JPS6331037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ウオータハンマー現象の発生を防止
するため水中ポンプに内蔵される水中チエツク
弁、特に弁体として弾性体のボールを用いた水中
チエツク弁に関する。

〔従来技術〕

高揚程の水中ポンプなど、吐出側管路の垂直長
さが大で吐出圧の大きな液体ポンプにおいては、
ポンプの運転を停止したときに吐出側管路内から
ポンプに液体が逆流するとウオータハンマー現象
を誘起し、騒音や振動を発生したり、管路やポン
プの破壊の原因にもなる場合がある。

そのため、このような水中ポンプには、その吐
出側に逆流防止用のチエツク弁を内蔵するのが通
例であり、このチエツク弁としては従来から種々
の形式のものが用いられているが、そのうち、比
較的小容量のポンプに用いられるチエツク弁の一
種に、堅質ゴム、プラスチツクなどの弾性体で作
られたボールを弁体としたチエツク弁が知られて
いる。

この従来から知られているボール弁体によるチ
エツク弁は、内面がほぼ球面となつたケーシング
内にボールを収容し、液体の流入口をボール弁体
に合わせた弁座とし、流出口はボール弁体によつ
て塞がれないようにケーシング内に設けてあるリ
ブによつてボール弁体の位置を規制するようにな
つているもので、構成が簡単で動作が確実なため
広く採用されていた。

しかしながら、この従来のボール弁体によるチ
エツク弁においては、ポンプが動作して液体を送
出中、流体中でボール弁体に振動が発生し、ポン
プや管路の振動、騒音を生じたり、或いは吐出圧
に変動を与えたりし易いという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、簡単な構成で液体流通時におけるボール弁体
の振動を充分に抑圧し、ポンプなどに振動、騒音
や圧力変動を発生することのない水中チエツク弁
を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、液体流通
時に弁座から離れたボール弁体の位置が、ケーシ
ング内面とボール弁体の間に形成される液体流通
路の断面積がボール弁体の液体流通方向の前方で
は大きく、後方では小さくなるように、ケーシン
グ内のリブで規制した点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による水中チエツク弁の実施例を
図面について説明する。

第１図は本発明による水中チエツク弁を水中深
井戸ポンプに適用した一実施例で、第２図は水中
チエツク弁だけを詳細に示したものであり、これ
らの図において、１は水中チエツク弁、２，３は
ポンプ、４は水中モートル、５は吸込ケーシン
グ、６は軸継手、７はストレーナ、８はポンプ
軸、９は揚水管（吐出管）、１０は弁ケーシング、
１１はボール弁体、１２は弁ブラケツト、１３は
弁座、１４はリブである。

ポンプ２，３はポンプ軸８に結合した羽根車を
有し、水中モートル４により駆動されると吸込ケ
ーシング５のストレーナ７から水を吸込み、チエ
ツク弁１を図の矢印のように通つてボール弁体１
１を押上げ、揚水管９の中に水を送り込む。

このとき、ポンプ２，３からチエツク弁１の中
に流れる水によるボール弁体１１の押し上げ位置
は、リブ１４によつて規制され、ボール弁体１１
が揚水管９の入口を塞いでしまうことがないよう
にしている。

水中モートル４の回転を停め、ポンプ２，３の
運転を停止すると、チエツク弁１の中の水の流れ
が止るため、ボール弁体１１は自重で落下して弁
座１３の上に位置し、水の通路を塞いで揚水管９
の中の水がポンプ２，３の中に逆流するのを防止
し、ウオータハンマー現象が起きないようにす
る。

ポンプ２，３が動作して図の矢印のように水が
圧送されているときのボール弁体１１の位置は、
上述のようにリブ１４によつて規制されるが、こ
のとき、第２図に示すように、ボール弁体１１の
下側、即ちボール弁体１１に対する水の流通方向
の前方で、弁ケーシング１０の内面とボール弁体
１１との間での水の流通路の断面積をφd₁、ボー
ル弁体１１の中央付近での断面積をφd₂、そして
ボール弁体１１の後方での断面積をφd₃とすれ
ば、これらの間にφd₁＞φd₂＞φd₃の関係が成立す
るように、ボール弁体１１の直径φDとリブ１１
の寸法とを定めておく。

この結果、上記実施例では、ポンプ動作中にも
ボール弁体１１はリブ１４による上記した規制位
置、つまり上方に押し上げられてリブ１４に充分
に押し付けられた状態に保たれ、ボール弁体１１
には全く振動が発生しないようにすることができ
るのであるが、以下、その理由について説明す
る。

一般に一様流体中に非流線形の物体を置くと、
渦を発生する。球の場合も第３図に示す様に球前
面の澱点より流線は上下に分かれて壁面に沿つて
流れるが、壁面ではすべりがないので球の上面で
は時計まわり、下面では反時計まわりの渦層を生
じる。このため壁面に沿つて境界層が発達する
が、球の後面では表面の急な曲率変化による圧力
上昇に追従しきれずに、球の表面から剥離する。
境界層は渦度の大きい層であり、この面を介して
流速は不連続的に変化している。この様な速度の
不連続面は流体力学的に不安定であり分裂して渦
の群となり複雑な後流が形成される。このためこ
の渦領域では激しい流体混合運動により、大きな
エネルギー損失を生じ、その結果圧力が低下す
る。

また渦層による不連続面は不安定で第４図の様
に上下交互に渦を形成し、カルマン渦を発生す
る。そして、渦が離脱し流体の中に放出されるた
びに球のまわりの循環の方向が変化するので、ク
ツタージユーコフスキの定理により物体には流れ
と垂直の方向に交互に揚力が働く。このため弁体
が振動し、騒音を発生し、また圧力変動等を起こ
すのである。

しかして、上記本発明の実施例によれば、上述
した第２図に関する説明から明らかなように、リ
ブ１４によるボール弁体１１の開放時における規
制位置においては、ボール弁体１１の周りの水の
流通路の断面積が、水流の前方から後方に向つて
縮小しており、これにより、第２図の各断面部分
φd₁、φd₂、φd₃における流速をそれぞれv₁、v₂、
v₃としたとき、v₁＜v₂＜v₃の関係が成立するよう
になり、ボール弁体１１の前後で縮流となるので
渦が発生し難く、かつ境界層の発達、剥離も起き
難くなるので、振動や騒音の発生が防止され、圧
力変動も発生しないようにできるのである。

さらに、上記したように、v₁＜v₂＜v₃となるよ
うにしてあるため、各部分での動圧成分は、 v²／₁／2g＜v²／₂／2g＜v²／₃／2g となり、全圧p_tはこの区間での損失分p_vだけ減少
してp_t−p_vとなつたとすると、ボール弁体１１の
前後の各静圧p_f、p_rは、それぞれ p_f＝p_t−v²／₁／2g、p_r＝p_t−p_v−v²／₃／2g となり、p_f＞p_rとなる。

従つて、この実施例においては、ポンプ運転
中、ボール弁体１１は弁ケーシング１０の上方に
押され、リブ１４による規制位置に押し付けられ
た状態になつて充分安定な状態に保たれるように
されるため、振動や騒音、さらには圧力変動など
の発生を充分に抑圧することができるのである。

なお、リブ１４は最少限３個必要であるが、そ
れ以外には任意に設けることができるのはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ポンプ
運転中の流体流通時におけるボール弁体の位置規
制用リブの寸法を所定値にするという簡単な構成
で、ボール弁体を用いたチエツク弁によるポンプ
運転時での振動、騒音、圧力変動の発生を充分に
抑圧することができるから、従来技術の欠点を除
き、ポンプの性能を低下させることなく充分にウ
オータハンマー現象の防止が可能な水中チエツク
弁をローコストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水中チエツク弁を備えた
水中ポンプの一実施例を示す一部断面による正面
図、第２図はその一部を拡大して示した断面図、
第３図は球状体の囲りにおける流体の流れを示す
説明図、第４図は同じく渦の発生を示す説明図で
ある。 １……水中チエツク弁、２，３……ポンプ、４
……水中モータ、１０……弁ケーシング、１１…
…ボール弁体、１２……ブラケツト、１３……弁
座、１４……リブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弾性体の材質からなるボール弁体を用い、チ
   エツク弁開放時での該ボール弁体の位置を弁ケー
   シング内面に形成されているリブで規制するよう
   にした水中チエツク弁において、該リブにより規
   制された位置に上記ボール弁体があるときでの、
   該ボール弁体と上記弁ケーシング内面との間に形
   成される流体流通路の断面積が、上記ボール弁体
   の前方から後方に向う流体流通方向に沿つて順次
   縮小してゆくように、上記リブを構成したことを
   特徴とする水中チエツク弁。