ピットバーレル型ポンプおよびその組込み方法
【課題】
ピットバーレル型ポンプが、ピットの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段を有する。
【解決手段】
立軸ポンプ８は、作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口２と、吸込口に隣り合い回転軸５に取り付けた羽根車６と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根７とを備える。ポンプ吸込口の下側に、渦発生防止装置４を付設した。ポンプ吸込口および渦発生防止装置の外径φｄ０を案内羽根の最大外径φｄ３よりも小径とし、ピットから立軸ポンプとともに渦発生防止装置を取り出し可能にした。
ピットバーレル型ポンプが、ピットの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段を有する。
【解決手段】
立軸ポンプ８は、作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口２と、吸込口に隣り合い回転軸５に取り付けた羽根車６と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根７とを備える。ポンプ吸込口の下側に、渦発生防止装置４を付設した。ポンプ吸込口および渦発生防止装置の外径φｄ０を案内羽根の最大外径φｄ３よりも小径とし、ピットから立軸ポンプとともに渦発生防止装置を取り出し可能にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密に構成したピット内に立軸ポンプを収容したピットバーレル型ポンプおよびその組込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピットバーレル型ポンプの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のポンプでは、天井部が開放された有底円筒形状のピットバーレルの上部側面に、吸込口が形成されている。そしてピットバーレルの上部開口部から立軸ポンプが吊り下げられる。立軸ポンプの吐出管部にはフランジが設けられており、このフランジがピットバーレルの開口部を閉止することにより、ピットバーレル内部は気密に保たれる。
【０００３】
このように構成されたピットバーレルポンプでは、ピットバーレルの吸込口から吸込まれた流体は、ピットの内壁面とピット内部に吊り下げられた立軸ポンプの外周面との間を下降し、ピット底部に位置するポンプ吸込口の外周部からポンプ内部に流れ込む。ポンプ吸込口でほぼ１８０度流れ方向が変えられた流体は、ポンプ羽根車の回転力により鉛直上方へ吸い込まれ、羽根車および案内羽根を経て、吐出しへ排出される。
【０００４】
ところで、ピットバーレル型ポンプでも使用される立軸ポンプでは、水中渦による振動および騒音の発生を抑制することが重要な課題となっている。この課題を解決するために、特許文献２ないし特許文献４には、立軸ポンプの吸込口に旋回防止手段を設けることが記載されている。
【０００５】
すなわち、特許文献２に記載の立軸ポンプでは吸込み渦を防止するために、ポンプの下端に位置する吸込み渦防止部材を装着している。吸込み渦防止部材は、環状の上枠部と、上枠部から鉛直下向きに延びる複数の支持部と、支持部の下端に設けた下枠部と、装着状態で吸込みベルの下部において所定の支持部から吸込みベルの軸心に向けて延びる邪魔板とを有している。
【０００６】
また、特許文献３に記載の立軸ポンプでは、開水路に設置される吸込口を有する吸込部の外周に、吸込部の外周面との間に副流路を形成する副流路形成体をほぼ同心状に配置している。さらに、特許文献４の立軸ポンプでは、吸込ベルマウスの先端下方の吸込水槽底面に、吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、この整流板装置に吸込みベルマウスを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３２４７００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１８４号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５８９８号公報
【特許文献４】特開２００２−１４７３８３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中野智樹、「海水淡水化装置用ブライン再循環ポンプ」、ターボ機会協会第９１回セミナー ポンプの新技術動向 パンフレット、平成２２年３月２４日、ターボ機械協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載のピットバーレル型ポンプにおいては、立軸ポンプと流入水との干渉や、主軸の回転数と立軸ポンプの固有振動数の一致による共振現象による振動・騒音の発生を防止するために、ピットバーレルの壁面に突起を、ポンプにこの突起に当接するアームを設け、アームのたわみ反力でポンプの揚水管の振動を抑制している。しかしながら、この特許文献１に記載のポンプでは、ピットバーレル内部を下降しポンプ吸込管から吸込まれる流れに発生する吸込み渦を防止することについては、考慮されていない。
【００１０】
一方、特許文献２ないし特許文献４に記載の立軸ポンプの吸込み渦防止手段は、それぞれ吸込み渦の発生を防止するためには有効な手段であると考えられる。しかしながら、これらの公報に記載のポンプは、ピットバーレル型ポンプと異なり、すべて気密に構成されたピット内に立軸ポンプが収容されたものではなく、開水路や横方向に十分な貯液部が形成されるピット構造である。その結果、立軸ポンプへの流入方向が、ポンプ吸込み部でほぼ１８０度変化するものではなく、多くの場合、９０度程度の流れの変化に過ぎない。
【００１１】
したがって、ポンプ吸込み口に設ける渦防止手段の幅方向の大きさに制限は無く、十分な幅を有して形成することが可能になっている。すなわち、これら公報に記載の立軸ポンプでは、渦防止手段をピットのような限られた空間に収納することについては、十分には考慮されていない。ピットバーレル型ポンプでは、ピットの小型化も要望されており、ピットの小型化に伴う不安定または効率が低下する流れの発生を防止する必要もある。
【００１２】
本発明は上記従来技術における不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ピットバーレル型ポンプが、ピットバーレルの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段を有することにある。本発明の他の目的は、ピットバーレル型ポンプにおいて、ピットバーレルの小型化とメンテナンス性に富む吸込み渦防止手段を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の特徴は、バーレル型のピット内部に立軸ポンプを吊り下げ収容したピットバーレル型ポンプにおいて、前記立軸ポンプは作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口と、この吸込口に隣り合い回転軸に取り付けられた羽根車と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根とを備え、前記ポンプ吸込口の下側であってこのポンプ吸込口に渦発生防止装置を付設し、前記ポンプ吸込口および前記渦発生防止装置の外径を前記案内羽根の最大外径よりも小径として前記ピットから前記立軸ポンプとともに前記渦発生防止装置を取り出し可能にしたことにある。
【００１４】
そしてこの特徴において、前記渦発生防止装置は、コーン状に形成したコーン状部材と、このコーン状部材の外周側に周方向に間隔を置いて配置した複数のリブとを有し、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化してもよく、前記渦発生防止装置は、平板またはテーパ状に形成された平板を円板またはコーン状に形成した部材と組み合わせて形成されており、前記円板またはコーン状に形成した部材の外周部には周方向に間隔を置いて複数のリブが配置されており、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化してもよい。
【００１５】
また上記特徴において、前記ピットが、強化プラスティック製であってもよく、前記ピットを有底円筒状に形成し、前記渦発生防止装置のピットに接する底面を外周部が上に添った曲面で形成してもよい。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の他の特徴は、上端部にフランジが形成されたバーレル型のピットを収納する凹部を地表面に形成した後バーレル型のピットをこの凹部に保持し、前記ピットのフランジに立軸ポンプに形成したフランジを当接させて立軸ポンプを前記ピット内に収容するとともに前記立軸ポンプを吊り下げ状態にし、前記ピット内部に収容する前記立軸ポンプ上記特徴のものとしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピットバーレル内部に立軸ポンプを吊り下げて使用されるピットバーレル型ポンプにおいて、ポンプ外径よりも小径の旋回防止手段をポンプ吸込口に固定して設けたので、ピットバーレルの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段が得られる。また、ピットバーレルの小型化とメンテナンス性に富む吸込み渦防止手段を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るピットバーレル型ポンプの一実施例の縦断面図。
【図２】図１に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図３】本発明に係るピットバーレル型ポンプの他の実施例の縦断面図。
【図４】図３に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図５】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【図６】図５に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図７】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【図８】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るピットバーレル型ポンプのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０の一実施例を、縦断面図で示す。本ピットバーレル型ポンプ５０は、例えば多段フラッシュ型の海水淡水化プラントにおいて、ブライン循環用ポンプとして使用されるものである。バーレル型ピット１の内部は流体で充満されている。この海水淡水化用ポンプの例が、非特許文献１に記載されており、その大きさは、口径９００ｍｍ、設計点流量１３７．２ｍ３／ｍｉｎ、揚程２１．５ｍ、必要動力６７０ｋＷとなっている。
【００２１】
本実施例に示したピットバーレル型ポンプ５０では、有底円筒状に形成されたバーレル型のピット１の側面上部に、このピット１に作動液（水や海水）を供給するピット吸込口９がピット１の軸にほぼ直角に形成されている。ピット１は、海水淡水化用途等を考慮して、ステンレス鋼やその他の耐食性の高い金属、またはＦＲＰ、ガラス繊維を混入したＧＦＲＰに代表される強化プラスティック等で製作されており、耐食性と耐圧強度を確保している。
【００２２】
すなわち、ピット１はポンプ５０運転時に気密になるので、圧力容器に準じた形状である。そのため、ピット１の底部は、鏡板のように下方に膨らんだ形状となっている。また、ピット１の上端部は、地表面またはそれ以下の位置に設置される場合が多い。ピット１は地中に埋められた後、周囲をコンクリート等で埋設されている。
【００２３】
ピット１内には、立軸ポンプ８が収容されている。立軸ポンプ８は、鉛直に延びた直線部１２ａの上部に曲がり管部１２ｂが形成された吐出配管１２を有しており、図示を省略したが曲がり管部１２ｂには、水平方向に延びる配管が接続されている。吐出配管１２の曲がり管部１２ｂの下方には、フランジ１２ｃが取り付けられており、ピット１の上端に設けたフランジ１ａとボルト締結されている。これにより、立軸ポンプ８は、ピット１内に気密に吊り下げられる。
【００２４】
立軸ポンプ８の下端部に位置するポンプ吸込口２は、縮小流路を形成するベルマウス形状となっている。吸込口の上方には、羽根車ケーシング６ａ、ディフューザケーシング７ａが順に設けられており、ディフューザケーシング７ａは吐出配管１２の直線部１２ａに連接している。
【００２５】
吐出配管１２を貫通して、回転軸５が鉛直方向に延びており、回転軸５の上部は吐出配管１２の曲がり管部１２ｂの外側上方に付設した上部軸受１４で回転自在に支持されている。曲がり管部１２ｂと上部軸受１４間には、軸封装置１３が取り付けられている。軸封装置１３ａは、立軸ポンプ８の作動流体が外部に漏洩するのを封止している。回転軸５の上端部は、図示を省略した原動機に接続されている。
【００２６】
回転軸５の下端部には、周方向に間隔を置いて複数枚の羽根が設けられた斜流羽根車６が取り付けられており、ナット５ａで回転軸５に固定されている。羽根車６の背面側には、ディフューザ７が配置されており、ディフューザ６のボス側の内周部には下部軸受１５が保持されている。下部軸受１５は、上部軸受１４とともに回転軸５を回転自在に支持する。
【００２７】
ここで本発明の特徴として、ベルマウス形に形成した吸込口２に、渦発生防止装置４を設けている。図１に示した立軸ポンプ８の渦発生防止装置４は、断面ラッパ形状のコーン状部材４ａと、このコーン状部材４ａの外周部に複数個（図では８個）、周方向にほぼ等間隔で配置された角柱（リブ）３とを有している。リブ３は、吸込口２への流路を形成するため、およびコーン状部材４ａを吸込口２に保持するために設けられている。リブ３と吸込口２、およびリブ３とコーン状部材４ａとは、それぞれボルト締結されている。
【００２８】
このように構成したピットバーレル型ポンプ５０の動作等について、以下に説明する。ピットバーレル型ポンプ５０において、バーレル型に形成されたピット１の上部に位置するピット１の吸込口９から流れＦａとして吸込まれた流体は、立軸ポンプ８の直線部１２ａの周囲部に回りこんだ流れＦｂとともに、ピット１の内壁面と立軸ポンプ８の外周面との間をピット１の吸込口９からポンプ８の吸込口２へ向けての鉛直下方の流れＦｃ、Ｆｄとなる。
【００２９】
そして、ピット１の下部に位置する立軸ポンプ８の吸込口２に導かれる流れＦｅ、Ｆｆを形成する。立軸ポンプ８の吸込口２に到達した流れは、羽根車６の回転により鉛直上方へ導かれ、羽根車６、次いで案内羽根７を経て、吐出し流路への流れＦｊとなって、ピットバーレル型ポンプ５０外へ排出される。
【００３０】
羽根車６は、主軸５に接続された図示しない原動機により駆動される。そして、立軸ポンプ８の吸込口２から吸い込まれた作動流体である水に、羽根車６の回転によりエネルギーを付与し、流体を昇圧する。案内羽根７は静止流路であり、羽根車６が流体に与えた流れの周方向旋回成分を軸方向に整流し、圧力回復させる。
【００３１】
ポンプ８の吸込口２の下部に位置するピット１の最下部から、ポンプ８の吸込口２に向かって発生する水中渦の発生を抑制するために、ピット１の最下部に渦発生防止装置４を設ける。本実施例では、旋回防止板の代わりにコーン状の渦発生防止装置４を取り付けている。
【００３２】
ところで、ブライン循環用ポンプの場合、ピット１の吸込口９での流体の圧力は、大気圧以下である。さらに、土木施工、ピット１製作のコスト低減のため、ピット深さが浅くなる傾向にある。そのため、ポンプ８の吸込口２近傍のポンプ押し込み圧力は低く、大気に接する自由表面を有する一般的なポンプと比べて、水中渦や羽根車に生じるキャビテーションが発生しやすい条件で使用される。そのため、ポンプ８の吸込口２に設置される渦発生防止装置４には、水中渦の発生を防止し、ピット１の上部から流下してくる流体の流れを妨げることなく、均一にポンプ８の羽根車に導かれることが求められる。
【００３３】
また、バーレル型のピット１の材料には、ステンレス鋼やその他の金属、ＦＲＰやガラス繊維を混入したＧＦＲＰに代表される強化プラスティックが用いられる。本実施例では、強化プラスティックでピット１を製作している。この場合には、渦発生を防止するためのコーン状の渦発生防止装置４を吸込口２と一体鋳造等するのが困難になる。そこで立軸ポンプ８の吸込口２の下方に、渦発生防止装置４をリブ３を用いて締結することにより、吸込口２と渦発生防止装置４を一体化している。このようにすることにより、渦発生防止装置４付き立軸型ポンプ８をピット１の内部に上方から吊り下げ設置することが可能になる。
【００３４】
従来は、吊り下げられたポンプ８の吸込口２の下方であってピット１側に、渦発生防止用旋回防止板やコーン状の渦発生防止装置を取り付けていた。本実施例によれば、ピット１の上部から吊り下げ設置したポンプ８の吸込口２の下側に、渦発生防止用のコーン状部材４ａを、周方向に複数配置したリブ３で吸込口２と一体化している。立軸ポンプ８をこのような構成としているので、吸込口２の最外径φｄ０は、ピット２の上方からの流体の流れを妨げることが無いように、案内羽根７の最外径φｄ３よりも小さくすることが望ましい。
【００３５】
図２に、立軸ポンプ８の吸込口２とリブ３で一体化した渦発生防止装置４を、横断面図で示す。図２は、図１の断面線１０に沿う図である。コーン状の渦発生防止装置４は、ポンプ吸込口２と同心位置に配置されている。コーン状の渦発生装置４を、ポンプ８の吸込口２の下側に設置したので、ポンプ８の吸込口２で局所的に発生する急激な増速流れを抑制することができる。その結果、水中渦の発生を防止できる。なお、コーン状の渦発生防止装置４を用いたことにより、多段に構成された立軸ポンプ８の回転軸５のオーバーハング量が増大する場合には、ポンプ８の回転軸５を渦発生防止装置４のコーン状部材４ａにまで延在させ、コーン状部材４ａに保持した軸受で回転軸５の軸端を回転支持すれば、オーバーハング量を低減できる。
【００３６】
本実施例によれば、バーレル型ピットの底部側に渦発生防止装置を取り付ける必要が無く、ピットの製作性を優先させた設計が可能になり、ピットの製作コストを低減できる。また、金属材料でピットを製作した場合には、渦発生防止装置を溶接でポンプの吸込口に取り付けることができるので、形状変更が比較的容易になる。さらに、ピットを強化プラスティック等で製作すると、ピット自体を追加工する等の形状変更は強度変化をもたらし困難であるとともに製作コストが高くなるが、本実施例ではピット自体には何等の変更を加えないので、製作性および経済性に富む。
【００３７】
また、本実施例によれば、ピット１とポンプ８の吸込口２の間に渦発生防止装置４を配置したので、ポンプの部分流量域での運転時に発生するキャビテーションを伴う羽根車入口逆流が、ピット１に損傷を与えることを防止できる。仮に渦発生防止装置４に損傷が生じても、吊り下げ設置したポンプ８を引き上げれば、ポンプ８の引き上げと同時に渦発生防止装置４も取り出せるので、渦発生防止装置の損傷部のメンテナンスが容易になる。
【００３８】
さらに、渦発生防止装置４の形状を変更する必要が生じても、渦発生防止装置４を簡単に取り出せるので、ピットの底面に渦発生防止装置が固定設置されている場合と比較して、ハンドリングが容易になる。さらにまた、本実施例によれば、ピット内に吊り下げ設置したポンプを更新する際に、ピットの底部の形状を考慮せずに渦発生防止装置を設計できるので、既存のピット１を流用でき、ポンプの更新に掛かる時間やコストを抑制できる。
【実施例２】
【００３９】
本発明に係るピットバーレル型ポンプの他の実施例を、図３および図４を用いて説明する。図３は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図であり、図４は図３の断面線１０に沿う横断面図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、コーン状の渦発生防止装置ではなく、十字に組み合わせた旋回防止板１１を渦発生防止装置４ｂに用いたことにある。水中渦は、旋回流れの旋回中心で圧力が低下することに起因して発生するので、に示した旋回防止板１１を設けると、ポンプ８の吸込口２付近での旋回流れが抑制される。これにより、水中渦の発生を防止する。旋回防止板１１は、高さｈ、長さＬ／２の板４枚を十字型に組み合わせている。なお、流れがよりスムーズに羽根車６に吸込まれるよう、各旋回防止板１１は高さ方向にテーパ状に形成されている。
【００４０】
本実施例においても、上記実施例と同様に、ピットバーレル型ポンプにおいて、製作性を優先させたピット底部の設計が可能になる。また、ピット底部の損傷を防止でき、かつ渦発生防止装置のメンテナンスや形状変更が容易になる。さらに、ポンプの更新時に、既存のピットの流用が容易となる。
【実施例３】
【００４１】
本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例を、図５および図６を用いて説明する。図５は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図であり、図６は図５の断面線１０に沿う横断面図である。本実施例では、図１に示した実施例の渦発生防止装置４のコーン状部材４ａに、さらに旋回流れを抑制する旋回防止板１１ｂを付加した構造としている。その他は、図１に示した実施例と同一である。旋回防止板１１ｂは、高さｈ、厚さｔ、コーン状部材４ａと組み合わせたときに外径方向の長さがＬとなっている。このような形状としたので、ポンプ吸込口で局所的に発生する急激な増速流れを抑制することができる。また、吸込口２の軸心部で発生しやすい旋回流れを抑制することが可能となり、より水中渦の発生を防止する効果が得られる。
【００４２】
本実施例によれば、図１に示した実施例の場合と同様に、製作性を優先させたピット底部の設計が可能になる。また、ピット底部の損傷を防止でき、かつ渦発生防止装置のメンテナンスや形状変更が容易になる。さらに、ポンプの更新時に既存のピット１の流用が容易になる。
【実施例４】
【００４３】
本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０のさらに他の実施例を、図７を用いて説明する。図７は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図である。本実施例では図１に示した実施例と、ピット１ａの形状が異なっている。従来、ピット１の耐圧性を考慮してピット１の底面１ｂは圧力容器の鏡板のように外側に膨らんだ形状となっていたが、他の手段で耐圧製が保障されるときは、平面１ｄ状にすることも可能である。すなわち、ピット１の厚さが厚い、ピットに加わる応力が少ない等の場合である。このようにすれば、ピットの製作性およびピット周囲部の製作性が向上する。
【００４４】
ピット１ａが有底円筒状となったので、ピット１ａの下隅に角部が形成され、流れの淀みが発生するおそれがある。これらは吸込み渦発生の要因となるので、本実施例では、渦発生防止装置４を構成するコーン状部材４ｆの底面側外周部４ｇを、上方に曲がった曲面形状としている。さらに、コーン状部材４ｆの外径φｄｖを、ポンプ８の吸込口２ｂの外径φｄ０よりも大径にしている。その他は、図１に示した実施例と同様である。
【００４５】
本実施例によれば、図１に示したコーン状部材４ａの底部形状が曲率を持ち、ピット１ａの上部から流下する流体をより滑らかにポンプ８の吸込口２ｂに導くことができる。さらに、ピット１ａの上方からポンプ８の吸込口２ｂへ流入する流れがより滑らかになるように、ポンプ８の吸込口２ｂの最外径部も上方に曲がった曲面としている。ピットの底部の形状に関わらず、ポンプの吸込口へ流れが滑らかに導かれるように制御することが可能となり、水中渦の発生を防止できる。ひいては、ピット１ａの上部から吸込口２ｂへ流入する流れを制御できるので、ポンプ８の吸込部で発生する損失を低減できる。
【実施例５】
【００４６】
本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０のさらに他の実施例を、図８を用いて説明する。図８は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図である。本実施例は、図７に示した実施例と立軸ポンプ８の吸込口２ｄの形状のみ相違している。図７の実施例では、吸込口２ａの外周側を上方に反らせて流れＦｅ、Ｆｆを滑らかに吸込口２ａに導いていた。本実施例では流れＦｅ、Ｆｆをさらに滑らかに吸込口２ｄへ導くために、吸込口２ｄの外周側に形成される凹み部２ｃを、部材２ｆで覆っている。これにより、吸込口２ｄの外周部は外径φｄ５のほぼ円筒形状となり、くびれ部がなくなっている。
【００４７】
ピット１ａの上方からポンプ８の吸込口２ｄへ向かって流体が下方へ流れるときに、ピット１ａの上方から流入した流体は案内羽根７の外周（外径φｄ３部）を通過する際に、縮流となる。ポンプ８の外周部とピット１ａの内周部との間に形成される空間は、案内羽根７の最大径部を経ると次第に増大し、ポンプの吸込口２の最小径φｄ５部から再び縮小流路に転じる。そして、ポンプ８の吸込口２端部で極小流路面積となる。このような拡大および縮小を繰り返す流路を流体が流通すると、流れの損失が増加する。
【００４８】
この不具合を解消するために、ピット１ａの内部における流路断面積の変化を小さくして、ポンプ８の吸込口２ｄの最大径φｄ０部を上方へ延長し、流路断面積の変化に伴う流路損失の低減を図っている。本実施例によれば、ピット１ａの内部で発生する損失を低減しポンプ８の流体効率の低下を防止できる。さらに、渦の発生を防止することができる。
【００４９】
なお、本実施例では、案内羽根７のフランジ面下部からポンプ８の吸込口２ｄの上部間での流路の拡大および縮小による損失を低減する構造としたが、ポンプ８の吸込口２の最大径を案内羽根７の最大径と同じかそれよりも小さくすれば、上記と同様の効果が得られる。
【００５０】
上記各実施例に記載のように、ポンプの吸込口に旋回防止装置を一体的に設け、ポンプの最大径を案内羽根部の最大径としているので、ポンプ外径とピット内周間に形成される流れ空間はポンプの大きさで規定でき、ピットの内径を旋回防止装置に応じて変更する必要がない。すなわち、ポンプ仕様が決まれば、ピットの仕様決定できピットを小型化できる。
【００５１】
なお、上記実施例ではピットを強化プラスティックで製作した例を説明したが、上述したとおり、ステンレス鋼やその他の金属、ＦＲＰやガラス繊維を混入したＧＦＲＰ等、耐食性に優れるものであれば、どのような材料でできたピットにも本発明は適用できる。また、耐食性がそれほど無くとも表面処理等がきる場合、耐食性を要求されない環境で使用する場合は、もちろん他の材料でもかまわず、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１ａ…ピット、１ｂ、１ｄ…底面、２、２ａ、２ｂ、２ｄ…（ポンプ）吸込口、２ｃ…凹み部、２ｆ…円筒部、３…リブ、４…渦発生防止装置、４ａ、４ｆ…コーン状部材、４ｃ…円板部材、４ｇ…外周部、５…回転軸、６…羽根車、７…案内羽根、８…立軸ポンプ、９…（ピット）吸込口、１０…断面位置、１１、１１ｂ…旋回防止板、５０…ピットバーレル型ポンプ、ｄ０…吸込口外径、ｄ３…案内羽外径、ｄ５…吸込み最小径、ｄｖ…渦発生防止装置外径、Ｆａ〜Ｆｊ…流れ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密に構成したピット内に立軸ポンプを収容したピットバーレル型ポンプおよびその組込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピットバーレル型ポンプの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のポンプでは、天井部が開放された有底円筒形状のピットバーレルの上部側面に、吸込口が形成されている。そしてピットバーレルの上部開口部から立軸ポンプが吊り下げられる。立軸ポンプの吐出管部にはフランジが設けられており、このフランジがピットバーレルの開口部を閉止することにより、ピットバーレル内部は気密に保たれる。
【０００３】
このように構成されたピットバーレルポンプでは、ピットバーレルの吸込口から吸込まれた流体は、ピットの内壁面とピット内部に吊り下げられた立軸ポンプの外周面との間を下降し、ピット底部に位置するポンプ吸込口の外周部からポンプ内部に流れ込む。ポンプ吸込口でほぼ１８０度流れ方向が変えられた流体は、ポンプ羽根車の回転力により鉛直上方へ吸い込まれ、羽根車および案内羽根を経て、吐出しへ排出される。
【０００４】
ところで、ピットバーレル型ポンプでも使用される立軸ポンプでは、水中渦による振動および騒音の発生を抑制することが重要な課題となっている。この課題を解決するために、特許文献２ないし特許文献４には、立軸ポンプの吸込口に旋回防止手段を設けることが記載されている。
【０００５】
すなわち、特許文献２に記載の立軸ポンプでは吸込み渦を防止するために、ポンプの下端に位置する吸込み渦防止部材を装着している。吸込み渦防止部材は、環状の上枠部と、上枠部から鉛直下向きに延びる複数の支持部と、支持部の下端に設けた下枠部と、装着状態で吸込みベルの下部において所定の支持部から吸込みベルの軸心に向けて延びる邪魔板とを有している。
【０００６】
また、特許文献３に記載の立軸ポンプでは、開水路に設置される吸込口を有する吸込部の外周に、吸込部の外周面との間に副流路を形成する副流路形成体をほぼ同心状に配置している。さらに、特許文献４の立軸ポンプでは、吸込ベルマウスの先端下方の吸込水槽底面に、吸込ベルマウスに流入する水を整流する整流板を具備する整流板装置を設け、この整流板装置に吸込みベルマウスを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３２４７００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１８４号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５８９８号公報
【特許文献４】特開２００２−１４７３８３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中野智樹、「海水淡水化装置用ブライン再循環ポンプ」、ターボ機会協会第９１回セミナー ポンプの新技術動向 パンフレット、平成２２年３月２４日、ターボ機械協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載のピットバーレル型ポンプにおいては、立軸ポンプと流入水との干渉や、主軸の回転数と立軸ポンプの固有振動数の一致による共振現象による振動・騒音の発生を防止するために、ピットバーレルの壁面に突起を、ポンプにこの突起に当接するアームを設け、アームのたわみ反力でポンプの揚水管の振動を抑制している。しかしながら、この特許文献１に記載のポンプでは、ピットバーレル内部を下降しポンプ吸込管から吸込まれる流れに発生する吸込み渦を防止することについては、考慮されていない。
【００１０】
一方、特許文献２ないし特許文献４に記載の立軸ポンプの吸込み渦防止手段は、それぞれ吸込み渦の発生を防止するためには有効な手段であると考えられる。しかしながら、これらの公報に記載のポンプは、ピットバーレル型ポンプと異なり、すべて気密に構成されたピット内に立軸ポンプが収容されたものではなく、開水路や横方向に十分な貯液部が形成されるピット構造である。その結果、立軸ポンプへの流入方向が、ポンプ吸込み部でほぼ１８０度変化するものではなく、多くの場合、９０度程度の流れの変化に過ぎない。
【００１１】
したがって、ポンプ吸込み口に設ける渦防止手段の幅方向の大きさに制限は無く、十分な幅を有して形成することが可能になっている。すなわち、これら公報に記載の立軸ポンプでは、渦防止手段をピットのような限られた空間に収納することについては、十分には考慮されていない。ピットバーレル型ポンプでは、ピットの小型化も要望されており、ピットの小型化に伴う不安定または効率が低下する流れの発生を防止する必要もある。
【００１２】
本発明は上記従来技術における不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ピットバーレル型ポンプが、ピットバーレルの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段を有することにある。本発明の他の目的は、ピットバーレル型ポンプにおいて、ピットバーレルの小型化とメンテナンス性に富む吸込み渦防止手段を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の特徴は、バーレル型のピット内部に立軸ポンプを吊り下げ収容したピットバーレル型ポンプにおいて、前記立軸ポンプは作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口と、この吸込口に隣り合い回転軸に取り付けられた羽根車と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根とを備え、前記ポンプ吸込口の下側であってこのポンプ吸込口に渦発生防止装置を付設し、前記ポンプ吸込口および前記渦発生防止装置の外径を前記案内羽根の最大外径よりも小径として前記ピットから前記立軸ポンプとともに前記渦発生防止装置を取り出し可能にしたことにある。
【００１４】
そしてこの特徴において、前記渦発生防止装置は、コーン状に形成したコーン状部材と、このコーン状部材の外周側に周方向に間隔を置いて配置した複数のリブとを有し、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化してもよく、前記渦発生防止装置は、平板またはテーパ状に形成された平板を円板またはコーン状に形成した部材と組み合わせて形成されており、前記円板またはコーン状に形成した部材の外周部には周方向に間隔を置いて複数のリブが配置されており、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化してもよい。
【００１５】
また上記特徴において、前記ピットが、強化プラスティック製であってもよく、前記ピットを有底円筒状に形成し、前記渦発生防止装置のピットに接する底面を外周部が上に添った曲面で形成してもよい。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の他の特徴は、上端部にフランジが形成されたバーレル型のピットを収納する凹部を地表面に形成した後バーレル型のピットをこの凹部に保持し、前記ピットのフランジに立軸ポンプに形成したフランジを当接させて立軸ポンプを前記ピット内に収容するとともに前記立軸ポンプを吊り下げ状態にし、前記ピット内部に収容する前記立軸ポンプ上記特徴のものとしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピットバーレル内部に立軸ポンプを吊り下げて使用されるピットバーレル型ポンプにおいて、ポンプ外径よりも小径の旋回防止手段をポンプ吸込口に固定して設けたので、ピットバーレルの小型化と性能低下を生じない吸込み渦防止手段が得られる。また、ピットバーレルの小型化とメンテナンス性に富む吸込み渦防止手段を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るピットバーレル型ポンプの一実施例の縦断面図。
【図２】図１に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図３】本発明に係るピットバーレル型ポンプの他の実施例の縦断面図。
【図４】図３に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図５】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【図６】図５に示したピットバーレル型ポンプのライン１０部における横断面図。
【図７】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【図８】本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るピットバーレル型ポンプのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０の一実施例を、縦断面図で示す。本ピットバーレル型ポンプ５０は、例えば多段フラッシュ型の海水淡水化プラントにおいて、ブライン循環用ポンプとして使用されるものである。バーレル型ピット１の内部は流体で充満されている。この海水淡水化用ポンプの例が、非特許文献１に記載されており、その大きさは、口径９００ｍｍ、設計点流量１３７．２ｍ３／ｍｉｎ、揚程２１．５ｍ、必要動力６７０ｋＷとなっている。
【００２１】
本実施例に示したピットバーレル型ポンプ５０では、有底円筒状に形成されたバーレル型のピット１の側面上部に、このピット１に作動液（水や海水）を供給するピット吸込口９がピット１の軸にほぼ直角に形成されている。ピット１は、海水淡水化用途等を考慮して、ステンレス鋼やその他の耐食性の高い金属、またはＦＲＰ、ガラス繊維を混入したＧＦＲＰに代表される強化プラスティック等で製作されており、耐食性と耐圧強度を確保している。
【００２２】
すなわち、ピット１はポンプ５０運転時に気密になるので、圧力容器に準じた形状である。そのため、ピット１の底部は、鏡板のように下方に膨らんだ形状となっている。また、ピット１の上端部は、地表面またはそれ以下の位置に設置される場合が多い。ピット１は地中に埋められた後、周囲をコンクリート等で埋設されている。
【００２３】
ピット１内には、立軸ポンプ８が収容されている。立軸ポンプ８は、鉛直に延びた直線部１２ａの上部に曲がり管部１２ｂが形成された吐出配管１２を有しており、図示を省略したが曲がり管部１２ｂには、水平方向に延びる配管が接続されている。吐出配管１２の曲がり管部１２ｂの下方には、フランジ１２ｃが取り付けられており、ピット１の上端に設けたフランジ１ａとボルト締結されている。これにより、立軸ポンプ８は、ピット１内に気密に吊り下げられる。
【００２４】
立軸ポンプ８の下端部に位置するポンプ吸込口２は、縮小流路を形成するベルマウス形状となっている。吸込口の上方には、羽根車ケーシング６ａ、ディフューザケーシング７ａが順に設けられており、ディフューザケーシング７ａは吐出配管１２の直線部１２ａに連接している。
【００２５】
吐出配管１２を貫通して、回転軸５が鉛直方向に延びており、回転軸５の上部は吐出配管１２の曲がり管部１２ｂの外側上方に付設した上部軸受１４で回転自在に支持されている。曲がり管部１２ｂと上部軸受１４間には、軸封装置１３が取り付けられている。軸封装置１３ａは、立軸ポンプ８の作動流体が外部に漏洩するのを封止している。回転軸５の上端部は、図示を省略した原動機に接続されている。
【００２６】
回転軸５の下端部には、周方向に間隔を置いて複数枚の羽根が設けられた斜流羽根車６が取り付けられており、ナット５ａで回転軸５に固定されている。羽根車６の背面側には、ディフューザ７が配置されており、ディフューザ６のボス側の内周部には下部軸受１５が保持されている。下部軸受１５は、上部軸受１４とともに回転軸５を回転自在に支持する。
【００２７】
ここで本発明の特徴として、ベルマウス形に形成した吸込口２に、渦発生防止装置４を設けている。図１に示した立軸ポンプ８の渦発生防止装置４は、断面ラッパ形状のコーン状部材４ａと、このコーン状部材４ａの外周部に複数個（図では８個）、周方向にほぼ等間隔で配置された角柱（リブ）３とを有している。リブ３は、吸込口２への流路を形成するため、およびコーン状部材４ａを吸込口２に保持するために設けられている。リブ３と吸込口２、およびリブ３とコーン状部材４ａとは、それぞれボルト締結されている。
【００２８】
このように構成したピットバーレル型ポンプ５０の動作等について、以下に説明する。ピットバーレル型ポンプ５０において、バーレル型に形成されたピット１の上部に位置するピット１の吸込口９から流れＦａとして吸込まれた流体は、立軸ポンプ８の直線部１２ａの周囲部に回りこんだ流れＦｂとともに、ピット１の内壁面と立軸ポンプ８の外周面との間をピット１の吸込口９からポンプ８の吸込口２へ向けての鉛直下方の流れＦｃ、Ｆｄとなる。
【００２９】
そして、ピット１の下部に位置する立軸ポンプ８の吸込口２に導かれる流れＦｅ、Ｆｆを形成する。立軸ポンプ８の吸込口２に到達した流れは、羽根車６の回転により鉛直上方へ導かれ、羽根車６、次いで案内羽根７を経て、吐出し流路への流れＦｊとなって、ピットバーレル型ポンプ５０外へ排出される。
【００３０】
羽根車６は、主軸５に接続された図示しない原動機により駆動される。そして、立軸ポンプ８の吸込口２から吸い込まれた作動流体である水に、羽根車６の回転によりエネルギーを付与し、流体を昇圧する。案内羽根７は静止流路であり、羽根車６が流体に与えた流れの周方向旋回成分を軸方向に整流し、圧力回復させる。
【００３１】
ポンプ８の吸込口２の下部に位置するピット１の最下部から、ポンプ８の吸込口２に向かって発生する水中渦の発生を抑制するために、ピット１の最下部に渦発生防止装置４を設ける。本実施例では、旋回防止板の代わりにコーン状の渦発生防止装置４を取り付けている。
【００３２】
ところで、ブライン循環用ポンプの場合、ピット１の吸込口９での流体の圧力は、大気圧以下である。さらに、土木施工、ピット１製作のコスト低減のため、ピット深さが浅くなる傾向にある。そのため、ポンプ８の吸込口２近傍のポンプ押し込み圧力は低く、大気に接する自由表面を有する一般的なポンプと比べて、水中渦や羽根車に生じるキャビテーションが発生しやすい条件で使用される。そのため、ポンプ８の吸込口２に設置される渦発生防止装置４には、水中渦の発生を防止し、ピット１の上部から流下してくる流体の流れを妨げることなく、均一にポンプ８の羽根車に導かれることが求められる。
【００３３】
また、バーレル型のピット１の材料には、ステンレス鋼やその他の金属、ＦＲＰやガラス繊維を混入したＧＦＲＰに代表される強化プラスティックが用いられる。本実施例では、強化プラスティックでピット１を製作している。この場合には、渦発生を防止するためのコーン状の渦発生防止装置４を吸込口２と一体鋳造等するのが困難になる。そこで立軸ポンプ８の吸込口２の下方に、渦発生防止装置４をリブ３を用いて締結することにより、吸込口２と渦発生防止装置４を一体化している。このようにすることにより、渦発生防止装置４付き立軸型ポンプ８をピット１の内部に上方から吊り下げ設置することが可能になる。
【００３４】
従来は、吊り下げられたポンプ８の吸込口２の下方であってピット１側に、渦発生防止用旋回防止板やコーン状の渦発生防止装置を取り付けていた。本実施例によれば、ピット１の上部から吊り下げ設置したポンプ８の吸込口２の下側に、渦発生防止用のコーン状部材４ａを、周方向に複数配置したリブ３で吸込口２と一体化している。立軸ポンプ８をこのような構成としているので、吸込口２の最外径φｄ０は、ピット２の上方からの流体の流れを妨げることが無いように、案内羽根７の最外径φｄ３よりも小さくすることが望ましい。
【００３５】
図２に、立軸ポンプ８の吸込口２とリブ３で一体化した渦発生防止装置４を、横断面図で示す。図２は、図１の断面線１０に沿う図である。コーン状の渦発生防止装置４は、ポンプ吸込口２と同心位置に配置されている。コーン状の渦発生装置４を、ポンプ８の吸込口２の下側に設置したので、ポンプ８の吸込口２で局所的に発生する急激な増速流れを抑制することができる。その結果、水中渦の発生を防止できる。なお、コーン状の渦発生防止装置４を用いたことにより、多段に構成された立軸ポンプ８の回転軸５のオーバーハング量が増大する場合には、ポンプ８の回転軸５を渦発生防止装置４のコーン状部材４ａにまで延在させ、コーン状部材４ａに保持した軸受で回転軸５の軸端を回転支持すれば、オーバーハング量を低減できる。
【００３６】
本実施例によれば、バーレル型ピットの底部側に渦発生防止装置を取り付ける必要が無く、ピットの製作性を優先させた設計が可能になり、ピットの製作コストを低減できる。また、金属材料でピットを製作した場合には、渦発生防止装置を溶接でポンプの吸込口に取り付けることができるので、形状変更が比較的容易になる。さらに、ピットを強化プラスティック等で製作すると、ピット自体を追加工する等の形状変更は強度変化をもたらし困難であるとともに製作コストが高くなるが、本実施例ではピット自体には何等の変更を加えないので、製作性および経済性に富む。
【００３７】
また、本実施例によれば、ピット１とポンプ８の吸込口２の間に渦発生防止装置４を配置したので、ポンプの部分流量域での運転時に発生するキャビテーションを伴う羽根車入口逆流が、ピット１に損傷を与えることを防止できる。仮に渦発生防止装置４に損傷が生じても、吊り下げ設置したポンプ８を引き上げれば、ポンプ８の引き上げと同時に渦発生防止装置４も取り出せるので、渦発生防止装置の損傷部のメンテナンスが容易になる。
【００３８】
さらに、渦発生防止装置４の形状を変更する必要が生じても、渦発生防止装置４を簡単に取り出せるので、ピットの底面に渦発生防止装置が固定設置されている場合と比較して、ハンドリングが容易になる。さらにまた、本実施例によれば、ピット内に吊り下げ設置したポンプを更新する際に、ピットの底部の形状を考慮せずに渦発生防止装置を設計できるので、既存のピット１を流用でき、ポンプの更新に掛かる時間やコストを抑制できる。
【実施例２】
【００３９】
本発明に係るピットバーレル型ポンプの他の実施例を、図３および図４を用いて説明する。図３は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図であり、図４は図３の断面線１０に沿う横断面図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、コーン状の渦発生防止装置ではなく、十字に組み合わせた旋回防止板１１を渦発生防止装置４ｂに用いたことにある。水中渦は、旋回流れの旋回中心で圧力が低下することに起因して発生するので、に示した旋回防止板１１を設けると、ポンプ８の吸込口２付近での旋回流れが抑制される。これにより、水中渦の発生を防止する。旋回防止板１１は、高さｈ、長さＬ／２の板４枚を十字型に組み合わせている。なお、流れがよりスムーズに羽根車６に吸込まれるよう、各旋回防止板１１は高さ方向にテーパ状に形成されている。
【００４０】
本実施例においても、上記実施例と同様に、ピットバーレル型ポンプにおいて、製作性を優先させたピット底部の設計が可能になる。また、ピット底部の損傷を防止でき、かつ渦発生防止装置のメンテナンスや形状変更が容易になる。さらに、ポンプの更新時に、既存のピットの流用が容易となる。
【実施例３】
【００４１】
本発明に係るピットバーレル型ポンプのさらに他の実施例を、図５および図６を用いて説明する。図５は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図であり、図６は図５の断面線１０に沿う横断面図である。本実施例では、図１に示した実施例の渦発生防止装置４のコーン状部材４ａに、さらに旋回流れを抑制する旋回防止板１１ｂを付加した構造としている。その他は、図１に示した実施例と同一である。旋回防止板１１ｂは、高さｈ、厚さｔ、コーン状部材４ａと組み合わせたときに外径方向の長さがＬとなっている。このような形状としたので、ポンプ吸込口で局所的に発生する急激な増速流れを抑制することができる。また、吸込口２の軸心部で発生しやすい旋回流れを抑制することが可能となり、より水中渦の発生を防止する効果が得られる。
【００４２】
本実施例によれば、図１に示した実施例の場合と同様に、製作性を優先させたピット底部の設計が可能になる。また、ピット底部の損傷を防止でき、かつ渦発生防止装置のメンテナンスや形状変更が容易になる。さらに、ポンプの更新時に既存のピット１の流用が容易になる。
【実施例４】
【００４３】
本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０のさらに他の実施例を、図７を用いて説明する。図７は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図である。本実施例では図１に示した実施例と、ピット１ａの形状が異なっている。従来、ピット１の耐圧性を考慮してピット１の底面１ｂは圧力容器の鏡板のように外側に膨らんだ形状となっていたが、他の手段で耐圧製が保障されるときは、平面１ｄ状にすることも可能である。すなわち、ピット１の厚さが厚い、ピットに加わる応力が少ない等の場合である。このようにすれば、ピットの製作性およびピット周囲部の製作性が向上する。
【００４４】
ピット１ａが有底円筒状となったので、ピット１ａの下隅に角部が形成され、流れの淀みが発生するおそれがある。これらは吸込み渦発生の要因となるので、本実施例では、渦発生防止装置４を構成するコーン状部材４ｆの底面側外周部４ｇを、上方に曲がった曲面形状としている。さらに、コーン状部材４ｆの外径φｄｖを、ポンプ８の吸込口２ｂの外径φｄ０よりも大径にしている。その他は、図１に示した実施例と同様である。
【００４５】
本実施例によれば、図１に示したコーン状部材４ａの底部形状が曲率を持ち、ピット１ａの上部から流下する流体をより滑らかにポンプ８の吸込口２ｂに導くことができる。さらに、ピット１ａの上方からポンプ８の吸込口２ｂへ流入する流れがより滑らかになるように、ポンプ８の吸込口２ｂの最外径部も上方に曲がった曲面としている。ピットの底部の形状に関わらず、ポンプの吸込口へ流れが滑らかに導かれるように制御することが可能となり、水中渦の発生を防止できる。ひいては、ピット１ａの上部から吸込口２ｂへ流入する流れを制御できるので、ポンプ８の吸込部で発生する損失を低減できる。
【実施例５】
【００４６】
本発明に係るピットバーレル型ポンプ５０のさらに他の実施例を、図８を用いて説明する。図８は、ピットバーレル型ポンプ５０の縦断面図である。本実施例は、図７に示した実施例と立軸ポンプ８の吸込口２ｄの形状のみ相違している。図７の実施例では、吸込口２ａの外周側を上方に反らせて流れＦｅ、Ｆｆを滑らかに吸込口２ａに導いていた。本実施例では流れＦｅ、Ｆｆをさらに滑らかに吸込口２ｄへ導くために、吸込口２ｄの外周側に形成される凹み部２ｃを、部材２ｆで覆っている。これにより、吸込口２ｄの外周部は外径φｄ５のほぼ円筒形状となり、くびれ部がなくなっている。
【００４７】
ピット１ａの上方からポンプ８の吸込口２ｄへ向かって流体が下方へ流れるときに、ピット１ａの上方から流入した流体は案内羽根７の外周（外径φｄ３部）を通過する際に、縮流となる。ポンプ８の外周部とピット１ａの内周部との間に形成される空間は、案内羽根７の最大径部を経ると次第に増大し、ポンプの吸込口２の最小径φｄ５部から再び縮小流路に転じる。そして、ポンプ８の吸込口２端部で極小流路面積となる。このような拡大および縮小を繰り返す流路を流体が流通すると、流れの損失が増加する。
【００４８】
この不具合を解消するために、ピット１ａの内部における流路断面積の変化を小さくして、ポンプ８の吸込口２ｄの最大径φｄ０部を上方へ延長し、流路断面積の変化に伴う流路損失の低減を図っている。本実施例によれば、ピット１ａの内部で発生する損失を低減しポンプ８の流体効率の低下を防止できる。さらに、渦の発生を防止することができる。
【００４９】
なお、本実施例では、案内羽根７のフランジ面下部からポンプ８の吸込口２ｄの上部間での流路の拡大および縮小による損失を低減する構造としたが、ポンプ８の吸込口２の最大径を案内羽根７の最大径と同じかそれよりも小さくすれば、上記と同様の効果が得られる。
【００５０】
上記各実施例に記載のように、ポンプの吸込口に旋回防止装置を一体的に設け、ポンプの最大径を案内羽根部の最大径としているので、ポンプ外径とピット内周間に形成される流れ空間はポンプの大きさで規定でき、ピットの内径を旋回防止装置に応じて変更する必要がない。すなわち、ポンプ仕様が決まれば、ピットの仕様決定できピットを小型化できる。
【００５１】
なお、上記実施例ではピットを強化プラスティックで製作した例を説明したが、上述したとおり、ステンレス鋼やその他の金属、ＦＲＰやガラス繊維を混入したＧＦＲＰ等、耐食性に優れるものであれば、どのような材料でできたピットにも本発明は適用できる。また、耐食性がそれほど無くとも表面処理等がきる場合、耐食性を要求されない環境で使用する場合は、もちろん他の材料でもかまわず、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１ａ…ピット、１ｂ、１ｄ…底面、２、２ａ、２ｂ、２ｄ…（ポンプ）吸込口、２ｃ…凹み部、２ｆ…円筒部、３…リブ、４…渦発生防止装置、４ａ、４ｆ…コーン状部材、４ｃ…円板部材、４ｇ…外周部、５…回転軸、６…羽根車、７…案内羽根、８…立軸ポンプ、９…（ピット）吸込口、１０…断面位置、１１、１１ｂ…旋回防止板、５０…ピットバーレル型ポンプ、ｄ０…吸込口外径、ｄ３…案内羽外径、ｄ５…吸込み最小径、ｄｖ…渦発生防止装置外径、Ｆａ〜Ｆｊ…流れ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーレル型のピット内部に立軸ポンプを吊り下げ収容したピットバーレル型ポンプにおいて、
前記立軸ポンプは作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口と、この吸込口に隣り合い回転軸に取り付けられた羽根車と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根とを備え、前記ポンプ吸込口の下側であってこのポンプ吸込口に渦発生防止装置を付設し、前記ポンプ吸込口および前記渦発生防止装置の外径を前記案内羽根の最大外径よりも小径として前記ピットから前記立軸ポンプとともに前記渦発生防止装置を取り出し可能にしたことを特徴とするピットバーレル型ポンプ。
【請求項２】
前記渦発生防止装置は、コーン状に形成したコーン状部材と、このコーン状部材の外周側に周方向に間隔を置いて配置した複数のリブとを有し、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化したことを特徴とする請求項１に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項３】
前記渦発生防止装置は、平板またはテーパ状に形成された平板を円板またはコーン状に形成した部材と組み合わせて形成されており、前記円板またはコーン状に形成した部材の外周部には周方向に間隔を置いて複数のリブが配置されており、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化したことを特徴とする請求項１に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項４】
前記ピットが、強化プラスティック製であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項５】
前記ピットを有底円筒状に形成し、前記渦発生防止装置のピットに接する底面を外周部が上に添った曲面で形成したことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項６】
上端部にフランジが形成されたバーレル型のピットを収納する凹部を地表面に形成した後バーレル型のピットをこの凹部に保持し、前記ピットのフランジに立軸ポンプに形成したフランジを当接させて立軸ポンプを前記ピット内に収容するとともに前記立軸ポンプを吊り下げ状態で収容し、前記立軸ポンプを請求項１ないし５のいずれかに記載の立軸ポンプとしたことを特徴とするピットバーレル型ポンプの組込み方法。
【請求項１】
バーレル型のピット内部に立軸ポンプを吊り下げ収容したピットバーレル型ポンプにおいて、
前記立軸ポンプは作動流体を吸込むため下端部に設けたポンプ吸込口と、この吸込口に隣り合い回転軸に取り付けられた羽根車と、羽根車の下流側に配置され羽根車で旋回成分を付与された作動流体を昇圧する案内羽根とを備え、前記ポンプ吸込口の下側であってこのポンプ吸込口に渦発生防止装置を付設し、前記ポンプ吸込口および前記渦発生防止装置の外径を前記案内羽根の最大外径よりも小径として前記ピットから前記立軸ポンプとともに前記渦発生防止装置を取り出し可能にしたことを特徴とするピットバーレル型ポンプ。
【請求項２】
前記渦発生防止装置は、コーン状に形成したコーン状部材と、このコーン状部材の外周側に周方向に間隔を置いて配置した複数のリブとを有し、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化したことを特徴とする請求項１に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項３】
前記渦発生防止装置は、平板またはテーパ状に形成された平板を円板またはコーン状に形成した部材と組み合わせて形成されており、前記円板またはコーン状に形成した部材の外周部には周方向に間隔を置いて複数のリブが配置されており、前記複数のリブを前記ポンプ吸込口に固定することにより前記渦発生防止装置と前記ポンプ吸込口を一体化したことを特徴とする請求項１に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項４】
前記ピットが、強化プラスティック製であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項５】
前記ピットを有底円筒状に形成し、前記渦発生防止装置のピットに接する底面を外周部が上に添った曲面で形成したことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のピットバーレル型ポンプ。
【請求項６】
上端部にフランジが形成されたバーレル型のピットを収納する凹部を地表面に形成した後バーレル型のピットをこの凹部に保持し、前記ピットのフランジに立軸ポンプに形成したフランジを当接させて立軸ポンプを前記ピット内に収容するとともに前記立軸ポンプを吊り下げ状態で収容し、前記立軸ポンプを請求項１ないし５のいずれかに記載の立軸ポンプとしたことを特徴とするピットバーレル型ポンプの組込み方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０４３０８（Ｐ２０１３−１０４３０８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６６１３（Ｐ２０１１−２４６６１３）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]