JPS6329920Y2

JPS6329920Y2 -

Info

Publication number: JPS6329920Y2
Application number: JP1982072000U
Authority: JP
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1988-08-10
Also published as: JPS58175175U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はポンプの吸込管又はポンプケーシング
（本明細書では単に吸込管という）を水路、水槽
又は河川の土手等（本明細書では単に水槽とい
う）に設置した場合に、渦特に空気吸込渦の発生
を防止するための渦発生防止装置に関する。

かかるポンプを水槽に設置して水槽内の水を吸
い上げる場合に、水槽内には種々の形態の渦が発
生し、これらの渦がポンプの運転上、種々の不都
合を生ずることが知られている。第１図イ，ロは
このよなう渦の発生の態様を示している。第１図
イ，ロにおいて垂直な吸込管２は吸込口２ａを有
し、水槽１は底面１ａ、側面１ｂ，１ｂおよび端
面１ｃを有するものとし、水槽１内の水の自由表
面を１ｄで示している。

かかるポンプ設備では吸込口２ａと底面１ａと
を結ぶ水中渦「₀、吸込口２ａと側面１ｂとを結
ぶ水中渦「₁および吸込口２ａと自由表面１ｄと
を結ぶ空気吸込渦「₂の３つの渦が生ずる。

水中渦「₁は吸込管付近の自由表面１ｄ付近に
発生するくぼみ渦に強い下向きの流れを誘起さ
せ、その下向きの流れによつてくぼみ渦が吸込口
２ａへと達し、空気吸込み渦「₂が発生する。渦
「₀，「₁および「₂の中で特にこの空気吸込み渦「₂
はポンプ本来の機能、性能に悪影響を及ぼし、か
つ振動騒音の原因となるので、極力防止しなけれ
ばならない。

第２図イには第１図イに示したように水面に垂
直に吸込管を設置した場合に、ポンプ吸込み水槽
における水流の近寄り速度の流速分布の状態と、
渦「₂の発生形態を示している。すなわち水槽内
では流速Ｖは自由表面１ｄ近くが遅く、中間深さ
の付近が速く、そして底面１ａ付近では自由表面
１ｄ付近の流速よりも遅くなつている。また空気
吸込渦「₂は吸込管２の下流側すなわち吸込管２
と端面１ｃとの間に発生していることがわかる。

第２図ロは吸込口２ｂが水槽の端面１ｃに設け
られている場合である。この第２図ロの場合も端
面１ｃ付近に発生するコーナー渦に下向きの強い
力が加わつて吸込口２ｂに達し、空気吸込渦「₂
が生ずる。

これらの第２図イおよびロに示す水槽の渦発生
防止装置は公知であり、例えば特公昭55−8672号
公報に示さており空気発生渦「₂の発生過程も理
論的に解明されている。

しかしながら、例えば河川の土手のように壁面
が傾斜している場合、従来の渦発生防止装置は適
用できない。なんとなれば各種の設備は水槽から
離れた所に存し、吸込管が傾斜して延び、そして
水槽自体もコンクリート等の壁面を有していない
ので、渦発生防止装置を設置するための適当な保
持手段がなく、かつ渦の発生過程も第２図イ，ロ
に示すものと異つているからである。

第２図ハは吸込管２を傾斜して設置した場合で
あり、水槽の端面すなわち後壁３は水面に対して
鋭角θで斜めに傾斜しており、吸込管２は端面３
に沿つて設けられている。このような場合でもや
はり吸込口２ａに自由表面１ｄから空気吸込み渦
「₂は発生する。

例えば実公昭47−30963号公報にはタンクの底
面付近に下向きの吸込口を有し、そのほぼ上方に
タンクから突出する板状体を設けてタンク内の渦
の発生を防止する技術が示されている。しかしな
がら、かかる公知技術はタンク内の液を吸引する
ものであり、斜めの吸込管を設置した場合とはフ
ローパターンを異にするために、渦の発生の態様
が全く異なつてしまう。また吸込管自体が垂直に
設けられており、吸込口は底面を向いているの
で、第１図に関して述べた態様で渦が発生する。

そのために傾斜している吸込管を設けた水槽に
おいては、垂直に設けた吸込管の渦発生防止技術
を適用することはできない。

本考案をよく理解するために、第３図イ，ロを
参照して吸込管が斜めに設置されている場合の渦
発生の態様を説明する。

第３図イ，ロは渦防止装置を何ら設けていない
場合に斜軸ポンプ水槽における空気吸込渦「₂の
発生の態様を示している。すなわち吸込管２が水
平面に対して鋭角θをもつて設置されており、そ
の吸込口２ａは水槽の底面１ａの近くまで延びて
いる。空気吸込み渦「₂は吸込口２ａの付近（第
３図イでは若干上流側）の領域Ｂで発生し、また
近寄り速度の流速Ｖの分布状態が実線Ａで示され
ている（第３図ロ）。吸込口２ａが水槽の底面１
ａの若干上方に位置しているので、実線Ａにおい
て、底面１ａのやや上方の流速が一番早く自由表
面１ｄ付近の流速は遅い。また自由表面１ｄから
吸込口２ａに向つて比較的に強い下向きの流れが
生ずる。そのために、その下向き流れの下流側に
は流体の流動が生じない流体のよどみ領域ができ
る。そこでそのよどみ領域と流動部分との境界付
近にくぼみ渦が発生し、そして自由表面１ｄから
吸込口２ａに向かう下向き流れが合流すると、く
ぼみ渦は生長して空気吸込み渦「₂となることが
解つた。

また種々実験の結果、第３図イの実線Ｂで示す
領域すなわち吸込口２ａの上方の部分が吸込渦
「₂の発生領域であることが解つた。すなわち吸込
管２が水平面に対して傾斜して設置された場合は
この領域Ｂで空気吸込渦「₂が発生するのである。

したがつて本考案の目的は、傾斜している吸込
管を設置したものにおいて、簡単な手段でくぼみ
渦の発生位置を下流側にして、もつて空気吸込渦
の発生を防止できる渦発生防止装置を提供するに
ある。

本考案によれば、水面に対して斜めに設けられ
ているポンプの吸込管あるいはポンプケーシング
を水槽に設置した場合の渦発生防止装置におい
て、水槽の後壁は傾斜しており、そして前記の吸
込管あるいはポンプケーシングはその後壁に沿つ
て設けられ、吸込管あるいはポンプケーシングに
接続した吸込口の上部に流れ方向を変えるガイド
ベーンが吸込管あるいはポンプケーシングに設け
られ、そのガイドベーンは上流側が水面に平行
で、下流側が斜め上方を向いた湾曲板で構成され
ている。

したがつて、吸込口に向う自由表面からの下向
き流れがガイドベーンによつて直接に吸込口に流
入しないで、まわり込むような態様で下流側に案
内される。その結果、下向き流れは下流側に移行
して吸込口の下流側から吸込口にまわり込むよう
になる。するとこの下流側に移動した下向き流れ
によつてくぼみ渦の発生位置も下流側に移動す
る。そのようにくぼみ渦の発生位置が下流側に移
動すると、下向き流れが弱いので、くぼみ渦は空
気吸込渦に成長せず、したがつて空気の吸込を防
止できる。また吸込口の上部に吸込管にガイドベ
ーンを設けたので、周囲に支持物がない傾斜して
いる吸込管の場合に、ガイドベーンの取付けが簡
単であり、かつ吸込管を設置するだけでその目的
を達成できる。

以下第４図イ，ロ，ハおよび第５図を参照して
本考案の実施例を説明する。

第４図イ，ロにおいて水槽１の端面３は鋭角θ
で傾斜しており、そして吸込管２は斜めに設けら
れている点は第３図ロと同様である。この吸込管
２にはフランジ６を介して吸込口２ａが取付けら
ている。吸込口２ａの先端２ｂの上方で、その先
端２ｂよりやや上流側からやや下流側にわたつ
て、上流側が水平面に対して平行で下流側が斜め
上方を向いた湾曲板で構成されたガイドベーン５
が設けられている。このガイドベーン５はサポー
ト４を介して吸込口２ａに取付けられている。そ
してこのガイドベーン５は図示の如く若干流れの
方向に対して下向きに凹状になつており、下流側
の流れを若干上向きにするようになつている。

このガイドベーン５によつてフローパターンは
第４図ハに示すようになる。すなわちガイドベー
ン５が吸込口２ａの上方の流れを上向きにするの
で、吸込口２ａの上方付近の自由表面のみだれも
しくは流れを与えるために通常発生するくぼみ渦
は吸込口２ａの下流側に移動する。したがつてく
ぼみ渦が発生しても吸込口２ａとの距離が遠くな
り、かつ下向きの流れも弱いために、くぼみ渦か
ら空気吸込み渦「₂へと成長しなくなる。

実験によれば、吸込口の孔径をＤとし、ガイド
ベーン５の幅をＷとすれば、Ｗ≧Ｄであり、ガイ
ドベーン５の長さＬは流れの一部を上方に導きや
すい長さとし、そしてガイドベーン５は吸込口２
ａの先端２ｂよりもやや高い距離ｈの所に設け、
ガイドベーン５の上流側の縁部５ａは吸込口２ａ
の先端２ｂよりも若干上流側に設けるのが最も効
果的であつた。

第５図は本考案の効果を示すグラフである。第
５図において横軸に吸込管内の流速ｖをまた縦軸
に吸込管臨界潜没深さSc（空気吸込渦「₂が発生し
始める時の自由表面１ｄから吸込口２ａの上部先
端までの距離）を示している。曲線Ｘはガイドベ
ーン５を設けない場合、曲線Ｙはガイドベーン５
を設けた場合である。ガイドベーン５を設けてい
ない曲線Ｘは流速ｖが増すと吸込管臨界潜没深さ
Scが著しく増大するが、本考案によれば曲線Ｙ
から解る通り、流速ｖにはあまり影響がない。

以上の如く本考案によればポンプ吸込口上部に
上流側が水平面に対して平行で、下流側が斜め上
方を向いた湾曲板で構成されたガイドベーンを設
けたので、フローパターンから解る通り渦の発生
を阻止するようになり、臨界潜没深さを小さくす
ることができ、また水平板は吸込管に取付けるこ
とができるので、水槽に取付部分がなくても容易
に設置できる。

したがつてこの種のポンプ設備に本考案を適用
すれば、簡単に空気吸込渦の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の垂直な吸込管を用いた場合の渦
の発生の態様を示す説明図でイは側面図、ロは平
面図、第２図イは第１図イに示す例のフローパタ
ーンを示す側面図、第２図ロは横吸込の場合のフ
ローパターンを示す側面図、第２図ハは吸込管を
斜めに設置した場合のフローパターンを示す側面
図、第３図は斜めの吸込管を用いた場合の空気吸
込渦の発生の態様を示し、イは平面図、ロは側面
図、第４図イは本考案の一実施例を示す側面図、
第４図ロはその平面図、第４図ハは本考案を実施
した場合のフローパターンを示す側面図、第５図
は本考案の効果を示すためのグラフである。１……水槽、２……吸込管、２ａ……吸込口、
４……サポート、５……ガイドベーン。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

水面に対して斜めに設けられているポンプの吸
込管あるいはポンプケーシングを水槽に設置した
場合の渦発生防止装置において、水槽の後壁は傾
斜しており、そして前記の吸込管あるいはポンプ
ケーシングはその後壁に沿つて設けられ、吸込管
あるいはポンプケーシングに接続した吸込口の上
部に流れ方向を変えるガイドベーンが吸込管ある
いはポンプケーシングに設けられ、そのガイドベ
ーンは上流側が水面に平行で、下流側が斜め上方
を向いた湾曲板で構成されていることを特徴とす
る渦発生防止装置。