(57)【要約】【課題】吸込対象水の水位低下時でも、軸受の潤滑水を確保して、安定的な継続運転を実現できるポンプ装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置２０は、インペラ８が下端に取付けられる軸３、軸３が挿通される揚水管２、および軸３を回転自在に支持する複数の軸受４を有する立軸ポンプ１と、揚水管２のポンプ吐出口１３の下流側に接続される逆止弁９と、逆止弁９の下流側に接続され、ポンプ吐出口１３よりも高い部分を有する系統配管１４と、逆止弁９の下流側から逆止弁９の上流側へ通じるバイパスライン１０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラが下端に取付けられる軸、前記軸が挿通される揚水管、および前記軸を回転自在に支持する複数の軸受を有する立軸ポンプと、
前記揚水管の吐出口の下流側に接続される逆止弁と、
前記逆止弁の下流側に接続され、前記吐出口よりも高い部分を有する系統配管と、
前記逆止弁の下流側から前記逆止弁の上流側へ通じるバイパスラインと、
を備えることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記軸の上部において該軸の前記揚水管内から外部への軸封部分に設けられる軸封装置を備え、
前記バイパスラインは、前記逆止弁の下流側から前記軸封装置へ通じている
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記バイパスラインの途中に開閉弁が設置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記軸の上部において該軸の前記揚水管内から外部への軸封部分に設けられる軸封装置と、
前記軸の前記軸封部分が貫通する底部を有する水槽と、を備え、
前記バイパスラインは、前記逆止弁の下流側から前記水槽へ通じている
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記バイパスラインの前記水槽側の端部に、前記水槽内の水位が高いときに閉動作して前記水槽内の水位が低いときに開動作するフロート弁が設置され、
前記水槽は、該水槽内の水位が高くなって前記フロート弁が閉動作を開始する前記水槽内の水位よりも上方に、前記水槽内の水を排出する排水口を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のポンプ装置。
【請求項６】
吸込対象水の水位がポンプ吸込口の下端を下回る場合でも前記インペラを継続して回転駆動させる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ装置に関し、特に、立軸ポンプを備えるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立軸ポンプ（以下、単に「ポンプ」ともいう）を備えるポンプ装置は、例えば発電プラントの冷却用海水取水に用いられている。この種のポンプは、インペラが取付けられる軸を支持する軸受の潤滑水が必要である。
【０００３】
したがって、ポンプの吸込対象水の水位が何らかの原因で低下してポンプ吸込口の下端を下回り、ポンプ吸込口が水面から露出した場合には、軸受の潤滑水の供給が停止して軸受が焼損するおそれがある。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、特開２０１０−２０３２９２号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、潤滑水注水型ポンプとして、ポンプ軸を保護管で覆い、ポンプ吐出口付近から揚水の一部を潤滑水として取り出し、保護管の上部に注水する潤滑水注水ラインを設けた技術が開示されている。この技術は、吸込対象水の水位低下時に、潤滑水注水ラインから保護管内の水の落下をサイホン効果により防止して、軸受の潤滑水を維持しようとするものである。
【０００５】
また、特許文献１には、無注水型ポンプとして、ポンプ吐出口に接続する吐出配管の一部を上方に向けて逆Ｕ字形状にしたり、吐出配管の上部に吐出配管と連通する水貯留タンクを設けたりする技術が開示されている。この技術は、吸込対象水の水位低下時に、逆Ｕ字形状部分等から水を補充することにより、軸受の潤滑水を維持しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水位低下時に安定的な継続運転を実現するためには、軸受の潤滑水が必要である。
よって、軸受の潤滑水を安定的に確保することが課題である。
【０００８】
本発明の目的は、吸込対象水の水位低下時でも、軸受の潤滑水を確保して、安定的な継続運転を実現できるポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するために、本発明に係るポンプ装置は、インペラが下端に取付けられる軸、前記軸が挿通される揚水管、および前記軸を回転自在に支持する複数の軸受を有する立軸ポンプと、前記揚水管の吐出口の下流側に接続される逆止弁と、前記逆止弁の下流側に接続され、前記吐出口よりも高い部分を有する系統配管と、前記逆止弁の下流側から前記逆止弁の上流側へ通じるバイパスラインと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸込対象水の水位低下時でも、軸受の潤滑水を確保して、安定的な継続運転を実現できるポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るポンプ装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るポンプ装置の要部拡大縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るポンプ装置の要部拡大縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るポンプ装置の要部拡大縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るポンプ装置の通常運転時における要部拡大縦断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るポンプ装置の水位低下時における要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
【００１３】
〔第１実施形態〕
まず、図１および図２を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態に係るポンプ装置２０は、立軸ポンプ１を備えており、例えば発電プラントの冷却用海水取水に用いられている。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係るポンプ装置２０の全体構成を示す概略縦断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るポンプ装置２０の要部拡大縦断面図である。
図１に示すように、ポンプ装置２０は、立軸ポンプ１と、逆止弁９と、系統配管１４と、バイパスライン１０とを備えている。
【００１５】
立軸ポンプ１は、下端に配置されるポンプ吸込口であるベルマウス５、複数の羽根を有するインペラ８、インペラ８が下端に取付けられる軸３、軸３が挿通される揚水管２、および軸３を回転自在に支持する複数の軸受４を有している。
【００１６】
揚水管２は、ベルマウス５の上に接続されインペラ８を収容するケーシング２１と、ケーシング２１の上に接続されるコラムパイプ２２と、コラムパイプ２２の上に接続され湾曲した形状を呈する吐出配管２３とを備えて構成されている。
【００１７】
図２に示すように、軸３の上端は、動力源（図示せず）にカップリング（図示せず）を介して接続されており、動力源からの回転駆動力が軸３に伝達可能となっている。軸受４は、揚水管２の内側に支持部４１を介して設置されている。軸受４の材料としては、ここではポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂が使用されるが、これに限定されるものではなく、例えばセラミック、ゴム、金属、複合材料等が使用され得る。
【００１８】
軸３の上部において該軸３の揚水管２内から外部への軸封部分３１に、軸封装置６が設けられている。ここでは、軸封部分３１の外周側は円筒形状のスリーブで覆われている。軸封装置６は、揚水管２内部の水が軸３と揚水管２との間から外部へ流出することを防止するためのものである。軸封装置６としては、例えばグランドパッキン、メカニカルシール等が使用され得る。また、立軸ポンプ１は、軸封装置６から外部に漏洩する水を排出する軸封部排水ライン１６を有している。
【００１９】
逆止弁９は、揚水管２における吐出配管２３の吐出口であるポンプ吐出口１３の下流側に接続されている。ここで、下流側とは、立軸ポンプ１の通常運転時の送水方向における下流側である。なお、逆止弁９は、ここでは吐出配管２３に直接接続されているが、連結用の配管を介して吐出配管２３に接続されていてもよい。
【００２０】
図１に示すように、系統配管１４は、逆止弁９の下流側に接続されており、ポンプ吐出口１３よりも高い部分を有している。また、バイパスライン１０は、逆止弁９の下流側から上流側へ、逆止弁９を迂回して通じている。ここで、上流側とは、立軸ポンプ１の通常運転時の送水方向における上流側である。なお、系統配管１４は、ここでは逆止弁９に直接接続されているが、連結用の配管を介して逆止弁９に接続されていてもよい。
【００２１】
図２に示すように、第１実施形態では、バイパスライン１０は、逆止弁９の下流側から軸封装置６へ通じている。具体的には、バイパスライン１０は、逆止弁９の下流側の系統配管１４に設けられる潤滑水の取出し口１１から、軸封装置６に設けられる潤滑水の取入れ口１２へ通じる管路である。
【００２２】
次に、前記のように構成されたポンプ装置２０の作用について説明する。
図１に示すように、吸込対象水の水位がベルマウス５の下端を上回り（図１の水位Ｌ１参照）、ベルマウス５が十分に没水した状態では、立軸ポンプ１が起動すると、インペラ８の回転により、水がベルマウス５から吸い込まれて昇圧され、揚水管２を通り、逆止弁９を経て、系統配管１４へ排出される。そして、系統配管１４から排出される水は、さらに下流側へ送出される。
【００２３】
一方、吸込対象水の水位が何らかの原因で低下してベルマウス５の下端を下回り（図１の水位Ｌ２参照）、ベルマウス５が水面から露出した場合には、立軸ポンプ１は揚水できなくなって吐出圧力が低下する結果、逆止弁９が閉止する。このとき、インペラ８の回転により揚水管２内の水であるポンプ内包水１５は揚水管２内に維持しようとするが、インペラ８の摺動部等から落水することは避けられない。そして、ポンプ内包水１５の落水が続く状態のままでは、軸受４の潤滑水が無くなってしてしまうため、立軸ポンプ１の継続運転ができない。
【００２４】
本実施形態では、逆止弁９が閉止することで、逆止弁９の下流側に水源を確保することができる。そして、系統配管１４の高さによる静水頭により、系統配管１４内の水である系統配管内包水７を、逆止弁９の下流側に設けた取出し口１１からバイパスライン１０を通じて、揚水管２内の軸受４に向けて注水することができる。これにより、軸受４の潤滑水が確保され、立軸ポンプ１の継続的な運転が可能となる。
【００２５】
前記したように、本実施形態に係るポンプ装置２０は、インペラ８が下端に取付けられる軸３、軸３が挿通される揚水管２、および軸３を回転自在に支持する複数の軸受４を有する立軸ポンプ１と、揚水管２のポンプ吐出口１３の下流側に接続される逆止弁９と、逆止弁９の下流側に接続され、ポンプ吐出口１３よりも高い部分を有する系統配管１４と、逆止弁９の下流側から逆止弁９の上流側へ通じるバイパスライン１０と、を備えている。
したがって本実施形態によれば、吸込対象水の水位が低下してポンプ吸込口であるベルマウス５の下端を下回る場合でも、軸受４の潤滑水を確保して、安定的な継続運転を実現できるポンプ装置２０を提供することができる。
【００２６】
この結果、本実施形態では、ポンプ装置２０は、吸込対象水の水位がベルマウス５の下端を下回る場合でもインペラ８を継続して回転駆動させるように構成されている。これにより、立軸ポンプ１の停止、再起動等の操作を削減することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、バイパスライン１０は、逆止弁９の下流側から軸封装置６へ通じている。このような構成によれば、系統配管内包水７を、潤滑水として、軸封装置６を経由して揚水管２内の軸受４に供給することができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るポンプ装置２０ａの要部拡大縦断面図である。
【００２９】
図３に示すように、第２実施形態では、バイパスライン１０の途中に開閉弁１７が設置されている点で、第１実施形態と相違しているが、他は同様である。
【００３０】
第１実施形態では、ベルマウス５（図１参照）が十分に没水した状態で立軸ポンプ１を運転する場合（通常運転時）、立軸ポンプ１の揚水の一部は常時バイパスライン１０を経て軸封装置６に戻るため、立軸ポンプ１の吐出流量の減少に繋がる。これに対して第２実施形態では、バイパスライン１０に開閉弁１７を設置したため、通常時は開閉弁１７を閉状態にすることにより、立軸ポンプ１の吐出流量の減少による性能低下を防ぐことができる。
【００３１】
一方、吸込対象水の水位が何らかの原因で低下してベルマウス５（図１参照）が水面から露出した場合（水位低下時）、吸込対象水の水位低下を検知して開閉弁１７を開状態にすることにより、系統配管内包水７をバイパスライン１０を通じて揚水管２内の軸受４に向けて注水することができる。ここで、吸込対象水の水位は、例えばフロートを利用した液面計等により検出され得る。
【００３２】
したがって第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加えて、立軸ポンプ１の通常運転時における性能低下を防ぐことができる。
【００３３】
〔第３実施形態〕
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図４は、本発明の第３実施形態に係るポンプ装置２０ｂの要部拡大縦断面図である。
【００３４】
図４に示すように、第３実施形態では、ポンプ装置２０ｂは、軸３の軸封部分３１が貫通する底部１８ａを有する水槽１８を備えている。そして、バイパスライン１０は、逆止弁９（図１参照）の下流側から水槽１８へ通じている。また、軸封部排水ライン１６が、水槽１８の側面に形成された排水口１８ｂに接続されている。
【００３５】
第３実施形態では、系統配管内包水７（図１参照）がバイパスライン１０から水槽１８内へ送られる。これにより、水槽１８内の水を、潤滑水として、軸３の軸封部分３１に設けられる軸封装置６を経由して揚水管２内の軸受４に供給することができる。
【００３６】
したがって第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加えて、水槽１８内の水量を目視で観察することで、揚水管２内の軸受４に供給可能な潤滑水の残量等の状態を確認することができる。ここで、水槽１８内の水量は、例えば水槽１８を上からのぞき込むことにより観察できる。あるいは、水槽１８の側面にのぞき窓を設けたり、水槽１８の一部または全部を透明部材で形成したりして、水槽１８の側面から目視で観察できるようにしてもよい。これにより、何らかの理由で系統配管１４からの注水が停止した場合には、供給可能な潤滑水が無くなる可能性があることを早めに検知することができる。したがって、例えば立軸ポンプ１の運転停止等の必要な運転操作をすることにより、軸受４が焼損して立軸ポンプ１が損傷することを防止できる。
【００３７】
〔第４実施形態〕
次に、図５および図６を参照して、本発明の第４実施形態について、前記した第３実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図５は、本発明の第４実施形態に係るポンプ装置２０ｃの通常運転時における要部拡大縦断面図である。図６は、本発明の第４実施形態に係るポンプ装置２０ｃの水位低下時における要部拡大縦断面図である。
【００３８】
図５および図６に示すように、第４実施形態に係るポンプ装置２０ｃでは、バイパスライン１０の水槽１８側の端部にフロート弁１９が設置されている。フロート弁１９は、水槽１８内の水位が高いときにフロート１９ａが浮力で上方位置に移動することにより閉動作し、水槽１８内の水位が低いときにフロート１９ａが自重で下方位置に移動することにより開動作する。また、水槽１８は、該水槽１８内の水位が高くなってフロート弁１９が閉動作を開始する水槽１８内の水位よりも上方に、水槽１８内の水を排出する排水口１８ｂを有している。
【００３９】
ベルマウス５（図１参照）が十分に没水した状態で立軸ポンプ１を運転する場合（通常運転時）、軸封装置６から少量の水を漏らしながら運転するため、水槽１８の水位は上昇して満水となり、排水口１８ｂから排水する。本実施形態では、排水口１８ｂを、フロート弁１９が閉動作を開始するときの水槽１８内の水位よりも上方に設置したため、フロート弁１９は、水槽１８の満水を検知して閉動作することで、バイパスライン１０から水槽１８内への注水を止めることが可能となる（図５参照）。これにより、通常運転時における立軸ポンプ１の吐出流量の減少による性能低下を防ぐことができる。
【００４０】
一方、吸込対象水の水位が何らかの原因で低下してベルマウス５（図１参照）が水面から露出した場合（水位低下時）、立軸ポンプ１は揚水できなくなって吐出圧力が低下する。このとき、ポンプ内包水１５（図１参照）はインペラ８の摺動部等から落水するものの、動力源からの回転駆動力でインペラ８が回転するため落水はわずかであり、その落水分を補うように、水槽１８内の水が軸封装置６を経由して揚水管２内の軸受４に供給される。水槽１８内の水が揚水管２内に注水されて減少すると、フロート弁１９は水槽１８内の水位の低下を検知して開動作し、バイパスライン１０から水槽１８内への注水が行われる。このようにして、吸込対象水の水位低下時に、系統配管内包水７（図１参照）を水槽１８内に供給することができるため、軸受４の潤滑水が確保され、立軸ポンプ１の継続的な運転が可能となる。
【００４１】
したがって第４実施形態によれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加えて、立軸ポンプ１の通常運転時における性能低下を防ぐことができる。
【００４２】
以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４３】
例えば、前記した第１実施形態では、バイパスライン１０は軸封装置６へ通じているが、これに限定されるものではない。バイパスライン１０は、揚水管２内の軸受４に向けて注水することができれば他の部位に通じていてもよく、例えば軸封装置６と軸受４との間であって軸３の外周面に臨む部位に通じていてもよい。
【００４４】
また、前記した実施形態では、ポンプ装置が発電プラントの冷却用海水取水に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば淡水（真水）の送出にも用いられ得る。
【符号の説明】
【００４５】
１      立軸ポンプ
２      揚水管
３      軸
４      軸受
５      ベルマウス（ポンプ吸込口）
６      軸封装置
８      インペラ
９      逆止弁
１０    バイパスライン
１３    ポンプ吐出口（吐出口）
１４    系統配管
１７    開閉弁
１８    水槽
１８ａ  底部
１８ｂ  排水口
１９    フロート弁
２０，２０ａ〜２０ｃ  ポンプ装置
３１    軸封部分
【図１】
2015031201.tif 000003
【図２】
2015031201.tif 000004
【図３】
2015031201.tif 000005
【図４】
2015031201.tif 000006
【図５】
2015031201.tif 000007
【図６】
2015031201.tif 000008