JP5563365B2

JP5563365B2 - 水中ポンプ用攪拌体及びこれを用いた水中ポンプ

Info

Publication number: JP5563365B2
Application number: JP2010109509A
Authority: JP
Inventors: 俊宣荒岡; 利文荒岡
Original assignee: 株式会社東洋電機工業所
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: JP2011236829A

Description

本発明は、浚渫現場、土木現場、下水処理場、又は工場排水沈殿池等の水底の沈殿物を攪拌して浮揚させた後、周囲の水で希釈しながら吸引して、所望の箇所に排出するために用いる水中ポンプに取付ける水中ポンプ用攪拌体及びこれを用いた水中ポンプに関する。

特許文献１には上記した目的に供される攪拌体を備えた水中ポンプが提案されている。その代表例を図６に示すが、この水中ポンプ８０は、下面中央部に吸引開口８１が、外周壁の一部に排出開口８２がそれぞれ形成され、内部にはモータ８３によって回転駆動される回転軸８４に固定されるインペラ８５を備えたインペラケーシング８６と、上部がインペラケーシング８６の下端に連通連結されると共に、周囲に複数の吸込流用開口８７を備えた筒状のストレーナ８８と、インペラケーシング８６及びストレーナ８８を貫通して配置された回転軸８４の下部に固定された攪拌体８９を備えている。

上記した構成によって、モータ８３の駆動と共に回転軸８４を回転して、インペラ８５と攪拌体８９が一体的に回転し、攪拌体８９の回転によって攪拌水流を発生させて、この攪拌水流によって水底沈殿物を浮揚させると共に、吸込流用開口８７を通してストレーナ８８内に吸込み、その後インペラケーシング８６を介して排出開口８２から、水底沈殿物を外部に排出している。

特開平１０−９１８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている攪拌体では、必要以上に水底沈殿物を発散させた結果、若しくは、沈殿物の浮揚が十分に行われない結果、沈殿物の吸い上げ回収率が低下したり、攪拌に消費されるエネルギーが必要以上に大きくなって、エネルギーコストの増大を招くと共に、モータひいてはポンプの大型化を齎していた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、より小さな動力で水底沈殿物を効率よく浮揚させ、吸い上げることが可能な水中ポンプ用攪拌体及びこれを用いた水中ポンプを提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る水中ポンプ用攪拌体は、逆截頭直円錐形状を有する基幹部と、該基幹部の外側に所定円周間隔を有して設けられる複数の螺旋羽根と、前記基幹部の基端側に同軸的に形成されるボス部とを備える水中ポンプ用攪拌体において、
前記螺旋羽根の枚数を３枚とし、軸方向に見て前記螺旋羽根の羽根角αを６０〜９０度、隣り合う前記攪拌羽根の隙間角度βを３０〜６０度とし、
更に、前記螺旋羽根の子午面形状がなす角度を３０〜４２度とした。
ここで、子午面形状とは、螺旋羽根の軸線（回転中心）を通る任意の断面（即ち、子午面）を重ね合わせて形成される形状、あるいは回転軸を直角方向から見た回転軌跡の形状をいい、子午面形状のなす角度は、螺旋羽根を回転させた回転体の両側線のなす角度に一致する。

第１の発明に係る水中ポンプ用攪拌体において、前記螺旋羽根は半径方向端部においても一定の厚みを有することができる。

第２の発明に係る水中ポンプは、第１の発明に係る水中ポンプ用攪拌体を下部に備えている。

第１の発明に係る水中ポンプ用攪拌体及びこれを用いた第２の発明に係る水中ポンプは、螺旋羽根の子午面形状がなす角度を３０〜４２度としたので、少ない動力で水底沈殿物を効率よく浮揚させ、吸い上げることができる。

本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ用攪拌体を具備する水中ポンプの正断面図である。同水中ポンプ用攪拌体の斜視図である。同水中ポンプ用攪拌体の平面図である。同水中ポンプ用攪拌体の底面図である。螺旋羽根の子午面形状を併せて示す同水中ポンプ用攪拌体の正面図である。従来例に係る水中ポンプの正断面図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ用攪拌体及びこれを用いた水中ポンプについて説明する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１０は、主要部が腐食しにくく耐摩耗性を有するステンレス又は特殊鋼からなって、回転軸１１が垂直に配置されたモータ部１２と、モータ部１２の下部に設けられたポンプ部１３と、ポンプ部１３の下部に設けられた攪拌部１４とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。

モータ部１２は、筒状の中間ハウジング１５内に設けられたステータ１６と、ステータ１６の内側に隙間を有して配置され回転軸１１に固定されたロータ１７とを有し、中間ハウジンク１５の上下にはそれぞれフランジ結合されて、回転軸１１の上下を支持する軸受部１８、１９を備える上ハウジング２０と下ハウジング２１とを有している。上ハンジング２０の頂部からシール機構２２を介してステータ１６に接続されるケーブル２３が引き出され、上ハウジング２０の下部の軸受部１８には回転軸１１の上端部を回転自在に支承するラジアルベアリング２４が設けられている。下ハウジング２１には、回転軸１１の中間部を回転自在に支承するラジアルベアリング２６とスラストベアリング２７が配置されている。

ポンプ部１３は、下ハウジンク２１の下部に取付けられ、一方には排出開口２８を備え、下部中央に吸引開口２９を備えたインペラケーシング３０と、インペラケーシング３０の中央に設けられて回転軸１１に固定されたインペラ３１とを有している。なお、排出開口２８にはＬ字管３２がフランジ結合されている。また、図１において、３２ａはメカニカルシールであって、ポンプ部１３内の水が下ハウジング２１内に侵入するのを防止している。

ポンプ部１３の直下に設けられた攪拌部１４は、インペラケーシング３０の底部に設けられた有底筒状のストレーナ３３と、ストレーナ３３の下部に固定された支持部材３４と、ストレーナ３３を貫通し、回転軸１１の下端部に固定された攪拌体（水中ポンプ用攪拌体）３５とを有している。ストレーナ３３は底部及び周壁に多数の開口を有して、周囲及び底部から水及びスラッジ等を濾して導引できる構造となっている。

攪拌体３５は、腐食しにくく耐摩耗性を有するステレス鋼又は硬質の特殊鋼からなって、図２〜図５に示すように、逆截頭直円錐形状（即ち、直円錐台形状）となった基幹部３６と、基幹部３６の外側に均等に配置された複数（２〜４枚が好ましい）の螺旋羽根３７と、基幹部３６の基側（即ち、上側）に軸心を合わせて一体的に形成されたボス部３８とを有している。

ボス部３８の上側には、雌ねじ３９が形成され、回転軸１１の下端部に形成された雄ねじ４０が螺合している。４１はナットで雄ねじ４０に螺合しボス部３８のねじと協同して緩み止め作用をなす（即ち、ダブルナット効果を発揮する）構造となっている。
この実施の形態では、図５に示すように、各螺旋羽根３７の基幹部３６からの幅、即ち、基幹部３６の側面に対して法線方向の高さは等しくＨとなっている。

従って、螺旋羽根３７の先端部の子午面形状がなす角度θ（即ち、頂角）は、基幹部３６の子午面形状が形成する開き角φに等しくなって、３０〜４８度の範囲になる。ここで、螺旋羽根３７の先端部の子午面形状がなす角度θは、この攪拌体３５を軸心を中心にして回転させた場合の、螺旋羽根３７が描く円錐台の開き角（頂角）である。

このように、螺旋羽根３７の子午面形状がなす角度θを、３０〜４８度としたことによって、最小の動力で水底沈殿物を効率よく浮揚させ、吸い上げることが可能である。なお、螺旋羽根３７の子午面形状がなす角度を３０度未満にした場合は、横方向の旋回流が過度に強くなり、結果として沈殿物を周囲に発散させて吸い上げ回収率が低下する。

逆に、螺旋羽根３７の子午面形状がなす角度θを４８度より大きくした場合には、攪拌水流が過度に下向きになり、結果として沈殿物の浮揚が十分でなく、吸い上げ回収率が低下する。また、螺旋羽根３７の子午面形状がなす角度θを４８度より大きくしたまま、螺旋羽根３７の外径を大きくした場合には、動力が増して不経済となる。
なお、より好ましくは、螺旋羽根３７の子午面形状がなす角度θを３５〜４５度（更に好ましくは、３５〜４２度）とする。これによって、更に少ない動力で水底沈殿物を効率よく浮揚させ、吸い上げることができる。

また、図５において、Ｄは基幹部３６の上側円の直径を示し、例えば、インペラ３１の外径の０．２〜０．３倍の範囲にあり、ｈは基幹部３６の高さを示し、インペラ３１の高さの１．２〜２倍の範囲にある。このように形成することによって、攪拌体３５とインペラ３１に使用するエネルギーの均衡を保つ。

そして、この実施の形態においては、螺旋羽根３７の枚数は３であって、攪拌体３５を軸方向に見た螺旋羽根３７の羽根角αは６０〜９０度、隣り合う螺旋羽根３７の隙間角度βは３０〜６０度となって、軸方向に見て螺旋羽根３７が周方向に無い隙間空間４３を有している。これによって、螺旋羽根３７が隙間空間４３から吸い込んだ液状物を押し下げると共にその一部を側方に効率よく逃がすことになる。なお、螺旋羽根３７の枚数ｎは２〜４枚程度が好ましいが、隣り合う螺旋羽根３７の隙間角度βは、例えば（９０／ｎ〜１８０／ｎ）度の範囲で設けるのが好ましい。

螺旋羽根３７は下方に向かいその半径方向の幅は小さくなっているが、下端は逆截頭直円錐型の基幹部３６の下端面と同一平面上にある。また、螺旋羽根３７の半径方向外側端４４は、例えば、基幹部３６の下端の直径ｄの０．２５〜０．４倍の幅を有して、長期間使用しても容易に摩耗しない構造となっている。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、寸法変更、螺旋羽根の形状を変更したものであっても本発明は適用される。

１０：水中ポンプ、１１：回転軸、１２：モータ部、１３：ポンプ部、１４：攪拌部、１５：中間ハウジング、１６：ステータ、１７：ロータ、１８、１９：軸受部、２０：上ハウジング、２１：下ハウジング、２２：シール機構、２３：ケーブル、２４、２６：ラジアルベアリング、２７：スラストベアリング、２８：排出開口、２９：吸引開口、３０：インペラケーシング、３１：インペラ、３２：Ｌ字管、３２ａ：メカニカルシール、３３：ストレーナ、３４：支持部材、３５：攪拌体、３６：基幹部、３７：螺旋羽根、３８：ボス部、３９：雌ねじ、４０：雄ねじ、４１：ナット、４３：隙間空間、４４：半径方向外側端

Claims

逆截頭直円錐形状を有する基幹部と、該基幹部の外側に所定円周間隔を有して設けられる複数の螺旋羽根と、前記基幹部の基端側に同軸的に形成されるボス部とを備える水中ポンプ用攪拌体において、
前記螺旋羽根の枚数を３枚とし、軸方向に見て前記螺旋羽根の羽根角αを６０〜９０度、隣り合う前記攪拌羽根の隙間角度βを３０〜６０度とし、
更に、前記螺旋羽根の子午面形状がなす角度を３０〜４２度としたことを特徴とする水中ポンプ用攪拌体。
請求項１記載の水中ポンプ用攪拌体において、前記螺旋羽根は半径方向端部においても一定の厚みを有することを特徴とする水中ポンプ用攪拌体。
請求項１又は２記載の水中ポンプ用攪拌体をインペラが取付けられた回転軸の下部に備えたことを特徴とする水中ポンプ。