JP2003529702A - 軸封部を備えた水中用モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水中用電気モータで駆動されるポンプは、密封チャンバによって分離したモータチャンバとポンプチャンバを備えている。密封チャンバのオイル緩衝流体内に沈んだ内機式および外機式軸封部（ＭＳ１、ＭＳ２）が、密封部チャンバからポンプおよびモータチャンバ内への液体の流れを規制する。汲み上げられた媒体の外機式密封部（ＭＳ２）内への侵入を防止するために、一体型の、または外部に取り付けられた事前加圧した緩衝流体容器（ＰＡ）が、密封チャンバ内の正流体圧力を作用高さにある外部圧力に対して維持し、密封チャンバ内で適切な緩衝流体レベルを維持する。独特の羽根車設計（６３１）が、外機式軸封部（ＭＳ２）の範囲内の密封チャンバ内で流体を循環することで、一体的な冷却したモータ設計と共に使用する際に、連続的な乾式走行を可能にする。カートリッジ軸スリーブの副装置は、内機密封部と外機式密封部（ＭＳ１、ＭＳ２）の間に構成された軸受け（３）を備えており、メンテナンスを容易化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、水中用モータおよび水中用モータの密封部分に関するものである。
特に、水中用モータの空中または水中にて動作する能力と持続性に関する。本発
明は特に、モータとポンプユニットの組み合わせを参照しているが、本発明の特
定の特徴は、ポンプの動作以外の目的で使用する水中用モータにとって有益であ
る。

【０００２】 （背景技術） 本願明細書中で使用している「水中用」という用語は、モータ設計に一体形成
された外部ケーシングまたはモータハウジングによりモータ内への流入を規制さ
れた流体で、モータを包囲することができるという意味である。

【０００３】 集水孔または井戸から液体を運搬するために、水中用モータ駆動のポンプが幅
広く使用されている。一般に、これらのポンプはモータと、汲み上げた流体のモ
ータ軸に沿った侵入を防止する密封部分とを備えている。水中用モータは、湿式
および乾式固定子の両方と共に設計されてきた。湿式固定子設計では、軸受けを
潤滑し、熱を除去するために、融和性の流体を充填した固定子チャンバを採用し
ている。流体は、流体とモータ翼の間に電気伝導が生じないように、誘電特性を
備えていなければならない。

【０００４】 しかし、流体充填した固定子チャンバ内の流体特性による粘性抗力のために、
モータの全体的な効率が低下するという欠点がある。その結果、モータのサイズ
が大きくなるにしたがい、効率の低下が著しくなる。

【０００５】 乾式固定子設計がモータと密封チャンバを分離することで、モータ固定子が非
湿潤環境あるいは乾式固定子チャンバ内で回転し、粘性抗力が低下し、モータの
全体的な効率が増加する。一般に、乾式モータ設計は、密封チャンバの両端部に
それぞれ一つずつ配置された二つの機械密封部を採用している。固定子チャンバ
と密封部チャンバを分離する内機式密封部の表面を冷却および潤滑するために、
密封チャンバは融和性の流体で充填されている。

【０００６】 水中用モータが流体内に沈められると、モータの外面上の圧力が沈没の深度に
比例して上昇する。水の場合には、2.3インチ（5.842cm）沈む毎に約1lb/in^２の
圧力が上昇する。気体と液体が、常に高圧範囲から低圧範囲にかけて流れること
は周知の事実である。水中用ポンプは、モータ空洞または固定子チャンバ内への
流体の流入を防止するために、いわゆる「機械」密封部分を採用しているが、こ
れらの密封部分は密封を行うのではなく、実際には流体の流れを非常に低いレベ
ルに規制するものである。この流体の流れが、合致密封面上に、過熱と早期疲労
を防止するための流体力学的な膜を作る。

【０００７】 通常の環境下で、水中用モータは常に、高い外部圧力範囲からモータ内の低圧
範囲へと、密封面にかけて移動する流体を備えている。一般に製造業者は、伝導
性の液体がモータへの危険性を有するレベルに達したことを警告するために、モ
ータ空洞内に配置された何らかの形態の電子式湿度検出装置に依存するか、また
は、満足のいくモータ寿命を提供するべく流体の侵入を十分に遅速させる積層し
た密封部を使用している。

【０００８】 従来の水中用設計は、内部環境を外部流体から分離するが、機械密封部上の圧
力のバランスを維持するべく外部流体との連絡を保つために、何らかの形の可撓
性装置を使用している。これらの装置は、少数の例を挙げればピストン、提灯型
筒、空気袋の形状をしている。これらの装置は全て、清潔な環境には適している
が、装置の移動機能を無効にしてしまう油、泥、固形物が蓄積した環境での動作
には望ましくない。

【０００９】 数種の設計は、接続ホース等を介して水中用モータを加圧するための非沈水手
段を提供している。一般に、これらの容器は、水中用モータのための個別の支持
システムとして設計され、モータに一体形成されているのではない。

【００１０】 1997年4月1日付けで発行された米国特許明細書第5、616、973号は、複数の一体
型冷却通路を備えたモータハウジングを参照しており、このモータハウジングで
は、冷却通路を介して、同軸配置して取り付けた軸で駆動される渦巻き型の羽根
車の手段によって、緩衝流体が循環される。緩衝流体がモータからの熱を吸収し
、この熱を、緩衝流体と汲み上げた流体の両方に共通する隔離仕切り内の導電性
熱伝導部を介して、汲み上げた流体内に伝播する。この設計は、空気中で動作し
ているモータからの熱の除去には有効であり、モータを空気中で連続的に動作で
きるが、特に回転および静止密封面と接触した、上昇する摩擦熱に晒される外機
式機械密封部の臨界面がポンプ軸と密封部構成要素によって形成された、小型の
環状部付近に配置されているため、緩衝流体と臨界密封面の間に相対動作がほと
んど生じないという欠点を有する。

【００１１】 1999年9月1日付けで発行された欧州特許明細書第939231A1号は、羽根車の軸流
動スタイルを使用して類似した方法で動作する。この設計は、空気中で動作する
モータからの熱の除去には有効であるが、モータは空気中で連続的に動作できる
が、特に回転および静止密封面と接触した、上昇する摩擦熱に晒される外機式機
械密封部の臨界面がポンプ軸と密封部構成要素によって形成された、小型の環状
部付近に配置されているため、緩衝流体と臨界密封面の間に相対動作がほとんど
生じないという欠点を有する。

【００１２】 この淀み範囲内の緩衝流体は、外機式機械密封部の接触面を十分に冷却するこ
とができないため、汲み上げた流体に冷却機能を頼らなければならない。ポンプ
内が空の状態で動作し、モータが動作を継続する乾式動作状況下で、あるいは気
体または蒸気ポケットが外機式密封面の外面を包囲している状態において、合致
密封面の過熱と、これによる外機式機械密封部の早期故障が生じる可能性がある
。そのため、外機式機械密封部の通常処理で湿潤した面が乾燥している状況では
、水中式モータを、外機式機械的密封面を過熱により損傷せずに、長期間にわた
って動作することは不可能である。汲み上げ用途に使用する場合には、負荷セン
サ、レベル制御等の方法による器具を追加するか、あるいは、これらの問題を回
避するべく操作者側が十分に注意を払うかのいずれかの方法をとる必要がある。
これらのオプションは全て、関連する経費および信頼性の面で望ましくない。

【００１３】 モータ固定子チャンバを、離れた場所にある気体供給源からの気体により、周
囲の流体よりも高い圧力での加圧が可能な密封装置を提供する軸封部を備えた、
水中用モータ駆動ポンプが開示されている。この高い圧力が密封チャンバ内を軸
に沿って伝播されるため、モータ外部から密封チャンバ内への外部流体の侵入と
、密封チャンバからモータチャンバ内への流体の侵入が防止される。

【００１４】 しかしながら、加圧のために固定子チャンバを介した遠隔場所の圧力源を利用
する上で問題が生じる。機械密封部は「密封」を行うのではなく、実際には流れ
を「規制」するものである。この設計に伴う一つの欠点は、この設計の密封寿命
が密封チャンバ内の少量の緩衝媒体に部分的に依存している点である。この媒体
が密封チャンバから外部環境へ流れる際に、密封チャンバに緩衝流体を補給する
設備は設けられていない。

【００１５】 この設計に伴う別の欠点は、加圧された気体の量が使用できる緩衝流体量が、
密封チャンバ内の緩衝流体の供給が排出される度合を越えると、気体が密封面に
かかる通過を継続する点である。これにより外部流体の密封面への侵入の防止が
補助されるが、その結果、気体が、液体潤滑用に設計された機械面密封部の密封
面を潤滑するのに十分な粘性を備えていないという事実による早期密封欠陥が生
じる。

【００１６】 水中式モータは、モータ軸の軸線を地表に対してほぼ垂直にした状態で、垂直
に向けられることが多い。液体よりも軽量な気体は、あらゆる環境内で最高地点
へと上昇する傾向がある。水中用ユニットに伴う共通の問題は、多くの場合、機
械密封面が、外機機械密封部についてはポンプチャンバ内の最高地点付近に配置
され、また、内機機械密封部については密封チャンバ内の最高地点付近に配置さ
れていることである。ポンプチャンバ内または密封チャンバ内のいずれか、ある
いは密封チャンバに存在する気体は、チャンバ内の最高地点に集中する傾向にあ
る。気体ポケットが周囲の液体を密封面から制御する場合、密封面の過熱および
早期損傷が生じる可能性がある。

【００１７】 沈液用途の最も一般的な形態は、井戸内に内容された水である。これほど一般
的ではないが、研磨媒体および／または化学製品が沈液媒体である工業用途も一
般的な沈液環境になりつつある。これらの環境において、水中用モータの携帯性
は多くの使用者にとって望ましい特徴である。遠隔場所にある容器または加圧源
を使用すればこの携帯性を制限することになる。さらに、固形物が存在する環境
では、モータの熱伝導面内およびその周囲での固形物の固定により、周囲の液体
へのモータの熱伝導機能が制限されてしまう。その結果、モータの早期損傷が生
じかねない。

【００１８】 水中用モータ駆動ポンプは、集水孔内、あるいは液体が集中する低部範囲に配
置されることが多く、収集した液体の全てを別の場所へ運搬することを主要目的
としている。通常の動作中に、電気損失によってモータ内で熱が発生する。この
熱をモータから除去しなければ、熱は上昇し、早期モータ損傷を引き起こしてし
まう。初期の水中用設計は、気体に対する流体の優勢熱伝導特性に依存したもの
であり、モータを常に液体内に沈めておく必要があった。主要な欠点は、ポンプ
の正確な動作が全ての液体をポンプ場所から除去できず、ポンプの主要目的を達
成できないことである。

【００１９】 多くの発明が、液体を汲み上げるべくモータのレベル以下に沈めることを可能
にしながら、水中用モータの露出時にモータから生じる熱を除去する問題を連続
して扱ってきた。最も一般的な設計は、モータハウジング周囲の環状チャンバを
介して液体を汲み上げるもの、または、密封チャンバ内の放射状羽根車の手段に
より、緩衝流体を、モータハウジング内のジャケットを通り、モータの熱を汲み
上げた液体または冷却材内に伝播する冷却フィンを通過して循環させるものであ
る。

【００２０】 これらの設計の欠点は、現在はモータが保護されているが、密封チャンバから
外部環境への軸に沿った漏出を規制する機械面密封部が、汲み上げた冷却媒体に
依存する点である。そのため、水中用モータは、完全な乾燥状態において、損傷
することなく長時間機能することが不可能である。汲み上げ用途で使用する場合
、負荷センサ、レベル制御等の形の器具を追加するか、あるいは操作者側の注意
を高める必要がある。これらのオプションは全て、これに関連する経費および信
頼性の問題上望ましくない。

【００２１】 その機械の設計がいかに優れていても、移動接触部分を備えた全ての機械は疲
労し、定期的な防止または修理メンテナンスが必要となる。産業環境において、
ポンプのような一つの装置の停止時間により、工程全体の生産性や、汚水が関係
した環境の安全性に影響を及ぼすことになる。現在のように構造された水中用モ
ータは、構成要素を分離するべく取り付けられた軸封部と軸受けを使用したもの
である。正確な設置とは、これらの構成要素を個別に配置、取り付けすることを
意味するため、組み立て、分解に要する時間を延長してしまう。

【００２２】 （発明の開示） 本発明の目的は、従来技術に記された欠点を克服する、電気モータ駆動水中用
ポンプのための密封装置を提供することである。

【００２３】 本発明の目的は特に、外部流体内に含まれる固体および他の汚染物によって生
じる外部流体の密封面間への侵入が、密封部またはモータの寿命を、清潔な融和
性流体内における密封面間で得られる寿命よりも低下させてしまう場合に、外部
流体に関連した正味正圧を密封チャンバ内に提供することである。

【００２４】 別の目的は、水中用モータが乾式にて長時間動作できる、つまり、冷却目的の
外部液体と接触することがなく、密封部またはモータを損傷しない環境を提供す
ることである。

【００２５】 さらなる目的は、モータの回転方向に無関係に、密封部またはモータを損傷す
ることなく、水中用モータが乾式にて長時間動作できる環境を提供することであ
る。

【００２６】 さらに別の目的は、乾式動作を生じず、これによる機械密封部の加熱を生じる
ことのない、気体が集中する環境を、ポンプチャンバ内の外機式機械密封部の合
致面付近に提供することである。

【００２７】 別の目的は、設置と取り外しに要する時間を、現存の水中用設計のものと比較
して、短縮できる密封部および軸受け装置を提供することである。

【００２８】 別の目的は、熱伝達を禁じる固形物、汚染物の堆積を生じかねない規制を作成
することなく、モータによって生じた熱を周囲環境に除去させる方法で、外部モ
ータ面が固形物およびその他の汚染物質を含有する液体にさらされる環境におい
て、上述の装置を提供することである。

【００２９】 別の目的は、湿式固定子設計のものよりも大きな動作効率を得るために、乾式
固定子設計での密封チャンバの加圧を可能にすることである。

【００３０】 別の目的は、水中用装置の一体型部分を形成するモータ加圧システムを設ける
ことで、装置の携帯性を提供することである。

【００３１】 乾式固定子設計での密封チャンバの加圧を許容すると同時に、通常動作中に損
失した緩衝媒体を補充する一体型容器を提供することである。

【００３２】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明のこれ以外の目的および利点は、当業者には、以下の詳細な説明から容
易に明白になるはずであり、この詳細な説明において、本発明の好ましい一実施
形態のみを、単純に本発明を実施する上で考えられる最良の例証方法によって示
し、記載した。

【００３３】 水中用、モータ駆動ポンプの好ましい実施形態には三つの原理要素または特徴
がある。密封チャンバ内の圧力を、ポンプの作用高さの外部環境におけるレベル
よりも高いレベルに維持するために、乾式回転子タイプの水中用モータと組み合
わせた一体構造型の加圧容器である。水中用モータは、脱着可能な軸スリーブ、
またはカートリッジ付き低部ベアリングおよび、上部密封装置を採用しているた
め、内機式式機構密封部と外気式機溝密封部の間に配置されたベアリングによっ
て両構成要素の設置、取り外しが容易になる。この脱着可能スリーブ上には独特
の循環羽根車が取り付けられている。この循環羽根車は、モータ冷却の目的で遠
心ポンプ動作を分与することに加え、運動エネルギーを、軸封部を冷却するため
にモータ軸に沿って液体を同時に循環させる流体の流れに変換することで、モー
タを長時間にわたって乾式で動作する。

【００３４】 個別または組み合わせで適用できるこれらの特徴は以下のように叙述できる。
すなわち、（１）水中用モータに一体的に取り付けた、あるいは水中用モータか
ら分離した加圧容器、（２）緩衝流体の局所およびモータ冷却循環両用の遠心お
よびピトー管羽根車の組み合わせ、（３）モータ軸に取り付けられた低部ベアリ
ングと上部密封部装置カートリッジ。（３）により、低部ベアリングが上部機械
密封部と下部機械密封部の間に配置され、また、緩衝流体羽根車を使用であれば
これを収容する。

【００３５】 まず図１に示す構造の一部分を参照する。モータハウジングＭ１に一体的また
は機械的に取り付けられた外部シェル６６１が、外部カバー６６２に嵌合してい
る。軸０１が、モータハウジングＭ１から、外部シェル６６１の環状部分および
外部カバー６６２の別の環状部分を通ってのびている。外部シェル６６１内に遠
心的に取り付けられた機械密封部ＭＳ１は、本願明細書中で外機式密封部とも呼
ばれ、軸に沿った流体の漏れを規制する。外部シェル６６１、外部カバー６６２
、機械密封部ＭＳ１、ＭＳ２、軸０１の組み立ては、ここで密封チャンバと呼ぶ
ものを形成している。

【００３６】 回転中の装置における流体の高圧範囲から低圧範囲への流れを規制することが
明らかな、機械面密封部設計が数多く市販されている。本発明は、使用する機械
面密封部に特に依存せず、機械面密封部を動作するためのより好ましい環境に注
目する。

【００３７】 密封チャンバは機械密封部を収容するべく機能し、また、密封面の冷却材およ
び潤滑材としての保護流体用容器として機能する。一般に、この流体は緩衝流体
と呼ばれる。緩衝流体は、モータの巻きの欠如を十分に防ぎ、密封面を十分に潤
滑する潤滑材および誘電体の両方の特性を備えた、あらゆる清潔な非腐食性流体
であってよい。様々な市販のオイルやオイル状物質が液状緩衝流体に適している
ことがわかっている。

【００３８】 加圧した容器ＰＡは、容器、また密封チャンバの加圧源として機能する。図２
の従来技術は、図１の実施形態で使用するような、一般に市販されている気体操
作タイプの加圧容器を示す。容器のタイプは、その機能ほど重要ではない。まず
、ピストンまたはバネのような機械装置から、あるいは機械／気体運転式装置の
組み合わせにより、圧力を伝播できなくてはならない。また、密封チャンバ内の
緩衝流体へ圧力を伝播できなくてはならない。

【００３９】 気体運転式装置の場合、加圧した気体が緩衝流体に吸収され、密封部合致面を
超えて通過する際に解放されないようにするために、気体と緩衝流体を分離して
、密封部の早期損傷を起こさないようにしなければならい。加圧した容器ＰＡが
正常な流体容量を排出した瞬間に、密封面の処理側部上の圧力と等しい、または
これよりも高い緩衝流体圧力を供給するのに適した設計圧力定格（design press
ure rating）を備えていなければならない。これは絶対に必要というわけではな
いが、外部密封部にかけて可能な限り正圧勾配を提供することにより、容量に関
係なく圧力容器を使用することの重要な利点が最大化される。

【００４０】 図１に戻ると、加圧容器ＰＡが、流体を二方向に流すことができる導管ＰＡ１
を介して密封チャンバと接続している。この特別なケースでは、迅速解除嵌合部
Ｃ１を使用して設置および取り外しを容易化する。本発明の目的から逸脱しない
限り、別の接続の形態を使用することもできる。加圧容器ＰＡは、水中用モータ
Ｍ１に堅固に取り付けられているため、モータＭ１は自由であり、外部環境に解
放されており、水中用モータと加圧容器の装置全体が単体装置として携帯可能で
ある。

【００４１】 圧力容器をあるいはモータ構造内に一体に設けることができるが、この場合、
形状が他の重要な機能、および設計全体の最低限の冷却機能を妨害しない限り、
適切なダイヤフラム、留め具、連結部を使用して、圧力容器をモータ上に垂直に
積重するか、または円周タンクを密封チャンバのレベルにてモータ周囲に配置す
るか、あるいはモータまたはポンプハウジング内部に圧力容器を設けることも可
能である。

【００４２】 水中用モータ装置に設置する前に、加圧容器ＰＡを機械的に、またはこの場合
にはキャップ付き２方向弁Ｃ２を介して気体によって、予想される最大水中圧力
よりも高い圧力にまで加圧する。次に、緩衝流体密封チャンバと、加圧容器ＰＡ
内への接続ラインが、加圧源から、迅速解除嵌合部Ｃ１を介して、内機式および
外機式軸封部設計の考えを含む密封チャンバ設計の最大正常圧力にまで、緩衝流
体で充満または充填される。容器がハウジングと一体に形成されているか、ある
いはハウジングから容易に取り外しできないように形成されている場合、モータ
装置上で充填、充満することができる。形状によっては配置と充填の順序が異な
るが、最終的に得られるのは自給式の、加圧された緩衝流体密封チャンバである
。

【００４３】 最大正常圧力（maximum normal pressure）を計算する際の典型的な安全許容
範囲は、最大動作温度における圧力装置の設計圧力の約2/3か、または、定めら
れた温度における最低設計圧力定格の装置依存構成要素の設計圧力定格の2/3で
あり、いずれも最低の設計圧力定格を有する。本願明細書は、第３者設計におい
て何が適切な安全許容範囲を構成するかについては請求しない。

【００４４】 この実施形態における装置依存構成要素は、加圧蓄圧器ＰＡ、相互接続パイプ
、構成要素ＰＡ１、ＰＰ１、Ｃ１、外部カバー６６２、外部シェル６６１、機械
密封部ＭＳ１、ＭＳ２、モータＭ１として定義される。圧力装置は、装置依存構
成要素の装置として定義される。通気栓ＰＰ２が取り除かれ、密封チャンバが、
パイプＰＡ１を介して緩衝流体で充填される。

【００４５】 充填中に、密封チャンバから通気パイプＰＡ２を介して空気が逃げ出す。密封
チャンバから通気パイプを介した緩衝流体の逃げが確認されると、充填が停止し
、通気栓ＰＰ２が戻される。次に、迅速解除嵌合部Ｃ１を相互接続パイプＰＡ１
と、ブラケットＢ１をモータＭ１と、ブラケットＢ１を加圧容器ＰＡと組み立て
ることで、充填および加圧された容器ＰＡが水中用モータ装置上に組み立てられ
る。

【００４６】 水中用モータポンプ組立体が動作すると、緩衝流体が、より高い圧力密封チャ
ンバから、外機式密封部ＭＳ２を通過して外部処理環境内へ流れる。内機式密封
部ＭＳ１の密封面にかけて、モータチャンバ内への漏れが生じる。その誘電特性
により、モータチャンバＭ１へ流入する緩衝流体が危害を生じることはない。緩
衝流体が密封チャンバから流れる際に、加圧容器ＰＡが、加圧蓄圧器ＰＡの再補
充および際充電に必要な時間まで、追加の緩衝流体を補充し続ける。

【００４７】 水中用モータポンプ組立体の動作に伴い、密封チャンバ内の温度が上昇する傾
向がある。これは、モータＭ１による電気および機械損失によって発生した熱と
、機械密封部によって上昇した摩擦熱のためである。加圧容器ＰＡの２方向流れ
機能によって、密封部を損傷することなく、緩衝流体がモータ温度の上昇時に増
大し、冷却時に収縮する。

【００４８】 水中用モータは、モータ軸の軸線を地表に対してほぼ垂直にした状態で、垂直
に向けられることが多い。容器内で、液体よりも軽量の気体が最高地点にまで上
昇し易い。ポンプチャンバまたは密封チャンバ内のあらゆる気体は、チャンバ内
の最高地点に集中し易い。外部シェル６６１は、内機式密封部ＭＳ１の合致密封
面付近にあるあらゆる気体が、液体内で上昇する気体の自然な傾向を利用して、
上方へ、密封面から放射状に向かって移動し、通気パイプＰＡ２がある範囲に集
中する。初回の充填中に気体が逃げるため、動作中に、内機式密封部ＭＳ１と外
機式密封部ＭＳ２の密封チャンバ表面が水中に沈む。周囲環境よりも高い圧力で
加圧された密封チャンバにより、密封チャンバ外の気体が侵入しないようになる
。

【００４９】 全ての遠心ポンプは、静的構成要素から回転分離する隙間を設けている。この
ような隙間の一つは、ポンプ羽根車６３の回転ハブと静的裏板５２の間に存在し
、環状部分を形成する。裏板５２のいずれかの側に存在する圧力差によって、ポ
ンプ輸送部内にある固形物、泥、その他の汚染物が、回転ポンプ羽根車６３、静
的裏板５２で形成された環状部分を通り、これ以降で２次ポンプチャンバと呼ぶ
範囲内に流入し易い。この２次ポンプチャンバは、外部カバー６６２、外機式密
封部ＭＳ２、軸１、裏板５２によって境界を定められている。

【００５０】 二次ポンプチャンバ内に侵入する液体は、出口Ｖ１から流出して周囲環境へ戻
る。機械密封装置ＭＳ２付近にある外部カバー６６２の処理湿潤側部が、付近の
機械密封装置ＭＳ２に対して、同心の、コップを逆さにした形状の傾斜環状部を
形成しており、これにより、直径の小さな傾斜部が密封面に近接し、直径の大き
な傾斜部が、二次ポンプチャンバ内の密封面からいくらかの軸距離だけ離れた位
置で終端している。

【００５１】 管状部分に侵入する流体は、軸１の回転面、スリンガ８１、外機式密封部ＭＳ
２の回転要素によって供給される運動力と同様、摩擦ドラグによって、軸１の軸
線周囲で回転方法にて加速する。管状部分内の液体の回転量に作用する遠心力に
より、流体が外部カバー６６２の傾斜面に沿って、二次ポンプチャンバ内で終端
している傾斜面の直径の大きな端部方向へ向かって移動する。この流れは、機外
機式械密封部ＭＳ２の構成要素上に固形物が溜まり、潜在的にその移動を規制し
てしまうことを防ぐ補助をする。

【００５２】 前述の説明において指摘したように、一般に、水中用モータは、モータ内部へ
の侵入が制限された流体によって包囲されたモータと考えられる。そのため、前
述の実施形態では、モータハウジングＭ１の外面が、汲み上げた媒体内に実際に
沈められ、同媒体から冷却材を得るが、図３の実施形態では、モータは、長時間
に渡る動作中に、汲み上げた媒体内に沈められず、外部液体から冷却材の利点を
得ることもない。

【００５３】 図３に示す新規の羽根車の設計は、モータ冷却目的の循環緩衝流体に加え、こ
れと同時に冷却材を機外機式械密封部の臨界面に向けることができるため、空で
の連続動作が可能となる。この独特な羽根車設計は、個別に、あるいは図１の緩
衝流体加圧システムと共に使用することができる。

【００５４】 次に図３を参照すると、モータハウジングＭ１は、外部シェル６６１、外部カ
バー６６２、モータＭ１、軸１、内機式機械密封部ＭＳ１、機外機式械密封部Ｍ
Ｓ２、軸スリーブ１２、軸スリーブ１２１の組み立てによって形成された密封チ
ャンバから開始し、同チャンバへと戻る流体通路と共に設計されている。以降で
より詳細に説明しているように、軸スリーブ１２と軸スリーブ１２１はオプショ
ンであり、本発明をさらに拡張するものであり、これらスリーブの有無によって
この特徴の機能または実用性が影響を受けることはない。

【００５５】 前出の技術開発と一致して、羽根車６３１周囲に同心配置され、軸１またはス
リーブ１２に堅固に取り付けられた、等間隔で離間した複数の羽根の手段によっ
て緩衝流体が加速され、緩衝流体のいくらかは、モータ内の摩擦および電気損失
によって生じた熱を吸収しながら、モータハウジングＭ１内の流体通路と直接連
通した流体出口ＦＰ１を介して、バッフル１６１の上側部に配置された通路内に
排出され、また、緩衝流体のいくらかは、密封チャンバの解放範囲内を循環する
べく排出される。

【００５６】 外部シェル６６１の内面から内方へ放射状にのびた複数の固定子羽根６３２が
、羽根車６３１と共に回転する緩衝流体の傾向を部分的に中断し、これにより、
羽根車６３２と、羽根車６３１のピックアップ管１０３と極めて近接した緩衝流
体の間の相対速度差が維持される。これは、図４Ａ、図４Ｂにおいてより明瞭に
示されている。

【００５７】 さらに図３を参照すると、緩衝流体は、モータＭ１内の流体通路から、密封チ
ャンバと連通した、流体が密封チャンバ内で外部カバー６６２に対して垂直にの
びた熱交換フィン６６３にかけて流れる、バッフル１６１の下側部の流体出口Ｆ
Ｐ２部分に配置された流体通路を通って密封チャンバへ戻る。緩衝流体がフィン
６６３にかけて引き込まれると、過剰熱がフィンを介して外部カバー６６２に伝
播され、外部流体または密封チャンバ内の空気によって外部カバー６６２内に吸
収される。次に緩衝流体は、バッフル１６１の開口部、羽根車６３１のハブによ
って形成された環状部分内へ引き込まれ、ここで再び羽根車６３１によって加速
され、冷却循環を繰り返す。

【００５８】 次に図４Ａ、図４Ｂを参照すると、図３の羽根車６３１を詳細に、より明瞭に
開示している。従来技術と著しく異なり、羽根車６３１は、流体を外方へ放射状
に加速することを目的とした、中心軸周囲で等間隔で離間した複数の羽根１００
の他に、羽根車６３１の外径から羽根車のハブに向かって内方にのびた、少なく
とも一つの内部放射状通路１０１を備えている。二次通路１０２は、軸が羽根車
６３１の中心縦軸と交差し、いくつかは羽根車から離れて示されている。二次通
路１０２は、一次通路１０１との交差点から開始し、羽根車６３１のハブの表面
において終端している。直角のピックアップ管１０３が、放射状通路１０１と接
続しており、解放端部が羽根車６３１の回転方向を向いた状態で羽根車６３１の
外縁に取り付けられている。

【００５９】 当業者にとって明らかなように、循環羽根車タイプを、羽根車の性能をその設
計外形に関連して特長付ける無次元数である羽根車の特定の速度によって、部分
的に区別して説明している。回転の外形および速度は、ピックアップ管１０３の
性能の要素である。

【００６０】 動作中、羽根車６３１が緩衝流体内で回転すると、ピックアップ管１０３が緩
衝流体の一部分を収集する。収集された緩衝流体は、羽根車の遠心動作により生
じた、羽根車と羽根車外縁における流体の回転速度との間の速度差の二乗に比例
する圧力よりも高く、これを越える正味速度ヘッド（net velocity head）に晒
される。ピックアップ管内の液体の運動エネルギーが、羽根車の外縁と入口の間
の遠心作用により生じた圧力差よりも高く、これを越える静圧に変換される。

【００６１】 したがって、羽根車の外縁と入口の間には、放射状通路１０１に沿って合成速
度（resultant velocity）を生じる圧力差が存在する。放射状羽根１００の遠心
力によって生じた圧力差は、放射状通路１０１を介して戻ろうと試みる際の同じ
力によって相殺される。放射状管１０１内の運動変換の負の摩擦および乱流の損
失によってピックアップ管１０３内に圧力が生じた結果、羽根車の外縁から入口
へ移動して放射状通路１０１内に正味流体速度が生じる。

【００６２】 次に、流体が二次通路１０２に入り、図３に示すように、外機式密封部ＭＳ２
と回転軸１２またはスリーブ１２１の間の環状部分内に排出される。この排出に
よって環状部分内の流体が入れ換えられ、その結果、密封面構成要素と緩衝流体
の間に、過熱部の減少または除去を助け、密封面を冷却する相対動作が生じる。
この方法でなら、ポンプが空になり、外部流体循環が途絶えても、密封面の冷却
を継続することができる。

【００６３】 再び図４Ａ、図４Ｂを参照すると、本発明のこの面は、内部通路配置を羽根車
上のどこか他の部分に、第一配置から180°偏倚して形成し、直角管１１３を、
その開放端部が羽根車６３１の通常回転と逆方向に向くように設ける。これによ
り、モータ回転子が逆回転する際にも、密封面の潤滑が継続する。この配置では
、低部密封部付近において、循環を増加させる方法において追加的利点があるこ
とがわかる。管１０３に関連した汲み上げ動作に加えて、対向する管１１３と、
これに関連する通路が動作中に遠心的汲み出し動作を提供し、これが管１１３か
らの流体の正味排出となり、ポンプ軸１付近の羽根車ハブ周辺範囲における緩衝
流体の循環と流れが増加する。

【００６４】 換言すれば、回転の方向を向いたピックアップ管が、流れを羽根車６３１の外
縁から羽根車ハブの内方に向ける運動変換に晒される。回転方向と逆の方向を向
いたピックアップ管が、遠心作用を介して、羽根車ハブから羽根車の外縁へ外方
に向かう流れを作り、これによって循環ループが生じる。この現象は回転方向と
は無関係であり、通路あるいは対面するピックアップ管のセットを、好ましくは
羽根車の周囲に一定の間隔で交互に配置して追加することで増加できる。

【００６５】 羽根車の片側または両側上の羽根車のハブと近接する軸密封面付近での緩衝流
体の循環を促進するために、この新規の羽根車拡張式の循環流動を、あらゆる回
転式の、流体循環羽根車に適用することができる。羽根車の外縁とハブまたは軸
との間に流体範囲実質的に同一の循環ループを得るための、通路およびピックア
ップ管の外形の応用は本発明の範囲内に入る。

【００６６】 本発明の別の実施形態では、ポンプに最も近いモータ軸受けが密封チャンバ内
に移動され、軸受けと駆動負荷（driven load）の間のオーバハング距離が短縮
される。従来技術で周知のように、負荷端部軸受けを内機式機械密封部から、内
機式機械密封部と機外機式械密封部の間の場所へ移動することにより、軸受けと
密封部の間の片持ち距離が短縮され、外機式密封面における軸逸脱を減少する効
果が生じ、密封効率と密封部の耐性が向上する。乾式回転子モータ設計における
多くの軸受けは潤滑油で潤滑されているため、この軸受け配置で、軸受けをモー
タ回転子チャンバの油潤滑した環境から、密封チャンバのオイル潤滑した環境に
移動することにより、さらなる利点が生じる。任意の所与の負荷および速度にて
、油潤滑した軸受けはオイル潤滑した軸受けよりも動作温度が低く、理論上の耐
性が長い。この軸受け配置は、以下に説明する本発明のさらなる利点を備えてい
る。

【００６７】 回転装置は時折メンテナンスが必要であることは容易に理解でき、本願明細書
中で説明している。ここで記載した実施例の主要目的は装置の動作寿命を延ばす
ことであり、別の目的はメンテナンスを容易化し、メンテナンス実施時の休止時
間を短縮することである。メンテナンスが必要な場合、交換または検査のために
密封部と軸受けをモータ装置から分解しなければならない。そのため、使用者が
、ここでカートリッジ装置と呼ぶ事前に組み立てた単体スリーブに対して軸受け
、密封部、他の回転構成要素を脱着することができる設計は、使用者にとって価
値のあるものである。

【００６８】 再び図３を参照すると、内機式機械密封部ＭＳ１の非回転部分が、外部シェル
６６１に取り付けられているが、これはモータＭ１の一体構成部品または別部品
であってよい。カートリッジ装置は、内機式機械密封部ＭＳ１回転部分のような
回転要素、外機式軸受け３、緩衝流体を循環するための循環羽根車、羽根車６３
１で構成されている。カートリッジ装置は、事前に組み立てられ、すべての構成
要素が軸と共に回転するように軸１と同軸にしっかりと取り付けられた軸スリー
ブ１２上の所定位置に容易に配置することができるように設計されている。

【００６９】 図３中では、軸スリーブ１２の事前配置は、軸１上の機械工作した肩部分に対
する軸スリーブ１２のアバットメントによって行われる。軸に沿った回転要素の
配置に使用される標準の機械設計方法が数多くある。この特定の方法を例証の方
法で示す。使用する実際の方法は、本発明の範囲をいかなる形でも損ねることは
ない。スリーブ１２を軸１上に正しく位置付けした場合、内機式機械密封部ＭＳ
１の回転要素が、外部シェル６６１内に取り付けられた内機式機械密封部ＭＳ１
の静止要素と適切な圧縮で係合する。

【００７０】 軸受け３が、ここでは軸受けハウジングとして知られ、外部シェル６６１と一
体または同軸に形成された、外部シェル６６１内の逆さにしたコップ型の内腔と
係合する。軸受けハウジングの最高地点には、その縦軸に対して直角を成す形で
、複数の通路Ｖ２が機械工作されているため、緩衝流体が軸受け３、内機式機械
密封部ＭＳ１、密封チャンバ周囲で自由に循環することができる。密封チャンバ
内に閉じ込められたあらゆる空気または気体は、これらの通路を介して、内機式
機械密封部ＭＳ１から離れた位置へ自由に移動することができる。循環羽根車６
３１のような別の構成要素を軸スリーブ１２上に同軸に取り付け、次に、これを
軸１と同軸に取り付けることができるため、この副装置全体を水中用モータ装置
Ｍ１に対して、迅速に着脱することが可能になる。Ｏ型リングＯＲ１が、軸スリ
ーブ１２の内径と軸１の外径の間の漏れを防止する密封部を形成する。

【００７１】 様々なカートリッジ要素のタイプ、数、形状を設計および用途によって変更す
ることができる。この実施形態は、例証の方法のみによって、密封部、軸受け、
循環羽根車を使用している。水中用モータの設計、メンテナンスのカートリッジ
装置および軸スリーブの独特の使用から逸脱しない限り、別のタイプおよび組み
立てのカートリッジ要素を使用することも可能である。

【００７２】 次に特に図５を参照すると、図３の破線範囲内をより詳細に示す拡大図である
。上述したカートリッジユニットの装置では、スリーブ１２の縦軸に対して垂直
を成し、この軸に沿った既知の距離の平面が形成されるように、軸スリーブ１２
の外径内に同軸的に溝が機械工作されている。この溝内には輪ＳＲ１が組み込ま
れており、この位置によって、残りのカートリッジ構成要素の軸位置が指示され
る。内機式機械密封部ＭＳ１の回転要素は、留め輪ＳＲ１と隣接するようにスリ
ーブ１２上に同軸に組み立てられている。軸受け３は、回転する内部レースが留
め輪ＳＲ１の対向する側と隣接するように、スリーブ１２上に同軸的に取り付け
られている。緩衝流体循環羽根車６３１は、軸受け０３の内部レースの対向側部
と隣接するように、軸スリーブ１２上に同軸的に取り付けられている。モータが
走行すると、スリーブと、スリーブ上に取り付けた要素が軸によって回転される
。

【００７３】 回転要素のスリーブに沿った配置に使用できる設計実例が数多くある。スリー
ブ溝と留め輪ＳＲ１を、例証の方法によって簡略的に示す。使用する実際の方法
は、本発明の範囲をいかなる形においても損ねることはない。

【００７４】 本発明の多くの実施形態が可能である。例えば、密封チャンバの加圧と圧力容
器の拡張を追加することで、緩衝流体の正味漏出が常に軸封部を通ってモータチ
ャンバから密封チャンバ、ポンプへ外方に向かって排出されるよう密封チャンバ
よりも高圧に維持された、専用の緩衝流体供給源と圧力容器を備えたモータチャ
ンバ加圧システムを提供することができる。あるいは、密封チャンバの加圧と圧
力容器の拡張を、さらなる密封保護の目的で追加される機械密封部用の加圧シス
テムの提供にまで拡大することができる。該システムは、外部環境よりも高圧に
維持された専用の圧力容器を備えて、どの単独の密封部も、汲み上げた流体を一
次密封チャンバへ侵入させることなしで、達成し得ない。

【００７５】 従来技術は、モータをポンプおよび縦軸上へ垂直位置付けする強い性能を示し
ているが、本発明は、適切な場合に横軸水中用ポンプに適用され、その使用を容
易化する。

【００７６】 別の例として、モータとモータハウジングで構成された水中用モータおよびポ
ンプ組立体は本発明の範疇であり、ここで、モータは出力軸、ポンプおよびポン
プハウジングを備え、ポンプハウジングはモータハウジングと接続しており、ポ
ンプは出力軸によって駆動される。取り外し可能な軸スリーブが軸上に非回転的
に取り付けられている。モータ付近には、スリーブに取り付けられた内機式軸封
部の回転構成要素を備えた内機式軸封部が設けられている。ポンプ付近には外機
式軸封部が設けられ、モータとポンプの間には密封チャンバが差し込まれており
、密封チャンバの一部分は、内機式軸封部と外機式軸封部のチャンバ側面によっ
て構成されている。

【００７７】 密封チャンバは、ポンプの作用高さにあるモータおよびポンプ組立体外部の圧
力と少なくとも等しい圧力下で、緩衝流体によって充填され、緩衝流体は誘電特
性を備えている。軸封部にかけて密封チャンバ内の正圧勾配を維持するために、
密封チャンバ加圧システムと少なくとも一つの圧力容器とがモータおよびポンプ
組立体に一体に設けられている。

【００７８】 外縁とハブを備えた緩衝流体循環用羽根車を設けることができ、外縁はハブよ
りも著しく大きな直径を有し、外機式軸封部または他の密封部付近の密封チャン
バ内、あるいはさらに潤滑または冷却を必要とする隣接した構成要素の密封チャ
ンバ内のスリーブ上に羽根車が取り付けられている。羽根車は、羽根車の外部縁
または外縁上の回転的に通常前方を向いた（a rotationally normally forward
facing ）吸入管を、外機式軸封部付近の羽根車のハブの排出口と接続する少な
くとも一つの内部通路を備え、ハブが外縁よりも小さな直径を備えている。内部
で羽根車が回転する密封チャンバは、一つの縁が、羽根車上の吸入管の回転の弧
と接近するよう方向付した、放射状に向いた固定子フランジを羽根車の外機式部
に設けてよい。

【００７９】 さらに別の例として、本発明の実施形態は、水中用モータおよびポンプ組立体
を設けることができ、この水中用モータおよびポンプ組立体は、汲み上げ動作中
に正圧勾配を維持するように密封チャンバと連通した圧力容器が外部に取り付け
られているか、あるいは一体に設けられており、密封チャンバ加圧システムは、
モータおよびポンプ組立体の通常の動作期間中に、軸封部内を漏出により損失す
るべく巡回する流体の容量を超える緩衝流体用の容積を備えている。

【００８０】 本発明の別の実施形態は、密封チャンバ加圧システムに接続した多数の圧力容
器を具備した水中用モータおよびポンプ組立体を備えているので、圧力容器容量
を効率的に拡大し、潜在的により長時間にわたる動作サイクルを提供しながら、
より大型の緩衝流体供給源として機能することができる。

【００８１】 さらに別の実施形態は密封チャンバを備えており、この密封チャンバの内面ま
たは天井が内機式軸封部から上方へ向かってのびているため、密封チャンバ内に
閉じ込められた、または蓄積した気体を内容する密封チャンバ内における限定さ
れた容量部分を内機式軸封部の高さよりも上に設けて、密封部が緩衝流体内に沈
むようにすることができる。

【００８２】 さらなる実施形態は、ハブ上のハブ吸入口周囲に設けられた回転的に通常後方
を向いた（a rotationally normally rearward facing）排出口と接続している
少なくとも一つの内部通路を具備する羽根車を備えているため、羽根車のハブと
外縁範囲の間に流体循環用の戻り通路を提供する。

【００８３】 いくつかの実施形態では、全体圧力（integral pressure）、流体レベルまた
は温度センサを様々なタイプの遮断制御部と共に組み合わせて設けることができ
る。操作者が監視するための信号ラインを表面に備えたものもある。これらのセ
ンサおよび制御システムの範囲および性質は当業者にとって明らかであり、また
、本発明に容易に適用することができる。例えば、密封チャンバ内の圧力が、作
用高さにおけるモータおよびポンプ組立体の外部圧力よりも低くなった際に、ポ
ンプを停止するための自動モータ遮断制御部と結合した、密封チャンバ圧力また
は圧力差用の圧力センサを備えていてもよい。これにより、特に、汲み上げられ
てあらゆる媒体または流体の侵入を禁じるための正圧傾斜が、外機式軸封部にか
けて常に生じる。

【００８４】 当業者は、前述の記載、添付の図面、特許請求の範囲に基づいた、本発明の範
囲内に入るこれ以外の、および様々な実施形態を理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好ましい実施形態の断面図および線図の組み合わせであり、モータ密
封チャンバ用の収容容器および蓄圧器として機能する、一体型の密封加圧装置を
採用した水中用電気モータおよびポンプ組立体。

【図２】 図１の空気袋タイプの蓄圧器の断面図。

【図３】 本発明による別の好ましい実施形態の部分断面図であり、モータおよび軸受け
および密封カートリッジ装置を冷却するための緩衝液を循環させる内部羽根車を
備え、また、外機式機械密封部とモータ軸により形成された環状部分内で緩衝流
体を循環させ、機械密封部を冷却するための水中用モータ。

【図４Ａ】 図３で参照した羽根車設計の詳細図。

【図４Ｂ】 図３で参照した羽根車設計の詳細図。

【図５】 密封および軸受けの外での迅速な変更を可能にしながら、密封面における、半
径方向負荷による軸の逸脱を減少させ、内機式軸受け上の全体的な半径方向負荷
を減少させる機械面密封部および軸受け配置の部分断面図。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月１９日（２００２．７．１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、水中用モータおよび水中用モータの密封部分に関するものである。
特に、水中用モータの空中または水中にて動作する能力と持続性に関する。本発
明は特に、モータとポンプユニットの組み合わせを参照しているが、本発明の特
定の特徴は、ポンプの動作以外の目的で使用する水中用モータにとって有益であ
る。

【０００２】 （背景技術） 本願明細書中で使用している「水中用」という用語は、モータ設計に一体形成
された外部ケーシングまたはモータハウジングによりモータ内への流入を規制さ
れた流体で、モータを包囲することができるという意味である。

【０００３】 集水孔または井戸から液体を運搬するために、水中用モータ駆動のポンプが幅
広く使用されている。一般に、これらのポンプはモータと、汲み上げた流体のモ
ータ軸に沿った侵入を防止する密封部分とを備えている。水中用モータは、湿式
および乾式固定子の両方と共に設計されてきた。湿式固定子設計では、軸受けを
潤滑し、熱を除去するために、融和性の流体を充填した固定子チャンバを採用し
ている。流体は、流体とモータ翼の間に電気伝導が生じないように、誘電特性を
備えていなければならない。

【０００４】 しかし、流体充填した固定子チャンバ内の流体特性による粘性抗力のために、
モータの全体的な効率が低下するという欠点がある。その結果、モータのサイズ
が大きくなるにしたがい、効率の低下が著しくなる。

【０００５】 乾式固定子設計がモータと密封チャンバを分離することで、モータ固定子が非
湿潤環境あるいは乾式固定子チャンバ内で回転し、粘性抗力が低下し、モータの
全体的な効率が増加する。一般に、乾式モータ設計は、密封チャンバの両端部に
それぞれ一つずつ配置された二つの機械密封部を採用している。固定子チャンバ
と密封部チャンバを分離する機内の密封部の表面を冷却および潤滑するために、
密封チャンバは融和性の流体で充填されている。

【０００６】 水中用モータが流体内に沈められると、モータの外面上の圧力が沈没の深度に
比例して上昇する。水の場合には、2.3インチ（5.842cm）沈む毎に約1lb/in^２の
圧力が上昇する。気体と液体が、常に高圧範囲から低圧範囲にかけて流れること
は周知の事実である。水中用ポンプは、モータ空洞または固定子チャンバ内への
流体の流入を防止するために、いわゆる「機械」密封部分を採用しているが、こ
れらの密封部分は密封を行うのではなく、実際には流体の流れを非常に低いレベ
ルに規制するものである。この流体の流れが、合致密封面上に、過熱と早期疲労
を防止するための流体力学的な膜を作る。

【０００７】 通常の環境下で、水中用モータは常に、高い外部圧力範囲からモータ内の低圧
範囲へと、密封面にかけて移動する流体を備えている。一般に製造業者は、伝導
性の液体がモータへの危険性を有するレベルに達したことを警告するために、モ
ータ空洞内に配置された何らかの形態の電子式湿度検出装置に依存するか、また
は、満足のいくモータ寿命を提供するべく流体の侵入を十分に遅速させる積層し
た密封部を使用している。

【０００８】 従来の水中用設計は、内部環境を外部流体から分離するが、機械密封部上の圧
力のバランスを維持するべく外部流体との連絡を保つために、何らかの形の可撓
性装置を使用している。これらの装置は、少数の例を挙げればピストン、提灯型
筒、空気袋の形状をしている。これらの装置は全て、清潔な環境には適している
が、装置の移動機能を無効にしてしまう油、泥、固形物が蓄積した環境での動作
には望ましくない。

【０００９】 数種の設計は、接続ホース等を介して水中用モータを加圧するための非沈水手
段を提供している。一般に、これらの容器は、水中用モータのための個別の支持
システムとして設計され、モータに一体形成されているのではない。

【００１０】 1997年4月1日付けで発行された米国特許明細書第5、616、973号は、複数の一体
型冷却通路を備えたモータハウジングを参照しており、このモータハウジングで
は、冷却通路を介して、同軸配置して取り付けた軸で駆動される渦巻き型の羽根
車の手段によって、緩衝流体が循環される。緩衝流体がモータからの熱を吸収し
、この熱を、緩衝流体と汲み上げた流体の両方に共通する隔離仕切り内の導電性
熱伝導部を介して、汲み上げた流体内に伝播する。この設計は、空気中で動作し
ているモータからの熱の除去には有効であり、モータを空気中で連続的に動作で
きるが、特に回転および静止密封面と接触した、上昇する摩擦熱に晒される機外
の機械密封部の臨界面がポンプ軸と密封部構成要素によって形成された、小型の
環状部付近に配置されているため、緩衝流体と臨界密封面の間に相対動作がほと
んど生じないという欠点を有する。

【００１１】 1999年9月1日付けで発行された欧州特許明細書第939231A1号は、羽根車の軸流
動スタイルを使用して類似した方法で動作する。この設計は、空気中で動作する
モータからの熱の除去には有効であるが、モータは空気中で連続的に動作できる
が、特に回転および静止密封面と接触した、上昇する摩擦熱に晒される機外の機
械密封部の臨界面がポンプ軸と密封部構成要素によって形成された、小型の環状
部付近に配置されているため、緩衝流体と臨界密封面の間に相対動作がほとんど
生じないという欠点を有する。

【００１２】 この淀み範囲内の緩衝流体は、機外の機械密封部の接触面を十分に冷却するこ
とができないため、汲み上げた流体に冷却機能を頼らなければならない。ポンプ
内が空の状態で動作し、モータが動作を継続する乾式動作状況下で、あるいは気
体または蒸気ポケットが機外の密封面の外面を包囲している状態において、合致
密封面の過熱と、これによる機外の機械密封部の早期故障が生じる可能性がある
。そのため、機外の機械密封部の通常処理で湿潤した面が乾燥している状況では
、水中式モータを、機外の機械的密封面を過熱により損傷せずに、長期間にわた
って動作することは不可能である。汲み上げ用途に使用する場合には、負荷セン
サ、レベル制御等の方法による器具を追加するか、あるいは、これらの問題を回
避するべく操作者側が十分に注意を払うかのいずれかの方法をとる必要がある。
これらのオプションは全て、関連する経費および信頼性の面で望ましくない。

【００１３】 モータ固定子チャンバを、離れた場所にある気体供給源からの気体により、周
囲の流体よりも高い圧力での加圧が可能な密封装置を提供する軸封部を備えた、
水中用モータ駆動ポンプが開示されている。この高い圧力が密封チャンバ内を軸
に沿って伝播されるため、モータ外部から密封チャンバ内への外部流体の侵入と
、密封チャンバからモータチャンバ内への流体の侵入が防止される。

【００１４】 しかしながら、加圧のために固定子チャンバを介した遠隔場所の圧力源を利用
する上で問題が生じる。機械密封部は「密封」を行うのではなく、実際には流れ
を「規制」するものである。この設計に伴う一つの欠点は、この設計の密封寿命
が密封チャンバ内の少量の緩衝媒体に部分的に依存している点である。この媒体
が密封チャンバから外部環境へ流れる際に、密封チャンバに緩衝流体を補給する
設備は設けられていない。

【００１５】 この設計に伴う別の欠点は、加圧された気体の量が使用できる緩衝流体量が、
密封チャンバ内の緩衝流体の供給が排出される度合を越えると、気体が密封面に
かかる通過を継続する点である。これにより外部流体の密封面への侵入の防止が
補助されるが、その結果、気体が、液体潤滑用に設計された機械面密封部の密封
面を潤滑するのに十分な粘性を備えていないという事実による早期密封欠陥が生
じる。

【００１６】 水中式モータは、モータ軸の軸線を地表に対してほぼ垂直にした状態で、垂直
に向けられることが多い。液体よりも軽量な気体は、あらゆる環境内で最高地点
へと上昇する傾向がある。水中用ユニットに伴う共通の問題は、多くの場合、機
械密封面が、機外機械密封部についてはポンプチャンバ内の最高地点付近に配置
され、また、内機機械密封部については密封チャンバ内の最高地点付近に配置さ
れていることである。ポンプチャンバ内または密封チャンバ内のいずれか、ある
いは密封チャンバに存在する気体は、チャンバ内の最高地点に集中する傾向にあ
る。気体ポケットが周囲の液体を密封面から制御する場合、密封面の過熱および
早期損傷が生じる可能性がある。

【００１７】 沈液用途の最も一般的な形態は、井戸内に収容された水である。これほど一般
的ではないが、研磨媒体および／または化学製品が沈液媒体である工業用途も一
般的な沈液環境になりつつある。これらの環境において、水中用モータの携帯性
は多くの使用者にとって望ましい特徴である。遠隔場所にある容器または加圧源
を使用すればこの携帯性を制限することになる。さらに、固形物が存在する環境
では、モータの熱伝導面内およびその周囲での固形物の固定により、周囲の液体
へのモータの熱伝導機能が制限されてしまう。その結果、モータの早期損傷が生
じかねない。

【００１８】 水中用モータ駆動ポンプは、集水孔内、あるいは液体が集中する低部範囲に配
置されることが多く、収集した液体の全てを別の場所へ運搬することを主要目的
としている。通常の動作中に、電気損失によってモータ内で熱が発生する。この
熱をモータから除去しなければ、熱は上昇し、早期モータ損傷を引き起こしてし
まう。初期の水中用設計は、気体に対する流体の優勢熱伝導特性に依存したもの
であり、モータを常に液体内に沈めておく必要があった。主要な欠点は、ポンプ
の正確な動作が全ての液体をポンプ場所から除去できず、ポンプの主要目的を達
成できないことである。

【００１９】 多くの発明が、液体を汲み上げるべくモータのレベル以下に沈めることを可能
にしながら、水中用モータの露出時にモータから生じる熱を除去する問題を連続
して扱ってきた。最も一般的な設計は、モータハウジング周囲の環状チャンバを
介して液体を汲み上げるもの、または、密封チャンバ内の放射状羽根車の手段に
より、緩衝流体を、モータハウジング内のジャケットを通り、モータの熱を汲み
上げた液体、または冷却材内に伝播する冷却フィンを通過して循環させるもので
ある。

【００２０】 これらの設計の欠点は、現在はモータが保護されているが、密封チャンバから
外部環境への軸に沿った漏出を規制する機械面密封部が、汲み上げた冷却媒体に
依存する点である。そのため、水中用モータは、完全な乾燥状態において、損傷
することなく長時間機能することが不可能である。汲み上げ用途で使用する場合
、負荷センサ、レベル制御等の形の器具を追加するか、あるいは操作者側の注意
を高める必要がある。これらのオプションは全て、これに関連する経費および信
頼性の問題上望ましくない。

【００２１】 その機械の設計がいかに優れていても、移動接触部分を備えた全ての機械は疲
労し、定期的な防止または修理メンテナンスが必要となる。産業環境において、
ポンプのような一つの装置の停止時間により、工程全体の生産性や、汚水が関係
した環境の安全性に影響を及ぼすことになる。現行のような構造の水中用モータ
は、構成要素を分離するべく取り付けられた軸封部と軸受けを使用したものであ
る。正確な設置とは、これらの構成要素を個別に配置、取り付けすることを意味
するため、組み立て、分解に要する時間を延長してしまう。

【００２２】 （発明の開示） 本発明の目的は、従来技術に記された欠点を克服する、電気モータ駆動水中用
ポンプのための密封装置を提供することである。

【００２３】 本発明の目的は特に、外部流体内に含まれる固体および他の汚染物によって生
じる外部流体の密封面間への侵入が、密封部またはモータの寿命を、清潔な融和
性流体内における密封面間で得られる寿命よりも低下させてしまう場合に、外部
流体に関連した正味正圧を密封チャンバ内に提供することである。

【００２４】 別の目的は、水中用モータが乾式にて長時間動作できる、つまり、冷却目的の
外部液体と接触することがなく、密封部またはモータを損傷しない環境を提供す
ることである。

【００２５】 さらなる目的は、モータの回転方向に無関係に、密封部またはモータを損傷す
ることなく、水中用モータが乾式にて長時間動作できる環境を提供することであ
る。

【００２６】 さらに別の目的は、乾式動作を生じず、これによる機械密封部の加熱を生じる
ことのない、気体が集中する環境を、ポンプチャンバ内の機外の機械密封部の合
致面付近に提供することである。

【００２７】 別の目的は、設置と取り外しに要する時間を、現存の水中用設計のものと比較
して、短縮できる密封部および軸受け装置を提供することである。

【００２８】 別の目的は、熱伝達を禁じる固形物、汚染物の堆積を生じかねない規制を作成
することなく、モータによって生じた熱を周囲環境に除去させる方法で、外部モ
ータ面が固形物およびその他の汚染物質を含有する液体にさらされる環境におい
て、上述の装置を提供することである。

【００２９】 別の目的は、湿式固定子設計のものよりも大きな動作効率を得るために、乾式
固定子設計での密封チャンバの加圧を可能にすることである。

【００３０】 別の目的は、水中用装置の一体型部分を形成するモータ加圧システムを設ける
ことで、装置の携帯性を提供することである。

【００３１】 乾式固定子設計での密封チャンバの加圧を許容すると同時に、通常動作中に損
失した緩衝媒体を補充する一体型容器を提供することである。

【００３２】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明のこれ以外の目的および利点は、当業者には、以下の詳細な説明から容
易に明白になるはずであり、この詳細な説明において、本発明の好ましい一実施
形態のみを、単純に本発明を実施する上で考えられる最良の例証方法によって示
し、記載した。

【００３３】 水中用、モータ駆動ポンプの好ましい実施形態には三つの原理要素または特徴
がある。密封チャンバ内の圧力を、ポンプの作業深度（working depth）の外部
環境におけるレベルよりも高いレベルに維持するために、乾式回転子タイプの水
中用モータと組み合わせた一体構造型の加圧容器である。水中用モータは、脱着
可能な軸スリーブ、またはカートリッジ付き低部ベアリングおよび、上部密封装
置を採用しているため、機内の機構密封部と外気式機溝密封部の間に配置された
ベアリングによって両構成要素の設置、取り外しが容易になる。この脱着可能ス
リーブ上には独特の循環羽根車が取り付けられている。この循環羽根車は、モー
タ冷却の目的で遠心ポンプ動作を分与することに加え、運動エネルギーを、軸封
部を冷却するためにモータ軸に沿って液体を同時に循環させる流体の流れに変換
することで、モータを長時間にわたって乾式で動作する。

【００３４】 個別または組み合わせで適用できるこれらの特徴は以下のように叙述できる。
すなわち、（１）水中用モータに一体的に取り付けた、あるいは水中用モータか
ら分離した加圧容器、（２）緩衝流体の局所およびモータ冷却循環両用の遠心お
よびピトー管羽根車の組み合わせ、（３）モータ軸に取り付けられた低部ベアリ
ングと上部密封部装置カートリッジ。（３）により、低部ベアリングが上部機械
密封部と下部機械密封部の間に配置され、また、緩衝流体羽根車を使用であれば
これを収容する。

【００３５】 まず図１に示す構造の一部分を参照する。モータハウジングＭ１に一体的また
は機械的に取り付けられた外部シェル６６１が、外部カバー６６２に嵌合してい
る。軸０１が、モータハウジングＭ１から、外部シェル６６１の環状部分および
外部カバー６６２の別の環状部分を通ってのびている。外部シェル６６１内に遠
心的に取り付けられた機械密封部ＭＳ１は、本願明細書中で機外の密封部とも呼
ばれ、軸に沿った流体の漏れを規制する。外部シェル６６１、外部カバー６６２
、機械密封部ＭＳ１、ＭＳ２、軸０１の組み立ては、ここで密封チャンバと呼ぶ
ものを形成している。

【００３６】 回転中の装置における流体の高圧範囲から低圧範囲への流れを規制することが
明らかな、機械面密封部設計が数多く市販されている。本発明は、使用する機械
面密封部に特に依存せず、機械面密封部を動作するためのより好ましい環境に注
目する。

【００３７】 密封チャンバは機械密封部を収容するべく機能し、また、密封面の冷却材およ
び潤滑材としての保護流体用容器として機能する。一般に、この流体は緩衝流体
と呼ばれる。緩衝流体は、モータの巻きの欠如を十分に防ぎ、密封面を十分に潤
滑する潤滑剤および誘電体の両方の特性を備えた、あらゆる清潔な非腐食性流体
であってよい。様々な市販のオイルやオイル状物質が液状緩衝流体に適している
ことがわかっている。

【００３８】 加圧した容器ＰＡは、容器、また密封チャンバの加圧源として機能する。図２
の従来技術は、図１の実施形態で使用するような、一般に市販されている気体操
作タイプの加圧容器を示す。容器のタイプは、その機能ほど重要ではない。まず
、ピストンまたはバネのような機械装置から、あるいは機械／気体運転式装置の
組み合わせにより、圧力を伝播できなくてはならない。また、密封チャンバ内の
緩衝流体へ圧力を伝播できなくてはならない。

【００３９】 気体運転式装置の場合、加圧した気体が緩衝流体に吸収され、密封部合致面を
超えて通過する際に解放されないようにするために、気体と緩衝流体を分離して
、密封部の早期損傷を起こさないようにしなければならい。加圧した容器ＰＡが
正常な流体容量を排出した瞬間に、密封面の処理側部上の圧力と等しい、または
これよりも高い緩衝流体圧力を供給するのに適した設計圧力定格（design press
ure rating）を備えていなければならない。これは絶対に必要というわけではな
いが、外部密封部にかけて可能な限り正圧勾配を提供することにより、容量に関
係なく圧力容器を使用することの重要な利点が最大化される。

【００４０】 図１に戻ると、加圧容器ＰＡが、流体を二方向に流すことができる導管ＰＡ１
を介して密封チャンバと接続している。この特別なケースでは、迅速解除嵌合部
Ｃ１を使用して設置および取り外しを容易化する。本発明の目的から逸脱しない
限り、別の接続の形態を使用することもできる。加圧容器ＰＡは、水中用モータ
Ｍ１に堅固に取り付けられているため、モータＭ１は自由であり、外部環境に解
放されており、水中用モータと加圧容器の装置全体が単体装置として携帯可能で
ある。

【００４１】 圧力容器をあるいはモータ構造内に一体に設けることができるが、この場合、
形状が他の重要な機能、および設計全体の最低限の冷却機能を妨害しない限り、
適切なダイヤフラム、留め具、連結部を使用して、圧力容器をモータ上に垂直に
積重するか、または円周タンクを密封チャンバのレベルにてモータ周囲に配置す
るか、あるいはモータまたはポンプハウジング内部に圧力容器を設けることも可
能である。

【００４２】 水中用モータ装置に設置する前に、加圧容器ＰＡを機械的に、またはこの場合
にはキャップ付き２方向弁Ｃ２を介して気体によって、予想される最大水中圧力
よりも高い圧力にまで加圧する。次に、緩衝流体密封チャンバと、加圧容器ＰＡ
内への接続ラインが、加圧源から、迅速解除嵌合部Ｃ１を介して、機内のおよび
機外の軸封部設計の考えを含む密封チャンバ設計の最大正常圧力にまで、緩衝流
体で充満または充填される。容器がハウジングと一体に形成されているか、ある
いはハウジングから容易に取り外しできないように形成されている場合、モータ
装置上で充填、充満することができる。形状によっては配置と充填の順序が異な
るが、最終的に得られるのは自給式の、加圧された緩衝流体密封チャンバである
。

【００４３】 最大正常圧力（maximum normal pressure）を計算する際の典型的な安全許容
範囲は、最大動作温度における圧力装置の設計圧力の約2/3か、または、定めら
れた温度における最低設計圧力定格の装置依存構成要素の設計圧力定格の2/3で
あり、いずれも最低の設計圧力定格を有する。本願明細書は、第３者設計におい
て何が適切な安全許容範囲を構成するかについては請求しない。

【００４４】 この実施形態における装置依存構成要素は、加圧蓄圧器ＰＡ、相互接続パイプ
、構成要素ＰＡ１、ＰＰ１、Ｃ１、外部カバー６６２、外部シェル６６１、機械
密封部ＭＳ１、ＭＳ２、モータＭ１として定義される。圧力装置は、装置依存構
成要素の装置として定義される。通気栓ＰＰ２が取り除かれ、密封チャンバが、
パイプＰＡ１を介して緩衝流体で充填される。

【００４５】 充填中に、密封チャンバから通気パイプＰＡ２を介して空気が逃げ出す。密封
チャンバから通気パイプを介した緩衝流体の逃げが確認されると、充填が停止し
、通気栓ＰＰ２が戻される。次に、迅速解除嵌合部Ｃ１を相互接続パイプＰＡ１
と、ブラケットＢ１をモータＭ１と、ブラケットＢ１を加圧容器ＰＡと組み立て
ることで、充填および加圧された容器ＰＡが水中用モータ装置上に組み立てられ
る。

【００４６】 水中用モータポンプ組立体が動作すると、緩衝流体が、より高い圧力密封チャ
ンバから、機外の密封部ＭＳ２を通過して外部処理環境内へ流れる。機内の密封
部ＭＳ１の密封面にかけて、モータチャンバ内への漏れが生じる。その誘電特性
により、モータチャンバＭ１へ流入する緩衝流体が危害を生じることはない。緩
衝流体が密封チャンバから流れる際に、加圧容器ＰＡが、加圧蓄圧器ＰＡの再補
充および際充電に必要な時間まで、追加の緩衝流体を補充し続ける。

【００４７】 水中用モータポンプ組立体の動作に伴い、密封チャンバ内の温度が上昇する傾
向がある。これは、モータＭ１による電気および機械損失によって発生した熱と
、機械密封部によって上昇した摩擦熱のためである。加圧容器ＰＡの２方向流れ
機能によって、密封部を損傷することなく、緩衝流体がモータ温度の上昇時に増
大し、冷却時に収縮する。

【００４８】 水中用モータは、モータ軸の軸線を地表に対してほぼ垂直にした状態で、垂直
に向けられることが多い。容器内で、液体よりも軽量の気体が最高地点にまで上
昇し易い。ポンプチャンバまたは密封チャンバ内のあらゆる気体は、チャンバ内
の最高地点に集中し易い。外部シェル６６１は、機内の密封部ＭＳ１の合致密封
面付近にあるあらゆる気体が、液体内で上昇する気体の自然な傾向を利用して、
上方へ、密封面から放射方向に向かって移動し、通気パイプＰＡ２がある範囲に
集中する。初回の充填中に気体が逃げるため、動作中に、機内の密封部ＭＳ１と
機外の密封部ＭＳ２の密封チャンバ表面が水中に沈む。周囲環境よりも高い圧力
で密封チャンバを加圧することにより、密封チャンバ外の気体が侵入しないよう
になる。

【００４９】 全ての遠心ポンプは、静的構成要素から回転分離する隙間を設けている。この
ような隙間の一つは、ポンプ羽根車６３の回転ハブと静的裏板５２の間に存在し
、環状部分を形成する。裏板５２のいずれかの側に存在する圧力差によって、ポ
ンプ輸送部内にある固形物、泥、その他の汚染物が、回転ポンプ羽根車６３、静
的裏板５２で形成された環状部分を通り、これ以降で２次ポンプチャンバと呼ぶ
範囲内に流入し易い。この２次ポンプチャンバは、外部カバー６６２、機外の密
封部ＭＳ２、軸１、裏板５２によって境界を定められている。

【００５０】 二次ポンプチャンバ内に侵入する液体は、出口Ｖ１から流出して周囲環境へ戻
る。機械密封装置ＭＳ２付近にある外部カバー６６２の処理湿潤側部が、付近の
機械密封装置ＭＳ２に対して、同心の、コップを逆さにした形状の傾斜環状部を
形成しており、これにより、直径の小さな傾斜部が密封面に近接し、直径の大き
な傾斜部が、二次ポンプチャンバ内の密封面からいくらかの軸距離だけ離れた位
置で終端している。

【００５１】 管状部分に侵入する流体は、軸１の回転面、スリンガ８１、機外の密封部ＭＳ
２の回転要素によって供給される運動力と同様、摩擦ドラグによって、軸１の軸
線周囲で回転方法にて加速する。管状部分内の液体の回転量に作用する遠心力に
より、流体が外部カバー６６２の傾斜面に沿って、二次ポンプチャンバ内で終端
している傾斜面の直径の大きな端部方向へ向かって移動する。この流れは、機機
外の械密封部ＭＳ２の構成要素上に固形物が溜まり、潜在的にその移動を規制し
てしまうことを防ぐ補助をする。

【００５２】 前述の説明において指摘したように、一般に、水中用モータは、モータ内部へ
の侵入が制限された流体によって包囲されたモータと考えられる。そのため、前
述の実施形態では、モータハウジングＭ１の外面が、汲み上げた媒体内に実際に
沈められ、同媒体から冷却材を得るが、図３の実施形態では、モータは、長時間
に渡る動作中に、汲み上げた媒体内に沈められず、外部液体から冷却材の利点を
得ることもない。

【００５３】 図３に示す新規の羽根車の設計は、モータ冷却目的の循環緩衝流体に加え、こ
れと同時に冷却材を機機外の械密封部の臨界面に向けることができるため、空で
の連続動作が可能となる。この独特な羽根車設計は、個別に、あるいは図１の緩
衝流体加圧システムと共に使用することができる。

【００５４】 次に図３を参照すると、モータハウジングＭ１は、外部シェル６６１、外部カ
バー６６２、モータＭ１、軸１、機内の機械密封部ＭＳ１、機機外の械密封部Ｍ
Ｓ２、軸スリーブ１２、軸スリーブ１２１の組み立てによって形成された密封チ
ャンバから開始し、同チャンバへと戻る流体通路と共に設計されている。以降で
より詳細に説明しているように、軸スリーブ１２と軸スリーブ１２１はオプショ
ンであり、本発明をさらに拡張するものであり、これらスリーブの有無によって
この特徴の機能または実用性が影響を受けることはない。

【００５５】 前出の技術開発と一致して、羽根車６３１周囲に同心配置され、軸１またはス
リーブ１２に堅固に取り付けられた、等間隔で離間した複数の羽根の手段によっ
て緩衝流体が加速され、緩衝流体のいくらかは、モータ内の摩擦および電気損失
によって生じた熱を吸収しながら、モータハウジングＭ１内の流体通路と直接連
通した流体出口ＦＰ１を介して、バッフル１６１の上側部に配置された通路内に
排出され、また、緩衝流体のいくらかは、密封チャンバの解放範囲内を循環する
べく排出される。

【００５６】 外部シェル６６１の内面から内方へ放射状にのびた複数の固定子羽根６３２が
、羽根車６３１と共に回転する緩衝流体の傾向を部分的に中断し、これにより、
羽根車６３２と、羽根車６３１のピックアップ管１０３と極めて近接した緩衝流
体の間の相対速度差が維持される。これは、図４Ａ、図４Ｂにおいてより明瞭に
示されている。

【００５７】 さらに図３を参照すると、緩衝流体は、モータＭ１内の流体通路から、密封チ
ャンバと連通した、流体が密封チャンバ内で外部カバー６６２に対して垂直にの
びた熱交換フィン６６３にかけて流れる、バッフル１６１の下側部の流体出口Ｆ
Ｐ２部分に配置された流体通路を通って密封チャンバへ戻る。緩衝流体がフィン
６６３にかけて引き込まれると、過剰熱がフィンを介して外部カバー６６２に伝
播され、外部流体または密封チャンバ内の空気によって外部カバー６６２内に吸
収される。次に緩衝流体は、バッフル１６１の開口部、羽根車６３１のハブによ
って形成された環状部分内へ引き込まれ、ここで再び羽根車６３１によって加速
され、冷却循環を繰り返す。

【００５８】 次に図４Ａ、図４Ｂを参照すると、図３の羽根車６３１を詳細に、より明瞭に
開示している。従来技術と著しく異なり、羽根車６３１は、流体を外方へ放射状
に加速することを目的とした、中心軸周囲で等間隔で離間した複数の羽根１００
の他に、羽根車６３１の外径から羽根車のハブに向かって内方にのびた、少なく
とも一つの内部放射状通路１０１を備えている。二次通路１０２は、軸が羽根車
６３１の中心縦軸と交差し、いくつかは羽根車から離れて示されている。二次通
路１０２は、一次通路１０１との交差点から開始し、羽根車６３１のハブの表面
において終端している。直角のピックアップ管１０３が、放射状通路１０１と接
続しており、解放端部が羽根車６３１の回転方向を向いた状態で羽根車６３１の
外縁に取り付けられている。

【００５９】 当業者にとって明らかなように、循環羽根車タイプを、羽根車の性能をその設
計外形に関連して特長付ける無次元数である羽根車の特定の速度によって、部分
的に区別して説明している。回転の外形および速度は、ピックアップ管１０３の
性能の要素である。

【００６０】 動作中、羽根車６３１が緩衝流体内で回転すると、ピックアップ管１０３が緩
衝流体の一部分を収集する。収集された緩衝流体は、羽根車の遠心動作により生
じた、羽根車と羽根車外縁における流体の回転速度との間の速度差の二乗に比例
する圧力よりも高く、これを越える正味速度ヘッド（net velocity head）に晒
される。ピックアップ管内の液体の運動エネルギーが、羽根車の外縁と入口の間
の遠心作用により生じた圧力差よりも高く、これを越える静圧に変換される。

【００６１】 したがって、羽根車の外縁と入口の間には、放射状通路１０１に沿って合成速
度（resultant velocity）を生じる圧力差が存在する。放射状羽根１００の遠心
力によって生じた圧力差は、放射状通路１０１を介して戻ろうと試みる際の同じ
力によって相殺される。放射状管１０１内の運動変換の負の摩擦および乱流の損
失によってピックアップ管１０３内に圧力が生じた結果、羽根車の外縁から入口
へ移動して放射状通路１０１内に正味流体速度が生じる。

【００６２】 次に、流体が二次通路１０２に入り、図３に示すように、機外の密封部ＭＳ２
と回転軸１２またはスリーブ１２１の間の環状部分内に排出される。この排出に
よって環状部分内の流体が入れ換えられ、その結果、密封面構成要素と緩衝流体
の間に、過熱部の減少または除去を助け、密封面を冷却する相対動作が生じる。
この方法でなら、ポンプが空になり、外部流体循環が途絶えても、密封面の冷却
を継続することができる。

【００６３】 再び図４Ａ、図４Ｂを参照すると、本発明のこの面は、内部通路配置を羽根車
上のどこか他の部分に、第一配置から180°偏倚して形成し、直角管１１３を、
その開放端部が羽根車６３１の通常回転と逆方向に向くように設ける。これによ
り、モータ回転子が逆回転する際にも、密封面の潤滑が継続する。この配置では
、低部密封部付近において、循環を増加させる方法において追加的利点があるこ
とがわかる。管１０３に関連した汲み上げ動作に加えて、対向する管１１３と、
これに関連する通路が動作中に遠心的汲み出し動作を提供し、これが管１１３か
らの流体の正味排出となり、ポンプ軸１付近の羽根車ハブ周辺範囲における緩衝
流体の循環と流れが増加する。

【００６４】 換言すれば、回転の方向を向いたピックアップ管が、流れを羽根車６３１の外
縁から羽根車ハブの内方に向ける運動変換に晒される。回転方向と逆の方向を向
いたピックアップ管が、遠心作用を介して、羽根車ハブから羽根車の外縁へ外方
に向かう流れを作り、これによって循環ループが生じる。この現象は回転方向と
は無関係であり、通路あるいは対面するピックアップ管のセットを、好ましくは
羽根車の周囲に一定の間隔で交互に配置して追加することで増加できる。

【００６５】 羽根車の片側または両側上の羽根車のハブと近接する軸密封面付近での緩衝流
体の循環を促進するために、この新規の羽根車拡張式の循環流動を、あらゆる回
転式の、流体循環羽根車に適用することができる。羽根車の外縁とハブまたは軸
との間に流体範囲実質的に同一の循環ループを得るための、通路およびピックア
ップ管の外形の応用は本発明の範囲内に入る。

【００６６】 本発明の別の実施形態では、ポンプに最も近いモータ軸受けが密封チャンバ内
に移動され、軸受けと駆動負荷（driven load）の間のオーバハング距離が短縮
される。従来技術で周知のように、負荷端部軸受けを機内の機械密封部から、機
内の機械密封部と機機外の械密封部の間の場所へ移動することにより、軸受けと
密封部の間の片持ち距離が短縮され、機外の密封面における軸逸脱を減少する効
果が生じ、密封効率と密封部の耐性が向上する。乾式回転子モータ設計における
多くの軸受けは潤滑油で潤滑されているため、この軸受け配置で、軸受けをモー
タ回転子チャンバの油潤滑した環境から、密封チャンバのオイル潤滑した環境に
移動することにより、さらなる利点が生じる。任意の所与の負荷および速度にて
、油潤滑した軸受けはオイル潤滑した軸受けよりも動作温度が低く、理論上の耐
性が長い。この軸受け配置は、以下に説明する本発明のさらなる利点を備えてい
る。

【００６７】 回転装置は時折メンテナンスが必要であることは容易に理解でき、本願明細書
中で説明している。ここで記載した実施例の主要目的は装置の動作寿命を延ばす
ことであり、別の目的はメンテナンスを容易化し、メンテナンス実施時の休止時
間を短縮することである。メンテナンスが必要な場合、交換または検査のために
密封部と軸受けをモータ装置から分解しなければならない。そのため、使用者が
、ここでカートリッジ装置と呼ぶ事前に組み立てた単体スリーブに対して軸受け
、密封部、他の回転構成要素を脱着することができる設計は、使用者にとって価
値のあるものである。

【００６８】 再び図３を参照すると、機内の機械密封部ＭＳ１の非回転部分が、外部シェル
６６１に取り付けられているが、これはモータＭ１の一体構成部品または別部品
であってよい。カートリッジ装置は、機内の機械密封部ＭＳ１回転部分のような
回転要素、機外の軸受け３、緩衝流体を循環するための循環羽根車、羽根車６３
１で構成されている。カートリッジ装置は、事前に組み立てられ、すべての構成
要素が軸と共に回転するように軸１と同軸にしっかりと取り付けられた軸スリー
ブ１２上の所定位置に容易に配置することができるように設計されている。

【００６９】 図３中では、軸スリーブ１２の事前配置は、軸１上の機械工作した肩部分に対
する軸スリーブ１２のアバットメントによって行われる。軸に沿った回転要素の
配置に使用される標準の機械設計方法が数多くある。この特定の方法を例証の方
法で示す。使用する実際の方法は、本発明の範囲をいかなる形でも損ねることは
ない。スリーブ１２を軸１上に正しく位置付けした場合、機内の機械密封部ＭＳ
１の回転要素が、外部シェル６６１内に取り付けられた機内の機械密封部ＭＳ１
の静止要素と適切な圧縮で係合する。

【００７０】 軸受け３が、ここでは軸受けハウジングとして知られ、外部シェル６６１と一
体または同軸に形成された、外部シェル６６１内の逆さにしたコップ型の内腔と
係合する。軸受けハウジングの最高地点には、その縦軸に対して直角を成す形で
、複数の通路Ｖ２が機械工作されているため、緩衝流体が軸受け３、機内の機械
密封部ＭＳ１、密封チャンバ周囲で自由に循環することができる。密封チャンバ
内に閉じ込められたあらゆる空気または気体は、これらの通路を介して、機内の
機械密封部ＭＳ１から離れた位置へ自由に移動することができる。循環羽根車６
３１のような別の構成要素を軸スリーブ１２上に同軸に取り付け、次に、これを
軸１と同軸に取り付けることができるため、この副装置全体を水中用モータ装置
Ｍ１に対して、迅速に着脱することが可能になる。Ｏ型リングＯＲ１が、軸スリ
ーブ１２の内径と軸１の外径の間の漏れを防止する密封部を形成する。

【００７１】 様々なカートリッジ要素のタイプ、数、形状を設計および用途によって変更す
ることができる。この実施形態は、例証の方法のみによって、密封部、軸受け、
循環羽根車を使用している。水中用モータの設計、メンテナンスのカートリッジ
装置および軸スリーブの独特の使用から逸脱しない限り、別のタイプおよび組み
立てのカートリッジ要素を使用することも可能である。

【００７２】 次に特に図５を参照すると、図３の破線範囲内をより詳細に示す拡大図である
。上述したカートリッジユニットの装置では、スリーブ１２の縦軸に対して垂直
を成し、この軸に沿った既知の距離の平面が形成されるように、軸スリーブ１２
の外径内に同軸的に溝が機械工作されている。この溝内には輪ＳＲ１が組み込ま
れており、この位置によって、残りのカートリッジ構成要素の軸位置が指示され
る。機内の機械密封部ＭＳ１の回転要素は、留め輪ＳＲ１と隣接するようにスリ
ーブ１２上に同軸に組み立てられている。軸受け３は、回転する内部レースが留
め輪ＳＲ１の対向する側と隣接するように、スリーブ１２上に同軸的に取り付け
られている。緩衝流体循環羽根車６３１は、軸受け０３の内部レースの対向側部
と隣接するように、軸スリーブ１２上に同軸的に取り付けられている。モータが
走行すると、スリーブと、スリーブ上に取り付けた要素が軸によって回転される
。

【００７３】 回転要素のスリーブに沿った配置に使用できる設計実例が数多くある。スリー
ブ溝と留め輪ＳＲ１を、例証の方法によって簡略的に示す。使用する実際の方法
は、本発明の範囲をいかなる形においても損ねることはない。

【００７４】 本発明の多くの実施形態が可能である。例えば、密封チャンバの加圧と圧力容
器の拡張を追加することで、緩衝流体の正味漏出が常に軸封部を通ってモータチ
ャンバから密封チャンバ、ポンプへ外方に向かって排出されるよう密封チャンバ
よりも高圧に維持された、専用の緩衝流体供給源と圧力容器を備えたモータチャ
ンバ加圧システムを提供することができる。あるいは、密封チャンバの加圧と圧
力容器の拡張を、さらなる密封保護の目的で追加される機械密封部用の加圧シス
テムの提供にまで拡大することができる。該システムは、外部環境よりも高圧に
維持された専用の圧力容器を備えて、どの単独の密封部も、汲み上げた流体を一
次密封チャンバへ侵入させることなしで、達成し得ない。

【００７５】 従来技術は、モータをポンプおよび縦軸上へ垂直位置付けする強い性能を示し
ているが、本発明は、適切な場合に横軸水中用ポンプに適用され、その使用を容
易化する。

【００７６】 別の例として、モータとモータハウジングで構成された水中用モータおよびポ
ンプ組立体は本発明の範疇であり、ここで、モータは出力軸、ポンプおよびポン
プハウジングを備え、ポンプハウジングはモータハウジングと接続しており、ポ
ンプは出力軸によって駆動される。取り外し可能な軸スリーブが軸上に非回転的
に取り付けられている。モータ付近には、スリーブに取り付けられた機内の軸封
部の回転構成要素を備えた機内の軸封部が設けられている。ポンプ付近には機外
の軸封部が設けられ、モータとポンプの間には密封チャンバが差し込まれており
、密封チャンバの一部分は、機内の軸封部と機外の軸封部のチャンバ側面によっ
て構成されている。

【００７７】 密封チャンバは、ポンプの作業深度にあるモータおよびポンプ組立体外部の圧
力と少なくとも等しい圧力下で、緩衝流体によって充填され、緩衝流体は誘電特
性を備えている。軸封部にかけて密封チャンバ内の正圧勾配を維持するために、
密封チャンバ加圧システムと少なくとも一つの圧力容器とがモータおよびポンプ
組立体に一体に設けられている。

【００７８】 外縁とハブを備えた緩衝流体循環用羽根車を設けることができ、外縁はハブよ
りも著しく大きな直径を有し、機外の軸封部または他の密封部付近の密封チャン
バ内、あるいはさらに潤滑または冷却を必要とする隣接した構成要素の密封チャ
ンバ内のスリーブ上に羽根車が取り付けられている。羽根車は、羽根車の外部縁
または外縁上の回転的に通常前方を向いた（a rotationally normally forward
facing ）吸入管を、機外の軸封部付近の羽根車のハブの排出口と接続する少な
くとも一つの内部通路を備え、ハブが外縁よりも小さな直径を備えている。内部
で羽根車が回転する密封チャンバは、一つの縁が、羽根車上の吸入管の回転の弧
と接近するよう方向付した、放射状に向いた固定子フランジを羽根車の機外の部
に設けてよい。

【００７９】 さらに別の例として、本発明の実施形態は、水中用モータおよびポンプ組立体
を設けることができ、この水中用モータおよびポンプ組立体は、汲み上げ動作中
に正圧勾配を維持するように密封チャンバと連通した圧力容器が外部に取り付け
られているか、あるいは一体に設けられており、密封チャンバ加圧システムは、
モータおよびポンプ組立体の通常の動作期間中に、軸封部内を漏出により損失す
るべく巡回する流体の容量を超える緩衝流体用の容積を備えている。

【００８０】 本発明の別の実施形態は、密封チャンバ加圧システムに接続した多数の圧力容
器を具備した水中用モータおよびポンプ組立体を備えているので、圧力容器容量
を効率的に拡大し、潜在的により長時間にわたる動作サイクルを提供しながら、
より大型の緩衝流体供給源として機能することができる。

【００８１】 さらに別の実施形態は密封チャンバを備えており、この密封チャンバの内面ま
たは天井が機内の軸封部から上方へ向かってのびているため、密封チャンバ内に
閉じ込められた、または蓄積した気体を収容する密封チャンバ内における限定さ
れた容量部分を機内の軸封部の高さよりも上に備えて、密封部が緩衝流体内に沈
むようにすることができる。

【００８２】 さらなる実施形態は、ハブ上のハブ吸入口周囲に設けられた回転的に通常後方
を向いた（a rotationally normally rearward facing）排出口と接続している
少なくとも一つの内部通路を具備する羽根車を備えているため、羽根車のハブと
外縁範囲の間に流体循環用の戻り通路を提供する。

【００８３】 いくつかの実施形態では、全体圧力（integral pressure）、流体レベルまた
は温度センサを様々なタイプの遮断制御部と共に組み合わせて設けることができ
る。操作者が監視するための信号ラインを、表面に備えたものもある。これらの
センサおよび制御システムの範囲および性質は、当業者にとって明らかであり、
また、本発明に容易に適用することができる。例えば、密封チャンバ内の圧力が
、作業深度におけるモータおよびポンプ組立体の外部圧力よりも低くなった際に
、ポンプを停止するための自動モータ遮断制御部と結合した、密封チャンバ圧力
または圧力差用の圧力センサを備えていてもよい。これにより、特に、汲み上げ
られてあらゆる媒体または流体の侵入を禁じるための正圧傾斜が、機外の軸封部
にかけて常に生じる。

【００８４】 当業者は、前述の記載、添付の図面、特許請求の範囲に基づいた、本発明の範
囲内に入るこれ以外の、および様々な実施形態を理解するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヴイッツガル，ミヒャエル アメリカ合衆国 ニユーハンプシヤー 03038，デリー，アイランド ポンド ロ ード 52 Ｆターム(参考） 5H607 AA05 BB01 CC05 DD03 DD13 FF06 FF25 FF33 JJ10

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸を備えたモータおよびモータハウジングと、 前記出力軸によって駆動されるポンプおよび、前記モータハウジングと接続し
   たポンプハウジングと、 前記軸上に取り付けられた取り外し可能な軸スリーブと、 前記内機式軸封部の回転構成要素が前記スリーブ上に取り付けられ、前記モー
   タに近接した内機式軸封部と、 前記ポンプに近接した外機式軸封部と、 前記内機式軸封部と前記外機式軸封部のチャンバ側面を部分的に有し、作用高
   さにおける前記モータおよびポンプ組立体の外部の圧力と少なくとも等しい圧力
   下で、誘電特性を有する緩衝流体によって充填されて、前記モータと前記ポンプ
   の間に差し入れられる密封チャンバと、 前記密封チャンバ内の正圧傾度を前記軸封部にかけて維持するための、前記モ
   ータおよびポンプ組立体に一体に形成された、密封チャンバ加圧システムと少な
   くとも一つの圧力容器と、 前記羽根車の外縁上の回転的に通常前方を向いた吸入管を、前記外機式軸封部
   に近い前記羽根車の前記ハブ上の排出口と接続する少なくとも一つの内部通路を
   有し、前記外機式軸封部付近の前記密封チャンバ内の前記スリーブ上に取り付け
   られた緩衝流体循環用羽根車と、 前記羽根車の前記密封チャンバ外機式部内に、複数の放射状に向き、一つの縁
   が、前記吸入管の回転の弧に非常に接近している、固定子フランジと、 有することを特徴とする水中用モータおよびポンプ組立体。
2. 【請求項２】 動作中に前記正圧勾配を維持するために、前記圧力容器が前
   記密封チャンバと連通しており、前記一体型の密封チャンバ加圧システムが、前
   記モータおよびポンプ組立体の通常動作中に、前記軸封部内で漏出によって損失
   すると計算された容量を超える緩衝流体用の容積を有することを特徴とする請求
   項１に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
3. 【請求項３】 前記少なくとも一つの圧力容器が、前記密封チャンバ加圧シ
   ステムと接続した多数の圧力容器であることを特徴とする請求項１に記載の水中
   用モータおよびポンプ組立体。
4. 【請求項４】 前記密封チャンバの内面が、前記内機式軸封部から離れて上
   方へのびているため、前記密封チャンバ内の、前記内機式軸封部の高さよりも上
   の部分に、気体を収容する容積部分を有することを特徴とする請求項１に記載の
   水中用モータおよびポンプ組立体。
5. 【請求項５】 前記モータハウジング内にモータ冷却通路を有し、前記モー
   タ冷却通路が前記密封チャンバと連通しており、前記羽根車が、前記通路内に前
   記緩衝流体を流すための圧力を供給することを特徴とする請求項１に記載の水中
   用モータおよびポンプ組立体。
6. 【請求項６】 前記羽根車が、回転的に通常後方を向いた排出口を前記ハブ
   上のハブ吸入口と接続するための少なくとも一つの前記内部通路を有することを
   特徴とする請求項１に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
7. 【請求項７】 前記密封チャンバ内の圧力を感知する手段と、 前記作用高さにある前記モータおよびポンプ組立体の外部における前記圧力を
   感知する手段と、 前記密封チャンバ内の前記圧力が、作用高さにある前記モータおよびポンプ組
   立体外部の前記圧力よりも低下した際に、前記モータを停止する手段とをさらに
   有することを特徴とする請求項１に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
8. 【請求項８】 出力軸を備えたモータおよびモータハウジングと、 前記出力軸によって駆動されるポンプおよび、前記モータハウジングと接続し
   たポンプハウジングと、 前記モータに近接した、前記軸上の内機式軸封部と、 前記ポンプに近接した、前記軸上の外機式軸封部と、 前記内機式軸封部と前記外機式軸封部のチャンバ側面を部分的に有し、作用高
   さにおける前記モータおよびポンプ組立体の外部の圧力と少なくとも等しい圧力
   下で、誘電特性を有する緩衝流体によって充填され、前記モータと前記ポンプの
   間に差し入れられた密封チャンバと、 前記密封チャンバ内の正圧勾配を前記軸封部にかけて圧力維持する、前記モー
   タおよびポンプ組立体に一体に形成された、密封チャンバ加圧システムと少なく
   とも一つの圧力容器と、 をさらに有することを特徴とする水中用モータおよびポンプ組立体。
9. 【請求項９】 前記一体型密封チャンバ加圧システムが、前記モータおよび
   ポンプ組立体の通常動作中に、前記軸封部内で漏出により損失すると計算された
   容量を超えた緩衝流体用の容積を有し、前記動作中に前記正圧勾配を維持するべ
   く、前記圧力容器が前記密封チャンバと連通していることを特徴とする請求項８
   に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも一つの圧力容器が、前記密封チャンバ加圧
    システムと接続した複数の圧力容器であることを特徴とする請求項９に記載の水
    中用モータおよびポンプ組立体。
11. 【請求項１１】 前記密封チャンバの内面が、前記内機式軸封部から離れて
    上方へのびているため、前記密封チャンバ内の、前記内機式軸封部の高さよりも
    上の部分に、気体を内容するための容積部分を有することを特徴とする請求項９
    に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
12. 【請求項１２】 前記外機式軸封部付近の、前記密封チャンバ内の前記軸上
    に取り付けられた緩衝流体循環用羽根車と、 前記羽根車の外縁上に回転的に通常前方を向いた吸入管を、前記外機式密封軸
    付近の、前記羽根車の前記ハブ上の排出口と接続する、前記羽根車内の少なくと
    も一つの通路と、 前記羽根車の外機にある前記密封チャンバ内に複数の放射状を向いた固定子フ
    ランジとをさらに有し、前記フランジの縁の一つが前記吸入管の回転の弧に非常
    に接近していることを特徴とする請求項１１に記載の水中用モータおよびポンプ
    組立体。
13. 【請求項１３】 出力軸を備えたモータおよびモータハウジングと、 前記出力軸によって駆動されるポンプ及び、前記モータハウジングに接続する
    ポンプハウジングと、 前記モータに近接した、前記軸上の内機式軸封部と、 前記ポンプに近接した、前記軸上の外機式軸封部と、 前記内機式軸封部と前記外機式軸封部のチャンバ側面を部分的に有し、緩衝流
    体によって充填されて、前記モータと前記ポンプの間に差し入れられた密封チャ
    ンバと、 ハブ及び外縁を具備し、前記外機式軸封部付近の、前記密封チャンバ内の前記
    軸上に取り付けられ、外縁上に、回転的に通常前方を向いた吸入管を、前記外機
    式軸封部に接近した、前記羽根車の前記ハブ上の排出口と接続する少なくとも一
    つの内部通路を有した、緩衝流体循環用羽根車と、 前記羽根車の前記密封チャンバ外機式部内に、一つの縁が、前記吸入管の回転
    の弧に非常に接近している、複数の放射状に向いた固定子フランジと、 をさらに有することを特徴とする前記フランジの水中用モータおよびポンプ組立
    体。
14. 【請求項１４】 前記密封チャンバ内の前記密封部にかけて正圧勾配を維持
    するために、前記モータおよびポンプ組立体に一体に設けられた密封チャンバ加
    圧システムと少なくとも一つの圧力容器とをさらに有し、前記一体型密封チャン
    バ加圧システムが、前記モータおよびポンプ組立体の通常動作中に、前記軸封部
    内で漏出により損失すると計算された容量を超えた緩衝流体用の容積を有し、前
    記道中に前記正圧勾配を維持するべく、前記圧力容器が前記密封チャンバと連通
    していることを特徴とする請求項１３に記載の水中用モータおよびポンプ組立体
    。
15. 【請求項１５】 前記羽根車が、回転的に通常後方を向いた排出口を、前記
    外機式軸封部付近の前記ハブ上のハブ吸入口と接続するため、少なくとも一つの
    前記内部通路を有することおを特徴とする請求項１４に記載の水中用モータおよ
    びポンプ組立体。
16. 【請求項１６】 出力軸を備えたモータおよびモータハウジングと、 前記出力軸によって駆動されるポンプ及び、前記モータハウジングと接続した
    ポンプハウジングと、 前記モータに近接した内機式軸封部と、 前記ポンプに近接した外機式軸封部と、 前記モータと前記ポンプの間に差し込まれた密封チャンバと、 前記内機式軸封部の回転構成要素が取り付けられ、前記密封チャンバ内の軸上
    に装着された取り外し可能な軸スリーブと、 前記機密封チャンバ内にある軸受け支持部構造及び、前記スリーブ上に取り付
    けられる軸用軸受けと、 をさらに有することを特徴とする水中用モータおよびポンプ組立体。
17. 【請求項１７】 前記密封チャンバ内に緩衝流体循環用羽根車をさらに有し
    、前記羽根車が前記スリーブ上に取り付けられていることを特徴とする請求項１
    ６に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
18. 【請求項１８】 前記緩衝流体循環用羽根車がハブと外縁を有し、前記羽根
    車が、回転的に通常後方を向いた排出口を、前記外機式軸封部付近の前記ハブ上
    のハブ吸入口と接続するための、少なくとも一つの前記内部通路を有し、前記密
    封チャンバが、前記羽根車の外機式に複数の放射状に向いた固定子フランジを有
    し、前記フランジの縁の一つが前記吸入管の回転の弧と非常に接近することを特
    徴とする請求項１７に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。
19. 【請求項１９】 前記モータハウジング内にモータ冷却通路を有し、前記モ
    ータ冷却通路が前記密封チャンバと連通しており、前記羽根車が、内部に前記緩
    衝流体を流すための圧力を供給することを特徴とする請求項１８に記載の水中用
    モータおよびポンプ組立体。
20. 【請求項２０】 前記羽根車が、回転的に通常後方を向いた排出口を前記ハ
    ブ上のハブ吸入口と接続するため、少なくとも一つの前記内部通路を有すること
    を特徴とする請求項１９に記載の水中用モータおよびポンプ組立体。