JP4083540B2 - サイホンブレーク装置付きポンプ設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイホンブレーク装置付きポンプ設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、排水などに使用されるポンプ設備は、図10に示すように、吸込側の水槽400にポンプ450を設置し、ポンプ450の吐出側を吐出側の水槽500に接続するとともに、ポンプ450の吐出側配管460中に開閉弁461を取り付け、さらに吐出側配管460の端部にフラップ弁463を取り付けて構成されていた(例えば、特許文献1参照)。そしてポンプ450の羽根車451をポンプ軸453に連結した駆動手段455によって回転駆動することで、水槽400内の水を水槽500に揚水する。一方ポンプ450の停止時は、フラップ弁463によって水の逆流を防ぐが、フラップ弁463の作動不良の恐れがあるのでさらに開閉弁461を閉じ、前記水の逆流を確実に防止している。
【0003】
しかしながら上記構造のポンプ設備においては、フラップ弁463の他に吐出側配管460に流水を遮断する為の開閉弁461を設置する必要があるので、コストが高くなる。そこで図11に示すように、ポンプ550の吐出側にサイホン配管600を接続してなるポンプ設備が考えられている。このポンプ設備においては、サイホン配管600にこのサイホン配管600への空気の導入・遮断を行なう電動弁(又は電磁弁)651と、ポンプ550を回転駆動する駆動手段555の運転・停止状態を検出する運転・停止検出器653と、運転・停止検出器653からの信号によって前記電動弁(又は電磁弁)651の開閉を制御する弁制御装置655とを具備してなるサイホンブレーク装置650を取り付けている。
【0004】
そしてポンプ550を運転する際は、駆動手段555によってポンプ羽根車551を回転駆動すると同時に(又は操作盤からの運転スイッチにより)駆動手段555が駆動されたことを運転・停止検出器653が検出してその信号を弁制御装置655へ送信し、さらに弁制御装置655から電動弁(又は電磁弁)651に信号を送ってこれを閉じてサイホン配管600を密閉し、これによってポンプ550の吸込口から吸い込まれた吸込側の水槽700内の水を吐出側の水槽750に吐出されていく際にサイホン現象を生じさせている。
【0005】
一方ポンプ550を停止する際は、駆動手段555によってポンプ羽根車551を停止すると同時に(又は操作盤からの停止スイッチにより)駆動手段555が停止されたことを運転・停止検出器653が検出してその信号を弁制御装置655へ送信し、さらに弁制御装置655から電動弁(又は電磁弁)651に信号を送ってこれを開いてサイホン配管600を大気に開放し、これによってサイホン配管600内に空気を導入してサイホン現象を解除(サイホンブレーク)して吐出側から吸込側への水の逆流を防止する。
【0006】
ところでこのポンプ設備において、サイホンブレークが良好に作動しないと、ポンプ停止と同時に水位の高い吐出側から水位の低い吸込側に水が逆流して吸込側に浸水などの大きな被害を及ぼす。このためなるべくポンプ設備を簡素化し故障の点数を減らし、信頼性を上げる必要がある。
【0007】
しかしながら上記サイホンブレーク装置においては、設備構成として、運転・停止検出器653、弁制御装置655及び電動弁(又は電磁弁)651を必要としており、その制御も、複数の機器に亘る信号の送受信が必要なので、信頼性をさらに上げるためにはさらなる設備構成の簡素化、制御の簡素化が求められていた。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−70782号公報
【0009】
【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、サイホンブレークの信頼性を向上することができるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を提供することにある。
【0010】
【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の請求項1に記載の発明は、ポンプの吐出側にサイホン配管を接続するとともに、このサイホン配管に空気を導入するサイホンブレーク装置を取り付け、前記サイホンブレーク装置は、前記ポンプの駆動動力によって駆動されるサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサと、このサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動して前記サイホン配管への空気の導入を開放・遮断する弁とを具備して構成されていることを特徴とするサイホンブレーク装置付きポンプ設備である。
【0011】
また本発明の請求項2に記載の発明は、前記弁が、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によってサイホン配管への空気の導入を遮断し、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの停止によってサイホン配管への空気の導入を開放する構造に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のサイホンブレーク装置付きポンプ設備である。
【0012】
【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は本発明の一実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図に示すようにこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備は、吸込側の水槽20にポンプ10を設置し、ポンプ10の吐出側にサイホン配管30を接続し、サイホン配管30の吐出側を吐出側の水槽40に接続して構成されている。そしてポンプ10の羽根車11はポンプ軸13に連結した駆動手段15によって回転駆動される。一方駆動手段15はエンジンやモータ等によって構成されており、その駆動軸の軸端には同軸に又はギヤ(又はベルト)を介してサイホンブレーク用ポンプ51が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用ポンプ51は駆動手段15の駆動軸と機械的に連結されており、駆動手段15を駆動すると同時に駆動される。このサイホンブレーク用ポンプ51の吸込側の配管53は吸込側の水槽20内に投入され、吐出側の配管55は弁60を介してサイホン配管30の所定位置(この実施形態では頂部近傍)に接続されると共に、分岐して吐出側の水槽40に投入されている。弁60はサイホン配管30への空気の導入とその遮断とを切り替えるものである。即ちこの弁60は、前記配管55から所定値以上の水圧が供給された場合はサイホン配管30への空気(外気、大気)の導入を遮断し、前記水圧が所定値以下になった場合はサイホン配管30へ空気(外気、大気)を導入するように作動する。なお上記サイホンブレーク用ポンプ51と弁60と配管53,55によってサイホンブレーク装置50が構成されている。
【0013】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明する。図1においてまず駆動手段15を駆動すると羽根車11が回転駆動されてポンプ10の揚水が開始され、水槽20内の水がポンプ10とサイホン配管30を介して水槽40に揚水される。このとき同時にサイホンブレーク用ポンプ51が回転駆動して水槽20内の水が配管53を介してサイホンブレーク用ポンプ51に吸い上げられ、配管55を介して弁60に供給され、これによって弁60が閉じてサイホン配管30への空気(外気)の導入が遮断される。これによってサイホン配管30は水で満たされてサイホン現象を生じ、ポンプ10の実揚程は両水槽20,40間の水位差となる。
【0014】
一方駆動手段15を停止すると羽根車11の回転が停止し、ポンプ10の揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用ポンプ51が停止して配管55への給水が停止することで弁60が開いてサイホン配管30への空気(外気)の導入が行なわれ、これによってサイホン配管30のサイホン現象が解除(サイホンブレーク)され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【0015】
この実施形態のようにサイホンブレーク装置50を構成すれば、サイホンブレーク用ポンプ51と弁60の駆動は何れも機械的な力(駆動手段15の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と水圧)によって行なわれて電気的な制御を使用せず、また構成部品はサイホンブレーク用ポンプ51と弁60と配管53,55の簡素なものだけなので、サイホンブレーク装置50の確実な動作の信頼性を得ることができる。
【0016】
図2乃至図5は各種構造の弁60−1〜4を示す概念図である(但し市販の水圧,水流,空気圧弁(汎用弁)を使用することも可能である)。即ち弁60−1は図2に示すように、サイホン配管30と配管55間をつなぐ配管61の側壁に大気開放管63を接続し、ばね64によって上方向に引上げられるように弁体65を収納して構成されている。そして配管55中に水が供給されて所定圧以上の水圧になると、図2(a)に示すようにばね64の収縮力に抗して弁体65は下降し、その側壁が大気開放管63を塞ぎ、サイホン配管30を大気から遮断する。一方配管55中への水の供給が停止されてその水圧が下降すると、図2(b)に示すようにばね64の収縮力によって弁体65は上昇し、大気開放管63が開かれてサイホン配管30が大気に開放される。
【0017】
次に図3に示すように弁60−2は、サイホン配管30に直接接続された大気開放管67の側壁に配管55から分岐した管56の先端を接続し、管56の先端にこれを塞ぐダイヤフラム69を取り付けて構成されている。そして配管56中に水が供給されて所定圧以上の水圧になると、図3(a)に示すようにダイヤフラム69が膨張して大気開放管67を塞ぎ、サイホン配管30を大気から遮断する。一方配管55,56への水の供給が停止されてその水圧が下降すると、図3(b)に示すようにダイヤフラム69は収縮し大気開放管67が開かれてサイホン配管30を大気に開放する。
【0018】
次に図4に示すように弁60−3は、サイホン配管30に直接接続された大気開放管71の上面に設けた開口73を開閉する弁体75を設置し、弁体75の軸77の上端にフロート79を取り付け、一方配管55にはその上部に容器状のフロート収納部81を設けてその上面中央に前記フロート79によって開閉される開口83を設けて構成されている。そして配管55内に給水が行なわれてフロート収納部81内に水が溜まると図4(a)に示すようにフロート79が上昇して開口83を塞ぐと同時に弁体75が開口73を塞ぎ、サイホン配管30を大気から遮断する。一方配管55への水の供給が停止されてフロート収納部81の水位が下降すると、図4(b)に示すようにフロート79が下降して開口83が開くと同時に弁体75も下降して開口73も開き、これによってサイホン配管30を大気に開放する。この例の場合、配管55内に水が流れる水流の有無でフロート79が動作して弁60−3が開閉される。
【0019】
次に図5に示すように弁60−4は、サイホン配管30に直接接続された大気開放管85の上面に設けた開口87を開閉する弁体89を設置し、弁体89の軸91の上端を配管55から分岐した分岐室93内に挿入してその先端にピストン95を固定し、ピストン95と分岐室93の下面間をコイルばね97で弾発して構成されている。そして配管55内に給水が行なわれて分岐室93内に水(水圧)が供給されると図5(a)に示すようにピストン95がコイルばね97の弾発力に抗して下降して弁体89が開口87を塞ぎ、サイホン配管30を大気から遮断する。一方配管55への水の供給が停止されると図5(b)に示すようにピストン95がコイルばね97の弾発力によって上昇して弁体89が開口87を開き、これによってサイホン配管30を大気に開放する。
【0020】
図6は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記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。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備において図1に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備と相違する点は、サイホンブレーク用ポンプ51をポンプ10の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤを介して接続した点のみである。つまりこの実施形態においてはサイホンブレーク用ポンプ51はポンプ10の駆動軸と機械的に連結されており、ポンプ10を駆動すると同時に駆動される。このように構成しても前記実施形態と同様の作用・効果を生じることは言うまでもない。
【0021】
図7は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記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。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備においても、吸込側の水槽20にポンプ10を設置し、ポンプ10の吐出側にサイホン配管30を接続し、サイホン配管30の吐出側を吐出側の水槽40に接続して構成されている。そしてこの実施形態においては、ポンプ10中の羽根車11を駆動する駆動手段15の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤ(又はベルト)を介してサイホンブレーク用コンプレッサ101が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用コンプレッサ101は駆動手段15の駆動軸と機械的に連結されており、ポンプ10が駆動されると同時に駆動される。またこのサイホンブレーク用コンプレッサ101の吐出側の配管103はサイホン配管30の所定位置(この実施形態では頂部)に接続されており、その途中にはコンプレッサ101からの空気圧の有無によってサイホン配管30への空気(外気)の導入とその遮断とを切り替える弁105が取り付けられている。この弁105は配管103内の空気圧が所定値以上になるとサイホン配管30への空気(外気)の導入を遮断し、所定値以下になるとサイホン配管30へ空気(外気)を導入するように作動する。また配管103中には配管103内の空気圧が異常に上昇しないようにする為、所定の圧力以上になったときに空気を抜く安全弁107が取り付けられている。上記サイホンブレーク用コンプレッサ101と弁105と配管103と安全弁107とによってサイホンブレーク装置110が構成されている。
【0022】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明すると、まず駆動手段15を駆動するとポンプ10の揚水が開始され、水槽20内の水がポンプ10とサイホン配管30を介して水槽40に揚水される。このとき同時にサイホンブレーク用コンプレッサ101が回転駆動されて配管103中に圧縮空気が供給されることで弁105はサイホン配管30への空気(外気)の導入を遮断する。これによってサイホン配管30は密閉されてサイホン現象を生じ、ポンプ10の実揚程は水槽20,40間の水位差となる。一方駆動手段15を停止するとポンプ10による揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用コンプレッサ101が停止して弁105への圧縮空気の供給が停止し、弁105はサイホン配管30への空気(外気)の導入を行ない、これによってサイホン配管30内のサイホン現象が解除(サイホンブレーク)され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【0023】
この実施形態のようなサイホンブレーク装置110においても、サイホンブレーク用コンプレッサ101と弁105の駆動は何れも機械的な力(駆動手段15の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と空気圧)によって行なわれて電気的な制御は必要なく、また構成部品はサイホンブレーク用コンプレッサ101と弁105と配管103と安全弁107だけの簡素なものなので、サイホンブレーク装置110の確実な動作の信頼性を得ることができる。なおこの実施形態に用いる弁105としては、図2、図3、図5のものがそのまま使用できる。
【0024】
図8は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記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。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備においても、吸込側の水槽20にポンプ10を設置し、ポンプ10の吐出側にサイホン配管30を接続し、サイホン配管30の吐出側を水槽40に接続して構成されている。そしてこの実施形態においては、ポンプ10中の羽根車11を駆動する駆動手段15の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤ(又はベルト)を介してサイホンブレーク用ポンプ121が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用ポンプ121は駆動手段15の駆動軸と機械的に連結されており、駆動手段15を駆動すると同時に駆動される。このサイホンブレーク用ポンプ121は自給式ポンプ又は真空ポンプで構成され、その吸込側の配管123はサイホン配管30の所定位置(この実施形態では頂部近傍)に接続され、吐出側の配管125は気液分離器127と弁129とを介してサイホン配管30の所定位置(この実施形態では頂部)に接続されると共に、分岐して吐出側の水槽40に投入されている。弁129はサイホン配管30への空気の導入とその遮断とを切り替えるものである。即ち弁129は前記配管125から所定値以上の水圧(又は水流)が供給された場合はサイホン配管30への空気(外気)の導入を遮断し、前記水圧(又は水流)が所定値以下になった場合はサイホン配管30へ空気(外気)を導入するように作動する。上記サイホンブレーク用ポンプ121と気液分離器127と弁129と配管123,125によってサイホンブレーク装置120が構成されている。
【0025】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明すると、まず駆動手段15を駆動するとポンプ10による揚水が開始され、水槽20内の水がポンプ10とサイホン配管30を介して水槽40に揚水されていく。このとき同時にサイホンブレーク用ポンプ121が回転駆動されてサイホン配管30内の空気が吸い込まれ、気液分離器127によって外部に放出される。次にポンプ10の揚水によって水がサイホン配管30の上部まで到ってこれを越え、水槽40内に吐出されるようになる。このとき配管123に空気と共に水が吸い込まれ始め、この水が弁129に供給されることで弁129が作動して弁129がサイホン配管30への空気の導入を遮断する。そしてサイホン配管30の頂部に溜まっている空気が水の流れに伴って徐々に水槽40側に排出されてゆき、同時に配管123からも空気が吸い込まれることによって排出され、これによってサイホン配管30の頂部が水で満たされてサイホンが形成され、以後は効率的に水の揚水が行なえる。この実施形態においては、弁129によってサイホン配管30への空気の導入が遮断された後にサイホンブレーク用ポンプ121によってもサイホン配管30内に残った空気が排出されていくので、サイホン配管30内の空気の排出が効率的に行え、サイホンの形成時間を短くすることが可能になる。一方駆動手段15を停止するとポンプ10による揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用ポンプ121が停止して弁129への水の供給が停止され、弁129はサイホン配管30への空気(外気)の導入を行ない、これによってサイホン配管30内に空気が導入されてサイホン現象が解除(サイホンブレーク)され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【0026】
この実施形態のようなサイホンブレーク装置120においても、サイホンブレーク用ポンプ121と弁129の駆動は何れも機械的な力(駆動手段15の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と水圧)とによって行なわれて電気的な制御は使用せず、また構成部品はサイホンブレーク用ポンプ121と弁129と配管123,125と気液分離器127の簡素なものだけなので、サイホンブレーク装置120の確実な動作の信頼性を得ることができる。またこの実施形態においては、サイホンブレーク用ポンプ121の吸込側の配管123をサイホン配管30の頂部近傍に取り付けたが、その代わりに図9に示すように吸込側の配管123をポンプ10の吐出側近傍部分に取り付けても良い。
【0027】
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。例えば弁の構造は上記各実施形態の構造のものに限定されないことは言うまでもなく、要はサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動してサイホン配管への空気(外気、大気)の導入を開放・遮断する弁であればどのような構造の弁であっても良い。また上記実施形態では吸込側の水槽20内の水(又はサイホン配管30内の水)をサイホンブレーク用ポンプに吸い込むように構成したが、吐出側の水槽40の水や、それ以外の水をサイホンブレーク用ポンプに吸い込むように構成してもよい。また上記実施形態ではサイホンブレーク用ポンプから吐出された水を吐き出し側の水槽40に送るように構成したが、吸込側の水槽20や、その他の場所にこの水を送水するように構成してもよい。
【0028】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサはポンプの駆動動力という機械的な力によって駆動され、弁は水圧又は水流又は空気圧という機械的な力によって駆動されるので電気的な制御は必要とせず、電気的な計装及び制御機器等の構成部品を省略できて簡素な構成にでき、これらのことからサイホンブレーク装置の確実な動作の信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図2】弁60−1を示す概念図である。
【図3】弁60−2を示す概念図である。
【図4】弁60−3を示す概念図である。
【図5】弁60−4を示す概念図である。
【図6】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図7】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図8】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図9】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図10】従来のポンプ設備を示す概略構成図である。
【図11】サイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 ポンプ
11 羽根車
13 ポンプ軸
15 駆動手段
20 水槽(吸込側)
30 サイホン配管
40 水槽(吐出側)
50 サイホンブレーク装置
51 サイホンブレーク用ポンプ
60(60−1〜4) 弁
101 サイホンブレーク用コンプレッサ
105 弁
107 安全弁
110 サイホンブレーク装置
120 サイホンブレーク装置
121 サイホンブレーク用ポンプ
127 気液分離器
129 弁
Claims (2)
- ポンプの吐出側にサイホン配管を接続するとともに、このサイホン配管に空気を導入するサイホンブレーク装置を取り付け、
前記サイホンブレーク装置は、前記ポンプの駆動動力によって駆動されるサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサと、このサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動して前記サイホン配管への空気の導入を開放・遮断する弁とを具備して構成されていることを特徴とするサイホンブレーク装置付きポンプ設備。 - 前記弁は、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によってサイホン配管への空気の導入を遮断し、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの停止によってサイホン配管への空気の導入を開放する構造に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のサイホンブレーク装置付きポンプ設備。
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