JP2024082994A - pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプに関する。 The present invention relates to a pump.
特許文献1には、空気吸込渦及び水中渦の発生を抑制するために、ケーシングの下端に渦流抑制部材を配置したポンプが開示されている。渦流抑制部材は、放射状に延びる複数の回転板を備え、インペラの回転によって吸込口から吸い込まれる水流に従動して回転可能である。この渦流抑制部材の回転によって、水面から吸込口に延びる水流に水面上の空気が吸引される空気吸込渦、及び吸水槽の底から吸込口に延びる水流にキャビテーションによる気体(泡)が混入する水中渦を破壊し、ケーシング内への気体の侵入を抑制している。渦流抑制部材が回転する向きは、ポンプの吐出し量(つまりケーシングへの吸込量)や吸水槽内(ケーシング外)の水流に依存しており、この水流は、インペラが回転する向きや回転数には関係なく、吸水槽の形状や吸込量に依存する。
特許文献1のポンプでは、ポンプ性能について何ら考慮されていない。そのため、最適流量に対する流量割合が最高効率点よりも低いミニマムフロー(管理運転)の実行時、軸動力が高くなり、ポンプ性能が低下し得る。よって、特許文献1のポンプには、ミニマムフロー実行時のポンプ性能について改善の余地がある。
In the pump of
本発明は、ミニマムフロー実行時のポンプ性能を向上できるポンプを提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a pump that can improve pump performance when minimum flow is being executed.
インペラの回転によってポンプケーシング内に吸い込んだ揚水は、揚水管の軸線まわりを周方向に旋回しながら排出される。このような揚水の旋回流のうち、インペラの下側(上流側)の予旋回流は、大略、最適流量に対する流量割合が最高効率点よりも高いときにはインペラが回転する向きとは逆向きに旋回し、流量割合が最高効率点よりも低いときにはインペラが回転する向きと同じ向きに旋回し、流量割合が最高効率点付近のときには生じない(旋回なし)。一方で、ポンプの理論揚程はオイラーの式によって算出でき、インペラが回転する向きと同じ向きの予旋回流の流速が早くなるほど、ポンプ揚程と軸動力を低く抑えることができる。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 The pumped water sucked into the pump casing by the rotation of the impeller is discharged while swirling in the circumferential direction around the axis of the pumping pipe. Of this swirling flow of pumped water, the pre-swirling flow below the impeller (upstream side) roughly swirls in the opposite direction to the rotation of the impeller when the flow rate ratio to the optimal flow rate is higher than the maximum efficiency point, swirls in the same direction as the rotation of the impeller when the flow rate ratio is lower than the maximum efficiency point, and does not occur (no swirling) when the flow rate ratio is near the maximum efficiency point. On the other hand, the theoretical head of the pump can be calculated using Euler's formula, and the faster the flow rate of the pre-swirling flow in the same direction as the rotation of the impeller, the lower the pump head and shaft power can be kept. The present invention was made based on such knowledge.
本発明の一態様は、鉛直方向に延びる筒状の揚水管と、前記揚水管内の下部に配置され、前記揚水管の軸線まわりに回転可能なインペラと、放射状に突出した複数の羽根板を有し、前記揚水管の前記インペラよりも下側に配置され、前記軸線まわりに回転可能な回転体とを備え、前記回転体は、前記複数の羽根板のうち少なくとも1つの上端が前記揚水管内に突出し、前記インペラの回転による前記インペラの下側の揚水の予旋回流に従動して回転する、ポンプを提供する。 One aspect of the present invention provides a pump comprising a cylindrical water lift pipe extending vertically, an impeller disposed at the lower part of the water lift pipe and rotatable around the axis of the water lift pipe, and a rotor having a plurality of radially protruding blades, disposed below the impeller on the water lift pipe and rotatable around the axis, wherein the rotor has an upper end of at least one of the plurality of blades protruding into the water lift pipe and rotates following the pre-swirl flow of the water lifted below the impeller caused by the rotation of the impeller.
ポンプは、インペラよりも下側(上流側)に、少なくとも1つの上端が揚水管内に突出する複数の羽根板を有し、インペラの回転による揚水の予旋回流に従動して回転する回転体を備える。つまり、回転体は、吸水槽内の水流ではなく、揚水管内の予旋回流によって回転する。これにより、回転体は、最適流量に対する流量割合が最高効率点よりも高いときには予旋回流によってインペラが回転する向きとは逆向きに回転し、流量割合が最高効率点よりも低いときには予旋回流によってインペラが回転する向きと同じ向きに回転し、流量割合が最高効率点付近のときには予旋回流による回転はない。 The pump is equipped with a rotor that has multiple blades below (upstream of) the impeller, at least one of which has an upper end protruding into the lift pipe, and rotates following the pre-swirling flow of the lift water caused by the rotation of the impeller. In other words, the rotor rotates due to the pre-swirling flow in the lift pipe, not the water flow in the suction tank. As a result, when the flow rate ratio to the optimal flow rate is higher than the maximum efficiency point, the rotor rotates in the opposite direction to the direction in which the impeller rotates due to the pre-swirling flow, and when the flow rate ratio is lower than the maximum efficiency point, the rotor rotates in the same direction as the impeller rotates due to the pre-swirling flow. When the flow rate ratio is near the maximum efficiency point, the rotor does not rotate due to the pre-swirling flow.
このようにしたポンプでは、流量割合が最高効率点よりも低いミニマムフローの実行時、回転不可能な羽根板を配置した場合と比較して、予旋回流の速度低下を抑制できる。その結果、予旋回流とインペラの上側(下流側)の旋回流との速度差を低減できるため、ミニマムフロー時の軸動力を低くでき、ポンプ性能を向上できる。また、複数の羽根板の回転によって、水面から吸込口に延びる水流に水面上の空気が吸引される空気吸込渦、及び吸水槽の底から吸込口に延びる水流にキャビテーションによる気体(泡)が混入する水中渦を破壊でき、揚水管内への気体の侵入を抑制できる。 In this pump, when minimum flow is performed, where the flow rate is lower than the maximum efficiency point, the decrease in the speed of the pre-swirling flow can be suppressed compared to when non-rotatable vanes are arranged. As a result, the speed difference between the pre-swirling flow and the swirling flow above the impeller (downstream side) can be reduced, so that the shaft power at minimum flow can be reduced and the pump performance can be improved. In addition, the rotation of multiple vanes can destroy the air suction vortex in which air above the water surface is sucked into the water flow extending from the water surface to the suction port, and the underwater vortex in which gas (bubbles) due to cavitation are mixed into the water flow extending from the bottom of the suction tank to the suction port, suppressing the intrusion of gas into the lift pipe.
本発明のポンプでは、ミニマムフロー実行時のポンプ性能を向上できる。 The pump of the present invention can improve pump performance when minimum flow is being performed.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1を参照すると、本発明の第1実施形態に係る立軸ポンプ10は、排水機場の据付床1に固定され、据付床1の下側の吸水槽2内に流入した雨水等を下流側へ排出する。
First Embodiment
Referring to FIG. 1, a
立軸ポンプ10は、ポンプケーシング20、回転軸30、インペラ33、モータ38、及び制御部(図示せず)を備え、制御部によって、排水を目的とした通常運転と、排水を目的としない管理運転とを実行可能である。管理運転は、通常運転が長期にわたって実行されない場合等に、立軸ポンプ10の性能維持等の目的で実行される。この管理運転では、吐出し量が最小限になるように、モータ38が通常運転時よりも低速で回転され、これによりインペラ33が通常運転時よりも低回転数で回転される。この管理運転には、吐出管5に介設された仕切弁6を開状態として行われるミニマムフロー運転と、仕切弁6を閉状態として実行される締切運転とが含まれる。例えば、仕切弁6は、開状態と閉状態が手動で切り換えられる手動弁である。
The
本実施形態の立軸ポンプ10では、ミニマムフロー時の軸動力を低くしてポンプ性能を向上するために、ポンプケーシング20のインペラ33の下側に、ポンプケーシング20内の予旋回流RFによって回転可能な回転体40が設けられている。また、この回転体40の回転によって、図2に示す空気吸込渦SVと水中渦UVを破壊し、ポンプケーシング20内への気体の侵入を抑制する。
In the
以下、ポンプケーシング20、回転軸30、インペラ33、モータ38、及び回転体40の構成を具体的に説明する。
The configuration of the
図1を参照すると、ポンプケーシング20は、全体として筒状であり、吸水槽2内に配置される揚水管21と、据付床1上に配置される吐出エルボ27とを備える。
Referring to FIG. 1, the
揚水管21は、据付床1から吸水槽2内に垂下され、鉛直方向に延びている。揚水管21は、揚水管本体22、ベーンケース23、及びベルマウス24を備え、この順で上側から下側へボルト接合されている。
The
揚水管本体22は直管状であり、全長又は数の変更によって揚水管21の全長を変更可能である。
The water
ベーンケース23は、楕円筒状であり、内部に複数のガイドベーン25を介して接合された軸受ケーシング26を備える。
The
図2を参照すると、ベルマウス24は、全体として筒状であり、一体に形成された接合部24aとベルマウス本体24bを備える。接合部24aは、ベーンケース23にボルト接合され、上端から下側に向かうに従って次第に縮径している。ベルマウス本体24bは、接合部24aの下端に連なり、下側に向かうに従って次第に拡開している。このベルマウス本体24bの下端は、吸水槽2内の水を吸い込む吸込口24cであり、吸水槽2の底3に対して定められた間隔をあけて配置されている。但し、接合部24aとベルマウス本体24bは別体に設けられてもよい。この場合、ベルマウス本体24bがベルマウス24と称される。
Referring to FIG. 2, the
図1を参照すると、吐出エルボ27は、軸線が90度湾曲した曲がり管である。吐出エルボ27の一端は揚水管21の上端に接合され、吐出エルボ27の他端は吐出管5に接合されている。この吐出エルボ27の下部には、据付床1に固定するためのベースプレート28が設けられている。但し、ベースプレート28は、揚水管本体22の上部に設けられてもよい。
Referring to FIG. 1, the
回転軸30は、吐出エルボ27を貫通して揚水管21の軸線Aに沿って配置され、揚水管21内に配置された水中軸受によって回転可能に支持されている。回転軸30の下端は、軸受ケーシング26を貫通して吸込口24c側に突出している。
The rotating
図2を参照すると、インペラ33は、揚水管21内の下部である軸受ケーシング26の下側に配置され、回転軸30に取り付けられている。このインペラ33は、回転軸30に固着するためのハブ34と、ハブ34から放射状に突出した複数の羽根35とを備える。
Referring to FIG. 2, the
図1を参照すると、モータ(駆動源)38は、ポンプケーシング20外に位置する回転軸30の上端に機械的に接続されている。モータ38は駆動回路(図示せず)に電気的に接続され、この駆動回路に電気的に接続された制御部によって、回転軸30を介してインペラ33を、揚水管21の軸線Aまわりを図2に矢印で示す向きRに所定回転数で回転させる。
Referring to FIG. 1, the motor (drive source) 38 is mechanically connected to the upper end of the
図2を参照すると、インペラ33の回転によって吸水槽2内の水は、吸込口24cからポンプケーシング20内に吸い込まれる。この揚水は、揚水管21の軸線Aまわりを周方向に旋回しながら下流側へ排出される。インペラ33よりも上側(下流側)では、インペラ33が回転する向きRと同じ向きに揚水が旋回する。インペラ33の下側(上流側)では、モータ38によるインペラ33の回転数に応じて揚水の旋回方向が変わる。この予旋回流RFが旋回する向きは以下の通りである。
Referring to FIG. 2, the rotation of the
図6に示す最適流量Qoptに対する流量割合Q/Qoptが効率ηの最高点(最高効率点)よりも高い過大流量域では、予旋回流RFは、インペラ33が回転する向きRとは逆向きf1に旋回する。図6に示す流量割合Q/Qoptが最高効率点よりも低い部分流量域では、予旋回流RFは、インペラ33が回転する向きRと同じ向きf2に旋回する。図6に示す過大流量域と部分流量域の間の定格運転域(最高効率点付近)では、予旋回流RFは生じない(旋回なし)。
In the excessive flow rate region shown in FIG. 6, where the flow rate ratio Q/Qopt to the optimal flow rate Qopt is higher than the highest point of efficiency η (maximum efficiency point), the pre-swirling flow RF swirls in the opposite direction f1 to the direction R in which the
回転体40は、揚水の予旋回流RFによって揚水管21の軸線Aまわりを回転するように、ポンプケーシング20に設けられている。具体的には、回転体40は、放射状に突出する複数の羽根板41を備え、揚水管21のインペラ33よりも下側に配置され、揚水管21内の予旋回流RFに従動して回転する。図2及び図3を参照すると、本実施形態の回転体40は、羽根板41を内側ベルマウス(内筒部材)42に一体に設けた構成であり、インペラ33から下向きに突出した軸部43に回転可能に取り付けられている。
The
軸部43は、回転軸30を延設した部分によって構成されている。図2及び図4を参照すると、軸部43は、揚水管21の軸線Aに沿って延びている。この軸部43は、ベルマウス24内にガイドベーン48aを介して設けられたホルダ48内の水中軸受47によって、回転可能に支持されている。軸部43の下端には、後に詳述する支持板45及びナット46と協働して回転体40を支持するためのボルト軸部43aが設けられている。但し、軸部43は、揚水管21の軸線Aに沿って延びる構成であれば、インペラ33のハブ34に設けられていてもよい。ガイドベーン48aは、インペラ33が回転する向きRと同じ向きf2の予旋回流RFが促進されるように傾斜させることが好ましい。
The
図2及び図3を参照すると、内側ベルマウス42は、全体として円錐筒状であり、直径が一様な上側部42aと、上側部42aから下側へ離れるに従って次第に拡開した下側部42bとを備える。内側ベルマウス42の内側には、軸部43に摺接される一対の水中軸受44が、上下に間隔をあけて取り付けられている。上側の水中軸受44は上側部42a内に取り付けられ、下側の水中軸受44は下側部42b内にガイドベーンを介して取り付けられている。
Referring to Figures 2 and 3, the
下側の水中軸受44の下側には、水中軸受44よりも大きい円板状の支持板45が配置されている。支持板45は、軸部43のボルト軸部43aに螺合したナット46によって位置決めされている。これにより、内側ベルマウス42を含む回転体40全体が、支持板45上に載置され、軸部43まわりを回転可能となっている。
A disk-shaped
複数の羽根板41は、内側ベルマウス42に対して周方向に等間隔をあけて設けられ、内側ベルマウス42から径方向外側へ突出している。本実施形態では、4枚の羽根板41が90度間隔をあけて設けられている。但し、羽根板41は、2枚以上設けられていればよい。個々の羽根板41は、下縁41a、外縁41b、曲縁41c、及び上縁41dを備える。
The
下縁41aは、内側ベルマウス42の下端外周縁に連なり、径方向外側に向かうに従って上向きに傾斜している。下縁41aの外端は、ベルマウス24の下端外周縁よりも径方向内側に位置している。外縁41bは、下縁41aの外端に連なり、ベルマウス24の下端外周部(吸込口24c)に向けて延びるように、上側に向かうに従って径方向外側に傾斜している。曲縁41cは、外縁41bの上端に連なり、ベルマウス24の内面に沿って延びている。曲縁41cとベルマウス24の内面との間には、回転体43の回転により互いに干渉しない範囲で、可能な限り小さい一様な隙間が確保されている。上縁41dの外端は曲縁41cの上端に連なり、上縁41dの内端はベルマウス24内において内側ベルマウス42の上側部42aに連なっている。このように構成された羽根板41では、曲縁41cよりも上側の部分がベルマウス24内に突出している。
The
このように構成された回転体40では、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備えるため、この突出部分が揚水管21内の予旋回流RFの流体力を受けることによって、羽根板41と内側ベルマウス42が一体に回転する。ここで、吸水槽2内(ポンプケーシング20外)では、吸水槽2の形状や吸込口24cからの吸込量に依存した水流が生じるが、この水流の流体力は、揚水管21内の予旋回流RFの流体力よりも基本的に弱いため、回転体40は予旋回流RFの向きf1,f2に従動して回転する。例えば、予旋回流RFの流体力は、図5に示す固定式羽根車に作用する流体力に相当する値であり、吸水槽2内の水流の流体力は、図5に示す可動式羽根車に作用する流体力に相当する値未満である。
In the
具体的には、図6に示す過大流量域では、回転体40は、予旋回流RFによってインペラ33が回転する向きRとは逆向きf1に回転する。図6に示す部分流量域では、回転体40は、予旋回流RFによってインペラ33が回転する向きRと同じ向きf2に回転する。図6に示す過大流量域と部分流量域の間の定格運転域では、予旋回流RFが生じないため、回転体40は、回転しない乃至吸水槽2内の水流に従動して回転する。
Specifically, in the excessive flow rate region shown in FIG. 6, the
ここで、予旋回流RFによって羽根板41に作用する流体力を図5に示す。図5において、縦軸は流体力Fで、横軸は以下の数式によって得られるΔnである。
The fluid force acting on the
n2:羽根板の単位時間当たりの回転数
図5を参照すると、羽根板41に作用する流体力Fは、予旋回流RFの周方向の回転数n1と羽根板41の周方向の回転数n2の差Δn(回転速度差)が大きくなるに従って大きくなる。羽根板が固定式、つまり回転不可能な羽根板の場合、羽根板41の回転数n2は0(零)であるため、羽根板41に作用する流体力Fは最も高くなる。一方で、本実施形態のように羽根板41が予旋回流RFによって回転可能(可動式)な場合、羽根板41に加わる流体力Fを逃がすことができるため、羽根板41に作用する流体力Fは、固定式と比較して大幅に減少する。そのため、可動式の羽根板41に必要な剛性は、固定式の羽根板に必要な剛性よりも低い。よって、羽根板41を含む回転体40を工業用プラスティック等によって製造できるため、回転体40の軽量化が可能であり、その結果、予旋回流RFによる回転体40の回転数n2も増大できる。また、インペラ33の下側(入口側)において回転体40による揚水の流動抵抗を低減できるため、予旋回流RFの流速は、固定式の羽根板を用いた場合よりも大幅に早くなり得る。
5, the fluid force F acting on the
一方で、立軸ポンプ10の理論揚程Hthは、以下のオイラー式の数式によって算出できる。
On the other hand, the theoretical head Hth of the
U1:インペラ入口側の周速
U2:インペラ出口側の周速
Cu1:インペラ入口側の揚水の周方向の流速
Cu2:インペラ出口側の揚水の周方向の流速
数式2において、インペラ33の入口側の周速U1と出口側の周速U2は同じである。数式2から明らかなように、ポンプ揚程Hthと軸動力は、インペラ33が回転する向きRと同じ向きf2の予旋回流RFの流速Cu1が早くなるほど低く抑えられる。固定式の羽根板の場合、流動抵抗によって予旋回流RFの流速Cu1は低減し、0(零)に近くなるため、図6に示す部分流量域で運転されるミニマムフローの実行時、ポンプ揚程Hthと軸動力が高くなり、ポンプ性能は低下する。一方で、本実施形態のように羽根板41が予旋回流RFによって回転可能な場合、回転体40の従動によって予旋回流RFの流速Cu1の低減が抑えられるため、ポンプ揚程Hthと軸動力が低くなり、ポンプ性能は高くなる。
In the
図6は、立軸ポンプ10のポンプ性能の変化を示すグラフである。図6において、縦軸は最適揚程Hoptに対する揚程Hの割合H/Hoptで、横軸は最適流量Qoptに対する流量Qの割合Q/Qoptである。図6において、細線の「Cu1=0」は、固定式の羽根板の場合のポンプ揚程Hを示し、太線の「+Cu1」は、可動式の羽根板41の場合のポンプ揚程Hを示している。
Fig. 6 is a graph showing changes in pump performance of the
比速度にもよるが、図6において、流量割合Q/Qoptが約70%未満の領域が部分流量域であり、流量割合Q/Qoptが約120%以上の領域が過大流量域であり、これらの間の範囲が定格運転域である。通常運転では定格運転域又は過大流量域になるようにモータ38が制御され、管理運転では部分流量域になるようにモータ38が制御される。
In FIG. 6, although it depends on the specific speed, the region where the flow rate ratio Q/Qopt is less than about 70% is the partial flow rate region, the region where the flow rate ratio Q/Qopt is about 120% or more is the excessive flow rate region, and the range between these is the rated operation region. In normal operation, the
図6を参照すると、細線で示す固定式の羽根板の場合、部分流量域での運転では、流量割合Q/Qoptが低くなるに従って揚程割合H/Hoptが高くなるため、ポンプ揚程Hthと軸動力が高くなり、ポンプ性能は低下することが解る。太線で示す可動式の羽根板41の場合、部分流量域での運転では、流量割合Q/Qoptが低くなるに従って揚程割合H/Hoptは高くなるが、固定式の羽根板の場合と比較して大幅に低くなることが解る。そのため、本実施形態のように、可動式の羽根板41を備える回転体40を用いた場合、固定式の羽根板を用いる場合よりも、ポンプ揚程Hthと軸動力が低くでき、ポンプ性能を向上できる。
Referring to FIG. 6, in the case of the fixed blades shown by the thin lines, when operating in the partial flow range, as the flow rate ratio Q/Qopt decreases, the head ratio H/Hopt increases, so the pump head Hth and shaft power increase, and the pump performance decreases. In the case of the
このように構成した立軸ポンプ10は、以下の特徴を有する。
The
立軸ポンプ10は、インペラ33よりも下側(上流側)に、上端が揚水管21内に突出する複数の羽根板41を有し、インペラ33の回転による予旋回流RFに従動して回転する回転体40を備える。つまり、回転体40は、吸水槽2内の水流ではなく、揚水管21内の予旋回流RFによって回転する。これにより、回転体40は、図6に示す流量割合Q/Qoptが最高効率点よりも高いときには予旋回流RFによってインペラ33が回転する向きRとは逆向きf1に回転し、図6に示す流量割合Q/Qoptが最高効率点よりも低いときには予旋回流RFによってインペラ33が回転する向きRと同じ向きf2に回転し、図6に示す流量割合Q/Qoptが最高効率点付近のときには予旋回流RFによる回転はない。
The
これにより、図6に示す流量割合Q/Qoptが最高効率点よりも低いミニマムフローの実行時、回転不可能な羽根板を配置した場合と比較して、インペラ33の下側の予旋回流RFの速度低下を抑制できる。その結果、予旋回流RFとインペラ33の上側(下流側)の旋回流との速度差を低減できるため、ミニマムフロー実行時の軸動力を低くでき、ポンプ性能を向上できる。また、複数の羽根板41の回転によって、図2に示す水面から吸込口24cに延びる水流に水面上の空気が吸引される空気吸込渦SV、及び吸水槽2の底3から吸込口24cに延びる水流にキャビテーションによる気体(泡)が混入する水中渦UVを破壊でき、揚水管21内への気体の侵入を抑制できる。
As a result, when the minimum flow shown in FIG. 6 is executed, where the flow rate ratio Q/Qopt is lower than the maximum efficiency point, the speed decrease of the pre-swirling flow RF below the
羽根板41の上端は、揚水管21が有する下端のベルマウス24内に突出している。これにより、インペラ33の下側の予旋回流RFによって、複数の羽根板41を有する回転体40を確実に回転できる。
The upper end of the
インペラ33から軸部43が突出し、回転体40は軸部43に回転可能に取り付けられた内側ベルマウス42を有し、羽根板41が内側ベルマウス42から外側に突出している。これにより、インペラ33の下側の予旋回流RFによって、複数の羽根板41を有する回転体40を確実に回転できる。また、円錐筒状のベルマウス24内に円錐筒状の内側ベルマウス42が配置されているため、吸水槽2内の水を揚水管21内へ円滑に吸い込むことができる。
A
以下、本発明の他の実施形態並びに種々の変形例を説明するが、これらの説明において、特に言及しない点は第1実施形態と同様である。以下で言及する図面において、第1実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。 Other embodiments and various modified examples of the present invention will be described below, but in these descriptions, points that are not specifically mentioned are the same as those in the first embodiment. In the drawings referred to below, elements that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals.
(第2実施形態)
図7を参照すると、第2実施形態の立軸ポンプ10は、図2に示す内側ベルマウス42の代わりに、直管状のスリーブ(内筒部材)50を用いて回転体40を構成した点で、第1実施形態の立軸ポンプ10と相違している。つまり、第2実施形態の回転体40は、複数の羽根板41を揚水管21に回転可能に配置した例である。
Second Embodiment
7, the
複数の羽根板41は、図2に示す第1実施形態と同様に、スリーブ50に対して周方向に等間隔をあけて設けられ、スリーブ50から径方向外側へ突出している。個々の羽根板41は、下縁41a、外縁41b、曲縁41c、及び上縁41dを備え、曲縁41cよりも上側の部分がベルマウス24内に突出している。
Similar to the first embodiment shown in FIG. 2, the
第2実施形態の回転体40では、図2に示す第1実施形態と同様に、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41とスリーブ50が一体に回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the
(第3実施形態)
図8及び図9を参照すると、第3実施形態の立軸ポンプ10は、ベルマウス24の下端に接合した保持部材55に軸部43を設け、この軸部43に回転体40を回転可能に配置した点で、第1実施形態の立軸ポンプ10と相違している。
Third Embodiment
8 and 9, the
保持部材55は、回転体40を回転可能に配置するために設けられている。この保持部材55は、基部55a、複数の枠材55c、及び接合枠55gを備える枠状である。
The holding
基部55aは、円板状であり、揚水管21の軸線A上に配置されている。基部55aには、軸部43を取り付けるために、上下方向に貫通した取付孔55bが設けられている。例えば、取付孔55bに軸部43の下端を貫通させ、基部55aを貫通させたキーを軸部43に差し込むことで、基部55aに軸部43を回転不可能に配置できる。
The
複数の枠材55cは、基部55aに対して周方向に等間隔をあけて設けられ、基部55aから径方向外側に突出している。周方向に隣り合う枠材55cの間には、吸水槽2内の水の流動を妨げることのない十分な空間が確保されている。本実施形態では、4本の枠材55cが90度間隔をあけて設けられている。但し、枠材55cは、3本であってもよいし、5本以上であってもよい。
The
個々の枠材55cは、下部55dと側部55eを備える。下部55dは、回転体40の下縁41aに沿って、揚水管21の軸線Aに対して直交する方向に延びている。側部55eは、下部55dの外端に連なり、回転体40の外縁41bに沿って、ベルマウス24の下端外周部に向けて延びている。周方向に隣り合う枠材55cは、円環状の連続部55fを介して連なっている。
Each
接合枠55gは、保持部材55をベルマウス24の下端に接合するために設けられている。接合枠55gは、ベルマウス24の下端外周部に対応する直径の円環状の板体からなり、複数の枠材55cそれぞれの上端に接合されている。この接合枠55gには、ベルマウス24に接合するための複数のボルト孔55hが、周方向に等間隔をあけて設けられている。
The joining
軸部43は、回転軸30とは別体であり、揚水管21の軸線Aに沿って上向きに延びるように、保持部材55の取付孔55bに差し込まれ、基部55aに回転不可能に取り付けられている。軸部43の下端と上端には、回転体40を回転可能に支持するためのボルト軸部43aがそれぞれ設けられている。
The
回転体40は、図2に示す第1実施形態と同様に、複数の羽根板41を内側ベルマウス42の外周に設けた構成である。つまり、第3実施形態の回転体40は、複数の羽根板41と内側ベルマウス42を揚水管21に回転可能に配置した例である。但し、第3実施形態の回転体40は、図7に示す第2実施形態と同様に、複数の羽根板41をスリーブ50の外周に設け、複数の羽根板41を揚水管21に回転可能な構成としてもよい。
The
内側ベルマウス42は、水中軸受44を介して軸部43に回転可能に取り付けられている。内側ベルマウス42の下端と上端には支持板45がそれぞれ配置され、これらの支持板45が、軸部43のボルト軸部43aに螺合したナット46によってそれぞれ位置決めされている。羽根板41は、下縁41a、外縁41b、曲縁41c、及び上縁41dを備え、曲縁41cよりも上側の部分がベルマウス24内に突出している。
The
第3実施形態の回転体40は、第1実施形態の回転体40とは異なり、保持部材55に設けられた固定式の軸部43に取り付けられている。一方で、この回転体40では、第1実施形態の回転体40と同様に、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41と内側ベルマウス42が一体に回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
The
(第4実施形態)
図10を参照すると、第4実施形態の立軸ポンプ10は、保持部材55の基部55aに軸部43を回転可能に配置し、回転体40を軸部43と一体に回転するようにした点で、第3実施形態と相違している。
Fourth Embodiment
Referring to Figure 10, the
保持部材55の基部55aに設けられた取付孔55bには、水中軸受44が取り付けられている。ベルマウス24内には、図2に示す第1実施形態と同様に、ガイドベーン48aを介してホルダ48が設けられ、このホルダ48内に水中軸受47が取り付けられている。
The
回転体40は、図2に示す第1実施形態と同様に、複数の羽根板41を内側ベルマウス42の外周に設けた構成である。つまり、第4実施形態の回転体40は、複数の羽根板41、内側ベルマウス42、及び軸部43を揚水管21に回転可能に配置した例である。但し、第4実施形態の回転体40は、図7に示す第2実施形態と同様に、複数の羽根板41をスリーブ50の外周に設け、複数の羽根板41を軸部43と一緒に揚水管21に回転可能な構成としてもよいし、軸部43に複数の羽根板41を直接突設してもよい。
The
内側ベルマウス42の上側部42aと軸部43には、径方向に貫通した貫通孔がそれぞれ設けられ、これらの貫通孔にキー60が差し込まれている。このキー60の取り付けによって、回転体40と軸部43が一体に回転可能になっている。
The
内側ベルマウス42内には、円環状の支持部61が、複数のリブ62を介して一体に設けられている。この支持部61が基部55a上に載置されることによって、保持部材55内に回転体40が配置されている。支持部61は、金属製の板体によって構成されることが好ましい。本実施形態のように回転体40が工業用プラスティックによって成形される場合、金属製の支持部61はインサート成型によって一体に設けられる。回転体40を金属によって形成する場合、支持部61は接合によって一体に設けられる。
A
軸部43の下端は、保持部材55に配置した水中軸受44に回転可能に支持され、軸部43の上端は、ホルダ48に配置した水中軸受47に回転可能に支持されている。軸部43の下端は、支持部61を貫通するとともに、保持部材55の基部55aを貫通し、下側へ突出している。軸部43の下端側には支持板45が配置され、ボルト軸部43aにナット46が螺合されている。
The lower end of the
第4実施形態の回転体40では、図2に示す第1実施形態と同様に、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41と内側ベルマウス42が一体に回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the
(第5実施形態)
図11及び図12を参照すると、第5実施形態の立軸ポンプ10は、軸部43を採用することなく、ベルマウス24に設けた支持部材65と回転体40に設けた支持部66とによって、揚水管21に回転体40を回転可能に配置した点で、第1実施形態と相違している。但し、支持部材65を回転体40に設け、支持部66をベルマウス24に設けてもよい。
Fifth Embodiment
11 and 12 , the
支持部材65は、金属製又はセラミックス製の円環体であり、ベルマウス24の下端外周部に取り付けられている。支持部材65は、円環体を周方向に分割した複数の分割体によって構成されることが好ましい。支持部材65には、ベルマウス24に取り付けるための取付溝65aが設けられている。また、支持部材65には、下向きに突出した断面L字形状のレール部65bが設けられている。
The
支持部66は、複数の羽根板41それぞれの外縁41bの上端に設けられた円環状の板体であり、支持部材65に回転可能に支持されている。支持部66の外周部は、羽根板41から径方向外側へ突出し、支持部材65のレール部65b内に嵌め込まれている。但し、支持部66は、円環状の板体に限られず、扇形状の板体を羽根板41毎に設けた構成であってもよい。支持部66は、金属製又はセラミックス製の板体によって構成されることが好ましい。本実施形態のように回転体40が工業用プラスティックによって成形される場合、金属製又はセラミックス製の支持部66はインサート成型によって一体に設けられる。回転体40を金属によって形成する場合、金属製の支持部66は接合によって一体に設けられる。
The
回転体40は、図2に示す第1実施形態と同様に、複数の羽根板41を内側ベルマウス42の外周に設けた構成である。つまり、第4実施形態の回転体40は、複数の羽根板41と内側ベルマウス42を揚水管21に回転可能に配置した例である。回転体40は、レール部65bへの支持部66の配置によって、揚水管21に回転可能に取り付けられている。
The
第5実施形態の回転体40では、図2に示す第1実施形態と同様に、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41と内側ベルマウス42が一体に回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the
(第6実施形態)
図13を参照すると、第6実施形態の立軸ポンプ10は、図12に示す内側ベルマウス42を回転体40に設けていない点で、第5実施形態と相違している。第6実施形態の回転体40には、図7に示すスリーブ50も設けられていない。つまり、第6実施形態の回転体40は、複数の羽根板41のみを揚水管21に回転可能に配置した例である。複数の羽根板41は、揚水管21の軸線A上で互いに連なっている。
Sixth Embodiment
13, the
第6実施形態の回転体40では、図2に示す第1実施形態と同様に、羽根板41がベルマウス24内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41が回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the sixth embodiment of the
(第7実施形態)
図14を参照すると、第7実施形態の立軸ポンプ10は、ベルマウス24の接合部24aとベルマウス本体24bとを別体として構成し、ベルマウス本体24bを回転体40と一体に回転可能とした点で、第1実施形態と相違している。
Seventh Embodiment
With reference to FIG. 14 , the
ベルマウス本体24bは、上側から下側に向かうに従って次第に拡開しており、羽根板41に接合され、接合部24aの下側に配置されている。ベルマウス本体24bと接合部24aの間には、回転体43の回転により互いに干渉しない範囲で、可能な限り小さい一様な隙間が確保されている。
The
回転体40は、羽根板41、内側ベルマウス42、及びベルマウス本体24bを一体に設けた構成であり、インペラ33から下向きに突出した軸部43に回転可能に取り付けられている。内側ベルマウス42の上部は、ベルマウス本体24b(揚水管21)内に突出し、ベルマウス本体24bによって取り囲まれている。
The
複数の羽根板41は、周方向に等間隔をあけて配置されて径方向に延びており、接合によって内側ベルマウス42とベルマウス本体24bに一体に設けられている。羽根板41は、下縁41a、外縁41b、曲縁41c、及び上縁41dを備える。そのうち、曲縁41cにベルマウス本体24bが接合されている。上縁41dはベルマウス本体24b内に位置している。
The
このように構成された第7実施形態では、図2に示す第1実施形態と同様に、インペラ33の回転によって吸水槽2内の水が、ベルマウス本体24bの吸込口24cからポンプケーシング20内に吸い込まれる。そして、インペラ33の下側(上流側)では、モータ38によるインペラ33の回転数に応じた向きf1,f2の予旋回流RFが生じる。この予旋回流RFは、接合部24a内では勿論、ベルマウス本体24b内でも生じる。
In the seventh embodiment configured in this manner, as in the first embodiment shown in FIG. 2, the rotation of the
第7実施形態の回転体40では、羽根板41がベルマウス本体24b内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41、内側ベルマウス42、及びベルマウス本体24bが一体に回転可能である。よって、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。しかも、第7実施形態では、ベルマウス本体24bも羽根板41と一体に回転可能なため、ベルマウス本体24bの外側部分で生じ得る乱流Tによって、吸水槽2内に発生した空気吸込渦SVを消滅し得る。
In the seventh embodiment of the
(第8実施形態)
図15を参照すると、第8実施形態の立軸ポンプ10は、図14に示す内側ベルマウス42の代わりに、直管状のスリーブ50を用いて回転体40が構成されている点で、第7実施形態の立軸ポンプ10と相違している。つまり、第8実施形態の回転体40は、複数の羽根板41とベルマウス本体24bを揚水管21に回転可能に配置した例である。
Eighth embodiment
15, the
複数の羽根板41は、周方向に等間隔をあけて配置され、接合によってスリーブ50とベルマウス本体24bの間に一体に設けられている。個々の羽根板41は、下縁41a、外縁41b、曲縁41c、及び上縁41dを備え、曲縁41cにベルマウス本体24bが接合されている。上縁41dはベルマウス本体24b内に位置している。
The
第8実施形態の回転体40では、第7実施形態と同様に、羽根板41がベルマウス本体24b内に突出する部分を備える。そのため、揚水管21内で生じる予旋回流RFによって、羽根板41とスリーブ50が一体に回転可能である。よって、第7実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications are possible.
例えば、図2に示す第1実施形態から図15に示す第8実施形態では、複数の羽根板41のうち1つのみの上端が、ベルマウス本体24b内に突出していてもよい。
For example, in the first embodiment shown in FIG. 2 to the eighth embodiment shown in FIG. 15, the upper end of only one of the
図14に示す第7実施形態では、図11に示す第5実施形態のように、接合部24aの下端に支持部材65を設け、ベルマウス本体24b(ベルマウス24)の上端に支持部66を設け、複数の羽根板41、内側ベルマウス42、及びベルマウス本体24bを一体に回転可能としてもよい。この場合、図13に示す第6実施形態のように、内側ベルマウス42及びスリーブ50のいずれも設けることなく、羽根板41とベルマウス24を一体に回転可能としてもよい。
In the seventh embodiment shown in FIG. 14, as in the fifth embodiment shown in FIG. 11, a
ポンプは、モータを揚水管内に配置した水中モータポンプであってもよく、揚水管の下部にインペラを回転可能に配置した構成であればよい。 The pump may be a submersible motor pump with a motor disposed inside the lift pipe, and may have a configuration in which an impeller is rotatably disposed at the bottom of the lift pipe.
1 据付床
2 吸水槽
3 底
5 吐出管
6 仕切弁
10 立軸ポンプ(ポンプ)
20 ポンプケーシング
21 揚水管
22 揚水管本体
23 ベーンケース
24 ベルマウス
24a 接合部
24b ベルマウス本体(ベルマウス)
24c 吸込口
25 ガイドベーン
26 軸受ケーシング
27 吐出エルボ
28 ベースプレート
30 回転軸
33 インペラ
34 ハブ
35 羽根
38 モータ
40 回転体
41 羽根板
41a 下縁
41b 外縁
41c 曲縁
41d 上縁
42 内側ベルマウス(内筒部材)
42a 上側部
42b 下側部
43 軸部
43a ボルト軸部
44 水中軸受
45 支持板
46 ナット
47 水中軸受
48 ホルダ
48a ガイドベーン
50 スリーブ(内筒部材)
55 保持部材
55a 基部
55b 取付孔
55c 枠材
55d 下部
55e 側部
55f 連続部
55g 接合枠
55h ボルト孔
60 キー
61 支持部
62 リブ
65 支持部材
65a 取付溝
65b レール部
66 支持部
RF 予旋回流
SV 空気吸込渦
UV 水中渦
T 乱流
A 揚水管の軸線
1
20
42a
55
Claims (9)
前記揚水管内の下部に配置され、前記揚水管の軸線まわりに回転可能なインペラと、
放射状に突出した複数の羽根板を有し、前記揚水管の前記インペラよりも下側に配置され、前記軸線まわりに回転可能な回転体と
を備え、
前記回転体は、前記複数の羽根板のうち少なくとも1つの上端が前記揚水管内に突出し、前記インペラの回転による前記インペラの下側の揚水の予旋回流に従動して回転する、ポンプ。 A cylindrical lift pipe extending vertically;
an impeller disposed in a lower portion of the water lift pipe and rotatable around an axis of the water lift pipe;
a rotor having a plurality of radially protruding blades, disposed below the impeller of the water lifting pipe, and rotatable about the axis;
The rotating body has an upper end of at least one of the plurality of blades protruding into the lifting pipe, and rotates in response to a pre-swirl flow of the pumped water below the impeller caused by the rotation of the impeller.
前記複数の羽根板のうち少なくとも1つの上端は、前記ベルマウス内に突出している、請求項1に記載のポンプ。 The lift pipe has a conical bell mouth joined to a lower end thereof,
The pump according to claim 1 , wherein an upper end of at least one of the plurality of vanes protrudes into the bellmouth.
前記回転体は、前記軸部に回転可能に取り付けられた筒状の内筒部材を有し、
前記複数の羽根板は、前記内筒部材から外側に突出している、
請求項2に記載のポンプ。 A shaft portion protruding downward from the impeller,
The rotating body has a cylindrical inner cylinder member rotatably attached to the shaft portion,
The plurality of blades protrude outward from the inner tube member.
3. The pump of claim 2.
前記軸線に沿って上向きに延びるように前記保持部材に設けられた軸部と
を備え、
前記回転体は、前記軸部に回転可能に取り付けられた筒状の内筒部材を有し、
前記複数の羽根板は、前記内筒部材から外側に突出している、
請求項2に記載のポンプ。 a frame-shaped retaining member having a plurality of frame members extending in a radial direction of the bell mouth and joined to a lower end of the bell mouth;
a shaft portion provided on the holding member so as to extend upward along the axis,
The rotating body has a cylindrical inner cylinder member rotatably attached to the shaft portion,
The plurality of blades protrude outward from the inner tube member.
3. The pump of claim 2.
前記ベルマウス及び前記回転体のうちの他方に設けられ、前記支持部材に回転可能に支持される支持部と
を備える、請求項2に記載のポンプ。 A support member provided on one of the bell mouth and the rotor;
The pump according to claim 2 , further comprising: a support portion provided on the other of the bell mouth and the rotor, the support portion being rotatably supported by the support member.
前記複数の羽根板は、前記内側ベルマウスから外側に突出している、
請求項5に記載のポンプ。 The rotor has a conical cylindrical inner bell mouth extending along the axis,
The plurality of slats protrude outwardly from the inner bell mouth.
6. The pump of claim 5.
前記揚水管は、下端に配置された円錐筒状のベルマウスを有し、
前記回転体は、前記ベルマウス内に少なくとも上部が位置するように、前記軸部に回転可能に取り付けられた筒状の内筒部材を有し、
前記複数の羽根板は、上端が前記ベルマウス内に突出するように、前記内筒部材と前記ベルマウスの間に設けられ、
前記回転体は、前記ベルマウスと一体に回転可能である、
請求項1に記載のポンプ。 A shaft portion protruding downward from the impeller,
The lift pipe has a conical bell mouth disposed at a lower end thereof,
the rotor has a cylindrical inner cylinder member rotatably attached to the shaft portion such that at least an upper portion of the inner cylinder member is located within the bell mouth,
The plurality of vanes are provided between the inner cylinder member and the bell mouth such that upper ends of the vanes protrude into the bell mouth,
The rotating body is rotatable integrally with the bell mouth.
2. The pump of claim 1.
Priority Applications (1)
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JP2022197264A JP2024082994A (en) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | pump |
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