JP3283693B2 - 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置 - Google Patents
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置Info
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- JP3283693B2 JP3283693B2 JP11479594A JP11479594A JP3283693B2 JP 3283693 B2 JP3283693 B2 JP 3283693B2 JP 11479594 A JP11479594 A JP 11479594A JP 11479594 A JP11479594 A JP 11479594A JP 3283693 B2 JP3283693 B2 JP 3283693B2
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- Japan
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- gas tank
- pump device
- magnetic bearing
- rotating shaft
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/0457—Details of the power supply to the electromagnets
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液化ガスタンク用潜没
ポンプ装置に係り、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内で用いられるタンク内蔵式潜没
ポンプにおいて、前記ポンプの揚液管内を満液にするま
での過大吐出運転時に発生するポンプ内不平衡軸推力を
支持して軸受の負荷を大幅に軽減し、軸受の長寿命化を
はかるに好適な液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に関す
るものである。
ポンプ装置に係り、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内で用いられるタンク内蔵式潜没
ポンプにおいて、前記ポンプの揚液管内を満液にするま
での過大吐出運転時に発生するポンプ内不平衡軸推力を
支持して軸受の負荷を大幅に軽減し、軸受の長寿命化を
はかるに好適な液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
について図５、６を参照して説明する。図５は、従来に
おける液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を含む液化ガス
タンク配管系統図であり、図６は、図５の液化ガスタン
ク用潜没ポンプ装置の断面図である。図５、６におい
て、１は液化ガスタンク、１ａはガスタンク１の天井
板、２は、タンク１内に垂下された揚液管、２ａは、揚
液管２の頂部に設けられたポンプ吊り上げ機構を備えた
ヘッドプレ−ト、３は、揚液管下端に取り付けられた吸
込弁、４は、潜没ポンプ本体５（後述）吊り上げ用のワ
イヤ、５は、揚液管内に配設される潜没ポンプ本体、１
１は逆止弁、１２は吐出口、１４は母管、１７は給電ケ
−ブル、２１は、吸込弁３の弁上座面、３０は巻き上げ
機である。
について図５、６を参照して説明する。図５は、従来に
おける液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を含む液化ガス
タンク配管系統図であり、図６は、図５の液化ガスタン
ク用潜没ポンプ装置の断面図である。図５、６におい
て、１は液化ガスタンク、１ａはガスタンク１の天井
板、２は、タンク１内に垂下された揚液管、２ａは、揚
液管２の頂部に設けられたポンプ吊り上げ機構を備えた
ヘッドプレ−ト、３は、揚液管下端に取り付けられた吸
込弁、４は、潜没ポンプ本体５（後述）吊り上げ用のワ
イヤ、５は、揚液管内に配設される潜没ポンプ本体、１
１は逆止弁、１２は吐出口、１４は母管、１７は給電ケ
−ブル、２１は、吸込弁３の弁上座面、３０は巻き上げ
機である。
【０００３】図５において、潜没ポンプ装置は、液化ガ
スタンク１内に垂下された揚液管２と、前記揚液管２の
下端に取り付けられた吸込弁３と、前記吸込弁３の上
部、かつ、前記揚液管２内に配設される潜没ポンプ本体
５とからなり、吐出管１０を介して、逆止弁１１、母管
１４、給電ケ−ブル１７と接続されている。
スタンク１内に垂下された揚液管２と、前記揚液管２の
下端に取り付けられた吸込弁３と、前記吸込弁３の上
部、かつ、前記揚液管２内に配設される潜没ポンプ本体
５とからなり、吐出管１０を介して、逆止弁１１、母管
１４、給電ケ−ブル１７と接続されている。
【０００４】図６を参照しさらに詳しく説明する。潜没
ポンプ装置は、その揚液管２が液化ガスタンク１内に垂
下され、前記垂下端には吸込弁３が取り付けられ、前記
吸込弁３の弁上座面２１には潜没ポンプ本体５が設置さ
れ、潜没ポンプ本体５吊り上げ用のワイヤ４と、前記揚
液管２の頂部にポンプ吊り上げ機構を有するヘッドプレ
−ト２ａと、巻き上げ機３０などから構成される。
ポンプ装置は、その揚液管２が液化ガスタンク１内に垂
下され、前記垂下端には吸込弁３が取り付けられ、前記
吸込弁３の弁上座面２１には潜没ポンプ本体５が設置さ
れ、潜没ポンプ本体５吊り上げ用のワイヤ４と、前記揚
液管２の頂部にポンプ吊り上げ機構を有するヘッドプレ
−ト２ａと、巻き上げ機３０などから構成される。
【０００５】そして、前記潜没ポンプ本体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、ヘッドプレ−ト２ａから吊り下げ用ワイ
ヤ４によって、例えば深さ５０ｍに吊り下げられて、前
記揚液管２下部の前記座面２１に着座して設置される。
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、ヘッドプレ−ト２ａから吊り下げ用ワイ
ヤ４によって、例えば深さ５０ｍに吊り下げられて、前
記揚液管２下部の前記座面２１に着座して設置される。
【０００６】この潜没ポンプ本体５には、給電ケ−ブル
１７によって電源が供給されて運転が開始されると、液
化ガスは吸込弁３から吸込まれて昇圧され、前記揚液管
２内を上昇して吐出管１０に送り出される。図１に示さ
れるように、このような液化ガスタンク用潜没ポンプ装
置は、複数台、液化ガスタンク１内に設置されるのが通
常である。
１７によって電源が供給されて運転が開始されると、液
化ガスは吸込弁３から吸込まれて昇圧され、前記揚液管
２内を上昇して吐出管１０に送り出される。図１に示さ
れるように、このような液化ガスタンク用潜没ポンプ装
置は、複数台、液化ガスタンク１内に設置されるのが通
常である。
【０００７】このような潜没ポンプ装置においては、潜
没ポンプ本体５が運転を停止すると、揚液管２内に残留
した液化ガスは、ポンプの内部に設けられた吐出口１２
を通じて逆流し、前記吸込弁３から液化ガスタンク１内
にもどされる。そして、前記揚液管２中の液化ガス液面
は、前記タンク１の液面と同一レベルまで低下する。し
たがって、この潜没ポンプ本体５を再起動すると、前記
揚液管２を液化ガスで満たすまでの間は、吐出圧力が確
保されない状態での運転が連続される。通常、この状態
での運転時間は、数分間に及んでいる。
没ポンプ本体５が運転を停止すると、揚液管２内に残留
した液化ガスは、ポンプの内部に設けられた吐出口１２
を通じて逆流し、前記吸込弁３から液化ガスタンク１内
にもどされる。そして、前記揚液管２中の液化ガス液面
は、前記タンク１の液面と同一レベルまで低下する。し
たがって、この潜没ポンプ本体５を再起動すると、前記
揚液管２を液化ガスで満たすまでの間は、吐出圧力が確
保されない状態での運転が連続される。通常、この状態
での運転時間は、数分間に及んでいる。
【０００８】一方、従来液化ガスタンク用潜没ポンプ
は、例えば、特公昭６１−５５５８号公報記載の技術が
ある。上記技術は、立軸ポンプのケーシング内にモータ
を収容し、このポンプの軸および羽根車を回転させ、羽
根車上部に軸スラストのバランス胴を固着した軸を担持
した機械軸受を設け、機械軸受の外周面に円筒形の軸ス
リーブを取付けたものである。
は、例えば、特公昭６１−５５５８号公報記載の技術が
ある。上記技術は、立軸ポンプのケーシング内にモータ
を収容し、このポンプの軸および羽根車を回転させ、羽
根車上部に軸スラストのバランス胴を固着した軸を担持
した機械軸受を設け、機械軸受の外周面に円筒形の軸ス
リーブを取付けたものである。
【０００９】この軸スリーブ外周に静圧軸受を配置し、
静圧軸受の下端部に前記軸スリーブを軸方向に支持する
突起部を形成し、この突起部と前記軸スリーブとが当接
または離脱することにより、上記軸を前記軸スリーブを
介して静圧軸受で担持するようにしたものである。この
ような軸推力（以下、スラスト力という）平衡装置によ
り、ポンプ運転時の軸受に負荷されるスラスト力を零に
し、軸受寿命の長い潜没ポンプを得ていた。
静圧軸受の下端部に前記軸スリーブを軸方向に支持する
突起部を形成し、この突起部と前記軸スリーブとが当接
または離脱することにより、上記軸を前記軸スリーブを
介して静圧軸受で担持するようにしたものである。この
ような軸推力（以下、スラスト力という）平衡装置によ
り、ポンプ運転時の軸受に負荷されるスラスト力を零に
し、軸受寿命の長い潜没ポンプを得ていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、前記軸
推力平衡装置は、ポンプが所定の吐出圧力を発生させた
状態で機能するように設計されているため、上記潜没ポ
ンプの起動の場合のように、吐出圧力が確保されない状
態での運転では、前記スラスト力が軸受に加わり、軸受
の寿命は著しく短縮される。このスラスト力は、ポンプ
回転軸系の自重および羽根車に作用する流体力からな
り、潜没ポンプが大型化すると益々スラスト力が増加
し、軸受寿命を低下させる傾向にあるという問題があっ
た。本発明は、上記問題を解決するためになされたもの
で、その目的とするころは、潜没ポンプ起動時に軸受に
作用するスラスト力を軽減して長寿命化した軸受を備え
た液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を提供することにあ
る。
推力平衡装置は、ポンプが所定の吐出圧力を発生させた
状態で機能するように設計されているため、上記潜没ポ
ンプの起動の場合のように、吐出圧力が確保されない状
態での運転では、前記スラスト力が軸受に加わり、軸受
の寿命は著しく短縮される。このスラスト力は、ポンプ
回転軸系の自重および羽根車に作用する流体力からな
り、潜没ポンプが大型化すると益々スラスト力が増加
し、軸受寿命を低下させる傾向にあるという問題があっ
た。本発明は、上記問題を解決するためになされたもの
で、その目的とするころは、潜没ポンプ起動時に軸受に
作用するスラスト力を軽減して長寿命化した軸受を備え
た液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を提供することにあ
る。
【００１１】また、ポンプ回転軸の上下位置を検出する
ため、位置検出センサーが設けられている。前記位置検
出センサーは、潜没ポンプの起動時等の過渡状態におい
て、その取り付け位置および引出ケーブル周囲の流体状
態、周囲全体の温度、温度分布等が変化し、それに基づ
く温度誤差を原因とする出力ドリフトを起こし、検出精
度の確保が困難であるという問題があった。本発明は、
この問題を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、変位センサ−の温度ドリフトを極小にし
てその検出精度を向上させることにある。
ため、位置検出センサーが設けられている。前記位置検
出センサーは、潜没ポンプの起動時等の過渡状態におい
て、その取り付け位置および引出ケーブル周囲の流体状
態、周囲全体の温度、温度分布等が変化し、それに基づ
く温度誤差を原因とする出力ドリフトを起こし、検出精
度の確保が困難であるという問題があった。本発明は、
この問題を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、変位センサ−の温度ドリフトを極小にし
てその検出精度を向上させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の構
成は、タンク内に垂下された揚液管の底部座面に着座さ
せ、ケーシング内に、モータに回転軸で連結され吸い込
んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、昇圧した液化ガスを
揚液管内に吐出する複数の吐出穴とを備えたポンプ本体
と、前記回転軸を支持するスラスト軸受およびラジアル
軸受と、バランスディスクを有する軸推力平衡装置とを
備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置において、前記
回転軸を支持する片側吸込形能動型アキシャルスラスト
磁気軸受と、回転軸の上下方向の位置を検出するため
に、ポンプ本体内部のケース内に、検出コイルと半導体
素子とを気体および液体に対して密閉され近接して配置
された変位検出センサーと、前記変位センサー出力によ
り前記磁気軸受を制御する制御部とを具備することを特
徴とする。
め、本発明に係る液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の構
成は、タンク内に垂下された揚液管の底部座面に着座さ
せ、ケーシング内に、モータに回転軸で連結され吸い込
んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、昇圧した液化ガスを
揚液管内に吐出する複数の吐出穴とを備えたポンプ本体
と、前記回転軸を支持するスラスト軸受およびラジアル
軸受と、バランスディスクを有する軸推力平衡装置とを
備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置において、前記
回転軸を支持する片側吸込形能動型アキシャルスラスト
磁気軸受と、回転軸の上下方向の位置を検出するため
に、ポンプ本体内部のケース内に、検出コイルと半導体
素子とを気体および液体に対して密閉され近接して配置
された変位検出センサーと、前記変位センサー出力によ
り前記磁気軸受を制御する制御部とを具備することを特
徴とする。
【００１３】より簡単に説明すると、液化ガスタンク用
潜没ポンプ起動時に発生するアキシャル方向のスラスト
力を支持する片側吸引形能動型スラスト磁気軸受を設け
るとともに、この磁気軸受の変位センサ−を構成する変
位検出コイルと、その出力の検波、増幅する電子回路と
を一体化して気体および液体に対して密閉されているケ
−スに収納したものである。
潜没ポンプ起動時に発生するアキシャル方向のスラスト
力を支持する片側吸引形能動型スラスト磁気軸受を設け
るとともに、この磁気軸受の変位センサ−を構成する変
位検出コイルと、その出力の検波、増幅する電子回路と
を一体化して気体および液体に対して密閉されているケ
−スに収納したものである。
【００１４】
【作用】上記各技術的手段は次ぎのとおりである。本発
明の構成によれば、液化ガスタンク用潜没ポンプ起動時
に発生するスラスト力を支持する片側吸引形能動型アキ
シャルスラスト磁気軸受を設け、前記潜没ポンプ起動の
際においては、起動前に磁気軸受を作動状態にすると、
磁気軸受の吸引力が強磁性回転体系を浮上させる。起動
後の運転中においては、変位センサーが、該変位センサ
ーの検出部と回転軸との細隙を計測して、前記回転軸の
アキシャル方向の変位を間接的に測定し、前記細隙が一
定となるように、磁気軸受を能動制御し、回転軸系の自
重および羽根車に作用する流体力からなるスラスト力を
支持する。
明の構成によれば、液化ガスタンク用潜没ポンプ起動時
に発生するスラスト力を支持する片側吸引形能動型アキ
シャルスラスト磁気軸受を設け、前記潜没ポンプ起動の
際においては、起動前に磁気軸受を作動状態にすると、
磁気軸受の吸引力が強磁性回転体系を浮上させる。起動
後の運転中においては、変位センサーが、該変位センサ
ーの検出部と回転軸との細隙を計測して、前記回転軸の
アキシャル方向の変位を間接的に測定し、前記細隙が一
定となるように、磁気軸受を能動制御し、回転軸系の自
重および羽根車に作用する流体力からなるスラスト力を
支持する。
【００１５】さらに、変位センサーは、通常、変位検出
コイル、信号ケ−ブルおよび検波回路と増幅回路からな
る電子回路とから構成される。前記変位計の検出精度
は、この変位計各要素の温度ドリフトの影響を受ける。
前記温度ドリフトは、この変位計各要素の温度変化によ
るものと、各要素間の温度差によるものとに大別するこ
とができる。
コイル、信号ケ−ブルおよび検波回路と増幅回路からな
る電子回路とから構成される。前記変位計の検出精度
は、この変位計各要素の温度ドリフトの影響を受ける。
前記温度ドリフトは、この変位計各要素の温度変化によ
るものと、各要素間の温度差によるものとに大別するこ
とができる。
【００１６】前者の各要素の温度変化は、温度センサ−
を取り付けて補正を行なう回路、いわゆる温度補償回路
を組み込むことにより対応できるが、後者の各要素間の
温度差は、前記温度補償回路を設ける方法で取り除くこ
とはできない。そこで、変位検出コイル、信号ケ−ブル
と電子回路を一体化して気体、液体に対する密閉ケ−ス
内に収納する構造にして各要素間の温度差を最小にし、
温度ドリフト量を低減し、回転軸のアキシャル方向変位
を検出精度を向上させることができる。
を取り付けて補正を行なう回路、いわゆる温度補償回路
を組み込むことにより対応できるが、後者の各要素間の
温度差は、前記温度補償回路を設ける方法で取り除くこ
とはできない。そこで、変位検出コイル、信号ケ−ブル
と電子回路を一体化して気体、液体に対する密閉ケ−ス
内に収納する構造にして各要素間の温度差を最小にし、
温度ドリフト量を低減し、回転軸のアキシャル方向変位
を検出精度を向上させることができる。
【００１７】
【実施例】図１、２、３、４を参照し、本発明に係る液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置の各実施例を説明する。 〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例に係る液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置の断面図、図２は、図１の液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置における潜没ポンプ本体
の断面図、図３は、図２の液化ガスタンク用潜没ポンプ
装置における変位センサ−の内部略示構造図である。
化ガスタンク用潜没ポンプ装置の各実施例を説明する。 〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例に係る液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置の断面図、図２は、図１の液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置における潜没ポンプ本体
の断面図、図３は、図２の液化ガスタンク用潜没ポンプ
装置における変位センサ−の内部略示構造図である。
【００１８】図１、２、３において、図中、図５、６と
同一符号は、同等部分を示すのでその説明を省略する。
新たな符号のみ説明する。５０は、磁気軸受制御装置、
５Ａはポンプ軸、５Ｂは吸込性能向上用のインデュ−
ザ、５Ｃは複数の羽根車、５Ｄはサブマ−ジドモ−タロ
−タ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇは、自液潤滑される静圧軸受、
５Ｈ、５Ｉは補助玉軸受、５Ｊはバランスディスク、５
Ｋはスラスト磁気軸受部の電磁石、５Ｌは強磁性体ロ−
タ、５Ｍは磁気軸受端子台、５Ｎは変位センサー、１８
は磁気軸受用給電ケ−ブルおよび変位センサー信号ケ−
ブル、４２は磁気軸受ケ−ブル取出しタ−ミナル端子、
１０１は変位検出用コイル、１０２は、変位信号の検波
回路、変調回路とをふくむ半導体回路素子である。
同一符号は、同等部分を示すのでその説明を省略する。
新たな符号のみ説明する。５０は、磁気軸受制御装置、
５Ａはポンプ軸、５Ｂは吸込性能向上用のインデュ−
ザ、５Ｃは複数の羽根車、５Ｄはサブマ−ジドモ−タロ
−タ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇは、自液潤滑される静圧軸受、
５Ｈ、５Ｉは補助玉軸受、５Ｊはバランスディスク、５
Ｋはスラスト磁気軸受部の電磁石、５Ｌは強磁性体ロ−
タ、５Ｍは磁気軸受端子台、５Ｎは変位センサー、１８
は磁気軸受用給電ケ−ブルおよび変位センサー信号ケ−
ブル、４２は磁気軸受ケ−ブル取出しタ−ミナル端子、
１０１は変位検出用コイル、１０２は、変位信号の検波
回路、変調回路とをふくむ半導体回路素子である。
【００１９】図１に示すように、潜没ポンプ本体５は、
液化ガスタンク１内に垂下された揚液管２の底部に設け
られた座面２１に着座して配設されている。一方、前記
揚液管２の最上端部のヘッドカバ−２ａには、磁気軸受
の給電ケ−ブルおよび変位センサーの信号ケ−ブル１８
は、磁気軸受端子台５Ｍを経て、これらのケ−ブル類
が、潜没ポンプ装置から分離できるようターミナル端子
台４２が設けられている。そして、前記ケ−ブル類１８
は、このターミナル端子台４２を経て、前記タンク１外
に設置した磁気軸受制御装置５０に接続配線されてい
る。
液化ガスタンク１内に垂下された揚液管２の底部に設け
られた座面２１に着座して配設されている。一方、前記
揚液管２の最上端部のヘッドカバ−２ａには、磁気軸受
の給電ケ−ブルおよび変位センサーの信号ケ−ブル１８
は、磁気軸受端子台５Ｍを経て、これらのケ−ブル類
が、潜没ポンプ装置から分離できるようターミナル端子
台４２が設けられている。そして、前記ケ−ブル類１８
は、このターミナル端子台４２を経て、前記タンク１外
に設置した磁気軸受制御装置５０に接続配線されてい
る。
【００２０】図２に示されるように、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−ザ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃおよ
びサブマ−ジドモ−タロ−タ５Ｄが固定され、これらは
一体化構造であり、回転するようになっている。この回
転軸５Ａ、インデュ−ザ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃおよび
サブマ−ジドモ−タロ−タ５Ｄは、自液潤滑される静圧
軸受５Ｅ、５Ｆ、５Ｇによって半径方向に支持されてい
る。
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−ザ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃおよ
びサブマ−ジドモ−タロ−タ５Ｄが固定され、これらは
一体化構造であり、回転するようになっている。この回
転軸５Ａ、インデュ−ザ５Ｂ、複数の羽根車５Ｃおよび
サブマ−ジドモ−タロ−タ５Ｄは、自液潤滑される静圧
軸受５Ｅ、５Ｆ、５Ｇによって半径方向に支持されてい
る。
【００２１】一方、軸方向については、回転軸に固定さ
れたバランスディスク５Ｊからなるスラスト平衡装置に
よって、軸方向スラストがセルフバランスされ、ポンプ
回転体は液中に浮き上がり、軸方向スラスト力支持用補
助玉軸受５Ｈ、５Ｉにはスラスト力は全く作用しないよ
うになっている。なお、ポンプの停止時には、ポンプ回
転体の自重は、補助軸受５Ｉによって支持される。
れたバランスディスク５Ｊからなるスラスト平衡装置に
よって、軸方向スラストがセルフバランスされ、ポンプ
回転体は液中に浮き上がり、軸方向スラスト力支持用補
助玉軸受５Ｈ、５Ｉにはスラスト力は全く作用しないよ
うになっている。なお、ポンプの停止時には、ポンプ回
転体の自重は、補助軸受５Ｉによって支持される。
【００２２】前記ポンプ回転軸５Ａの最上端部には、吸
引形能動型アキシャル磁気軸受が配設され、スラスト磁
気軸受部の電磁石５Ｋと、強磁性体ロ−タ５Ｌとから構
成されている。前記スラスト磁気軸受部の電磁石５Ｋに
は、給電ケーブル１８を介して磁気軸受制御装置５０に
より制御される励磁電流が流れている。
引形能動型アキシャル磁気軸受が配設され、スラスト磁
気軸受部の電磁石５Ｋと、強磁性体ロ−タ５Ｌとから構
成されている。前記スラスト磁気軸受部の電磁石５Ｋに
は、給電ケーブル１８を介して磁気軸受制御装置５０に
より制御される励磁電流が流れている。
【００２３】潜没ポンプ本体５の起動時には、前記揚液
管２が空部であるため、大吐出量運転状態となり、軸ス
ラストバランス機構が作動しなくなるので、ポンプ回転
体の自重、羽根車５Ｃおよびバランスディスク５Ｊに作
用する流体力の合計推力が鉛直下方に作用する。したが
って、前記磁気軸受電磁石５Ｋは、片側上側のみに設
け、その電磁力により、強磁性体材料で作られたロ−タ
５Ｌを下方に作用するスラスト力に見合う吸引電磁力で
上方に引上げるよう制御される。
管２が空部であるため、大吐出量運転状態となり、軸ス
ラストバランス機構が作動しなくなるので、ポンプ回転
体の自重、羽根車５Ｃおよびバランスディスク５Ｊに作
用する流体力の合計推力が鉛直下方に作用する。したが
って、前記磁気軸受電磁石５Ｋは、片側上側のみに設
け、その電磁力により、強磁性体材料で作られたロ−タ
５Ｌを下方に作用するスラスト力に見合う吸引電磁力で
上方に引上げるよう制御される。
【００２４】前記吸引電磁力は、磁気軸受電磁石５Ｋと
ロ−タ５Ｌとの面間寸法に影響されるので、この面間寸
法を間接的に検知するため、上記回転軸５Ａの上下方向
の位置を検出する変位センサ−５Ｎが配設されている。
前記変位センサ−５Ｎの出力により磁気軸受制御装置５
０が磁気軸受の電磁石５Ｋの吸引電磁力を制御し、補助
玉軸受５Ｈ、５Ｉに残留スラスト力が印加されることを
防止する。
ロ−タ５Ｌとの面間寸法に影響されるので、この面間寸
法を間接的に検知するため、上記回転軸５Ａの上下方向
の位置を検出する変位センサ−５Ｎが配設されている。
前記変位センサ−５Ｎの出力により磁気軸受制御装置５
０が磁気軸受の電磁石５Ｋの吸引電磁力を制御し、補助
玉軸受５Ｈ、５Ｉに残留スラスト力が印加されることを
防止する。
【００２５】前記変位センサ−５Ｎと磁気軸受制御装置
５０とによる磁気軸受の電磁石５Ｋの吸引電磁力の制御
を図３を参照して説明する。図３は、変位センサ−５Ｎ
内部の略示構造図である。前記変位センサ−５Ｎをうず
電流方式により構成する。図３に示すように、変位をイ
ンダクタンスの変化として検出コイル１０１と、前記検
出コイル１０１の変位信号に対する検波回路、変調回
路、増幅回路等を含む半導体回路素子１０２が、気体お
よび液体に対して密閉されているケ−ス内に収納されて
いる。
５０とによる磁気軸受の電磁石５Ｋの吸引電磁力の制御
を図３を参照して説明する。図３は、変位センサ−５Ｎ
内部の略示構造図である。前記変位センサ−５Ｎをうず
電流方式により構成する。図３に示すように、変位をイ
ンダクタンスの変化として検出コイル１０１と、前記検
出コイル１０１の変位信号に対する検波回路、変調回
路、増幅回路等を含む半導体回路素子１０２が、気体お
よび液体に対して密閉されているケ−ス内に収納されて
いる。
【００２６】いま、回転軸５Ａが図示上方に移動し、検
出するコイル１０１と前記回転軸５Ａとの細隙δが小に
なると、前記検出コイル１０１が前記回転軸５Ａの軸半
径方向の端面５Ｓに発生するうず電流が大となり、検出
コイル１０１のインダクタンスが大きくなる。検出コイ
ル１０１のインダクタンスが大きくなると、磁気軸受制
御装置５０が磁気軸受の電磁石５Ｋの励磁電流を小さく
し、吸引電磁力が小となり、前記回転軸５Ａは図示下方
に移動する。前記回転軸５Ａが図示下方に移動し、細隙
δが大になると、検出コイル１０１のインダクタンスが
大きくなり、磁気軸受制御装置５０が磁気軸受の電磁石
５Ｋの励磁電流を大とし、吸引電磁力を大となり、前記
回転軸５Ａは図示上方に移動する。このようにして前記
補助玉軸受５Ｈ、５Ｉに残留スラスト力が印加されない
ように細隙δを所定の状態に制御する。
出するコイル１０１と前記回転軸５Ａとの細隙δが小に
なると、前記検出コイル１０１が前記回転軸５Ａの軸半
径方向の端面５Ｓに発生するうず電流が大となり、検出
コイル１０１のインダクタンスが大きくなる。検出コイ
ル１０１のインダクタンスが大きくなると、磁気軸受制
御装置５０が磁気軸受の電磁石５Ｋの励磁電流を小さく
し、吸引電磁力が小となり、前記回転軸５Ａは図示下方
に移動する。前記回転軸５Ａが図示下方に移動し、細隙
δが大になると、検出コイル１０１のインダクタンスが
大きくなり、磁気軸受制御装置５０が磁気軸受の電磁石
５Ｋの励磁電流を大とし、吸引電磁力を大となり、前記
回転軸５Ａは図示上方に移動する。このようにして前記
補助玉軸受５Ｈ、５Ｉに残留スラスト力が印加されない
ように細隙δを所定の状態に制御する。
【００２７】この変位センサ−５Ｎは、潜没ポンプ本体
５の内部に設置されて低温環境下にさらされるので、Ｉ
Ｃを結露、素子の熱変形から保護するために樹脂でモ−
ルドされたものである。前記変位センサ−５Ｎが組み込
まれた磁気軸受を用いることにより、ポンプ起動時の過
渡時の制御精度が確保される。
５の内部に設置されて低温環境下にさらされるので、Ｉ
Ｃを結露、素子の熱変形から保護するために樹脂でモ−
ルドされたものである。前記変位センサ−５Ｎが組み込
まれた磁気軸受を用いることにより、ポンプ起動時の過
渡時の制御精度が確保される。
【００２８】〔実施例 ２〕次ぎに、本発明の他の実施
例を説明する。図４は、本発明の他の実施例に係る液化
ガスタンク用潜没ポンプ装置における変位センサ−の内
部略示構造図である。図中、図３と同一符号は、同等部
分を示すのでその説明は省略する。本実施例では、検出
コイル１０１と、変調回路と検波回路等からなる半導体
回路素子１０２とを気体および液体に関して密閉された
各々独立ケ−スに収納し、両者をコネクタ１０３で結合
したものである。〔実施例 １〕の図３に示す変位セン
サ−と同様の機能を示すものである。
例を説明する。図４は、本発明の他の実施例に係る液化
ガスタンク用潜没ポンプ装置における変位センサ−の内
部略示構造図である。図中、図３と同一符号は、同等部
分を示すのでその説明は省略する。本実施例では、検出
コイル１０１と、変調回路と検波回路等からなる半導体
回路素子１０２とを気体および液体に関して密閉された
各々独立ケ−スに収納し、両者をコネクタ１０３で結合
したものである。〔実施例 １〕の図３に示す変位セン
サ−と同様の機能を示すものである。
【００２９】このように、本発明の上記各実施例に限定
されるものでなく、検出コイル１０１と、半導体回路素
子１０２とを、近接してポンプ本体５の内部に配置でき
るようにすれば差し支えなく、種々の実施態様のバリエ
−ションが考えられる。なお、変位センサ−５Ｎは、そ
の機能、構成から従来構造のものに比べて大きくなる可
能性があるが、ＩＣ製造技術の進歩により小型ＩＣが得
られるので十分潜没ポンプ装置内に設置できるものが得
られる。また、変位センサ−５Ｎから磁気軸受ケ−ブル
取出しタ−ミナル端子４２までの信号ケ−ブル１８の温
度変化による出力信号のドリフトは、半導体回路素子１
０２でインピ−ダンス変換されて、長距離伝送が可能な
信号レベルに増幅されているので、無視することができ
る。
されるものでなく、検出コイル１０１と、半導体回路素
子１０２とを、近接してポンプ本体５の内部に配置でき
るようにすれば差し支えなく、種々の実施態様のバリエ
−ションが考えられる。なお、変位センサ−５Ｎは、そ
の機能、構成から従来構造のものに比べて大きくなる可
能性があるが、ＩＣ製造技術の進歩により小型ＩＣが得
られるので十分潜没ポンプ装置内に設置できるものが得
られる。また、変位センサ−５Ｎから磁気軸受ケ−ブル
取出しタ−ミナル端子４２までの信号ケ−ブル１８の温
度変化による出力信号のドリフトは、半導体回路素子１
０２でインピ−ダンス変換されて、長距離伝送が可能な
信号レベルに増幅されているので、無視することができ
る。
【００３０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、起動時に軸受に作用するスラスト力を軽減し長寿
命化した軸受を備え、回転軸上下位置の変位センサ−の
温度ドリフトを極小にして、軸受を精度よく制御して、
軸推力平衡装置の機能を向上させ、該装置の最弱部分で
ある軸受部のメンテナンスフリ−化を図った液化ガスタ
ンク用潜没ポンプ装置を提供することができる。
れば、起動時に軸受に作用するスラスト力を軽減し長寿
命化した軸受を備え、回転軸上下位置の変位センサ−の
温度ドリフトを極小にして、軸受を精度よく制御して、
軸推力平衡装置の機能を向上させ、該装置の最弱部分で
ある軸受部のメンテナンスフリ−化を図った液化ガスタ
ンク用潜没ポンプ装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る液化ガスタンク用潜没
ポンプ装置の断面図である。
ポンプ装置の断面図である。
【図２】図１の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置におけ
る潜没ポンプ本体の断面図である。
る潜没ポンプ本体の断面図である。
【図３】図２の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置におけ
る変位センサ−の内部略示構造図である。
る変位センサ−の内部略示構造図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置における変位センサ−の内部略示構造図で
ある。
没ポンプ装置における変位センサ−の内部略示構造図で
ある。
【図５】従来における液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
を含む液化ガスタンク配管系統図である。
を含む液化ガスタンク配管系統図である。
【図６】図５の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の断面
図である。
図である。
１…液化ガス用タンク １ａ…タンク天井板 ２…揚液管 ２ａ…ヘッドプレ−ト ３…吸込弁 ４…吊り下げワイヤ ５…潜没ポンプ本体 ５Ａ…ポンプ軸 ５Ｂ…インデュ−サ ５Ｃ…羽根車 ５Ｄ…モ−タロ−タ ５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ…静圧軸受 ５Ｈ、５Ｉ…補助玉軸受 ５Ｊ…バランスディスク ５Ｋ…スラスト磁気軸受部の電磁石 ５Ｌ…強磁性体ロ−タ ５Ｍ…磁気軸受端子台 ５Ｎ…変位センサ ５Ｓ…うず電流が発生する端面 １０…吐出管 １１…逆止弁 １２…ポンプ吐出口 １４…液化ガス集合管 １７…給電ケ−ブル １８…磁気軸受ケ−ブル用給電ケ−ブルおよび変位セン
サー信号ケ−ブル ２１…潜没ポンプ着座面 ３０…巻き上げ機 ４２…磁気軸受ケ−ブル用取出しタ−ミナル端子 ５０…磁気軸受制御装置 １０１…変位センサ−コイル １０２…半導体回路素子 １０３…コネクタ
サー信号ケ−ブル ２１…潜没ポンプ着座面 ３０…巻き上げ機 ４２…磁気軸受ケ−ブル用取出しタ−ミナル端子 ５０…磁気軸受制御装置 １０１…変位センサ−コイル １０２…半導体回路素子 １０３…コネクタ
フロントページの続き (72)発明者 仲平 四郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 中村 源一郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平１−177493（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78596（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−118392（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−143925（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 13/08 F04D 7/02 F04D 29/04 F04D 15/00
Claims (2)
- 【請求項１】タンク内に垂下された揚液管の底部座面に
着座させ、ケーシング内に、モータに回転軸で連結され
吸い込んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、昇圧した液化
ガスを揚液管内に吐出する複数の吐出穴とを備えたポン
プ本体と、前記回転軸を支持するスラスト軸受およびラ
ジアル軸受と、バランスディスクを有する軸推力平衡装
置とを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置におい
て、 前記回転軸を支持する片側吸込形能動型アキシャルスラ
スト磁気軸受と、回転軸の上下方向の位置を検出するた
めに、ポンプ本体内部のケース内に、検出コイルと半導
体素子とを気体および液体に対して密閉され近接して配
置された変位検出センサーと、前記変位センサー出力に
より前記磁気軸受を制御する制御部とを具備することを
特徴とする液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。 - 【請求項２】請求項１の液化ガスタンク用潜没ポンプ装
置において、前記変位センサーは、前記回転軸上下方向
の位置検出部と、前記位置出力の電子回路とを気体およ
び液体に対して密閉されたケース内に収納し、前記位置
検出部は、前記回転軸に発生させるうず電流により検出
するように構成したことを特徴とする液化ガスタンク用
潜没ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11479594A JP3283693B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11479594A JP3283693B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07317695A JPH07317695A (ja) | 1995-12-05 |
| JP3283693B2 true JP3283693B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=14646885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11479594A Expired - Lifetime JP3283693B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283693B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019060509A1 (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | Upwing Energy, LLC | AXIAL SPACE GENERATING TOOL |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11479594A patent/JP3283693B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019060509A1 (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | Upwing Energy, LLC | AXIAL SPACE GENERATING TOOL |
| WO2019060511A3 (en) * | 2017-09-20 | 2019-05-02 | Upwing Energy, LLC | ACTIVE MAGNETIC BEARING CONTROL FOR DOWNHOLE TYPE SYSTEM |
| US10312772B2 (en) | 2017-09-20 | 2019-06-04 | Upwing Energy, LLC | Axial gap generator for powering a magnetic bearing |
| US10447111B2 (en) | 2017-09-20 | 2019-10-15 | Upwing Energy, LLC | Active magnetic bearing control for downhole-type system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07317695A (ja) | 1995-12-05 |
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