも
に、羽根車ケーシグ203と吸込ベルマウス204の間にこれ
らを連結する吸込筒209を設けることによって、吸込ベ
ルマウス204を前記最低水位部位LWLよりも下方に配設
し、且つ羽根車入口レベルILの近傍に、吸気弁210を装
備した吸気管208を接続してなるものである。この立軸
ポンプでは、吸水井の水位が低下してきて羽根車入口レ
ベルIL以下となったとき、前記吸気弁210を開いて吸込
筒209内に空気を吸入させることで真空破壊を生じせし
め、もって水位が最低水位部位LWL以下で揚水しないよ
うにして気中運転を行い、上述したような先行待機運転
に対応するようにしている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、第３図に示す立軸ポンプでは、吸気弁21
0を開いて真空破壊を発生させ、もって、吸込筒209内の
水を落下させても、羽根車207の出口上方には大量の水
が溜まった状態となるため、揚水遮断後の気中運転にお
いて振動が生じる場合があった。この振動は前述した最
低水位部位以下の水位で揚水運転を行った場合程の振動
ではないものの、やはり故障の原因となる可能性を有す
るものであり、排除されることが望ましいものである。

本考案は上記のような実情に鑑みてなされたもので、吸
気弁の開放にともない揚水を遮断した後の気中運転時に
おける振動の発生を防止もしくは抑制することができ、
また、水位が所定水位まで低下してきた際の吸気弁の繰
り返し開閉動作をなくして、揚水運転から気中運転への
切替えを確実なものとできる立軸ポンプを提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案による立軸ポンプ
は、羽根車の出口より上方の本体ケーシング周壁に、液
体を本体ケーシング外へ流出させる流出管を連結し、こ
の流出管の下端部をポンプ固有の最低水位部位以下にま
で延設するとともに、この流出管に、水位が前記羽根車
の入口レベルと前記最低水位部位との間の所定水位にな
ったことを検出する水位検出計の検知信号に基づく吸気
弁の開放と同時に自動開放される流出弁を介装したこと
を特徴としている。

［作用］ 本考案によれば、吸水井等の水位が羽根車の入口レベル
と最低水位部位との間の所定水位になったとき、水位検
出計の検知信号に基づいて吸気弁を自動開放すると同時
に、流出管に介装した流出弁を自動開放することによ
り、揚水が遮断されるとともに、流出管の連結部より上
方に溜まっている水が流出管を経て本体ケーシング外へ
流下されることになり、これによって、羽根車の出口上
方に大量の水が保水されていることに起因する振動の発
生を防止または抑制して、気中運転を安定よく行わせる
ことが可能である。また、水位が前記の所定水位にまで
低下してきた際に、流出弁の開放にともない流出管を経
て本体ケーシング外へ流下される大量の水が前記最低水
位以下に設定された流出管の下端部から水面下に流出さ
れるために、水面が波立つことがない。したがって、波
立ちによって水位検出計が検出・非検出を繰り返すこ
と、つまり、吸気弁が開閉動作を繰り返すことがなくな
り、揚水運転から気中運転への切替えが確実かつ安定の
よいものとなる。

［実施例］ 以下、本考案の好適な実施例を図を参照しながら説明す
る。

第１図に示すように、この実施例の立軸ポンプは、本体
ケーシング１とこの本体ケーシング１内に軸支された羽
根車２とを備えている。

本体ケーシング１は、吐き出しボウル11、羽根車ケーシ
ング12、揚水管13、吐き出しエルボ14及び吸込筒15等を
連結してなる。

吐き出しボウル11と羽根車ケーシング12は、上方すなわ
ち下流側に吐き出しボウル11を、また下方すなわち上流
側に羽根車ケーシング12を配して互いに結合することに
よりボール状の空間部分を形成しており、この空間部に
前記羽根車２とその下流側に配設される案内羽根３を収
納している。

揚水管13は吐き出しボウル11の下流側に連結されてお
り、この揚水管13のさらに下流側に吐き出しエルボ14が
接続されている。

吸込筒15は前記羽根車ケーシング12の上流側に連結され
ており、その下端には吸込ベルマウス17が装備されてい
る。この吸込筒15は、前記羽根車２がこの立軸ポンプの
最低水位部位LWLより上方に位置するよう、吸込ベルマ
ウス17の吸込口17aの位置を設定しうる長さを有してい
る。ここにいう最低水位は、吸込口17aの水没深さがこ
れ以下ではこの吸込口17aから空気を吸い込んでしまう
水位である。

上記吸込筒15上端側の羽根車２入口近傍には、吸水井の
床上に到達する吸気管18が連結されている。この吸気管
18の吸込筒15に対する接続位置はこのポンプの羽根車入
口レベルILと最低水位部位LWLの間に設定されている。

前記吸気管18には、吸水井の床上において、気中運転と
通常運転を切り替える気水運転切替用の吸気弁19が介装
されている。

案内羽根３の出口より上方にある揚水管13には、この揚
水管13内の水を吸水井側へ流下させる通路となる流出管
20が接続されている。この流出管20はその下端部が前記
最低水位部位LWL以下にまで延設されているとともに、
途中に流出弁21が介装されており、この流出弁21を開く
ことにより、揚水管13内の水をその揚水管13および流出
管20を経て本体ケーシング１外で、前記最低水位部位LW
L以下の水面下に流下させるようになされている。

吸気弁19と流出弁21は、例えばポンプ吸水井に装備した
水位検出計22が発生する電気的な検知信号により同時に
開閉制御される。すなわち、これら吸気弁19と流出弁21
は、例えば羽根車入口レベルIL以上あった水位がこの羽
根車入口レベルILと最低水位部位LWLの間の所定水位に
まで下がってくると、前記検知信号に基づいて開き、逆
に、最低水位部材LWLより低かった水位が羽根車入口レ
ベルILにまで上昇してくると、前記検知信号に基づいて
閉じるように制御される。

次に、上記のように構成された立軸ポンプの動作を説明
する。

吸水井に設置されている立軸ポンプの没水深さ水位が、
羽根車２が没水する水位より上方のＡの領域において
は、羽根車２による揚水作用により通常の排水運転が行
われる。

そして、排水運転により水位が低下して前記水位より下
方のＢの領域になっても排水作用に問題なく、更に水位
が低下して羽根車入口レベルILと最低水位部位LWLの間
の所定水位になると、水位検出計22が検出した検出信号
により、吸気管18に装備した吸気弁19が開かれるととも
に流出管20に装備した流出弁21が開かれる。

このとき、羽根車入口付近は水位が下がっていくことに
より負圧となっているから、吸気弁19が開かれることに
より、吸気管18を介して羽根車入口付近に空気が吸入さ
れる。

このように羽根車入口付近への空気の吸入で真空破壊さ
れることにより、この吸込筒15内の水は下方へ落下す
る。そして、これにより当該立軸ポンプは揚水不能状態
となり、羽根車２は気中運転を行う。すなわち、水位が
図示したＣ以下の領域においては、気中運転されて揚水
しないために、空気吸込渦の発生や呼吸現象は一切生じ
ない。

一方、吸気弁19が開かれるのと同時に流出弁21が開かれ
ることにより、流出管20の接続部より上方の本体ケーシ
ング１内の水がこの流出管20から吸水井側で、最低水位
部位LWL以下の水面下に流出することになって、その流
出水によって水面が波立つこともない。したがって、前
述したように吸込筒15内の水が真空破壊によって落下す
るのとともに羽根車２上の水もそのほとんどが流出管20
を介して流出してしまうこととなり、第３図に示す立軸
ポンプの場合のように、気中運転時に羽根車２上に大量
の水が保水されて大きな振動を引き起こすような可能性
がなくなる。

水位が上昇する場合は、例えば水位が羽根車入口レベル
となったとき、前記吸気弁19及び流出弁21を閉じると、
羽根車２の自吸効果により残留空気を吸い上げながら揚
水運転となる。

上記実施例に示した立軸ポンプは、吸水井の水位が羽根
車入口レベルILと最低水位部位LWLの間の所定水位にな
ったときに、この羽根車入口付近に空気を吸気すること
により真空破壊を生じせしめて揚水作用を止めるもので
あるため、吸水井の水位が前記最低水位部位LWLに至る
前に余裕をもって作動させることができる。

尚、上記実施例では流出管20は案内羽根３上方の揚水管
13に接続しているが、上記の説明からも明らかなよう
に、この流出管の接続位置は、流出弁を開いたときに羽
根車上方に残留する水をなるべく少なくするために、で
きるだけ羽根車の出口に接近させておくのが望ましい。

また、第１図に一点鎖線で示すように、羽根車２の真上
にある吐き出しエルボ14に、空気流入弁24を介装した空
気供給管23を接続しておき、水位が前述の所定水位に降
下したとき、水位検出計22の検知信号に基づいて前記流
出弁21とともに空気流入弁24も開くようにしておけば、
流出弁21を開いたときに羽根車２上方の水をより迅速且
つ確実に流出管から流下させることができる。

さらに、上記実施例では、吸気通路として吸気管を用い
ているが、この吸気通路は吸水井の壁内を貫通して羽根
車の下方に至るものであってもよく、必ずしも吸気管の
み或いは吸気管を含んだ形で構成されていなくてよい。
また、吸気通路の開口位置は、水位が羽根車入口レベル
ILと最低水位部材LWLの間の所定水位となった時点にお
いて吸気弁を開くことにより、本体ケーシング内の負圧
力で空気をこの本体ケーシング内の羽根車入口付近に吸
入させうる位置であればよい。

さらにまた、本体ケーシングの構成も実施例に限定され
ず、例えば羽根車ケーシングと吸込筒が一体に形成され
ていたり、吐き出しボウルと揚水管が一体に形成されて
いてもよい。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案の立軸ポンプに
よれば、気中運転時に羽根車上方の水の一部若しくは全
部を流出管から本体ケーシング外へ流下させてしまうこ
とができるから、この気中運転時に羽根車上方に保水さ
れた水で生じる振動を抑制或いは解消することができ
る。しかも、羽根車上方に保水された大量の水が最低水
位以下に設定された流出管の下端部から水面下に流出さ
れるために、その流出時に水面が波立つことがない。し
たがって、波立ちによって水位検出計が検出・非検出を
繰り返すこと、つまり、吸気弁が開閉動作を繰り返すこ
とがなくなり、揚水運転から気中運転への切替えを確実
かつ安定よく行うことができ、かつ、気中運転中も安定
した運転を行うことができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による立軸ポンプの一実施例を示す側面
図、第２図は従来例の側面図、第３図は他の従来例の側
面図である。 １…本体ケーシング、２…羽根車 15…吸込筒、17a…吸込口 18…吸気管（吸気通路）、19…吸気弁 20…流出管、21…流出弁 LWL…最低水位部位

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】羽根車を吸い込口の水没深さがこれ以下で
   は空気を吸い込んでしまうポンプ固有の最低水位部位よ
   り上方に配設しているとともに、吸気口が羽根車の入口
   下方に開口する吸気通路を装備し、且つこの吸気通路
   に、水位が前記羽根車の入口レベルと前記最低水位部位
   との間の所定水位になったことを検出する水位検出計の
   検知信号に基づいて自動開放される気水運転切替用吸気
   弁を装備している立軸ポンプであって、 前記羽根車の出口より上方の本体ケーシング周壁に、液
   体を本体ケーシング外へ流下させる流出管を連結し、こ
   の流出管の下端部を前記最低水位部位以下にまで延設す
   るとともに、この流出管に前記水位検出計の検知信号に
   基づく吸気弁の開放と同時に自動開放される流出弁を介
   装したことを特徴とする立軸ポンプ。