JP3937306B2 - 横軸ポンプの満水保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は降雨期間中などの運転待機時に、横軸ポンプ内の満水状態を回復・保持し、排水を開始するまでの時間を短縮させる即応性の運転が可能な横軸ポンプの満水保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、迅速に揚水運転が開始できるようにポンプケーシングに吸気管を連結し、この吸気管に圧力センサーと真空破壊弁を介してレシーバータンクを連結して、レシーバータンクに真空ポンプを配設した横軸ポンプは、例えば、特開平８−２７０５９６号公報に記載してあるように公知である。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
従来の横軸ポンプの満水保持装置は、ポンプケーシングの空気を排気して、負圧によりポンプ内を満水させて揚水運転を開始する。一般に使用する真空ポンプは水封式真空ポンプであり、締切運転は過剰な真空圧となり、駆動電動機の破損につながるため、長時間の締切連続運転ができず、緊急時の対応が遅れる恐れがあった。また、初期運転時、封水の補給が断たれた時、満水不能となり、横軸ポンプの排水運転が不可能となる。また、吸水が不要なスクロール式などの乾式真空ポンプを使用する場合も、締切り運転は過剰な真空圧となり、構成部品の破損につながるため、締め切り運転ができず緊急時の対応が遅れる恐れがあった。この発明は、横軸ポンプ場の無水化を可能とし、締切連続運転による満水保持を行い、緊急時の対応が可能な横軸ポンプ場の満水保持装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、横軸ポンプのポンプケーシングの上部に開口部を設け、この開口部に連結した吸気管の基端部に満水検知器と吸気弁を配設し、吸気管をレシーバータンクを介して真空ポンプに連結して、始動時の横軸ポンプを満水状態とする横軸ポンプにおいて、上記レシーバータンクに連結した吸引管に大気との連通を切り換える三方切換弁を介装し、吸引管の他端を分岐して容量の異なる乾式の真空ポンプに連結して、横軸ポンプの運転待機時に小出力の真空ポンプでレシーバータンクを吸引し、あるいは、三方切換弁で吸引管を閉止して、レシーバータンクの負圧を利用して横軸ポンプを満水状態に回復・保持させるもので、詳しくは、乾式の真空ポンプを容量の異なるルーツポンプとしたものである。そして、真空ポンプの内面にセラミックコーティングまたはフッソ樹脂コーティングの防錆加工を施し、ポンプ内部の発錆によるポンプ停止を回避したものである。また、レシーバータンクに水抜用のドレン弁を設け、満水保持中にレシーバータンクに水が混入し、満水保持が不可能となった時には、吸気管の吸気弁を閉止し、吸引管の三方切換弁を切り換えて、大気に解放したレシーバータンクの水抜きを行なうものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明に係る横軸ポンプの満水保持装置は上記のように構成してあり、吸水井に大量の雨水等が流入してきた時に、待機中の横軸ポンプのポンプケーシングの空気を大出力の真空ポンプでレシーバータンクに吸引し、必要に応じて小出力の真空ポンプも同時に起動して、吸水井の運転停止水位近傍にある水を横軸ポンプの吸込管から上昇させ、ポンプケーシングの内部を満水状態とする。小出力の真空ポンプを起動または継続作動して、満水状態を維持させる。吸水井の水位が揚水開始水位に上昇してくると、満水検知器でポンプケーシングの満水状態を確認し、真空ポンプを停止させると同時に横軸ポンプを起動して吸水井の水の揚水を開始して排水管から排水する。吸水井の水位が運転停止水位まで低下すると、横軸ポンプの羽根車の駆動を停止し、直ちに一台の小出力の真空ポンプ、または二台の小出力の真空ポンプを起動し、ポンプケーシングの内部の水の満水状態を回復させ、吸水井の水位が揚水開始水位ＨＷＬに上昇するまで満水状態を保持する。小出力の真空ポンプで待機運転を行うため、従来方式より省エネルギー運転となる。
【０００６】
水位の上下変動が大きい時には、吸引管の三方切換弁を切換えてレシーバータンクへの吸引管の回路を閉止して、レシーバータンクの負圧を利用して満水状態を回復させ、保持させる。再び、吸水井の水位が揚水開始水位に上昇すると、横軸ポンプを起動すれば、直ちに排水が開始される。吸水井への雨水等の流入量が変動するときには、水位の上下動が激しいため、並列した不使用側の小出力の真空ポンプの運転を行ない、ポンプの緊急運転再開に対処させる。乾式真空ポンプをルーツポンプとすれば、摩擦が小さいことから締切り運転が可能となる。そして、小形でも高排気速度が得られ、内部潤滑油を必要とせず真空側への油の逆流による汚染の心配がない。また、真空ポンプの内面にセラミックまたはフッソ樹脂をコーティングすれば、防錆効果が得られ、発錆によるポンプ停止が回避できる。
【０００７】
満水保持中にレシーバータンクに水が混入し、満水保持が不可能となった時には、吸気管の吸気弁を閉止して、同時に三方弁を切換えてレシーバータンクを大気に開放し、内圧を上げずにドレン弁を開放して水を排出させる。そして、三方弁を切換えて、真空ポンプをレシーバータンクに連通させ、レシーバータンクの真空確保後、吸気弁を開けばポンプケーシングの保持水が落下することなく再び満水保持が行なえる。排水完了後は、真空ポンプの大気運転を行ない、真空ポンプ内に溜まった水を、運転熱で蒸発させて、次回運転まで長期間であっても内部の発錆を防止する。
【０００８】
【実施例】
この発明を実施例に基づき詳述すると、まず、図１において、符号１は吸水井２に配設した横軸ポンプであって、横軸ポンプ１の水平状のポンプケーシング３に主軸４に止着した羽根車５が配設してある。ポンプケーシング３の吸込側がＬ字状の吸込ケーシング６に連結してあり、吸込ケーシング６が吸水井２に水没させた吸込管７に連結してある。ポンプケーシング３の排出側に吐出弁８を介して排水管９が連結してある。符号１０は、羽根車５の後方近傍のポンプケーシング３に設けた整流用の案内羽根である。
【０００９】
案内羽根１０の上部のポンプケーシング３に設けた開口部３ａに吸気管１１が連結してあり、吸気管１１の基端部にポンプケーシング３の内部の満水状態を検知する満水検知器１２が配設してある。この吸気管１１の他端がレシーバータンク１３に連結してあり、吸気管１１にポンプケーシング３の吸気を遮断する吸気弁１４とポンプケーシング３を大気に開放する満水検知器１２側の真空破壊弁１５が介装してある。レシーバータンク１３に吸引管１６が連結してあり、一端を大気に開放する三方切換弁１７が吸引管１６に介装してある。吸引管１６の他端を分岐させ、逆止弁１８を介して真空吸引させる並列した容量の異なるルーツポンプ１９、２０、２１が連結してある。吸引管１６に介装した三方切換弁１７は、レシーバータンク１３をルーツポンプ１９、２０、２１に連通させてレシーバータンク１３を負圧とするが、三方切換弁１７を切換えて、レシーバータンク１３への吸引管１６の回路を閉止させてルーツポンプ１９、２０、２１の回路を大気に解放する。また、三方切換弁１７を切換えて、レシーバータンク１３への吸引管１６の回路を大気に解放させてルーツポンプ１９、２０、２１の回路を閉止させる。
【００１０】
ルーツポンプ１９、２０、２１は三葉のまゆ形断面のロータが互いに逆方向へ等速度で無接触で回転するため、機械的摩擦損失が少なく、満水保持用の連続締切り運転を可能とする。摩擦が小さいことから高速回転が可能で、小形でも高排気速度が得られる。内部潤滑油を必要とせず真空側への油の逆流による汚染の心配がない。この発明の実施例では、ポンプケーシングの内部を吸引して満水させる一台の大出力タイプのルーツポンプ１９と、満水保持用の小出力タイプの二台のルーツポンプ２０、２１が並列してある。二台の小出力のルーツポンプ２０、２１の容量は、大出力のルーツポンプ１９の１／２の容量としてある。大出力のルーツポンプ１９の故障時には、二台の小出力のルーツポンプ２０、２１の運転でバックアップを行う。満水保持時は、一台の小出力のルーツポンプ２０の運転を行い、満水時間を短くする時には大出力のルーツポンプ１９と一台の小出力のルーツポンプ２０で運転を行う。なお、ルーツポンプ１９、２０、２１の排気側にそれぞれ消音用のサイレンサー２２が配設してある。ルーツポンプ１９、２０、２１の内面にはセラミックコーティングまたはフッソ樹脂コーティングを施してあり、防錆効果が得られる。
【００１１】
図２に示すように、横軸ポンプの運転開始をする時には、大出力の真空ポンプ１９を作動させてレシーバータンク１３を負圧とし、必要に応じて小出力の真空ポンプ２０、２１も同時に起動する。ポンプケーシング３の内部の空気をレシーバータンク１３に吸気させ、吸水井２の運転停止水位ＬＷＬの近傍にある水を横軸ポンプ１の吸込管７から上昇させ、ポンプケーシング３の内部を満水状態とする。吸水井２の水位が運転停止水位ＬＷＬまで低下して、横軸ポンプ１の羽根車５の駆動を停止させた時には、一台の小出力のルーツポンプ２０、または二台の小出力のルーツポンプ２０、２１を起動する。吸引管１６に介装した三方切換弁１７は、ルーツポンプ２０、２１とレシーバータンク１３を連通させてレシーバータンク１３を負圧とし、横軸ポンプ１のポンプケーシング３の空気を吸気して、横軸ポンプ１の満水状態を回復・維持させて、次回の運転再開までポンプケーシング３の満水状態を維持させる。吸水井２の水位が急激に変動する時には、三方切換弁１７を切換えてルーツポンプ２０、２１からレシーバータンク１３への吸引管１６の回路を閉止して、レシーバータンク１３の負圧を利用して満水状態を回復・保持させることも可能である。なお、一台のルーツポンプ２０は連続運転を行なって、満水保持運転としてもよいものである。
【００１２】
レシーバータンク１３の底部に水抜用のドレン弁２３が設けてあり、満水保持中にレシーバータンク１３に水が混入し、ポンプケーシング３の満水保持が不可能となった時には、吸気管１１の吸気弁１４を閉じ、三方切換弁１７を切換えてレシーバータンク１３を大気に開放し、ドレン弁２３を開放して水を排出させる。レシーバータンク１３の水の排出後、三方切換弁１７の大気を遮断して吸引管１６を連通させて小容量のルーツポンプ２０、２１でレシーバータンク１３を吸引させ、吸気弁１４を開とすれば再び横軸ポンプ１の満水状態を回復することができる。長時間横軸ポンプ１を停止させる時には、三方切換弁１７を切換えて、三方切換弁１７のルーツポンプ１９、２０、２１側を大気に解放してルーツポンプ１９、２０、２１の大気運転を行ない、ルーツポンプ１９、２０、２１の内部に溜まった水を運転熱で蒸発させて、次回の降雨までの期間が長くても内部の発錆を防止する。
【００１３】
【発明の効果】
この発明に係る横軸ポンプの満水保持装置は上記のように構成してあり、乾式の真空ポンプと、吸引管に三方切換弁と、レシーバータンクにドレーン弁を設けることにより、緊急時の対応が可能な横軸ポンプ運転とポンプ場無水化の問題を解消した満水保持装置となるものである。即ち、従来の満水保持装置に使用する水封式真空ポンプは、ポンプ場に清水系統の管理が必要となり、緊急時の対応が遅れる恐れが有り、機器類の錆の問題もあった。また、レシーバータンクに水が混入し、ポンプの満水保持ができなくなる恐れがあったものであるが、この発明にあっては、横軸ポンプのポンプケーシングの上部に開口部を設け、この開口部に連結した吸気管の端部に満水検知器と吸気弁を配設し、吸気管をレシーバータンクを介して真空ポンプに連結して、始動時の横軸ポンプを満水状態とする横軸ポンプにおいて、上記レシーバータンクに連結した吸引管に大気との連通を切り換える三方切換弁を介装し、吸引管の他端を分岐して容量の異なる乾式の真空ポンプに連結したもので、三方切換弁を操作して、横軸ポンプの運転待機中に小出力の真空ポンプでレシーバータンクを吸引し、あるいは、三方切換弁で吸引管を閉止して、レシーバータンクの負圧を利用して横軸ポンプを満水状態に回復・保持できるものである。
【００１４】
乾式の真空ポンプをルーツポンプとすれば、摩擦が小さいことから締切り運転が可能となり、高排気速度が得られ、内部潤滑油を必要とせず真空側への油の逆流による汚染の心配がない。排水完了後は、三方切換弁を切換えて、ルーツポンプを大気に解放すればルーツポンプの内部に溜まった水を運転熱で蒸発させて内部の発錆を防止できる。真空ポンプの内面にセラミックコーティングまたはフッソ樹脂コーティングの防錆加工を施せば、防錆効果が得られる。また、レシーバータンクに水抜用のドレン弁を設けたので、満水保持中にレシーバータンクに水が混入した時には、吸気弁を閉じてレシーバータンクを大気に解放すれば、レシーバータンクの水を抜出すことができる。ルーツポンプの締切運転を行ないながら、レシーバータンクの水抜きを行ない、レシーバータンクの真空確保後に吸気弁を開けば、横軸ポンプの満水保持の回復が早急に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る横軸ポンプの満水保持装置のフローチャートである。
【図２】同じく、満水状態を示す横軸ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
１ 横軸ポンプ
３ ポンプケーシング
３ａ 開口部
１１ 吸気管
１２ 満水検知器
１３ レシーバータンク
１４ 吸気弁
１６ 吸引管
１７ 三方切換弁
１９、２０、２１ ルーツポンプ
２３ ドレン弁

Claims (4)

1. 横軸ポンプ（１）のポンプケーシング（３）の上部に開口部（３ａ）を設け、この開口部（３ａ）に連結した吸気管（１１）の基端部に満水検知器（１２）と吸気弁（１４）を配設し、吸気管（１１）をレシーバータンク（１３）を介して真空ポンプ（１９、２０、２１）に連結して、始動時の横軸ポンプ（１）を満水状態とする横軸ポンプにおいて、上記レシーバータンク（１３）に連結した吸引管（１６）に大気との連通を切り換える三方切換弁（１７）を介装し、吸引管（１６）の他端を分岐して容量の異なる乾式の真空ポンプ（１９、２０、２１）に連結して、横軸ポンプ（１）の運転待機時に小出力の真空ポンプ（２０、２１）でレシーバータンク（１３）を吸引し、あるいは、三方切換弁（１７）で吸引管（１６）を閉止して、レシーバータンク（１３）の負圧を利用して横軸ポンプ（１）を満水状態に回復・保持させることを特徴とする横軸ポンプの満水保持装置。
2. 上記乾式の真空ポンプ（１９、２０、２１）は、容量の異なるルーツポンプであることを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプの満水保持装置。
3. 上記真空ポンプ（１９、２０、２１）の内面にセラミックコーティングまたはフッソ樹脂コーティングの防錆加工を施してあることを特徴とする請求項１または２記載の横軸ポンプの満水保持装置。
4. 上記レシーバータンク（１３）に水抜用のドレン弁（２３）を設け、吸気管（１１）の吸気弁（１４）を閉止し、吸引管（１６）の三方切換弁（１７）を切り換えて、大気に解放したレシーバータンク（１３）の水抜きを行なうことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の横軸ポンプの満水保持装置。

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