JPH11210685A - 水中ポンプの羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプケーシング内に吸引される流体の流量が
大きくなっても、オーバーロードすることなく、リミッ
トロード特性を維持する。 【解決手段】モーター２０の下側に配置されたポンプケ
ーシング１０内に羽根車１１が配置されており、モータ
ー２０の回転によって羽根車１１が回転されて、ポンプ
ケーシング１０内に流体が吸引されると、吸引された流
体が、ポンプケーシング１０の側方に吐出される。羽根
車１１は、水平な円板状をした上面部１１ａの下面に、
周方向に適当な間隔をあけて下方に突出した８枚の渦流
羽根１１ｂが、軸心部から放射方向に沿ってインボルー
ト曲線状に湾曲した状態でそれぞれ設けられており、上
面部１１ａにおける各渦流羽根１１ｂ間の下面の軸心側
部分が、軸心側になるにつれて順次下側に位置するよう
に、上面部１１ａの軸心線とは３０°以上の角度で傾斜
した傾斜面１１ｇになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水槽、マンホー
ルポンプ場、貯水池等において、汚水等の流体を汲み上
げるために使用される水中ポンプに設けられた羽根車に
関する。

【０００２】

【従来の技術】汚水槽に貯留された汚水等を汲み上げる
ために使用される水中ポンプの一例を図６に示す。この
水中ポンプは、上側に配置されたモーター３１の下側
に、円筒状のポンプケーシング３２が設けられており、
このポンプケーシング３２内に、モーター３１の回転に
よって回転される羽根車３３が設けられている。ポンプ
ケーシング３２内に配置された羽根車３３がモーター３
１によって回転されると、ポンプケーシング３２の底面
に設けられた吸引口３２ａからポンプケーシング３２内
に汚水が吸引されて、吸引された汚水が、ポンプケーシ
ング３２の側方に吐出されるようになっている。

【０００３】図７は、ポンプケーシング３２内に設けら
れた羽根車３３の縦断面図である。この羽根車３３は、
水平な円板状をした上面部３３ａと、この上面部３３ａ
の下面から下方に突出するようにそれぞれ設けられた８
つの渦流羽根３３ｂとを有している。各渦流羽根３３ｂ
は、それぞれが、軸心部から放射方向に沿って、インボ
リュート曲線状に湾曲した状態になっており、それぞれ
が、周方向に等しい間隔をあけて配置されている。

【０００４】上面部３３ａにおける各渦流羽根３３ｂ間
の下面部分は、ほぼ全体にわたって平坦になっており、
また、上面部３３ａの上面も全体にわたってほぼ平坦に
なっている。上面部３３ａの軸心部には、上面部３３ａ
の平坦になった上面から上方に突出するとともに、平坦
になった下面から下方に突出した円筒状のボス部３３ｃ
が設けられており、このボス部３３ｃ内に、モーター３
１の回転軸３１ａの下端部が挿入されている。上面部３
３ａにおける各渦流羽根３３ｂ間の下面は、ボス部３３
ｃの下部外周面に対して、円弧状に窪んだ滑らかな状態
で、それぞれ連続している。

【０００５】羽根車３３が回転されると、羽根車３３に
設けられた各渦流羽根３３ｂによって、汚水等の流体が
ポンプケーシング３２内に吸引されて、羽根車３３の軸
心部に設けられたボス部３３ｃ外周面に沿って流動し
て、隣接する各渦流羽根３３ｂ間の流路部分を外周側に
移動して、ポンプケーシング３２の側方へと吐出される
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような水中ポンプ
では、羽根車３３の各渦流羽根３３ｂが、インボリュー
ト曲線状に湾曲しているために、羽根車３３を回転させ
るモーター３１における回転軸３１ａの負荷が増加して
オーバーロードすることのないリミットロード特性にな
っている。しかし、流体が流動する渦流羽根３３ａ間の
流路は、流入側部分が、ボス部３３ｃ外周面に沿った状
態になっているために、断面積が小さくなっているのに
対して、その流入側部分に連続する流路部分は、渦流羽
根３３ａの間の広い断面積になっており、流路断面積が
急激に変化した状態になっている。このために、羽根車
３３におけるボス部３３ｃの外周面および上面部３３ａ
の下面に沿って流動する流体の流量が多くなると、流路
断面積が急激に変化していることによって、流路内にて
渦が発生し、そのために、回転軸３１ａの負荷が増加し
て、リミットロード特性にならずにオーバーロードする
おそれがある。

【０００７】図８は、定格出力が1.5 kWのモーターを使
用した図６に示す従来の水中ポンプの吐出量と軸動力と
の関係を示すグラフである。この水中ポンプでは、吐出
量が0.65m³／min 以上になると、オーバーロードにな
り、リミットロード特性にはならない。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、ポンプケーシング内に吸引される
流体の流量が大きくなっても、オーバーロードすること
なく、リミットロード特性を維持する水中ポンプの羽根
車を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の水中ポンプの羽
根車は、モーターの下側に配置されたポンプケーシング
内にて、モーターの回転によって回転されるように配置
されており、モーターによって回転されることにより、
ポンプケーシングの底面に設けられた吸引口からポンプ
ケーシング内に流体を吸引して、ポンプケーシングの側
方に吐出するようになった水中ポンプの羽根車であっ
て、水平な円板状をした上面部の下面に、それぞれが、
周方向に適当な間隔をあけて下方に突出した複数の渦流
羽根が、軸心部から放射方向にインボリュート曲線状に
湾曲した状態で設けられており、上面部における各渦流
羽根間の下面部分が、軸心側において、軸心側になるに
つれて順次下側に位置するように、上面部の軸心線とは
３０°以上の角度で傾斜した傾斜面になっていることを
特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の羽根車が設けられた水中
ポンプの一例を示す縦断面図である。この水中ポンプ
は、内部に本発明の羽根車１１が配置された下側のポン
プケーシング１０と、このポンプケーシング１０の上方
に配置されて羽根車１１を回転させるモーター２０とを
有している。

【００１２】モーター２０は、軸心が鉛直状態になった
円筒状のステーターケーシング２１と、このステーター
ケーシング２１の軸心部を挿通する回転軸２３と、回転
軸２３に取り付けられたローター２２と、ローター２２
を取り囲むようにステーターケーシング２１の内周面に
取り付けられたステーター２４とを有している。

【００１３】ステーターケーシング２１下端部には、ス
テーターケーシング２１の下端面を覆うオイルケーシン
グ２５が設けられている。回転軸２３は、このオイルケ
ーシング２５の軸心部を貫通しており、軸心部を貫通す
る回転軸２３の周囲を覆っている。回転軸２３は、オイ
ルケーシング２５に取り付けられた軸受け２６によって
回転可能に支持されている。オイルケーシング２５の下
端面は開放された状態になっており、その下端面が、中
心部に貫通孔が設けられたポンプケーシング１０の上面
にて閉塞されている。回転軸２３は、ポンプケーシング
１０の中心部に設けられた貫通孔を貫通して、ポンプケ
ーシング１０の内部に進入している。オイルケーシング
２５内を挿通する回転軸２３は、メカニカルシール２７
によって軸封されており、オイルケーシング２５内には
オイルが充填されている。回転軸２３の下端部は、ポン
プケーシング１０内の上部に位置しており、その下端部
に、本発明の羽根車１１が取り付けられている。

【００１４】ポンプケーシング１０の底面には、回転軸
２３に対向して、吸引口１５が形成されており、また、
ポンプケーシング１０の底面における外周縁部の複数箇
所には、ポンプケーシング１０の底面を持ち上げる複数
の脚部１７が、周方向に適当な間隔をあけて設けられて
いる。

【００１５】ポンプケーシング１０の内部には、吐出管
部１４が連通している。この吐出管部１４は、ポンプケ
ーシング１０に対して接線方向に延出しており、その先
端に、ポンプケーシング１０から流出する汚水等の吐出
口１４ａが形成されている。吐出管部１４は、吐出口１
４ａが外側に向くように若干湾曲している。

【００１６】ポンプケーシング１０内に配置された羽根
車１１は、モーター２０によって、所定方向に回転され
るようになっており、羽根車１１の回転によって、ポン
プケーシング１０の底面に設けられた吸引口１５から汚
水がポンプケーシング１０内に吸引される。そして、羽
根車１１の回転により、ポンプケーシング１０内に吸引
された汚水が、遠心力によって、吐出管部１４を通っ
て、吐出口１４ａから吐出される。

【００１７】図２は、羽根車１１の縦断面図、図３は、
その羽根車１１の底面図、図４は、図３のＡ−Ａ線にお
ける断面図である。羽根車１１は、水平な円板状をした
上面部１１ａと、この上面部１１ａの下面から下方に吐
出するように設けられた８つの渦流羽根１１ｂとを有し
ている。

【００１８】上面部１１ａの軸心部には、上面部１１ａ
の上面から上方に突出するとともに、上面部１１ａの下
面から下方に突出する円筒状のボス部１１ｃが上面部１
１ａと一体的に設けられており、ボス部１１ｃ内に、回
転軸２３の下端部が、回り止めされた状態で挿入されて
いる。そして、ボス部１１ｃの下端部に挿入されるボル
ト１２（図１参照）によって、羽根車１１全体が、回転
軸２３の下端部に取り付けられている。

【００１９】上面部１１ａの下面から下方に突出するよ
うに設けられた８枚の渦流羽根１１ｂは、それぞれが、
軸心部から放射方向に沿って、インボリュート曲線状に
湾曲した状態になっており、それぞれが、周方向に等し
い間隔をあけて配置されている。各渦流羽根１１ｂの下
端面は、上面部１１ａから下方に突出するボス部１１ｃ
の下端面よりも下方にて、等しい高さで、それぞれ水平
になっている。そして、図２に示すように、上面部１１
ａを４等分する位置にそれぞれ設けられた４枚の渦流羽
根１１ｂは、軸心側に位置する側面１１ｅが、ボス部１
１ｃの内周面と面一になるように、それぞれ垂直な状態
になっている。これに対して、これら４枚の渦流羽根１
１ｂの間にそれぞれ位置する他の４枚の渦流羽根１１ｂ
は、軸心側の側面１１ｆが、ボス部１１ｃの下端面にお
ける外周縁から外周側に向かって４５°の角度でそれぞ
れ傾斜した状態になっている。

【００２０】図２に示すように、隣接する各渦流羽根１
１の間に位置する上面部１１ａの下面は、外周側部分が
平坦になっているのに対して、内周側部分は、ボス部１
１ｃの下端外周縁に近づくにつれて順次下側に位置する
ように傾斜した傾斜面１１ｇになっており、上面部１１
ａの平坦な下面が、傾斜面１１ｇを介して、ボス部１１
ｃの下端面における外周縁に連続している。この傾斜面
１１ｇは、羽根車１１の軸心線に対して３０°以上の角
度の緩やかな傾斜状態になっている。

【００２１】このような構成の水中ポンプは、例えば、
汚水槽内に据え付けられて使用される。そして、ポンプ
ケーシング１０が汚水槽内の汚水内に浸漬された状態に
なると、モーター２０が駆動され、モーター２０の回転
軸２３が回転される。これにより、ポンプケーシング１
０内に配置された羽根車１１が回転され、ポンプケーシ
ング１０の底面に設けられた吸引口１５から汚水がポン
プケーシング１０内に吸引される。ポンプケーシング１
０内に吸引された汚水は、羽根車１１の回転によって、
遠心力によって、ポンプケーシング１０から吐出管部１
４内に流動して、吐出管部１４の吐出口１４ａから吐出
される。

【００２２】ポンプケーシング１１内に流入する流体
は、各渦流羽根１１ｂに案内されて、各案内羽根１１ｂ
間を、羽根車１１の軸心部から外周側に向かって流動す
る。このとき、羽根車１１の上面部１１ａにおける各渦
流羽根１１ｂ間の下面は、内周側部分が緩やかな傾斜面
１１ｇになっているために、流体は、その傾斜面１１ｇ
に沿って円滑に流動し、各渦流羽根１１ｂと上面部１１
ａの下面とによって囲まれた流路を円滑に流動する。

【００２３】このように、羽根車１１の上面部１１ａに
おける各渦流羽根１１ｂ間の下面は、内周側部分が緩や
かな傾斜面１１ｇになっていることによって、流体が通
流する流路の断面積が、流動方向に沿って緩やかに変化
しており、流量が多くなっても、その流路内にて流体に
渦が発生するおそれがない。その結果、流量が多くなっ
ても、羽根車１１を回転させる回転軸２３の負荷が増加
してオーバーロードすることがなく、リミットロード特
性が保持される。

【００２４】図５は、定格出力が1.5 kWのモーター２０
を使用した図１に示す水中ポンプの吐出量と軸動力との
関係を示すグラフである。図１に示す水中ポンプでは、
吐出量が0.95m³／min であっても、オーバーロードする
ことがなく、リミットロード特性が維持されている。

【００２５】

【発明の効果】本発明の水中ポンプの羽根車は、このよ
うに、渦流羽根間の流路の断面積が急激に変化すること
なく、流体の流動方向に沿って滑らかに変化しているた
めに、渦流羽根間の流路において流体に渦が発生するお
それがない。その結果、水中ポンプは、流量が多くなっ
てもオーバーロードするおそれがなく、リミットロード
特性が維持されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の羽根車が設けられた水中ポンプの実施
の形態の一例を示す縦断面図である。

【図２】その水中ポンプに設けられた羽根車の縦断面図
である。

【図３】その羽根車の底面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。

【図５】定格出力が1.5 kWのモーターを使用した図１に
示す水中ポンプの吐出量と軸動力との関係を示すグラフ
である。

【図６】従来の水中ポンプの一例を示す縦断面図であ
る。

【図７】その水中ポンプに設けられた羽根車の縦断面図
である。

【図８】定格出力が1.5 kWのモーターを使用した図６に
示す水中ポンプの吐出量と軸動力との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０ ポンプケーシング １１ 羽根車 １１ａ 上面部 １１ｂ 渦流羽根 １１ｃ ボス部 １１ｇ 傾斜面 １４ 吐出管部 １４ａ 吐出口 １５ 吸引口 ２０ モーター ２２ ローター ２３ 回転軸 ２４ ステーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーターの下側に配置されたポンプケー
   シング内にて、モーターの回転によって回転されるよう
   に配置されており、モーターによって回転されることに
   より、ポンプケーシングの底面に設けられた吸引口から
   ポンプケーシング内に流体を吸引して、ポンプケーシン
   グの側方に吐出するようになった水中ポンプの羽根車で
   あって、 水平な円板状をした上面部の下面に、それぞれが、周方
   向に適当な間隔をあけて下方に突出した複数の渦流羽根
   が、軸心部から放射方向にインボリュート曲線状に湾曲
   した状態で設けられており、上面部における各渦流羽根
   間の下面部分が、軸心側において、軸心側になるにつれ
   て順次下側に位置するように、上面部の軸心線とは３０
   °以上の角度で傾斜した傾斜面になっていることを特徴
   とする水中ポンプの羽根車。