JPH04136495A - 立軸ポンプ装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吸水槽内に設置される立軸ポンプに係り、特
に、例えば降雨時の出水を排水するために行なわれる先
行待機運転を実施するのに好適な立軸ポンプ装置および
その運転方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、例えば激しい降雨時の出水を迅速に排水するため
に、ポンプの吸水槽に急激な流入を生ずる前に、ポンプ
を気中待機運転し、流入水によって水位が上昇した際に
、自動的に排水が始まる運転、いわゆる先行待機運転が
行なわれている。

すなわち、排水場等では、後述する第１図に示すような
、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し。

吸水槽外に吐出管を備え１羽根車の下方のポンプケーシ
ングに吸気孔を設け、この吸気孔に接続する吸気管を備
えるとともに、ポンプ上部の前記吐出管に真空破壊弁を
備えた立軸ポンプが採用されており、排水運転状態から
上記吸水槽の水位が低下し、ある水位ＷＬ、以下になる
と、吸気孔における圧力が大気圧以下となり、吸気を開
始し、さらに水位がＷＬ２以下に低下すると、吸気量の
増大により吸気口と羽根車入口との間に空洞部が形成さ
れ、無送水状態となることが知られている。

ところが、このような状態において、羽根車より上方の
ポンプおよび吐出管内の水は、羽根車の回転により支え
られて落水しないため、ポンプは排水の仕事をしないの
にも拘わらず、大きな動力を消費するという問題があっ
た。

このことを防ぐために、例えば、特開平１−３１５６９
１号公報に記載された立軸ポンプ装置が開発されている
。

第３図は、上記公報に記載された従来の立軸ポンプ装置
の略示構成図である。

上記公報には、第３図に示すように、羽根車１の上方の
吐出しボウル５に、遮断弁１９を装着した水抜き管１８
を設け、水位計１７による吸水槽の水位低下の信号を受
けて、前記遮断弁１９を開き、羽根車１上方の滞留水を
排出させるという方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような、従来提案されている室軸ポンプ（第３図
）においては、吐出しボウル５に水抜き管１８および、
水位計の信号により開閉する遮断弁１９を設けているが
、この吐出しボウル５は、ポンプの床下部の吸水槽内に
設置されるため、運転中、吸水槽の水中に浸されるなど
環境が悪く、腐食等により、弁の開閉が故障する恐れが
あり、この故障を修理するためには、ポンプを地上に引
上げるなどの作業が必要となるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、吸水槽の水位低下により、無排水状態とな
った際に、ポンプ床下部に特別の排呂装置を設けること
なしに、羽根車上方に滞留した水を除去する室軸ポンプ
およびその運転方法を提供することを、目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る立軸ポンプ装
置の構成は、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し、吸水
槽外に吐出管を備え１羽根車の下方のポンプケーシング
に吸気孔を設け、この吸気孔に接続する吸気管を備える
とともに、ポンプ上部の前記吐出管に真空破壊弁を備え
た立軸ポンプ装置において、ポンプが羽根車下部で落水
して無送水となる水位まで前記吸水槽の水位が低下した
ことを検出する手段と、この検出手段からの信号に応じ
てポンプを一旦停止させる制御装置と、ポンプを停止し
てから再起動させるまでの時間を設定するタイマー手段
とを設けたものである。

また、上記目的を達成するために、本発明の室軸ポンプ
の運転方法に係る第１の発明は、吸水槽内に吸込ベルマ
ウスを開口し、吸水槽外に吐出管を備え、羽根車の下方
のポンプケーシングに吸気孔を設け、この吸気孔に接続
する吸気管を備えるとともに、ポンプ上部の前記吐出管
に真空破壊弁を備えた立軸ポンプ装置において、前記吸
水槽の水位が低下し、前記吸気孔からの吸気により羽根
車下部で落水し、ポンプが無送水状態となったとき、こ
のような状態に至ったことを検出する手段からの出力信
号に応じてポンプをいったん停止し、羽根車上方の滞留
水が落下したのちにポンプを再起動するようにしたもの
である。

さらに、上記目的を達成するために、本発明の室軸ポン
プの運転方法に係る第２の発明は、吸水槽内に吸込ベル
マウスを開口し、吸水槽外に吐出管を備え、羽根車の下
方のポンプケーシングに吸気孔を設け、この吸気孔に接
続する吸気管を備えるとともに、ポンプ上部の前記吐出
管に真空破壊弁を備えた室軸ポンプを複数台設置したポ
ンプ設備において、前記吸水槽の水位が低下し、前記吸
気孔からの吸気により羽根車下部で落水し、ポンプが無
送水状態となったとき、このような状態に至ったことを
検出する手段からの出力信号に応じて運転中のポンプを
いったん停止すると同時に、他の停止中のポンプを運転
開始するようにしたものである。

［作用］ 上記の技術的手段による働きは下記のとおりである。

吸水槽内の水位が所定水位より低下し、羽根車下部にお
いて落水し、無送水状態となったとき、このことを、例
えば吸水槽の水位検知手段の出力信号等によって検知し
、運転中のポンプをいったん停止させる。

そこで、羽根車の回転により支えられていた羽根車上方
のポンプあるいは吐出管内の滞留水は下方へ落下しよう
としてポンプ内は負圧となる。したがって、ポンプ吐出
管部に設けた真空破壊弁が開いて吸気を行い、前記羽根
車上方のポンプおよび吐出管内の滞留水は、ベルマウス
より下方に流出し、空気に置換される。

このようにポンプ内が空気に置換されたのちにポンプを
再起動することにより１羽根車は気中で回転することに
なり、ポンプの消費動力が著しく減少する。

ポンプは、次の吸水槽への流入量の急増前にそなえ、で
きるだけ早く、運転復帰させることが安全上型まれる。

上記の如き立軸ポンプを複数台設置するポンプ設備にお
いては、運転中のポンプが、吸水槽の水位低下により無
送水状態となった場合、運転中のポンプを停止させると
同時に、他の停止中のポンプを起動する。そこで、運転
していたポンプは停止することに、より、前記と同様に
羽根車上方のポンプおよび吐出管内の滞留水は流出して
空気と置換される。また、停止中だったポンプは羽根車
上方に水がないので、気中運転状態で、待機運転状態に
入る。したがって、ポンプの消費動力が著しく小さく、
かつ、前述のポンプを停止したのち。

羽根車上方の水が抜けたのちに再起動する方法にくらべ
、ポンプが停止している時間をさらに著しく短縮するこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る立軸ポンプ装置の略
示構成図である。

第１図に示す立軸ポンプは、その吸込側が吸水槽１５内
に配設され、羽根車１の外側がポンプケーシングを構成
するケーシングライナ２となっている。羽根車１の下方
側には、ポンプケーシングを構成する吸込管３および吸
込ベルマウス４が接続されており、また、羽根車１の上
方側には、ポンプケーシングを構成する吐出しボウル５
、揚水管６、吐出エルボ７が接続されている。

吐出エルボ７の吐出側には吐出管８および吐出弁９が設
けられ、吐出弁９に接続する吐出管１０は吐出槽１１へ
配管され、吐出槽１１に開口する吐出管１０末端には逆
流防止弁１２が開閉可能に装着されている。

羽根車１の下方に位置する前記吸込管３には、その内壁
に開口する吸気孔１３が穿設され、この吸気孔１３と連
結して吸気孔１４が設けられている。吐出管８には、排
気弁を兼ねた真空破壊弁１６が設けられている。

さらに吸水槽１５には、この吸水槽１５内の水位を検出
する手段に係る水位計１７が設けられ、その水位検知信
号は、ポンプを駆動する電動機（図示せず）の起動、停
止のための電源を開閉する制御装置２０に送られる。そ
して、吸水槽１５の水位が、ポンプが無送水状態となる
水位ＷＬ２付近まで低下すると、前記電動機の電源を遮
断するように制御回路が構成されている。また、前記電
源遮断時にタイマーが作動を開始し一定時間（羽根車上
方の滞留水が落下し空気に置換される時間に対応する所
定時間）ｔ□分後にポンプは再起動する。

ポンプ運転中に吸水槽１５内の水位が低下し。

所定の水位ＷＬ、に達すると、吸気孔１３における圧力
が大気圧以下となり吸気を開始する。すなわち、吸込口
１４ａから空気を吸込み、吸気管１４を通り吸気孔１３
から吸込管３内に吸気される。

この吸気によりポンプの性能は低下し、排水量が減少す
るが、水位がさらにＷＬ２まで低下し吸気量が増大する
と、吸気孔１３と羽根車１人口との間に空洞部が形成さ
れ、無水運転となる。

ところで、この状態では、吐出管１０に取付けた逆流防
止弁１２は、ポンプ吐出流れが無くなることにより破線
方向に閉じるが、羽根車゛１上方のポンプ内および吐出
管８，１０内の水は、羽根車１の回転により支えられ、
前記逆流防止弁１２の前後での圧力差はほとんど生じな
い。すなわち、羽根車１は、羽根車上方のポンプおよび
吐出管内が水で充満され、これを羽根車１の回転により
支えられているため、ポンプの実揚程にほぼ等しい圧力
を羽根車１が受けることになり、ポンプは有効な仕事を
しないにも拘らず、大きな動力を消費することになる。

そこで、本実施例の立軸ポンプでは、吸水槽１５の水位
低下を水位計１７により検出し、その出力信号により、
水位がＷＬ２付近まで低下すると、ポンプを駆動する電
動機の電源を遮断してポンプを停止する。したがって、
羽根車の回転が減速し、羽根車上方のポンプ内は負圧と
なるので、真空破壊弁１６が開き、ポンプ上部の吐呂管
に吸気される。このため、羽根車上方のポンプ内にあっ
た滞留水は、吸込ベルマウス４の下方へ落下、流出して
、ポンプ内は水から空気に置換される。これにより、羽
根車ｌへ加わる圧力が減少し、ポンプの消費動力は著し
く軽減される。

また、ポンプが停止してから、前記ポンプ内の水が空気
と置換するのに要する時間にほぼ等しい所定時間ｔ１分
後にポンプを再起動するように前記タイマーをセットす
ることにより、再起動後、羽根車１は気中において回転
す゛るので、ポンプの消費動力は著しく減少する。

次に、第２図は、本発明の他の実施例に係る２台の立軸
ポンプを配置した吸水槽設備の略示構成図である。図中
、第１図と同一符号のものは先の実施例と同等部分を示
すものであるから、その説明を省略する。

第２図の吸水槽１５Ａには、第１図に示したと同様の立
軸ポンプが複数台（図では２台）設置されている。すな
わち立軸ポンプは、羽根車１の下方のポンプケーシング
を構成する吸込管３Ａに吸気孔１３を有し、この吸気孔
１３に吸気管１４が接続されており、また、ポンプ吐出
管を構成する吐出エルボ７部に真空破壊弁１６を設けた
ものである。

吸水槽１５Ａには、この吸水槽１５Ａ内の水位検知手段
に係る水位計１７が設けられ、その水位検知信号は、各
ポンプを駆動する電動機（図示せず）の電源を開閉する
制御装置２０に送られる。

そして、吸水槽１５Ａの水位が、ポンプが無送水となる
水位ＷＬ２付近まで低下すると、運転中（例えばＮｏ、
１ポンプ）の電動機の電源を遮断して運転を停止し、同
時に停止中（例えばＮｏ、２ポンプ）の電動機の電源を
投入して起動するように制御回路を組込んでいる。

次に、第２図の実施例について、動作を説明する。

例えば、Ｎｏ、１ポンプが運転中、ＮＯ１２ポンプが停
止中のとき、吸水槽１５Ａ内の水位がＷＢ２まで低下し
たとする。このとき、Ｎｏ、１ポンプの羽根車１下部に
おいて落水し、無送水状態となる。このことを、水位計
１７により水位がＷＢ２まで低下したことから検知し、
その出力信号により、Ｎ００１ポンプの電動機の電源が
遮断され。

同時に停止中のＮｏ、２ポンプの電動機の電源が投入さ
れる。

そこで、Ｎｏ、１ポンプの羽根車上方のポンプおよび吐
出管内の滞留水は、羽根車の回転が減速することにより
下方へ流出し、上記水は空気に置換される。一方、Ｎ０
０２ポンプは吸水槽の水位がほぼＷＢ２の状態で起動す
るため、羽根車上方には水が無く、気中運転状態で待機
運転状態に入る。

したがって、ポンプの消費動が著しく小さくなり、かつ
前述の第１図の実施例のようにポンプをいったん停止し
羽根車１上方の水が抜けたのちに再起動させる方法にく
らべ、ポンプが停止している時間を著しく短縮するか、
あるいは無くすことができる。

吸水槽の水位が低下し、ポンプが吸気し、羽根車下部で
落水し、無送水運転状態になったことを検出する手段と
しては、前述のように吸水槽の水位を検知する方法以外
に、下記の方法がある。

（１）ポンプ駆動用電動機の電流あるいは電力を検出す
る方法 吸水槽の水位低下によりポンプが排水運転状態から無送
水状態になると、ポンプ駆動用電動機の電流および電力
は著しく減少し、排水運転時と完全な気中運転時の中間
の値となるので、容易に検知することができる。

（２）吐出槽に開口する吐出管末端の逆流防止弁は全閉
となるので、逆流防止弁の開度を検出することによって
無送水状態を検知することができる。

（３）吐出量を検出する方法 すなわち、吐出管における吐出量が無くなる状態を流量
計により直接検出することによって無送水状態を検知す
ることができる。

上記（１）〜（３）のほか、ポンプ内の圧力。

水温、ポンプの振動値等によって無送水状態を検知して
もよい。

また、！／Ｓ１図に示した実施例で、ポンプを無送水状
態でいったん停止したのち、羽根車上方の滞留水が落水
したのちのポンプの再起動は、下記の方法によって行な
われる。

（イ）羽根車上方の滞留水が落水して空気と置換される
時間をあらかじめタイマーにセットし、ポンプをいった
ん停止したのち、タイマーが設定した所定時間を経過し
たときにポンプの再起動を行う。

（ロ）ポンプをいったん停止したのち、ポンプ上部また
は吐出管内の圧力を検出し、負圧から大気圧になったと
き、または近づいたときのいずれかにポンプの再起動を
行う。

（ハ）ポンプをいったん停止したのち、真空破壊弁から
の吸気量を検出し、吸気が止ったときにポンプの再起動
を行う。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来技術のよう
に床より下方に設置されるポンプの吐出しボウルあるい
は揚水管部に水抜き管あるいは遮断弁を装着することな
しに、吸水槽の水位低下に基づく羽根車下部での吸気に
より無送水運転となった際に、ポンプの消費する動力を
低減し、エネルギーの節約をはかることができる。

すなわち９本発明によれば、吸水槽の水位低下により、
ポンプが無排水状態になった際に、ポンプ床下部に特別
の排出装置を設けることなしに、羽根車上方に滞留した
水を除去する立軸ポンプ装置およびその運転方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る立軸ポンプ装置の略
示構成図、第２図は１本発明の他の実施例に係る２台の
立軸ポンプを配置した吸水槽設備の略示構成図、第３図
は、従来の立軸ポンプ装置の略示構成図である。 １・・・羽根車、２・・・ケーシングライナ、３，３Ａ
・・・吸込管、４・・・吸込ベルマウス、５・・・吐出
しボウル、７・・吐出エルボ、８，１０・・・吐出管、
１１・・・吐出槽、１２・・・逆流防止弁、１３・・・
吸気孔、１４・・吸気管、１５．１５Ａ・・・吸水槽、
１６・・・真空破壊弁、１７・・・水位計、２０・・・
制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し、吸水槽外に吐
   出管を備え、羽根車の下方のポンプケーシングに吸気孔
   を設け、この吸気孔に接続する吸気管を備えるとともに
   、ポンプ上部の前記吐出管に真空破壊弁を備えた立軸ポ
   ンプ装置において、 ポンプが羽根車下部で落水して無送水となる水位まで前
   記吸水槽の水位が低下したことを検出する手段と、 この検出手段からの信号に応じてポンプをいったん停止
   させる制御装置と、 ポンプを停止してから再起動させるまでの時間を設定す
   るタイマー手段とを設けた ことを特徴とする立軸ポンプ装置。 ２、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し、吸水槽外に吐
   出管を備え、羽根車の下方のポンプケーシングに吸気孔
   を設け、この吸気孔に接続する吸気管を備えるとともに
   、ポンプ上部の前記吐出管に真空破壊弁を備えた立軸ポ
   ンプ装置において、 前記吸水槽の水位が低下し、前記吸気孔からの吸気によ
   り羽根車下部で落水し、ポンプが無送水状態となったと
   き、このような状態に至ったことを検出する手段からの
   出力信号に応じてポンプをいったん停止し、 羽根車上方の滞留水が落下したのちにポンプを再起動す
   る ことを特徴とする立軸ポンプの運転方法。 ３、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し、吸水槽外に吐
   出管を備え、羽根車の下方のポンプケーシングに吸気孔
   を設け、この吸気孔に接続する吸気管を備えるとともに
   、ポンプ上部の前記吐出管に真空破壊弁を備えた立軸ポ
   ンプを複数台設置したポンプ設備において、前記吸水槽
   の水位が低下し、前記吸気孔からの吸気により羽根車下
   部で落水し、ポンプが無送水状態となったとき、このよ
   うな状態に至ったことを検出する手段からの出力信号に
   応じて運転中のポンプをいったん停止すると同時に、他
   の停止中のポンプを運転開始することを特徴とする立軸
   ポンプの運転方法。 ４、ポンプが羽根車下部で落水し無送水となる状態を検
   出する手段として、吸水槽に設けた水位検知手段により
   吸水槽の水位を検出することを特徴とする請求項２また
   は３記載のいずれかの立軸ポンプの運転方法。 ５、ポンプが羽根車下部で落水し無送水となる状態を検
   出する手段として、ポンプ駆動用電動機の電流または電
   力のいずれかにより、その値の減少を検出することを特
   徴とする請求項２または３記載のいずれかの立軸ポンプ
   の運転方法。 ６、ポンプが羽根車下部で落水し無送水となる状態を検
   出する手段として、吐出管における吐出量が無くなる状
   態を流量計により検出することを特徴とする請求項２ま
   たは３記載のいずれかの立軸ポンプの運転方法。 ７、吸水槽内に吸込ベルマウスを開口し、吸水槽外に吐
   出管を備え、その吐出管を吐出槽に開口させ、その吐出
   管末端に逆流防止弁を備えたポンプ設備であって、 羽根車の下方のポンプケーシングに吸気孔を設け、この
   吸気孔に接続する吸気孔を備えるとともに、ポンプ上部
   の前記吐出管に真空破壊弁を備えた立軸ポンプ装置にお
   いて、 前記吸水槽の水位が低下し、前記吸気孔からの吸気によ
   り羽根車下部が落水して無送水状態となったことを、前
   記逆流防止弁の開度により検出し、当該逆流防止弁の全
   閉時にポンプをいったん停止し、 羽根車上方の滞留水が落水したのちにポンプを再起動す
   る ことを特徴とする立軸ポンプの運転方法。 ８、ポンプをいったん停止したのち、タイマーが設定し
   た所定時間を経過したときに、羽根車上方の滞留水が落
   下したのち再起動を行うことを特徴とする請求項２、３
   、７記載のいずれかの立軸ポンプの運転方法。 ９、ポンプをいったん停止したのち、ポンプ上部または
   吐出管内の圧力を検出し、負圧から大気圧に変わったと
   き、または近づいたときのいずれかに、羽根車上方の滞
   留水が落下したのちの再起動を行うことを特徴とする請
   求項２、３、７記載のいずれかの立軸ポンプの運転方法
   。 １０、ポンプをいったん停止したのち、真空破壊弁から
   の吸気量を検出し、吸気が止ったときに、羽根車上方の
   滞留水が落下したのち再起動を行うことを特徴とする請
   求項２、３、７記載のいずれかの立軸ポンプの運転方法
   。