JPH07103867B2 - 立軸ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、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揚のポンプ吸水井または雨
水ポンプ設備においてコンクリート床などのフロアに設
置し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普及率の上昇
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。しかし、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、実願昭61−28
0967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（以下、前者の立軸ポンプ
という）。

この立軸ポンプでは、水位が羽根車入口レベル以下にな
ると、つまり吸込部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、羽根車の吸込部の周囲を取り囲んでいるケーシン
グに、外部に通じる複数の貫通孔を形成したものも提案
されている（以下、後者の立軸ポンプという）。

この立軸ポンプでは、水位が貫通孔以下になると、吸込
部に空気を送り込んで吸込ベルマウス内の水を真空破壊
により落下させて気中運転に切換え、渦の吸込み、呼吸
現象を抑制して振動や騒音を軽減することができるとさ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前者の立軸ポンプでは、水位が羽根車の吸込部
レベルに低下した状態を検知する水位計、吸気通路に介
設する吸気弁および水位計からの検知信号に基づいて吸
気弁を開閉させる駆動装置などを必要とし、構造の複雑
化と部品点数の増加に伴う高価格化などを招く欠点があ
る。

一方、後者の立軸ポンプでは、前者の立軸ポンプと比較
して、構造が簡略化され、部品点数の低減によって低価
格化を達成できる利点があるものの、通常の揚水運転中
でも貫通孔から羽根車吸込部に水を吸込んで、吸込部の
流れを乱して、ポンプの揚水能力を低下させる問題点が
ある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、水位計、吸
気弁および吸気弁開閉用駆動装置などを必要とせず、構
造の簡略化、部品点数の低減により低価格化を達成しな
がらも、吸込部の水の流れの乱れによる揚水能力の低下
を回避することができ、かつ水位の低下時における吸気
機能の阻害をなくして真空破壊による気中運転への切換
えを確実に行なわせることが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、本第１の発明による立軸ポ
ンプは、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よりも上方に羽根車を
配置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込部が外
部に通じる貫通孔をポンプ本体に形成し、この貫通孔に
逆Ｕ字状空気供給管が接続され、該逆Ｕ字状空気供給管
の開放端が前記最低水位レベルもしくはその付近に位置
するとともに前記貫通孔よりも下方に位置し、かつ前記
羽根車の吸込部に発生する最大負圧による吸込揚程より
も高い位置に上記逆Ｕ字状空気供給管を折返し部を形成
したものである。

また、上記目的を達成するために、本第２の発明による
立軸ポンプは、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よりも下方に羽
根車を配置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込
部が外部に通じる貫通孔をポンプ本体に形成し、この貫
通孔に逆Ｕ字状空気供給管が接続され、該逆Ｕ字状空気
供給管の開放端が前記最低水位レベルもしくはその付近
に位置し、かつ前記羽根車の吸込部に発生する最大負圧
による吸込揚程よりも高い位置に上記逆Ｕ字状空気供給
管の折返し部を形成したものである。

［作用］ 前記第１の発明によれば、水位が最低水位レベルもしく
はその付近未満まで低下して、逆Ｕ字状空気供給管の開
放端が大気中に開放されると、この開放された開放端か
ら貫通孔を通って羽根車の吸込部に空気が吸込まれ、吸
込ベルマウス内の水を真空破壊により落下させて気中運
転がなされるので、空気吸込渦の発生や呼吸現象を防止
できる。

ついで、水位が最低水位レベルもしくはその付近以上に
上昇して、逆Ｕ字状空気供給管の開放端が水没すると、
羽根車の自吸効果によって吸込ベルマウスの残留空気お
よび逆Ｕ字状空気供給管内の一部の空気を吸い揚げなが
ら揚水運転に切換えられる。

このように、揚水運転に切換えられても、逆Ｕ字状空気
供給管の折返し部が、羽根車の吸込部に最大負圧の発生
した時の吸込揚程よりも高い位置に形成されているた
め、貫通孔を通って羽根車の吸込部に水が吸込まれない
から、揚水運転中に吸込部の水の流れに乱れを生じるこ
とによる揚水能力の低下がない。また、この揚水運転に
より水位が前記最低水位レベルもしくはその付近未満ま
で低下したとき、水面に異物が浮遊していても、その異
物が逆Ｕ字状空気供給管内に吸込まれることがないため
に、逆Ｕ字状空気供給管の開放端が大気に開放されるま
で水位が低下した時の吸気機能が異物によって阻害され
る恐れが全くなく、大量の空気を逆Ｕ字状空気供給管を
通じて羽根車の吸込部に吸込ませて真空破壊による気中
運転への切換えが確実に行なわれる。

また、前記第２の発明によれば、水位が最低水位レベル
もしくはその付近未満まで低下して、逆Ｕ字状空気供給
管の開放端が大気中に開放されると、この開放された開
放端から貫通孔を通って羽根車の吸込部に空気が吸込ま
れて羽根車の揚水能力を低下させて、大きな空気吸込渦
の発生を防止する。

さらに水位が吸込ベルマウスの吸込部付近まで低下する
と、逆Ｕ字状空気供給管の開放端より羽根車の吸込部に
吸込まれる空気が大量になり気中運転に切換えられる。
この間、羽根車の吸込部には逆Ｕ字状空気供給管の開放
端から貫通孔を通って引き続いて空気が吸込まれ、揚水
作用が徐々に低下して行くので、急激な揚水遮断が起こ
らない。

気中運転の継続によって水位が上昇して、羽根車がほぼ
水没するレベルに達すると、揚水運転に切換えられるけ
れども、羽根車の吸込部には、逆Ｕ字状空気供給管の開
放端から貫通孔を通って空気が吸込まれるので、水位が
最低水位レベルもしくはその付近に回復して、開放端が
水没するまでの間、揚水作用が徐々に向上することにな
る。したがって、急激な揚水開始が防止される。

水位が最低水位レベルもしくはその付近に回復して揚水
運転に切換えられても、逆Ｕ字状空気供給管の折返し部
が、羽根車の吸込部に発生する最大負圧時の吸込揚程よ
りも高い位置に形成されているために、貫通孔を通って
羽根車の吸込部に水が吸込まれないから、揚水運転中に
おいて吸込部の水の流れに乱れを生じることによる揚水
能力の低下がない。また、この揚水運転により水位が前
記最低水位レベルもしくはその付近未満まで低下したと
き、水面に異物が浮遊していても、その異物が逆Ｕ字状
空気供給管内に吸込まれることがないために、逆Ｕ字状
空気供給管の開放端が大気に開放されるまで水位が低下
した時の吸気機能が異物によって阻害される恐れが全く
なく、大量の空気を逆Ｕ字状空気供給管を通じて羽根車
の吸込部に吸込ませて真空破壊による気中運転への切換
えが確実に行なわれる。

［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、且つ上方側、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
上方の位置でポンプ主軸（図示省略）に固着されてお
り、吸込ベルマウス３は、これの先端吸込口3aが前記最
低水位レベルLWL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。
尚、連結筒７を省略して吸込ベルマウス３を縦長に形成
してもよい。

連結筒７の上部には、羽根車１の吸込部1Aを外部に通じ
させる貫通孔８が形成され、この貫通孔８に逆Ｕ字状空
気供給管９が接続されている。

逆Ｕ字状空気供給管９の開放端9Aは前記最低水位レベル
LWLもしくはその付近に位置するとともに、貫通孔８よ
りも下方に位置している。そして、逆Ｕ字状空気供給管
９の折返し部9Bは羽根車１の吸込部1Aにおいて発生する
最大負圧による吸込揚程よりも高い位置に設定して形成
されている。

つぎに前記構成の作用について説明する。

羽根車１がほぼ水没する水位HWLよりも水位の高い領域
Ａでは羽根車１による揚水作用で揚水運転がなされる。

揚水運転の継続によって、水位が最低水位レベルLWLも
しくはその付近未満のレベルまで低下して、開放端9Aが
大気中に開放されると、開放端9Aから貫通孔８を通って
羽根車１の吸込部1Aに空気が吸込まれ、連結管７および
吸込ベルマウス３内の水を真空破壊により落下させ、揚
水を遮断して気中運転に切換られる。即ち、水位が最低
水位レベルLWLもしくはその付近未満の領域では、揚水
が遮断されるために、空気吸込渦の発生や呼吸現象が防
止され、これにより振動や騒音の生じない安定状態で待
機運転を行うことができる。

気中運転の継続によって、水位が最低水位レベルLWLも
しくはその付近以上に回復して、逆Ｕ字状空気供給管９
の開放端9Aが水没すると、羽根車１の自吸効果によって
生じる羽根車１の吸込部1Aの負圧により、吸込ベルマウ
ス３の残留空気および逆Ｕ字状空気供給管９内の一部の
空気を吸い揚げながら揚水運転に切換えられる。

このように、揚水運転に切換えられても、逆Ｕ字状空気
供給管９の折返し部9Bが、羽根車１の吸込部1Aに最大負
圧の発生した時の吸込揚程よりも高い位置に設定して形
成されているから、貫通孔８を通って前記羽根車１の吸
込部1Aに水が吸込まれない。したがって、揚水運転中の
吸込部1Aの水の流れに乱れが生じないので、ポンプの揚
水能力を低下させることがない。また、このような揚水
運転中においても逆Ｕ字状空気供給管９から水が吸込ま
れることがないため、揚水運転にともない水位が前記最
低水位レベルLWLもしくはその付近未満まで低下したと
き、水面に異物が浮遊していても、その異物が逆Ｕ字状
空気供給管９内に吸込まれることがなく、該逆Ｕ字状空
気供給管９の開放端9Aが大気に開放されるまで水位が低
下した時の吸気機能が異物によって阻害される恐れが全
くなく、最大の空気を逆Ｕ字状空気供給管９を通じて羽
根車１の吸込部1Aに吸込ませて吸込ベルマウス３内の水
を真空破壊により落下させて揚水を遮断し、気中運転へ
の切換えが確実に行なわれる。

第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図の符号と同
一の符号は同一もしくは相当部分を示し、その詳しい説
明は省略する。

この実施例では、連結管７の使用を省いて羽根車１から
吸込ベルマウス３の吸込口3aまでの寸法を短くし、最低
水位レベルLWLよりも下方に羽根車１を配置するととも
に、逆Ｕ字状空気供給管９の開放端9Aを最低水位レベル
もしくはその付近に位置させ、かつ折返し部9Bを羽根車
１の吸込部1Aにおいて発生する最大負圧による吸込揚程
よりも高い位置に設定して形成している。

したがって、羽根車１がほぼ水没する水位WLよりも水位
の高い領域Ａでは、羽根車１に押込みヘッドが作用する
ので揚水運転がなされる。

揚水運転の継続によって、水位が最低水位レベルLWLも
しくはその付近未満まで低下して、逆Ｕ字状吸気供給管
９の開放端9Aが大気に開放されると、開放端9Aから貫通
孔８を通って羽根車１の吸込部1Aに空気が吸込まれ、羽
根車１の揚水能力、つまりポンプ能力を低下させる。し
たがって空気吸込渦の発生や呼吸現象が防止されるの
で、振動や騒音の生じない安定状態で待機運転を行うこ
とができる。

水位が吸込ベルマウス３の吸込口3a付近に低下すると、
逆Ｕ字状空気供給管９より羽根車１の吸込部1Aに大量の
空気が吸込まれて気中運転に切換えらえる。この間、羽
根車１の吸込部1Aには逆Ｕ字状空気供給管９から貫通孔
８を通って引き続いて空気が吸込まれるので揚水作用が
徐々に低下して行くことになり、急激な揚水遮断が起こ
らないため、振動や騒音を伴う不安定な運転状態を回避
できる。

気中運転の継続によって水位が羽根車１をほぼ水没させ
るレベルWLに回復すると、揚水運転に切換えられるけれ
ども、羽根車１の吸込部1Aには、逆Ｕ字状空気供給管９
の開放端9Aから貫通孔８を通って空気が吸込まれるの
で、急激な揚水開始が起こらないため、安定した運転を
行うことができる。

水位が最低水位レベルLWLもしくはその付近以上に回復
して、開放端9Aが水没し、揚水運転に切換えられても、
折返し部9Bが、羽根車１の吸込部1Aに最大負圧の発生し
た時の吸込揚程よりも高い位置に設定して形成されてい
るから、貫通孔８を通って前記吸込部1Aに水が吸込まれ
ない。したがって、揚水運転中の羽根車１の吸込部1Aの
水の流れに乱れが生じないので、ポンプの揚水能力を低
下させることがない。

低下させることがないとともに、このような揚水運転中
においても逆Ｕ字状空気供給管９から水が吸込まれるこ
とがないために、揚水運転にともない水位が前記最低水
位レベルLWLもしくはその付近未満まで低下したとき、
水面に異物が浮遊していても、その異物が逆Ｕ字状空気
供給管９内に吸込まれることがなく、該逆Ｕ字状空気供
給管９の開放端9Aが大気に開放されるまで水位が低下し
た時の吸気機能が異物によって阻害される恐れが全くな
く、大量の空気を逆Ｕ字状空気供給管９を通じて羽根車
１の吸込部1Aに吸込ませて吸込ベルマウス３内の水を真
空破壊により落下させて揚水を遮断し、気中運転への切
換えが確実に行なわれる。

［発明の効果］ 本発明は上述のとおり構成されているので、つぎに記載
する効果を奏する。

本第１の発明に係る立軸ポンプでは自然現象を利用して
いるので、水位計，吸気弁および吸気弁開閉用駆動装置
などの機器類の使用を省くことができる。そのために構
造の簡略化と部品点数の低減を図り低価格化を達成でき
るのにもかかわらず、空気吸込渦の発生や呼吸現象が防
止され、振動や騒音の生じない安定状態が待機運転を行
うことができる。しかも、揚水運転時において貫通孔を
通って羽根車の吸込部に水が吸込まれないのでポンプの
揚水能力の低下を回避することができる。しかも、揚水
運転時において、水面に異物が浮遊していても、その異
物が逆Ｕ字状空気供給管内に吸込まれることがないため
に、逆Ｕ字状空気供給管の開放端が大気に開放されるま
で水位が低下した時の吸気機能が異物によって阻害され
る恐れが全くなく、大量の空気を逆Ｕ字状空気供給管を
通じて羽根車の吸込部に吸込ませて真空破壊による気中
運転への切換えを確実に行なわせることができる。

また、本第２の発明に係る立軸ポンプでは自然現象を利
用しているので、水位計，吸気弁および吸気弁開閉用駆
動装置などの機器類の使用を省くことができる。そのた
めに構造の簡略化と部品点数の低減を図り低価格化を達
成できるのにもかかわらず、水位が最低水位レベルもし
くはその付近未満に低下しても空気吸込渦の発生や呼吸
現象が防止され、振動や騒音の生じない安定状態で待機
運転を行うことができる。しかも急激な揚水遮断および
揚水開始が起こらないので運転状態が安定するととも
に、揚水運転時において貫通孔を通って羽根車の吸込部
に水が吸込まれないのでポンプの揚水能力の低下を回避
することができる。しかも、揚水運転時において、水面
に異物が浮遊していても、その異物が逆Ｕ字状空気供給
管内に吸込まれることがないために、逆Ｕ字状空気供給
管の開放端が大気に開放されるまで水位が低下した時の
吸気機能が異物によって阻害される恐れが全くなく、大
量の空気を逆Ｕ字状空気供給管を通じて羽根車の吸込部
に吸込ませて真空破壊による気中運転への切換えを確実
に行なわせることできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例を示す側面図、第２図は同
第２実施例を示す側面図である。 １……羽根車 1A……羽根車の吸込部 ３……吸込ベルマウス ８……貫通孔 ９……逆Ｕ字状空気供給管 9A……開放端 9B……折返し部 LWL……最低水位レベル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 正英 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 久 保田鉄工株式会社枚方製造所内 (56)参考文献 特開 平２−78791（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−150097（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
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よりも上方に羽根
   車を配置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込部
   が外部に通じる貫通孔をポンプ本体に形成し、この貫通
   孔に逆Ｕ字状空気供給管が接続され、該逆Ｕ字状空気供
   給管の開放端が前記最低水位レベルもしくはその付近に
   位置するとともに前記貫通孔よりも下方に位置し、かつ
   前記羽根車の吸込部に発生する最大負圧による吸込揚程
   よりも高い位置に上記逆Ｕ字状空気供給管を折返し部を
   形成したことを特徴とする立軸ポンプ。
2. 【請求項２】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よりも下方に羽根
   車を配置した立軸ポンプにおいて、前記羽根車の吸込部
   が外部に通じる貫通孔をポンプ本体に形成し、この貫通
   孔に逆Ｕ字状空気供給管が接続され、該逆Ｕ字状空気供
   給管の開放端が前記最低水位レベルもしくはその付近に
   位置し、かつ前記羽根車の吸込部に発生する最大負圧に
   よる吸込揚程よりも高い位置に上記逆Ｕ字状空気供給管
   の折返し部を形成したことを特徴とする立軸ポンプ。