KR20200115062A

KR20200115062A - 흡입 커버, 횡축 펌프, 펌프 게이트 및 펌프 게이트의 운전 방법

Info

Publication number: KR20200115062A
Application number: KR1020200009062A
Authority: KR
Inventors: 야스시 하시모토; 켄지 우라노; 마코토 노구치; 준야 사토
Original assignee: 가부시끼 가이샤 구보다
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-10-07
Also published as: CN111749930A; JP2020159285A; JP7186119B2; CN111749930B

Abstract

펌프 흡입구의 전방을 하부가 개구된 상태에서 덮는 커버 본체(31)를 갖고, 커버 본체(31)는 펌프 흡입구에 부착 가능한 후부벽(33)과 한 쌍의 측부벽(35)과 상부벽(37)을 갖고, 양방의 측부벽(35)의 하부 가장자리 사이이고 또한 후부벽(33)의 하부 가장자리와 상부벽(37)의 선단 가장자리 사이에, 하향으로 개구된 커버 흡입구(39)가 형성되고, 후부벽(33)에 커버 본체(31)의 내부와 커버 본체의 외부 및 횡축 펌프의 외부로 관통하는 관통부(44)가 형성되고, 커버 본체(31)를 펌프 흡입구에 부착한 상태에서, 관통부(44)의 상부가 커버 흡입구(39)의 위치보다 상방에 위치한다.

Description

흡입 커버, 횡축 펌프, 펌프 게이트 및 펌프 게이트의 운전 방법{SUCTION COVER, HORIZONTAL SHAFT PUMP, PUMP GATE, AND PUMP GATE OPERATING METHOD}

본 발명은 횡축 펌프의 흡입구에 부착되는 흡입 커버, 흡입 커버를 구비한 횡축 펌프, 횡축 펌프를 갖는 펌프 게이트, 및 펌프 게이트의 운전 방법에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 도 29, 도 30에 나타나 있는 바와 같이, 유수로에 개폐 가능한 게이트(102)가 설치되고, 게이트(102)에 횡축 펌프(103)가 설치되고, 횡축 펌프(103)의 펌프 흡입구(104)에 흡입 커버(105)가 부착되어 있다.

이 흡입 커버(105)는 펌프 흡입구(104)의 전방을 하부가 개구된 상태에서 덮는 커버 본체(106)를 갖고 있다.

커버 본체(106)는 하향으로 개구된 커버 흡입구(111)를 갖고 있다. 또한, 횡축 펌프(103)는 임펠러(112)를 회전시키는 모터(113)를 구비하고 있다.

이것에 의하면, 도 29에 나타나 있는 바와 같이, 게이트(102)를 하강해서 유수로를 닫은 상태에서, 게이트(102)의 하류측(118)의 수위가 상류측(119)의 수위(WL1)보다 높고, 횡축 펌프(103)가 상류측(119)의 수면(117) 아래에 가라앉아 있을 경우, 횡축 펌프(103)를 정격 회전 속도로 작동시켜, 상류측(119)으로부터 흘러 들어 오는 물을 강제적으로 하류측(118)으로 배출한다. 이때, 횡축 펌프(103)는 커버 흡입구(111)로부터 흡입되는 물에 공기가 혼입되지 않는 전량 배수 운전으로 운전되고 있다.

그 후, 도 30에 나타나 있는 바와 같이, 상류측의 수위(WL1)가 저하해서 커버 흡입구(111)의 상단 위치(A)에 도달하면, 횡축 펌프(103)를 정격 회전 속도로 작동시킨 채로, 커버 흡입구(111)로부터 흡입되는 물에 공기(115)가 혼입되어 기수 혼합 유체가 되어서 횡축 펌프(103)로부터 게이트(102)의 하류측(118)으로 배출된다. 이때, 횡축 펌프(103)는 커버 흡입구(111)로부터 흡입되는 물에 공기(115)가 혼입되는 기수 혼합 배수 운전으로 운전되고 있다.

그 후, 커버 본체(106) 내의 수위가 저하해서 펌프 흡입구(104)의 중심(B) 이하가 되고, 더욱이 커버 본체(106) 내의 수위가 저하해서 임펠러(112)와 수면의 접촉 부분이 얼마 안 되면, 횡축 펌프(103)는 정격 회전 속도로 작동한 채, 게이트(102)의 하류측으로의 배수가 행해지지 않는 배수 대기 운전으로 운전된다.

도 31의 그래프(G5)는 횡축 펌프(103)의 운전 시간[초]과 흡입 수위[m]의 관계를 나타낸다. 또한, 도 31의 그래프(G6)는 횡축 펌프(103)의 운전 시간[초]과 모터(113)의 소비전력[kW]의 관계를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 횡축 펌프(103)를 정격 회전 속도로 작동시킨 상태에서, 도 29에 나타나 있는 바와 같은 전량 배수 운전으로부터, 도 30에 나타나 있는 바와 같은 기수 혼합 배수 운전을 거쳐서 배수 대기 운전으로 스위칭된 경우, 도 31의 그래프(G5)에 나타낸 흡입 수위의 변화에 대하여, 그래프(G6)에 나타나 있는 바와 같이 전량 배수 운전(Z1) 및 배수 대기 운전(Z3)을 행하고 있을 때의 횡축 펌프(103)의 모터(113)의 소비전력의 변동량은 작지만, 기수 혼합 배수 운전(Z2)을 행하고 있을 때의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)은 전량 배수 운전(Z1) 및 배수 대기 운전(Z3)을 행하고 있을 때의 변동량과 비교해서 커져 있다.

또한, 이러한 소비전력의 변동량(D)의 요인에 대해서는 이하와 같이 생각된다. 즉, 도 30에 나타나 있는 바와 같이, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서, 커버 흡입구(111)로부터 물과 함께 흡입 커버(105) 내로 단속적으로 흡입된 공기(115)는 임펠러(112)에 도달할 때까지 부상하고, 점차로 커버 본체(106) 내의 상부에 집중해서 공기고임(116)이 발생한다. 그리고, 이 공기고임(116)이 어느 정도 커진 시점에서, 공기고임(116)의 공기(115)가 큰 기포가 되어서 단숨에 임펠러(112)에 유입되어 임펠러(112)에 의해 미세하게 분쇄된다고 하는 현상이 단속적으로 반복된다. 이 때문에, 임펠러(112)에 가해지는 부하의 변동량이 커지고, 이것에 따라 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)이 증대된다고 생각된다.

이와 같이, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)이 크면, 모터(113)에 가해지는 부하가 증대한다고 하는 문제가 있다.

상기와 같이, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)을 억제하기 위해서, 예를 들면 도 32에 나타나 있는 바와 같이, 커버 본체(106)의 상부벽(110)의 선단 가장자리로부터 하향으로 전부벽(120)을 설치하고, 전부벽(120)에 톱 형상의 노치부(121)를 형성한 흡입 커버(122)가 있다.

이것에 의하면, 상류측의 수위(WL1)가 저하해서 커버 흡입구(111)의 상단 위치(A)에 도달하면, 커버 흡입구(111)로부터 흡입되는 물에 공기가 혼입되어 기수 혼합 유체가 되어서 횡축 펌프(103)로부터 게이트(102)의 하류측(118)으로 배출된다.

도 32에 나타나 있는 바와 같은 흡입 커버(122)를 사용함으로써, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)이 어느 정도 억제된다. 이 요인으로서는, 기수 혼합 배수 운전시, 공기는 커버 흡입구(111)와 노치부(121)를 통과해서 커버 본체(106) 내로 흡입되기 때문에, 공기의 흡입량이 비교적 안정하여, 커버 본체(106) 내의 상부에 발생하는 공기고임(116)이 크게 성장하기 전에, 공기가 큰 기포가 되지 않고 분산된 상태에서 커버 본체(106) 내의 상부로부터 임펠러(112)로 유입되기 때문이라고 생각된다.

또한, 상기와 같은 흡입 커버(122)는 국제공개 공보(WO2016/178387)에 기재되어 있다.

그러나, 도 32에 나타낸 바와 같은 흡입 커버(122)에서는 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)을 어느 정도 억제하는 것이 가능하지만, 이러한 흡입 커버(122)를 사용해도 기수 혼합 배수 운전에 있어서의 소비전력의 변동량(D)을 더욱 저감하는 것은 어려웠다.

본 발명은 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터의 소비전력의 변동량을 저감하는 것이 가능한 흡입 커버, 횡축 펌프, 펌프 게이트 및 펌프 게이트의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태는, 유수로 내 또는 수조 내에 배치되는 횡축 펌프의 횡방향의 펌프 흡입구에 부착 가능한 커버로서,

펌프 흡입구의 전방을 하부가 개구된 상태에서 덮는 커버 본체를 갖고,

커버 본체는 펌프 흡입구에 부착 가능하고 또한 펌프 흡입구에 부착했을 때에 펌프 흡입구로부터 펌프 축심과 교차하는 방향으로 외측방으로 돌출되는 후부벽과, 후부벽의 양측 가장자리로부터 펌프 축심 방향의 상류측으로 연장되는 한 쌍의 측부벽과, 후부벽의 상부 가장자리로부터 펌프 축심 방향의 상류측으로 내림구배로 연장되고, 양방의 측부벽의 상부 가장자리 사이에 설치된 상부벽을 갖고,

양방의 측부벽의 하부 가장자리 사이이고 또한 후부벽의 하부 가장자리와 상부벽의 선단 가장자리 사이에, 하향으로 개구된 커버 흡입구가 형성되고,

커버 본체를 펌프 흡입구에 부착했을 때에, 후부벽에 커버 본체의 내부와, 커버 본체의 외부이고 또한 횡축 펌프의 외부로 관통하는 관통부가 형성되고,

커버 본체를 펌프 흡입구에 부착한 상태에서, 관통부의 상부가 커버 흡입구의 위치보다 상방에 위치하는 것이다.

이것에 의하면, 커버 본체를 펌프 흡입구에 부착한 후, 횡축 펌프가 유수로 내 또는 수조 내의 수면 아래에 가라앉아 있는 상태에서, 횡축 펌프를 일정한 회전 속도(예를 들면 정격 회전 속도)로 작동시켜서 전량 배수 운전을 행하고 있을 때, 횡축 펌프의 상류측의 물이 흡입 커버의 커버 흡입구로부터 횡축 펌프 내로 흡입되고, 횡축 펌프 내로부터 하류측으로 배출된다.

그 후, 횡축 펌프의 상류측의 수위가 하강해서 커버 흡입구에 도달하기보다 전에 관통부의 상부에 도달했을 때, 상류측의 수면 상과 커버 본체 내가 관통부를 통해서 연통되고, 상류측의 수면 상의 공기가 관통부를 통과해서 커버 본체 내로 흡입되고, 커버 흡입구로부터 커버 본체 내로 흡입된 물과 혼합되어 기수 혼합 유체가 된다.

이 기수 혼합 유체는 커버 본체 내로부터 펌프 흡입구를 통과해서 횡축 펌프 내를 흘러 횡축 펌프의 하류측으로 배출된다. 이러한 기수 혼합 배수 운전시에 있어서, 모터의 소비전력의 변동량이 저감된다. 이 이유는 이하와 같이 생각된다.

상기와 같은 기수 혼합 배수 운전시에 있어서는, 관통부가 커버 본체의 후부벽에 형성되어 있기 때문에, 관통부는 펌프 흡입구의 바로 근처에 위치하게 된다. 이것에 의해, 관통부로부터 커버 본체 내로 유입된 공기는 부상해서 커버 본체 내의 상부에 집중되기 이전에, 작은 기포인 채로 분산된 상태에서 횡축 펌프의 임펠러에 유입되고, 임펠러에 의해 분쇄된다.

또한, 관통부로부터 커버 본체 내로 흡입되는 물의 흐름 방향은 흡입 커버의 커버 흡입구로부터 커버 본체 내로 흡입되는 물의 흐름 방향과는 역방향이 된다. 이 때문에, 관통부로부터 커버 본체 내로 흡입되는 물의 유속이 낮아져서, 소용돌이에 의한 공기의 흡입도 경감된다.

이것에 의해, 커버 본체 내의 상부에 공기고임이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 공기고임의 공기가 큰 기포가 되어서 단숨에 임펠러에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 임펠러에 가해지는 부하의 변동량이 작아지고, 이것에 따라 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터의 소비전력의 변동량이 저감되어, 모터에 가해지는 부하가 경감된다.

본 발명의 제 2 양태는, 상기 흡입 커버에 있어서, 관통부는 관통공, 또는 후부벽의 하부 가장자리로부터 상방으로 연장되는 노치부인 것이다.

이것에 의하면, 커버 본체를 펌프 흡입구에 부착한 후, 횡축 펌프의 상류측의 수위가 하강해서 커버 흡입구에 도달하기보다 전에 관통공 또는 노치부의 상부에 도달했을 때, 상류측의 수면 상과 커버 본체 내가 관통공 또는 노치부를 통해서 연통되고, 상류측의 수면 상의 공기가 관통공 또는 노치부를 통과하여 커버 본체 내로 흡입되고, 커버 흡입구로부터 커버 본체 내로 흡입된 물과 혼합되어 기수 혼합 유체가 된다.

본 발명의 제 3 양태는, 상기 흡입 커버에 있어서, 커버 본체를 펌프 흡입구에 부착했을 때에, 관통부의 상단이 펌프 흡입구의 중심 위치 이하에 위치하는 것이다.

이것에 의하면, 커버 본체를 펌프 흡입구에 부착한 후, 횡축 펌프의 상류측의 수위가 하강해서 커버 흡입구에 도달하기보다 전에 관통부의 상부에 도달했을 때, 상류측의 수면 상과 커버 본체 내가 관통부를 통해서 연통되고, 상류측의 수면 상의 공기가 관통부를 통과하여 커버 본체 내로 흡입되고, 커버 흡입구로부터 커버 본체 내로 흡입된 물과 혼합되어 기수 혼합 유체가 된다.

이때, 관통부의 상단이 펌프 흡입구의 중심 위치 이하에 위치하기 때문에, 횡축 펌프의 상류측의 수위가 펌프 흡입구의 중심 위치 이하까지 하강하지 않으면, 전량 배수 운전으로부터 기수 혼합 배수 운전으로 이행되지 않는다. 이것에 의해, 모터의 소비전력의 변동량이 작은 전량 배수 운전 상태로 유지되는 수위의 상하 범위를 넓게 할 수 있기 때문에, 모터에 가해지는 부하가 경감된다.

본 발명의 제 4 양태는, 상기 흡입 커버에 있어서, 측부벽에 커버 본체로부터 외측방으로 수평 방향으로 돌출되는 측방 플랜지부가 설치되고,

측방 플랜지부는 커버 본체를 횡축 펌프에 부착한 상태에서, 유수로의 유수 방향으로 연장되어 있는 것이다.

이것에 의하면, 수위의 저하에 따라, 흡입 커버의 외측방으로 선회류가 발생해도, 이 선회류는 측방 플랜지부에 충돌하여 감쇠되기 때문에, 공기흡입 소용돌이의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 제 5 양태는, 상기 제 1 양태∼제 4 양태에 기재된 흡입 커버를 펌프 흡입구에 부착한 것을 특징으로 하는 횡축 펌프이다.

본 발명의 제 6 양태는, 상기 제 5 양태에 기재된 횡축 펌프를 유수로의 도어체에 부착한 것을 특징으로 하는 펌프 게이트이다.

본 발명의 제 7 양태는, 상기 제 6 양태에 기재된 펌프 게이트를 운전하기 위한 운전 방법으로서,

유수로를 도어체로 닫은 상태에서, 유수로 내의 수위에 상관없이 횡축 펌프를 일정한 회전 속도로 운전하는 것이다.

이것에 의하면, 전량 배수 운전 및 기수 혼합 배수 운전 중 어느 운전시에 있어서도 횡축 펌프가 일정한 회전 속도로 운전되기 때문에, 모터의 제어를 간단하게 행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터의 소비전력의 변동량을 저감할 수 있어서, 모터에 가해지는 부하가 경감된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 흡입 커버를 구비한 펌프 게이트의 단면도이다.
도 2는 동 펌프 게이트의 사시도이다.
도 3은 동 펌프 게이트의 단면사시도이다.
도 4는 동 펌프 게이트의 횡축 펌프에 부착된 흡입 커버의 단면도이며, 전량 배수 운전시를 나타낸다.
도 5는 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 6은 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 7은 도 4에 있어서의 X-X의 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 8은 동 펌프 게이트의 횡축 펌프에 부착된 흡입 커버의 단면도이며, 기수 혼합 배수 운전시를 나타낸다.
도 9는 동 펌프 게이트의 횡축 펌프에 부착된 흡입 커버의 일부 노치 측면도이며, 기수 혼합 배수 운전시를 나타낸다.
도 10은 동 펌프 게이트의 횡축 펌프의 흡입 수위와 모터의 소비전력을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 13은 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 14는 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 16은 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 17은 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제 6 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제 8 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제 9 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제 10 실시형태에 있어서의 흡입 커버의 단면도이다.
도 24는 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 25는 동 흡입 커버의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제 11 실시형태에 있어서의 펌프 게이트의 도면이다.
도 27는 본 발명의 제 12 실시형태에 있어서의 횡축 펌프를 벽체에 부착한 유수로의 평면도이다.
도 28은 동 횡축 펌프를 벽체에 부착한 유수로의 단면도이다.
도 29는 종래의 흡입 커버를 구비한 펌프 게이트의 단면도이며, 전량 배수 운전시를 나타낸다.
도 30은 동 펌프 게이트의 단면도이며, 기수 혼합 배수 운전시를 나타낸다.
도 31은 동 펌프 게이트의 횡축 펌프의 흡입 수위와 모터의 소비전력을 나타내는 그래프이다.
도 32는 종래의 다른 흡입 커버의 사시도이다.

이하, 본 발명에 있어서의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.

(제 1 실시형태)

제 1 실시형태에서는, 도 1∼도 3에 나타나 있는 바와 같이, 1은 유수로(2)에 설치된 펌프 게이트이다. 유수로(2)는 흡입측 수로의 일례인 지천측 수로(3)와, 토출측 수로의 일례인 본천측 수로(4)를 갖고 있다. 펌프 게이트(1)는 지천측 수로(3)와 본천측 수로(4)의 경계부에 있고, 유수로(2)를 개폐하는 도어체(10)와, 도어체(10)를 승강시키는 승강 장치(11)를 갖고 있다.

도어체(10)에는, 도어체(10)의 폭방향(W)에 있어서 2대(복수대)의 횡축 펌프(12)가 병렬로 설치되어 있다. 도 1의 가상선으로 나타나 있는 바와 같이, 도어체(10)를 상승시킨 개방 상태에서, 물이 지천측 수로(3)로부터 본천측 수로(4)로 자연 유하하고, 또한 도 1의 실선으로 나타나 있는 바와 같이, 증수에 의해 본천측 수로(4)의 수위가 지천측 수로(3)의 수위보다 상승했을 때에, 도어체(10)를 하강시킨 폐쇄 상태에서 횡축 펌프(12)를 작동하여, 지천측 수로(3)로부터 본천측 수로(4)로 물을 강제적으로 이송한다.

횡축 펌프(12)는 펌프 축심(15)을 수평 방향으로 해서 도어체(10)에 부착되어 있고, 원통 형상의 케이싱(16)과, 케이싱(16) 내에 설치된 임펠러(17)와, 임펠러(17)를 회전시키는 모터(18)를 갖고 있다. 케이싱(16)은 흡입측 단부에 원형의 펌프 흡입구(19)를 갖고, 토출측 단부에 펌프 토출구(20)를 갖고 있다.

또한, 케이싱(16)의 흡입측 단부에는 원환 형상의 흡입측 플랜지(21)가 설치되어 있다. 또한, 케이싱(16)의 토출측 단부에는 펌프 토출구(20)를 개폐하는 밸브로서의 기능을 갖는 회전 가능한 플랩 게이트(22)가 설치되어 있다.

횡축 펌프(12)의 펌프 흡입구(19)에는 흡입 커버(30)가 부착되어 있다. 흡입 커버(30)는 펌프 흡입구(19)의 전방을 하부가 개구된 상태에서 덮는 금속제의 커버 본체(31)를 갖고 있다.

도 4∼도 8에 나타나 있는 바와 같이, 커버 본체(31)는 펌프 흡입구(19)에 부착 가능하고, 또한 펌프 흡입구(19)로부터 펌프 축심(15)에 수직한 방향(펌프 축심과 교차하는 방향의 일례)으로 외측방으로 돌출되는 후부벽(33)과, 후부벽(33)의 양측 가장자리로부터 펌프 축심 방향(34)의 상류측으로 연장되는 좌우 한 쌍의 측부벽(35)와, 후부벽(33)의 상부 가장자리로부터 펌프 축심 방향(34)의 상류측으로 내림구배로 연장되고, 양방의 측부벽(35)의 상부 가장자리 사이에 설치된 상부벽(37)을 갖고 있다.

양방의 측부벽(35)의 하부 가장자리 사이이고 또한 후부벽(33)의 하부 가장자리와 상부벽(37)의 상류측 선단 가장자리 사이에는 하향으로 개구된 사각형의 커버 흡입구(39)가 형성되어 있다.

상부벽(37)은 그 상류측 선단 가장자리에 전방 플랜지부(37a)를 갖고 있다. 전방 플랜지부(37a)는 커버 본체(31)를 횡축 펌프(12)에 설치한 상태에서 수평 방향 또한 상류측으로 연장되어 있다.

후부벽(33)은 사각형의 판이며, 복수의 볼트, 너트(도시생략)에 의해 횡축 펌프(12)의 흡입측 플랜지(21)에 부착되어 있다. 후부벽(33)에는 펌프 흡입구(19)와 같은 위치에서 펌프 흡입구(19)와 거의 동일한 크기의 원 형상의 커버 개구부(42)와, 복수의 관통공(44)(관통부의 일례)이 형성되어 있다. 이들 관통공(44)은 커버 본체(31)의 내부와, 커버 본체(31)의 외부이고 또한 케이싱(16)의 외부로 관통되어 있다.

관통공(44)은 상하 방향으로 긴 장방 형상이며, 커버 개구부(42)의 양측방에 위치하고 있다. 커버 본체(31)를 펌프 흡입구(19)에 부착한 상태에서, 관통공(44)의 상부가 커버 흡입구(39)의 상단 위치(A)보다 상방에 위치함과 아울러, 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치한다.

또한, 커버 흡입구(39)의 상단 위치(A)는 상부벽(37)의 상류측 선단 가장자리(37a)의 위치에 상당하고, 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)는 펌프 축심(15)의 위치에 상당하고 있고, 커버 흡입구(39)의 상단 위치(A)는 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하위이다.

이하, 상기 구성에 있어서의 작용을 설명한다.

도 1의 실선으로 나타나 있는 바와 같이, 도어체(10)를 하강해서 유수로(2)를 닫고, 횡축 펌프(12)가 도어체(10)의 상류측인 지천측 수로(3)의 수면 아래에 가라앉아 있는 상태에서, 횡축 펌프(12)를 정격 회전 속도(일정 회전 속도의 일례)로 작동시켜서 전량 배수 운전을 행하고 있을 때, 지천측 수로(3)의 물이 흡입 커버(30)의 커버 흡입구(39)로부터 횡축 펌프(12) 내로 흡입되고, 플랩 게이트(22)를 밀어서 열고, 펌프 토출구(20)로부터 도어체(10)의 하류측인 본천측 수로(4)로 배출된다.

그 후, 도 8, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 지천측 수로(3)의 수위(WL1)가 하강해서 커버 흡입구(39)의 상단 위치(A)에 도달하기보다 전에 관통공(44)의 상부에 도달했을 때, 지천측 수로(3)의 수면 상과 커버 본체(31) 내가 관통공(44)을 통해서 연통되고, 지천측 수로(3)의 수면 상의 공기(46)가 관통공(44)을 통과해서 커버 본체(31) 내로 유입되고, 커버 흡입구(39)로부터 커버 본체(31) 내로 흡입된 물과 혼합되어 기수 혼합 유체가 된다.

이 기수 혼합 유체는 커버 본체(31) 내로부터 펌프 흡입구(19)를 통과해서 횡축 펌프(12) 내를 흘러서 플랩 게이트(22)를 밀어서 열고, 펌프 토출구(20)로부터 도어체(10)의 하류측인 본천측 수로(4)로 배출된다. 이러한 기수 혼합 배수 운전시에 있어서, 모터(18)의 소비전력의 변동량이 저감된다. 이 이유는 이하와 같이 생각된다.

상기와 같은 기수 혼합 배수 운전시에 있어서는, 도 8, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 관통공(44)이 커버 본체(31)의 후부벽(33)에 형성되어 있기 때문에, 관통공(44)은 펌프 흡입구(19)의 바로 근처에 위치하게 된다. 이것에 의해, 관통공(44)으로부터 커버 본체(31) 내로 유입된 공기(46)는 부상해서 커버 본체(31) 내의 상부에 집중되기 이전에, 작은 기포인 채로 분산된 상태에서 임펠러(17)에 유입되고, 임펠러(17)에 의해 분쇄된다.

또한, 관통공(44)으로부터 커버 본체(31) 내로 흡입되는 물의 흐름 방향은 흡입 커버(30)의 커버 흡입구(39)로부터 커버 본체(31) 내로 흡입되는 물의 흐름 방향과는 역방향으로 된다. 이 때문에, 관통공(44)으로부터 커버 본체(31) 내로 흡입되는 물의 유속이 낮아져서 소용돌이의 발생이 억제된다.

이러게 함으로써, 커버 본체(31) 내의 상부에 공기고임이 발생하는 것을 억제할 수 있어서, 공기고임의 공기가 큰 기포가 되어서 단숨에 임펠러(17)에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 임펠러(17)에 가해지는 부하의 변동량이 작아지고, 이것에 따라서 기수 혼합 배수 운전시에 있어서의 모터(18)의 소비전력의 변동량이 저감되어, 모터(18)에 가해지는 부하가 경감된다.

또한, 도 10의 그래프(G1)는 횡축 펌프(12)를 정격 회전 속도로 작동시켰을 때의 횡축 펌프(12)의 운전 시간[초]과 흡입 수위[m]의 관계를 나타낸다. 또한, 도 10의 그래프(G2)는 횡축 펌프(12)의 운전 시간[초]과 모터(18)의 소비전력[kW]의 관계를 나타낸다. 또한, 흡입 수위란, 흡입측인 지천측 수로(3)의 수위이다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 횡축 펌프(12)가 지천측 수로(3)의 수면 아래에 가라앉은 전량 배수 운전(Z1)의 상태로부터, 도 8, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 지천측 수로(3)의 수면이 점차로 하강해서 관통공(44)의 상부에 도달했을 때, 지천측 수로(3)의 수면 상의 공기(46)가 관통공(44)을 통과해서 커버 본체(31) 내로 흡입되고, 기수 혼합 배수 운전(Z2)으로 스위칭된다.

그 후, 지천측 수로(3)의 수면이 더욱 하강해서 커버 흡입구(39)의 상단 위치(A) 이하가 되었을 때, 배수 대기 운전(Z3)으로 스위칭된다. 또한, 배수 대기 운전(Z3)에서는 플랩 게이트(22)가 폐쇄되고, 펌프 토출구(20)로부터 본천측 수로(4)로의 배수는 행해지지 않는다.

도 10의 그래프(G2)에 의하면, 기수 혼합 배수 운전(Z2)을 행하고 있을 때의 모터(18)의 소비전력의 변동량(D1)이 도 31의 그래프(G6)로 나타낸 종래의 모터(113)의 소비전력의 변동량(D)과 비교하여 저감되어 있다.

또한, 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있기 때문에, 전량 배수 운전(Z1)의 상태로 유지되는 수위의 상하 범위를 널리 확보하면서, 지천측 수로(3)의 수위가 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)의 하방까지 하강하여, 전량 배수 운전(Z1)으로부터 기수 혼합 배수 운전(Z2)으로 이행되었을 때에도 모터(18)의 소비전력의 변동량이 작게 억제된다. 이것에 의해, 전체 수위의 범위에 걸쳐 모터(18)에 가해지는 부하가 경감된다.

도 10의 그래프는 지천측 수로(3)의 수면이 점차로 하강해서 전량 배수 운전(Z1)으로부터 기수 혼합 배수 운전(Z2)을 거쳐서 배수 대기 운전(Z3)에 이를 때의 모터(18)의 소비전력의 변화를 나타내고 있지만, 이것과는 반대로, 지천측 수로(3)의 수면이 점차로 상승해서 배수 대기 운전(Z3)으로부터 기수 혼합 배수 운전(Z2)을 거쳐서 전량 배수 운전(Z1)에 이를 때의 모터(18)의 소비전력의 변화도 동일한 경향을 나타낸다.

(제 2 실시형태)

제 2 실시형태에서는, 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 양방의 측부벽(35)에는 각각 커버 본체(31)로부터 외측방으로 수평 방향으로 돌출되는 측방 플랜지부(49)가 설치되어 있다. 양측방 플랜지부(49)는 각각 커버 본체(31)를 횡축 펌프(12)에 설치한 상태에서, 유수로(2)의 유수 방향(5)(전후 방향)으로 연장되어 있다. 또한, 측방 플랜지부(49)의 전단부는 상류측 선단 가장자리(37a)의 측단부에 연결되어 있다.

또한, 후부벽(33)에는 커버 본체(31) 내에 있어서 후부벽(33)으로부터 상류측으로 연장되는 평판 형상의 배플(50)이 설치되어 있다.

이것에 의하면, 지천측 수로(3)의 수위(WL1)의 저하에 따라, 흡입 커버(30)의 외측방에 선회류가 발생해도, 이 선회류는 측방 플랜지부(49)에 충돌해서 감쇠되기 때문에, 공기흡입 소용돌이의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 지천측 수로(3)의 물이 커버 본체(31) 내로부터 커버 개구부(42)를 통과해서 횡축 펌프(12)의 펌프 흡입구(19)로 흘러들어갈 때, 물의 선회가 배플(50)에 의해 방해되기 때문에, 펌프 흡입구(19)의 상류측 전방에 수중 소용돌이가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 흡입측의 물의 흐름이 정류됨으로써, 펌프 효율을 높일 수 있다.

(제 3 실시형태)

제 3 실시형태에서는, 도 12∼도 14에 나타나 있는 바와 같이, 후부벽(33)의 상부 코너부가 직각 형상이 아니라, 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상부벽(37)은 하류측 후부의 윤곽이 후부벽(33)과 마찬가지로 원호 형상으로 형성되고, 상류측 전부가 평판 형상으로 형성되고 상류측으로 내림구배로 경사져 있다.

이것에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.

(제 4 실시형태)

제 4 실시형태에서는, 도 15∼도 17에 나타나 있는 바와 같이, 후부벽(33)의 상부가 반원 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상부벽(37)은 하류측 후부의 윤곽이 후부벽(33)과 마찬가지로 반원 형상으로 형성되고, 상류측 전부가 평판 형상으로 형성되고 상류측으로 내림구배로 경사져 있다. 또한, 관통공(44)은 하방일수록 도어체(10)의 폭방향(W)으로 확대된 삼각 형상이다. 이것에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.

또한, 상기 제 1∼제 3 실시형태에서는, 장방 형상의 관통공(44)을 형성하고 있지만, 장방 형상에 한정되는 것은 아니고, 상기 제 4 실시형태에서 나타낸 바와 같은 삼각 형상의 관통공(44) 또는 원 형상의 관통공(44)을 형성해도 좋다. 또는, 원형의 커버 개구부(42)의 둘레 가장자리와 동일한 커브를 그리는 원호 형상의 관통공(44)이어도 좋다.

또한, 상기 제 1∼제 4 실시형태에서는 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있지만, 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)와 동일한 높이에 있어도 좋다.

(제 5 실시형태)

제 5 실시형태에서는, 도 18에 나타나 있는 바와 같이, 관통공(44)은 상하 복수개의 분할 구멍(44a∼44c)을 갖고 있다. 이 중, 최상단의 관통공(44a)은 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있다.

또한, 상기 제 5 실시형태에서는, 최상단의 관통공(44a)은 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있지만, 최상단의 관통공(44a)이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)와 동일한 높이에 있어도 좋다.

(제 6 실시형태)

상기 제 1∼제 5 실시형태에서는, 관통부의 일례로서 관통공(44)을 후부벽(33)에 형성했지만, 관통공(44) 대신에 제 6 실시형태에서는 도 19에 나타나 있는 바와 같이 후부벽(33)의 하부 가장자리로부터 상방으로 연장되는 장방 형상의 노치부(55)(관통부의 다른 예)가 형성되어 있다. 또한, 노치부(55)의 상단은 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있다.

이것에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다. 또한, 기수 혼합 배수 운전시에 있어서, 지천측 수로(3)의 수면 상의 공기가 노치부(55)를 통과해서 커버 본체(31) 내로 흡입되고, 커버 흡입구(39)로부터 커버 본체(31) 내로 흡입된 물과 혼합되어 기수 혼합 유체가 된다.

상기 제 6 실시형태에서는, 장방 형상의 노치부(55)를 형성하고 있지만, 장방 형상에 한정되는 것은 아니고, 삼각 형상 또는 원 형상의 노치부(55)이어도 좋다. 또는, 원형의 커버 개구부(42)의 둘레 가장자리와 동일한 커브를 그리는 원호 형상의 노치부(55)이어도 좋다.

(제 7 실시형태)

상기 제 1∼4의 실시형태에서는, 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있지만, 제 7 실시형태에서는, 도 20에 나타나 있는 바와 같이, 관통공(44)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 상방에 위치하고 있다.

이것에 의하면, 기수 혼합 배수 운전의 상태로 유지되는 수위의 상하 범위는 넓어지지만, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.

(제 8 실시형태)

상기 제 5 실시형태에서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 최상단의 관통공(44a)이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있지만, 제 8 실시형태에서는, 도 21에 나타나 있는 바와 같이, 최상단의 관통공(44a)이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 상방에 위치하고 있다.

이것에 의하면, 제 7 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.

(제 9 실시형태)

상기 제 6 실시형태에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 노치부(55)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있지만, 제 9 실시형태에서는, 도 22에 나타나 있는 바와 같이, 노치부(55)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 상방에 위치하고 있다.

(제 10 실시형태)

제 10 실시형태에서는, 도 23∼도 25에 나타나 있는 바와 같이, 후부벽(33)에 삼각형의 노치부(55)가 형성되고, 노치부(55)의 상단이 펌프 흡입구(19)의 중심 위치(B)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 후부벽(33)의 상부 코너부가 직각 형상이 아니라 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상부벽(37)은 하류측 후부의 윤곽이 후부벽(33)과 마찬가지로 원호 형상으로 형성되고, 상류측 전부가 평판 형상으로 형성되고 상류측으로 내림구배로 경사져 있다.

(제 11 실시형태)

상기 제 1∼제 10 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 횡축 펌프(12)는 펌프 축심(15)을 수평 방향으로 해서 도어체(10)에 부착되어 있지만, 제 11 실시형태에서는, 도 26에 나타나 있는 바와 같이 횡축 펌프(12)는 흡입측이 아래가 되고 토출측이 위가 되도록 펌프 축심(15)을 경사시켜서 도어체(10)에 부착되어 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 펌프 축심(15)을 경사시킨 횡축 펌프(12)에 대해서 상기 제 1∼제 10 실시형태의 흡입 커버(30)를 사용해도 좋다.

단, 펌프 축심(15)을 수평 방향으로 한 형태와 경사시킨 형태에서는 펌프 흡입구(19)와 커버 흡입구(39)와 관통부(관통공(44), 노치부(55))의 사이에서 상하 방향의 위치 관계가 변화되기 때문에, 설정이나 제작에 있어서는 주의가 필요하다.

(제 12 실시형태)

상기 제 1∼제 11 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 횡축 펌프(12)는 유수로(2)에 설치된 도어체(10)에 부착되어 있지만, 이하에 설명하는 제 12 실시형태에서는, 도 27, 도 28에 나타나 있는 바와 같이 횡축 펌프(12)는 유수로(2)에 설치된 벽체(60)에 부착되어 있다.

즉, 유수로(2)는 주 유수로(61)와, 주 유수로(61)에 병렬로 형성된 부 유수로(62)를 갖고 있다. 주 유수로(61)는 도중에 분기되어서 부 유수로(62)의 상류측(64)에 연통되고, 부 유수로(62)의 하류측(65)이 주 유수로(61)에 합류되어 있다. 그리고, 벽체(60)는 유수로(2)의 부 유수로(62)에 설치되어 있다.

또한, 횡축 펌프(12)의 펌프 흡입구(19)에는 흡입 커버(30)가 부착되어 있다. 또한, 주 유수로(61)로부터 부 유수로(62)로의 분기 개소와 부 유수로(62)로부터 주 유수로(61)로의 합류 개소 사이에는 주 유수로(61)를 개폐하는 개폐 기구(63)가 설치되어 있다.

이것에 의하면, 통상시 주 유수로(61)의 하류측의 수위가 상류측의 수위보다 낮아서, 개폐 기구(63)에 의해 주 유수로(61)를 개방한 상태에서 횡축 펌프(12)가 정지하고 있어, 주 유수로(61)의 물은 상류측으로부터 하류측으로 정상적으로 흐른다.

예를 들면 큰 비 등의 증수에 의해 주 유수로(61)의 하류측의 수위가 상류측의 수위보다 높아졌을 경우, 개폐 기구(63)에 의해 주 유수로(61)를 폐색시킴과 아울러, 횡축 펌프(12)를 정격 회전 속도로 작동시킨다. 이것에 의해, 주 유수로(61)의 물이 하류측으로부터 상류측으로 역류하는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 벽체(60)의 상류측(64)의 물이 횡축 펌프(12)를 통과해서 벽체(60)의 하류측(65)으로 흐르기 때문에, 주 유수로(61)의 상류측의 물이 강제적으로 부 유수로(62)를 경유해서 주 유수로(61)의 하류측으로 배수된다.

또한, 횡축 펌프(12)의 펌프 흡입구(19)에 흡입 커버(30)를 부착하고 있기 때문에, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.

상기 제 1 실시형태에서는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 유수로(2)를 구획하는 도어체(10)에 관통하도록 횡축 펌프(12)가 설치되어 있고, 상기 제 12 실시형태에서는, 도 28에 나타나 있는 바와 같이, 유수로(2)를 구획하는 벽체(60)에 관통하도록 횡축 펌프(12)가 설치되어 있다. 그러나, 횡축 펌프(12)의 설치 개소는 이들에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 횡축 펌프(12)가 수조 내에 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 횡축 펌프(12)의 토출측에 상하 방향의 양수관이 접속되고, 양수관의 하류측에 수평 방향의 토출관이 접속되고, 토출관의 하류측에 다른 수조 또는 유수로 등이 설치되어 있는 것이어도 좋다. 이것에 의하면, 수조 내의 물이 횡축 펌프(12)에 흡입되고, 횡축 펌프(12)로부터 양수관 및 토출관을 통과해서 다른 수조 또는 유수로 등으로 배수된다.

상기 각 실시형태에서는, 흡입 커버(30)의 후부벽(33)이 펌프 흡입구(19)로부터 펌프 축심(15)에 수직한 방향으로 외측방으로 돌출되어 있지만, 수직하게 가까운 방향이어도 좋다. 또한, 전방 플랜지부(37a)는 커버 본체(31)를 횡축 펌프(12)에 부착한 상태에서 수평 방향으로 연장되어 있지만, 수평에 가까운 방향이어도 좋다.

Claims

유수로 내 또는 수조 내에 배치되는 횡축 펌프의 횡방향의 펌프 흡입구에 부착 가능한 커버로서,
펌프 흡입구의 전방을 하부가 개구된 상태에서 덮는 커버 본체를 갖고,
커버 본체는 펌프 흡입구에 부착 가능하고 또한 펌프 흡입구에 부착했을 때에 펌프 흡입구로부터 펌프 축심과 교차하는 방향으로 외측방으로 돌출되는 후부벽과, 후부벽의 양측 가장자리로부터 펌프 축심 방향의 상류측으로 연장되는 한 쌍의 측부벽과, 후부벽의 상부 가장자리로부터 펌프 축심 방향의 상류측으로 내림구배로 연장되고, 양방의 측부벽의 상부 가장자리 사이에 설치된 상부벽을 갖고,
양방의 측부벽의 하부 가장자리 사이이고 또한 후부벽의 하부 가장자리와 상부벽의 선단 가장자리 사이에, 하향으로 개구된 커버 흡입구가 형성되고,
커버 본체를 펌프 흡입구에 부착했을 때에, 후부벽에 커버 본체의 내부와, 커버 본체의 외부이고 또한 횡축 펌프의 외부로 관통하는 관통부가 형성되고,
커버 본체를 펌프 흡입구에 부착한 상태에서, 관통부의 상부가 커버 흡입구의 위치보다 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 흡입 커버.
제 1 항에 있어서,
관통부는 관통공, 또는 후부벽의 하부 가장자리로부터 상방으로 연장되는 노치부인 것을 특징으로 하는 흡입 커버.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
커버 본체를 펌프 흡입구에 부착했을 때에, 관통부의 상단이 펌프 흡입구의 중심 위치 이하에 위치하는 것을 특징으로 하는 흡입 커버.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
측부벽에, 커버 본체로부터 외측방으로 수평 방향으로 돌출되는 측방 플랜지부가 설치되고,
측방 플랜지부는 커버 본체를 횡축 펌프에 부착한 상태에서, 유수로의 유수 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 흡입 커버.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 흡입 커버를 펌프 흡입구에 부착한 것을 특징으로 하는 횡축 펌프.
제 5 항에 기재된 횡축 펌프를 유수로의 도어체에 부착한 것을 특징으로 하는 펌프 게이트.
제 6 항에 기재된 펌프 게이트를 운전하기 위한 운전 방법으로서,
유수로를 도어체로 닫은 상태에서, 유수로 내의 수위에 상관없이, 횡축 펌프를 일정한 회전 속도로 운전하는 것을 특징으로 하는 펌프 게이트의 운전 방법.