(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、その吸込側に連なり水中に開口する吸込管と、その吐出側に連なり上方へ伸び大気中に開口する長大な吐出管とからなるポンププラントの振動防止装置において、上記吸込管に設けられた空気取入口と、同空気取入口に連なり上記プラントの吸込液面レベルより上方に伸びて開口する空気取入管と、同空気取入管の開口端の近くに設けられその開口面積を変更することのできるオリフィスとからなり、同オリフィスの開口面積を種々変更して吸込管内に取り入れる空気量を調節し、これによって吐出管の水柱振動数を調整し、共振現象或いは自励振動を防止することを特徴とするポンププラントの振動防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンププラントの振動防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
公共用ポンププラントにおいては、近年大容量、大深度ポンプの需要が急増している。理由は都市周辺の河川が天井川化し雨水が河川底を流れず地下放水路を流れ、これを海洋に放出するようになって来たためである。このプラントに使われるポンプは従来に較べて大容量で且つ高揚程なので駆動出力も大きくなりエネルギー密度の高いポンプとなる。
【０００３】
プラント配管の水柱振動数は管路の長さ、大きさ、管厚及び流体の性質などにより一定の値となるが大深度になるのでポンプの吸込管端から吐出管端までの管路の距離は従来に較べて非常に長いものとなり水柱振動数の低下につながり１０ＨZ 以下になる。
【０００４】
ここで問題となるのは、エネルギー密度の高いポンプから発生する各種の振動成分のうち、数ヘルツの低周波振動数と管路の水柱振動数とが接近しているときに生じる共振現象であり、これはプラント配管全体に異常に大きな振動・騒音を惹き起こす。従来はこの異常振動が発生するとポンプ又は配管の改造により解決していた。
【０００５】
図２は従来の大深度ポンププラントの一例の正面図である。図において、Ｈ3 は地面レベル、Ａは電動機室、１は同電動機室に設けられている電動機、Ｂは中間軸受室、２は同中間軸受室に設けられている中間軸受台、Ｃはポンプ室、３は同ポンプ室に設けられている大深度ポンプである。ポンプの駆動軸は電動機１から中間軸受台２を経て大深度ポンプ３に接続されている。４はポンプ３の吸込側に設けられている吸込管である。ポンプ３の吐出側には、逆止弁５および吐出弁６を介して吐出管７が接続されている。吐出管７の主要部は鉛直に立ち上がっている。Ｈ1 はポンプ３の吐出レベル、Ｈ2 は吐出管７の頂点レベルである。図示の例ではＨ1 とＨ2 のレベル差は４１ｍである。一般にこの種のポンププラントの吐出管７の長さは非常に長い。８はこのような長大な吐出管７を下部で支える鉛直部コンクリート台、９は吐出管７を側面から支える側面部コンクリート台、１０は頂部コンクリート台である。
【０００６】
このポンププラントにおいて、水は吸込管４の端部から吸込まれ、ポンプ３によって付勢され、吐出管７の端部へ放出される。放出端の高さは、地面レベルＨ3 より高い位置である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギー密度の高いポンプから発生する各種の振動成分のうち数ヘルツの低周波振動数と管路の水柱振動数が接近していると、共振現象又は自励現象が生じ、ポンププラント配管全体に異常に大きな振動・騒音を惹き起こす。
【０００８】
共振現象又は自励振動は、小さいものであっても振動発生源があれば、水柱振動数との相関で発生する。また、水柱振動数は配管の固有値であり、設備を一旦製作してしまうと一定の値となり変えることは設備の大幅な改造を意味し大変困難な問題となる。
【０００９】
本発明は上記の従来の問題を解決したものであって、簡単な装置によって共振あるいは自励振動の防止を図ろうとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであって、ポンプと、その吸込側に連なり水中に開口する吸込管と、その吐出側に連なり上方へ伸び大気中に開口する長大な吐出管とからなるポンププラントの振動防止装置において、上記吸込管に設けられた空気取入口と、同空気取入口に連なり上記プラントの吸込液面レベルより上方に伸びて開口する空気取入管と、同空気取入管の開口端の近くに設けられその開口面積を変更することのできるオリフィスとからなり、同オリフィスの開口面積を種々変更して吸込管内に取り入れる空気量を調節し、これによって吐出管の水柱振動数を調整し、共振現象或いは自励振動を防止することを特徴とするポンププラントの振動防止装置に関するものである。
【００１１】
水柱振動数は配管の固有値であるが、水柱内に混入する気泡の含有量によって変えることができる。したがって、水柱振動数がポンプの振動数と一致または近接しないよう、水柱振動数を変えることによって、共振や自励振動が発生しないようにすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態に係る大深度ポンププラントの部分拡大正面図である。図において、１１は吸込管４に設けられた空気取入口、Ｈは吸込液面レベル、１２は前記空気取入口に連り吸込液面レベルＨより高い位置へ伸びて開口している空気取入管、１３は同空気取入管の管端近傍に設けられているオリフィスである。上記以外の部分は従来技術（図２）と同じである。
【００１３】
本プラントにおいてポンプ３が運転されると水は吸込管４から吸込まれ、吐出管７から吐出される。この過程で、吸込管４内は負圧となっているので、オリフィス１３の開口面積に応じて調量された空気が空気取入管１２の上端から吸込まれ、空気取入口１１を経てポンプの吸込管４に吸込まれ、吸込管４内の水に混入し、気泡となって水と共に吐出管７の方へ流れる。空気が混入したことによって配管の気柱振動数が変わる。
【００１４】
一般に液体中の圧力波伝播速度（いわゆる音速）は気泡の含有量によって大きく変わる。気泡の量が多いほど圧力波伝播速度が低下する。圧力波伝播速度が低くなると水柱振動数も低下する。オリフィス開口面積を適切に選ぶことによって空気混入量を変え、振動発生源であるポンプの低周波振動数とポンププラント配管の水柱振動数とが近い値とならないよう調節し、共振現像または自励振動が発生しないようにすることができる。
【００１５】
オリフィス開口面積の変え方は、例えば種々の開口面積のオリフィスを用意し、共振が発生した場合には順次取り替えて共振が起こらないものを選ぶとか、１枚のオリフィス板に多種の開口面積の開口を設け、スライドさせることによって共振が生じない開口を選定するようにすればよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のポンププラントの振動防止装置においては、吸込管に設けられた空気取入口と、同空気取入口に連なり上記プラントの吸込液面レベルより上方に伸びて開口する空気取入管と、同空気取入管の開口端の近くに設けられその開口面積を変更することのできるオリフィスとからなり、同オリフィスの開口面積を種々変更して吸込管内に取り入れる空気量を調節し、これによって吐出管の水柱振動数を調整し、共振現象或いは自励振動を防止することができるので、ポンプの振動と水柱の振動との共振又は自励振動が発生したとき、ポンプの改造又はプラント配管の大幅な改造をすることなく、容易に共振又は自励振動を回避することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る大深度ポンププラントの部分拡大正面図。
【図２】従来の大深度ポンププラントの一例の正面図。
【符号の説明】
１      電動機
２      中間軸受台
３      大深度ポンプ
４      吸込管
５      逆止弁
６      吐出弁
７      吐出管
８      鉛直部コンクリート台
９      側面部コンクリート台
１０    頂部コンクリート台
１１    空気取入口
１２    空気取入管
１３    オリフィス
Ｈ      吸込液面レベル
Ｈ1     吐出レベル
Ｈ2     頂点レベル
Ｈ3     地面レベル
Ａ      電動機室
Ｂ      中間軸受室
Ｃ      ポンプ室
【図１】
0003905589.tif 000002
【図２】
0003905589.tif 000003