JPH0826874B2 - 立軸ポンプの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、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の運転
方法に関する。

［従来の技術］ 立軸ポンプは一般に、吸水井の水位が吸込口からその
径の1.2〜1.7倍を超えるポンプ特定部位に相当するポン
プの最低水位よりも低下すると、空気吸い込み渦の発生
や呼吸現象等に起因して振動や騒音等の不都合が発生す
るため、従来においては、この最低水位以下になるとポ
ンプの運転を停止するようにしていた。しかしながら、
近時においては、ポンプ場への雨水の大量且つ急激な流
下に対応するために、降雨情報等に基づいてポンプを先
行待機運転させることが強く要望されるようになってお
り、前記のように最低水位以下では運転そのものを停止
しなければならない立軸ポンプでは、こうした要望に応
えることができないという問題があった。

こうした問題を解決するため、出願人は特開昭63−13
4897号公報に開示されるように、吸込ベルマウスの没水
位がこれ以下では空気を吸い込んでしまう最低水位に相
当するポンプ固有の特定部位より上方に羽根車を配設
し、水位が少なくともこの羽根車の入口レベル以下にな
ったとき、ポンプ内に空気を導入してこのポンプ内の水
を真空破壊により落下させ、これによって、水位が前記
特定部位以下となった場合でもポンプを気中運転させて
おくことができるようにした立軸ポンプの運転方法を提
案している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、水位が少なくとも羽根車入口レベル以
下となればポンプ内に空気を導入してポンプ内の水を真
空破壊により落下させるようにしていると、水位が前記
最低水位以下である場合は全て揚水することができず、
このため、立軸ポンプによる揚水が不能となっても吸水
井には比較的多量の水が残ってしまい、次に雨水等が流
入してきたときに対する吸水井の実質的な貯水能力が小
さくなってしまうという問題があった。

この発明は上記のような事情に鑑みなされたものであ
って、ポンプの特定部位に相当する最低水位よりもさら
に水位がさがっても揚水が可能であり、主に雨水などの
流入時の吸水井の実質的な貯水能力の向上を図ることが
できる立軸ポンプの運転方法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、この発明による立軸ポン
プの運転方法は、吸込口の没水水位がこれ以下では空気
を吸い込んでしまう最低水位に相当するポンプ固有の特
定部位よりも上方に羽根車を配設し、前記特定部位より
下方にポンプ内に連通する吸気通路の空気吸入口を配設
し、且つ前記吸気通路に吸気弁を装備してなる立軸ポン
プの運転方法であって、少なくとも水位が羽根車入口レ
ベル以上あるときは通常揚水運転を行うことによりこの
水位を低下させ、これによって水位が上記ポンプ固有の
特定部位近傍の水位に達したときもしくはそれ以前に、
上記吸気弁を開いて上記空気吸入口からこのポンプ内に
空気を導入して気水混合運転を行い、この気水混合運転
によりさらに水位が低下し且つ空気吸入口より吸入され
た空気によりポンプ内が真空破壊されたときの揚水遮断
水位から気中運転に入るようにすることを特徴とするも
のである。

［作用］ この発明によれば、水位低下時で少なくとも水位が羽
根車入口レベルに達するまでは通常の揚水運転により排
水が行われ、また、水位がポンプ固有の特定部位、即
ち、最低水位まで低下したときもしくはそれ以前に、吸
気弁が開かれることにより、吸気通路の空気吸入口から
空気を吸入しながら揚水を行う気水混合運転により排水
を行うことができる。この気水混合運転のとき、ポンプ
内に開口した空気吸入口から空気が導入されるために、
水位が最低水位以下となっても吸入口からの空気の吸い
込みが生じることがない。また、気水混合運転の継続
後、ポンプ内に導入された空気によりポンプ内が真空破
壊されると、ポンプ内の水が落下して、それ以上の揚水
を行わない気中運転となる。

［実施例］ 第１図は、この発明による立軸ポンプの運転方法の実
施例を示している。

この第１図の立軸ポンプでは、主軸（不図示）に軸支
された羽根車１が上下一対のポンプケーシング21,22内
に内装されている。下方側すなわち上流側のポンプケー
シング21には吸込筒３が接続され、上方側すなわち下流
側のポンプケーシング22には揚水管４が連結されてい
る。また、揚水管４の下流側には吐出しエルボ５が連結
され、この吐出しエルボ５の下流側に吐出弁７を備えた
吐出管６が連結されている。

前記羽根車１はポンプ固有の特定部位９よりも上方に
配設されている。この特定部位９は、水位がこれ以下に
なると前記吸込筒３の吸込口3aから空気を吸い込んでし
まう最低水位WL3に相当する部位である。吸込筒３は従
来における通常の吸込筒に比べ長尺に形成されており、
それによってその吸込口3aは、水位が前記最低水位WL3
より下方に設定される揚水遮断水位WL4である場合にお
いても十分に没水しうる位置に配設されている。但し、
この吸込口3a自体の配設位置は、従来の立軸ポンプの吸
込筒の吸込口と同一位置である。

吸込筒３には前記最低水位WL3より下方位置に吸気通
路10が接続されており、この吸気通路10のポンプ側開口
端10aが水面上に露出する水位がこの立軸ポンプの揚水
遮断水位WL4となる。

前記吸気通路10には水位検出計（不図示）が検知する
水位に基づいて開閉される吸気弁11が介設されている。
この吸気弁11は例えば、水位低下時にこの水位が前記最
低水位WL3に達すると開き、水位上昇時にこの水位が吸
気弁閉動作水位WL2に達すると閉じるように制御され
る。吸気弁閉動作水位WL2は、ほぼ羽根車３の入口レベ
ルに相当する揚水開始水位WL1と前記最低水位WL3との間
に設定される水位である。

尚、上記実施例における吸気通路10は吸込筒３の側壁
に連結される吸気管により構成しているが、第２図に示
すように、ピットＰ内に貫設した吸気通路10′として構
成し、その開口端を空気吸入口10a′としてポンプ（吸
込筒３′）内における揚水遮断水位WL4に相当する位置
に配置するようにしてもよい。

次に、以上のように構成された立軸ポンプを用いて行
うこの発明の立軸ポンプの運転方法を説明する。

まず、ポンプ吸水井Ｐ内に雨水等が流れこみ、羽根車
１が没水した状態でこの立軸ポンプを起動させて通常の
揚水運転を開始したとする。

水位が前記揚水開始水位WL1までのＡ領域にある間は
前記通常揚水運転が継続される。

また、水位がさらに下がっても、前記Ａ領域を通り越
して揚水開始水位WL1と最低水位WL3間のＢ領域にある間
は、Ａ領域からの継続的な揚水運転であり限り揚水作用
に何等の問題も生じない。

そしてこの実施例では、水位がさらに低下して最低水
位WL3と揚水遮断水位WL4の間のＣ領域に入ると以下のよ
うにして気水混合運転を行う。すなわち、水位が前記最
低水位WL3に達すると、ポンプの運転を継続したまま水
位検知計（不図示）の信号により吸気弁11を開く。この
ようにして吸気弁11を開いた時点では、揚水遮断水位WL
4に相当する位置に接続されている吸気通路10の空気吸
入口10aは没水している。しかしながら、水位は既に吸
気弁11を開かなければ吸込口3aから空気を吸込む最低水
位WL3にまで下がっており、したがって吸気弁11を開け
れば揚水しながら空気吸入口10aを介してこのポンプ内
に空気が導入される。すなわち、水位が前記Ｃ領域に入
ると空気を吸い上げながら揚水する気水混合運転が行わ
れる。このような気水混合運転においては、空気吸入口
10aからの空気の導入により揚水量が減少し、したがっ
て吸込筒３の吸込口3aからの渦を伴う空気の吸い込みは
生じない。つまり、上記のような気水混合運転を行うこ
とにより、水位が最低水位WL3以下であるにも拘らず、
渦の発生や呼吸現象に起因する振動や騒音等の不都合が
生じることなく、吸水井Ｐ内の水が揚水されていく。

上記のような気水混合運転は水位が揚水遮断水位WL4
に達するまで行われる。すなわち、水位がＣ領域の最下
端水位である揚水遮断水位WL4の位置まで低下すると、
空気が吸気通路10を介してポンプ内に大量且つ一気に導
入されポンプ内は完全に真空破壊される。したがって、
この立軸ポンプは揚水不能となり、水位がこの揚水遮断
水位WL4以下のＤ領域にある状態においては、ポンプの
運転を停止しない限り気中運転を行うのである。

次に、Ｄ領域にあった水位が吸水井Ｐへの雨水等の流
入で再度上昇してきた場合は、この水位が吸気弁閉動作
水位WL2に達した時点で水位検知計の信号により吸気弁1
1を閉じる。これによって、水位がさらに上昇し羽根車
１入口レベルとほぼ等しい揚水開始水位WL1に達する
と、羽根車１の自吸効果により残留空気を吸い上げなが
ら揚水運転を行うようになる。

以上のような方法で立軸ポンプを運転すると、最低水
位WL3より下方に設定した揚水遮断水位WL4までピットＰ
内の水を排水することができ、次にこのピットＰ内に大
量に雨水等が流入してきた場合のピットＰの実質的な貯
水能力を向上させることができる。

尚、上記のような発明による方法においては、吸気弁
閉動作水位WL2、揚水遮断水位WL4の設定を必要に応じて
変更することができる。また、実施例では最低水位WL3
を吸気弁11の開動作水位としているが、必ずしもこれに
限定されるものではない。

すなわち、例えば吸気弁11の閉動作は水位上昇時に揚
水を開始する以前に行われればよく、したがって吸気弁
閉動作水位WL2は揚水開始水位WL1と等しくてもよい。

また、吸気弁11の開動作は水位低下時にこの水位が最
低水位WL3に達する前に行われてもよい。したがって、
この吸気弁開動作水位は羽根車入口レベル以下であれば
ポンプの特定部位に相当する最低水位WL3よりも上方に
設定されていてもよい。

さらに、揚水遮断水位WL4は気水混合運転がなされた
後の真空破壊でこの立軸ポンプが揚水不能となる水位で
あり、必ずしも空気吸入口の開口位置とは一致しない。
すなわち、空気吸入口が水中から露出する前に真空破壊
により揚水不能となればその時点の水位が揚水遮断水位
となる。

さらにまた、実施例ではポンプ内の負圧力のみで空気
を導入しているが、吸気弁を開けた後の空気の導入を強
制的に行うようにすることもできる。

［発明の効果］ 請求項１によれば、吸気通路を介してポンプ内に空気
を導入することができるから、水位低下時に少なくとも
最低水位以下の水位でこの空気の導入を行うことで気水
混合運転により揚水を続行することができ、したがっ
て、吸水井等の水位を十分に低くした高い貯水能力で次
の雨水等の流入に備えることができるという効果を奏す
る。また、ポンプ内で開口する空気吸入口から空気を導
入することにより気水混合運転を行うようにしたから、
ポンプの吸込口から空気が渦状に吸い込まれることがな
く、最低水位以下の水位において揚水を行えるにも拘ら
ず、振動や騒音がほとんど生じないという効果も奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の運転方法が適用される立軸ポンプの
側面図、第２図は立軸ポンプの変形例の要部を示す側面
図である。 １……羽根車、3a……吸込口 ９……特定部位、10（10′）……吸気通路 10a（10a′）……空気吸入口、11……吸気弁 WL3……最低水位、WL4……揚水遮断水位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込口の没水水位がこれ以下では空気を吸
   い込んでしまう最低水位に相当するポンプ固有の特定部
   位よりも上方に羽根車を配設し、前記特定部位より下方
   にポンプ内に連通する吸気通路の空気吸入口を配設し、
   且つ前記吸気通路に吸気弁を装備してなる立軸ポンプの
   運転方法であって、 少なくとも水位が羽根車入口レベル以上あるときは通常
   揚水運転を行うことによりこの水位を低下させ、これに
   よって水位が上記ポンプ固有の特定部位近傍の水位に達
   したときもしくはそれ以前に、上記吸気弁を開いて上記
   空気吸入口からこのポンプ内に空気を導入して気水混合
   運転を行い、この気水混合運転によりさらに水位が低下
   し且つ空気吸入口より吸入された空気によりポンプ内が
   真空破壊されたときの揚水遮断水位から気中運転に入る
   ようにすることを特徴とする立軸ポンプの運転方法。