(57)【要約】【課題】ポンプ性能を低下することなくポンプの全高を低くできるようにした立軸ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ本体１のケーシング１ａ吐出側に接続されたほぼＬ字形に屈曲する吐出ケーシング６の曲率半径を小さくし、かつ吐出ケーシング６の曲り部の内周側半径をＲｉ、外周側半径をＲｏ、整流板１０の位置をｒｓとした場合、１／５≦（ｒｓ−Ｒｉ　）／（　Ｒｏ−Ｒｉ　）＜　　１／３となる位置に、吐出ケーシング６の中心線に沿って湾曲する整流板１０を設けたことから、吐出ケーシング６の曲がり部の曲率半径を小さくした際に発生する水流の剥離による乱流を整流板１０が抑制するため、吐出ケーシング６の曲がり部の曲率半径を小さくして、立軸ポンプの全高を低くしてもポンプ性能が低下することが少ない。【選択図】　　　　図１
2004027999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体のケーシング及びケーシングの吐出側に接続されたほぼＬ字形に屈曲する吐出ケーシング内を縦方向に貫通する主軸と、前記ケーシング内に設けられ、かつ前記主軸に取り付けられた羽根車とからなる縦軸ポンプであって、前記吐出ケーシングの曲率半径を小さくして前記縦軸ポンプの全高を低くすると共に、前記吐出ケーシングの曲り部の内周側半径をＲｉ、外周側半径をＲｏ、整流板の位置をｒｓとした場合、
１／５≦（ｒｓ−Ｒｉ　）／（　Ｒｏ−Ｒｉ　）＜　　１／３
となる位置に、前記吐出ケーシングの中心線に沿って湾曲する整流板を設けたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記主軸の周囲を囲むように保護管を設けて、上流側端部が前記保護管の近傍に達するように前記整流板を設けると共に、前記保護管と前記整流板の上流側端部の間に開口部を形成してなる請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記吐出ケーシングに、上流側より下流側へ順次内径が小さくなる扁平ベンド型の吐出ケーシングを使用し、かつ前記整流板の設けられた吐出ケーシングの曲がり部の断面において全流路の断面積をＡ、前記整流板より下側の断面積をＡ１とした場合、
１／５≦Ａ１／Ａ＜１／３
の範囲となる位置に前記整流板を設けてなる請求項１または２に記載の立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプ性能を低下させることなくポンプの全高を低くした立軸ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来排水機場等に設置された大型の立軸ポンプは、例えば図７に示すように鋼板等により筒状に形成されたケーシングａの中心部を縦方向に貫通するよう主軸ｂが回転自在に支承されていて、この主軸ｂの下端部に羽根車ｃが取り付けられている。
ケーシングａの上部にはほぼＬ字形に屈曲するベンド型の吐出ケーシングｄが接続されていて、吐出ケーシングｄの吐出口ｅは排水管ｆに接続されていると共に、吐出ケーシングｄの中心部には、主軸ｂの周囲を囲むように保護管ｇが縦方向に設けられている。
また主軸ｂの上端側は保護管ｇを通って吐出ケーシングｄの上方に突出されていて、上端部は立軸ポンプを収容する構造物ｈ上に設置された図示しない原動機に接続された構造となっている。
【０００３】
一方排水機場等に設置された大型の立軸ポンプでは、ポンプの全高が高いため、排水機場を掘削してポンプを設置することにより、構造物ｈが高くなるのを抑制しているが、掘削するのに多くの費用がかかるため、ポンプの全高を低くした立軸ポンプが要望されている。
立軸ポンプの全高を低くするためには、羽根車ｃから吐出ケーシングｄの吐出中心までの距離を短くする必要があるが、この距離を短くすると吐出ケーシングｄの曲率半径が十分に確保できないため、吐出ケーシングｄの内面に沿って流れる水流の剥離による乱流が発生し、ポンプ性能が著しく低下する等の問題が発生する。
かかる問題を改善するため例えば特開２００１−１２３９７９号公報で、羽根車より送り出された水の流れを整流する案内羽根を、吐出ケーシングの中心線上に設けた立軸ポンプが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記公報の立軸ポンプでは次のような問題がある。
すなわち図７に示す従来の立軸ポンプの場合、羽根車ｃにより送り出された水が吐出ケーシングｄの内面に沿って排水管ｆ側へ流れる際、吐出ケーシングｄの中心線より上側を流れる水流は、保護管に突き当って保護管の後流域で乱流が発生するが、吐出ケーシングｄの中心線より下側を流れる水流が後流域に流れ込むことにより乱流を抑制する効果が得られていた。
しかし前記公報の立軸ポンプのように、吐出ケーシングｄの中心線上に案内羽根を設けた場合、吐出ケーシングｄの中心線より下側を流れる水流が後流域へ流れ込むのを案内羽根により遮断されてしまうため、保護管ｇ下流の後流域で発生する乱流を抑制できず、その結果ポンプ性能が低下する等の問題がある。
【０００５】
本発明は前記従来の問題を改善するためになされたもので、ポンプ性能を低下することなくポンプの全高を低くできるようにした立軸ポンプを提供して、ポンプ設置時の経費低減を図ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の縦軸ポンプは、ポンプ本体のケーシング及びケーシングの吐出側に接続されたほぼＬ字形に屈曲する吐出ケーシング内を縦方向に貫通する主軸と、ケーシング内に設けられ、かつ主軸に取り付けられた羽根車とからなる縦軸ポンプであって、吐出ケーシングの曲率半径を小さくして縦軸ポンプの全高を低くすると共に、吐出ケーシングの曲り部の内周側半径をＲｉ、外周側半径をＲｏ、整流板の位置をｒｓとした場合、
１／５≦（ｒｓ−Ｒｉ　）／（　Ｒｏ−Ｒｉ　）＜　　１／３
となる位置に、吐出ケーシングの中心線に沿って湾曲する整流板を設けたものである。
【０００７】
前記構成により、吐出ケーシングの曲がり部の曲率半径を小さくした際に発生する水流の剥離による乱流を整流板が抑制するため、吐出ケーシングの曲がり部の曲率半径を小さくして、立軸ポンプの全高を低くしてもポンプ性能が低下することが少ない。
これによってポンプ機場を深く掘削せずに立軸ポンプを設置することができるため、設置費用の大幅な削減が図れると共に、立軸ポンプを収容する構造物の高さも低くできるため、設備費の削減も図れるようになる。
【０００８】
前記目的を達成するため本発明の縦軸ポンプは、主軸の周囲を囲むように保護管を設けて、上流側端部が保護管の近傍に達するように整流板を設けると共に、保護管と整流板の上流側端部の間に開口部を形成したものである。
【０００９】
前記構成により、吐出ケーシングの中心線より下側を流れる水流の一部が開口部より保護管下流の後流域に流入して、後流域に発生する乱流を抑制するため、ポンプ性能の性能が損なわれることもない。
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の縦軸ポンプは、吐出ケーシングに、上流側より下流側へ順次内径が小さくなる扁平ベンド型の吐出ケーシングを使用し、かつ整流板の設けられた吐出ケーシングの曲がり部の断面において全流路の断面積をＡ、整流板より下側の断面積をＡ１とした場合、
１／５≦Ａ１／Ａ＜１／３
の範囲となる位置に整流板を設けたものである。
【００１１】
前記構成により、吐出ケーシングに扁平ベンド型の吐出ケーシングを使用し、かつ吐出ケーシングの曲がり部の曲率半径を小さくして、立軸ポンプの全高を低くしてもポンプ性能が低下することが少ない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１ないし図４に示す図面を参照して詳述する。
図１は立軸ポンプの断面図、図２は図１のＸ方向からの矢視図、図３は図１のＹ−Ｙ線に沿う断面図、図４は整流板の取り付け位置と損失の関係を示す線図である。
【００１３】
立軸ポンプ本体１は、鋼板等により製作された筒状のケーシング１ａと、ケーシング１ａの中心部を上下方向に貫通する主軸２と、主軸２の下端部に取り付けられた羽根車３とよりなり、ケーシング１ａの吸込み口１ｂは、構造物４の基盤４ａに形成された水路４ｂに接続されている。
ケーシング１ａの吐出側内部には、羽根車３の上方に位置して案内羽根５が設けられており、案内羽根５の外端部はケーシング１ａの内面に固着されている。ケーシング１ａの吐出側には、ほぼＬ字形に屈曲された吐出ケーシング６が接続されていて、吐出ケーシング６の吐出口６ａは、構造物４の外側へ配管された排水管７に接続されている。
吐出ケーシング１ａはポンプ本体１の全高を低くするため、曲り部の中心半径をＲ、ケーシング１ａの内径をＤとした場合Ｒ／Ｄ＜１に設定されている。
【００１４】
また吐出ケーシング１ａの中心部には、主軸２の周囲を囲むように保護管８が上下方向に設けられている。
保護管８の下端側には、ケーシング１ａの内径に対し外径が１／３以上に設定された大径部８ａが形成されていて、大径部８ａの下端は案内羽根５に固着され、上端側は吐出ケーシング６の曲り部外周面に突設された軸受け部６ａに固着されている。
主軸２は下端側が保護管８の下部に設けられた軸受け９に、そして上端側が軸受け部６ａ内に設けられた軸受け９に回転自在に支承されていると共に、主軸２の上端側は軸受け部６ａを貫通して吐出ケーシング６ａの上方へ突出され、上端部に図示しない原動機が接続されている。
原動機は、例えば電動機やガスタービン、内燃機関等であって、ポンプ本体１を収容した構造物４の床面４ｃ上に設置されており、主軸２を介して羽根車３を回転駆動するようになっている。
【００１５】
一方吐出ケーシング６内には、ポンプ全高を低くするために吐出ケーシング６の曲り部の中心半径Ｒを小さくしたことにより発生する水流の剥離や乱流を抑制する整流板１０が設けられている。
整流板１０は吐出ケーシング６の中心線Ｏに沿って円弧状に湾曲されていて、中心線Ｏより下側のｒｓの位置に設置されている。
すなわち吐出ケーシング６の曲り部の内周側半径をＲｉ、外周側半径をＲｏとした場合、
１／５≦（ｒｓ−Ｒｉ　）／（　Ｒｏ−Ｒｉ　）＜　　１／３
となる位置に設置されていて、両側縁は図２に示すように吐出ケーシング６の内面に溶接等の固着手段により固着されている。
【００１６】
また整流板１０の一端側は、保護管８ａの下端側に形成された大径部８ａに接線方向より達しており、先端部には図２に示すようにほぼ長方形状の開口部１０ａが切り欠き形成されていて、吐出ケーシング６の中心線Ｏより下側を流れる水流の一部がこの開口部１０ａより保護管８の後流域（イ）に図１の矢印（ロ）に示すように流入するようになっていると共に、整流板１０の他端側は吐出ケーシング６の吐出口６付近に達している。
なお開口部１０ａの形状は長方形状に限らず、円形でも、その他の形状でも勿論よい。
【００１７】
次に前記構成された立軸ポンプの作用を説明する。
原動機により主軸２を介して羽根車３が回転するのに伴い、水路４ｂよりケーシング本体１ａ内に吸い込まれた水は、水流となって案内羽根５に案内されながら吐出ケーシング６へ送り出される。
吐出ケーシング６へ送り出された水流は、吐出ケーシング６内を通って排水管へと向かうが、吐出ケーシング６はポンプ本体１の全高を低くする目的で、従来の吐出ケーシングに比べて曲がり部の曲率半径が小さく設定されている。
このため吐出ケーシング６内に送り出された水流のうち、特に曲率半径がより小さい中心線Ｏより下側を流れる水流に乱流が発生しようとするが、中心線Ｏより下側には水流を吐出口側へ案内する整流板１０が設けられていて、水流に乱流が発生するのを防止するため、吐出ケーシング６の曲がり部の曲率半径を小さくしても、図４の線図で示すようにポンプ性能が低下することが少ない。
【００１８】
また吐出ケーシング６の中心線Ｏより上側を流れる水流には、保護管８の後流域（イ）で乱流が発生しようとするが、中心線Ｏの下流を流れる水流の一部は、整流板１０の一端に形成された開口部１０ａより後流域（イ）に流入して乱流が発生するのを防止するため、後流域（イ）に発生する乱流によりポンプ性能が損なわれるのを防止することができる。
【００１９】
なお、前記実施の形態では、ポンプ本体１側の内径と、吐出口側の内径がほぼ等しい吐出ケーシング６の場合について説明したが、図５に示す変形例のように、ポンプ本体１側の内径が大きく、吐出口側の内径が順次小径となる異径ベンド型の吐出ケーシング６でも同様に実施可能である。
この場合、整流板１０の設けられた部分の断面Ｚ−Ｚ位置において、Ａを流路全体の断面積、Ａ１を整流板１０より下側の流路の断面積とすると、
１／５≦Ａ１／Ａ＜１／３
となる位置に整流板１０を設けることにより、前記実施の形態と同様な作用効果が得られるようになる。
また前記実施の形態では、整流板１０に吐出ケーシング６の中心線Ｏに沿って湾曲させた平板を使用したが、図６に示すように幅方向にも湾曲させた整流板１０を使用してもよいと共に、図５に示すように整流板１０の先端部と保護管８の大径部８ａの間に隙間を設けて、この隙間を開口部１０ａとしても勿論よい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、ポンプ本体のケーシングの吐出側に接続されたほぼＬ字形に屈曲する吐出ケーシングの曲率半径を小さくし、かつ吐出ケーシングの曲り部の内周側半径をＲｉ、外周側半径をＲｏ、整流板の位置をｒｓとした場合、
１／５≦（ｒｓ−Ｒｉ　）／（　Ｒｏ−Ｒｉ　）＜　　１／３
となる位置に、吐出ケーシングの中心線に沿って湾曲する整流板を設けたことから、吐出ケーシングの曲がり部の曲率半径を小さくした際に発生する水流の剥離による乱流を整流板が抑制するため、吐出ケーシングの曲がり部の曲率半径を小さくして、立軸ポンプの全高を低くしてもポンプ性能が低下することが少ない。これによってポンプ機場を深く掘削せずに立軸ポンプを設置することができるため、設置費用の大幅な削減が図れると共に、立軸ポンプを収容する構造物の高さも低くできるため、設備費の削減も図れるようになる。
【００２１】
また主軸の周囲を囲むように保護管を設けて、上流側端部が保護管の近傍に達するように整流板を設けると共に、保護管と整流板の上流側端部の間に開口部を形成したことから、吐出ケーシングの中心線より下側を流れる水流の一部が開口部より保護管下流の後流域に流入して、後流域に発生する乱流を抑制するため、ポンプ性能の性能が損なわれることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる縦軸ポンプの断面図である。
【図２】図１のＸ方向からの矢視図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる縦軸ポンプに設けられた整流板の取り付け位置と損失の関係を示す線図である。
【図５】本発明の実施の形態になる縦軸ポンプの変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態になる縦軸ポンプに設けられた整流板の変形例を示す説明図である。
【図７】従来の縦軸ポンプの断面図である。
【符号の説明】
１　ポンプ本体
１ａ　ケーシング
２　主軸
３　羽根車
６　吐出ケーシング
８　保護管
１０　整流板
１０ａ　開口部
【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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