JP3897931B2

JP3897931B2 - Canned motor pump

Info

Publication number: JP3897931B2
Application number: JP14082299A
Authority: JP
Inventors: 幸雄外山; 忍石塚; 智敏平田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000329087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャンドモータポンプに関し、特に軸受のラジアル方向及びアキシャル方向摩耗の進行状況を電気的な検出手法を用いて容易に監視できるようにしたキャンドモータポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は従来のこの種の一般的なキャンドモータポンプの断面構造を示す図である。図示するように、キャンドモータポンプはポンプ部Ｐとモータ部Ｍとからなる。ポンプ部Ｐのポンプケーシング１の内部には、羽根車２が配置されると共に、該ポンプケーシング１の高圧側の開口部にはケーシングカバー３が固着されている。また、該ケーシングカバー３には、羽根車２を通過した後の昇圧されたポンプ取扱液の一部をモータ部Ｍ内に導く流通孔４が形成されている。
【０００３】
前記ケーシングカバー３の内部には、ロータ５の一端が挿通され、このロータ５の一端に、ここに嵌合されたディスタンスピース（スリーブ）６、スラスト板７ａ、軸スリーブ８ａ及び羽根車２がボルト２２により固定されている。また、ロータ５の他端にはスラスト板７ｂ、軸スリーブ８ｂがボルト２３により固定されている。
【０００４】
ロータ５の略中央部にはモータＭの回転子１０が固着され、その両端が一対の軸受９ａ、９ｂを介して回転自在に支承される。該軸受９ａ、９ｂはそれぞれケーシングカバー３、エンドカバー１１に嵌合している。また、ロータ５の内部には、軸方向に貫通する貫通孔１４が形成されており、該貫通孔１４は、両端のボルト２２、２３を貫通して両端側に開口している。
【０００５】
モータ部Ｍの固定子１３はモータフレーム２４に嵌合し、該モータフレーム２４の両端にはフレーム側板２５ａ、２５ｂが嵌合している。更に、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａ及びモータ部Ｍの固定子１３のキャン１２ｂとで、それぞれ回転子１０及び固定子１３をポンプ取扱液に触れないように保護している。また、固定子１３の鉄心の両端面に、２組の磁気検出素子Ｓ１とＳ３、Ｓ２とＳ４が配設されている。
【０００６】
上記従来構造のキャンドモータポンプにおいては、運転中に回転側である軸スリーブ８ａ、８ｂ及びスラスト板７ａ、７ｂが、固定側である軸受９ａ、９ｂに接触しながら回転しているために、一般的にカーボン製の軸受９ａ、９ｂが主に摩耗し、運転時間に伴ってその摩耗量が増加していく。このように、運転時間に伴ってその摩耗量が増加するにつれて、ロータ５の振れ回りが大きくなって、摩耗が更に進むと、回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触し始め、回転子１０のキャン１２ａ及び固定子１３のキャン１２ｂがそれぞれ損傷し、更に運転を続けると破損に至る。固定子１３のキャン１２ｂが破損すれば、固定子１３の内部にポンプ取扱液が侵入して、固定子１３の巻線を劣化させる原因となり、キャンドモータ本体の致命的な故障を引き起こす。
【０００７】
また、キャンドモータポンプは、キャンドモータとポンプとの間に軸シール部を持たない一体の圧力容器構造であるため、ロータ５の振れ回りを本体外部より目視することが不可能である。そのため長期の使用や異物の混入等、何らかの原因により軸受９ａ、９ｂに摩耗が発生した場合においても、その変化を外部から確認することができなかった。そこで軸受９ａ、９ｂの摩耗状況を検出する種々の検出手段が提案されている。
【０００８】
これまで実施されてきた軸受の摩耗状況を検出する検出手段のうち、電気的に検出する手段としては、固定子１３の鉄心の両端面に２組の磁気検出素子Ｓ１とＳ３、Ｓ２とＳ４を設けた構成の検出手段がある。該検出手段は軸受９ａ、９ｂの半径方向（ラジアル方向Ａ）の摩耗を磁気検出素子Ｓ１とＳ３、Ｓ２とＳ４とで検出し、軸方向（アキシャル方向Ｂ）の摩耗は磁気検出素子Ｓ１とＳ２、若しくはＳ３とＳ４で検出する。
【０００９】
その他の電気的検出手段としては、固定子１３の巻線スロット内にサーチコイルを巻き込むもの、又は特殊な巻線構造のキャンドモータを用いて軸受の摩耗状況をその巻線を利用して検出する検出手段等がある。
【００１０】
しかしながら、これらの電気的検出手段の場合、キャンドモータ自体の構造が複雑で特殊なものとなってしまい、安価な製品の提供を妨げる原因となったり、キャンドモータの負荷変動による影響が大きく、摩耗状況が正確に表示されなかったり、或いは、後述するようにセンサが両側の軸受の内側に配置され、しかもそれぞれの軸受近傍に配置されていないため、軸受の摩耗量に対するセンサの出力変化が顕著でなく、信頼性の低下という問題がある。
【００１１】
一方、機械的検出手段の一例としては、ロータ５の軸端にロータ５と一定の間隔を保つ、エンドカバー１１に固着された機械的接触部と、この接触部が回転体との接触摩耗によって内部に封入したガスが外部に排出される機能を備えた検出手段がある。このような検出手段の場合には、一度検出手段が作動した後は、内部に封入されたガスが放出されてしまうため、摩耗した軸受とともに検出手段自体の交換も必要となり、保守部品の増加を余儀なくされる等の問題を有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ロータの羽根車側及び反羽根車側の両側に軸受を配置したキャンドモータポンプにおいて、その軸受摩耗の進行状況を電気的な検出手法を用いて、容易に且つ確実に監視することのできるキャンドモータポンプを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ロータの一端に羽根車を固定し、該ロータを羽根車側及び反羽根車側の両側に配置した軸受で支承するキャンドモータポンプにおいて、ロータの反羽根車側端部に円板状のセンサターゲットを固定し、該センサターゲットの半径方向に誘導型のラジアルセンサを、該センサターゲットの軸方向に誘導型のアキシャルセンサを対向させて配置すると共に、該ラジアルセンサ及びアキシャルセンサをセンサスペーサと肉厚の補強板を介在させてセンサケース内に配置し、該センサケースとセンサスペーサとの内周面及び該センサターゲットと対向する該補強板の端面を覆うセンサキャンを配置し、且つ該センサケース及び該センサスペーサの該センサキャンに接する内径部をラジアルセンサ先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成し、更にロータの羽根車側の軸受近傍にもう一つの円板状のセンサターゲットを固定し、該センサターゲットの半径方向にもう一つの誘導型のラジアルセンサを対向させて配置すると共に、該ラジアルセンサをもう一つのセンサスペーサを介在させてセンサケース内に配置し、該センサケースとセンサスペーサとの内周面を覆うもう一つのセンサキャンを配置し、且つ該センサケース及び該センサスペーサの該センサキャンに接する内径部をラジアルセンサ先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ロータの一端に羽根車を固定し、該ロータを羽根車側及び反羽根車側の両側に配置した軸受で支承するキャンドモータポンプにおいて、ロータの反羽根車側端部に円板状のセンサターゲットを固定し、該センサターゲットの半径方向に誘導型のラジアルセンサを、該センサターゲットの軸方向に誘導型のアキシャルセンサを対向させて配置すると共に、該ラジアルセンサ及びアキシャルセンサをセンサスペーサと肉厚の補強板を介在させてセンサケース内に配置し、該センサケースとセンサスペーサとの内周面及び該センサターゲットと対向する該補強板の端面を覆うセンサキャンを配置し、且つ該センサケース及び該センサスペーサの該センサキャンに接する内径部をラジアルセンサ先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成し、更に羽根車側の軸受と羽根車側の軸スリーブとの軸方向の接触長さを反羽根車側の軸受と反羽根車側の軸スリーブとの軸方向の接触長さよりも長くなるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、ロータの一端に羽根車を固定し、該ロータを羽根車側及び反羽根車側の両側に配置した軸受で支承するキャンドモータポンプにおいて、ロータの反羽根車側端部に円板状のセンサターゲットを固定し、該センサターゲットの半径方向に誘導型のラジアルセンサを、該センサターゲットの軸方向に誘導型のアキシャルセンサを対向させて配置すると共に、該ラジアルセンサ及びアキシャルセンサをセンサスペーサと肉厚の補強板を介在させてセンサケース内に配置し、該センサケースとセンサスペーサとの内周面及び該センサターゲットと対向する該補強板の端面を覆うセンサキャンを配置し、且つ該センサケース及び該センサスペーサの該センサキャンに接する内径部をラジアルセンサ先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成し、更に羽根車側の軸受材料と反羽根車側の軸受材料は異なるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のキャンドモータポンプにおいて、誘導型のラジアルセンサ又は誘導型のアキシャルセンサのいずれか若しくは全てを渦電流型のセンサに替えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のキャンドモータポンプにおいて、センサターゲットの外周面と両端面にメッキ若しくは溶射を施したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のキャンドモータポンプにおいて、目視できる位置に検出器を設け、ラジアルセンサ及びアキシャルセンサの出力を処理し、該検出器に出力し、軸受の摩耗状況を目視できるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のキャンドモータポンプにおいて、検出器にラジアルセンサがそれぞれ個々にラジアル方向の検出出力を出力するようになっている場合、該複数のラジアル方向の検出出力のうち、最高値のみを該検出器に出力し、軸受の摩耗状況を目視できるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載のキャンドモータポンプにおいて、ラジアルセンサ及びアキシャルセンサの出力を初期値を差し引いて、検出器に出力し、軸受の摩耗状況を目視できるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図３は請求項１に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す図で、図１はキャンドモータポンプの断面図、図２（ａ）は羽根車側のラジアルセンサ部の詳細を示す図、図２（ｂ）は反羽根車側のセンサ部の詳細を示す図、図３はラジアルセンサ部の垂直断面図である。
【００２２】
図１乃至図３に示す本キャンドモータポンプにおいて、図１７と同一又は相当部分には、同一符号を付して、その重複した説明は省略する。以下、他の図においても同様とする。
【００２３】
図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、羽根車２の反対側（反羽根車２側）の軸受９ｂは軸受ホルダ１５ｂに嵌合しており、該軸受ホルダ１５ｂはフレーム側板２５ｂに固着されたセンサケース１６ｂに嵌合している。該センサケース１６ｂには、誘導型のラジアルセンサＳ５ｂ及び誘導型のアキシャルセンサＳ６がそれぞれ配置されている。ラジアルセンサＳ５ｂはセンサスペーサ１７ｂを介在させてセンサケース１６ｂ内に配置され、アキシャルセンサＳ６はセンサターゲット２０ｂに対向する補強板１８を介在させてセンサケース１６ｂ内に配置されている。
【００２４】
センサスペーサ１７ｂの内周の一方の端面に円周状に溶接されたセンサキャン１９ｂが配置されている。センサケース１６ｂのセンサキャン１９ｂに接する内径部１６ｂｉは肉厚となっていて、且つセンサスペーサ１７ｂのセンサキャン１９ｂに接する内径部１７ｂｉは、図２（ｂ）及び図３に示すように、ラジアルセンサＳ５ｂの磁極部分Ｓ５ｂｉを除いて、半径方向に肉厚となっている。
【００２５】
また、円板状のセンサターゲット２０ｂは、補助軸２１を介してロータ５の反羽根車２側の軸端に固定されていて、センサターゲット２０ｂの外径とセンサキャン１９ｂの内径とで、ラジアル方向の半径隙間δ１ｂを、センサキャン１９ｂの端面とセンサターゲット２０ｂに対向する端面とでアキシャル方向の隙間δ２をそれぞれ形成している。
【００２６】
更に、ラジアルセンサＳ５ｂとアキシャルセンサＳ６とは、キャンドモータポンプの駆動電源を利用して作動する発振回路を含む検出回路をキャンドモータポンプの端子箱（図示せず）内に設けて、該検出回路でラジアル方向の隙間δ１ｂとアキシャル方向の隙間δ２の位置（大きさ）を検出し、後に詳述するように、端子箱の外部から目視できる位置に取り付けられた検出器に出力するように構成している。ラジアルセンサＳ５ｂ及びアキシャルセンサＳ６と上記検出回路とケーブルは、センサケース１６ｂとキャンドモータポンプの端子箱との間で鋼管等で外気とは遮断された構成となっている。
【００２７】
また、羽根車２側の軸受９ａは軸受ホルダ１５ａに嵌合しており、該軸受ホルダ１５ａはフレーム側板２５ａに固着されたセンサケース１６ａに嵌合している。該センサケース１６ａには、誘導型のラジアルセンサＳ５ａが配置されている。該ラジアルセンサＳ５ａは、センサスペーサ１７ａを介在させてセンサケース１６ａ内に配置されている。
【００２８】
センサスペーサ１７ａの内周の両端面に円周状に溶接されたセンサキャン１９ａが配置されている。センサケース１６ａのセンサキャン１９ａに接する内径部１６ａｉは肉厚となっていて、且つセンサスペーサ１７ａのセンサキャン１９ａに接する内径部１７ａｉは、図２（ａ）及び図３に示すように、ラジアルセンサＳ５ａの磁極部分Ｓ５ａｉを除いて、半径方向に肉厚となっている。
【００２９】
また、円板状のセンサターゲット２０ａは、ロータ５の羽根車２側にディスタンスピース６と羽根車２側のスリーブ８ａとの間に、羽根車２を含んでボルト２２により固定されていて、センサターゲット２０ａの外径とセンサキャン１９ａの内径とで、ラジアル方向の半径隙間δ１ａを構成している。
【００３０】
更に、ラジアルセンサＳ５ａは、ラジアルセンサＳ５ｂと同様に、キャンドモータポンプの駆動電源を利用して作動する発振回路を含む検出回路をキャンドモータポンプの端子箱内に設けて、該検出回路のラジアル方向の隙間δ１ａの位置（大きさ）を検出し、後に詳述するように、端子箱の外部から目視できる位置に取り付けられた検出器に出力するように構成している。ラジアルセンサＳ５ａと上記検出回路とケーブルは、センサケース１６ａとキャンドモータポンプの端子箱との間で鋼管等で外気と遮断された構成となっている。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、符号Ｐで示す部分は溶接部を示す。
【００３１】
上記構成のキャンドモータポンプにおいて、軸受９ａ、９ｂのラジアル方向の摩耗が進行していると、ロータ５は軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態のラジアル方向の隙間に加え、摩耗して形成された隙間分だけ大きく振れ回る。このため、ラジアル方向の隙間δ１ａ、δ１ｂは軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態の時よりは、大きくなったり小さくなったり、所謂大小の振幅が大きくなって、ラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂの出力の最大値が大きくなってくる。例えば、検出回路を軸受９ａ、９ｂのそれぞれについて最大値のみ検出する回路に構成すれば、図４（ａ）に示すように、端子箱に取り付けられた検出器４０の針４１は摩耗の進行に伴って徐々に目盛板４２上を時計回りに振れてくるので、軸受９ａ、９ｂの摩耗状況を外部から監視できる。
【００３２】
しかしながら、このラジアル方向の隙間δ１ａ、δ１ｂは、必ずしも軸受９ａ、９ｂのラジアル方向の摩耗量と等しくない。いわば、間接的にロータ５の振れをみているからであるが、軸受９ａと軸受９ｂとが同程度に摩耗した場合、軸受９ａが軸受９ｂより多く摩耗した場合、軸受９ｂが軸受９ａよりも多く摩耗した場合のそれぞれについて実験して、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触する時のラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂの出力の最大値を、それぞれについて予め把握しておき、接触しない程度に若干余裕をみて目盛板４２に目印を付けておく。このようにすることによって、軸受９ａ、９ｂがラジアル方向にどのように摩耗しても、確実に摩耗状況を監視して、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触して破損する前に、軸受９ａ、９ｂの摩耗限界を検知して、軸受９ａ若しくは９ｂを交換することができる。
【００３３】
また、ロータ５にアキシャルスラストが羽根車２側に作用するキャンドモータポンプにおいては、主に軸受９ａのアキシャル方向の摩耗が進行してくるので、この場合にはアキシャル方向の隙間δ２は大きくなり、アキシャルセンサＳ６の出力は小さくなる。一方、ロータ５にアキシャルスラストが反羽根車２側に作用するキャンドモータポンプでは、主に軸受９ｂのアキシャル方向の摩耗が進行してくるので、この場合にはアキシャル方向の隙間δ２は小さくなり、アキシャルセンサの出力は大きくなる。いずれの方向に作用するかは、キャンドモータポンプの各部の寸法により、どちらか一方になる。また、同一のキャンドモータポンプにおいても、運転点を変えることによって、その方向が変わる場合がありえる。しかし、いずれにしても、運転点が決まれば、どちらかの一方向になる。
【００３４】
例えば、図４（ｂ）に示すように、軸受９ａのアキシャル方向の摩耗が進行してくると、アキシャル方向の隙間δ２は大きくなり、アキシャルセンサＳ６の出力は小さくなるために、端子箱に取り付けられた検出器４０の針４１は摩耗の進行に伴って徐々にＢのように反時計回りに振れてくる。一方、軸受９ｂのアキシャル方向の摩耗が進行してくると、アキシャル方向の隙間δ２は小さくなり、アキシャルセンサＳ６の出力は大きくなるために、検出器４０の針４１は摩耗の進行に伴って徐々にＣのように時計回りに振れてくる。
【００３５】
軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態の時に、キャンドモータポンプを規定の運転点で運転しながら、検出器４０の針４１をＡの位置に調整しておくことによって、長時間の運転経過後の軸受９ａ、９ｂが摩耗した場合、どちらが摩耗したかが判る。ラジアル方向の摩耗と同様に、端子箱に取り付けられた検出器４０の針４１は摩耗の進行と伴って徐々に時計回り、若しくは反時計回りに振れるので、軸受の摩耗状況を外部から監視できる。
【００３６】
ここで、センサキャン１９ａ、１９ｂによって、ラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂ及びアキシャルセンサＳ６は、ポンプ取扱液に触れないよう保護され、センサケース１６ｂのセンサキャン１９ｂに接する内径部の肉厚部１６ｂｉ、センサスペーサ１７ｂのセンサキャン１９ｂに接する内径部の肉厚部１７ｂｉ、補強板１８によって、センサキャン１９ｂを介して受けるポンプ取扱液の内圧に対して、充分な強度を保つ肉厚としている。また、同様に、センサケース１６ａのセンサキャン１９ａに接する内径部の肉厚部１６ａｉ、センサスペーサ１７ａのセンサキャン１９ａに接する内径部の肉厚部１７ａｉによって、センサキャン１９ａを介して受けるポンプ取扱液の内圧に対して、充分な強度を保った肉厚としているので高圧ガス保安法にも適用できる。
【００３７】
また、ラジアル方向の隙間δ１ａ、δ１ｂは、軸受９ａ、９ｂの内径の半径方向の許容摩耗量より僅かに大きくしている。つまり、軸受９ａ、９ｂがそれぞれ内径の半径方向の許容摩耗量に達しても、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａとモータ部Ｍの固定子１３のキャン１２ｂとが接触して破損しないように、且つラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂの磁極とセンサターゲット２０ａ、２０ｂの外径との隙間をできるだけ小さくして、ラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂの出力低下を防止するためである。
【００３８】
そして、アキシャル方向の隙間δ２は、ロータ５の軸方向の遊び量と軸受９ａ、９ｂのアキシャル方向の許容摩耗量分のロータ５の移動距離及び温度差によって起こる熱膨張による伸びを考慮して、軸受９ａ、９ｂがアキシャル方向の許容摩耗量に達しても接触しないように、且つアキシャルセンサＳ６の磁極とターゲット２０ｂの対向する端面との隙間をできるだけ小さくして、アキシャルセンサＳ６の出力低下を防止する。
【００３９】
更に、ラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂ及びアキシャルセンサＳ６と検出回路とを接続するケーブルを、センサケース１６ａ、１６ｂとキャンドモータポンプの端子箱との間を後に詳述するように、鋼管等で外気とは遮断することによって、防爆地域での使用も可能となる。
【００４０】
図５は請求２に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。図５に示すように、羽根車２側の軸受９ａと羽根車２側の軸スリーブ８ａとの軸方向の接触長さＬａは、反羽根車２側の軸受９ｂと反羽根車２側の軸スリーブ８ｂとの軸方向の接触長さＬｂよりも長く（Ｌａ＞Ｌｂ）なるように構成している。
【００４１】
上記構成のキャンドモータポンプにおいて、軸受９ａ、９ｂのラジアル方向の摩耗が進行してくると、ロータ５は軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態のラジアル方向の隙間に加え、摩耗して形成された隙間分だけ大きく振れ回る。このため、ラジアル方向の隙間δ１ｂは軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態の時よりは、大きくなったり小さくなったり、所謂大小の振れ幅が大きくなって、ラジアルセンサＳ５ｂの出力の最大値が大きくなっている。例えば、検出回路を最大値のみを検出する回路に構成すれば、図４（ａ）に示すように、端子箱に取り付けられた検出回路４０の針４１は摩耗の進行に伴って徐々に目盛板４２上を時計回りに振れてくるので、軸受９ａ、９ｂの摩耗状況を外部から監視できる。
【００４２】
しかしながら、このラジアル方向の隙間δ１ｂは、必ずしも軸受９ａ、９ｂのラジアル方向の摩耗量と等しくはない。いわば、間接的にロータ５の振れをみているからである。図６（ａ）乃至（ｃ）は軸受摩耗の異なる形態を模擬的に示す図で、図６（ａ）は軸受９ａ、９ｂが摩耗していない状態、図６（ｂ）は軸受９ｂのみが摩耗した状態、図６（ｃ）は軸受９ａのみが摩耗した状態を示す。
【００４３】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示したように、軸受９ａのみ摩耗した場合と軸受９ｂのみ摩耗した場合のラジアル方向の隙間δ１ｂを比較すると、軸受９ｂのみ摩耗した場合の方がラジアル方向の隙間δ１ｂはかなり小さくなる。しかし、軸受９ａのみ摩耗した場合には、ラジアル方向の隙間δ１ｂは摩耗していないときと比較して、ラジアル方向の隙間δ１ｂはさほど大きくならない。つまり、軸受９ａの摩耗量とラジアル方向の隙間δ１ｂとの関係と、軸受９ｂの摩耗量とラジアル方向の隙間δ１ｂとの関係はかなり異なり、軸受９ａの摩耗を検出できない恐れがある。
【００４４】
軸受９ａと軸受９ｂの潤滑と冷却は、ポンプ取扱液を一部循環させて行われるが、この潤滑と冷却は軸受９ａと軸受９ｂとも同一条件である。従って、実際の運転における軸受の摩耗量は、軸受に作用する、所謂軸受荷重によって決まると考えてよい。つまり、軸受に作用する単位面積当りの荷重が大きいほど、軸受の摩耗量が大きくなる。
【００４５】
軸受荷重を計算で求めるために、先ず、羽根車２に作用するラジアルスラストを計算する。羽根車２に作用するラジアルスラストは、ポンプの運転点によって変化する。一般的には、次の公知の計算式で計算できる。
【００４６】
Ｆｒ＝Ｋ×Ｈ×γ×Ｄ×Ｂ×ξ
Ｋ＝ｋｏ×｛１−（Ｑ／Ｑｂｅｐ）²｝
ここに、Ｆｒ：羽根車に作用するラジアルスラスト
Ｋ：ラジアルスラスト係数
Ｈ：ポンプ全揚程
γ ：ポンプ取扱液の比重量
Ｄ：羽根車の外径
Ｂ：羽根車の出口幅（通路と主板と側板の厚さの総和）
ξ ：ポンプケーシングのボリュートによる係数で、単ボリュートの場合ξ＝１
Ｋｏ：締切点におけるラジアルスラスト係数
Ｑ：ポンプ運転流量
Ｑｂｅｐ：ポンプの最高効率点における流量
である。
【００４７】
また、ラジアルスラストの方向も広く一般的に知られているように、横型単段の遠心ポンプにおいて、ポンプケーシングが単ボリュートの場合ではポンプケーシングのボリュート舌部が上方にある場合、ポンプの運転点が０％からおよそ１００％までは、ラジアルスラストは上向きに作用し、１００％を越えると下向きに作用する。
【００４８】
上記計算式に基づき、キャンドモータポンプの各部の寸法から軸受荷重を計算する。軸受荷重の一例として、ポンプケーシング１が単ボリュートの場合のある特定の横型単段キャンドモータポンプの計算値による軸受荷重を図７に示す。図７において、横軸にはポンプの運転点の流量比（％）を示し、１００％は最高効率点の流量を示す。縦軸には軸受９ａ及び軸受９ｂに作用する軸受荷重（ｋｇｆ）を示す。
【００４９】
軸受荷重の符号が正と負の両方があるのは、ポンプケーシングのボリュート舌部が上方にあるので、符号が正の場合は下向きに荷重が作用し、負の場合は上向きに作用する。即ち、軸受９ａに作用する軸受荷重は、流量比０％（締切点）で上向きの荷重が最大となり、最高効率に近づくにつれて小さくなり、約８０％点で０となり、それを越えると下向きに増加していく。一方、軸受９ｂに作用する軸受荷重は、流量比０％（締切点）で下向きの荷重が最大となり、最高効率点に近づくにつれて除々に小さくなっていく。
【００５０】
図７における同一の横型単段キャンドモータポンプの軸受に作用する軸受荷重を、投影面積（軸受内径と接触長さの積）で割って求めた、所謂単位面積当りの荷重を図８に示す。図８において、横軸には、図７と同様にポンプの運転点の流量比（％）を示し、１００％は最高効率点の流量を示す。縦軸には、軸受９ａ及び軸受９ｂに作用する単位面積当りの軸受荷重（ｋｇｆ／ｃｍ²）を示す。曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ羽根車２側の軸受９ａに作用する単位面積当りの軸受荷重を示し、曲線Ｂ１は反羽根車２側の軸受９ｂに作用する単位面積当りの軸受荷重を示す。曲線Ａ１は、羽根車２側の接触長さＬａが反羽根車２側の接触長さＬｂと等しい（Ｌａ＝Ｌｂ）場合、曲線Ａ２はＬａ＝２×Ｌｂの場合、曲線Ａ３はＬａ＝３×Ｌｂの場合である。
【００５１】
ここで、Ｌａ＝Ｌｂに構成すれば、運転点の流量が０％から約７０％までは曲線Ａ１の絶対値が曲線Ｂ１よりも大きいので、羽根車２側の軸受９ａの摩耗量が反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量より大きくなる。Ｌａ＝２×Ｌｂに構成すれば、運転点の流量が０％から約５０％までの間では、曲線Ａ２の絶対値は、曲線Ｂ１の値とほぼ同じなので、羽根車２側の軸受９ａの摩耗量は反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量と略同じになる。Ｌａ＝３×Ｌｂに構成すれば、運転点の流量が０％から１００％までの間では、曲線Ａ３の絶対値は、曲線Ｂ１の値よりも小さいので、反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量が羽根車２側の軸受９ａの摩耗量よりも大きくなる。
【００５２】
即ち、本ポンプのように構成されたキャンドモータポンプにおいては、羽根車２側の軸受９ａと羽根車２側の軸スリーブ８ａとの軸方向の接触長さＬａを、反羽根車２側の軸受９ｂと反羽根車２側の軸スリーブ８ｂとの軸方向の接触長さＬｂの２乃至３倍（Ｌａ＝２乃至３×Ｌｂ）とすれば、長時間運転しても、反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量は羽根車２側の軸受９ａの摩耗量と略同じか、より大きくなると考えてよい。つまり、Ｌａ＝２乃至３×Ｌｂと構成することによって、反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量は羽根車２側の軸受９ａの摩耗量と略同じか、より大きくなる。
【００５３】
従って、軸受９ａと軸受９ｂが同程度に摩耗した場合、軸受９ｂが軸受９ａより多く摩耗した場合のそれぞれについて実験して、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触する時のラジアルセンサＳ５ｂの出力の最大値を予め把握しておき、接触しない程度に若干余裕をみて目盛板４２に目印を付けておく。このようにすることによって、軸受９ａ、９ｂがラジアル方向にどのように摩耗しても、確実に摩耗状況を監視して、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触して破損する前に、軸受９ａ、９ｂの摩耗限界を検知して、軸受９ａ若しくは軸受９ｂを交換することができる。
【００５４】
図９は請求項２に記載の発明に係るキャンドモータポンプの他の構成例を示す断面図である。本キャンドモータポンプは図９に示すように、羽根車２側の軸受９ａの軸方向の長さと反羽根車２側の軸受９ｂの軸方向の長さとは同じに構成しているが、羽根車２側の軸受９ａと羽根車２側の軸スリーブ８ａとの軸方向の接触長さＬａは、反羽根車２側の軸受９ｂと反羽根車２側の軸スリーブ８ｂとの軸方向の接触長さＬｂより長く（Ｌａ＞Ｌｂ）なるように構成している。例えば、Ｌａ＝２乃至３×Ｌｂとすれば、図５乃至図８で上述したような同じ効果が得られると同時に、軸受９ａと軸受９ｂは互換性のあるものにすることができる。
【００５５】
図１０は請求項３に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。本キャンドモータポンプは図１０に示すように、羽根車２側の軸受９ａと羽根車２側の軸スリーブ８ａとの軸方向の接触長さＬａと反羽根車２側の軸受９ｂと反羽根車２側の軸スリーブ８ｂとの軸方向の接触長さＬｂとは同じ（Ｌａ＝Ｌｂ）にし、且つ軸受９ａと軸受９ｂの軸方向の長さも同じに構成しているが、材料は羽根車２側の軸受９ａの方が反羽根車２側の軸受９ｂより耐摩耗性に優れたものにする。
【００５６】
例えば軸受９ａの材料をセラミックス、軸受９ｂの材料をカーボンにすれば、長時間の運転によっても、反羽根車２側の軸受９ｂの摩耗量が羽根車２側の軸受９ａの摩耗量より大きくなるため、図５乃至図８で上述したように同じ効果が得られると同時に、軸受９ａと軸受９ｂは同一の寸法にすることができる。
【００５７】
図１１は請求項４に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。本キャンドモータポンプは図５に示す構成のキャンドモータポンプにおいて、誘導型のラジアルセンサＳ５ｂと誘導型のアキシャルセンサＳ６とを、それぞれ渦電流型のセンサに替えた例である。図１１において、センサターゲット２０ｂの半径方向には渦電流型のラジアルセンサＳ７、軸方向に渦電流型のアキシャルセンサＳ８が配置されている。このような構成としても、本キャンドモータポンプは図５に示す構成のキャンドモータポンプと同様、軸受９ａ、９ｂの摩耗の状況を容易に且つ確実に監視することができる。
【００５８】
図１２（ａ）、（ｂ）は請求項５に記載の発明に係るキャンドモータポンプのセンサターゲットの詳細を示す図である。本センサターゲット２０ａ、２０ｂは磁性材料にする必要があり、もし、ポンプ取扱液が腐食性のものであれば、耐腐食性の高い高価な材料を使ってもよいが、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、センサターゲット２０ａ、２０ｂの外周面と両端面に、メッキ膜層若しくは金属溶射層２０ｃを形成することによって、センサターゲット２０ａ、２０ｂを腐食から保護することができる。しかもそのための必要な費用が安価となる。
【００５９】
図１３は図１のキャンドモータポンプに端子箱を取り付けた状態の構成例を示す断面図である。図示するように、モータフレーム２４の所定の位置に端子箱台３１を介して端子箱３２が取り付けられている。端子箱３２は端子箱カバー３３及び端子箱カバー３４を具備し、その上部から目視できる位置に検出器４０が設けられている。端子箱３２の内部には端子板３８、検出回路を構成する電子部品等が実装された検出回路基板３５が設けられている。
【００６０】
センサケース１６ａ、１６ｂと端子箱３２の間は鋼管３７ａ、３７ｂで接続され、ラジアルセンサＳ５ａ、Ｓ５ｂ及びアキシャルセンサＳ６と検出回路基板３５を接続するケーブル２８ａ、２８ｂは鋼管３７ａ、３７ｂ内を通して配線され、外部から遮断されている。また、検出回路基板３５と検出器４０を接続するケーブル２９も端子箱３２内を通して配線され、検出回路の出力が検出器４０に出力されるようになっている。
【００６１】
図１４は図５、図９、図１０及び図１１に示す構成のキャンドモータポンプに端子箱を取り付けた状態の構成例を示す図である。端子箱及びその取付構造は図１３と略同一であるのでその説明は省略する。
【００６２】
図１５（ａ）、（ｂ）は軸受摩耗の検出回路の構成例を示す図で、図１５（ａ）は図１に示す構成のキャンドモータポンプの場合で、図１５（ｂ）は図５、図９、図１０及び図１１に示す構成のキャンドモータポンプの場合を示す。
【００６３】
図１５（ａ）において、ラジアル方向のＸ方向隙間δ１ａを検出するラジアルセンサＳ５ａ（Ｘ）の出力はフィルタ回路５１−１、増幅器５２−１を通してレベル検出回路５３−１に出力され、ラジアル方向のＹ方向隙間δ１ａを検出するラジアルセンサＳ５ａ（Ｙ）の出力はフィルタ回路５１−２、増幅器５２−２を通してレベル検出回路５３−２に出力される。レベル検出回路５３−１とレベル検出回路５３−２の両出力はＯＲ回路５４−１を通してピークホールド回路５５−１に出力され、ここでラジアル方向隙間δ１ａのピーク値が保持され、ドライバ回路５６−１を通して検出器４０に出力される。これにより図４（ａ）に示すように検出回路４０の目盛板４２上に針４１で軸受９ａのラジアル方向の摩耗状況が表示される。
【００６４】
同様に、反羽根車２側について、ラジアル方向のＸ方向隙間δ１ｂを検出するラジアルセンサＳ５ｂ（Ｘ）の出力はフィルタ回路５１−３、増幅器５２−３を通してレベル検出回路５３−３に出力され、ラジアル方向のＹ方向隙間δ１ｂを検出するラジアルセンサＳ５ｂ（Ｙ）の出力はフィルタ回路５１−４、増幅器５２−４を通してレベル検出回路５３−４に出力される。レベル検出回路５３−３とレベル検出回路５３−４の両出力はＯＲ回路５４−２を通してピークホールド回路５５−２に出力され、ここでラジアル方向隙間δ１ｂのピーク値が保持され、ドライバ回路５６−２を通して検出器４０に出力される。これにより図４（ａ）に示すように検出回路４０の目盛板４２上に針４１で軸受９ｂのラジアル方向の摩耗状況が表示される。
【００６５】
アキシャル方向の隙間δ２を検出するアキシャルセンサＳ６（Ｚ）の出力はフィルタ回路６１、増幅器６２を通してレベル検出回路６３に出力され、レベル検出回路６３の出力はピークホールド回路６４に出力され、ここでアキシャル方向の隙間δ２のピーク値が保持され、ドライバ回路６５を通して検出器４０に出力される。これにより図４（ｂ）に示すように検出回路４０の目盛板４２上に針４１で軸受９ａもしくは９ｂのアキシャル方向の摩耗状況が表示される。
【００６６】
キャンドモータポンプは数多くの機械加工による部品から構成されているために、個々の部品の直角度や平行度、或いは偏心度は、厳密に言うと狂いのない部品はありえず、通常の許容範囲内の狂いは必ず存在すると考えるのが自然である。このような部品から構成されるために、キャンドモータポンプには若干の直角度や平行度、或いは偏心度の狂いがあり、また複数のキャンドモータポンプを比較すると、それぞれの狂いの量は異なる。また、同一のキャンドモータポンプにおいても、例えば軸受９ａ若しくは軸受９ｂを交換しただけでもこの狂いの量が変化する。このような状況においては、正規の摩耗していない軸受の場合におけるセンサ出力がすでに正確な摩耗量を表示していないことになる。
【００６７】
図１６は請求項８に記載の発明に係るキャンドモータポンプにおいて、この狂いの量を解消するために、検出器の初期値を調整する例を示す図である。図１６において、横軸にはキャンドモータポンプの運転時間（年）を示し、縦軸にはラジアルセンサＳ５ａ若しくはラジアルセンサＳ５ｂ若しくはアキシャルセンサＳ６の出力Ｖ０を示す。線分Ｂ１乃至Ｂ４は、実際に組み立てられたキャンドモータポンプ４台のセンサ出力Ｖ０（Ｂ）を示し、運転時間０の点の初期値、即ち正規の摩耗していない軸受の場合におけるセンサ出力をそれぞれ値が異なるが、Ｖ１とする。運転時間に伴って軸受が摩耗していくため、センサＶ０（Ｂ）は増大していく。また、線分Ａ０は、初期値を調整した後のセンサ出力Ｖ０（Ａ）を示し、運転時間に伴う出力の傾きは調整をしない場合のセンサＶ０（Ｂ）と同じと考えてよい。従って、図１６に示した例の４台それぞれについて、初期値を、
Ｖ０（Ａ）＝Ｖ０（Ｂ）−Ｖ１
として調整する。
【００６８】
このように、検出器の初期値を調整することによって、数多くの機械加工による部品から構成されているキャンドモータポンプにおいて、個々の部品の直角度や平行度、或いは偏心度に通常の許容範囲内の狂いが存在しても或いは、同一のキャンドモータポンプにおいて、軸受を交換した場合でも、常に正確な摩耗量を表示することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００７０】
請求項１に記載の発明によれば、（１）ロータの反羽根車側端部に円板状のセンサターゲットを固定し、該センサターゲットの半径方向に誘導型のラジアルセンサを、該センサターゲットの軸方向に誘導型のアキシャルセンサを対向させて配置すると共に、該ラジアルセンサ及びアキシャルセンサをセンサスペーサと肉厚の補強板を介在させてセンサケース内に配置したので、軸受の摩耗進行状況を電気的な検出方法を用いて、容易に且つ確実に監視することができる。
【００７１】
（２）また、センサケースとセンサスペーサとの内周面及び該センサターゲットと対向する補強板の端面を覆うセンサキャンを配置し、且つ該センサケース及び該センサスペーサの該センサキャンに接する内径部をラジアルセンサ先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成したので、センサキャンを介して受けるポンプ取扱液の内圧に対して耐えうる充分な強度を有し、高圧ガス保安法にも適用できる。
【００７２】
（３）更に、ロータの羽根車側の軸受近傍にもう一つの円板状のセンサターゲットと半径方向にもう一つの誘導型のラジアルセンサを対向させて配置したので、軸受のいかなる摩耗進行状況でも、容易に且つ確実に監視することができる。
【００７３】
また、請求項２に記載の発明によれば、羽根車側の軸受と羽根車側の軸スリーブとの軸方向の接触長さを反羽根車側の軸受と反羽根車側の軸スリーブとの軸方向の接触長さよりも長くなるように構成したので、請求項１に記載の発明の上記（１）、（２）の効果に加え、比較的構造が簡単な軸受構造となる。また、羽根車側の軸受の軸方向長さと反羽根車側の軸受の軸方向長さとは同じに構成できるので、羽根車側の軸受と反羽根車側の軸受は互換性のあるものにすることができ、保守が容易になる。
【００７４】
また、請求項３に記載の発明によれば、羽根車側の軸受材料と反羽根車側の軸受材料は異なるように構成したので、請求項１に記載の発明の上記（１）、（２）の効果に加え、羽根車側の軸受と反羽根車側の軸受は同一の寸法にできるため、キャンドモータポンプの軸方向の長さを小さくできる。
【００７５】
また、請求項４に記載の発明によれば、誘導型のラジアルセンサ又は誘導型のアキシャルセンサのいずれか若しくは全てを渦電流型のセンサに替えても、請求項１乃至３に記載の発明と同様、軸受の摩耗進行状況を電気的な検出方法を用いて、容易に且つ確実に監視することができる。
【００７６】
また、請求項５に記載の発明によれば、センサターゲットの外周面と両端面にメッキ若しくは溶射を施したので、センサターゲットの母材に腐食性のある安価な材料を用いてもセンサターゲットを腐食から保護することができる。
【００７７】
また、請求項６に記載の発明によれば、目視できる位置に検出器を設け、軸受状況を目視できるようにしたので、キャンドモータポンプの軸受の摩耗状況を外部から監視できる。
【００７８】
また、請求項７に記載の発明によれば、複数のラジアル方向出力のうち最高値のみを検出器に出力できるようにしたので、キャンドモータポンプの軸受の摩耗状況をなお一層確実に外部から監視できる。
【００７９】
また、請求項８に記載の発明によれば、検出器の初期値を調整するようにしたので、数多くの機械加工による部品から構成されているキャンドモータポンプにおいて、個々の部品の直角度や平行度、或いは偏心度に、通常の許容範囲内の狂いが存在しても、或いは、同一のキャンドモータポンプおいて、軸受を交換した場合でも、常に正確な摩耗量を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のキャンドモータポンプの羽根車側のラジアルルセンサ部の詳細を示す図、図２（ｂ）は羽根車側のラジアル及びアキシャルセンサ部の詳細を示す図である。
【図３】図１のキャンドモータポンプのラジアルセンサ部の垂直断面図である。
【図４】本発明に係るキャンドモータポンプの軸受摩耗を外部に示す検出器の一例を示す図である。
【図５】請求項２に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）乃至（ｃ）は図５のキャンドモータポンプの軸受摩耗の異なる形態を模擬的に示す図である。
【図７】図５のキャンドモータポンプの計算による軸受荷重を示す図である。
【図８】図５のキャンドモータポンプの計算による軸受に作用する単位面積当りの軸受荷重を示す図である。
【図９】請求項２に記載の発明に係るキャンドモータポンプの他の構成例を示す断面図である。
【図１０】請求項３に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図１１】請求項４に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図１２】請求項５に記載の発明に係るキャンドモータポンプのセンサターゲットの構成例を示す断面図である。
【図１３】請求項６及び７に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図１４】請求項６及び７に記載の発明に係るキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。
【図１５】本発明に係るキャンドモータポンプの軸受摩耗の検出回路の構成例を示す図である。
【図１６】請求項８に記載の発明に係るキャンドモータポンプの検出器の初期値を調整する例を示す図である。
【図１７】従来のこの種のキャンドモータポンプの一般的な断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１ポンプケーシング
２羽根車
３ケーシングカバー
４流通孔
５ロータ
６ディスタンスピース（スリーブ）
７ａ，ｂスラスト板
８ａ，ｂ軸スリーブ
９ａ，ｂ軸受
１０回転子
１１エンドカバー
１２ａ，ｂキャン
１３固定子
１４貫通孔
１５ａ，ｂ軸受ホルダ
１６ａ，ｂセンサケース
１７ａ，ｂセンサスペーサ
１８補強板
１９ａ，ｂセンサキャン
２０ａ，ｂセンサターゲット
２１補助軸
２２ボルト
２３ボルト
２４モータフレーム
２５ａ，ｂフレーム側板
２６センサカバー
２８ケーブル
２９ケーブル
３１端子箱台
３２端子箱
３３端子箱カバー
３４端子箱カバー
３５検出回路基板
３７鋼管
３８端子板
３９端子板
４０検出器
Ｌａ，Ｌｂ軸受と軸スリーブとの軸方向の接触長さ
Ｓ１〜４磁気検出素子
Ｓ５ａ，ｂラジアルセンサ
Ｓ７ラジアルセンサ
Ｓ６，８アキシャルセンサ
δ１，δ２隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a canned motor pump, and more particularly to a canned motor pump that can easily monitor the progress of radial and axial wear of a bearing using an electrical detection method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional canned motor pump of this type. As shown in the figure, the canned motor pump includes a pump part P and a motor part M. An impeller 2 is disposed inside the pump casing 1 of the pump portion P, and a casing cover 3 is fixed to an opening on the high pressure side of the pump casing 1. Further, the casing cover 3 is formed with a flow hole 4 for guiding a part of the pump-treated liquid whose pressure has been increased after passing through the impeller 2 into the motor part M.
[0003]
One end of a rotor 5 is inserted into the casing cover 3, and a distance piece (sleeve) 6, a thrust plate 7 a, a shaft sleeve 8 a and an impeller 2 fitted to the rotor 5 are bolted to one end of the rotor 5. 22 is fixed. A thrust plate 7 b and a shaft sleeve 8 b are fixed to the other end of the rotor 5 by bolts 23.
[0004]
A rotor 10 of the motor M is fixed to a substantially central portion of the rotor 5, and both ends thereof are rotatably supported via a pair of bearings 9a and 9b. The bearings 9a and 9b are fitted to the casing cover 3 and the end cover 11, respectively. Further, a through hole 14 penetrating in the axial direction is formed inside the rotor 5, and the through hole 14 penetrates the bolts 22 and 23 at both ends and opens to both ends.
[0005]
The stator 13 of the motor unit M is fitted to a motor frame 24, and frame side plates 25a and 25b are fitted to both ends of the motor frame 24. Further, the can 12a of the rotor 10 of the motor unit M and the can 12b of the stator 13 of the motor unit M protect the rotor 10 and the stator 13 from touching the pump-handed liquid, respectively. Further, two sets of magnetic detection elements S1 and S3, and S2 and S4 are disposed on both end faces of the iron core of the stator 13.
[0006]
In the conventional canned motor pump, the shaft sleeves 8a and 8b and the thrust plates 7a and 7b on the rotating side rotate while in contact with the bearings 9a and 9b on the fixed side during operation. In particular, the carbon bearings 9a and 9b are mainly worn, and the amount of wear increases with the operation time. Thus, as the amount of wear increases with the operating time, the runout of the rotor 5 increases, and when the wear further progresses, the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 come into contact with each other. Initially, the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 are damaged, and further damage occurs when the operation is continued. If the can 12b of the stator 13 is damaged, the pump handling liquid enters the stator 13 and causes the winding of the stator 13 to deteriorate, causing a fatal failure of the can motor body.
[0007]
Further, since the canned motor pump has an integral pressure vessel structure that does not have a shaft seal portion between the canned motor and the pump, it is impossible to visually observe the swing of the rotor 5 from the outside of the main body. For this reason, even when the bearings 9a and 9b are worn for some reason such as long-term use or contamination of foreign matter, the change cannot be confirmed from the outside. Therefore, various detection means for detecting the wear state of the bearings 9a and 9b have been proposed.
[0008]
Among the detection means for detecting the wear state of the bearing that has been implemented so far, as means for electrical detection, two sets of magnetic detection elements S1 and S3, S2 and S4 are provided on both end surfaces of the iron core of the stator 13. There is a detection means with a provided configuration. The detecting means detects wear in the radial direction (radial direction A) of the bearings 9a and 9b with the magnetic detection elements S1 and S3, S2 and S4, and wear in the axial direction (axial direction B) is detected with the magnetic detection elements S1 and S2. Alternatively, detection is performed at S3 and S4.
[0009]
As other electrical detection means, the wear state of the bearing is detected by using a winding having a search coil in the winding slot of the stator 13 or a canned motor having a special winding structure. There are detection means and the like.
[0010]
However, in the case of these electric detection means, the structure of the canned motor itself is complicated and special, which may hinder the provision of an inexpensive product, and is greatly affected by fluctuations in the load of the canned motor. The situation is not displayed correctly, or as described later, the sensors are arranged inside the bearings on both sides and are not arranged in the vicinity of the bearings. However, there is a problem of a decrease in reliability.
[0011]
On the other hand, as an example of the mechanical detection means, a mechanical contact portion fixed to the end cover 11 that keeps a certain distance from the rotor 5 at the shaft end of the rotor 5, and this contact portion is caused by contact wear with the rotating body. There is a detection means having a function of exhausting gas sealed inside. In the case of such a detecting means, once the detecting means is activated, the gas enclosed inside is released, so it is necessary to replace the detecting means together with the worn bearing, which increases the number of maintenance parts. It has problems such as being forced.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and in a canned motor pump in which bearings are arranged on both sides of a rotor impeller side and a counter impeller side, the progress of the bearing wear is detected electrically. An object of the present invention is to provide a canned motor pump that can be easily and reliably monitored.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a canned motor pump in which an impeller is fixed to one end of a rotor, and the rotor is supported by bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side. A disc-shaped sensor target is fixed to the end of the rotor on the side opposite to the impeller, and an inductive radial sensor is arranged in the radial direction of the sensor target, and an inductive axial sensor is arranged in the axial direction of the sensor target. The radial sensor and the axial sensor are arranged in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and the reinforcing plate facing the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and the sensor target. A sensor can that covers the end face of the sensor sensor and an inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can can In addition, another disk-shaped sensor target is fixed in the vicinity of the bearing on the impeller side of the rotor, and another induction type is provided in the radial direction of the sensor target. The radial sensor is disposed so as to face each other, the radial sensor is disposed in the sensor case with another sensor spacer interposed, and another sensor can that covers the inner peripheral surfaces of the sensor case and the sensor spacer is disposed. The inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is thickened in a radial direction except for a radial sensor tip.
[0014]
The invention according to claim 2 is a canned motor pump in which an impeller is fixed to one end of a rotor, and the rotor is supported by bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side. A disc-shaped sensor target is fixed to the end, an inductive radial sensor is arranged in the radial direction of the sensor target, and an inductive axial sensor is arranged in the axial direction of the sensor target, and the radial sensor is arranged. And an axial sensor in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and a sensor can which covers an inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and an end surface of the reinforcing plate facing the sensor target. And the inner diameter part of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is radially increased except for the tip of the radial sensor. Further, the axial contact length between the impeller side bearing and the impeller side shaft sleeve is defined as the axial contact length between the anti-impeller side bearing and the anti-impeller side shaft sleeve. It is characterized by being configured to be longer than this.
[0015]
The invention according to claim 3 is a canned motor pump in which an impeller is fixed to one end of a rotor and the rotor is supported by bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side. A disc-shaped sensor target is fixed to the end, an inductive radial sensor is arranged in the radial direction of the sensor target, and an inductive axial sensor is arranged in the axial direction of the sensor target, and the radial sensor is arranged. And an axial sensor in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and a sensor can which covers an inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and an end surface of the reinforcing plate facing the sensor target. And the inner diameter part of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is radially increased except for the tip of the radial sensor. Configured such that the bearing material of the further impeller side bearing material and the anti-impeller side is characterized by being configured differently.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the canned motor pump according to any one of the first to third aspects, any one or all of the induction type radial sensor and the induction type axial sensor are converted into an eddy current type sensor. It is characterized by having changed.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the canned motor pump according to any one of the first to fourth aspects, the outer peripheral surface and both end surfaces of the sensor target are plated or sprayed.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the canned motor pump according to any one of the first to fifth aspects, a detector is provided at a visible position, the outputs of the radial sensor and the axial sensor are processed, and the detector It is possible to visually check the wear state of the bearing.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the canned motor pump according to the sixth aspect, when the radial sensors individually output the detection outputs in the radial direction to the detectors, the plurality of radial direction pumps are provided. Of the detected outputs, only the highest value is output to the detector so that the wear state of the bearing can be visually observed.
[0020]
The invention according to claim 8 is the canned motor pump according to claim 6 or 7, wherein the output of the radial sensor and the axial sensor is subtracted from the initial value and output to the detector so that the wear state of the bearing can be visually observed. It is characterized by that.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are views showing a configuration example of a canned motor pump according to the invention described in claim 1, FIG. 1 is a sectional view of the canned motor pump, and FIG. 2A is a diagram of a radial sensor section on the impeller side. FIG. 2B is a diagram showing details, FIG. 2B is a diagram showing details of the sensor unit on the side opposite to the impeller, and FIG. 3 is a vertical sectional view of the radial sensor unit.
[0022]
In the canned motor pump shown in FIGS. 1 to 3, the same or corresponding parts as those in FIG. Hereinafter, the same applies to other drawings.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b), a bearing 9b opposite to the impeller 2 (on the side opposite to the impeller 2) is fitted to a bearing holder 15b, and the bearing holder 15b is a frame. The sensor case 16b fixed to the side plate 25b is fitted. An inductive radial sensor S5b and an inductive axial sensor S6 are arranged in the sensor case 16b. The radial sensor S5b is disposed in the sensor case 16b with a sensor spacer 17b interposed therebetween, and the axial sensor S6 is disposed in the sensor case 16b with a reinforcing plate 18 facing the sensor target 20b interposed therebetween.
[0024]
A sensor can 19b welded circumferentially is disposed on one end face of the inner periphery of the sensor spacer 17b. The inner diameter portion 16bi of the sensor case 16b in contact with the sensor can 19b is thick, and the inner diameter portion 17bi of the sensor spacer 17b in contact with the sensor can 19b is, as shown in FIGS. 2 (b) and 3, a radial sensor. Except for the magnetic pole portion S5bi of S5b, it is thick in the radial direction.
[0025]
Further, the disk-shaped sensor target 20b is fixed to the shaft end of the rotor 5 on the side opposite to the impeller 2 via the auxiliary shaft 21, and is radially formed by the outer diameter of the sensor target 20b and the inner diameter of the sensor can 19b. A radial gap δ1b is formed between the end face of the sensor can 19b and the end face facing the sensor target 20b, and an axial gap δ2 is formed.
[0026]
Further, the radial sensor S5b and the axial sensor S6 are provided with a detection circuit including an oscillation circuit that operates using a drive power source of the canned motor pump in a terminal box (not shown) of the canned motor pump. The position (size) of the radial gap δ1b and the axial gap δ2 is detected and output to a detector mounted at a position that can be seen from the outside of the terminal box, as will be described in detail later. ing. The radial sensor S5b, the axial sensor S6, the detection circuit, and the cable are configured to be shielded from outside air by a steel pipe or the like between the sensor case 16b and the terminal box of the canned motor pump.
[0027]
The impeller 2 side bearing 9a is fitted to a bearing holder 15a, and the bearing holder 15a is fitted to a sensor case 16a fixed to the frame side plate 25a. An inductive radial sensor S5a is disposed in the sensor case 16a. The radial sensor S5a is disposed in the sensor case 16a with a sensor spacer 17a interposed therebetween.
[0028]
Sensor cans 19a welded circumferentially are disposed on both end faces of the inner periphery of the sensor spacer 17a. The inner diameter portion 16ai of the sensor case 16a in contact with the sensor can 19a is thick, and the inner diameter portion 17ai of the sensor spacer 17a in contact with the sensor can 19a is, as shown in FIGS. 2 (a) and 3, a radial sensor. Except for the magnetic pole portion S5ai of S5a, it is thick in the radial direction.
[0029]
The disk-shaped sensor target 20a is fixed to the impeller 2 side of the rotor 5 between the distance piece 6 and the sleeve 8a on the impeller 2 by the bolt 22 including the impeller 2 and The outer diameter of the target 20a and the inner diameter of the sensor can 19a constitute a radial gap δ1a.
[0030]
Further, the radial sensor S5a, similarly to the radial sensor S5b, includes a detection circuit including an oscillation circuit that operates using a drive power source of the canned motor pump in the terminal box of the canned motor pump, and the radial direction of the detection circuit. The position (size) of the gap δ1a is detected and output to a detector attached at a position where it can be seen from the outside of the terminal box, as will be described in detail later. The radial sensor S5a, the detection circuit, and the cable are configured to be blocked from outside air by a steel pipe or the like between the sensor case 16a and the terminal box of the canned motor pump. In FIGS. 2A and 2B, the portion indicated by the symbol P indicates a welded portion.
[0031]
In the canned motor pump configured as described above, when the radial wear of the bearings 9a and 9b has progressed, the rotor 5 is formed by being worn in addition to the radial gap in the state where the bearings 9a and 9b are not worn. Swing around the gap. For this reason, the radial gaps δ1a and δ1b become larger or smaller than when the bearings 9a and 9b are not worn, and the so-called magnitude increases, so that the outputs of the radial sensors S5a and S5b are increased. The maximum value increases. For example, if the detection circuit is configured to detect only the maximum value for each of the bearings 9a and 9b, the needle 41 of the detector 40 attached to the terminal box is subject to wear as shown in FIG. Along with this, the scale plate 42 is gradually swung clockwise, so that the wear state of the bearings 9a and 9b can be monitored from the outside.
[0032]
However, the radial gaps δ1a and δ1b are not necessarily equal to the radial wear amount of the bearings 9a and 9b. In other words, since the rotor 5 is indirectly shaken, when the bearing 9a and the bearing 9b are worn to the same extent, when the bearing 9a is worn more than the bearing 9b, the bearing 9b is more than the bearing 9a. Experimenting with each of the worn cases, the maximum values of the outputs of the radial sensors S5a and S5b when the can 12a of the rotor 10 of the motor unit M and the can 12b of the stator 13 contact each other are previously grasped. The scale plate 42 is marked with a margin so as not to contact. By doing so, no matter how the bearings 9a and 9b wear in the radial direction, the wear state is reliably monitored, and the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 of the motor unit M The bearing 9a or 9b can be replaced by detecting the wear limit of the bearing 9a or 9b before the contact is broken.
[0033]
Further, in the canned motor pump in which the axial thrust acts on the rotor 5 on the rotor 5, the axial wear of the bearing 9a proceeds mainly. In this case, the axial gap δ2 becomes large, The output of the axial sensor S6 becomes small. On the other hand, in the canned motor pump in which axial thrust is applied to the rotor 5 on the side opposite to the impeller 2, the axial wear of the bearing 9b proceeds mainly. In this case, the axial gap δ2 is reduced, The output of the axial sensor increases. Which direction is applied depends on the size of each part of the canned motor pump. Even in the same canned motor pump, the direction can be changed by changing the operating point. However, in any case, once the operating point is determined, it will be in either direction.
[0034]
For example, as shown in FIG. 4B, when the axial wear of the bearing 9a proceeds, the axial gap δ2 increases and the output of the axial sensor S6 decreases, so that the bearing 9a is attached to the terminal box. The detected needle 41 of the detector 40 gradually swings counterclockwise as shown in FIG. On the other hand, when the axial wear of the bearing 9b proceeds, the axial gap δ2 decreases and the output of the axial sensor S6 increases, so that the needle 41 of the detector 40 gradually increases as the wear progresses. It swings clockwise like C.
[0035]
By adjusting the needle 41 of the detector 40 to the position A while operating the canned motor pump at a specified operating point when the bearings 9a and 9b are not worn, a long time has elapsed. When the bearings 9a and 9b are worn, it can be seen which is worn. Similarly to the radial wear, the needle 41 of the detector 40 attached to the terminal box is gradually swung clockwise or counterclockwise as the wear progresses, so that the wear state of the bearing can be monitored from the outside.
[0036]
Here, the radial sensors S5a, S5b and the axial sensor S6 are protected by the sensor cans 19a, 19b from touching the pump-handed liquid, and the thick part 16bi of the inner diameter part contacting the sensor can 19b of the sensor case 16b, the sensor spacer The thick portion 17bi of the inner diameter portion in contact with the sensor can 19b of 17b and the reinforcing plate 18 have a thickness that maintains sufficient strength against the internal pressure of the pump-handed liquid received through the sensor can 19b. Similarly, the pump handling fluid received through the sensor can 19a by the thick portion 16ai of the inner diameter portion in contact with the sensor can 19a of the sensor case 16a and the thick portion 17ai of the inner diameter portion in contact with the sensor can 19a of the sensor spacer 17a. Since it has a thickness that maintains sufficient strength against the internal pressure, it can also be applied to the high-pressure gas safety method.
[0037]
Further, the radial gaps δ1a and δ1b are slightly larger than the allowable wear amount in the radial direction of the inner diameters of the bearings 9a and 9b. That is, even if the bearings 9a and 9b each reach the allowable wear amount in the radial direction of the inner diameter, the can 12a of the rotor 10 of the motor unit M and the can 12b of the stator 13 of the motor unit M do not come into contact with each other and are damaged. In addition, the gap between the magnetic poles of the radial sensors S5a and S5b and the outer diameter of the sensor targets 20a and 20b is made as small as possible to prevent the output of the radial sensors S5a and S5b from decreasing.
[0038]
The axial gap δ2 takes into account the amount of play in the axial direction of the rotor 5 and the elongation due to thermal expansion caused by the movement distance and temperature difference of the rotor 5 by the allowable wear amount in the axial direction of the bearings 9a and 9b. Even if the bearings 9a and 9b reach the allowable wear amount in the axial direction, the gap between the magnetic pole of the axial sensor S6 and the opposing end surface of the target 20b is made as small as possible to prevent a reduction in the output of the axial sensor S6. To do.
[0039]
Further, the cable connecting the radial sensors S5a, S5b and the axial sensor S6 and the detection circuit, and the outside air between the sensor cases 16a, 16b and the terminal box of the canned motor pump, is a steel pipe or the like. By blocking, it can be used in explosion-proof areas.
[0040]
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the invention described in claim 2. As shown in FIG. 5, the axial contact length La between the bearing 9a on the impeller 2 side and the shaft sleeve 8a on the impeller 2 side is equal to the shaft 9 on the anti-impeller 2 side and the shaft on the anti-impeller 2 side. It is configured to be longer than the contact length Lb in the axial direction with the sleeve 8b (La> Lb).
[0041]
In the canned motor pump having the above-described configuration, when the radial wear of the bearings 9a and 9b progresses, the rotor 5 is formed by being worn in addition to the radial gap in a state where the bearings 9a and 9b are not worn. Swing around the gap. For this reason, the radial gap δ1b becomes larger or smaller than when the bearings 9a and 9b are not worn, and the so-called large and small swing width becomes large, and the maximum value of the output of the radial sensor S5b is increased. It is getting bigger. For example, if the detection circuit is configured to detect only the maximum value, as shown in FIG. 4A, the needle 41 of the detection circuit 40 attached to the terminal box is gradually scaled as the wear progresses. Since the surface 42 swings clockwise, the wear state of the bearings 9a and 9b can be monitored from the outside.
[0042]
However, the radial gap δ1b is not necessarily equal to the radial wear amount of the bearings 9a and 9b. In other words, it is because the rotor 5 is indirectly shaken. FIGS. 6A to 6C are diagrams schematically showing different forms of bearing wear. FIG. 6A shows a state where the bearings 9a and 9b are not worn. FIG. 6B shows only the bearing 9b. FIG. 6C shows a state where only the bearing 9a is worn.
[0043]
As shown in FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c), when the radial gap δ1b when only the bearing 9a is worn and when only the bearing 9b is worn is compared, only the bearing 9b is worn. In this case, the radial gap δ1b is considerably smaller. However, when only the bearing 9a is worn, the radial gap δ1b is not so large as compared to the case where the radial gap δ1b is not worn. That is, the relationship between the wear amount of the bearing 9a and the radial gap δ1b and the relationship between the wear amount of the bearing 9b and the radial gap δ1b are quite different, and there is a possibility that the wear of the bearing 9a cannot be detected.
[0044]
The lubrication and cooling of the bearing 9a and the bearing 9b are performed by circulating a part of the pump handling liquid. The lubrication and cooling are performed under the same conditions for both the bearing 9a and the bearing 9b. Therefore, it can be considered that the amount of wear of the bearing in actual operation is determined by a so-called bearing load acting on the bearing. That is, the larger the load per unit area acting on the bearing, the greater the amount of wear of the bearing.
[0045]
In order to obtain the bearing load by calculation, first, the radial thrust acting on the impeller 2 is calculated. The radial thrust acting on the impeller 2 varies depending on the operating point of the pump. Generally, it can be calculated by the following known calculation formula.
[0046]
Fr = K × H × γ × D × B × ξ
K = ko × {1- (Q / Qbep) ² }
Where Fr: radial thrust acting on the impeller
K: Radial thrust coefficient
H: Total pump head
γ: Specific weight of pump liquid
D: Outside diameter of impeller
B: Exit width of impeller (total thickness of passage, main plate, and side plate)
ξ: Coefficient of pump casing volute, single volute ξ = 1
Ko: Radial thrust coefficient at the deadline
Q: Pump operation flow rate
Qbep: Flow rate at the highest efficiency point of the pump
It is.
[0047]
Also, as the direction of radial thrust is widely known, in a horizontal single-stage centrifugal pump, when the pump casing is a single volute, if the pump casing volute tongue is above, the pump operating point From 0% to about 100%, radial thrust acts upward, and when it exceeds 100%, it acts downward.
[0048]
Based on the above formula, the bearing load is calculated from the dimensions of each part of the canned motor pump. As an example of the bearing load, FIG. 7 shows a bearing load based on a calculated value of a specific horizontal single stage canned motor pump in which the pump casing 1 is a single volute. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the flow rate ratio (%) at the operating point of the pump, and 100% indicates the flow rate at the highest efficiency point. The vertical axis shows the bearing load (kgf) acting on the bearing 9a and the bearing 9b.
[0049]
The reason why the bearing load has both positive and negative signs is that the volute tongue of the pump casing is on the upper side. Therefore, when the sign is positive, the load acts downward, and when the sign is negative, the load acts upward. That is, the bearing load acting on the bearing 9a becomes maximum when the flow rate ratio is 0% (the cut-off point), decreases as the maximum efficiency is approached, becomes 0 at the point of about 80%, and increases downward when the load is exceeded. I will do it. On the other hand, the bearing load acting on the bearing 9b has a maximum downward load at a flow rate ratio of 0% (closing point), and gradually decreases as the maximum efficiency point is approached.
[0050]
FIG. 8 shows a so-called load per unit area obtained by dividing the bearing load acting on the bearing of the same horizontal single-stage canned motor pump in FIG. 7 by the projected area (product of bearing inner diameter and contact length). In FIG. 8, the horizontal axis shows the flow rate ratio (%) at the operating point of the pump as in FIG. 7, and 100% shows the flow rate at the highest efficiency point. The vertical axis shows the bearing load per unit area (kgf / cm acting on the bearing 9a and the bearing 9b. ² ). Curves A1, A2 and A3 indicate the bearing load per unit area acting on the bearing 9a on the impeller 2 side, and the curve B1 indicates the bearing load per unit area acting on the bearing 9b on the anti-impeller 2 side. . When the contact length La on the impeller 2 side is equal to the contact length Lb on the anti-impeller 2 side (La = Lb), the curve A2 is La = 2 × Lb, and the curve A3 is La = 3 This is the case for × Lb.
[0051]
Here, if La = Lb is configured, the absolute value of the curve A1 is larger than the curve B1 when the flow rate at the operating point is from 0% to about 70%, so that the wear amount of the bearing 9a on the impeller 2 side is anti-blade. It becomes larger than the wear amount of the bearing 9b on the vehicle 2 side. If it is configured as La = 2 × Lb, the absolute value of the curve A2 is almost the same as the value of the curve B1 when the flow rate at the operating point is from 0% to about 50%, so that the bearing 9a of the impeller 2 side has the same value. The amount of wear is substantially the same as the amount of wear of the bearing 9b on the anti-impeller 2 side. If configured as La = 3 × Lb, the absolute value of the curve A3 is smaller than the value of the curve B1 when the flow rate at the operating point is from 0% to 100%. The wear amount is larger than the wear amount of the bearing 9a on the impeller 2 side.
[0052]
That is, in the canned motor pump configured as the present pump, the axial contact length La between the bearing 9a on the impeller 2 side and the shaft sleeve 8a on the impeller 2 side is set to the bearing on the anti-impeller 2 side. If the contact length Lb in the axial direction between the shaft 9b and the shaft sleeve 8b on the anti-impeller 2 side is 2 to 3 times (La = 2 to 3 × Lb), the anti-impeller 2 side can be operated even for a long time. It may be considered that the wear amount of the bearing 9b is substantially the same as or larger than the wear amount of the bearing 9a on the impeller 2 side. That is, by configuring La = 2 to 3 × Lb, the wear amount of the bearing 9b on the anti-impeller 2 side is approximately the same as or greater than the wear amount of the bearing 9a on the impeller 2 side.
[0053]
Accordingly, when the bearing 9a and the bearing 9b are worn to the same extent, and when the bearing 9b is worn more than the bearing 9a, the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 are tested. The maximum value of the output of the radial sensor S5b at the time of contact is grasped in advance, and the scale plate 42 is marked with a margin so as not to contact. By doing so, no matter how the bearings 9a and 9b wear in the radial direction, the wear state is reliably monitored, and the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 of the motor unit M Before the contact breaks, the wear limit of the bearings 9a and 9b can be detected and the bearing 9a or the bearing 9b can be replaced.
[0054]
FIG. 9 is a sectional view showing another configuration example of the canned motor pump according to the second aspect of the present invention. As shown in FIG. 9, the canned motor pump has the same length in the axial direction of the bearing 9a on the impeller 2 side as the axial length of the bearing 9b on the anti-impeller 2 side. The axial contact length La between the bearing 9a on the second side and the shaft sleeve 8a on the impeller 2 side is the contact length in the axial direction between the bearing 9b on the anti-impeller 2 side and the shaft sleeve 8b on the anti-impeller 2 side. It is configured to be longer than the length Lb (La> Lb). For example, if La = 2 to 3 × Lb, the same effect as described above with reference to FIGS. 5 to 8 can be obtained, and at the same time, the bearing 9a and the bearing 9b can be made compatible.
[0055]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the third aspect of the present invention. As shown in FIG. 10, the canned motor pump has an axial contact length La between an impeller 2 side bearing 9a and an impeller 2 side shaft sleeve 8a, an anti-impeller 2 side bearing 9b, and an anti-impeller. The axial contact length Lb with the two-side shaft sleeve 8b is the same (La = Lb), and the axial lengths of the bearing 9a and the bearing 9b are also the same, but the material is the impeller 2 The bearing 9a on the side is superior in wear resistance to the bearing 9b on the anti-impeller 2 side.
[0056]
For example, if the material of the bearing 9a is ceramic and the material of the bearing 9b is carbon, the wear amount of the bearing 9b on the anti-impeller 2 side becomes larger than the wear amount of the bearing 9a on the impeller 2 side even after long-time operation. Therefore, as described above with reference to FIGS. 5 to 8, the same effect can be obtained, and at the same time, the bearing 9a and the bearing 9b can have the same dimensions.
[0057]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the fourth aspect of the present invention. This canned motor pump is an example in which the inductive radial sensor S5b and the inductive axial sensor S6 are replaced with eddy current sensors in the canned motor pump having the configuration shown in FIG. In FIG. 11, an eddy current radial sensor S7 is disposed in the radial direction of the sensor target 20b, and an eddy current axial sensor S8 is disposed in the axial direction. Even in such a configuration, the present canned motor pump can easily and reliably monitor the wear state of the bearings 9a and 9b, similarly to the canned motor pump having the configuration shown in FIG.
[0058]
FIGS. 12A and 12B are views showing details of the sensor target of the canned motor pump according to the fifth aspect of the present invention. The sensor targets 20a and 20b need to be made of a magnetic material. If the pump handling liquid is corrosive, an expensive material having high corrosion resistance may be used. As shown in (b), the sensor targets 20a and 20b can be protected from corrosion by forming the plated film layer or the metal sprayed layer 20c on the outer peripheral surfaces and both end surfaces of the sensor targets 20a and 20b. In addition, the necessary cost for that is low.
[0059]
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration example in a state in which a terminal box is attached to the canned motor pump of FIG. As shown in the figure, a terminal box 32 is attached to a predetermined position of the motor frame 24 via a terminal box base 31. The terminal box 32 includes a terminal box cover 33 and a terminal box cover 34, and a detector 40 is provided at a position where the terminal box 32 can be seen from above. Inside the terminal box 32 is provided a detection circuit board 35 on which a terminal plate 38 and electronic components constituting the detection circuit are mounted.
[0060]
The sensor cases 16a, 16b and the terminal box 32 are connected by steel pipes 37a, 37b, and the cables 28a, 28b connecting the radial sensors S5a, S5b and the axial sensor S6 to the detection circuit board 35 are wired through the steel pipes 37a, 37b. Is blocked from the outside. A cable 29 for connecting the detection circuit board 35 and the detector 40 is also wired through the terminal box 32 so that the output of the detection circuit is output to the detector 40.
[0061]
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example in a state in which a terminal box is attached to the canned motor pump having the configuration illustrated in FIGS. 5, 9, 10, and 11. The terminal box and its mounting structure are substantially the same as in FIG.
[0062]
15 (a) and 15 (b) are diagrams showing a configuration example of a bearing wear detection circuit, FIG. 15 (a) is a canned motor pump having the configuration shown in FIG. 1, and FIG. 15 (b) is FIG. The case of the canned motor pump of the structure shown to FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 is shown.
[0063]
In FIG. 15 (a), the output of the radial sensor S5a (X) that detects the X-direction gap δ1a in the radial direction is output to the level detection circuit 53-1 through the filter circuit 51-1 and the amplifier 52-1, and in the radial direction. The output of the radial sensor S5a (Y) that detects the Y-direction gap δ1a is output to the level detection circuit 53-2 through the filter circuit 51-2 and the amplifier 52-2. Both outputs of the level detection circuit 53-1 and the level detection circuit 53-2 are output to the peak hold circuit 55-1 through the OR circuit 54-1, where the peak value of the radial gap δ1a is held, and the driver circuit 56- 1 to the detector 40. As a result, as shown in FIG. 4A, the radial wear state of the bearing 9a is displayed by the needle 41 on the scale plate 42 of the detection circuit 40.
[0064]
Similarly, the output of the radial sensor S5b (X) for detecting the radial X-direction gap δ1b on the side opposite to the impeller 2 is output to the level detection circuit 53-3 through the filter circuit 51-3 and the amplifier 52-3. The output of the radial sensor S5b (Y) that detects the Y-direction gap δ1b in the radial direction is output to the level detection circuit 53-4 through the filter circuit 51-4 and the amplifier 52-4. Both outputs of the level detection circuit 53-3 and the level detection circuit 53-4 are output to the peak hold circuit 55-2 through the OR circuit 54-2, where the peak value of the radial gap δ1b is held, and the driver circuit 56- 2 to the detector 40. As a result, as shown in FIG. 4A, the radial wear state of the bearing 9b is displayed by the needle 41 on the scale plate 42 of the detection circuit 40.
[0065]
The output of the axial sensor S6 (Z) that detects the gap δ2 in the axial direction is output to the level detection circuit 63 through the filter circuit 61 and the amplifier 62, and the output of the level detection circuit 63 is output to the peak hold circuit 64, where The peak value of the direction gap δ <b> 2 is held and output to the detector 40 through the driver circuit 65. As a result, as shown in FIG. 4B, the wear state in the axial direction of the bearing 9 a or 9 b is displayed by the needle 41 on the scale plate 42 of the detection circuit 40.
[0066]
Since the canned motor pump is composed of a number of machined parts, the squareness, parallelism, or eccentricity of individual parts cannot be distorted, strictly speaking, within normal tolerances. It is natural to think that there is always madness. Since it is composed of such parts, the canned motor pump has some deviation in squareness, parallelism, or eccentricity, and the amount of deviation is different when a plurality of canned motor pumps are compared. Further, even in the same canned motor pump, for example, the amount of the deviation changes only by replacing the bearing 9a or the bearing 9b. In such a situation, the sensor output in the case of a normal non-wearing bearing will not already display the correct amount of wear.
[0067]
FIG. 16 is a diagram showing an example in which the initial value of the detector is adjusted in order to eliminate the amount of deviation in the canned motor pump according to the eighth aspect of the present invention. In FIG. 16, the horizontal axis represents the operation time (year) of the canned motor pump, and the vertical axis represents the output V0 of the radial sensor S5a, radial sensor S5b, or axial sensor S6. Line segments B1 to B4 show sensor outputs V0 (B) of four actually assembled canned motor pumps, and show the initial values at the point of operation time 0, that is, the sensor outputs in the case of a normal non-wearing bearing. Each value is different, but V1. Since the bearing is worn with the operation time, the sensor V0 (B) increases. The line segment A0 indicates the sensor output V0 (A) after the initial value is adjusted, and the slope of the output accompanying the operation time may be considered the same as the sensor V0 (B) in the case where the adjustment is not performed. Accordingly, for each of the four units shown in FIG.
V0 (A) = V0 (B) -V1
To adjust as.
[0068]
In this way, by adjusting the initial value of the detector, in the canned motor pump composed of many machined parts, the perpendicularity, parallelism, or eccentricity of each part is within the normal allowable range. Even if there is an error or the same canned motor pump is replaced with a bearing, an accurate wear amount can always be displayed.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0070]
According to the first aspect of the present invention, (1) a disk-shaped sensor target is fixed to the end of the rotor on the side opposite to the impeller, and an induction radial sensor is provided in the radial direction of the sensor target. The axial direction of the inductive sensor is placed facing each other, and the radial sensor and the axial sensor are placed in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween. Monitoring can be performed easily and reliably using an electrical detection method.
[0071]
(2) In addition, a sensor can that covers the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and the end face of the reinforcing plate that faces the sensor target is disposed, and the inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that contacts the sensor can Has a sufficient thickness to withstand the internal pressure of the pump handling liquid received through the sensor can, and the high pressure gas safety method is also used. Applicable.
[0072]
(3) Furthermore, since another disk-shaped sensor target and another induction type radial sensor are arranged opposite each other in the radial direction in the vicinity of the bearing on the rotor impeller side, any wear progress of the bearing can be obtained. Can be easily and reliably monitored.
[0073]
According to the invention described in claim 2, the axial contact length between the bearing on the impeller side and the shaft sleeve on the impeller side is set between the bearing on the anti-impeller side and the shaft sleeve on the anti-impeller side. Since it is configured to be longer than the contact length in the axial direction, in addition to the effects (1) and (2) of the invention described in claim 1, the bearing structure is relatively simple. Also, since the axial length of the impeller side bearing and the axial length of the anti-impeller side bearing can be made the same, the impeller-side bearing and the anti-impeller side bearing should be compatible. Can be maintained easily.
[0074]
According to the invention described in claim 3, since the bearing material on the impeller side and the bearing material on the anti-impeller side are configured differently, the above (1), (2 ), The impeller side bearing and the anti-impeller side bearing can have the same dimensions, so that the axial length of the canned motor pump can be reduced.
[0075]
According to the invention described in claim 4, even if any or all of the induction radial sensor or the induction axial sensor is replaced with an eddy current sensor, Similarly, the progress of wear of the bearing can be easily and reliably monitored using an electrical detection method.
[0076]
Further, according to the invention described in claim 5, since the outer peripheral surface and both end surfaces of the sensor target are plated or sprayed, the sensor target can be mounted even if a corrosive and inexpensive material is used for the base material of the sensor target. Can protect from corrosion.
[0077]
According to the sixth aspect of the present invention, since the detector is provided at a visible position so that the bearing condition can be visually confirmed, the wear condition of the bearing of the canned motor pump can be monitored from the outside.
[0078]
In addition, according to the seventh aspect of the present invention, since only the highest value among the plurality of radial direction outputs can be output to the detector, the wear state of the bearing of the canned motor pump is more reliably monitored from the outside. it can.
[0079]
According to the invention described in claim 8, since the initial value of the detector is adjusted, in the canned motor pump constituted by a number of machined parts, the perpendicularity and parallelism of the individual parts. Even if there is a deviation in the degree or eccentricity within a normal allowable range, or even when the bearing is replaced in the same canned motor pump, an accurate wear amount can always be displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the first aspect of the present invention.
2A is a diagram showing details of a radial sensor unit on the impeller side of the canned motor pump of FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram showing details of radial and axial sensor units on the impeller side. FIG.
3 is a vertical sectional view of a radial sensor portion of the canned motor pump of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a detector that shows outside the bearing wear of the canned motor pump according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the second aspect of the present invention.
6A to 6C are diagrams schematically showing different forms of bearing wear of the canned motor pump of FIG.
7 is a diagram showing a bearing load by calculation of the canned motor pump of FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a bearing load per unit area acting on the bearing by calculation of the canned motor pump of FIG. 5;
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration example of the canned motor pump according to the second aspect of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to a third aspect of the present invention. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the fourth aspect of the present invention.
12 is a cross-sectional view showing a configuration example of a sensor target of a canned motor pump according to the invention of claim 5. FIG.
13 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the inventions of claims 6 and 7. FIG.
14 is a cross-sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to the inventions of claims 6 and 7. FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a bearing wear detection circuit of a canned motor pump according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an example of adjusting the initial value of the detector of the canned motor pump according to the invention as set forth in claim 8;
FIG. 17 is a diagram showing a general cross-sectional structure of a conventional canned motor pump of this type.
[Explanation of symbols]
1 Pump casing
2 impeller
3 Casing cover
4 distribution holes
5 Rotor
6 Distance piece (sleeve)
7a, b Thrust board
8a, b shaft sleeve
9a, b Bearing
10 Rotor
11 End cover
12a, b can
13 Stator
14 Through hole
15a, b Bearing holder
16a, b Sensor case
17a, b Sensor spacer
18 Reinforcing plate
19a, b Sensor can
20a, b Sensor target
21 Auxiliary shaft
22 volts
23 volts
24 Motor frame
25a, b Frame side plate
26 Sensor cover
28 Cable
29 Cable
31 Terminal box base
32 terminal box
33 Terminal box cover
34 Terminal box cover
35 Detection circuit board
37 Steel pipe
38 Terminal board
39 Terminal board
40 detector
La, Lb Axial contact length between bearing and shaft sleeve
S1-4 Magnetic detecting element
S5a, b Radial sensor
S7 Radial sensor
S6,8 Axial sensor
δ1, δ2 clearance

Claims

In the canned motor pump that fixes the impeller to one end of the rotor and supports the rotor with bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side,
A disc-shaped sensor target is fixed to the end of the rotor on the side opposite to the impeller, and an inductive radial sensor is opposed to the radial direction of the sensor target, and an inductive axial sensor is opposed to the axial direction of the sensor target. The radial sensor and the axial sensor are arranged in a sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and the reinforcement facing the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and the sensor target is arranged. A sensor can that covers an end surface of the plate is disposed, and an inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is configured to be thick in a radial direction except for a distal end portion of the radial sensor, and the rotor Another disc-shaped sensor target is fixed in the vicinity of the bearing on the impeller side, and another sensor target in the radial direction of the sensor target is fixed. Another radial sensor is disposed opposite to the other, and the radial sensor is disposed in the sensor case with another sensor spacer interposed therebetween, and another sensor that covers the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer. A can motor pump characterized in that a can is disposed and an inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer contacting the sensor can is thickened in a radial direction except for a distal end portion of the radial sensor.

In the canned motor pump that fixes the impeller to one end of the rotor and supports the rotor with bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side,
A disc-shaped sensor target is fixed to the end of the rotor on the side opposite to the impeller, and an inductive radial sensor is opposed to the radial direction of the sensor target, and an inductive axial sensor is opposed to the axial direction of the sensor target. The radial sensor and the axial sensor are arranged in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and the reinforcement facing the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and the sensor target is arranged. A sensor can that covers the end face of the plate is disposed, and an inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is configured to be thick in a radial direction except for a radial sensor tip, and further, an impeller The contact length in the axial direction between the bearing on the side and the shaft sleeve on the impeller side is the contact length in the axial direction between the bearing on the anti-impeller side and the shaft sleeve on the anti-impeller side. Canned motor pump, characterized by being configured to be longer than.

In the canned motor pump that fixes the impeller to one end of the rotor and supports the rotor with bearings arranged on both sides of the impeller side and the anti-impeller side,
A disk-shaped sensor target is fixed to the end of the rotor on the side opposite to the impeller, and an induction radial sensor is opposed to the radial direction of the sensor target, and an induction axial sensor is opposed to the axial direction of the sensor target. The radial sensor and the axial sensor are disposed in the sensor case with a sensor spacer and a thick reinforcing plate interposed therebetween, and the reinforcement facing the inner peripheral surface of the sensor case and the sensor spacer and the sensor target is disposed. A sensor can that covers the end face of the plate is disposed, and an inner diameter portion of the sensor case and the sensor spacer that is in contact with the sensor can is configured to be thick in a radial direction except for a radial sensor tip, and further, an impeller A canned motor pump characterized in that the bearing material on the side and the bearing material on the side opposite to the impeller are different.

The canned motor pump according to any one of claims 1 to 3,
A canned motor pump, wherein any or all of the inductive radial sensor and the inductive axial sensor are replaced with eddy current sensors.

The canned motor pump according to any one of claims 1 to 4,
A canned motor pump, wherein the outer peripheral surface and both end surfaces of the sensor target are plated or sprayed.

The canned motor pump according to any one of claims 1 to 5,
A canned motor pump characterized in that a detector is provided at a visible position, the outputs of the radial sensor and the axial sensor are processed and output to the detector, and the wear state of the bearing can be visually observed.

The canned motor pump according to claim 6,
When each of the radial sensors outputs a detection output in the radial direction to the detector, only the highest value of the plurality of detection outputs in the radial direction is output to the detector. A canned motor pump characterized by being able to visually check the wear state of the motor.

The canned motor pump according to claim 6 or 7,
A canned motor pump, wherein initial values of the outputs of the radial sensor and the axial sensor are subtracted and output to the detector so that the wear state of the bearing can be visually observed.