JPS5922071B2 - ポンプ吸込水槽の渦発生防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ吸込水槽内の渦、特に空気吸込渦の発生
を防止するようにするための渦発生防止装置に関するも
のである。

水槽内に下向きに開口を有し、垂直方向に延びる吸込管
を設置し、その吸込管を介して水槽内の水をポンプで汲
み上げる場合、水槽内とりわけ吸込口付近に各種形態の
渦が発生し、ポンプ運転上程々の不都合を生じる。

′これら渦の形態としては、吸込口と水槽底面
を結ぶ水中渦、吸込口と水槽側壁を結ぶ水中渦および自
由表面と吸込口を結ぶ空気吸込渦の三つが考えられる。

そこで本発明者は可視化により水槽内の流れを三次元的
に観察し、渦発生要因およびその過程の究明を試みた。

第１図イ２口は試験を行なった吸込ピットを示しており
、図中１はポンプ吸込水槽、１ａはその底面、１ｂはそ
の後壁、１ｃはその側壁、１ｄは自由表面、２は吸込管
、２ａはその吸込口、Ｘは水様の幅、Ｙは後壁１ｂから
吸込管２の中心線までの距離、Ｚは底面１ａから吸込管
２の下端までの距離、Ｓは自由表面１ｄから吸込管２の
下端までの距離、ｘ、ｙ、ｈは可視化のため照射した平
行光束の位置をそれぞれ示している。

第２図には渦の形態が示されており、Ｆｏは吸込口２ａ
と底面１ａを結ぶ水中渦を示す。

Ｆｌは吸込口２ａと側壁１ｃ、１ｃを結ぶ水中渦、Ｆ２
は吸込口２ａと自由表面１ｄを結ぶ空気吸込渦で、この
渦Ｆ２がポンプ運転上置も悪影響を与える。

第３図ないし第８図には渦の発生過程とフローパターン
の一例が示されており、第３図イ２口。

ハは自由表面近＜（ｈ２ ｈ２断面）の流れを示し、
Ｆ２の発生過程をイから口、ハへと示している。

第４図イ２口、ハは水槽１内の吸込口２ａ付近の流れを
示し、イはＸＱ Ｘ□断面でｒｏの発生がみられ、口
はＸＩ ＸＩ断面、またハはＸ２−Ｘ２断面でハＬ、
ｒｌＲの発生がみられる。

第５図はｈｏ−ｈｏ断面で吸込口２ａにおけるＴｏ、Ｆ
ｌ 、Ｆ２の関係を示している。

第６図イ２口には後壁間隔Ｙの小さい場合の渦形態が示
されており、イはｙｌ−ｙ１断面（後壁１ｂよりみる）
、口はｈ２−ｈ２断面で、図イにおいて右側に強い渦が
発生していることを示している。

第７図は水路近寄速度の流速分布を示している。

前述した各種のフローパターンを検討の結果、ポンプ運
転土竜も悪影響を与える空気吸造渦Ｆ２の生成には吸込
管２の後流にできる後流渦ならびに水槽側壁１ｃ、Ｉｃ
ならびに１ｂと吸込口２ａを結ぶ水中渦Ｆ１が大きく寄
与していることが確認された。

よってこれらの点に着目し、空気吸造渦Ｆ２の発生防止
対策としては、 （１）吸込口２ａと水槽側壁１ｃ、ｌｃならびに後壁１
ｂを結ぶ水中渦Ｆ１を弱（する。

（２）水槽底面１ａ近くの流速を自由表面１ｄ近くの流
速より早くする。

（３）吸込口２ａまわりの旋回流をな（シ、対称流れと
する。

（４）後流渦ができ難くする ことが重要である。

したがって本発明の目的は比較的に簡単な手段で上記の
要望事項を満足し、もって空気吸造渦の発生を防止でき
るポンプ吸込水槽の渦発生防止装置を提供するにある。

本発明者は種々の実験の結果、吸込管の近くで吸込管の
上流側に、吸込管に向って下り勾配となるようにして板
状体を水中に設置することにより前記（１）ないしく４
）の条件を満足し、可及的空気吸造渦Ｆ２の発生を減少
させるにいたった。

これにより吸込管２の限界没水深さＳｃ （空気吸造渦
が発生し始める時の自由表面１ｄから吸込管の下端まで
の距離）を減少させることができた。

すなわち本発明によれば、ポンプ吸込水槽内に吸込管を
設置し、その吸込管を介してポンプにより水を汲み上げ
るようにしたポンプ装置において、吸込管は下向きに吸
込口を有し、そして垂直方向に延びており、かつ吸込管
の近くで吸込管の上流側に吸込管に向かって下り勾配と
なるようにして板状体が設置されている。

したがって板状体によって水槽内の水流が吸込管の開口
に向い、また後壁の下部に向って流れるので、水中渦を
弱め、この板状体による下向きの流れが水槽底面の流速
を速め、かつ吸込口まわりの旋回流の発生もなくすこと
ができ、後流渦ができに（くなる。

本発明の実施に際して、板状体傾斜角度θのθ−２０度
〜６０度が好ましい。

このようにすることによって特に上記の作用が好適に行
なわれる。

また板状体が間隔をへたてて複数設けるのも好ましい。

さらに、板状体の没水深度を可変にすることも効果的で
ある。

以下第８図以下の図面を参照して本発明の詳細な説明す
る。

第８図イ２口には本発明の第１実施例が示されており、
イはマウント無し、口はマウント３を設けたポンプ吸込
水槽を示し、板状体４が吸込管２の近（で吸込管２の上
流側に、吸込管２に向って下り勾配となるようにして水
中に設置されている。

これら図に示す流線よりわかるように、水流は板状体４
にガイドされて流れ、後流渦、水中渦Ｆ１の発生が極力
おさえられ、その結果空気吸造渦Ｆ２の発生をみない。

実験の結果によれば第９図において、板状体４の傾斜角
度θはθ＝２０°〜６０°Ｘ吸込管２のベルマウス径り
に対する吸込管２の下端から板状体４までの距離りとの
関係はｈ ＝ ０．５ Ｄ〜１．０Ｄ。

同吸込管２の中心線から板状体４までの距離ｙとの関係
はｙ＝０．５Ｄ〜３Ｄが最適であることが判明した。

第１０図は板状体の吸込管限界没水深さに及はす影響を
示すグラフであって、Ａは第８図イに示す場合、Ｂは第
８図口に示す場合、Ｃは板状体を設けていない場合、Ｄ
は下記にて説明する板状体を垂直に設けた場合のグラフ
であって、板状体を設けない場合には流速が増大すると
吸込管の限界没水深さが著しく増大することがわかる。

第１１図イ２口は板状体４′を垂直に設けたものである
が、この場合には板状体４′の上流側に早くから渦が生
じ、また板状体４′後の乱れが大きく気泡を吸込みやす
く、第１０図に曲線りで示すように板状体を設けない場
合よりもさらに吸込管の限界没水深さが大きくなり、所
期の目的を達成することができなかった。

第１２図は本発明の第２実施例を示し、この実施例では
板状体４が水中に没入されて設置されているが、板状体
４の垂直方向の高さＫが吸込管２の吸込口２ａの直径の
０．５倍以上あれば、板状体４の上端が水面から出てな
くても前記と同様な渦発生防止効果がある。

第１３図は本発明の第３実施例を示し、この実施例では
板状体４，４．・・・が間隔をへだてて複数設けられて
いる。

このように板状体４，４．・・・を複数設ける払近寄り
流速分布をなめらかに変えることができる。

２枚の場合の板状体４の垂直方向の高さをＫとし、その
間隔をＬとし、マウント３からの高さをＮとすると、こ
れらの値はいずれも吸込口２ａの直径の０．３倍位が好
ましい。

第第１４図は本発明の第４実施例を示し、この実施例で
は板状体４が自明の手段により可動になっており、例え
ば吸込管２の上流側の水槽の両側壁に案内体としての切
欠きを設げた溝５に板状体４をわたし、没水深度を変え
ることができるようになっている。

以上説明したいずれの実施例においても板状体の一部が
水面内にあれば空気吸造渦の発生を防止でき、板状体の
半分以上が自由表面以下にあれば空気吸造渦の発生が確
実に防止され、かつ吸込水槽内流速が大きい場合でも効
率よくポンプを運転することができる。

さらに構造的にも簡単なものであって簡単に設置するこ
とができ、また経費の点でも問題ないものである。

【図面の簡単な説明】 第１図イ２口は吸込管の配置された吸込ピットを示す図
である。 第２図はポンプ吸込水槽内の各種湯の形態を示す図であ
る。 第３図ないし第８図は渦の発生過程とフローパターンと
を示す図で、第３図イ２口、ハは自由表面近（の流れに
おける空気吸造渦Ｆ２の発生過程を、第４図イ２口、ハ
は水槽内部の吸込口付近の渦発生状態を、第５図は吸込
口における水中渦ＦＯ％水中渦Ｆ１、空気吸造渦Ｆ２の
関係を、第６図イ２口は吸込管から水槽後壁までの間隔
が小さい場合の渦形態を、第７図は水路近寄速度の流速
分布をそれぞれ示す図である。 第８図イ２口は本発明の第１実施例を示すもので、イは
マウントを設けてない水槽に板状体を設置した場合の、
また口はマウントを設けた水槽に板状体を設置した場合
の各側断面図である。 第９図は板状体の設置条件を説明するだめの説明図であ
る。 第１０図は板状体の吸込管限界没水深さに及ぼす影響を
示すグラフである。 第１１図イ。口は板状体を垂直に設けた場合の平面図お
よび側断面図である。 第１２図ないし第１４図は本発明の第２ないし第４実施
例を示す側断面図である。 １・・・・・・水槽、２・・・・・・吸込管、４・・・
・・・板状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプ吸込水槽内に吸込管を設置し、その吸込管を
   介してポンプにより水を汲み上げるようにしたポンプ装
   置において、吸込管は下向きに吸込口を有し、そして垂
   直方向に延びており、かつ吸込管の近くで吸込管の上流
   側に吸込管に向って下り勾配となるようにして板状体を
   設置してなることを特徴とするポンプ吸込水槽の渦発生
   防止装置。 ２ 板状体の傾斜角度θがθ＝２０度〜６０度であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプ吸込
   水槽の渦発生防止装置。 ３ 板状体が間隔をへだてで複数設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプ吸込水槽
   の渦発生防止装置。 ４ 板状体の没水深度を可変ならしめたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のポンプ吸込水槽の渦発生
   防止装置。