JPH0736145Y2

JPH0736145Y2 - 立軸ポンプ

Info

Publication number: JPH0736145Y2
Application number: JP1989085416U
Authority: JP
Inventors: 和男内田
Original assignee: 株式会社電業社機械製作所
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2004-07-20
Also published as: JPH0325889U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、吸水井の水位が急激に変化し易いポンプ設備
に用いられる立軸ポンプに関するものである。

（従来の技術）近年、都市部において市街地化や宅地化による舗装率の
向上、および下水管渠の普及等で、雨水がポンプ設備に
急激かつ大量に流入する傾向にある。しかし、この大量
の雨水が流入するのに充分な容量の吸水井を設備するこ
とは、土地が高価である等のために経済的に極めて困難
である。そこで、吸水井の容量が不充分であり、雨水の
流入により水位が大幅にしかも急激に上昇し易い。そし
て、この水位の急激な上昇に対処できるように、揚水能
力の大きな立軸ポンプが設けられている。このために、
吸水井への雨水の流入が減少すると、逆に吸水井の水位
は急激に下降し易い。

このように水位の急激な変化に対応するためには、雨水
の流入を予測して予め立軸ポンプを運転状態とする先行
待機運転が行なわれる。また、雨水の流入が減少して水
位が低下しても、しばらくは次の出水時に備えて運転が
継続される。

ところで、吸水井の水位が急激に低下したにもかかわら
ず、立軸ポンプの運転が継続されていると、第６図のご
とく、吸込ベルマウス１の下端開口より水位２が低下し
吸込ベルマウス１内は落水しても、羽根車ケーシング３
内および揚水管４内の水が回転する羽根車５で支えられ
て落水しない状態が生じる場合がある。

（考案が解決しようとする課題）第６図のごとく、羽根車５より上方の羽根車ケーシング
３内および揚水管４内から落水しない状態にあっては、
羽根車５による攪拌エネルギーにより羽根車ケーシング
３内および揚水管４内の水温が上昇する。このため、ベ
アリングや主軸６等が熱膨張して立軸ポンプに種々弊害
を生じさせる。また、羽根車５の回転は、吸込ベルマウ
ス１内から空気を吸い込み、羽根車ケーシング３内で気
水攪拌状態を生じ、羽根車５に加わるスラスト荷重は羽
根が空気と接する瞬間と水に接する瞬間とで大幅に異な
り、立軸ポンプに振動と騒音を発生させる。

本考案は、上述の従来の立軸ポンプの事情に鑑みてなさ
れたもので、水位の低下による羽根車ケーシング内およ
び揚水管内から強制的に落水させるようにした立軸ポン
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）かかる目的を達成するために、本考案の立軸ポンプは、
羽根車より高い位置で羽根車ケーシングに落水孔を穿
ち、この落水孔を開閉自在な落水弁を介して前記羽根車
ケーシングの外側と連通させ、前記落水孔が穿たれた位
置での前記羽根車ケーシング内の圧力に応じて前記落水
弁を開閉制御するように構成されている。

また、前記落水弁を、ばねの弾力により開成し、前記羽
根車ケーシング内の圧力が高いと前記ばねの弾力に抗し
て閉成するように構成しても良い。

そして、前記落水孔が穿たれた位置での前記羽根車ケー
シング内の圧力を、圧力検出手段で検出しまたはアキュ
ムレータを介して圧力検出手段で検出し、検出圧力に応
じて前記落水弁を開閉制御するように構成することもで
きる。

（作用）落水弁の開閉制御が、落水孔が穿たれた位置での羽根車
ケーシング内の圧力に応じてなされているので、水位が
低下して気水攪拌運転状態となると羽根車の吐出圧力が
低下し羽根車ケーシング内の圧力も低下して落水孔が開
成され、羽根車ケーシング内および揚水管内から強制的
に落水される。また、水位が上昇して羽根車の吐出圧力
が上昇して羽根車ケーシング内の圧力が上昇すれば、落
水弁は閉成される。

また落水弁を、ばねの弾力と羽根車ケーシング内の圧力
とによって開閉制御させるならば、落水弁の制御が、簡
単な構造で水位に応じて適宜になされる。

そして、落水弁の制御を、羽根車ケーシング内の圧力を
圧力検出手段で検出して行なうならば、検出信号を制御
回路等によって適宜に処理でき、落水弁の開成と閉成の
水位に差を設定し得る。また、圧力の検出をアキュムレ
ータを介して行なうならば、羽根車ケーシング内の圧力
が、平滑化されて安定した圧力として検出し得る。

（実施例）以下、本考案の立軸ポンプの種々の実施例を第１図ない
し第５図を参照して説明する。

まず、本考案の立軸ポンプの第１の実施例を第１図およ
び第２図を参照して説明する。第１図は、本考案の立軸
ポンプの第１の実施例の縦断面図であり、第２図は、水
位とポンプの運転状態と落水弁開度を示す図である。第
１図において、第６図と同一部材には同一符号を付けて
重複する説明を省略する。

第１図において、羽根車５を収納する羽根車ケーシング
３の羽根車５より高い位置に、落水孔10を穿ち、この落
水孔10に落水用配管11の一端が連接され、さらにこの落
水用配管11の途中に落水弁12が組み込まれる。この落水
弁12は、落水用配管11内の水流の水圧によって弁体13が
弁座14に押し付けられて閉成し、この弁体13から突出さ
れたステム15がばね16で弾性付勢されて弁体13を弁座14
から離して開成するように構成される。

かかる構成において、第２図（ア）のごとく、吸水井の
水位２が、吸込ベルマウス１の下端開口より低いところ
から上昇して羽根車ケーシング３が水没し、さらに水位
が吸込ベルマウス１の下端開口より低いところまで低下
する水位変動を一例として、ポンプの運転状態と落水弁
12の状態を説明する。

まず、水位２が上昇して吸込ベルマウス１の下端開口に
達するＡ点までは、ポンプは気中運転状態である。さら
に、水位２が上昇すると羽根車５は水とともに水面から
の空気吸込渦によって空気をも吸い込んで、ポンプは気
水攪拌運転状態となる。この気水攪拌運転状態で、吐出
圧力は低くて落水弁12は開成のままであり、羽根車５で
吸い上げられた水は落水用配管11を経て外部に排水され
る。このために、羽根車ケーシング３内には僅かな水が
滞溜しているだけであり、この羽根車ケーシング３内の
僅かな水量から羽根車５に加わるスラスト荷重は大きな
ものでなく、気水攪拌運転状態であっても、振動および
騒音は大きなものとならない。さらに、水位２が上昇し
て羽根車５の吐出圧力が上昇してＢ点に達すると、落水
弁12は落水用配管11内の水圧によりばね16の弾力に抗し
て閉成される。この落水弁16の閉成により、揚水管４内
を水が上昇し、この揚水管４内に上昇した水の水圧によ
って落水弁16の確実な閉成がなされる。そして、より水
位２が上昇すれば、水面からの空気吸込渦の発生がなく
なり、ポンプは揚水運転状態となる。

また、この揚水運転状態から水位２が逆に低下してゆく
と、水面からの空気吸込渦の発生が開始してポンプは気
水攪拌運転状態となり、水位２の低下とともに吐出圧力
も低下する。そして、吐出圧力がＣ点に達すると、落水
弁12はばね16の弾力によって開成され、落水用配管11を
経て揚水管４内の水が落水される。水位２がさらに低下
して吸込ベルマウス１の下端開口となるＤ点までポンプ
は気水攪拌運転状態であるが、落水弁12が開成されてお
り、羽根車５で吸い上げられた水は落水用配管11を経て
外部に排水されるので、羽根車５には大きなスラスト荷
重が加わることがなく、振動および騒音は大きなものと
ならない。

そして、水位２が吸込ベルマウス１の下端開口より低下
すれば、ポンプは気中運転状態となる。

ところで、落水弁12が閉成状態であれば、弁体13は弁座
14に当接しており、弁体13が落水用配管11内の水圧を受
ける受圧面積は、弁体13の面積からステム15の面積を除
いたものとなる。これに対して、落水弁12が開成状態で
あれば、弁体13はストッパ17の端面に当接しており、こ
の当接面積だけさらに弁体13の受圧面積は減少する。こ
の結果、弁体13が閉成される際の吐出圧力のＢ点より、
弁体が開成される際の吐出圧力のＣ点は低くなる。この
ように、落水弁12の開閉動作にヒステリシス特性が備わ
ることで、水位２がＢ点付近で上下しても落水弁12が開
閉動作を繰り返すハンチング状態を回避し得る。

以上のごとく、羽根車ケーシングに穿設した落水孔10に
落水弁12を設け、羽根車ケーシング３内の圧力で落水弁
12を開閉制御することによって、従来のごとく水位２が
低下したにもかかわらず羽根車ケーシング３内および揚
水管４内から落水しない不具合がなく、落水しないこと
による種々の弊害を生じない。しかも、気水攪拌運転状
態であっても、落水弁12が開成されていれば、羽根車ケ
ーシング３内には僅かな水が滞溜しているにすぎず、羽
根車５に加わるスラスト荷重は大きなものとならず、振
動および騒音も大きなものとならない。

第３図は、本考案の立軸ポンプの第２の実施例の要部縦
断面図である。第３図において、第１図と同一部材には
同一符号を付けて重複する説明を省略する。

第３図において、第１図に示すものと相違する構造は、
落水弁20として弁体21をスイング式のものとし、ばね16
を落水用配管11内に設けたことにある。

なお、第１と第２の実施例における吐出圧力に応じて開
閉制御される落水弁12,20は、上記実施例の構造に限ら
れるものでない。そして、落水弁にダッシュポット等を
設けることによって、閉成する吐出圧力と開成する吐出
圧力とを適宜に相違させても良い。

第４図は、本考案の立軸ポンプの第３の実施例の縦断面
図である。

第４図において、羽根車ケーシング３の羽根車５より高
い位置で同じレベルに、複数の落水孔10,10…を穿ち、
これらの落水孔10,10…が連通する圧力チャンバー50が
羽根車ケーシング３の外周に設けられる。そして、この
圧力チャンバー50に落水用配管11の一端が開口され、こ
の落水用配管11に電磁弁または電動弁からなる落水弁30
が設けられる。さらに、圧力チャンバー50内の圧力を検
出して電気信号を出力する圧力検出手段51が設けられ、
この圧力検出手段51から出力される信号に応じて落水弁
30が開閉制御される。

かかる構成にあっては、羽根車５の吐出圧力に応じて落
水弁30の開閉切換を行なうことができる。しかも、適宜
な制御回路を設けることで、落水弁30の閉成と開成の圧
力をそれぞれ任意に設定し得る。

第５図は、本考案の立軸ポンプの第４の実施例の要部縦
断面図である。第５図において、第４図と同一部材には
同一符号を付けて重複する説明を省略する。

第５図において、第４図に示すものと相違するところ
は、圧力チャンバー50内の圧力が圧力導通管60を介して
アキュムレータ61に加えられ、このアキュムレータ61の
内圧を検出すべく圧力検出手段51が設けられている。

かかる構成にあっては、圧力チャンバー50内の圧力が圧
力導通管60およびアキュムレータ61で平滑化され、圧力
検出手段51で安定した圧力が検出され、気水攪拌運転状
態等で羽根車５の吐出圧力に大きな脈動成分が含まれて
いても落水弁30が開閉動作を繰り返すようなことがな
く、ハンチング状態を回避し得るとともに作動精度の向
上が図れる。

なお、圧力検出手段51で羽根車５の吐出圧力を検出する
ものにあっては、第５図のごとき機械的に吐出圧力から
脈動成分を除去するものに限られず、圧力検出手段51で
得られる電気信号を電気的な平滑回路を通過させて脈動
成分を除去するものであっても良い。

（考案の効果）本考案の立軸ポンプは、以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような格別な効果を奏す
る。

請求項１記載の立軸ポンプは、水位が低下して羽根車の
吐出圧力が低下すると落水弁が開成されて揚水管内から
強制的に落水されるので、落水しないことにより攪拌エ
ネルギーで揚水管内の水温が上昇して従来のごとく種々
の弊害を生じることがなく、また振動および騒音を発生
させない。しかも、気水攪拌運転状態では吐出圧力が低
下して落水弁が開成され、羽根車ケーシング内には僅か
な水量のみが滞溜するので、羽根車に加わるスラスト荷
重は大きくなく、それだけ気中攪拌運転状態で生じる異
常振動および騒音が従来のものに比較して小さなものと
なる。

また、請求項２記載の立軸ポンプは、落水弁がばねの弾
力と羽根車ケーシング内の圧力とで、開閉制御されるの
で、簡単な構造で水位に応じて揚水管内等から強制的に
落水させることができる。

そして、請求項３記載の立軸ポンプは、羽根車ケーシン
グ内の圧力を圧力検出手段で検出して落水弁を貨幣制御
するので、制御回路により適宜に処理することで、落水
弁の開成と閉成の水位に差を設けることも容易である。
また、アキュムレータを用いるならば、羽根車ケーシン
グ内の圧力を平滑化して検出でき、開閉動作を繰り返す
ことのない安定した制御が可能である。

【図面の簡単な説明】第１図は、本考案の立軸ポンプの第１の実施例の縦断面
図であり、第２図は、水位とポンプの運転状態と落水弁
開度を示す図であり、第３図は、本考案の立軸ポンプの
第２の実施例の要部縦断面図であり、第４図は、本考案
の立軸ポンプの第３の実施例の縦断面図であり、第５図
は、本考案の立軸ポンプの第４の実施例の要部縦断面図
であり、第６図は、従来の立軸ポンプで揚水管から落水
しない状態の縦断面図である。 1:吸込ベルマウス、2:水位、3:羽根車ケーシング、5:羽
根車、10:落水孔、11:落水用配管、12,20,30:落水弁、1
6:ばね、51:圧力検出手段、61:アキュムレータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】羽根車より高い位置で羽根車ケーシングに
落水孔を穿ち、この落水孔を開閉自在な落水弁を介して
前記羽根車ケーシングの外側と連通させ、前記落水孔が
穿たれた位置での前記羽根車ケーシング内の圧力に応じ
て前記落水弁を開閉制御するように構成したことを特徴
とする立軸ポンプ。
【請求項２】請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記
落水弁を、ばねの弾力により開成し、前記羽根車ケーシ
ング内の圧力が高いと前記ばねの弾力に抗して閉成する
ように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項３】請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記
落水孔が穿たれた位置での前記羽根車ケーシング内の圧
力を、圧力検出手段で検出しまたはアキュムレータを介
して圧力検出手段で検出し、検出圧力に応じて前記落水
弁を開閉制御するように構成したことを特徴とする立軸
ポンプ。