JP2000027793A - 軸受廻り止め構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプ軸受部の軸受摩耗増加防止用緩衝部分等
の損傷を抑制できる構造としたポンプ装置の信頼性向上
を図る。 【解決手段】液化ガスを吸い込み吐出する液化ガス用ポ
ンプ装置は、ポンプ軸と、該ポンプ軸を回転駆動する駆
動部と、ポンプ軸に沿って駆動部よりも下方の位置に設
けられ吸い込んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、羽根車
で昇圧した液化ガスを吐出する吐出穴と、ポンプ軸を支
持する複数の軸受等からなり、この前記ポンプ装置にお
ける前記軸受部に、固定体側の廻り止めを施したもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化ガス用ポンプ
装置に係わり、特に液化天然ガス等の液化ガスを貯蔵す
る液化ガスタンク用の液中モータ型の潜没ポンプ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液化天然ガス等の液化ガスを輸送する液
化ガス用ポンプ装置には、例えば、液化ガスタンク内で
用いられる、タンク内蔵式の液化ガスタンク用潜没ポン
プ装置があり、このような液化ガス用ポンプ装置では、
従来、例えば特開平8−296586号公報に示されるよう
に、静圧軸受および補助用の複数列配置玉軸受が採用さ
れている。

【０００３】ここで、かかる従来の液化ガス用ポンプ装
置について、液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を例とし
て、図６を用いて説明する。

【０００４】符号１は液化ガスタンクであり、符号１Ａ
はガスタンク１の天井板、そして、符号２は前記液化ガ
スタンク１内に垂下された揚液管である。この液化ガス
タンク１内に垂下された揚液管２の下端には、吸込弁３
が取り付けられ、この揚液管２の座面４には、前記の液
化ガスタンク用潜没ポンプ本体５が設置されており、符
号６は、前記潜没ポンプ本体５の外周に設けられた複数
の吐出口である。また、揚液管２の頂部には、ポンプ吊
上機構を備えたヘッドプレート７が設けられ、符号８は
吊り上げ用ワイヤであり、符号９は給電ケーブルであ
り、符号１０は巻き上げ機である。

【０００５】そして、前記液化ガスタンク用潜没ポンプ
本体５は、前記液化ガスタンク１の天井板１Ａから鉛直
に垂下された揚液管２の内部に、前記ヘッドプレート７
から、前記吊り上げ用ワイヤ８によって、例えば深さ５
０ｍ程度にまで吊り下げられて、前記揚液管２の下部の
前記座面４に着座して設置される。

【０００６】また、この液化ガスタンク用潜没ポンプ本
体５には、給電ケーブル９によって電源が供給されてお
り、ポンプの運転が開始されると、液化ガスは吸込弁３
から吸い込まれて昇圧されてポンプ吐出口６から吐出さ
れ、図中に矢印で示すように、前記揚液管２内を上昇し
て吐出管１１に送り出される。

【０００７】次に、従来の液化ガス用ポンプ本体の例と
して、図７に示す液化ガスタンク用潜没ポンプ本体図に
より説明する。

【０００８】液化ガスタンク用潜没ポンプ本体５の構造
は、ポンプ回転軸５Ａに、吸込性能向上のために取り付
けられたインデューサ５Ｂ，複数の羽根車５Ｃ及びサブ
マージドモータロータ５Ｄが固定され、これらは一体型
構造であり、一体となって回転するようになっている。
また、このポンプ回転軸５Ａ，インデューサ５Ｂ，複数
の羽根車５Ｃ，サブマージドモータロータ５Ｄは、軸受
寿命が長く、制振性に優れた自液潤滑される静圧軸受
（上静圧軸受５Ｅ，中静圧軸受５Ｆ，下静圧軸受５Ｇ）
によって、半径方向に支持されている。また、上静圧軸
受５Ｅと中静圧軸受５Ｆには、ポンプ起動・停止時の補
助用軸受として、玉軸受（上玉軸受５Ｈ，中玉軸受５
Ｉ）を設けている。

【０００９】ポンプが通常運転の状態（揚液管２がポン
プ吐出液で満たされている状態）では、玉軸受５Ｈ，５
Ｉの代わりに静圧軸受５Ｅ，５Ｆ，５Ｇが働くように、
例えば特公昭61−5558号公報に示されるようなバランス
ディスク等からなる軸スラスト平衡装置５Ｍが構成され
ている。これにより、ポンプ通常運転状態では軸スラス
ト平衡装置５Ｍの機能により、ポンプ回転軸５Ａが軸方
向へ遊動し、中玉軸受５Ｉはハウジング５Ｌから離脱浮
上し、中玉軸受５Ｉに負荷されるスラスト荷重はゼロと
なる。

【００１０】しかし、ポンプ５を起動した場合、吐出液
で揚液管２内が満たされるまでの数分間は、ポンプ５
は、所定の吐出圧力よりかなり低い吐出圧力で運転され
る。この数分間は、液を押し上げるだけのわずかな吐出
圧力だけで充分なためである。このため、軸スラスト平
衡装置５Ｍは機能せず、ポンプ回転体の重量や、羽根車
５Ｃの下向きの推力といった大きなスラスト荷重が中玉
軸受５Ｉに負荷される。特に、ポンプの大容量化等によ
って、揚液管２の大口径化がなされた場合、ポンプ５を
起動してから液が揚液管２を満たすまでに要する時間が
更に延長し、それに伴い、スラスト荷重が中玉軸受５Ｉ
に加わる時間も長くなり中玉軸受５Ｉの寿命も短くな
る。

【００１１】これに対処するため、中玉軸受５Ｉには、
特開平8−296586 号公報に示されている単列玉軸受を複
数列配置した複数列配置玉軸受５Ｉ（以下複数列玉軸受
と云う）を用い、玉軸受１個当たりに負荷される荷重を
低減させている。また、前記複数列玉軸受５Ｉは、特願
平8−139864 号公報に示されているように、複数列玉軸
受の間にリングスペーサ５Ｊを介し、リテーナ５Ｋによ
り玉軸受外輪あるいは内輪を固定し、一体化させ、複数
列玉軸受のそれぞれの玉軸受への荷重の等分配を確保し
ている。

【００１２】また、前記の起動時の数分間は、ポンプ５
の吐出圧力が小さいために、静圧軸受５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ
の軸受効果が小さく、回転軸５Ａは静圧軸受と回転軸と
の隙間一杯に振れ廻る。これらの状態が組み合わさる
と、図８に示すように回転軸５Ａは、複数列玉軸受用リ
テーナ５Ｋの下面着座面を支点として振れ廻るような歳
差運動を行う。この歳差運動の状態では、リテーナ５Ｋ
下面着座面が全面で着座せず点接触の状態で着座し、多
大なスラスト荷重を回転軸が傾いた状態で受けるため、
前記複数列玉軸受５Ｉに不安定な荷重がかかる状態とな
り、前記複数列玉軸受５Ｉの摩耗を増加させ、軸受寿命
が低下する。リテーナ５Ｋ下面着座面で、全面接触した
としても、複数列玉軸受では角すきまが小さく、シャフ
トが歳差運動することにより、玉軸受の玉に不安定な挙
動が生じ、摩耗を増加させる。

【００１３】これに対処するため、特願平9−212927 号
公報に示されている緩衝材５Ｎまたは緩衝構造をリテー
ナ５Ｋと回転軸５Ａの間、リテーナ５Ｋとハウジング５
Ｌの間等に介在させることで、前記歳差運動が起きた場
合においても、傾きに緩衝材５Ｎまたは緩衝構造が追従
し、これによって、複数列配置玉軸受の異常摩耗を防止
している。しかし、従来の技術では、起動時等に玉軸受
内輪の回転が、固定体である外輪や玉軸受用リテーナ等
を連れまわり、緩衝材または緩衝構造等とリテーナ等の
接触面が損傷する場合があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の液化ガス用ポンプ装置における軸受部は、歳差運
動による摩耗増加に対処していたが、起動時接触状態に
ある緩衝材または緩衝構造等とリテーナ等の接触面が、
前記のように損傷する場合があった。この損傷により、
緩衝材の強度低下や破片の玉軸受摺動部への流入による
玉軸受寿命の低下等の問題が生じる。この事例に対し、
前記損傷の抑制が要求されるところとなる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、軸受部に廻り止めを設けることで、前
記の損傷を抑制できる構造とした。

【００１６】本発明によれば、液化ガス用ポンプ装置に
おいて、ポンプ起動時等の連れまわりによる軸受の固定
体側の回転を防止し、緩衝材または緩衝構造等とリテー
ナ等の接触面の損傷を防止し、ポンプ装置の信頼性の向
上を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を、
図面を参照しながら、詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施例として、図６，
図７で説明した液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に本発
明を適用した場合のポンプ本体断面図である。また、図
２は図１に示すポンプ本体の中軸受部分の拡大図であ
り、図３から図５は、本発明の各種の実施例として、図
６，図７で説明した液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に
本発明を適用した場合のポンプの中軸受部の断面図であ
る。図中、図６及び図７と同一符号のものは、従来技術
と同等部分であり、図１には示していないが、図６と同
じように液化ガスタンク，吐出管等が存在することは云
うまでもない。

【００１９】図１に示す本実施例の液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置は、液化ガスタンク内に垂下された揚液管
２と、揚液管２の底部座面４に設置されたポンプ本体５
からなる。揚液管の底部には、吸込弁３が取り付けら
れ、ここより液化ガスを吸い込み、前記ポンプ本体５の
外周に設けられた複数の吐出口６から溶液管２内部に吐
出される。ポンプ本体５の構造は、ポンプ回転軸５Ａ
に、インデューサ５Ｂ，複数の羽根車５Ｃ及びサブマー
ジドモータロータ５Ｄが固定され、これらは一体型構造
であり、一体となって回転するようになっている。

【００２０】また、このポンプ回転軸５Ａは、自液潤滑
される静圧軸受（上静圧軸受５Ｅ，中静圧軸受５Ｆ，下
静圧軸受５Ｇ）によって、半径方向に支持されている。
また、上静圧軸受５Ｅと中静圧軸受５Ｆには、ポンプ起
動・停止時の補助用軸受として、玉軸受（上玉軸受５
Ｈ，中玉軸受５Ｉ）を設けている。中軸受付近の拡大図
を図２に示す。

【００２１】ポンプが通常運転の状態では、軸スラスト
平衡装置５Ｍによるポンプ回転軸５Ａの軸方向への遊動
により、中玉軸受５Ｉはハウジング５Ｌから離脱（浮
上）し、中玉軸受５Ｉに負荷されるスラスト荷重はゼロ
となる。しかし、ポンプ５を起動した場合、吐出液で揚
液管２内が満たされるまでの数分間は、ポンプ５は、所
定の吐出圧力よりかなり低い吐出圧力で運転されるた
め、軸スラスト平衡装置５Ｍは機能せず、ポンプ回転体
の重量や、羽根車５Ｃの下向きの推力といった大きなス
ラスト荷重が中玉軸受５Ｉに負荷される。

【００２２】このため、中玉軸受５Ｉには、単列玉軸受
を複数列配置した複数列玉軸受５Ｉを用い、玉軸受１個
当たりに負荷される荷重を低減させている。また、前記
複数列玉軸受５Ｉは、複数列玉軸受の間にリングスペー
サ５Ｊを介してリテーナ５Ｋにより玉軸受外輪を固定し
一体化させ、複数列玉軸受のそれぞれの玉軸受への荷重
の等分配を確保している。しかし、図５に示すように、
ポンプ起動後の数分間は、回転軸５Ａは、複数列玉軸受
用リテーナ５Ｋの下面着座面を支点として振れ廻るよう
な歳差運動を行う。

【００２３】従来の技術では、歳差運動の状態では、複
数列玉軸受用リテーナ５Ｋ下面着座面と該リテーナが着
座する相手側ハウジング５Ｌ着座面との間に、緩衝材５
Ｎ又は緩衝構造を介在させることにより、複数列玉軸受
ヘ負荷される不安定な荷重を低減させ、複数列玉軸受の
異常摩耗を防止していた。しかし、前記の従来の構造で
は、起動時等に玉軸受内輪の回転が、固定体である外輪
及び玉軸受用リテーナ５Ｋを連れまわり、緩衝材５Ｎま
たは緩衝構造とリテーナ部の接触面を損傷させる場合が
あった。

【００２４】このような損傷を抑制するため、本発明で
は、軸受部に廻り止めを設けることを特徴としており、
図１及び図２に示す実施例では、リテーナ５Ｋとハウジ
ング５Ｌ間に廻り止めとしてピン１２Ａを設けている。
これによって、連れまわりによるリテーナ５Ｋの回転を
抑制し、緩衝材５Ｎまたは緩衝構造とリテーナ５Ｋの接
触面の損傷を防止することができる。ピン１２Ａを設け
る位置は、図２に示す以外にも、固定体側の連れまわり
による回転を抑制できる位置であれば良い。

【００２５】本発明の廻り止めとしては、図１，図２に
示したピン１２Ａの他にも各種考えられる。図３は、廻
り止めとしてＯリング１２Ｂを用いた場合であり、リテ
ーナ５Ｋとハウジング５Ｌ間にＯリング１２Ｂを設けた
一例である。このようにすることで、前記と同様の廻り
止めによる効果を得ることができる。Ｏリング１２Ｂを
設ける位置は、図３に示す以外にも、固定体側の連れま
わりによる回転を抑制できる位置であれば良い。

【００２６】次に、図４に示すのは廻り止めとしてキー
１２Ｃを用いた一例である。リテーナ５Ｋ，ハウジング
５Ｌの両側あるいは片側にキー溝を設け、リテーナ５Ｋ
あるいはハウジング５Ｌのどちらかにボルト等で固定し
たキー１２Ｃを介することで、前記と同様の廻り止めに
よる効果を得ることができる。ここで図４に示すのは、
リテーナ５Ｋ，ハウジング５Ｌの両側にキー溝を設け、
キー１２Ｃをハウジング５Ｌ側に固定した一例である。
キー１２Ｃを設ける位置は、図４に示す以外にも、固定
体側の連れまわりによる回転を抑制できる位置であれば
良い。

【００２７】次に、図５に示すのは廻り止めとしてリテ
ーナ５Ｋ及びハウジング５Ｌに凹凸形状１２Ｄを設けた
一例である。図５はリテーナ５Ｋ側に凹形状を、ハウジ
ング５Ｌ側に凸形状を設けた一例であるが、凸形状，凹
形状は、それぞれリテーナ５Ｋ側，ハウジング５Ｌ側の
どちらに用いても良い。また、凹凸形状１２Ｄを設ける
位置は、図５に示す以外にも、固定体側の連れまわりに
よる回転を抑制できる位置であれば良い。

【００２８】このように、各種の廻り止めを設ける方法
があるが、これらの廻り止めは何ヶ所設けても良いし、
何種類かを組み合わせて用いても良い。又、ハウジン
グ，リテーナ，玉軸受等と一体構造としても良い。

【００２９】本実施例においては、本発明を中軸受部の
玉軸受部に施した例を挙げたが、本発明は、軸受の位置
によらず適用可能であるとともに、軸受の種類によらず
適用可能である。

【００３０】以上、本発明の好適な実施例について詳し
く述べたが、本発明は前記実施例に限定されることな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲において多くの設計
変更を行うことができる。又、本発明は、他の種類の液
化ガス用ポンプ装置の場合（例えば特公平7−65588号公
報に示されるような、サクションケーシング内にポンプ
を収納するポット式液化ガス用ポンプ）にも当然適用で
きる。又、液化ガスに限らず、低温液体等を取り扱うポ
ンプにも有効な発明である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、軸
受部に廻り止めを設ける方法によって、ポンプ起動時等
に起こる、玉軸受内輪の回転による固定体である外輪や
玉軸受用リテーナ等の連れまわりを防止し、起動時接触
状態にある緩衝材または緩衝構造等とリテーナ等の接触
面の損傷を抑制することができる。

【００３２】これによって、液化ガス用ポンプ装置の長
期安定運転を図ることができると共に、軸受部の信頼性
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す液化ガス用ポンプ本体
の断面図。

【図２】本発明の一実施例を示すポンプ中軸受部の拡大
断面図。

【図３】本発明の一実施例を示すポンプ中軸受部の拡大
断面図。

【図４】本発明の一実施例を示すポンプ中軸受部の拡大
断面図。

【図５】本発明の一実施例を示すポンプ中軸受部の拡大
断面図。

【図６】液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の全体を示す
側断面図。

【図７】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプの本体を示
す側断面図。

【図８】ポンプ回転軸の歳差運動を説明する図。

【符号の説明】

１…液化ガスタンク、１Ａ…タンク天井板、２…揚液
管、３…吸込弁、４…座面、５…液化ガス用ポンプ本
体、５Ａ…回転軸、５Ｂ…インデューサ、５Ｃ…羽根
車、５Ｄ…サブマージドモータロータ、５Ｅ…上静圧軸
受、５Ｆ…中静圧軸受、５Ｇ…下静圧軸受、５Ｈ…上補
助玉軸受、５Ｉ…中補助玉軸受（複数列配置玉軸受）、
５Ｊ…リングスペーサ、５Ｋ…リテーナ、５Ｌ…ハウジ
ング、５Ｍ…軸スラスト平衡装置、５Ｎ…緩衝材、６…
ポンプ吐出口、７…ヘッドプレート、８…吊上ワイヤ、
９…給電ケーブル、１０…巻き上げ機、１１…吐出管、
１２Ａ…ピン、１２Ｂ…Ｏリング、１２Ｃ…キー、１２
Ｄ…凹凸形状。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液化ガスを吸い込み吐出するポンプ軸と、
   該ポンプ軸を回転駆動する駆動部と、ポンプ軸に沿って
   駆動部よりも下方の位置に設けられ吸い込んだ液化ガス
   を昇圧する羽根車と、羽根車で昇圧した液化ガスを吐出
   する吐出穴と、ポンプ軸を支持する複数の軸受等を有す
   る液化ガス用ポンプ装置において、前記ポンプ装置の前
   記軸受部に、固定体側の廻り止めを施したことを特徴と
   した液化ガス用ポンプ装置。