JP2005105897A - サブマージドポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ガスが発生しやすい流体を扱うサブマージドポンプにおいて、ガスによる軸受の潤滑不良を防止する。
【解決手段】ポンプ部１２より吐出された取扱い流体の一部を、導入路５８によりモータ３２が納められたハウジング室４９内に導く。導入路５８内にモータシャフト３６を支持する上部軸受５０を配置し、導入路５８を流れる取扱い流体でこれを潤滑する。導入路５８の上部軸受５０より下流側に上部シール６０を配置する。上部シール６０は、モータシャフト３６との間にわずかな隙間を形成し、これらにより流路抵抗を高める絞り構造が形成される。この絞りにより、上部軸受５０付近の圧力が高く維持され、ガスの発生を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプとこれを駆動するモータが一体に形成され、溜められた取扱い流体に浸漬されて取扱い流体の汲み上げに用いられるサブマージドポンプに関する。

液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）など低温流体を汲み上げるのに、サブマージドポンプが用いられている。サブマージドポンプは、遠心ポンプなどのポンプと、このポンプを駆動するモータが一体に形成されており、全体を取り扱う流体内に浸漬して使用する。このため、モータのステータ、ロータの周囲、モータおよびポンプのシャフトの軸受周囲にも取扱い流体が浸入するように構成し、この取扱い流体で、冷却、潤滑等することが行われている。

特に、シャフト上端付近の軸受にポンプにより吐出された取扱い流体を送って潤滑を行うことがある（例えば、下記特許文献１の段落０００６など参照）。

実願平５−２６９４９号（実開平６−８０８９６号）のＣＤ−ＲＯＭ

サブマージドポンプにおいて、取扱い流体に気化しやすい成分が含まれていると、軸受付近で気化して、軸受の潤滑不良を生じる場合があるという問題があった。

本発明は、軸受部分の潤滑不良を防止するのに有利なサブマージドポンプを提供する。

本発明のサブマージドポンプは、ポンプ部が吐出した取扱い流体を、モータのシャフトをその上端付近で支持する軸受を通って、モータを納めるハウジング内に導く導入路を有し、この導入路の軸受の下流側に絞り構造が設けられている。

軸受の下流側に絞り構造を設けることにより、軸受周囲の圧力を高め、軸受周囲での取扱い流体の気化を防止する。

また、モータを納めるハウジング内の取扱い流体をポンプ部に戻す環流路の入口を、モータシャフトの上端付近の軸受より高い位置に配置する。

これにより、ハウジング内に気体が残留しても、軸受周囲に達する前に、ハウジング内より排出される。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態のサブマージドポンプの概略構成を示す図である。サブマージドポンプ１０は、取扱い流体の圧力を高めるポンプを含むポンプ部１２と前記ポンプを駆動するモータ部１４を、ポット１６内に納めた構造を有している。ポット１６の上部の開口は、ヘッドプレート１８によりカバーされている。ポット１６内には、取込管２０より取扱い流体が浸入し、一方ポット１６内のガスを抜くためのガス抜き管よりガスが排出されることにより、ポット１６内が取扱い流体で満たされる。なお、サブマージドポンプ１０は、実際に設置される場合も、その上下方向が図１の上下方向に一致するように配置され、したがってポンプ部１２とモータ部１４は、ポンプ部１２が上となり、モータ部１４が下となるように配置される。

ポンプ部１２は、共通のポンプシャフト２４上に複数の遠心ポンプ２６が配置された多段遠心ポンプを含む。多段の遠心ポンプの下方、すなわち第１段の遠心ポンプ２６の吸い込み部には、吸込管２８が取り付けられ、さらに吸込管２８内には、ポンプシャフト２４に取り付けられ駆動されるインデューサ３０が配置されている。

ポンプ部１２の上方のモータ部１４は、多段の遠心ポンプを駆動するモータ３２と、モータ３２の周囲を囲うように配置されるハウジング円筒３４を含む。モータ３２は、ポンプシャフト２４と共通のモータシャフト３６と、モータシャフト３６に固定されるロータ３８と、ハウジング円筒３４に固定されるステータ４０を含み。ハウジング円筒３４の下端には取付板４２が結合され、ポンプ部１２は、この取付板４２に取り付けられてモータ部１４と一体となっている。一方、ハウジング円筒３４の上端には、吐出マニホルド４４が結合され、ハウジング円筒３４、取付板４２および吐出マニホルド４４で、モータ３２を納めるハウジングを構成する。

取付板４２には、モータシャフト３６を回動可能に支持する、転がり軸受である下部軸受４６が保持されている。さらに、取付板４２には、ポンプ部１２の、加圧された取扱い流体のモータ部１４への流れを抑制する下部シール４８も配置されている。下部シール４８は、ポンプシャフト２４との間にわずかな隙間を有しており、この隙間より、わずかではあるが、取扱い流体がポンプ部１２のハウジング内の空間であるハウジング室４９へと流れる。この取扱い流体は、下部軸受４６を通過し、このとき軸受の潤滑を行う。吐出マニホルド４４には、モータシャフト３６の上端付近を回動可能に支持する上部軸受５０が保持されている。また、吐出マニホルド５０には、ヘッドプレート１８に設けられた吐出孔５２につながる吐出口５４が設けられている。多段の遠心ポンプから送り出された取扱い流体は、モータ部１４のステータ４０等を迂回して配置される吐出流路５６により、吐出口５４に送られ、更に外部に送り出される。

さらに、吐出マニホルド４４には、吐出口５４からハウジング室４９に取扱い流体を導き入れる導入路５８が設けられている。導入路５８内には上部軸受５０が配置され、その下流には、更に上部シール６０が配置されている。これらの導入路５８に関連する構成については、後に詳述する。ハウジング室４９の上部軸受５０より高い位置、好ましくは最上部には、ハウジング室４９内の取扱い流体をポンプ部１２へと戻す環流路６２の入口６２ａが設けられている。環流路６２は、ハウジング室４９内に溜まったガスを回収し、取扱い流体と共にポンプ部１２へ送る。

図２は、導入路５８に関する構成の詳細を示す図である。導入路５８は、まず、取扱い流体を吐出口５４から上部軸受５０に導く。上部軸受５０は、転がり軸受であり、好ましくは玉軸受である。取扱い流体は、上部軸受５０のインナレース、アウタレースおよび転動体の隙間を通過して、更に下方に流れる。この上部軸受５０を通過する取扱い流体は、上部軸受の潤滑液として機能する。上部軸受５０を通過した取扱い流体は、上部シール６０に達する。上部シール６０は、モータシャフト３６の外周と共に、これらの間に、わずかな隙間６４を形成しており、導入路５８の流路を絞り、流路抵抗が大きくなる構造を構成している。この絞り構造によって、この間隙６４の前後に圧力差を生じさせ、上部軸受５０付近は、多段の遠心ポンプによって高められた圧力に近い圧力を維持し、ハウジング室４９内は、比較的低い圧力としている。また、絞り構造により導入路５８を通過する流量を抑えて、このサブマージドポンプ１０の吐出量の減少、すなわち汲み上げられる取扱い流体の流量の減少を抑制している。

上部軸受５０付近の圧力を高く維持することにより、取扱い流体に気化しやすい成分が含まれる場合であっても、軸受部分での気化を防止し、軸受の潤滑不良を生じさせないようにしている。したがって、上記絞り構造の各部寸法、例えば間隙、長さは、軸受部分で取扱い液の気化を抑えることができる圧力を維持するのに必要な寸法とする。また、絞った部分の流路の形状は直線状以外に、クランク状に屈曲していてもよく、更には間隙の狭い部分と広い部分が交互に配置されたラビリンス構造を採ることもできる。

また、ハウジング室４９内で発生したガスは、上部軸受５０より高い位置で環流路６２に戻されるので、ハウジング室４９内のガスの滞留により液面が低下して上部軸受５０近傍に達することにより生じる潤滑不良が防止される。

本実施形態のサブマージドポンプ１０は例えば、一酸化炭素を含んだＬＮＧを取り扱うポンプとして好適である。ＬＮＧが一酸化炭素を含む場合、一酸化炭素の沸点が、ＬＮＧの他の成分または一酸化炭素を含まないＬＮＧに比べて低く、より低い温度でガス（一酸化炭素）が発生する。本実施形態にように、導入路５８において、上部軸受５０より下流に絞り構造を設けることにより、上部軸受５０付近にてガスが発生し、潤滑不良となることが防止される。

本実施形態においては、３段の遠心ポンプの例を示したが、段数に関しては、設計上の要求により適宜選択可能である。また、上部および下部の軸受も、設計上の要求により玉軸受以外の転がり軸受を採用することができる。

本実施形態のサブマージドポンプ１０の概略構成を示す図である。 サブマージドポンプ１０のモータシャフト上端付近の詳細構造を示す図である。

符号の説明

１０ サブマージドポンプ、１２ ポンプ部、１４ モータ部、１６ ポット、２４ ポンプシャフト、２６ 遠心ポンプ、３２ モータ、３４ ハウジング円筒、３６ モータシャフト、４４ 吐出マニホルド、４９ ハウジング室、５０ 上部軸受、５２ 吐出孔、５４ 吐出口、５６ 吐出流路、５８ 導入路、６０ 上部シール、６２ 環流路。

Claims (2)

1. 取扱い流体を吐出するポンプと、前記ポンプの上方にあってこれを駆動するモータとを有する、サブマージドポンプであって、
   前記モータはハウジングに納められ、前記モータのシャフトはその上端付近を軸受にて支持され、
   さらに、前記ポンプが吐出した取扱い流体を、前記ポンプのシャフトの上端付近より、前記軸受を通過して前記ハウジング内へと導く導入路と、
   前記導入路の前記軸受下流側に設けられ、導入路の流路抵抗を高める絞り構造と、
   を有するサブマージドポンプ。
2. 請求項１に記載のサブマージドポンプであって、前記ハウジング内の取扱い流体をポンプに戻す環流路を有し、前記環流路の前記ハウジング側の入口は、前記軸受より高い位置に配置されている、サブマージドポンプ。
   

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