立軸ポンプ及びその運転方法

【課題】立軸ポンプにおいて、ポンプ容量をアップしてもポンプ設置床の床面耐荷重の不足を招くことなく、しかも既設ポンプ機場の吸込水槽内の全体の水を抜くことなく設置できるようにすること。
【解決手段】立軸ポンプ５０は、既設ポンプ機場に設置されるものであり、ポンプ設置床１０に設けられたポンプ挿通穴１１を通して吸込水槽３内に配置される外筒１と、外筒１内に配置されるポンプ本体２とを備える。立軸ポンプ５０は、外筒１の下端部１ａを吸込水槽３内の水槽底面４に載置し、水槽底面４から吸込み最高水位以上の高さにわたって設け、外筒１の上端部１ｂをポンプ設置床１０に取り付けると共に、ポンプ本体２を外筒１に着脱可能に支持している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立軸ポンプ及びその運転方法に係り、特に、ポンプ機場に設置される立軸ポンプ及びその運転方法に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の縦軸ポンプとしては、特開平１１−１５９４９１号公報（特許文献１）に示されたものがある。この縦軸ポンプは、羽根車とポンプ軸などから構成される回転体部、ポンプ軸保護管、軸受と軸受ブラケットなどから構成される回転体支持部、そしてケーシングライナ、案内羽根ケーシング、吐出ディフューザを一体に組み合わせてプルアウト部を構成している。このプルアウト部は、円筒状の吐出ケ−シング（外筒）と分離され、上方に引き上げ可能な構造となっている。吐出ケ−シングは、ベースとこの円周上の必要個所に設けられた支持具により吸水槽（吸込水槽）の上部壁（ポンプ設置床）に支持されている。吐出ケーシングの下端には、吸込ケーシング及びその下方に吸込ベルマウスが取り付けられている。また、吸込ベルマウスの下面と吸水槽の底面との間には放射状に配列した整流板が設けられており、ポンプ荷重を強度のある吸水槽の底面で支えるとともに、ポンプ吸い込みケーシングに流入する流れを整流している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５９４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の都市化の進展に伴い、雨水不浸透面積が益々増加しており、排水ポンプ機場への雨水流入量が急激に増加するようになってきている。このため既設ポンプ機場のポンプの容量アップや機能向上等が望まれており、これらに応えるために既設ポンプ機場のポンプ更新が行われるようになってきている。
【０００５】
ポンプの容量アップを伴う更新では、次のような問題を伴うことが多い。その第一は、ポンプを容量アップすることにより、更新ポンプが既設ポンプより大型化し、機場のポンプ据え付け床面耐加重が不足する場合がある。その第二は、ポンプの容量アップのため、吸込水槽やポンプ入口に当たるベルマウスの流速が速くなり、これに伴いポンプに有害な渦の発生が起こり易くなる。この渦発生を防止するため、吸込水槽底面やポンプ近傍に渦流防止装置の設置が必要となってくる。
【０００６】
上述した特許文献１の縦軸ポンプは、吸込ベルマウスの下面と吸水槽の底面との間に整流板を設けて、ポンプ荷重を強度のある吸水槽の底面で支えるとともに、ポンプ吸い込みケーシングに流入する流れを整流しているので、ポンプの容量アップを伴う更新に用いることが可能である。
【０００７】
しかし、既設ポンプ機場のポンプ更新の場合には、新設ポンプ機場と違って吸水槽内に水が存在する。このため、特許文献１の縦軸ポンプにおける整流板を吸水槽に固定するには、吸水槽内の全体の水を排除する必要があり、広く大掛かりな排水作業が必要となっていた。例えば、吸水槽が単独水路として仕切られている場合は、上流側に設けられる角落しなどの止水装置により吸込水槽を止水した状態として水を排除することが必要であり、複数台のポンプが吸水槽を共有している場合は、共有しているポンプの運転を停止して同様の作業を行うことが必要であり、何れも排水する範囲が広く大掛かりな排水作業を必要としていた。
【０００８】
本発明の目的は、ポンプ容量をアップしてもポンプ設置床の床面耐荷重の不足を招くことなく、しかもポンプ機場の吸込水槽内の全体の水を抜くことなく設置できる縦軸ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、ポンプ設置床に設けられたポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置される外筒と、前記外筒内に配置されるポンプ本体とを備え、ポンプ機場に設置される立軸ポンプにおいて、前記外筒の下端部を前記吸込水槽内の水槽底面に載置し、前記水槽底面から吸込み最高水位以上の高さにわたって設け、前記外筒の上端部を前記ポンプ設置床に取付けたことにある。
【００１０】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記外筒の下端部を前記水槽底面に水密に載置し、前記外筒の下部に吸込み開口部を設け、前記吸込み開口部を開閉するゲートを備えたこと。
（２）前記吸込み開口部を前記ゲートで塞ぎ前記外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記水槽底面に取り付けられた渦流防止装置を備えたこと。
（３）前記外筒の下端部の噴出口から圧力水を噴出して前記水槽底面に溜まった泥やゴミ等を除去する圧力噴出手段を備えたこと。
（４）前記外筒の下端部と前記水槽底面との間の水密を保つ柔軟性の封水リングを前記外筒の下端部に取り付けたこと。
（５）前記吸込み開口部を前記ゲートで塞ぎ前記外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記水槽底面に固められたコンクリート上に、前記外筒の下端部内周に設けたフランジ部を固定して支持したこと。
（６）外壁面に渦流防止装置を備えた前記外筒を前記ポンプ挿通穴を通して前記吸込水槽内に配置したこと。
（７）前記ポンプ本体を前記外筒から引き出し可能に取り付けると共に、前記ポンプ本体のベルマウスの下端外周と前記外筒の内周面との隙間を微少としたこと。
（８）前記ポンプ本体をプルアウト構造としたこと。
（９）前記立軸ポンプは既設ポンプ機場に設置するものであり、前記ポンプ本体を前記外筒に着脱可能に支持したこと。
【００１１】
また、本発明の第２の態様は、ポンプ設置床に設けられたポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置される外筒と、前記外筒内に配置されるポンプ本体とを備え、前記外筒の下端部を水槽底面に水密に載置し、前記外筒の上端部を前記吸込水槽の吸込み最高水位以上の高さとし、前記外筒の下部に吸込み開口部を設け、前記吸込み開口部を開閉するゲートを備えた立軸ポンプを用い、前記立軸ポンプの運転時には前記ゲートを開いて運転し、前記立軸ポンプの長期停止時には前記ゲートを閉じ且つ前記外筒内を空気、腐食性の低い液体、腐食インヒビターの溶液等の防食性流体で満たした状態とする立軸ポンプの運転方法にある。
【００１２】
また、本発明の第３の態様は、ポンプ設置床のポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置された据え付け用外筒の下端部を水槽底面に水密に載置し且つ前記据え付け用外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記吸込水槽の底面に設置された渦流防止装置と、前記据え付け用外筒を取り除いた状態で前記ポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に挿入され、下面吸込口が前記渦流防止装置に対向するように配置されたポンプ本体と、を備えた立軸ポンプにある。
【発明の効果】
【００１３】
係る本発明の立軸ポンプ及びその運転方法によれば、ポンプ容量をアップしてもポンプ設置床の床面耐荷重の不足を招くことなく、しかもポンプ機場の吸込水槽内の全体の水を抜くことなく設置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。なお、本発明は、それぞれの実施形態を必要に応じて適宜に組み合わせることにより、さらに効果的なものとすることを含む。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の縦軸ポンプを図１から図３を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態の縦軸ポンプ５０を据付けた状態を示す図、図２は図１の縦軸ポンプ５０の据え付け途中の状態を示す図、図３は図１の縦軸ポンプ５０の外筒下部の拡大図である。本実施形態の立軸ポンプ５０は、既設ポンプ機場に設置されるものであり、具体的には、都市排水機場用の立軸斜流ポンプの例である。
【００１５】
この立軸ポンプ５０は、図１に示すように、ポンプ設置床１０のポンプ挿通穴１１を通して吸込水槽３内に配置される外筒１と、外筒１内に配置されるポンプ本体２と、外筒１内の水槽底面４に取り付けられた渦流防止装置１９と、を主要構成要素として備えている。
【００１６】
外筒１は縦長の円筒状部材で構成されている。外筒１は、下端部１ａが水槽底面４に水密に載置され、水槽底面４から吸込み最高水位以上の高さにわたって設けられ、フランジで形成された上端部１ｂがポンプ設置床１０のベース５上に載置して取り付けられている。
【００１７】
外筒１の下部に全周にわたって複数の吸込み開口部６が設けられている。この吸込み開口部６は、ポンプ運転時に水の流入口となる。吸込み開口部６が形成されている外筒１の下部は厚肉に形成されている。ポンプ本体２の荷重を外筒１を介して水槽底面で分担する場合には、外筒１の下部に形成した厚肉部により吸込み開口部６を設けたことによる強度の低下を補ってポンプ本体２の荷重を確実に分担できる。
【００１８】
ポンプ本体２は、吸込み開口部６の直ぐ上から上方に延びるように外筒１内に配置され、さらに外筒１の上方へ突き出して配置されている。ポンプ本体２の上部の外周にはフランジ部２ａが取り付けられている。このフランジ部２ａは、外筒１の上端フランジ部１ａに載置されると共に、着脱可能に取り付けられている。
【００１９】
係る構成によって、外筒１及びポンプ本体２の荷重が水槽底面４にも分担されることとなり、ポンプ設置床１０で分担する荷重を低減することができるので、既設ポンプよりポンプ重量が増加することとなっても、既設のポンプ設置床１０の床面耐荷重の不足を招くことなく、容量アップした縦軸ポンプ５０を設置することができる。ここで、外筒１自身を水槽底面４に載置するようにしているので、吸込水槽３内の全体の水を抜くことなく、外筒１を配置するだけでポンプ本体２の荷重を外筒１を介してポンプ設置床１０で分担することができる。
【００２０】
吸込み開口部６の内側には、図２及び図３に示すように、吸込み開口部６を開閉するゲート７が設けられている。ゲート７は、外筒１の内周より僅かに小径の外周面を有する円筒状部材で構成されている。ゲート７の外周面には、吸込み開口部６の上下に位置して、リング状のＯリング８が嵌め込まれ、ゲート７の水密を保つようになっている。
【００２１】
ゲート７で吸込み開口部６を閉じた状態の外筒１をポンプ設置床１０のポンプ挿通穴１１を通して吸込水槽３内に配置し、その下端部１ａを水槽底面４に水密に載置する。この状態で外筒１内の水を排除する。この水の排除は、吸込水槽３内の全体の水を排除することに比較して、極めて容易に行うことができる。
【００２２】
この吸込水槽３内の水を排除した状態で、横断面十字形の渦流防止装置１９を外筒１内の水槽底面４に取り付ける。ポンプの容量アップによってポンプ入口のベルマウス１７の流速が速くなっても、渦流防止装置１９によりポンプに有害な渦の発生を防止することができる。
【００２３】
渦流防止装置１９を取り付けた状態で、ゲート７を引き上げて外筒１から取り外す。これによって、外筒１内には吸込み開口部６を通して水が流入される。なお、ゲート７の上端部には吊り具９が取り付けられており、この吊り具９を利用してゲート７の引き上げを容易に行うことができる。
【００２４】
このゲート７が取り外されて外筒１内に水が満たされた状態で、図１に示すように、ポンプ本体２を外筒１内に収納し、このフランジ部２ａを外筒１の上端フランジ部１ｂに載置してボルト等の締結具で固定して取り付けることにより、立軸ポンプ５０の据え付けが完了する。ポンプ本体２は締結具を外すことにより、外筒１から取り外すことができる。
（第２〜第１２実施形態）
次に、本発明の第２〜第１２実施形態について図４〜図１４を用いて説明する。これらの第２〜第１実施形態は、以下に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００２５】
図４に示す第２実施形態では、外筒１の下端部１ａの噴出口１２から圧力水を噴出して水槽底面４に溜まった泥やゴミ等を除去する圧力噴出手段を備えたものである。噴出口１２にはホース１３を介して外筒１の上方から圧力水を供給するようになっている。
【００２６】
この第２実施形態によれば、外筒１を吸込水槽３の水槽底面４に載置する際に噴出口１２から圧力水を噴出することにより、水槽底面４の上を掃除することができ、外筒１を吸込水槽３へ設置した時の水槽底面４と外筒１の下端面との密着を良くすることができる。
【００２７】
図５に示す第３実施形態では、外筒１の下端部１ａと水槽底面４との間の水密を保つ柔軟性のある封水リング１４を外筒１の下端部１ａに取り付けたものである。この封水リング１４は、外筒１を水槽底面４に載置した際に、外筒１の重量により変形して水槽底面４に密着される。
【００２８】
この第３実施形態によれば、封水リング１４により水槽底面４との密着を良くすることができる。
【００２９】
図６に示す第４実施形態では、吸込み開口部６をゲート７で塞ぎ外筒１内の水を排除した状態で、外筒１内の水槽底面４にコンクリート１６が固められる。このコンクリート１６の上に外筒１の下端部１ａ内周に設けたフランジ部を載置した状態とし、外筒１をコンクリート１６にボルト１５で固定する。
【００３０】
この第４実施形態によれば、水槽底面４をコンクリート１６で補強して立軸ポンプ５０を支持することができる。
【００３１】
図７、図８は本発明のさらに他の実施形態であり、外筒１をさらに確実に固定するために、水槽床面４にコンクリート１６を設けた点が図１に示した実施形態と相違する。ここで、図７に示した第５実施形態では、渦流防止装置１９が軸方向に延びる十字形をしているのに対し、図８に示した第６実施形態では、、渦流防止装置１９はラッパ形をしている。
【００３２】
図９に示す第７実施形態では、第１実施形態の渦流防止装置１９の代わりに、外筒１の外壁面に円板リング状の渦流防止装置２０を備えたものである。図１０に示す第８実施形態では、第１実施形態の渦流防止装置１９の代わりに、外筒１の外壁面に円筒状で且つ多数の穴を有する渦流防止装置２０を備えたものである。
【００３３】
図１１に示す第９実施形態では、ゲート７を随時開閉可能な構造としている。すなわち、ポンプ運転時等、外筒１の下部に設けられた開口部６を介して、吸込水槽３とポンプ２を連通させる場合は吊り具９によりゲート７を上方に引き上げる。一方、吸込水槽３とポンプ２を遮断させる場合は吊り具９によりゲート７を下方に引き下ろす。ゲート７を下方に引き下ろすことで、吸込水槽３と外筒１内、すなわちポンプ２を遮断することができる。この遮断した状態において、圧縮空気を外筒１内に送り込み、連通管２２から外筒１内のポンプ取り扱い水を排除し、ポンプ２を水没状態から回避させることで、腐食やポンプ２内への沈殿物の堆積を防ぐことができる。また、別の手段として、ポンプ取り扱い水よりきれいな清水で外筒１内を満たすかさらに防食用インヒビターの入った液で外筒１内を満たすことによって、さらに防食効果を高めることができる。
【００３４】
図１２に示す第１０実施形態では、ポンプ本体２のベルマウス１７の外径部と外筒１のゲート７摺動面とを微少な隙間としたものである。これによって、ポンプの振動が抑制できる。
【００３５】
図１３に示す第１１実施形態では、外筒１を図６で示した構造とすると共に、ポンプ本体２をプルアウト構造としたものである。これにより、ポンプベルマウス１７、ボウルケーシング部１８の質量を外筒１で支持することになり、ポンプ設置床１０の荷重軽減を図ることができる。
【００３６】
図１４に示す第１２実施形態では、渦流防止装置１９とポンプ本体２が次のようにして設置される。
【００３７】
まず、図１４（ａ）に示すように、ポンプ設置床１０のポンプ挿通穴１１を通して吸込水槽２内に配置された据え付け用外筒２１の下端部１ａを水槽底面４に水密に載置し、据え付け用外筒２１内の水を排除する。
【００３８】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、据え付け用外筒２１内の水槽底面４に円錐形状の渦流防止装置１８を設置した後、図１４（ｃ）に示すように、据え付け用外筒２１を取り除く。しかる後、ポンプ挿通穴１１を通して吸込水槽３内にポンプ本体２挿入し、ベルマウス１７が渦流防止装置１９に対向するようにポンプ本体２を設置する。
【００３９】
この第１１実施形態によれば、既設ポンプ機場の吸込水槽内の全体の水を抜くことなく設置できる縦軸ポンプの提供が可能である。この第１１実施形態では、外筒２１を吸込み最高水位よりも高くしているので、ポンプ施行場所場所の水を排水しなくとも、施行時に外筒２１内に水が流れ込むことなく、施行が容易になる。また、施行後には外筒２１を取り外せるので、外筒２１の保守が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の縦軸ポンプを据付けた状態を示す図である。
【図２】図１の縦軸ポンプの据え付け途中の状態を示す図である。
【図３】図１の縦軸ポンプの外筒下部の拡大詳細図である。
【図４】本発明の第２実施形態の縦軸ポンプの外筒下部の詳細図である。
【図５】本発明の第３実施形態の縦軸ポンプの外筒下部の詳細図である。
【図６】本発明の第４実施形態の縦軸ポンプの外筒下部の詳細図である。
【図７】本発明の第５実施形態の縦軸ポンプの下部の詳細図である。
【図８】本発明の第６実施形態の縦軸ポンプの下部の詳細図である。
【図９】本発明の第７実施形態の縦軸ポンプを据付けた状態を示す図である。
【図１０】本発明の第８実施形態の縦軸ポンプを据付けた状態を示す図である。
【図１１】本発明の第９実施形態の縦軸ポンプの下部の詳細図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態の縦軸ポンプの下部の詳細図である。
【図１３】本発明の第１１実施形態の縦軸ポンプを据付けた状態を示す図である。
【図１４】本発明の第１２実施形態の縦軸ポンプポンプ据付け手順を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…外筒、１ａ…下端部、１ｂ…上端部、２…ポンプ本体、３…吸込水槽、４…水槽底面、５…ベース、６…吸込み開口部、７…ゲート、８…パッキン、９…吊り具、１０…ポンプ設置床、１１…ポンプ挿通穴、１２…圧力水噴出口、１３…圧力水給水ホース、１４…封水リング、１５…ボルト、１６…コンクリート、１７…ベルマウス、１８…ボウルケーシング部、１９…渦流防止装置、２０…渦流防止装置、２１…据付け用外筒、２２…連通管、５０…縦軸ポンプ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ設置床に設けられたポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置される外筒と、前記外筒内に配置されるポンプ本体とを備え、ポンプ機場に設置される立軸ポンプにおいて、
前記外筒の下端部を前記吸込水槽内の水槽底面に載置し、前記外筒を前記水槽底面から吸込み最高水位以上の高さにわたって設け、前記外筒の上端部を前記ポンプ設置床に取付けたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記外筒の下端部を前記水槽底面に水密に載置し、前記外筒の下部に吸込み開口部を設け、前記吸込み開口部を開閉するゲートを備えたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項３】
請求項２において、前記吸込み開口部を前記ゲートで塞ぎ前記外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記水槽底面に取り付けられた渦流防止装置を備えたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項４】
請求項２において、前記外筒の下端部の噴出口から圧力水を噴出して前記水槽底面に溜まった泥やゴミ等を除去する圧力噴出手段を備えたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項５】
請求項２において、前記外筒の下端部と前記水槽底面との間の水密を保つ柔軟性の封水リングを前記外筒の下端部に取り付けたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項６】
請求項２において、前記吸込み開口部を前記ゲートで塞ぎ前記外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記水槽底面に固められたコンクリート上に、前記外筒の下端部内周に設けたフランジ部を固定して支持したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項７】
請求項１において、外壁面に渦流防止装置を備えた前記外筒を前記ポンプ挿通穴を通して前記吸込水槽内に配置したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項８】
請求項１において、前記ポンプ本体を前記外筒から引き出し可能に取付けると共に、前記ポンプ本体のベルマウスの下端外周と前記外筒の内周面との隙間を微少としたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項９】
請求項１において、前記ポンプ本体をプルアウト構造としたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項１０】
請求項１において、前記立軸ポンプは既設ポンプ機場に設置するものであり、前記ポンプ本体を前記外筒に着脱可能に支持したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項１１】
ポンプ設置床に設けられたポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置される外筒と、前記外筒内に配置されるポンプ本体とを備え、前記外筒の下端部を水槽底面に水密に載置し、前記外筒の上端部を前記吸込水槽の吸込み最高水位以上の高さとし、前記外筒の下部に吸込み開口部を設け、前記吸込み開口部を開閉するゲートを備えた立軸ポンプを用い、
前記立軸ポンプの運転時には前記ゲートを開いて運転し、前記立軸ポンプの長期停止時には前記ゲートを閉じ且つ前記外筒内を空気、腐食性の低い液体、腐食インヒビターの溶液等の防食性流体で満たした状態とすることを特徴とする立軸ポンプの運転方法。
【請求項１２】
ポンプ設置床のポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に配置された据え付け用外筒の下端部を水槽底面に水密に載置し且つ前記据え付け用外筒内の水を排除した状態で前記外筒内の前記吸込水槽の底面に設置された渦流防止装置と、
前記据え付け用外筒を取り除いた状態で前記ポンプ挿通穴を通して吸込水槽内に挿入され、下面吸込口が前記渦流防止装置に対向するように配置されたポンプ本体と、を備えたことを特徴とする立軸ポンプ。

【図１】