JPH06323291A

JPH06323291A - 多段ポンプ

Info

Publication number: JPH06323291A
Application number: JP13914793A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Tokuchi; 政一渡久地
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-11-22
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2762210B2

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】羽根車１３と羽根車１３を収容するケーシン
グ６４とを多段に配置した多段ポンプにおいて、羽根車
１３を前面が開放したオープン形状とし、ケーシング６
４内に渦巻室７６ａとこの渦巻室７６ａの後流側にオー
プン形状のガイドベーン７７とを一体に設けた。

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、特にケーシング内に渦巻室とガイドベーンとを一体
に設けた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多段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、水中多段ポンプが設置
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６は、ディープウェル工法に用いられる
従来の水中多段ポンプの例を示す組立断面図である。水
中多段ポンプを駆動する水中モータ（図示せず）の上部
にはポンプ部１が設けられ、水中モータの軸にカップリ
ングされるとともに上方に突出する回転軸２には複数個
の羽根車３，３・・・が多段状に取付けられている。各
羽根車３を収容する中間ケーシング４には羽根車３から
吐出された揚液を次段に導くためのガイドベーン５が取
り付けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の水中多段ポンプにおいては、各羽根車３の吸
込み側軸方向部と中間ケーシング４との間にはライナー
リング６が設けられているが、ライナーリング６と羽根
車３との間の間隔が非常に狭い。また、羽根車３の背面
側（図中上方側）においても戻り流路を構成するガイド
ベーン５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１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１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、本発明の多段ポンプは、羽根車と該羽根車を収容す
るケーシングとを多段に配置した多段ポンプにおいて、
前記羽根車を前面が開放したオープン形状とし、前記ケ
ーシング内に渦巻室とこの渦巻室の後流側にオープン形
状のガイドベーンとを一体に設け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、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。そして、ケーシング内に渦巻室とオープン形状のガ
イドベーンとを一体に設けている。したがって、戻り流
路を含む全体の流路構成が簡素で広い間隔が確保されて
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
記各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５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に示す水中多段ポンプの部分拡大断面図、図
３はケーシング内の流路を吸込側からみた図、図４はケ
ーシングの平面配置を示す図、図５は図１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に対向するケーシング６４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、ポンプ軸３２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３
９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、着脱可能に取付けられたキャップ４６
ａにより覆われている。

【００２０】ポンプ部１２の胴体部は、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、各ケーシングを分解することができる。

【００２１】図２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。ケーシングを構
成する中間ケーシング６４内には、渦巻室７６ａと戻り
流路７６ｂとが形成されている。戻り流路７６ｂは中間
ケーシング６４に一体に形成されたオープン形状のガイ
ドベーン７７によって形成され、羽根車１３の主板７４
が前記渦巻室７６ａと戻り流路７６ｂとの隔壁を兼ねて
いる。

【００２２】図３はケーシング内の流路の平面配置の詳
細を示し、図中、戻り流路は実線のハッチングで示さ
れ、渦巻室７６ａは破線のハッチングで示される。な
お、１点鎖線は羽根車外径Ｄを示す。図３に示されるよ
うに、渦巻室７６ａの開始部ＳからＡ部までをボリュー
ト形状とし、同時にこのＡ部から羽根車１３の主板７４
の外周を通って戻り流路７６ｂに流れが移り、羽根車１
３の主板７４の裏側をガイドベーン７７の形状に沿って
戻り流路７６ｂが次の中間ケーシング６４の入口部へ連
なる。ガイドベーン７７の枚数は戻り流路７６ｂの巾が
狭くならない範囲で複数枚（図３は３枚）になってい
る。

【００２３】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、図２に示されるよう
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７
７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７７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。

【００２４】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は、その前面が広く開放されて水の渦
流を生成する渦巻室７６ａ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。

【００２５】図４はケーシングの平面配置を示す図であ
り、中間ケーシング６４の外周部にはキャブタイヤケー
ブル８１を収納するための凹部８２が形成されるととも
にこのキャブタイヤケーブル８１を保護するためのケー
ブル保護壁８３，８３が形成されている。即ち、キャブ
タイヤケーブル８１はケーシング壁（渦巻室及びガイド
ベーン室）外周にケーブル（平形状）外被がポンプ最大
径（Ｄｍａｘ）以内に収まるよう最適位置を定め、ケー
ブル８１の両側にケーブル保護壁８３，８３を形成して
いる。

【００２６】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７６ａ及び戻り
流路７６ｂ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。

【００２７】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６４との間に錆、砂、スケール等の異物が挟ま
ることはない。また、ケーシング内の戻り流路７６ｂを
含む全体の流路はよどみ部（とじこみ部）のないシンプ
ルな構成になっている。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。

【００２８】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。そして、キ
ャブタイヤケーブル８１はケーシング内に形成された凹
部８２内に収容されケーブル保護壁８３によって保護さ
れているため、キャブタイヤケーブル８１の損傷を防止
できる。

【００２９】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５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。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下に列挙する効果を奏する。 (１)流路構成がシンプルでかつ、渦巻室から戻り流路へ
スムーズに流れを構成したのでポンプ性能が良好であ
る。 (２)流路内によどみ部がなく、狭い隙間を排除した構成
としたので、揚液中に炭酸カルシウム等の固着成分が多
く含まれる運転においても長期に安定した運転ができ
る。 (３)ガイドベーンが流路に向ってオープン形状でかつ、
その他の流路も見通しの良い構造のケーシングとしたの
で、メンテナンス性が良好である。 (４)ケーブル収納部を適切に配置したケーシングとした
ので、ポンプ最大径（Ｄｍａｘ）を井戸内径に対し、最
大限有効に活用できる。つまり、ケーシング内流路及び
羽根車の寸法をそれぞれ最大限確保することができ、一
段当たりのポンプ性能を最大限に引き出せるほか段数の
軽減につながる。 (５)ケーブル保護壁を設けたのでポンプの据付、引上げ
等の際ケーブルの損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図５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に示す水中多段ポンプの部分拡大断面図で
ある。

【図３】ケーシング内の流路を吸込側から見た説明図で
ある。

【図４】ケーシングの平面配置を示す説明図である。

【図５】図１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６】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６４中間ケーシング７４羽根車主板７６ａ渦巻室７６ｂ戻り流路７７ガイドベーン８１キャブタイヤケーブル８２凹部８３ケーブル保護壁

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車と該羽根車を収容するケーシング
とを多段に配置した多段ポンプにおいて、前記羽根車を
前面が開放したオープン形状とし、前記ケーシング内に
渦巻室とこの渦巻室の後流側にオープン形状のガイドベ
ーンとを一体に設けたことを特徴とする多段ポンプ。
【請求項２】前記ケーシングの外周部にキャブタイヤ
ケーブル収納用凹部とケーブル保護壁とを形成したこと
を特徴とする請求項１記載の多段ポンプ。