JPH089438Y2

JPH089438Y2 - 全速待機運転ポンプ

Info

Publication number: JPH089438Y2
Application number: JP1989115841U
Authority: JP
Inventors: 宏鈴木; 隆史前原; 幸一林
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2004-10-03
Also published as: JPH0356895U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、主として大都市の雨水排水用として設備さ
れる立軸軸・斜流ポンプ又は立軸渦巻ポンプの待機運
転、つまり吸込水位に関係なく降雨情報等により予めポ
ンプを始動しておき、なお且つ流入量の多少に拘らず迅
速且つ確実に排水を行なう運転に関するもので、特に、
最低運転水位以上の吸込水位において、ポンプの設計点
に対し小水量側の領域に運転点がくるような吐出配管系
や実揚程を持つポンプに使用される。

〔従来の技術〕

従来、第３図に示すように、最低運転水位LWL以下に
羽根車２を位置させるようにした立軸ポンプ３の羽根車
２入口側の吸込管４に貫通孔５を設け、該貫通孔５に、
外気に開口6aした空気管６を取付け、最低運転水位LWL
以下にて、該貫通孔５を経て流入する空気の流入量を水
位に応じて変化して徐々に排水量を低下するようにし、
上記貫通孔５近くの待機時の最低水位LLWLでは、羽根車
の入口部に空気溜りが生じて排水を停止させるようにし
た全速待機運転ポンプは、本出願人によって先に出願さ
れている（実願平１−50221号）。

このものでは、貫通孔５部を流れる揚水の流速ｖが、
該貫通孔５付近から最低運転水位、つまり吸込管４から
の有害な空気吸込み渦の発生が生じない没水深さLWLま
での高さｈに相当する負圧を生ずるように、該貫通孔部
の吸込管の断面積を設定している。図中、１は吸込水槽
である。

一方、羽根車の直前に真直ぐな吸込管を有するポンプ
において、吸込管部における取扱液の挙動は、ポンプの
設計点付近では第４図に示すように、流路に沿って流線
イとなって一様に羽根車（の羽根）に向けて流れるが、
設計点より小水量側においては、第５図に示すように、
吸込管の中心線近傍でロのように羽根車に向けて流れ、
吸込管内壁付近でハのように、羽根車とは逆の方向に流
れる逆流成分が生じる。そしてこの逆流は、旋回成分を
有しているので、吸込管内壁付近では正圧を生じる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記した本出願人の先願にかかる全速待機運転ポンプ
においてお、設計点よりも小水量側で運転されるような
吐出配管系をもつポンプ（後述する第２図に示す揚程−
流量曲線イ上の最高実揚程を示す点Ｂに運転点が来るよ
うな吐出配管系を持つポンプ）に使用するときは、上記
したような逆流が吸込管内に発生し、貫通孔部に期待し
た負圧が発生しない。

上記のように、設計点よりも小水量側で運転されるよ
うな状況下においては、貫通孔５部に期待した低圧が発
生しないため、吸込水槽水位がLWLより更に降下する
と、空気の吸込渦が発生し、吸込管４の入口から空気を
吸込み異常な振動騒音を発生する。そして吸込水槽水位
が更に下降すると、吸込管４の入口部より空気が多量に
侵入し、急激に排水が停止し、も早、全速待機運転ポン
プとして機能しなくなるという問題点があった。

また、上記のような逆流成分を避けて吸込管の中心線
近傍に空気管を開口したもの（実開平１−76588号公報
参照）では、該空気管へのごみのからまりによって吸込
管が閉塞するという問題点が予想される。

本考案は、逆流が発生するような小水量域において
も、排水量を徐々に低下させるようにすると共に、空気
管を通しての空気流入量をごみのからまりを防止しつつ
確保するようにし、かつ、吸込管内における旋回流を抑
制するようにした全速待機運転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〕上記の目的を達成するために、請求項１の考案は、最
低運転水位以下に羽根車を位置させるようにし、該羽根
車入口側の吸込管に貫通孔を設け、該貫通孔に、最高水
位の上方に開口して外気に通じる空気管を取付け、最低
運転水位以下で安定的に空気を流入して排水量を低下さ
せるようにし、或いは最低運転水位以下で羽根車入口部
に空気溜りが生じ排水を停止させるようにして全速待機
運転を可能にした立軸ポンプにおいて、吸込管の内壁か
ら立軸芯に向かって吸込管半径の20〜70％の距離に上記
空気管を開口し、該空気管の開口を、吸込管の外壁か
ら、該吸込管の内壁に設けられた旋回防止用バッフルの
先端に通じる貫通口の端部に形成したことを特徴として
いる。

また、請求項２の考案は、吸込管の内壁に設けられた
旋回防止用バッフルの上流側の一辺を、ごみがからまな
いようになだらかに切り落すようにして形成したことを
特徴としている。

〔作用〕

本考案は上記のように構成されているので、羽根車入
口側の吸込管部に逆流が発生するような少流量域で運転
中に吸込水槽水位が最低運転水位LWL以下になった時で
も、空気管開口部を流れる揚水の流速ｖが該開口部から
最低運転水位、つまり吸込管から有害な空気吸込み渦の
発生が生じない没水深さLWLまでの高さｈに相当する負
圧が生ずるように空気管開口部位置が設定される。

即ち定常運転流量域では、羽根車入口側の流速分布が
外周では若干遅くなるもののほゞ均一の流れとなるが、
少流量域運転になると、外周側に逆流域が発生する。こ
の逆流域では、外周側の流れが吸込管に平行な羽根車か
ら吸込口に向う逆流速度成分と、吸込管円周方向の旋回
成分とを持っており、この逆流速度成分のために吸込管
の内壁付近では正圧となる。

この逆流域は、吸込管の内壁から立軸芯に向かって吸
込半径の20％以内にあり、、これにより立軸芯に向かえ
ば正流域となり、揚水の流速による負圧が発生し、空気
管開口部から外気が流入し揚水量が減少する。

また、該吸込管の内壁に設けられた旋回防止バッフル
の先端に通じる貫通口を設け、該バッフル先端に空気管
を開口しているので、旋回流が抑制され、逆流が小さく
なり、より効果的である。

また、該部における吸込管の半径Ｒは、吸込管の内壁
から立軸芯に向かって吸込半径の20％以上であれば、少
流量域で運転中に逆流の影響を受けないで正流となって
おり、揚水の流速による負圧が生じ、空気管開口部から
外気が流入し、揚水量が減少する。なお、20〜70％で充
分であるとは、軸芯中央まで空気管の開口部を延ばした
場合、軸芯近傍の流速が速くゴミ等の異物が集りやすく
なるので、ゴミが絡むのを防ぐことができる範囲であ
る。

〔実施例〕次に、本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図（ａ）は本考案の一実施例を示す全速待機運転
ポンプの縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線
による要部断面図であって、図中、第３図に記載した符
号と同一の符号は同一ないし同類部分を示すものとす
る。

図において、ポンプ３の吸込管４の羽根車２の入口付
近に、貫通孔５が設けられており、該貫通孔５の外側
は、上方に折れ曲った空気管６を経て、吸込水槽１内の
最高水位HWLより上部に常に開口6aされており、該貫通
孔５の内側は、吸込管４の内側に軸と平行に（同図
ｂ）、内部に貫通口が設けられた旋回防止用バッフル25
が突設され、該貫通口が空気管６と連通しており、該貫
通口の端部が空気管６の開口部をなしている。そして該
開口部は、吸込管４の内壁から立軸芯１に向って距離Ｄ
だけ内部に延長して形成されている。

また、該バッフル25の上流側（図で下側）の一辺25a
が、なだらかに切り落したような形状をなしている。

上記距離Ｄについては、小水量域において吸込管４の
内壁部に生じる逆流域を避けることによって、空気管６
からの空気の流入を確保する種々の実験の結果、該部の
吸込管の半径Ｒは20〜70％で充分であることが確認され
ている。

図中、２点鎖線で示す８は、渦流防止用円板で、少く
とも２枚所定間隔をおいてポンプ胴３の周面に設けるこ
とにより、流速ｖによる負圧に相当する没水深さまで水
位が低下しても、該円板８に沿って流れる水流の発生に
より吸込管４の先端から水面に至る有害な空気吸込み渦
が発生しないようにしたものである。LWLは最低運転水
位（通常の最低水位）、LLWLは待機時の最低水位、LLLW
Lは始動水位である。

上記のように構成されているので、後述する第２図に
示す揚程−流量曲線イ上の計画実揚程ハの運転点Ａで運
転されているような時には、前記した先に出願したポン
プと同様に、水槽１内の水位が最低運転水位、つまり吸
込管４からの有害な空気吸込み渦の発生が生じない没水
深さLWLより高い間は、空気の吸込みがなく押込みヘッ
ドが作用しているので、ポンプ３は正規の排水を行なっ
ている。

次いで、水位が最低運転水位LWLより低下してくる
と、羽根車２の流入側の流速ｖの流れによる負圧作用に
よって、空気管６から外気を吸込み、該空気は貫通孔５
を経て羽根車２に吸い込まれる。このように水位の低下
に応じて空気の吸込量が変化し、徐々に排水量が低下す
る。そして、吸込水槽１への流入量と、空気吸込みによ
り低下した排水量とが一致した水位でバランスして水位
が一定になる。

更に、吸込水槽１への流入量が減少して水位が低下
し、貫通孔５附近の待機時の最低水位LLWLまで達する
と、羽根車２の入口側に空気溜りが生じて、ポンプ３は
完全に排水を停止する。

一方、水位が回復して羽根車２の入口端に近い水位に
達すると、空気の置換作用、つまり自吸作用によって、
ポンプ３の排水能力が回復して排水を開始するが、その
初期では、空気管６の上端開口6aが外気に開放されてお
り、該空気管６を経て貫通孔５から空気を吸込んでいる
ので、急激な揚水開始は起らない。

従って、何ら外部から制御することなく、安定した待
機運転が可能になる。

また、第２図に示す最高実揚程を示す点Ｂに運転点が
来るような吐出配管系をもつポンプにおいては、最高効
率点に対しかなり小水量側の運転点となり、この時の揚
水の挙動は、前記した第５図に示すように吸込管内壁付
近で逆流が生じているが、空気管の開口部がバッフル25
の内部の貫通口を経て該吸込管内部に挿入されているの
で逆流域を避け、空気管６からの空気の流入が確保され
るので小水量域においても排水量を徐々に低下させるこ
とができる。また、上記挿入管部は、半径Ｒの20〜70％
に保たれているので、揚水中の夾雑物のからまる機会も
少なくて済む。

また、軸と平行に設けられたバッフル25によって、吸
込管４内での旋回流が緩和されるばかりでなく、バッフ
ル25の上流側の一辺25aがなだらかに切り落したように
形成されているので、揚水中のごみが該一辺25aに沿っ
て流れ、からまることが防止される。

また、空気管６の上端が水中に没している場合、貫通
孔５部の負圧によって空気管６内に水の流れが生じ異物
閉塞の可能性があって不都合であるため、空気管６の上
端を最高水位の上方で外気に開口し、最低運転水位以下
での運転に移行する際、該空気管６を経て羽根車内へ確
実に速やかに空気を流入させることによって、排水量の
減少が迅速且つ円滑に行われ、異常な振動騒音の発生を
未然に防ぐことができる。

第２図は、全速待機運転ポンプにより空気流入量の変
化によるポンプ性能の変動を、縦軸に全揚程（％）を、
横軸に排出量（％）をそれぞれとって示した線図であっ
て、曲線イは揚程−流量（Ｈ−Ｑ）曲線、曲線ロは計画
揚程（直線ハ）時の抵抗曲線、曲線ニは最高実揚程（直
線ホ）時の抵抗曲線をそれれ表わしている。

図中の点Ａは、計画実揚程で空気流入がない場合の運
転点を示しており、この時の揚水の挙動は、第４図に示
すように一様に羽根車に向って流れている。また図中の
点Ｂは、最高実揚程で空気流入がない場合の運転点を示
しており、最高効率点に対しかなり小水量側の運転点と
なる。この時の揚水の挙動は、第５図に示すように吸込
管内壁付近では逆流が生じている。

〔考案の効果〕

以上説明したように、請求項１の考案によれば、最低
運転水位以下に羽根車を位置させるようにし、該羽根車
入口側の吸込管に貫通孔を設け、該貫通孔に、最高水位
の上方に開口して外気に通じる空気管を取付け、最低運
転水位以下で安定的に空気を流入して排水量を低下させ
るようにし、或いは最低運転水位以下で羽根車入口部に
空気溜りが生じ排水を停止させるようにして全速待機運
転を可能にした立軸ポンプにおいて、吸込管の内壁から
立軸芯に向かって吸込管半径の20〜70％の距離に上記空
気管を開口し、該空気管の開口を、吸込管の外壁から、
該吸込管の内壁に設けられた旋回防止用バッフルの先端
に通じる貫通口の端部に形成したことにより、ポンプの
運転点に拘らず、即ち実揚程、管路抵抗の如何に拘ら
ず、ポンプ吸込水槽の水位によってのみ、安定的に空気
を流入させることが可能となるばかりでなく、上記空気
管の開口部を、旋回防止用バッフルに穿設した貫通口の
先端に形成したことにより、旋回防止効果と相俟って、
空気管からの空気の流入が円滑に行われる。

また、空気管の開口位置を前記のように20〜70％つま
り、立軸芯から離したことにより、揚水中に含まれるご
みが空気管開口部にからまることが防止されるばかりで
なく、これらごみ対策を施したリブ又はバッフルを組み
合わせることによって、ごみ詰まりによる羽根車入口部
の閉塞を防止することが可能となる。

また、空気管の上端を最高水位の上方に開口されたこ
とにより、空気管への異物の閉塞を防ぎ、吸込水槽内の
水位が最低運転水位以下に低下したとき、該空気管を経
て速やかに且つ確実に羽根車内に空気を流入させること
ができるので、排水量の減少が迅速且つ円滑に行われ、
異常な振動騒音の発生を未然に防ぐことができる。

また、請求項２の考案によれば、吸込管の内壁に設け
られた旋回防止用バッフルの上流側の一辺を、ごみがか
らまないようになだらかに切り落すようにしたことによ
り、上記空気管の開口位置を立軸芯から離したことと相
俟って、一層、揚水中に含まれるごみが空気管開口部に
からまることが防止され、また、ごみ詰まりによる羽根
車入口部の閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本考案の一実施例を示す全速待機運転ポ
ンプの縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線に
よる要部断面図、第２図は空気流入量の変化によるポン
プ性能の変動を示す線図、第３図は先願にかかる全速待
機運転ポンプの縦断面図、第４図及び第５図は立軸ポン
プの作用説明図である。１…吸込水槽、２…羽根車、３…ポンプ、４…吸込管、
５…貫通孔、６…空気管、25…旋回防止バッフル、25a
…バッフルの一辺

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】最低運転水位以下に羽根車を位置させるよ
うにし、該羽根車入口側の吸込管に貫通孔を設け、該貫
通孔に、最高水位の上方に開口して外気に通じる空気管
を取付け、最低運転水位以下で安定的に空気を流入して
排水量を低下させるようにし、或いは最低運転水位以下
で羽根車入口部に空気溜りが生じ排水を停止させるよう
にして全速待機運転を可能にした立軸ポンプにおいて、
吸込管の内壁から立軸芯に向かって吸込管半径の20〜70
％の距離に上記空気管を開口し、該空気管の開口を、吸
込管の外壁から、該吸込管の内壁に設けられた旋回防止
用バッフルの先端に通じる貫通口の端部に形成したこと
を特徴とする全速待機運転ポンプ。
【請求項２】吸込管の内壁に設けられた旋回防止用バッ
フルの上流側の一辺を、ごみがからまないようになだら
かに切り落すようにして形成したことを特徴とする請求
項１記載の全速待機運転ポンプ。