JPS5924278B2 - 渦巻ポンプの自吸機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自吸式渦巻ポンプにおける自吸機構に関す
るものであり、特にインペラの作動によって流体周回路
として機能する渦巻状通路に関連して、格段の自吸効率
を得るように設計された自吸孔を備えた自吸機構に関す
るものである。

周知のように、自吸式渦巻ポンプは、渦巻通路に関連し
て自吸孔を備えている。

従来の自吸式渦巻ポンプにおける自吸孔は、渦巻通路よ
り排出される空気を再び吸引しないように渦巻通路の下
部に設けである。

しかしながら、このような構成のポンプ装置では、土砂
等多量のスラリーを含んだ溶液を取り扱う場合、ポンプ
ケース下部に土砂が沈澱して自吸孔を閉塞してしまい、
自吸機能をはださなくなるという問題点を有していた。

そこで、この発明では、自吸式渦巻ポンプにおいて、渦
巻通路に関連して形成される自吸孔を渦巻通路の上方に
設け、それにともなって生じるであろう空気の再流入を
防止するだめの諸手段を有機的に組み合わせて構成して
成る自吸式渦巻ポンプにおける自吸機構を提供すること
にある。

以下、その具体例を図面について説明するに、１は、略
円形の内周面１ａを有するポンプケーシング、２は、ポ
ンプケーシングの内周面１ａ内の定位置（同軸位置）に
設置された渦巻状通路構成体で、この構成体の中心部に
は、２枚の羽根３ａを備えだインペラー３が支軸３ｂに
よって回転自在に支持された状態となっている。

このような構造のポンプは、通常、渦巻状通路構成体２
内にインペラー３の外周に沿って半周から全周に及ぶよ
うな渦巻状通路２ａを備えていて、この通路の排出側開
口部２ａ′から流出した水がポンプケース１内の水溜室
４（この水溜室は、ポンプケース内部の空間を利用して
、できる限り大きな内容積を生じるように設けられてい
る）に流入するようになった一続きの流通空間を持って
いる。

従って、インペラーの支軸３ｂに対してモーター等（図
示されていない）の回転駆動軸が接続された場合は、そ
の駆動力によってインペラー３が回転し、ポンプケーシ
ング１の上側部にある吸入口５から吸入された水がイン
ペラー３の中心部の流入孔３′より渦巻状通路２ａ中に
遠心力によって放出され、次でその通路の排出側開口部
２ａ′から水溜室４を通ってポンプケーシング１の上側
の、上記の吸入口５近辺にある吐出口６より吐出される
こととなるが、そうした各部の構造並びに流通方式は周
知に属する。

この発明は、前述のような渦巻ポンプの構造において、
上記の渦巻状通路２ａの提供のための渦巻壁２ｂを、渦
巻状通路構成体２の周内部２ｃに関する頂点近傍位置：
Ａから少なくてもその周円のほぼ３／４の範囲に達する
位置二Ｂ−１で設定し、そうした渦巻壁２ｂの一方の外
端個所、すなわち上記のＢ位置に水溜室４の上部空間に
向けて上向きに排出側開口部２ａ′を形成するとともに
、その他方の内端個所、すなわち上記のＡ位置に水溜室
４と連通する自吸孔１０を開設し、さらに渦巻状通路の
排出側開口部２ａ′に対面させて、好ましくはポンプケ
ーシング１の上記内壁面１ｂから水溜室４の中央部へ向
かって幾分か上方に傾斜するごとく延びる遮蔽板１１を
配置し、上記の自吸孔１０と排出側開口部２ａとの間の
渦巻壁接続部分２ｄ上に、それらの自吸孔及び排出側開
口部を相互に分離するための水切シ板１２を実質上垂直
に突設し、かつ自吸孔１０の開口領域：Ｓを渦巻状通路
２ａの軸線方向の幅＝Ｄ（該軸線はインペラーの軸線と
一致する）よりも細幅：ｄ、に制約するために、その通
路の幅を規定している左右の側壁２ ｅ ｔ ２ ｆの
中のいずれか一方の側２ｅから、自吸孔１０の幅方向に
沿ってＤ−ｄｌの寸法：ｄ２のじゃま板２ｇを突設した
ことを要旨とし、これによってポンプケーシング１内で
渦巻状通路の排出側開口部２ ａ’から水溜室４に流入
した後に、遮蔽板１１に当って方向を転じて自吸孔１０
に入るような水流を生じさせるだけでなく、そのような
水流を、上記のじゃ１板部材２ｇにより渦巻状通路２ａ
の入口内部に発生させた強力な負圧の作用の下で、該通
路内に強制的かつ多量に導入することができるようにし
たものである。

尚、図面において７は、ポンプケーシング内の残留水を
抜き出すだめのドレーン口、８は、フロントカバー、９
は、逆止弁を示す。

このようなポンプの構成によれば、上述のごとく、イン
ペラー３の回転に伴なって、渦巻状通路の排出側開口部
２ ａ’から出た水は、遮蔽板１１に尚たり、直ちに吐
出口６へ向かうことなく方向を転じて第２図中の矢印の
ととく自吸孔１０へ向かつて流れるようになり、その初
期の自吸作用を行なう段階では（このときは、該吸入口
にまだ水が致達しておらず、該インペラーの上流側には
、限られた量の水と、該吸入口を含む流路中に侵入して
いる空気とが存在している）、次のような運転状態を実
現することが可能になる。

つまり、インペラー３が回転を始めると、それによって
自吸孔１０から流入する水（呼水）が渦巻壁２ａの内端
のＡ位置からその外端のＢ位置まで、渦巻状流路構成体
２ないしはインペラー３の周円に沿ったほぼ３／４の範
囲を流動し、次で遮蔽板１１に向かって流れるようにな
るけれども、この発明においては、自吸孔１０の開口領
域（面積）を渦巻状通路の軸線方向の幅：Ｄよりも細幅
に制約しているところの上記のじゃま板部材２ｇの存在
により、水溜室４内の呼水が自吸孔１０を通過する際、
水の流速の変化にともなって、下流側に高い負圧を生じ
る結果、自吸孔１０の周辺上部の呼水を該負圧により強
制、的に吸引し、渦巻状通路２ａに沿って勢いよく周回
させることができ、その際にインペラー３の中心部の流
入孔３を通して水及び空気を渦巻状通路２ａ内に引き込
んで、これをその通路の排出側開口部２ａ′上にある遮
蔽板１１に向かって放出するととができるように々る。

この後、遮蔽板１１に当った水は、そこで空気を取シ除
かれ（この場合の空気は、細かな泡になって、該水溜室
内の水面より発散する）、水切り板１２の上方を迂回し
てから再び自吸孔１０に入り、渦巻状通路中を流動する
、以上のような流通系路では、自吸孔１０に入る呼水内
に空気を含むことがないのみならず、渦巻状通路２ａの
内部において、該呼水を一端（Ａ位置）から他端（Ｂ位
置）までの、回転角にして２７０°以上に及ぶ流通全体
を通して周回させることができるために、インペラー３
の周囲が水の壁でシールされた状態となり、流入孔３′
から吸引する水並びに空気の吸引特性が一段と高められ
ることになる。

勿論、前述したごとき自吸作用は、水溜室４内の水面レ
ベルが一定レベル、厳密には自吸孔１０のレベル以上の
高さにあるという条件の下七反復して行々うことができ
るものである。

従がって、一般的な自吸式ポンプにおいては、自吸孔１
０の上方の空間の容積をできる限り大きくすることによ
り上記の条件を満たすようにしているが、そうする代り
に、第３図に示すごとく上記の遮蔽板１１の下方を通っ
た呼水の流れが第２図中の符号。

で示すものをも含めて全て自吸孔１０へ向かうように、
渦巻壁２ｂ上の、自吸孔１０に近い位置に水流規制板１
３を設けておくときは、２図中の矢印１５．１６で示す
ような水流が全体的に盛り上がるように々ることから、
水溜室４内の呼水の量が比較的少ない場合であっても、
大きな容量の水溜室（呼水の絶対量が多いもの）を用い
ているときと同じような運転状態（該自吸孔上に多量の
呼水を貯えている状態）を実現することができ、呼水の
量が原因と女って、自吸孔１０直下の強力な負圧の影響
によりその開口部の上方に渦を生じさせたり、一旦取り
除いた空気を呼水と共に再度渦巻状通路２ａ内に導入す
ることがなくなる。

ここで、渦巻状通路構成体２について補足するに、この
構成体は、第１図及び第２図或は第３図から明らかなよ
うに、周内部２ｃを有する環状の側壁部分と、この側壁
部分の内側面上に接合した状態の渦巻壁２ｂ及びとの渦
巻壁の両端部を接続している弧状の渦巻壁接続部分２ｄ
とから成るもので、第２図の例では該接続部分上の、自
吸孔１０と排出側開口部２ａ′間を相互に隔てる位置に
水切り板１２を渦巻壁２ｂの横幅（軸線方向の幅）と同
じ幅を以ってその外周面上に突出させるようにし、又第
３図の例においては、そのような水切シ板１２に加えて
、前述の水流規制板１３を同様に渦巻壁２ｂの横幅と同
じ幅でその外周面上に突出させた構成としである。

そして、その中の前者の水切り板１２に関しては、排出
側開口部２ａ’から出た水を上方の遮蔽板１１に向かっ
て放出するのを助けるべく渦巻壁接続部分２ｄ上に実質
上垂直に設け、さらに後者の水流規制板１３は、遮蔽板
１１の側方を通った水が該規制板によってスムーズに向
きを変えて自吸孔１０に流入するように、渦巻壁２ｂの
放射線方向に突出させた状態としであるが、これを現実
に製作するに当っては、それらの各部分を別個に形成し
ないで、鋳造により一体に設けるべきである。

この他、上述した構造のポンプを実施する場合は、水切
り板の上端部１２ａを自吸孔１０の側に向かって円形に
湾曲させておくのがよく、そうすれば、水切り板１１の
上方を流れる水の流通抵抗を減じて、該上端部の周りに
生じがちな好壕しくない渦の発生を抑えることに役立つ
。

この発明は、以上のように、渦巻状通路構成体２の上部
に位置する自吸孔１０と、その近辺に配した遮蔽板１１
及び水切り板１２とを具備して成っていて、上述したよ
うなじゃま板部材２ｇを適用することによシ、自吸孔１
０の下側近傍位置（前記渦巻状通路の入口内部）に強力
な負圧を発生させることができるようにした新規なポン
プを構成したものであるので、実施により次のような利
益を挙げることができる。

ａ 一般に、この種の自吸式ポンプの自吸孔は、渦巻状
通路からポンプケーシングの上部に向かって放出される
呼水中の空気を再度該通路内に吸引しないように、渦巻
壁の下側部に設けられるため、土砂等、多量のスラリー
が渦巻壁の下部に貯積されることによって自吸孔が短時
間で塞がるという事故が発生するが、この発明において
はそうした事故を生じない。

ｂ 遮蔽板により予め空気を取シ除いた状態の呼水を渦
巻状通路内に導入して、その周円のほぼ３／４の範囲に
亘って流動させるようにしたから、インペラーの周囲を
水の壁でシールした状態とすることができ、インペラー
の中心部の流入孔から吸引する水並びに空気の吸引特性
を一段と向上させることができる。

Ｃ渦巻状通路の排出側開口部から放出した水を水切り板
の側方より遮蔽板を介して速やかに（最短の流通系路で
）自吸孔へ返送することができるようになるとともに、
特に自吸孔の側方に水流規制板を設けたときに、それに
よって自吸孔上に呼水を盛り上げた状態とすることがで
きるため、一般の自吸式のポンプのように、大きな水溜
室を設けて高い水面レベルを維持しておく必要がなく、
比較的小さな容量の水溜室を設けておくだけで、短時間
のうちに所望の自吸運転を完遂することができる。

ｄ 上記のＣの利益に基すいて、ポンプ全体の小型化が
可能になる。

ｅ 自吸孔に近い位置に水流規制板を設置して、遮蔽板
の下方を通過した水流の全部をポンプケーシングの内周
面に沿って周回させることなく、直接的に自吸孔へ向け
て流動させることにより、ポンプケースの内部、特にそ
の下側に貯積される土砂の量を大幅に減少させることが
でき、長時間運転しても故障を生じ難い。

ｆ 自吸孔に対してその開口領域を渦巻状通路の軸線方
向の幅よりも細幅とするだめのじゃま板部材を設けであ
るため、呼水が自吸孔よシ渦巻状通路内に流入する際に
強力な負圧を発生させて、自吸時間の短縮し、自吸高さ
を一段と向上させることができる。

ｇ 上記のｆに関連して、じゃま板部材を設けである側
の側壁に凹陥部を形成しておくと、より強力な負圧を発
生させることが可能になる。

ｈ 主として、上記のす、ｃ及びｆ２ｇの利益により、
第６図に示すごとくこの発明のポンプの自吸能力（自吸
高さ）を従来の同種・同型のものが４〜６ｍであるのに
比べて、最大９．３〜９．５ｍにまで高めることができ
る。

尚、同図では、曲線Ａで第２図に示す実施例に対応する
ポンプの自吸能力を表わし、曲線Ｂで第３図の実施例の
場合の自吸能力を表わし、曲線Ｃ及びＤで渦巻壁の下側
部に自吸孔を備えている二種類のポンプの自吸能力を表
わしている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による渦巻ポンプの実施例を示す部分
破断側面図、第２図は第１図における■−■線断面図、
第３図は第２図のポンプの改良例を示す同上図、第４図
は第２図並びに第３図におけるＩＶ−ＩＶ線断面図、第
５図は第４図における■−Ｖ線断面図、第６図はこの発
明のポンプの自吸能力を従来のポンプのそれと比較して
示すグラフである。 １・・・・・・ポンプケーシング、１ａ・・・・・・内
周面、２“°°・・・渦巻状通路構成体、２ａ・・・・
・・渦巻状通路、２ｂ・・・・・・渦巻壁、２ｃ・・・
・・・周内部、２ｄ・・・・・・渦巻壁接続部分、２ｅ
ｔ２ｆ・・・・・・側壁、２ｇ・・・・・・じゃま板部
材、計・・・・・インペラー、４・・・・・・水溜室、
５・・・・・・吸入口、６・・・・・・吐出口、１０・
・・・・・自吸孔、１１・・・・・・遮蔽板、１２・・
・・・・水切り板、１３・・・・・・水流規制板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 略円形の内周面１ａを有するポンプケーシング１と
   、このケーシングの内周面１ａ内の定位置に設置した渦
   巻状通路構成体２と、この構成体の中心部に回転自在に
   装着したインペラー３とを備えるとともに、前記渦巻状
   通路構成体の渦巻状通路２ａの排出側開口部２ ａ’を
   前記ポンプケーシング１内の水溜室４に対して開通させ
   た構造とすることにより、前記インペラー３の回転に伴
   なって、吸入口５から吸入した水を前記インペラー３の
   中心部より前記渦巻状通路２ａ中に遠心力によって放出
   し、次でその通路の排出側開口部２ａ′から前記水溜室
   ４を通して吐出口６より吐出するごとく動作する渦巻ポ
   ンプにおいて、 前記渦巻状通路２ａの提供のだめの渦巻壁２ｂを、前記
   渦巻状通路構成体２の周内部２ｃに関する頂点近傍位置
   ：Ａから少なくてもその周円のほぼ３／４の範囲に達す
   る位置二Ｂまで設定し、そうした渦巻壁２ｂの一方の外
   端個所（Ｂ位置）に前記水溜室４の上部空間に向けて上
   向きに前記排出側開口部２ａ′を形成し、前記渦巻壁２
   ｂの他方の内端個所（Ａ位置）に前記水溜室４と連通す
   る自吸孔１０を開設し、前記渦巻状通路の排出側聞口部
   ２ａ′に対面させて遮蔽板１１を配置し、前記自吸孔１
   ０と前記排出側開口部２ ａ’との間の渦巻壁接続部分
   ２ｄ上に、それらの自吸孔及び排出側開口部を相互に分
   離するだめの水切り板１２を実質上垂直に突設し、かつ
   前記自吸孔１０の開口領域：Ｓを前記渦巻状通路２ａの
   軸線方向の幅＝Ｄよりも細幅：ｄｌに制約するために、
   その通路の幅を規定している左右の側壁２ｅ、２ｆの中
   のいずれか一方の側２ｅから、前記自吸孔１０の幅方向
   に沿ってＤ−ｄｌの寸法：ｄ２のじゃま板部材２ｇを突
   設したことを特徴とする渦巻ポンプの自吸機構。 ２ 前記渦巻状通路２ａの軸線方向の幅＝Ｄに対する前
   記じゃま板部材２ｇの寸法：ｄ２の比率、Ｄ対ｄ２がほ
   ぼ２対１であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の自吸機構。 ３ 前記水切り板の上端部１２ａを前記自吸孔１０の側
   に向かって円形に湾曲させたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の自吸機構。 ４ 略円形の内周面１ａを有するポンプケーシング１と
   、このケーシングの内周面１ａ内の定位置に設置した渦
   巻状通路構成体２と、この構成体の中心部に回転自在に
   装着したインペラー３とを備えるとともに、前記渦巻状
   通路構成体の渦巻状通路２ａの排出側開口部２ａ′を前
   記ポンプケーシング１内の水溜室４に対して開通させた
   構造とすることにより、前記インペラー３の回転に伴な
   って、吸入口５から吸入した水を前記インペラー３の中
   心部より前記渦巻状通路２ａ中に遠心力によって放出し
   、次でその通路の排出側開口部２ａ′から前記水溜室４
   を通して吐出口６よシ吐出するごとく動作する渦巻ポン
   プにおいて、 前記渦巻状通路２ａの提供のための渦巻壁２ｂを、前記
   渦巻状通路構成体２の周内部２ｃに関する頂点近傍位置
   ：Ａから少なくてもその周円のほぼ３／４の範囲に達す
   る位置二Ｂまで設定し、そうした渦巻壁２ｂの一方の外
   端個所（Ｂ位置）に前記水溜室４の上部空間に向けて上
   向きに前記排出側開口部２ａ′を形成し、前記渦巻壁２
   ｂの他方の内端個所（Ａ位置）に前記水溜室４と連通す
   る自吸孔１０を開設し、前記渦巻状通路の排出側開口部
   ２ａ′に対面させて遮蔽板１１を配置し、さらに前記自
   吸孔１０と前記排出側開口部２ａ′との間の渦巻壁接続
   部分２ｄ上に、それらの自吸孔及び排出側開口部を相互
   に分離するだめの水切り板１２を実質上垂直に突設し、
   これによって前記排出側開口部２ ａ’から前記水溜室
   ４内に流入した後に、前記遮蔽板１１に当って方向を転
   じて前記自吸孔１０に入るごとき水流を生じさせる一方
   、そのよう々水流の全部が前記ポンプケーシングの内周
   面１ａに沿って周回することなく、直接的に前記自吸孔
   １０へ向かうように、前記渦巻壁２ｂ上の、前記自吸孔
   １０に近い位置に水流規制板１３を設け、かつ前記自吸
   孔１０の開口領域：Ｓを前記渦巻状通路２ａの軸線方向
   の幅＝Ｄよりも細幅：ｄｌに制約するために、その通路
   の幅を規定している左右の側壁２ｅｔ２ｆの中のいずれ
   か一方の側２ｅから、前記自吸孔１０の幅方向は沿って
   Ｄ−ｄ、の寸法：ｄ２のじゃま板部材２ｇを突設したこ
   とを特徴とする渦巻ポンプの自吸機構。