JPH05172079A - 立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低水位における運転を可能とした先行待機運転
ポンプにおいて、吸水槽の貯留効果を増大させる。 【構成】吸気による流量制御により渦の発生を防止しう
る吸水槽の最低水位以下で作用する渦流防止装置１１を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸水槽内に設置される
ポンプに係り、特に、吸水槽内の水位低下時においても
揚水運転を可能とし、例えば降雨時の出水を排水するた
めに設けられる先行待機運転を実施するポンプとして好
適であり、平常時におけるポンプの管理運転にも利用で
きるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の立軸ポンプは、特開昭63−
90697 号公報に記載されているように、ポンプ没水時の
水位がこれ以下では吸込ベルより空気を吸い込んでしま
う最低水位レベルに相当するポンプ固有の特定水位より
わずかに上方位置に羽根車を設け、最低水位の近傍のポ
ンプケーシングに真空破壊用の孔を設けて、最低水位レ
ベルに相当する水位より低い水位になったとき、真空破
壊により気水を分離して安定な空転状態に移行させる方
法がある。

【０００３】また、従来のこの種の他の立軸ポンプは、
実開昭63−150097号公報に記載されているように、吸水
槽水位より低いレベルに羽根車を位置させ、羽根車入口
部付近に外部に通じる貫通孔を設け、貫通孔は管と接続
され、管の他端は吸水槽内の羽根車が水没するレベル付
近に開口部を設け、水位が下がった場合に、管からポン
プ吸込側に空気を吸い込んで流量制御を行い、さらに低
い水位で真空破壊を行わせ、気水を分離して空転運転に
移行させる方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常、降雨情報などに
基づいて先行待機運転を行うには、吸水槽の貯留効果が
増大することから、できるかぎり低い水位で排水運転で
きることが望ましい。

【０００５】しかし、従来技術のうち前者のものは、流
量制御ができないために、最低水位レベルより低い水位
では渦の発生により運転できない。

【０００６】また、従来技術のうち後者のものは、水位
の低下とともに、吸気量が増大し、揚水作用が除々に低
下し、吸気孔を取り付けたレベル付近に水位が達すると
気水が分離し、羽根車は空転運転に移行する。一般に図
９に示すように、吸気管に弁を設け、吸気量を絞ると気
水が分離し、空転運転に移行する水位を下方に調整する
ことができることは知られている。しかし、この場合は
ある水位で、没水深さに対して必要となる十分な流量の
低下が得られず、ポンプが吸込ベルより渦を吸い込み、
振動が増大し、運転が不可能になるという問題があり、
ある水位以下に水位を下げて運転することができなかっ
た。

【０００７】本発明の目的は、吸気によりポンプの流量
を調節し、ＬＷＬより低い水位での排水運転を行うポン
プにおいて、排水運転可能な水位をできるかぎり低減し
ポンプ吸水槽の貯留効果を最大限に増大させることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、吸気による流量制御により渦の発生を防
止しうる吸水槽の最低水位以下で作用する渦流防止装置
を設けたものである。

【０００９】

【作用】本発明では、低水位において、吸気により、流
量調整を行うポンプにおいて、吸気量を絞ることによ
り、気水分離し、空転運転に移行する水位を低水位に設
定した状態で、吸気による流量制御だけでは、吸込ベル
からの渦の吸い込みを防止できなくなる限界水位以下で
作用する渦流防止装置を設けることにより、排水可能な
水位をできるかぎり低くし、かつ、安定した運転を可能
とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図９を
用いて説明する。

【００１１】図９において、ポンプケーシング２と羽根
車１を収納するケーシングライナ３の下方向に吸込ベル
４が接続され、かつ、上方向にポンプケーシングの一部
である揚水管５及び、吐出エルボ６が接続されポンプを
構成している。また羽根車１の下方近傍には吸気孔７が
設けられ、吸気孔７と連結した吸気管８が設けられ、吸
気管８に吸気量調整弁９が設けられ、吸気管８の吸込口
１０が吸水槽内の最高水位ＨＷＬより高い位置に設置さ
れ、これらにより流量制御装置を構成している。吸気孔
７は、従来の最低水位レベル、すなわち、この水位以下
では吸込ベルより空気を吸い込んでしまう最低水位ＷＬ
１において、吸気孔７から吸気されない位置に設けられ
ている。

【００１２】いま、ＷＬ１よりも高い水位ＷＬ４におい
て、このポンプを運転し水位低下と共に吸水槽水位がＷ
Ｌ１に達したときに吸気孔７からポンプに空気を吸入さ
せる。このとき、ポンプは気液二相運転となるが、水位
の低下に伴い吸入する空気量も増大し、ある水位ＷＬ３
において、ポンプは揚水不能となり、気水が分離して空
転運転に移行する。この後、再度水位上昇が生じ、水位
がＷＬ２に達するとポンプは、空気を吸入しながら気液
二相運転となり、ポンプの揚水量に対し吸水槽への流入
量が多い場合には、水位が上昇を続け、ＷＬ１に達した
ときに空気の流入を停止し、通常の揚水運転へと移行す
る。

【００１３】図１は、本発明の一実施例を示したもので
ある。いま、吸水槽内に図９に示されるような先行待機
運転ポンプが設置されているものとする。吸水槽水位が
WL4にある場合にポンプを起動し、水位低下に伴い水位
がＷＬ１に達したときに吸気運転を開始する。このと
き、ポンプの吐出量よりも吸水槽への流入量が少ない場
合には、水位はさらに低下し、吸気管８の損失係数が小
さい場合には、ＷＬ３に達したときに気水が分離し、空
転運転へと移行する。このとき、吸気量調整弁９を調整
し、吸気量を絞ると、ＷＬ３では気水分離が起こらず、
より低い水位ＷＬ３′において気水分離を生じるように
なる。

【００１４】このように、吸気量調整弁９を調整するこ
とで、気水が分離する水位を下げることができる。しか
し、このように、吸気量調整弁９を絞って水位を調整し
ただけでは、ある水位において、水位の低下に対する流
量の低下割合が不足し、渦の発生が生じるようになる。

【００１５】以下、この点について図８を用いて補足説
明する。

【００１６】図８は、図９に示す構成の先行待機運転ポ
ンプにおいて、吸気量調整弁９の開度をかえて、ポンプ
吐出量の変化と水位との関係を測定した結果を模式的に
示したものである。図中Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ吸気量
調整弁９を全開，半開，１／４開とした場合の測定結果
を示している。また、図中には、このポンプシステムの
渦の発生限界を併せて示した。

【００１７】図に示されるように、ＡおよびＢの場合
は、渦が発生する前に気水分離が生じ揚水は停止する
が、それぞれ、吸込ベル４の先端よりもかなり高い水位
ＷＬａ，ＷＬｂ以下の水位では排水運転ができないた
め、吸水槽の貯留効果が期待できなくなる。一方、Ｃの
場合には、吸込ベル４の先端付近の水位ＷＬ６まで排水
可能であるが、図中ＷＬ５以下の水位では、渦が発生す
る。

【００１８】このように、吸気量調整弁９の調整だけで
は、渦の発生を抑制しながら低水位まで排水運転を行う
ことは困難である。そこで、水位の低下に応じて、吸気
量調整弁９を徐々に閉じることにより、図中破線で示す
経路で吸込ベル４の先端付近まで排水運転することも考
えられるが、非常に微妙なバルブ操作が必要になり、信
頼性、コストの面からあまり現実的ではない。

【００１９】実施例では、水位ＷＬ５よりも低い水位で
このような渦を防止する装置（渦流防止装置１１）を取
り付けたので、渦の発生なしに吸込ベル４の先端付近の
水位ＷＬ６まで排水運転が可能である。

【００２０】渦の発生を防止するために渦流防止装置１
１を吸水槽に設けることは公知であるが、通常、この種
の渦流防止装置１１は、吸込ベル４の先端からポンプ口
径の１.５ないし１.９倍高い水位以上の水位で作用する
ように設計されるのに対して、本実施例では、吸込ベル
４の先端からポンプ口径の１.５ないし１.９倍高い水位
より低い、ある水位（ＷＬ５）以下で作用する点が従来
との相違点である。

【００２１】図２ないし図３は、第二の実施例を示した
ものであり、前述の渦流防止装置として、ポンプ側面に
設けたポンプケーシングに沿う円弧形状の整流板１２を
設けたものであるが、作用，効果は第一の実施例と同様
である。

【００２２】図４ないし図５は、第三の実施例を示した
ものであり、前述の渦流防止装置として、ポンプ上流方
向に吸水槽を横断する渦流防止板１３を設けたものであ
るが、作用，効果は第一の実施例と同様である。

【００２３】さらに、図６は、渦流防止装置として、吸
水槽内のポンプ近傍の自由表面を覆う可浮性の平板１４
を設けたものであるが、作用，効果は第一の実施例と同
様である。以下詳しく説明する。

【００２４】ポンプ後方に可浮性の平板１４，ガイドロ
ッド１６およびストッパ１５からなる渦流防止装置が設
置されている。ガイドロッド１６は、吸水槽底部より垂
直方向に固定され、可浮性の平板１４は、ガイドロッド
１６に沿って昇降運動し、ガイドロッド１６に固定され
たストッパ１５により、渦の発生する水位ＷＬ５で停止
するように構成されている。いま、吸水槽水位が低下
し、ＷＬ５以下になると、その水位に連動し、可浮性の
平板１４が吸水槽の水面上を上下に移動し、渦の発生を
防止する。その後、再び水位が上昇し、水位がＷＬ５以
上になると、可浮性の平板１４は、ＷＬ５の位置に固定
される。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、水位が低い場合に、吸
気により流量制御を行い、吸水槽に発生する渦を防止し
ながら低水位まで運転する先行待機運転ポンプにおい
て、吸気量を絞って、より低水位まで運転しようとした
ときに、吸気による流量制御だけでは、渦の発生を抑え
きれない場合に、その限界水位以下で作用する渦流防止
装置を設けたので、ポンプの排水運転可能な最低水位を
従来よりも低くできるため、吸水槽の貯留効果を増大さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すポンプの側面図。

【図２】本発明の第二の実施例を示すポンプの側面図。

【図３】本発明の第二の実施例を示すポンプのＸ−Ｘ矢
視図。

【図４】本発明の第三の実施例を示すポンプの側面図。

【図５】本発明の第三の実施例を示すポンプのＸ−Ｘ矢
視図。

【図６】本発明の第四の実施例を示すポンプの側面図。

【図７】本発明の第四の実施例を示すポンプのＸ−Ｘ矢
視図。

【図８】本発明実施例の補足的な説明図。

【図９】立軸ポンプの全体側面図。

【符号の説明】

１…羽根車、２…ケーシング、４…吸込ベル、７…吸気
孔、８…吸気管、９…吸気量調整弁、１１…渦流防止装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ吸水槽水位が、それ以下では吸込ベ
   ルより空気を吸い込んでしまう最低レベルに相当する位
   置より下方に羽根車を位置させ、前記羽根車下方のポン
   プケーシングに前記ポンプケーシング内壁面に開口する
   複数個の吸気孔を設け、前記吸気孔に一端を接続すると
   ともに、他端を大気に連通させた管を備えた先行待機型
   立軸ポンプにおいて、吸気による流量制御により、渦の
   発生を防ぐ吸水槽の最低水位以下で作用する渦流防止装
   置を設けたことを特徴とする立軸ポンプ。