JP2005188490A - サンドポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】土砂を含んだ水を自らの圧送水にてノズル噴射する際に、前記ノズルに土砂が詰ることなく噴射して撹拌浮遊せしめて効率よく吸い上げて外部へ排出する。
【解決手段】回転翼１３の回転によって異物の混入した水を吸引するための吸引口１５を備えると共に、上記水を吐出するための吐出口１９を備える。前記吐出口１９に対して着脱可能なストレーナハウジング２７の内周面に、前記水の流れ方向に沿う濾過面３１を有する濾過部材３３を備える。前記濾過部材３３によって濾過された水が複数のノズル４１から前記吸引口１５付近へ吐出される。土砂を含んだ水は濾過部材３３によって濾過されるので、土砂がノズル４１に詰まることがない。また、濾過部材３３の濾過面３１が水の流れ方向に沿っているので、濾過面３１は常時水の流れにより清掃され、異物が濾過面３１に滞積するのを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、サンドポンプに関し、特に下水処理場、伏越し管路、マンホール内砂溜り、土木現場等の土砂・その他異物を外部に排出するサンドポンプであって、前記土砂・その他異物を自らの圧送水にてノズルから噴射し、撹拌浮遊せしめて効率よく吸い上げて外部へ圧送するサンドポンプに関する。

従来、地中に穴や溝を掘削すると、前記穴や溝の底面にスライムが沈積する。このスライムは、前記底面に軟弱層を形成するために支持力を著しく低下させてしまう。しかも、前記穴や溝にコンクリートを流し込むと、前記スライムとコンクリートとの比重差が少なく、且つスライムの流動性が小さいために、前記スライムがコンクリート中へ混入し、コンクリート強度を弱めることになる。この理由から、水中サンドポンプを用いて前記スライムを吸い上げて除去することが行われている。ところが、上述したようにスライムは流動性が小さいために完全に除去することが難しい。

また、上記のスライムだけではなく、下水処理場、伏越し管路、マンホール内砂溜り、土木現場等の土砂・その他異物も、水中サンドポンプを用いて吸い上げて外部へ排出することが行われている。

しかし、従来の水中サンドポンプでは、吸込み口の下に集まった土砂のみを排出しており、吸込み口より少し離れた土砂を排出することができない問題点があった。

そこで、水中ポンプの揚水経路から導水管を分岐させ、この導水管を通じて排水圧力水頭を利用したジェット噴射水流をノズルから前記スライムや土砂に吹き付けることによりスライムや土砂を浮き上がらせ、これを水中ポンプで吸い上げて外部へ排出するようにしたスライム処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５３−１４９０３号公報

ところで、従来のサンドポンプ、特に特許文献１のスライム処理装置では、ポンプ本体（ポンプケーシング）から吐出される排水をそのまま利用してノズルから噴射すれば、上記の排水は土砂を含んでいるためにノズルが詰まるという問題点があった。

また、サンドポンプの吸込み口の周囲に配置された複数ノズルはその噴射口が下方を向いているので、噴射された範囲の土砂は浮き上がるとしても、それより少し離れた土砂を浮き上がらせることが難しいために、吸込み口より少し離れた位置の土砂を効率よく排出することが難しいという問題点があった。

また、従来の水中サンドポンプは、低水位運転中にエアがポンプ本体（ポンプケーシング）に入ってくると、回転羽根とポンプケーシングの上部壁付近にエアが溜まってしまい、ポンプの吸引力を非常に低下させるエアロック現象が生じるという問題点があった。そのために、土砂等を排出する効果が大となる低水位運転を行うことは難しいという問題点があった。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

この発明のサンドポンプは、回転翼の回転によって異物の混入した水を吸引するための吸引口を備えると共に、上記水を吐出するための吐出口を備えてなるサンドポンプにおいて、
前記吐出口に対して着脱可能なストレーナハウジングの内周面に、前記水の流れ方向に沿う濾過面を有する濾過部材を備え、前記濾過部材によって濾過された水を前記吸引口付近へ吐出する複数のノズルを備えたことを特徴とするものである。

この発明のサンドポンプは、前記サンドポンプにおいて、前記吐出口の上部側に、エアを流出するためのエア抜き部を備えていることが好ましい。

この発明のサンドポンプは、前記サンドポンプにおいて、前記複数のノズルは、前記吸引口の周囲の土砂を舞い上げるために、前記吸引口の周囲の下方向又は吸引口から僅かに遠ざかる外方向を指向し、且つ前記回転翼の回転方向に沿う方向に指向してあることが好ましい。

この発明のサンドポンプは、前記サンドポンプにおいて、前記濾過部材は円筒形状であって、この濾過部材の外周部に環状の空洞部を備えていることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、土砂を含んだ排水は、ストレーナハウジングの内周面に備えた濾過部材によって濾過されてから複数のノズルにより吸引口付近へ噴射されるので、ノズルが土砂で詰まるという事態を防止できる。

また、濾過部材はストレーナハウジングの内周面に水の流れ方向に沿う濾過面を有しているので、この濾過面は常時水の流れにより清掃される状態となるため、異物が濾過面に滞積するのを防止できる。

さらに、吐出口の上部側にエア抜き部が備えられているので、エアロック現象の発生を防止できる。したがって、低水位運転中でも安定した吸引力を保持できるので、低水位運転による土砂等を排出する効果を増大できる。

また、複数のノズルは、吸引口の周囲の下方向又は吸引口から僅かに遠ざかる外方向を指向しているので、吸引口より少し離れた位置の土砂がノズルからの噴射流により容易に浮き上がる。しかも、複数のノズルが回転翼の回転方向に沿う方向に指向しているので、吸引口より少し離れた位置の土砂がノズルからの噴射流により回転翼の回転方向とほぼ同方向に旋回する状態になるために、この旋回した土砂は吸引口からより一層吸い込まれ易くなり、土砂を効率よく排出できる。

また、濾過部材の外周部に環状の空洞部が備えられているので、濾過面の面積が増大するためにノズルからの噴射流速を増大できる。その結果、ノズルからの噴射流による土砂の撹拌作用効果を増大できる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照するに、この実施の形態に係るサンドポンプ１は、下水処理場、伏越し管路、マンホール内砂溜り、土木現場等の土砂・その他異物を外部に排出するポンプである。サンドポンプ１は、ポンプ本体３を備えており、こののポンプ本体３には図示しないモータが内蔵されており、ポンプ本体３の下部には断面積が次第に大きくなる渦巻き形状のポンプ室５とこのポンプ室５に渦流を発生させるインペラ室７を備えたポンプケーシング９が設けられている。前記モータの回転軸１１はポンプケーシング９のインペラ室７に突出しており、回転翼としての例えば複数の羽根車からなるインペラ１３が前記回転軸１１の突出部に設けられている。また、上記のインペラ１３はインペラ室７内で前記ポンプ室５の渦巻き方向と同方向に、図２における矢印のように時計回り方向に回転するように構成されている。

さらに、上記のポンプケーシング９の下部には前記土砂・その他異物の混入した水を吸引するための吸引口１５を備えた底板１７が設けられている。また、ポンプケーシング９のポンプ室５の渦巻き状の最終部分、すなわち図１において左側のインペラ室７の側壁面とほぼ同位置から左側前方には、前記吸引口１５から吸引された水を吐出するための吐出口１９が設けられている。この吐出口１９の断面形状は断面積が次第に大きくなる方向でほぼ円形に変化する拡張領域を有しており、この拡張領域の端部にはフランジ部２１が設けられている。なお、前記底板１７の下面には支脚部２３が複数箇所に設けられている。

図３及び図４を併せて参照するに、吐出口１９の拡張領域の上部側には、インペラ室７の側壁面に連通するエア抜き部としての例えばエア抜き溝２５が備えられている。このエア抜き溝２５は、インペラ室７の側壁に滞留したエアによるエアロック現象を防止するために前記エアを吐出口１９へ流出させるためのものである。なお、エア抜き部としては、インペラ室７の側壁面から吐出口１９の拡張領域に連通するエア抜き孔であっても構わない。

また、上記の吐出口１９のフランジ部２１には、前記吐出口１９に対して着脱可能なストレーナハウジング２７がパッキン２９を介して複数のボルトで連結されている。前記ストレーナハウジング２７は前記吐出口１９から吐出される水を排出する排水路を有しており、この排水路の内周面には、図３に示されているように前記水の流れ方向に沿う濾過面３１を有する濾過部材３３が備えられている。

この実施の形態の濾過部材３３は、図３に示されているように円筒形状の鋼板に多数の小さなパンチ孔からなる濾過用孔部３５が貫通して設けられている。また、前記濾過部材３３の外周部には環状の空洞部３７がストレーナハウジング２７内に備えられており、濾過部材３３の多数の濾過用孔部３５が空洞部３７に連通される構成である。この実施の形態では、空洞部３７はストレーナハウジング２７の内周面側に全周に亘って形成された幅広の溝部と、この溝部を全周に亘って覆う前記濾過部材３３と、から形成されている。

なお、上記の濾過部材３３の他の実施の形態としては、布地であってもよく、あるいは鋼板とは異なる材質の円筒形状のボードに多数の濾過用孔部３５が貫通して設けられていても、あるいは他の形態であっても構わない。

また、ストレーナハウジング２７には前記空洞部３７に連通する噴射用配管３９が連結されており、この噴射用配管３９はポンプケーシング９の周囲の複数箇所に分岐されて配置され、噴射用配管３９から供給された水を複数のノズル４１から吸引口１５の付近へ吐出するように構成されている。

この実施の形態では上記の複数のノズル４１は、図１及び図２に示されているように前記吸引口１５の周囲の下方向又は吸引口１５から僅かに遠ざかる外方向を指向し、且つインペラ１３の回転方向に沿う方向に指向されている。

また、ストレーナハウジング２７の前方端にはコーナ排水管路４３が着脱可能に連通されており、コーナ排水管路４３の前方端には前記水を外部へ排出するための排水管４５が連結されている。さらに、ストレーナハウジング２７の上部には上下方向に延伸するガイドパイプ４７にガイドされるシャフトホルダ４９が設けられている。

また、ポンプ本体３の上部には吊り上げボルト５１が設けられており、例えばクレーンや巻き上げ機構により上下駆動されるチェーン５３が前記吊り上げボルト５１に連結されている。したがって、サンドポンプ１は予め据え付けられているガイドパイプ４７にガイドされながらチェーン５３により上下動され、ストレーナハウジング２７とコーナ排水管路４３が連通するように構成されている。

上記構成により、ポンプ本体３内のモータを駆動せしめると、回転軸１１が回転して、インペラ１３が図２において矢印の時計回り方向に回転し、渦巻き状のポンプ室５内で遠心力により水流が発生して図５に示されているように土砂・その他異物の混入した水が吸引口１５から吸引される。この吸引された水はポンプ室５から吐出口１９を経てストレーナハウジング２７の排水路へ吐出され、コーナ排水管路４３、排水管４５を経て外部へ排出される。

このとき、ストレーナハウジング２７の排水路を通過する土砂を含んだ水の一部は、濾過部材３３の多数の濾過用孔部３５を経て濾過されてから空洞部３７に流入し、空洞部３７から噴射用配管３９を経てポンプケーシング９の周囲の複数のノズル４１から吸引口１５の外側の周り付近へ吐出されるので、吸引口１５の周囲の土砂が効率よく舞い上げられる。上記の複数のノズル４１は、吸引口１５の周囲の下方向又は吸引口１５から僅かに遠ざかる外方向を指向しているので、吸引口１５より少し離れた位置の土砂がノズル４１からの噴射流により容易に浮き上がる。

しかも、複数のノズル４１がインペラ１３の回転方向に沿う方向に指向されているので、吸引口１５より少し離れた位置の土砂が複数のノズル４１からの噴射流によってインペラ１３の回転方向とほぼ同方向に旋回する状態になる。その結果、この旋回した土砂は吸引口１５からより一層吸い込まれ易くなり、土砂を効率よく排出できる。

以上のように、ノズル４１の指向の角度やノズル４１の数によって撹拌性が変化するので、ノズル４１の指向角度や数量を状況に応じて変更することが望ましい。

また、上述したように土砂を含んだ水は、濾過部材３３によって濾過されてから複数のノズル４１により吸引口１５付近へ噴射されるので、従来のようにノズル４１が土砂で詰まるという事態を防止できる。

また、濾過部材３３の濾過面３１がストレーナハウジング２７の排水路の内周面に水の流れ方向に沿う方向に設けられ、所謂、水の流れ方向と濾過面３１とが同一方向となるクロスフロー方式としているので、前記濾過面３１は常時水の流れにより清掃される状態となるため、異物が濾過面３１に滞積するのを防止できる。

また、濾過部材３３の外周部には、全周に亘って幅広で環状の空洞部３７が備えられているので、濾過面３１の面積が増大するために空洞部３７へ流入する水が増大し、ノズル４１からの噴射流速を増大させることができ、ノズル４１からの噴射流による土砂の撹拌作用効果が増大することになる。

なお、濾過部材３３が吐出口１９の前方のストレーナハウジング２７内に設けられていることにより、濾過部材３３の点検等が容易である。

また、水位を極力下げると、土砂等を排出する効果が大となるので、低水位運転を行うことがあるが、低水位運転中にエアがポンプケーシング９に入ってくると、インペラ室７の側壁付近にエアが溜まってしまうためにエアロック現象という事態が生じる。このエアロック現象の対応策としては、この実施の形態では吐出口１９の拡張領域の上部側にエア抜き溝２５が設けられているので、インペラ室７の側壁付近にエアが溜まることなくエア抜き溝２５から吐出口１９の外部へ排出され、上記のエアロック現象の発生を防止できる。つまり、インペラ室７にはエアが滞留しないので、効率の良い渦流を発生させることができるため、吸引口１５からの吸引力を安定させることができる。

したがって、この発明の実施の形態のサンドポンプ１は、図１に示されているように連続運転最低水位Ｌがポンプケーシング９より少し上位に位置しており、上記の最低水位Ｌ付近の低水位運転中でも安定した吸引力を保持できるので、土砂等を排出する効果を増大できる。これに伴って、気中連続運転可能型モータ（熱容量を大きくした空冷式モータも含む）を利用することが可能である。

また、ポンプ本体３のモータの回転を停止してサンドポンプ１の運転を停止すると、図６に示されているように排水管４５及びコーナ排水管路４３の水が逆流してサンドポンプ１の吸引口１５から下方へ流出することになる。この実施の形態では前述したように濾過部材３３の濾過面３１がクロスフロー方式となっているので、たとえ異物が濾過部材３３の濾過面３１に滞積したとしても、上記の逆流によっても除去できる。

前記ストレーナハウジング２７が前記フランジ部２１に対して着脱可能に設けられているから、ストレーナハウジング２７をフランジ部２１より取り外すことにより、濾過部材３３の交換やメンテナンスを容易に行うことができる。

この発明の実施の形態のサンドポンプの全体的な概略説明図である。 図１の平面図である。 図１の吐出口及びストレーナハウジングの部分的な拡大図である。 図３の矢視ＩＶの部分的な側面図である。 サンドポンプを運転中の排水の流れを示す概略説明図である。 サンドポンプを運転停止時の排水の逆流状態を示す概略説明図である。

符号の説明

１ サンドポンプ
３ ポンプ本体
５ ポンプ室
７ インペラ室
９ ポンプケーシング
１１ 回転軸
１３ インペラ（回転翼）
１５ 吸引口
１９ 吐出口
２５ エア抜き溝（エア抜き部）
２７ ストレーナハウジング
３１ 濾過面
３３ 濾過部材
３５ 濾過用孔部
３７ 空洞部
３９ 噴射用配管
４１ ノズル
４３ コーナ排水管路
４５ 排水管

Claims (4)

1. 回転翼の回転によって異物の混入した水を吸引するための吸引口を備えると共に、上記水を吐出するための吐出口を備えてなるサンドポンプにおいて、
   前記吐出口に対して着脱可能なストレーナハウジングの内周面に、前記水の流れ方向に沿う濾過面を有する濾過部材を備え、この濾過部材によって濾過された水を前記吸引口付近へ吐出する複数のノズルを備えたことを特徴とするサンドポンプ。
2. 前記吐出口の上部側に、エアを流出するためのエア抜き部を備えていることを特徴とする請求項１記載のサンドポンプ。
3. 前記複数のノズルは、前記吸引口の周囲の土砂を舞い上げるために、前記吸引口の周囲の下方向又は吸引口から僅かに遠ざかる外方向を指向し、且つ前記回転翼の回転方向に沿う方向に指向してあることを特徴とする請求項１又は２記載のサンドポンプ。
4. 前記濾過部材は円筒形状であって、この濾過部材の外周部に環状の空洞部を備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のサンドポンプ。
   
   

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