JP2002266786A - 空気注入装置付きポンプ - Google Patents

空気注入装置付きポンプ

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JP2002266786A JP2001067117A JP2001067117A JP2002266786A JP 2002266786 A JP2002266786 A JP 2002266786A JP 2001067117 A JP2001067117 A JP 2001067117A JP 2001067117 A JP2001067117 A JP 2001067117A JP 2002266786 A JP2002266786 A JP 2002266786A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴミやポンプ内部の循環流れによって空気の
流入が阻害されない空気注入装置付きポンプを提供する
こと。 【解決手段】 ポンプケーシング内に空気を強制的に供
給する空気注入装置を設ける。空気注入装置は、ポンプ
軸5と機械的に連結されて駆動される空気圧送装置1
と、空気圧送装置1の圧送空気をポンプ羽根車8の吸込
側のポンプケーシング内に導く空気供給管11とを具備
して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気注入装置付き
ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、雨水、汚水等を排水するポンプ設
備において、先行待機運転、即ち多量の降雨が発生した
とき、ポンプ設備への雨水、汚水等の流入が始まる前に
ポンプを始動(空運転)しておき、雨水、汚水等の急激
な流入に対して遅滞なく排水を行なう運転方法が用いら
れている。
【0003】図4はこの種の運転を行う立形ポンプの一
例を示す図である。同図に示すようにポンプ軸105を
立てて設置する立形ポンプは、吐出エルボ114の下に
吊り下げ管106と吐出ボウル107と羽根車ケーシン
グ120と吸込ベルマウス109とを取り付けてなるポ
ンプケーシング内に羽根車108を設置し、羽根車10
8を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側から
液体を吸い込んで吐出側から吐き出す構造に構成されて
いる。またポンプケーシングのポンプ軸105が外部に
突出する部分には、ポンプケーシング内部から液体が流
出するのを防ぐための軸封部125が設けられている。
【0004】そして吸込ベルマウス109に空気供給口
110を設けて空気供給管111の一端を取り付け、そ
の他端をポンプの吸込水位よりも高い位置に引き上げて
開口しておく。
【0005】そして回転している羽根車108よりも吸
込水面が低く、排水をしていない待機運転の状態でポン
プ吸込水槽121内に雨水、汚水が流入して吸込水面が
上昇を始め、羽根車108まで水位が上昇して排水運転
を始めると、吸込ベルマウス109内が負圧になるので
空気供給管111の開口から空気が自動的に吸い込まれ
て吸込ベルマウス109内に供給され気水混合運転が行
われる。ポンプは負圧による空気の流入量に見合った少
ない吐出量で排水運転を行うことができる。
【0006】ポンプ吸込水槽121の水位が更に上昇す
ると吸込ベルマウス109内の圧力も上昇して正圧とな
るので空気供給管111から空気を吸い込まなくなり、
ポンプは定格運転となる。
【0007】排水が進んでポンプ吸込水槽121の水位
が低下するのに従って吸込ベルマウス109内の圧力も
徐々に低下し、更に水位が低下して負圧になると空気供
給管111の開口から空気が自動的に吸い込まれて気水
混合運転を行うようになり、更に水位が低下するとポン
プケーシング内の水が落下してポンプが揚水をしない運
転になる。
【0008】しかしながら立形ポンプを設置したポンプ
吸込水槽121には、雨水、汚水とともに流入してくる
ゴミが立形ポンプの吸込ベルマウス109に設けた空気
供給口110を塞いだり、気水混合運転で排水量が少な
い時には羽根車108内の水の流れが循環流れとなるた
め吸込ベルマウス109中央部では水は羽根車108に
向って流れ、外周部では吸込ベルマウス109に沿って
羽根車108からポンプ吸込水槽121に向って流れる
ため、空気の流入が阻害されるという問題点があった。
【0009】またポンプケーシング内の揚水の圧力が高
くなって軸封部125が正圧になると、ポンプケーシン
グ内の流体は軸封部125を通って漏れるが、この立形
ポンプを汚水の揚水に使用した場合、汚水が漏れること
によって衛生面と悪臭上で問題になっていた。また地下
に設置されるポンプにおいては、漏れた水を排出するた
め床排水ポンプが必要となっていた。
【0010】一方横形ポンプでは、従来上記立形ポンプ
に取り付けたような空気供給管は取り付けておらず、ポ
ンプの吸込水位が上昇してキャビテーション発生の恐れ
がなくなってからポンプを運転開始し、ポンプを運転し
て排水が進み吸込側の水位が低下してキャビテーション
を発生する水位になるとポンプを停止していた。
【0011】しかしながら横形ポンプで排水が進み、吸
込側の水位が低下してキャビテーションを発生する水位
になっても排水運転を継続したいという要望があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、ゴミやポンプ内部
の循環流れによって空気の流入が阻害されない空気注入
装置付きポンプを提供することにある。
【0013】また本発明の目的は、横形ポンプで排水が
進み、吸込側の水位が低下してキャビテーションを発生
する水位になっても排水運転を継続できる空気注入装置
付きポンプを提供することにある。
【0014】また本発明の目的は、軸封部からポンプケ
ーシング内部の流体が外部に漏れない空気注入装置付き
ポンプを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、ポンプケーシング内に羽根車を設置し、羽
根車を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側か
ら液体を吸い込んで吐出側から吐き出す構造のポンプに
おいて、前記ポンプケーシング内に空気を強制的に供給
する空気注入装置を設けたことを特徴とする。
【0016】また本発明は、前記羽根車をポンプ軸によ
って回転駆動し、一方前記空気注入装置を、ポンプ軸と
機械的に連結されて駆動される空気圧送装置と、空気圧
送装置の圧送空気をポンプケーシング内に導く空気供給
管とを具備して構成することを特徴とする。
【0017】また本発明は、前記空気注入装置を、前記
羽根車の駆動手段とは別の駆動手段によって駆動される
空気圧送装置と、空気圧送装置の圧送空気をポンプケー
シング内に導く空気供給管とを具備して構成することを
特徴とする。
【0018】また本発明は、ポンプケーシング内に軸封
部を介してポンプ軸を挿入し、ポンプケーシング内のポ
ンプ軸の所定位置に羽根車を取り付け、ポンプ軸及び羽
根車を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側か
ら液体を吸い込んで吐出側から吐き出す構造のポンプに
おいて、前記軸封部に空気を強制的に供給する空気注入
装置を設けたことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明を立形斜流ポ
ンプに適用した一実施形態を示す概略断面図である。同
図に示すようにこの立形斜流ポンプは、吐出エルボ14
の下に吊り下げ管6と吐出ボウル7と羽根車ケーシング
20と吸込ベルマウス9とからなるポンプケーシング内
に羽根車8を設置し、ポンプケーシングの上方に設置し
た原動機(駆動手段)3の出力を減速機2を介してポン
プ軸5及びこれに固定した羽根車8を回転駆動すること
でポンプケーシングの吸込側(吸込ベルマウス9側)か
ら液体を吸い込んで吐出側(吐出エルボ14側)から吐
き出す構造に構成されている。なお13はベースであ
る。
【0020】そして本実施形態においては、減速機2に
一体に組み込まれることで減速機2と機械的に連結され
て(即ちポンプ軸5と機械的に連結されて)駆動される
空気圧送装置1と、空気圧送装置1の吐出口と吸込ベル
マウス9に設けた空気供給口10とを接続する空気供給
管11とによって構成される空気注入装置を設けてい
る。空気供給管11の途中には空気供給弁15が接続さ
れている。
【0021】空気供給弁15は原動機3が運転している
状態でポンプ吸込水槽21内の水位が規定水位以下ある
いはポンプ吸込ベルマウス9内の圧力が規定値以下であ
るという条件のときに通電されて空気圧送装置1の吐出
口とポンプ吸込ベルマウス9に設けた空気供給口10と
の間を接続して空気供給口10に空気を圧送・供給する
ように図示しない制御手段によって制御されている。そ
れ以外のときは空気供給弁15への通電を停止して、空
気圧送装置1の吐出口と大気とを接続して空気供給口1
0への空気の圧送・供給を停止する。図1の空気供給弁
15のシンボルは空気供給弁15が停電で空気圧送装置
1からの圧送空気が大気中に無負荷放出している状態を
示している。なおポンプ吸込水槽21内の水位の測定は
図示しない水位センサによって行ない、ポンプ吸込ベル
マウス9内の圧力の測定は図示しない圧力センサによっ
て行なう。
【0022】そして多量の降雨が発生したとき、ポンプ
場への雨水、汚水の流入が始まる前に原動機3を始動し
てポンプを運転し、ポンプ場に雨水、汚水が流入して水
位が上昇して羽根車8の高さに達したならばそのまま排
水運転を開始する。
【0023】即ち吸込水位が上昇を続け羽根車8の下端
よりも高くなると羽根車8は水を上方に押し上げ排水を
開始するが、このときは空気供給口10から空気が圧送
・供給されているので羽根車8は気水混合運転となり、
ポンプの排水量は流入空気の量に見合った小流量となっ
てポンプ負荷も軽減される。またこのときはポンプ吸込
水槽21の水位が低いのでポンプの吸込揚程が大きくキ
ャビテーションを発生しているが、空気の流入でキャビ
テーションによる騒音や振動が軽減される。
【0024】そして雨水、汚水の流入が継続してポンプ
吸込水槽21の水位が上昇して規定水位に達すれば、空
気供給弁15が閉じ空気の供給が止められポンプは定格
運転を開始する。
【0025】排水が進んでポンプ吸込水槽21の水位が
規定値まで低下すると、実揚程の増加によってポンプ駆
動動力が大きくなり、また吸込水位の低下によってポン
プ吸込圧力が低下してキャビテーションを発生するが、
水位が規定値まで低下したことは図示しない水位センサ
や圧力センサからの水位信号あるいはポンプ吸込ベルマ
ウス9内の圧力信号によって検出されこれによって空気
供給弁15に通電して空気の圧送・供給を開始しポンプ
を気水混合運転にする。
【0026】さらに水位が低下して羽根車8よりも低く
なると供給されている空気によってポンプケーシング内
の水が落下して羽根車8が大気中で回転する大気運転
(空運転)になる。そして排水が終了し、再び雨水、汚
水の流入する恐れがなくなれば原動機3を停止して排水
運転を終了する。
【0027】図2は本発明を立形軸流ポンプに適用した
実施形態を示す概略側面図である。同図に示す実施形態
において図1に示す実施形態と同一又は相当部分には同
一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形
態において図1に示す実施形態と相違する点は、空気圧
送装置1の駆動を減速機2(即ちポンプ軸5)と機械的
に連結して行なうのではなく、空気圧送装置1をポンプ
と独立した空気圧送装置駆動原動機(駆動手段)19で
駆動するように構成した点である。この実施形態の場
合、図1に示す実施形態で用いた空気供給弁15を使用
せず、空気を圧送するときには空気圧送装置駆動原動機
19を始動し、空気の供給を止める場合は空気圧送装置
駆動原動機19を停止するようにしている。もちろん空
気供給弁15を使用して空気圧送装置駆動原動機19を
駆動したままの状態で空気供給弁15を切り換えて空気
供給口10への空気の供給・停止を行なっても良い。
【0028】図3は本発明を横形斜流ポンプに適用した
実施形態を示す概略断面図である。同図に示す実施形態
において図1に示す実施形態と同一又は相当部分には同
一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形
態にかかる横形斜流ポンプは、ポンプケーシング内にポ
ンプ軸5を横置きに設置し、ポンプ軸5の先端近傍に固
定した羽根車8を回転駆動することで、下方向に折り曲
げてなるポンプケーシングの吸込口17から吸い込んだ
水を吐出口16から排水するように構成されている。な
おポンプ軸5の羽根車8の反対側には図1に示すと同様
に減速機と原動機が接続されているが、同図ではその記
載を省略している。なお12はポンプ軸5の端部を軸支
する水中軸受である。
【0029】この実施形態においては、巻掛け伝導装置
18によってポンプ軸5に機械的に連結されて駆動され
る空気圧送装置1と、空気圧送装置1の吐出口とポンプ
ケーシングの羽根車8の吸込側に設けた空気供給口10
とを接続する空気供給管11とによって構成される空気
注入装置を設けている。空気供給管11の途中には図1
に示す実施形態と同様の空気供給弁15が接続されてい
る。なお空気圧送装置1はポンプケーシングを構成する
吸込エルボ24に取り付けられている。
【0030】そしてこの横形ポンプの場合は、まず図示
しない真空ポンプでポンプケーシング内の空気を排除し
てポンプケーシング内を満水にしておき、ポンプ吸込水
槽の水位が上昇して規定水位に達するとこれを図示しな
い水位センサが検出してポンプを始動する。規定水位を
定格水位よりも低く設定してある場合にはポンプ始動後
に空気圧送装置1から空気供給口10内に空気を圧送・
供給してキャビテーションによる音、振動を軽減する。
規定水位に達すれば空気圧送装置1からの空気の供給を
停止してポンプの定格運転を行う。排水が進んでポンプ
吸込水槽内の水位が低下すると上記立形ポンプの場合と
同じ制御を行う。
【0031】従来、横形ポンプはポンプ吸込水槽の水位
が運転可能水位になると真空ポンプでポンプケーシング
内に呼び水をしてからポンプを始動し、排水が進んで定
格水位まで低下するとポンプを停止していたが、本発明
によってポンプ吸込水槽内の水位が定格水位よりも低い
水位でも気水混合運転を行わせてキャビテーションによ
る音や振動の発生を抑えることができるので、従来より
も低水位まで運転できるようになる。
【0032】また上記実施形態では空気圧送装置1をポ
ンプケーシングに取り付けたので、空気圧送装置1並び
に圧縮された空気は揚水によって冷却され、好適であ
る。なおこの空気圧送装置1自体をポンプケーシングに
取り付けて冷却する構成は、図1,図2に示す実施形態
に適用しても良い。
【0033】図5は本発明のさらに他の実施形態を示す
概略断面図である。同図に示す実施形態において図1に
示す実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付して
その詳細な説明は省略する。この実施形態において図1
に示す実施形態と相違する点は、空気供給管11を軸封
部25に接続することによって空気圧送装置1の圧縮空
気を軸封部25に供給するように構成した点のみであ
る。
【0034】ここで図6は軸封部25の要部拡大概略断
面図である。同図に示す軸封部25はグランドパッキン
の中央に前記空気供給管11を接続している。なお軸封
部25の構造はグランドパッキン式に限定されるもので
はなく、メカニカルシール式、ラビリンス式等、他の各
種パッキン・シール構造が適用できる。
【0035】このように構成して例えばポンプケーシン
グ内で揚水が開始された際に空気圧送装置1から図6に
示すように軸封部25内に空気を圧入・供給すると、軸
封部25内の圧力が低下し、このためポンプケーシング
内の揚水が軸封部25から外部に漏れることがなくな
る。従ってこの立形ポンプを汚水の揚水に使用する場合
でも、汚水は軸封部25から漏れないので衛生面が改善
され悪臭がなくなる。また地下式の場合、床排水ポンプ
が不要となる。
【0036】図7は本発明のさらに他の実施形態を示す
概略側面図である。同図に示す実施形態において図2に
示す実施形態と相違する点は、空気圧送装置1を原動機
3の駆動軸のポンプの反対側の軸端に取り付けた点と、
図1に示す空気供給弁15を空気供給管11の途中に取
り付けた点である。このように構成すれば、装置のコン
パクト化が図れる。
【0037】以上本発明の実施形態を説明したが、本発
明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範
囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書
及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であって
も、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技
術的思想の範囲内である。
【0038】例えば本発明を適用するポンプの種類・構
造は上記各実施形態のものに限定されるものではなく、
他の種々の種類・構造のポンプであってもよい。要はポ
ンプケーシング内に羽根車を設置し、羽根車を回転駆動
することでポンプケーシングの吸込側から液体を吸い込
んで吐出側から吐き出す構造のポンプであればよい。ま
た空気注入装置の構造も種々の変形が可能であることは
言うまでもなく、要はポンプ羽根車の吸込側のポンプケ
ーシング内に空気を強制的に供給する構造であれば良
い。
【0039】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 ポンプ羽根車の吸込側のポンプケーシング内に空気を
強制的に供給する空気注入装置を設けたので、ゴミやポ
ンプ内部の循環流れによってポンプケーシング内への空
気の流入が阻害されることはなく確実に規定量の空気を
供給でき、ポンプの気水混合運転を確実に行うことがで
きる。
【0040】空気を空気圧送装置によってポンプ羽根
車の吸込側のポンプケーシング内に圧送するので、空気
供給管の配管径を細くすることができ、ポンプ設備のコ
ンパクト化が図れる。
【0041】横形ポンプで排水が進み、吸込側の水位
が低下してキャビテーションを発生する水位になっても
排水運転を継続できる。
【0042】軸封部に空気を強制的に供給する空気注
入装置を設けたので、ポンプケーシング内の流体が軸封
部を通って外に漏れ出ることがなくなり、衛生面が改善
され悪臭がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を立形斜流ポンプに適用した一実施形態
を示す概略断面図である。
【図2】本発明を立形軸流ポンプに適用した実施形態を
示す概略側面図である。
【図3】本発明を横形斜流ポンプに適用した実施形態を
示す概略断面図である。
【図4】従来の立形ポンプの一例を示す図である。
【図5】本発明のさらに他の実施形態を示す概略断面図
である。
【図6】軸封部25の要部拡大概略断面図である。
【図7】本発明のさらに他の実施形態を示す概略側面図
である。
【符号の説明】
1 空気圧送装置 2 減速機 3 原動機(駆動手段) 5 ポンプ軸 6 吊り下げ管 7 吐出ボウル 8 羽根車 9 ポンプ吸込ベルマウス 10 空気供給口 11 空気供給管 12 水中軸受 13 ベース 14 吐出エルボ 15 空気供給弁 16 吐出口 17 吸込口 18 巻掛け伝導装置 19 空気圧送装置駆動原動機(駆動手段) 20 羽根車ケーシング 21 ポンプ吸込水槽 24 吸込エルボ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプケーシング内に羽根車を設置し、
    羽根車を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側
    から液体を吸い込んで吐出側から吐き出す構造のポンプ
    において、 前記ポンプケーシング内に空気を強制的に供給する空気
    注入装置を設けたことを特徴とする空気注入装置付きポ
    ンプ。
  2. 【請求項2】 前記羽根車はポンプ軸によって回転駆動
    され、 一方前記空気注入装置は、ポンプ軸と機械的に連結され
    て駆動される空気圧送装置と、空気圧送装置の圧送空気
    をポンプケーシング内に導く空気供給管とを具備して構
    成されていることを特徴とする請求項1記載の空気注入
    装置付きポンプ。
  3. 【請求項3】 前記空気注入装置は、前記羽根車の駆動
    手段とは別の駆動手段によって駆動される空気圧送装置
    と、空気圧送装置の圧送空気をポンプケーシング内に導
    く空気供給管とを具備して構成されていることを特徴と
    する請求項1記載の空気注入装置付きポンプ。
  4. 【請求項4】 ポンプケーシング内に軸封部を介してポ
    ンプ軸を挿入し、ポンプケーシング内のポンプ軸の所定
    位置に羽根車を取り付け、ポンプ軸及び羽根車を回転駆
    動することでポンプケーシングの吸込側から液体を吸い
    込んで吐出側から吐き出す構造のポンプにおいて、 前記軸封部に空気を強制的に供給する空気注入装置を設
    けたことを特徴とする空気注入装置付きポンプ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250004A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Ebara Corp 集合ポンプ装置

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