JP3234969B2 - 排水ポンプの回転数制御方法 - Google Patents

排水ポンプの回転数制御方法

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  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排水ポンプの回転数制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、図6に示す吸水井1に設置し
た排水ポンプ(たとえば立軸渦巻ポンプ)2の主軸2A
に減速機3の出力回転軸を連結し、減速機3の入力回転
軸はカップリング4およびクラッチ5を介して、たとえ
ばディーゼルエンジンによってなる原動機6の出力回転
軸に連結した構造の排水ポンプ設備、あるいは図7に示
すように、排水ポンプ2の主軸2Aに可変速流体継手7
を組込んだ複合減速機8の出力回転軸を連結し、複合減
速機8の入力回転軸はカップリング4を介して、たとえ
ばディーゼルエンジンによってなる原動機6の出力回転
軸に連結した構造の排水ポンプ設備が知られている。
【0003】この種の排水ポンプ設備では、原動機6の
出力を減速機3または複合減速機8の経路で排水ポンプ
2の主軸2Aに伝達し、排水ポンプ2を駆動することで
排水運転がなされる。具体的には、大降雨時あるいは通
常降雨時などの通常排水時においては、河川から吸水井
1に流入して来た雨水を原動機6の定格運転により排水
する。しかし、河川から吸水井1に流入する水量が少な
い少降雨時や極少降雨時でも、原動機6の定格運転によ
り排水ポンプ2を駆動して排水すると、排水ポンプ2の
排水量が吸水井1への流入水量を大きく上回ることにな
る。その結果、吸水井1の水位が運転開始水位まで上昇
することにより、排水ポンプ2の排水運転が開始される
と、吸水井1の水位は急激に低下し、再び水位が上昇
し、すぐに運転を開始することを繰り返すことになる。
また、最悪の場合には、水位が運転可能水位未満となり
ポンプに空気を吸い込み、大きい振動や騒音が発生し
て、排水ポンプ2および排水ポンプ設備に様々な悪影響
を及ぼす不都合が生じる。
【0004】そこで、.排水ポンプ2の吐出側に介設
してある吐出弁の開度を制御する吐出弁制御方式、.
排水ポンプ2の羽根車翼を可動構造にし、羽根車翼の開
度を制御して排水量を調整する可動翼方式、.原動機
6の出力回転数を制御する回転数制御方式などによって
少降雨時の排水量を抑え、前述の不都合の発生を回避す
ることが考えられる。
【0005】しかし、容量の大きい排水ポンプ2では、
吐出弁の使用を省略している場合が多く、前記の吐出
弁制御方式によって制御することはできない。もし、仮
に吐出弁を使用したとしても、その開閉に時間がかか
り、急激な出水に対応できない。つまり、応答性が悪い
欠点を有している。また、前記の可動翼方式では、羽
根車翼の開度を制御する可動翼駆動機構の構造が複雑で
あり、コスト高になる欠点を有している。さらに、前記
の原動機6の出力回転数を制御する回転数制御方式に
おいて、ディーゼルエンジンによってなる原動機6を使
用した場合、たとえば低回転運転による軽負荷運転を継
続することで、ディーゼルエンジン独特の異常燃焼(デ
ィーゼルノック)や不完全燃焼などが生じて、カーボン
の付着が起こり、エンジンのオーバホール回数が多くな
る難点を有しているとともに、定格回転数の約70%N
以下まで回転数を低下させると、エンジンのねじり振動
を生じる可能性があり、回転数を約70%N以下に下げ
られない欠点がある。このことは、ガスタービンエンジ
ンによってなる原動機6を使用した場合にもいえる。す
なわち、前記、およびの方式では、簡単な構造で
応答性よく有効に少降雨時および極少降雨時の排水量を
抑えて、前述の不都合の発生を確実に回避することが期
待できない。
【0006】一方、可変速流体継手7が組込まれた複合
減速機8を使用した場合、可変速流体継手7のスクイ管
70を変速操作棒(コントロールロッド)71によって
進退移動させることで、入力回転数の約30%N程度ま
で出力回転数を低下させることができる。しかし、ディ
ーゼルエンジンによってなる原動機6で70%Nまで低
下させ、複合減速機8の可変速流体継手7で30%Nま
で低下させたとしても、(0.7)×(0.3)=0.
21、つまり、排水ポンプ2の主軸2Aの回転数を、原
動機6の定格回転数の約21%Nまで低下させるのが限
界である。
【0007】そこで、図5に示すように、原動機6の出
力回転軸6Aから排水ポンプ2の主軸2Aに至る動力伝
達系に、2個の可変速流体継手7A,7Bを直列状に介
設して、可変速流体継手7Aの制御による回転数の低下
と、可変速流体継手7Bの制御による回転数の低下との
トータルで、主軸2Aの回転数を大幅に低下させること
が提案される。しかし、前述のように、可変速流体継手
7A,7Bには、それぞれ別個にスクイ管70および変
速操作棒71が付設され、それぞれの変速操作棒71が
別個のコントロールモータ10,10によって進退移動
するように構成されている。したがって、2個の可変速
流体継手7A,7Bを制御する場合、個々のコントロー
ルモータ10,10によって、可変速流体継手7A,7
Bそれぞれの変速操作棒71を独自に進退移動させる必
要がある。つまり、個々のコントロールモータ10,1
0に別個の制御信号を入力する操作上の煩わしさがあり
安定性に劣る。
【0008】具体例として、2個の可変速流体継手7
A,7Bの制御により、トータル回転数を36%Nまで
低下させたい場合、種々の組合わせを選択できる。すな
わち。可変速流体継手7Aを40%Nに制御し、可変速
流体継手7Bを90%Nに制御する組合わせ、可変速流
体継手7Aを50%Nに制御し、可変速流体継手7Bを
72%Nに制御する組合わせ、あるいは可変速流体継手
7Aを60%Nに制御し可変速流体継手7Bを60%N
に制御する組合わせなどで実行できる。したがって、い
ずれかの組合わせを選択し、選択された組合わせでの可
変速流体継手7Aの変速操作棒71の進退移動量と、可
変速流体継手7Bの変速操作棒71の進退移動量を、個
々のコントロールモータ10,10に別個の制御信号を
入力することで設定しなければならない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、原動機の出力回転軸から排水ポンプの主軸に至る
動力伝達系に、複数の可変速流体継手を直列状に介設す
ることで、主軸の回転数を大幅に低下させることができ
るものの、複数の可変速流体継手それぞれの変速操作棒
の進退移動量を、複数のコントロールモータに別個の制
御信号を入力する操作上の煩わしさがあり安定性に劣る
点である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、原動機の出力
回転軸から排水ポンプの主軸に至る動力伝達系に複数の
可変速流体継手を直列状に介設した排水ポンプの回転数
制御方法であって、前記複数の可変速流体継手の変速操
作棒が動力伝達機構を介して1台のコントロールモータ
の出力回転軸に接続されて、複数の変速操作棒が同時に
同じ量で進退移動するように構成されていることを特徴
とし、1台のコントロールモータに制御信号を入力する
ことで、複数の可変速流体継手の変速操作棒を同時に同
じ値に制御して、排水ポンプの回転数制御時の操作性お
よび安定性を向上させる目的を達成した。
【0011】
【作用】本発明によれば、複数の可変速流体継手のトー
タル制御値に応じた制御信号を、1台のコントロールモ
ータに入力することで、このコントロールモータは正逆
方向のいずれかに所定量回転し、この回転が動力伝達機
構を介して複数の可変速流体継手の変速操作棒を同時に
同じ量で進退移動させて、複数の可変速流体継手をトー
タル制御値に応じた値で同時に制御することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1において、排水ポンプ設備は、吸水井1に
設置した排水ポンプ(たとえば立軸渦巻ポンプ)2の主
軸2Aに減速機3の出力回転軸3Aが連結されている。
減速機3の入力回転軸3Bは、直列状に配置した第1カ
ップリング4A、第1可変速流体継手7A、第2カップ
リング4B、第2可変速流体継手7Bおよび第3カップ
リング4Cを介して、たとえばディーゼルエンジンによ
ってなる主原動機6の出力回転軸6Aに連結されてい
る。
【0013】第1可変速流体継手7Aおよび第2可変速
流体継手7Bは、図2に示すように、入力軸11にイン
ペラ12を固着し、出力軸13にランナ14を固着し
て、インペラ12とランナ14を同心に対向させるとと
もに、油タンク15A、油冷却器15Bおよび油ポンプ
15Cを備えた作動油供給系15により、作動油をイン
ペラ12とランナ14の対向空間に供給し、ここからケ
ーシング16で囲まれた作動室17内で旋回させ、スク
イ管70を通して油タンク15Aに還流させるようにな
っている。また、スクイ管70は、進退移動可能な変速
操作棒71に連結されている。したがって、変速操作棒
71の進退移動に伴ってスクイ管70を作動室17内で
進退移動させることで、作動室17内の油量を決定し、
出力軸13の回転数を100%Nから30%Nまでの範
囲で無段階で制御できるように構成されている。
【0014】可変速流体継手7A,7Bそれぞれの変速
操作棒71は、動力伝達機構9を介して1台のたとえば
サーボモータによってなるコントロールモータ10の出
力回転軸10Aに接続されている。動力伝達機構9は、
図3に示すように、コントロールモータ10の出力回転
軸10Aに固着された中間歯車90、この中間歯車90
に噛合する第1歯車91Aを固着し、回転可能かつ軸方
向の移動不能に軸支されている第1回転軸92Aと、中
間歯車90に噛合する第2歯車91Bを固着し、回転可
能かつ軸方向の移動不能に軸支されている第2回転軸9
2Bとを有し、第1回転軸92Aの外周の一部に雄ねじ
92aが形成され、第2回転軸92Bの外周の一部に
は、雄ねじ92aの反対ねじによってなる雄ねじ92b
が形成されている。そして、第1回転軸92Aの雄ねじ
92aが第1進退移動筒93Aの雌ねじ93aに螺合
し、第2回転軸92Bの雄ねじ92bが第2進退移動筒
93Bの雌ねじ93bに螺合した構造になっており、第
1進退移動筒93Aに可変速流体継手7Aの変速操作棒
71が連結され、第2進退移動筒93Bに可変速流体継
手7Bの変速操作棒71が連結されている。
【0015】前記構成において、可変速流体継手7A,
7Bのトータル制御値に応じた制御信号をコントロール
モータ10に入力することで、このコントロールモータ
10は正逆方向のいずれかに所定量回転し、この回転が
動力伝達機構9を介して可変速流体継手7A,7Bの変
速操作棒71およびスクイ管70に同時に伝達される。
つまり、コントロールモータ10の正逆方向のいずれか
の所定量回転により、中間歯車90→第1歯車91A→
の経路で第1回転軸92Aを回転させるとともに、中間
歯車90→第2歯車91B→の経路で第2回転軸92B
を逆回転させ、第1回転軸92Aおよび第2回転軸92
Bが同じ方向に進退移動して、可変速流体継手7A,7
Bの変速操作棒71およびスクイ管70を同時に同じ方
向に同じ量で進退移動させることになる。
【0016】すなわち、可変速流体継手7A,7Bをト
ータル制御値に応じた値で同時に制御することができ
る。具体例として、可変速流体継手7A,7Bの制御に
より、トータル回転数を36%Nまで低下させたい場
合、可変速流体継手7A,7Bのトータル制御値に応じ
た制御信号をコントロールモータ10に入力すること
で、可変速流体継手7Aを60%Nに制御し、可変速流
体継手7Bを60%Nに制御して、容易かつ確実にトー
タル回転数を36%Nまで低下させることができるの
で、排水ポンプ2の回転数制御時の操作性および安定性
が向上する。
【0017】なお、前記実施例では、減速機3の入力回
転軸3Bと原動機6の出力回転軸6Aの間に、第1可変
速流体継手9および第2可変速流体継手10を直列状に
介設した構成で説明しているが、図4に示すように、第
2可変速流体継手10を組込んだ複合減速機8を使用
し、この複合減速機8の入力回転軸8Bと原動機6の出
力回転軸6Aの間に、第1可変速流体継手9を介設した
構成であってもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の可変速流体継手のトータル制御値に応じた制御信
号を、1台のコントロールモータに入力することで、動
力伝達機構を介して複数の可変速流体継手の変速操作棒
を同時に同じ量で進退移動させ、複数の可変速流体継手
をトータル制御値に応じた値で同時に制御することがで
きるから、排水ポンプの回転数制御時の操作が容易にな
り、操作性および安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】可変速流体継手の一例を示す構成図である。
【図3】動力伝達機構の一例を示す構成図である。
【図4】本発明の変形例を示す構成図である。
【図5】比較例を示す構成図である。
【図6】従来例を示す構成図である。
【図7】従来の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】 2 排水ポンプ 2A 排水ポンプの主軸 6 原動機 6A 原動機の出力回転軸 7A 第1可変速流体継手 7B 第2可変速流体継手 9 動力伝達機構 10 コントロールモータ 10A コントロールモータの出力回転軸 71 変速操作棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−77191(JP,A) 特開 昭53−4156(JP,A) 特開 昭55−135263(JP,A) 特開 昭62−101922(JP,A) 実開 昭56−27428(JP,U) 実開 昭62−105394(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/02 F04D 15/00 F04D 29/04 F16D 31/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原動機の出力回転軸から排水ポンプの主
    軸に至る動力伝達系に複数の可変速流体継手を直列状に
    介設した排水ポンプの回転数制御方法であって、前記複
    数の可変速流体継手の変速操作棒が動力伝達機構を介し
    て1台のコントロールモータの出力回転軸に接続され
    て、複数の変速操作棒が同時に同じ量で進退移動するよ
    うに構成されていることを特徴とする排水ポンプの回転
    数制御方法。
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