JP2020200796A - 立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】立軸ポンプの高揚程化がすすんでも、空気抜き配管の長さを長くすることなく、起動時の排気をスムーズに行うとともに、排気音を消音できる立軸ポンプを提供する。【解決手段】立軸ポンプ１は、シャフト２１と、シャフト２１に固定されたインペラ２８と、インペラ２８を囲繞するポンプケーシング２０と、を備え、ポンプケーシング２０の上部においてポンプケーシング２０の内外に通ずる空気抜き孔２４ａに接続されて下方に延びる空気抜き配管３０と、空気抜き配管３０の開口部３２を、インペラ２８の上端以上の高さで水没させる容器４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、立軸ポンプの起動に係るもので、特に、ポンプケーシング内の排気に関する。

図４は、揚水または排水機場に備えられた従来の立軸ポンプ１Ａの概略図である。
図４に示すように、揚水または排水機場には、立軸ポンプ１Ａを駆動する駆動機１０を設置した第１床１１と、立軸ポンプ１Ａのポンプケーシング２０を設置する第２床１２と、が設けられている。

駆動機１０の回転軸１０ａは、水平に延びて減速機１３と接続している。減速機１３は、立軸ポンプ１Ａの直上に、第１床１１に固定された架台１４によって固定され、駆動機１０の回転力を鉛直下方の立軸ポンプ１Ａのシャフト２１（ポンプ回転軸）に減速して伝える出力軸１３ａを備えている。

立軸ポンプ１Ａは、ポンプケーシング２０の上部からポンプケーシング２０の外部上方に延びるシャフト２１を備え、減速機１３の出力軸１３ａとシャフト２１は、軸継手１５を介して接続されている。ポンプケーシング２０の外部上方には、スラスト軸受１６が設けられ、シャフト２１は、スラスト軸受１６に支持されている。

ポンプケーシング２０の上部において、シャフト２１とポンプケーシング２０は、軸封部２２により、シャフト２１は回転自在でありながら、ポンプケーシング２０の内部の揚水または排水がポンプケーシング２０の外部に漏洩することが無いようにシールされている。

立軸ポンプ１Ａのポンプケーシング２０は、略円筒形状で円筒軸を鉛直にして配置された吊り下げケーシング２３と、その上方に、流れ方向を水平方向にするハキダシエルボ２４と、その下方に、案内羽根２５ａを内部に備えたハキダシボウル２５を接続し、さらにハキダシボウル２５の下方に、水流のポンプケーシング２０内への入口となるスイコミベル２６を備えたもので、これらの総称である。

ポンプケーシング２０は、ポンプベース２７により第２床１２に固定される。ポンプケーシング２０の内部には、円柱状のシャフト２１が吊り下げケーシング２３の円筒軸方向に沿って延び、案内羽根２５ａの下方にインペラ２８（羽根車）を備えている。また、ポンプケーシング２０の内部には、水中軸受支えが備えられ、該水中軸受け支えに備えられた水中軸受２９によりシャフト２１は回転自在に支えられている。

立軸ポンプ１Ａは、揚水または排水機場の水位がＬ．Ｗ．Ｌ（起動最低水位）以下の場合に運転を停止した状態となり、Ｌ．Ｗ．Ｌ以上の場合にポンプの運転を開始する。すなわち、揚水または排水機場の水位がＬ．Ｗ．Ｌ以上では、その水位はポンプのインペラ２８の上端が完全に没する水位のときに駆動機１０の運転が開始され、ポンプが運転を開始する。

駆動機１０の運転により、立軸ポンプ１Ａのシャフト２１および、インペラ２８が回転する。そのため、揚水または排水機場の水は、図中のＡ矢印で示すように、スイコミベル２６の下方の開口からポンプケーシング２０内に吸収され、ポンプケーシング２０内を垂直上方に揚水される。

ところで、ポンプ始動前のポンプケーシング２０内は、始動時の水位より上方には空気がポンプケーシング２０内に密閉された状態である。即ち、ハキダシエルボ２４で水平方向に変換された配管の先Ｂは、始動時は閉止状態である。このため、ポンプケーシング２０内の空気をポンプケーシング２０外に速やかに排出しなければ揚水に支障をきたす。

このため、図示するように、ハキダシエルボ２４の頂部に、空気抜き孔２４ａが備えられ、そこから先端の開口部３２がＬ．Ｗ．Ｌ以下にまで達する空気抜き配管３０Ａが備えられている。このようにすると、ポンプが始動すると、ポンプの揚水により、ポンプケーシング２０内の空気は、空気抜き配管３０Ａを一端３０ａから他端３０ｂまで図中のＣ矢印で示すように流れ、Ｌ．Ｗ．Ｌの液面下の水中に排出される。このため、空気抜き配管３０Ａからの排気音は消音され、比較的静かに始動することができる。

ポンプケーシング２０内の排気が完了した後は、ハキダシエルボ２４で水平方向に変換された配管の先Ｂは、閉止状態が解除され、揚水された水が送水される。
上述したような立軸ポンプ１Ａに類似する立軸ポンプは、例えば、下記特許文献１に開示されている。

特開２０１９−４４７３０号公報

ところで、近年、立軸ポンプ１Ａの高揚程化がすすみ、それに応じて空気抜き配管３０Ａの長さも長くする必要が生じてきた。このため、空気抜き配管３０Ａの配管部品、配管サポート部品３１Ａ（図４参照）が増加し、それとともに組立作業の工程が増加した。

本発明は、このような状況に鑑み、立軸ポンプの高揚程化がすすんでも、空気抜き配管の長さを長くすることなく、起動時の排気をスムーズに行うとともに、排気音を消音できる立軸ポンプを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る立軸ポンプは、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を囲繞するポンプケーシングと、を備えた立軸ポンプであって、前記ポンプケーシングの上部において前記ポンプケーシングの内外に通ずる開口に接続されて下方に延びる空気抜き配管と、前記空気抜き配管の開口部を、前記羽根車の上端以上の高さで水没させる容器と、を備える。

上記立軸ポンプにおいては、前記空気抜き配管は、前記ポンプケーシングを支持する床面以下まで延びており、前記容器は、前記床面以下かつ前記羽根車の上端以上の高さに配置されていてもよい。
上記立軸ポンプにおいては、前記容器は、前記空気抜き配管に接合されていてもよい。
上記立軸ポンプにおいては、前記空気抜き配管の側部には、前記空気抜き配管の内外に通ずる第２開口部が設けられ、前記第２開口部には、前記空気抜き配管の内側から外側への流体の流出を規制し、前記空気抜き配管の外側から内側への流体の流入を許容する逆止弁が設けられていてもよい。

上記本発明の一態様によれば、ポンプケーシングの上部に、ポンプケーシング２０の内外に通ずる開口と、該開口から下方に延びる空気抜き配管を備え、空気抜き配管の開口部を、羽根車の上端以上の高さで水没させる容器を備えたので、立軸ポンプの高揚程化がすすんでも、空気抜き配管の長さを長くすることなく、起動時の排気をスムーズに行うとともに、排気音を消音することができる。

一実施形態に係る揚水または排水機場に備えられた立軸ポンプの概略図である。 一実施形態に係る空気抜き配管の開口部近傍の拡大図である。 一実施形態の変形例に係る空気抜き配管の開口部近傍の拡大図である。 揚水または排水機場に備えられた従来の立軸ポンプの概略図である。

以下に、本発明の実施形態を、図面に基づいて例示する。尚、立軸ポンプ自体の構成は、図４と同等なので、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る揚水または排水機場に備えられた立軸ポンプ１の概略図である。
図示したように、ハキダシエルボ２４の頂部には、空気抜き孔２４ａが備えられ、そこに一端３０ａが接続し、他端３０ｂがポンプ機場の第２床１２の床面１２ａ以下の中ほどにまで達する空気抜き配管３０が備えられている。

空気抜き配管３０の他端３０ｂは、開口する方向が鉛直下方を向いた開口部３２を有し、空気抜き配管３０を通過した空気は、開口部３２から鉛直下方に向けて排出するようになっている。空気抜き配管３０の開口部３２は、容器４０に覆われている。容器４０は、空気抜き配管３０の開口部３２を、インペラ２８の上端以上の高さで水没させる。

図２は、一実施形態に係る空気抜き配管３０の開口部３２近傍の拡大図である。
図示したように、容器４０は、空気抜き配管３０に接合されている。具体的に、容器４０は、円筒状の壁面４１を備えており、空気抜き配管３０の外周に備えられた複数のステー４２が、壁面４１の内周に接続して容器４０を固定している。

空気抜き配管３０の開口部３２の先には、容器４０の底板４３があり、容器４０の底板４３は容器４０の壁面４１と接続している。容器４０の底板４３と容器４０の壁面４１は漏洩のないように密着している。一方、容器４０の上方は、開口している。容器４０内には、始動前に予め空気抜き配管３０の開口部３２より上方に液面Ｗが備えられるように水が注入される。

上記構成の立軸ポンプ１によれば、ポンプが始動すると、ポンプの揚水により、ポンプケーシング２０内の空気は、空気抜き配管３０を図中のＣ矢印（図１参照）のように流れ、空気抜き配管３０の開口部３２から、容器４０内の液面Ｗ下の水中に排出される。このため、空気抜き配管３０からの排気音は消音され、比較的静かに始動することができる。

このように、上述の本実施形態によれば、シャフト２１（回転軸）と、シャフト２１に固定されたインペラ２８（羽根車）と、インペラ２８を囲繞するポンプケーシング２０と、を備えた立軸ポンプ１であって、ポンプケーシング２０の上部においてポンプケーシング２０の内外に通ずる空気抜き孔２４ａ（開口）に接続されて下方に延びる空気抜き配管３０と、空気抜き配管３０の開口部３２を、インペラ２８の上端以上の高さで水没させる容器４０と、を備える、という構成を採用することによって、空気抜き配管３０の長さを長くすることなく、起動時の排気をスムーズに行うとともに、排気音を消音することができる。
このため、従来構造からポンプ自体を大きく改造することなく、空気抜き配管３０の部品点数の増加や、作業工数の増加を避け、あるいは大幅に低減することができる。

また、本実施形態では、図１に示すように、空気抜き配管３０は、ポンプケーシング２０を支持する床面１２ａ以下まで延びており、容器４０は、床面１２ａ以下かつインペラ２８の上端以上の高さに配置されている。この構成によれば、ポンプケーシング２０内の空気とともに開口部３２から排出される大量の自圧水を、床面１２ａ以下の吸込水槽に落下させることができ、床面１２ａが水浸しになることを防止できる。

また、本実施形態では、図２に示すように、容器４０は、空気抜き配管３０に接合されている。この構成によれば、図４に示すような配管サポート部品３１Ａ無しに容器４０を支持でき、また、空気抜き配管３０と共に容器４０を回収できるためメンテナンスが容易になる。例えば、図２に示す形態では、空気抜き配管３０は、ポンプベース２７の貫通孔２７ａの開口縁にボルト３４止めされたフランジ３３を有し、ボルト３４を取り外すことで貫通孔２７ａを介して容器４０を回収することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、以下の図３に示す構成を採用してもよい。

図３は、一実施形態の変形例に係る空気抜き配管３０の開口部３２近傍の拡大図である。
図示するように、空気抜き配管３０の側部には、空気抜き配管３０の内外に通ずる第２開口部３５が設けられている。第２開口部３５は、容器４０の開口よりも上方において側方に開口している。この第２開口部３５には、空気抜き配管３０の内側から外側への流体の流出を規制し、空気抜き配管３０の外側から内側への流体の流入を許容する逆止弁３６が設けられている。

上記構成によれば、ポンプ起動時、ポンプケーシング２０内の空気は、空気抜き配管３０を流通するが、第２開口部３５が逆止弁３６で閉塞されるため、第２開口部３５から漏洩することなく、容器４０の液面Ｗ以下の水中に排出される。一方、ポンプ停止後、ポンプケーシング２０内の負圧によって逆止弁３６が開くと、ポンプケーシング２０の外部の空気が第２開口部３５を介して空気抜き配管３０内に導入され、ポンプケーシング２０内の負圧を解除することができる。この構成によれば、ポンプケーシング２０に空気抜き配管３０と別途、負圧解除用の配管を接続しなくてもよくなり、部品点数を低減することができる。

１ 立軸ポンプ
１Ａ 立軸ポンプ
１０ 駆動機
１０ａ 回転軸
１１ 第１床
１２ 第２床
１２ａ 床面
１３ 減速機
１３ａ 出力軸
１４ 架台
１５ 軸継手
１６ スラスト軸受
２０ ポンプケーシング
２１ シャフト（回転軸）
２２ 軸封部
２３ 吊り下げケーシング
２４ ハキダシエルボ
２４ａ 空気抜き孔（開口）
２５ ハキダシボウル
２５ａ 案内羽根
２６ スイコミベル
２７ ポンプベース
２７ａ 貫通孔
２８ インペラ（羽根車）
２９ 水中軸受
３０ 空気抜き配管
３０ａ 一端
３０ｂ 他端
３０Ａ 空気抜き配管
３１Ａ 配管サポート部品
３２ 開口部
３３ フランジ
３４ ボルト
３５ 第２開口部
３６ 逆止弁
４０ 容器
４１ 壁面
４２ ステー
４３ 底板
Ｗ 液面

Claims (4)

1. 回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を囲繞するポンプケーシングと、を備えた立軸ポンプであって、
   前記ポンプケーシングの上部において前記ポンプケーシングの内外に通ずる開口に接続されて下方に延びる空気抜き配管と、
   前記空気抜き配管の開口部を、前記羽根車の上端以上の高さで水没させる容器と、を備える、ことを特徴とする立軸ポンプ。
2. 前記空気抜き配管は、前記ポンプケーシングを支持する床面以下まで延びており、
   前記容器は、前記床面以下かつ前記羽根車の上端以上の高さに配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
3. 前記容器は、前記空気抜き配管に接合されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の立軸ポンプ。
4. 前記空気抜き配管の側部には、前記空気抜き配管の内外に通ずる第２開口部が設けられ、
   前記第２開口部には、前記空気抜き配管の内側から外側への流体の流出を規制し、前記空気抜き配管の外側から内側への流体の流入を許容する逆止弁が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。

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