JPH06323290A - 水中多段ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異物を含む取扱液を揚水する場合であって
も、ポンプ性能が低下することなく長時間継続して安定
運転ができる水中多段ポンプを提供する。 【構成】 水中モータ１１の上部にポンプ部１２を取付
け、このポンプ部１２の羽根車１３を、水中モータ１１
から上方に突出する回転軸１４に複数個取付けて多段に
するとともに前面が開放されたオープン形状とし、羽根
車１３のオープン側前面１５とこのオープン側前面１５
に対向するポンプ部１２のケーシング面１７との間の間
隔Ｃ_S が十分に大きいボルテックス構造に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水中多段ポンプに係は
り、特に深井戸に設置されて地下水の排出を行うための
水中多段ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】土木・建築工事における基礎工事を行う
場合、建築物を建設するために地面より地下深くまで掘
削する場合がある。掘削された部分の地下掘削面以下に
地下水の水位を低下させてこの水位を維持するために、
ディープウェル工法（深井戸工法）がしばしば用いられ
る。この工法では、工事範囲一帯に複数個の深井戸を堀
り、この深井戸内に水中ポンプを設置して地下水の排出
を行うことにより、地下水位を低下させこれを維持して
いる。

【０００３】また、近年の土木・建築工事では、各種の
止水法を採り入れることにより、工期の短縮などの工事
効率や工事環境の改善が進められている。

【０００４】ところが、前記止水法により土壌内に注入
された薬液や、海岸端に近い埋立地などの土壌成分など
の影響により、ディープウェル工法で使用される水中ポ
ンプに悪影響が出ている。即ち、水中ポンプが設置され
る環境によっては、運転中の水中ポンプ内に炭酸カルシ
ウム等が次第に固着してやがて羽根車がロックし、運転
不能に至るケースが多発している。

【０００５】図５は、ディープウェル工法に用いられる
従来の水中ポンプを示す組立断面図である。水中ポンプ
を駆動する水中モータ１の下部にはポンプ部２を取付
け、水中モータ１から下方に突出する回転軸３には複数
個の羽根車４，５を取付けている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の水中ポンプにおいては、各羽根車４，５は、
それぞれ下部吸込み側軸方向部にマウスリング６, ７を
備えているが、マウスリング６, ７とケーシング８との
間の間隔が非常に狭い。また、羽根車４の背面側（図中
上方側）においてもケーシング８との間の間隔が狭く構
成されている。

【０００７】従って、地下水に炭酸カルシウム等が含ま
れていると、この地下水を揚水している間にこれらの物
質がポンプ部２の内部の前記間隔が形成された部分に固
着して水中ポンプの性能を低下させたり、早いものでは
据付運転後数日間で羽根車４がロックして運転不能にな
るケースも発生している。このようなトラブルは、工事
全体の進捗を大きく妨げる原因となるので、その解決法
が期待されていた。

【０００８】また、前記水中ポンプが取扱う液中に砂な
どが大量に混入している場合は、ポンプ部２の早期摩耗
が避けられず、性能の低下を招くという課題があった。

【０００９】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、炭酸カルシウムや砂などの異物を含む取扱液を揚水
する場合であっても、ポンプ性能が低下することなく長
時間継続して安定運転ができる水中多段ポンプを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の水中多段ポンプは、水中モータの上部にポ
ンプ部を取付け、このポンプ部の羽根車を、前記水中モ
ータから上方に突出する回転軸に複数個取付けて多段に
するとともに前面が開放されたオープン形状とし、前記
羽根車のオープン側前面とこのオープン側前面に対向す
る前記ポンプ部のケーシング面との間の間隔が十分に大
きいボルテックス構造に形成したことを特徴とするもの
である。

【００１１】

【作用】本発明においては、ポンプ部をボルテックス構
造とし、羽根車の前面が開放されたオープン形状とし、
この羽根車の前面とこれに対向するケーシング面との間
の間隔が十分に大きく確保されている。また羽根車の背
面とこれに対向するケーシング面との間の間隔も十分に
大きく確保されている。

【００１２】従って、羽根車の回転により渦流が発生し
て、炭酸カルシウムや砂などの異物を含む地下水などの
取扱液が吸込口からポンプ部の内部に吸込まれても、前
記間隔が十分に大きいので、運転時に羽根車とケーシン
グ面との間に錆、砂、スケールなどが付着することがな
く、取扱液はポンプ内の流路に従って吸込口から吐出口
に向けてスムーズに流れる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４を参
照して説明する。図１は水中多段ポンプの組立断面図、
図２は図１の変形例を示す水中多段ポンプの組立断面
図、図３は図１及び図２に示す水中多段ポンプの部分拡
大断面図、図４は図１及び図２に示す水中多段ポンプを
深井戸に据付けた状態を示す断面図である。

【００１４】本発明に係る水中多段ポンプ１０の具体的
な用途としては、前記ディープウェル工法により基礎工
事などが行われる場合に深井戸に設置して地下水を揚水
する場合がある。通常、深井戸は内径の細い細井戸の場
合が多く、また地下水には多量の砂や炭酸カルシウム等
の異物が含まれていることが多い。

【００１５】ディープウェル工法以外の用途に水中多段
ポンプ１０を使用するケースとしては、揚水中に多量の
砂が含まれている一般的な深井戸用やいわゆる井戸さら
い用がある。この「井戸さらい」とは、井戸掘削直後は
井戸壁が安定せず井戸ケーシングから多量の砂分を吸上
げることになるため、本設ポンプの据付前に一時的に別
ポンプを使用して揚水することにより井戸内壁を安定化
させることをいう。そして、これに使用する前記別ポン
プを井戸さらい用ポンプと呼び、このポンプに本発明の
水中多段ポンプ１０を使用する。

【００１６】図１に示すように、地下水などの取扱液を
排出するための水中多段ポンプ１０は、下部に配設され
駆動源となる水中モータ１１と、水中モータ１１の上部
に取付けられたポンプ部１２とを備えている。また、ポ
ンプ部１２の羽根車１３を、水中モータ１１から上方に
突出する回転軸１４に複数個（本実施例では三個）取付
けて多段にするとともに前面（図中下方）が開放された
オープン形状とし、羽根車１３のオープン側前面１５と
このオープン側前面１５に対向するポンプケーシング１
６のケーシング面１７との間の間隔Ｃ_S が十分に大きい
ボルテックス構造に形成している。

【００１７】水中モータ１１から上方に突出して回転駆
動されるモータ軸３１の上方にはポンプ軸３２が立設さ
れている。モータ軸３１とポンプ軸３２は、筒状カップ
リング３３により連結固定されて共通の回転中心軸Ｂを
中心にして回転する。モータ軸３１及びポンプ軸３２
は、キー３４，３５と、筒状カップリング３３にねじ込
まれたセット用ビス３６，３７とにより筒状カップリン
グ３３にそれぞれ固定されている。モータ軸３１と、筒
状カップリング３３と、筒状カップリング３３を介して
モータ軸３１と一体的に回転するポンプ軸３２とにより
回転軸１４が構成されている。本実施例のポンプ軸３２
は長手方向にかなり長いため、ケーシング１６の下部及
び上部にそれぞれ設けられた下部軸受３８及び上部軸受
３９により、横ずれを起こさないように下部と上部とを
回転自在に軸支されている。

【００１８】下部軸受３８によりラジアル方向に対して
支持されるとともに、羽根車１３を軸方向の所定位置に
配置するための下部スリーブ４０が、筒状カップリング
３３の直上部に位置してポンプ軸３２に嵌装されてい
る。下部スリーブ４０の上部には、下部羽根車１３Ａ、
羽根車間の距離を確保するためのディスタンスピース４
１、中間部羽根車１３Ｂ、ディスタンスピース４１、上
部羽根車１３Ｃ、上部ディスタンスピース４２がポンプ
軸３２に順次嵌装されている。下部、中間部及び上部の
各羽根車１３は、キー４３によりポンプ軸３２に係止さ
れてポンプ軸３２とともに一体的に回転するようになっ
ている。

【００１９】さらにポンプ軸３２には、上部ディスタン
スピース４２の上部に位置するサンドカラー４４と、上
部軸受３９に回転自在に摺接するとともにポンプ軸３２
と一体的に回転するスリーブ４５と、ポンプ軸３２の上
端部に形成されたボルト４６にねじ込み固定されるナッ
ト４７とが順次取付けられている。ポンプ軸３２に取付
けられる羽根車、ディスタンスピース及びスリーブ等の
前記各部材は、ナット４７を締め付けることによりガタ
のないように互いに密着固定されている。ボルト４６及
びナット４７は、ケーシング１６に着脱可能に取付けら
れたキャップ４６ａにより覆われている。

【００２０】ポンプ部１２の胴体部をなすケーシング１
６は、ボルト６１により水中モータ１１に固定されるフ
ランジ６２を有する吸込ケーシング６３と、吸込ケーシ
ング６３の上部に多段状に積み重ねられた複数個（本実
施例では三個）の中間ケーシング６４と、最上部の中間
ケーシング６４に取付けられた吐出ケーシング６５とを
備えている。吸込ケーシング６３に形成された締付バン
ド座６６に締付バンド６７の下部６８を係止するととも
に、締付バンド６７の上端部に固定されたボルト６９に
ナット７０を締結して上端部を吐出ケーシング６５に固
定することにより、各ケーシング６３乃至６５の全体を
締付固定している。従って、ボルト６９に螺合している
ナット７０を取外せば、ケーシング１６を分解すること
ができる。

【００２１】なお、回転軸をモータ軸とポンプ軸とに分
離せず、図２に示すように、水中モータ１１のモータ軸
３１ａを上方に延長して１本の軸としこれを回転軸１４
ａとしてもよく、この構造を有する水中多段ポンプ１０
ａの場合には筒状カップリング、キー及びセット用ビス
等が不要となり、ポンプ全体の構造が簡略化される。な
お、回転軸１４ａ以外の各部の構成は図１の水中多段ポ
ンプ１０と同様である。

【００２２】図３に示すように、ボルテックス構造にお
ける羽根車１３は、キー４３により回転軸１４に固定さ
れたボス７３を有し且つボス７３から半径方向外方に一
体形成された円板状の主板７４と、主板７４の前面（図
１乃至図３の下方）に前方に向けて固定され円弧状をな
す複数のブレード７５とを備えている。ケーシング１６
を構成する中間ケーシング６４の内面には、流路を形成
するためのガイドベーン７７が一体的に取付けられてい
る。羽根車１３とガイドベーン７７との間に異物が挟ま
らないようにするために、既述の間隔Ｃ_S を十分に大き
い寸法にするとともに、羽根車１３の背面７９とこれに
対向するガイドベーン７７との間の間隔Ｃ_R 、及び羽根
車１３の外周端縁８０とこれに対向するガイドベーン７
７との間の間隔Ｃ_D もそれぞれ十分に大きい寸法にして
いる。

【００２３】また、ガイドベーン７７は、中間ケーシン
グ６４の面間寸法Ｗが経済的な寸法になる範囲で、その
傾斜角度αをα＜９０°とすることが好ましい。このよ
うに、羽根車１３には、従来必要であったマウスリング
等は設けられておらず、その前面が広く開放されて水の
渦流を生成する渦巻室８１が形成されており、また羽根
車１３とケーシング１６との間には十分に大きい間隔Ｃ
_s ，Ｃ_R, Ｃ_D が確保されている。

【００２４】次に、上述のように構成された水中多段ポ
ンプの動作について説明する。水中モータ１１を運転し
て回転軸１４とともに羽根車１３を渦巻室８１内で回転
させると、地下水などは吸込ケーシング６３の吸込スト
レーナ８２から吸込まれた後ポンプ内に導かれる。羽根
車１３の遠心作用を受けた水は、渦巻室８１及びガイド
ベーン７７を経て好適に圧力回復された後、次段の羽根
車１３に導かれてこれを繰返した後、吐出ケーシング６
５の内部を通過して吐出口６５ａから外部に吐出され
る。

【００２５】この場合に、水に炭酸カルシウムや砂など
の異物が含まれていても、ポンプ部１２がボルテックス
構造をなしており、しかも羽根車１３のオープン側前面
１５とケーシング面１７との間の間隔Ｃ_S が十分に大き
な寸法になっており、更にその他の部分の間隔Ｃ_R ，Ｃ
_D も十分大きな寸法になっているので、羽根車１３とケ
ーシング１６との間に錆、砂、スケール等の異物が挟ま
ることはない。これにより、炭酸カルシウム等がポンプ
内に固着するトラブルを大幅に軽減することができ、ポ
ンプ１０を長時間継続して安定的に運転することができ
ることとなり、工事全体の効率を大幅に向上させること
ができる。

【００２６】また、ポンプ部１２の構造をボルテックス
構造にしたので、摩耗性を有する砂や泥などが取扱液に
含まれていても、ポンプ内部が摩耗することは少なくな
り、ポンプ性能の低下を防止することができ、ポンプを
長時間継続して安定運転することができる。

【００２７】また、水中モータ１１を下部に、ポンプ部
１２を上部に配置したので、水中多段ポンプ１０の外径
を小さくすることができる。従って、図４に示すよう
に、地面ＧＬより地下深くまで掘削された内径の小さい
掘削井戸９０の内部にポンプ１０を据付けて運転するこ
とが可能となり、掘削工事の効率アップや工事のコスト
の低減を実現することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、砂
などの異物を含む取扱液を揚水する場合であっても、異
物がポンプ内に固着することを防止することができ、ポ
ンプ性能が低下することなく長時間継続して安定運転す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図４は本発明の一実施例を示す図で、
図１は水中多段ポンプの組立断面図である。

【図２】図１の変形例を示す水中多段ポンプの組立断面
図である。

【図３】図１及び図２に示す水中多段ポンプの部分拡大
断面図である。

【図４】図１及び図２に示す水中多段ポンプを深井戸に
据付けた状態を示す断面図である。

【図５】従来の水中ポンプの全体構造を示す組立断面図
である。

【符号の説明】

１０，１０ａ 水中多段ポンプ １１ 水中モータ １２ ポンプ部 １３ 羽根車 １４，１４ａ 回転軸 １５ オープン側前面 １７ ケーシング面 Ｃ_S 間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０４Ｄ 29/70 Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中モータの上部にポンプ部を取付け、
   このポンプ部の羽根車を、前記水中モータから上方に突
   出する回転軸に複数個取付けて多段にするとともに前面
   が開放されたオープン形状とし、前記羽根車のオープン
   側前面とこのオープン側前面に対向する前記ポンプ部の
   ケーシング面との間の間隔が十分に大きいボルテックス
   構造に形成したことを特徴とする水中多段ポンプ。