(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込水槽に垂下される吸込管が連接される吸込エルボまたはこの吸込エルボに連接されるポンプケーシングまたはこのポンプケーシングに連接されるルーズ短管の上部に開口部を設け、この開口部に一端が連通する吸気管に立ち上がり部を形成し、この吸気管に真空遮断弁を介装し、前記吸気管の他端側を２つに分岐し、一方の分岐を真空ポンプに連通し、他方の分岐を圧力調整弁に連通し、この圧力調整弁の調整により前記真空ポンプにより得られる前記吸気管内の最低絶対圧力Ｐ２（ｋＰａ）と、前記開口部から前記立ち上がり部の頂点までの高さｈ１（ｍ）と、満水操作が行われる前記吸込水槽の最高水位から前記開口部までの高さｈ２（ｍ）と、満水操作が行われる前記吸込水槽の最低水位から前期最高水位までの高さｈ３（ｍ）とを、
ｈ１＋ｈ２＞１０−（Ｐ２／９．８）＞ｈ２＋ｈ３
となるように構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の横軸ポンプにおいて、前記開口部に満水検知手段を設け、この満水検知手段で満水が検出された後も前記真空遮断弁の開成を継続するとともに前記真空ポンプの運転を継続して先行待機運転とし、羽根車を始動する直前に前記真空遮断弁を閉塞してポンプ運転を行うように構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項３】
請求項１記載の横軸ポンプにおいて、前記開口部に満水検知手段を設け、この満水検知手段が満水を検知した所定時間後に前記真空遮断弁を閉塞するとともに前記真空ポンプの運転を停止し、前記吸気管内の水位が低下して前記満水検知手段で満水が検出されなくなると、前記真空遮断弁を開成するとともに前記真空ポンプの運転を再開して先行待機運転を継続するように構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の横軸ポンプにおいて、前記開口部に満水検知手段を設け、前記吸気管の前記立ち上がり部に上限水位検知手段と下限水位検知手段とを設け、前記満水検知手段が満水を検出し、さらに前記上限水位検知手段で前記吸気管内の水位が上限水位となったことを検出すると、前記真空遮断弁を閉塞するとともに前記真空ポンプの運転を停止し、前記下限水位検知手段で前記吸気管内の水位が下限水位以下となったことを検出すると、前記真空遮断弁を開成するとともに前記真空ポンプの運転を再開して先行待機運転を継続するように構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項５】
請求項４記載の横軸ポンプにおいて、前記吸気管の前記立ち上がり部の少なくとも一部を貯水容量の大きな太径として構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５記載のいずれかの横軸ポンプを、前記吸込水槽の最高水位と最低水位を同じにして複数台配設し、これらの複数台の横軸ポンプのそれぞれの前記開口部に連通する吸気管を１本の配管に集合して前記真空ポンプに連通して構成したことを特徴とする横軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、満水装置を有する横軸ポンプに関するものである。また、この満水装置で先行待機運転を継続する横軸ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の満水装置を有する横軸ポンプの一例を図８を参照して簡単に説明する。図８は、従来の満水装置を有する横軸ポンプの一例の全体構造図である。
【０００３】
図８において、横軸ポンプは、ポンプケーシング１０の上流側に吸込エルボ１２を介して吸込管１４が連接されこの吸込管１４の先端部の吸込口１６が吸込水槽１８の水面下に没入され、またポンプケーシング１０の下流側にルーズ短管２０を介して吐出弁２２が設けられ、さらに吐出弁２２に吐出管２４が連接され、この吐出管２４の先端部の吐出口２６が吐出水槽２８の水面下に没入される。そして、吸込エルボ１２の壁を水平方向に主軸３０が貫通し、この主軸３０の一端に羽根車３２が固定されて、ポンプケーシング１０内で回転自在に配設される。主軸３０の他端は、減速機３４を介して電動機３６に駆動連結される。
【０００４】
また、ポンプケーシング１０の上部に開口部３８が穿設され、この開口部３８が満水検出手段４０に連通され、この満水検出手段４０に吸気管４２の一端が連通される。この吸気管４２は２つに分岐され、一方の分岐は真空遮断弁４４を介して真空ポンプ４６に連通され、他方の分岐は真空破壊弁４８を介して大気に開放される。そして、満水検出手段４０で満水を検出すると、その信号が制御手段５０に与えられ、真空遮断弁４４を閉塞させるとともに真空ポンプ４６の運転が停止される。なお、満水操作では、真空破壊弁４８は閉塞され真空遮断弁４４は開成されて真空ポンプ４６が運転されることは勿論である。そして、横軸ポンプの運転が停止されると、真空破壊弁４８が開成されてポンプケーシング１０内から落水がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の横軸ポンプにあっては、満水検知手段４０で満水が検出されて、制御手段５０は直ちに、真空遮断弁４４を閉塞するとともに真空ポンプ４６の運転を停止する。しかし、真空遮断弁４４が完全に閉塞されるまでの間に、ポンプケーシング１０内の水が吸気管４２を介して真空ポンプ４６に流入する虞がある。そこで、真空ポンプ４６は、水が流入しても良い液封式が用いられていた。この液封式の真空ポンプ４６のために、図示しない貯水ポンプや給水ポンプが必要となる。また、流水が汚濁していたり海水が混入する場合には、これらが真空ポンプ４６に流入することで、真空ポンプの羽根車やケーシングなどを摩耗させまたは腐食させて、その寿命を低下させるという不具合が生じていた。
【０００６】
本発明は、上述のごとき従来技術の不具合を改善すべくなされたもので、真空ポンプに水が流入しないようにし、また先行待機運転を容易に継続できるようにした横軸ポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる、目的を達成するために、本発明の横軸ポンプは、吸込水槽に垂下される吸込管が連接される吸込エルボまたはこの吸込エルボに連接されるポンプケーシングまたはこのポンプケーシングに連接されるルーズ短管の上部に開口部を設け、この開口部に一端が連通する吸気管に立ち上がり部を形成し、この吸気管に真空遮断弁を介装し、前記吸気管の他端側を２つに分岐し、一方の分岐を真空ポンプに連通し、他方の分岐を圧力調整弁に連通し、この圧力調整弁の調整により前記真空ポンプにより得られる前記吸気管内の最低絶対圧力Ｐ２（ｋＰａ）と、前記開口部から前記立ち上がり部の頂点までの高さｈ１（ｍ）と、満水操作が行われる前記吸込水槽の最高水位から前記開口部までの高さｈ２（ｍ）と、満水操作が行われる前記吸込水槽の最低水位から前期最高水位までの高さｈ３（ｍ）とを、
ｈ１＋ｈ２＞１０−（Ｐ２／９．８）＞ｈ２＋ｈ３
となるように構成されている。
【０００８】
そして、前記開口部に満水検知手段を設け、この満水検知手段で満水が検出された後も前記真空遮断弁の開成を継続するとともに前記真空ポンプの運転を継続して先行待機運転とし、羽根車を始動する直前に前記真空遮断弁を閉塞してポンプ運転を行うように構成することもできる。
【０００９】
また、前記開口部に満水検知手段を設け、この満水検知手段が満水を検知した所定時間後に前記真空遮断弁を閉塞するとともに前記真空ポンプの運転を停止し、前記吸気管内の水位が低下して前記満水検知手段で満水が検出されなくなると、前記真空遮断弁を開成するとともに前記真空ポンプの運転を再開して先行待機運転を継続するように構成することもできる。
【００１０】
さらに、前記開口部に満水検知手段を設け、前記吸気管の前記立ち上がり部に上限水位検知手段と下限水位検知手段とを設け、前記満水検知手段が満水を検出し、さらに前記上限水位検知手段で前記吸気管内の水位が上限水位となったことを検出すると、前記真空遮断弁を閉塞するとともに前記真空ポンプの運転を停止し、前記下限水位検知手段で前記吸気管内の水位が下限水位以下となったことを検出すると、前記真空遮断弁を開成するとともに前記真空ポンプの運転を再開して先行待機運転を継続するように構成することもできる。
【００１１】
そしてまた、前記吸気管の前記立ち上がり部の少なくとも一部を貯水容量の大きな太径として構成することも可能である。
【００１２】
さらにまた、横軸ポンプを、前記吸込水槽の最高水位と最低水位を同じにして複数台配設し、これらの複数台の横軸ポンプのそれぞれの前記開口部に連通する吸気管を１本の配管に集合して前記真空ポンプに連通して構成することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の横軸ポンプの第１実施例の全体構成図である。図１において、図８と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１４】
図１において、ポンプケーシング１０の上部に穿設された開口部３８が満水検知手段４０を介して、立ち上がり部４２ａが形成された吸気管４２の一端に連通され、この吸気管４２に真空遮断弁４４が介装され、吸気管４２の他端が真空ポンプ５２に連通される。そして、満水検知手段４０で満水を検知した信号が制御手段５４に与えられ、この制御手段５４の信号で真空遮断弁４４が制御される。
【００１５】
そして、真空ポンプ５２の最低絶対圧力Ｐ１（ｋＰａ）と、開口部３８から吸気管４２の立ち上がり部４８ａの頂点までの高さｈ１（ｍ）と、満水操作がなされる吸込水槽１８の最高水位ＷＨから開口部３８までの高さｈ２（ｍ）と、満水操作がなされる最低水位ＷＬと最低水位ＷＨまでの高さｈ３（ｍ）とが、
ｈ１＋ｈ２＞１０−（Ｐ１／９．８）＞ｈ２＋ｈ３
の関係に設定される。
【００１６】
これは、吸込水槽１８の最低水位ＷＬの状態で満水操作を行った際に、吸込水槽１８の水を開口部３８まで吸い上げるためには、真空ポンプ５２の最低絶対圧力Ｐ１（ｋＰａ）は、ｈ２＋ｈ３の水柱を保持できる真空能力が必要である。そこで
１０−（Ｐ１／９．８）＞ｈ２＋ｈ３
である必要がある。
【００１７】
そして、真空ポンプ５２の真空能力が大きすぎると、吸込水槽１８の水が開口部３８と吸気管４２の立ち上がり部４８ａの頂点を超えて真空ポンプ５２に流入する。これを防ぐためには、吸込水槽の最高水位ＷＨの状態で満水操作を行った際に、真空ポンプ５２がｈ１＋ｈ２の水柱を保持できない真空能力であれば良い。そこで、
ｈ１＋ｈ２＞１０−（Ｐ１／９．８）
である必要がある。
【００１８】
なお、上記２つの関係式から、ｈ１＞ｈ３でなければならないことは当然である。そして、真空ポンプ５２の最低絶対圧力Ｐ１に応じて、吸気管４２の立ち上がり部４８ａの高さｈ１を適宜に設定すれば良い。また、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの高さｈ１に応じて、適宜な最低絶対圧力Ｐ１を有する真空ポンプ５２を選定しても良い。
【００１９】
かかる構成において、吸込水槽１８の水位が最高水位ＷＨと最低水位ＷＬの間にある状態で満水操作がなされるが、真空遮断弁４４を開成するとともに真空破壊弁４８を閉塞して真空ポンプ５２が運転される。すると、吸込水槽１８の水が吸い上げられ満水検知手段４０で満水が検知され、さらに吸気管４２の立ち上がり部４２ａの途中まで水位が上昇する。制御手段５４は、満水検知手段４０で満水が検知されても、真空遮断弁４４を閉塞することなく開成を維持し、また真空ポンプ５２の運転を継続する。この吸気管４２の立ち上がり部４２ａの途中までの水位は、それ以上に上昇して立ち上がり部４２ａの頂点を超えることがない。したがって、真空ポンプ５２には水が流入することがない。そこで、真空ポンプ５２に、乾式の真空ポンプを使用することができる。また、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの途中に水位がある状態が継続され、先行待機運転が簡単に継続され得る。そして、横軸ポンプを運転する直前に、制御手段５４は、満水検知手段４０で満水が検知されていることを条件として、真空遮断弁４４を閉塞するとともに真空ポンプ５２を停止する。そして、電動機３６の駆動により羽根車３２が回転されてポンプ運転がなされる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施例を図２ないし図４を参照して説明する。図２は、本発明の横軸ポンプの第２実施例の全体構造図である。図３は、図２の圧力調整弁の一例の縦断面図である。図４は、図３の圧力調整弁で調整される吸気管内の最低絶対圧力を示す特性図である。図２において、図１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２１】
図２に示す第２実施例で、図１に示す第１実施例と相違するとことは、吸気管４２の他端側が２つに分岐され、一方の分岐が真空ポンプ５２に連通され、他方の分岐が圧力調整弁５６に連通されたことにある。この圧力調整弁５６は、図３に示すごとく、一例として箱体６０に穿設されて大気に連通する開口６２を、弁体６４が閉塞するように当接し、この弁体６４がバネ６６の弾力で付勢され、このバネ６６の弾力が調整ネジ６８で調整される。かかる圧力調整弁５６にて、調整ネジ６８を適宜に設定することで、図４に示すごとく、吸気管４２内の最低絶対圧力Ｐ２（ｋＰａ）が所望の大きさで、弁体６４を開口させることができる。
【００２２】
そして、圧力調整弁５６で調整された吸気管４２内の最低絶対圧力Ｐ２（ｋＰａ）が、第１実施例と同様に、
ｈ１＋ｈ２＞１０−（Ｐ２／９．８）＞ｈ２＋ｈ３
となるようにすることで、吸込水槽１８の水位が最高水位ＷＨと最低水位ＷＬの間であれば、開口部３８まで水を吸い上げて満水操作が可能であり、しかも吸気管４２の立ち上がり部４２ａの頂点までは水位が達することがなく、真空ポンプ１２に水が流入するようなことがない。なお、真空ポンプ５２自体の最大能力としての最低絶対圧力は、圧力調整弁５６で調整される最低絶対圧力Ｐ２よりも低いことは勿論である。
【００２３】
かかる構成の第２実施例では、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの高さに応じて、吸気管４２内の最低絶対圧力Ｐ２を簡単に調整ができる。そこで、真空ポンプ５２の選定が制限を受けるようなことがない。しかも、第１実施例と同様に、満水操作ができるとともに、先行待機運転を簡単に維持させることができる。
【００２４】
さらに、本発明の第３実施例を図５を参照して説明する。図５は、本発明の第３実施例の複数台の横軸ポンプの全体構成図である。図５において、図１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２５】
図５に示す第３実施例では、横軸ポンプが複数台配設され、、吸込水槽１８の同じ最高水位ＷＨと最低水位ＷＬの間で満水操作がなされる。そして、それぞれの開口部３８，３８，３８が、満水検知手段４０，４０，４０と真空遮断弁４４，４４，４４をそれぞれに介して吸気管４２に連通し、これらが１本の配管に集合されて立ち上がり部４２ａを経て１台の真空ポンプ５２に連通される。この真空ポンプ５２の最低絶対圧力Ｐ１は、第１実施例と同様に設定される。
【００２６】
かかる構成の第３実施例において、満水操作で真空遮断弁４４，４４，４４を開成して真空ポンプ５２を運転する。すると、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの途中まで水位が上昇し、いずれの横軸ポンプも満水となる。そこで、吸込水槽１８への流入量に応じて必要な台数の横軸ポンプを始動させるが、制御手段５４は、運転する横軸ポンプの真空遮断弁４４を、始動直前に閉塞する。他の運転されない横軸ポンプでは、先行待機運転が継続される。
【００２７】
そしてさらに、本発明の第４実施例を図６を参照して説明する。図６は、本発明の第４実施例の複数台の横軸ポンプの全体構成図である。図６において、図１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２８】
図６に示す第４実施例では、横軸ポンプが複数台配設され、吸込水槽１８の同じ最高水位ＷＨと最低水位ＷＬの間で満水操作がなされる。そして、それぞれの開口部３８，３８，３８が満水検知手段４０，４０，４０と遮断弁７０，７０，７０をそれぞれに介して吸気管４２に連通し、これらが１本の配管に集合されて立ち上がり部４２ａを経て、１台の真空遮断弁４４を介して１台の真空ポンプ５２に連通される。この真空ポンプ５２の最低絶対圧力Ｐ１は、第１実施例と同様に設定される。
【００２９】
かかる構成の第４実施例において、満水操作で真空遮断弁４４と遮断弁７０，７０，７０をいずれも開成して真空ポンプ５２を運転する。すると、満水検知手段４０，４０，４０の全てで満水が検知されると図示しないタイマーが起動され、所定時間後に真空遮断弁４４が閉塞されるとともに真空ポンプ５２が停止される。ここで、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの途中まで水位は上昇している。そこで、複数台の横軸ポンプがいずれも先行待機運転となる。そして、運転する横軸ポンプの遮断弁７０を制御手段５４で閉塞して、ポンプの運転を始動させる。他の横軸ポンプは先行待機運転が継続される。かかる先行待機運転で、吸気管４２内の負圧が低下して水位が低下し、いずれかの満水検知手段４０で満水が検知されなくなれば、再び真空遮断弁４４を開成するとともにタイマーにより所定時間だけ真空ポンプ５２を運転すれば良い。このように、真空遮断弁４４の閉塞と開成および真空ポンプ５２の運転と停止を適宜に繰り返して行うことで、先行待機運転を継続させることができる。しかも、真空ポンプ５２を必要に応じて運転するので、常に運転するものに比較して、消費動力が低減される。
【００３０】
図７は、第４実施例における真空ポンプの運転停止制御の別の構造を示し、吸気管の立ち上がり部に設けられた太径部の縦断面図である。図７で、太径部７２には、上限水位検知手段７４とこれより低い位置に下限水位検知手段７６が設けられる。そして、満水操作で吸気管４２に水が吸い上げられ、立ち上がり部４２ａの太径部７２の上限水位検知手段７４で水位の上昇が検出されると、真空遮断弁４４を閉塞するとともに真空ポンプ５２を停止して先行待機運転とする。そして、立ち上がり部４２ａの水位が低下し、下限水位検知手段７６で水位が下限水位以下となったことを検出すると、真空遮断弁４４を開成するとともに真空ポンプ５２を再び運転する。かかる真空遮断弁４４と真空ポンプ５２の制御により、先行待機運転が継続される。そして、太径部７２は貯水容量を多くする目的で配設しており、貯水容量が多いほど水位の変動が少なくて真空ポンプ５２を運転する回数が少なく、真空ポンプ５２の起動に要する消費電力を削減することができる。
【００３１】
なお、上記実施例において、吸気管４２は、立ち上がり部４２ａの頂点を経て下り配管を介して真空ポンプ５２に連通され、真空ポンプ５２が電動機３６と同じ床に配設できるように構成されている。しかし、これに限られず、吸気管４２の立ち上がり部４２ａの頂点に真空ポンプ５２が連通していても良い。また、図７に示す構造では、上限水位検知手段７４を設けずに、下限水位検知手段７６のみを設け、満水検知手段４０または下限水位検知手段７６で水位の上昇が検出されてから所定時間経過後に真空遮断弁４４を閉塞するとともに真空ポンプ５２を停止し、下限水位検知手段７６で水位が下限水位以下となったのを検出すると、真空遮断弁４４を開成するとともに真空ポンプ５２を再び運転し、所定時間経過後に真空遮断弁４４を閉塞するとともに真空ポンプ５２を再び停止しても良い。さらに、図６に示す第４実施例で、真空遮断弁４４を省き、遮断弁７０，７０，７０をそれぞれ真空遮断弁として作用するように制御しても良い。そしてまた、図５に示す第３実施例で、吸気管４２の立ち上がり部４２ａに、図７のごとき貯水容量の多い太径部を設けても良い。またさらに、開口部３８は、ポンプケーシング１０の上部に設けられたものに限られず、上流側の吸込エルボ１２の上部または下流側のルーズ短管２０の上部に穿設されても良い。そして、開口部３８は１つに限られず複数設けられて、これらが連通されて満水検知手段４０に接続されても良い。そしてさらに、図５で示す第３実施例および図６で示す第４実施例において、吸気管４２が１本に集合された配管に連通する真空ポンプ５２は、上記実施例のものに限られず、真空能力を大きくするために複数台の真空ポンプが直列に連通されたものであっても良く、また不測の事態に備えて、２台の真空ポンプを並列に接続し、バルブの切換でいずれか一方の真空ポンプを配管に連通させるようにしても良い。他方は、予備の真空ポンプである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の横軸ポンプを構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００３３】
請求項１記載の横軸ポンプにあっては、圧力調整弁の調整により吸気管内の最低絶対圧力Ｐ２を調整できる。そして、この最低絶対圧力Ｐ２と吸気管の立ち上がり部の頂点の高さを適宜に設定することで、満水操作で立ち上がり部の途中までしか水位が上昇せず、真空ポンプに水が流入しない。そこで、乾式の真空ポンプを使用でき、また流水が汚濁していたり海水が混入しても真空ポンプの寿命が低下するようなことがない。しかも、先行待機運転を簡単に継続させることができる。さらに、圧力調整弁で吸気管内の最低絶対圧力Ｐ２を簡単に調整することが可能である。
【００３４】
請求項２記載の横軸ポンプにあっては、先行待機運転で羽根車を始動する直前に真空遮断弁を閉塞することで、確実にポンプ運転が可能となる。
【００３５】
請求３および４記載の横軸ポンプにあっては、真空遮断弁と真空ポンプを適宜に制御して、先行待機運転を簡単に継続させることができる。しかも、真空ポンプの運転と停止の繰り返しにより、常に運転し続けるのに比べて、消費電力を低減できる。
【００３６】
請求項５記載の横軸ポンプにあっては、吸気管の立ち上がり部の一部を太径として貯水容量を多くしたので、先行待機運転で真空ポンプが停止されても吸気管内の水位の低下が緩やかであり、それだけ真空ポンプを運転する回数が少ない。もって、真空ポンプの起動に要する消費電力を低減できる。
【００３７】
請求項６記載の横軸ポンプにあっては、複数台の横軸ポンプを１台の真空ポンプで先行待機運転とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の横軸ポンプの第１実施例の全体構成図である。
【図２】  本発明の横軸ポンプの第２実施例の全体構造図である。
【図３】  図２の圧力調整弁の一例の縦断面図である。
【図４】  図３の圧力調整弁で調整される吸気管内の最低絶対圧力を示す特性図である。
【図５】  本発明の第３実施例の複数台の横軸ポンプの全体構成図である。
【図６】   本発明の第４実施例の複数台の横軸ポンプの全体構成図である。
【図７】  第４実施例における真空ポンプの運転停止制御の別の構造を示し、吸気管の立ち上がり部に設けられた太径部の縦断面図である。
【図８】   従来の満水装置を有する横軸ポンプの一例の全体構造図である。
【符号の説明】
１０  ポンプケーシング
１２  吸込エルボ
１８  吸込水槽
３２  羽根車
３８  開口部
４０  満水検知手段
４２  吸気管
４２ａ  立ち上がり部
４４  真空遮断弁
５２  真空ポンプ
５４  制御手段
５６  圧力調整弁
７０  遮断弁
７２  太径部
７４  上限水位検知手段
７６  下限水位検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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