JP4311200B2 - Submersible pump device for liquefied gas tank - Google Patents
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Description
本発明は主として液化天然ガス(LNG)の輸送等に使用する液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に関する。 The present invention relates to a submerged pump device for a liquefied gas tank mainly used for transporting liquefied natural gas (LNG).
従来この種のポンプ装置として、例えば特許文献1に記載されたものが公知である。
また前記特許文献1に記載のポンプ装置では、ポンプ本体から揚液管へ液化ガスを吐出する複数の吐出孔は、回転軸に対して直角方向に形成され、また最終段の羽根車の吐出側に設けられたディフューザは、流路の拡大方向が回転軸cに直角なラジアルディフューザが使用されており、しかも液化ガスを吐出する吐出孔の円周方向の傾きがラジアルディフューザの流路方向と一致しない構造となっている。
In the pump device described in
一般に液化ガスタンク内に設置されて液化ガスの輸送に使用されている潜没ポンプ装置のポンプ効率は75%程度であり、25%が損失となっている。
損失25%の内訳は、吸込みから最終段羽根車までの水力損失が約16%、最終段羽根車から吐出孔までの水力損失が約4%、そして漏れ損失が約5%となっており、最終段羽根車から吐出孔までの水力損失が約4%もある。
最終段羽根車から吐出孔までの水力損失の多くは、前記特許文献1に記載の潜没ポンプ装置のように、液化ガスを吐出する吐出孔が回転軸に対して直角に設けられている上、吐出孔の円周方向の傾きがラジアルディフューザの流路方向と一致いないことに起因するものと考えられる。
Generally, the pump efficiency of a submerged pump device installed in a liquefied gas tank and used for transporting liquefied gas is about 75%, and 25% is a loss.
The breakdown of the 25% loss is about 16% hydraulic loss from suction to the last stage impeller, about 4% hydraulic loss from the last stage impeller to the discharge hole, and about 5% leakage loss. There is about 4% hydraulic loss from the last stage impeller to the discharge hole.
Most of the hydraulic loss from the final stage impeller to the discharge hole is such that the discharge hole for discharging the liquefied gas is provided at right angles to the rotation axis as in the submerged pump device described in
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失を低減させることによりポンプ効率を向上させた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to improve such a conventional problem, and provides a submerged pump device for a liquefied gas tank in which pump efficiency is improved by reducing hydraulic loss from the final stage impeller to the diffuser. It is the purpose.
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、羽根車により昇圧された液化ガスを揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、アキシャルディフューザのさらに下流側に、揚液管に昇圧された液化ガスを導く複数の吐出孔が形成された吐出部材を設けると共に、複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成したものである。 The submerged pump device for a liquefied gas tank according to the present invention includes a pump body suspended in a pumping pipe installed in the liquefied gas tank, a rotation driving means for rotationally driving an impeller of the pump body, and a pressure increased by the impeller. A submerged pump device for a liquefied gas tank, comprising a diffuser having a plurality of discharge holes for discharging liquefied gas to a pumping pipe, axially downstream of a radial diffuser provided on the discharge side of the final stage impeller A diffuser is provided, and a discharge member formed with a plurality of discharge holes for introducing the pressurized liquefied gas to the pumping pipe is provided further downstream of the axial diffuser, and the plurality of discharge holes are arranged in the circumferential direction of the rotating shaft. It is formed at intervals so as to incline, and is also formed to incline toward the downstream side in the axial direction .
前記構成により、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失が低減でき、これによって全体的なポンプ効率を向上させることができる。 With the above configuration, since the liquefied gas discharged from the final stage impeller is smoothly discharged to each discharge hole, hydraulic loss from the final stage impeller to the diffuser can be reduced, thereby improving the overall pump efficiency. Can be improved.
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、羽根車により昇圧された液化ガスを揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、アキシャルディフューザのさらに下流側に複数の吐出孔が形成された吐出部材を設け、複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜して形成されていると共に、吐出孔の出口側に連続し、かつ回転軸の軸線とほぼ平行する流路を前記揚液管の内周部に形成したものである。 The submerged pump device for a liquefied gas tank according to the present invention includes a pump body suspended in a pumping pipe installed in the liquefied gas tank, a rotation driving means for rotationally driving an impeller of the pump body, and a pressure increased by the impeller. A submerged pump device for a liquefied gas tank, comprising a diffuser having a plurality of discharge holes for discharging liquefied gas to a pumping pipe, axially downstream of a radial diffuser provided on the discharge side of the final stage impeller A diffuser is provided, and a discharge member having a plurality of discharge holes is formed further downstream of the axial diffuser. The plurality of discharge holes are formed at intervals so as to be inclined in the circumferential direction of the rotating shaft, and in the axial direction. together are inclined to the downstream side, the continuous to the outlet side of the discharge hole, and that a flow path substantially parallel to the axis of the rotary shaft formed in the inner peripheral portion of the liquid being pumped tube A.
前記構成により、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの約4%あった水力損失が約2%に低減できるため、全体的なポンプ効率を従来のものに比べて約2%向上させることができる。 With the above configuration, since the liquefied gas discharged from the final stage impeller is smoothly discharged to each discharge hole, the hydraulic loss from about 4% from the final stage impeller to the diffuser can be reduced to about 2%. Therefore, the overall pump efficiency can be improved by about 2% compared to the conventional one.
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置によれば、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失が低減でき、これによって全体的なポンプ効率を向上させることができる。 According to the submerged pump device for a liquefied gas tank of the present invention, since the liquefied gas discharged from the final stage impeller is smoothly discharged to each discharge hole, hydraulic loss from the final stage impeller to the diffuser is reduced. This can improve overall pump efficiency.
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図1は液化ガスタンク内に設置した潜没ポンプ装置の断面図、図2は潜没ポンプ装置の拡大断面図、図3は図2のA−A線に沿う一部切欠斜視図、図4は図2のB−B線に沿う断面図である。
ポンプ本体1は、液化ガスタンク2の天井部2aから液化ガスタンク2内にほぼ垂直に設置された揚液管3の内部に設けられている。
揚液管3は、下端が液化ガスタンク2の底部付近に達していて、下端面に開口された開口部3aの座面3bに、ポンプ本体1の下部に形成されたテーパ状の当接面が上方より液密に当接されている。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view of a submersible pump device installed in a liquefied gas tank, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the submersible pump device, FIG. 3 is a partially cutaway perspective view taken along line AA in FIG. It is sectional drawing which follows the BB line of FIG.
The pump
The
揚液管3の上端側開口部3cはヘッドプレート4により閉鎖されていて、このヘッドプレート4の下面より垂下した吊り下げ用ワイヤ5によりポンプ本体1が揚液管3内に吊り下げられており、ポンプ本体1の上部に設けられた吐出口より吐出された液化ガスは、揚液管3内を図1の矢印に示すように上昇して、揚液管3の上部に接続された輸送管6へ排出されるようになっている。
ポンプ本体1は、図2に示すように揚液管3より小径な筒状のポンプケーシング1aを有していて、ポンプケーシング1aの下端に接続された吸込み部材7のフランジ部7aに前記当接面7bが形成されている。
ポンプ本体1は電動機よりなる回転駆動手段8と一体構造となっていて、ポンプケーシング1aの上端に回転駆動手段8のモータケーシング8aが吐出部材9を介して連結されており、ポンプケーシング1aとモータケーシング8aの中心を貫通するよう回転軸10が設けられている。
The upper end side opening 3 c of the
As shown in FIG. 2, the
The
回転軸10は、モータケーシング8aの上端を閉鎖する端板8bに設けられた上軸受け12と、吐出部材9に設けられた中軸受け13及び吸込み部材7に設けられた下軸受け14により上部と中間部及び下部が回転自在に支承されている。
上部軸受け12と中軸受け13は玉軸受けにより形成されており、中軸受け13の直下には、最終段羽根車からの高圧吐出圧を導入して、回転軸10に作用するスラスト力と相殺することにより、回転軸10のスラスト力をほぼゼロにする軸スラスト平衡手段15が設けられている。
回転軸10の下端側を支承する下軸受け14は、静圧すべり軸受けより形成されていて、回転軸10の下端の軸振動を抑制するようになっている。
The rotating
The upper bearing 12 and the middle bearing 13 are formed by ball bearings, and a high-pressure discharge pressure from the final stage impeller is introduced directly below the middle bearing 13 to cancel the thrust force acting on the
The
ポンプケーシング1a内は複数段に区画されていて、各ポンプケーシング1a内に羽根車1bがそれぞれ収容されている。
各羽根車1bは回転軸10に固着されていて、回転軸10の回転とともにポンプケーシング1a内で回転するようになっており、回転軸10の下端には、ポンプケーシング1aの下端に設けられた吸込み弁16より吸込まれた液化ガスを昇圧するインデューサ17が固着されている。
ポンプケーシング1aの上部に連結された回転駆動手段8は、モータケーシング8aの内周面に設けられたステータ8bと、ステータ8bの中心部を貫通する回転軸10に固着されたロータ8cとより構成されていて、ケーブル18を介して外部より供給される電力により回転軸10を回転駆動するようになっている。
The
Each
The rotation driving means 8 connected to the upper part of the
回転軸10の回転により吸込み弁16より吸込まれた液化ガスは、インデューサ17により吸込み圧力が昇圧された後、ポンプ本体1の各段の羽根車1bによる昇圧と、各段の羽根車1bの吐出側に設けられたラジアルディフューザ1cにより羽根車1bからの動圧成分を静圧に変換することにより順次昇圧されて、最終段の羽根車1bに達するようになっている。
最終段の羽根車1bの吐出側にはアキシャルディフューザ1dが、そしてアキシャルディフューザ1dの下流側に前記吐出部材9が設けられている。
アキシャルディフューザ1dは、複数の吐出口1eを有しており、これら吐出口1eは、吐出部材9に形成された吐出孔1gの入口に接続されている。
吐出部材9は、揚液管3に昇圧された液化ガスを導く複数の吐出孔1gが形成されており、これら吐出孔1gは回転軸10の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成されている。
そして吐出部材9に形成された各吐出孔1gの出口側は、回転軸10の軸線とほぼ平行するよう揚液管3の内周部に形成された流路1fに接続されている。
The liquefied gas sucked from the
An
The
The
And the exit side of each
次に前記構成された液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の作用を説明する。
液化ガスタンク2内に貯蔵されている液化ガスを輸送すべく回転駆動手段8により回転軸10を回転駆動すると、回転軸10に設けられたインデューサ17及びポンプケージ1a内の複数の羽根車1bが同時に回転されて、液化ガスタンク2内の液化ガスが吸込み弁16を介して吸込み口1hより吸込まれる。
吸込み口1hより吸込まれた液化ガスは、インデューサ17により吸込み圧力が昇圧された後、各段の羽根車1bにより順次昇圧されて、最終段の羽根車1bに達する。
そして最終段の羽根車1bでさらに昇圧された液化ガスは、吐出側に設けられたラジアルディフューザ1cよりアキシャルディフューザ1dへ流入され、アキシャルディフューザ1dに設けられた吐出口1eより吐出部材9の吐出孔1gへと吐出される。
Next, the operation of the submerged pump device for a liquefied gas tank constructed as described above will be described.
When the
The liquefied gas sucked from the suction port 1h is boosted by the
The liquefied gas further pressurized by the
アキシャルディフューザ1dの各吐出口1eは、図4に示すように予め円周方向へ傾斜されているため、最終段の羽根車1bよりラジアルディフューザ1cを介してアキシャルディフューザ1dの吐出口1eから吐出された液化ガスは、吐出部材9に形成された複数の吐出孔1gの入口へスムーズに流入される。
そして円周方向及び軸方向に傾斜された吐出孔1gにより回転軸10の軸線とほぼ平行するよう流れを変えながら吐出孔1gの出口側に達し、回転軸10の軸線とほぼ平行するよう揚液管3の内周部に形成された流路1fへと吐出される。
これによって従来の潜没ポンプ装置では、最終段羽根車からディフューザの間で約4%あった圧力損失が約2%に低減できるため、全体的なポンプ効率を従来のものに比べて2%向上させることができる。
また揚液管3内へ吐出された液化ガスは、揚液管3内を上昇して、揚液管3の上部に接続された輸送管6へと吐出され、輸送管6により目的地へ輸送される。
Since each
Then, the
This is a conventional submersible pump apparatus, since the pressure losses from the final stage impeller was about 4% between the diffuser can be reduced to about 2%, 2% compared to the overall pumping efficiency to the conventional Can be improved.
Further, the liquefied gas discharged into the
なお前記実施の形態では、最終段の羽根車1bの吐出側にアキシャルディフューザ1dを設けた場合について説明したが、ラジアルディフューザ1cの吐出孔を円周方向へ傾斜させるだけでも水力損失を低減することができる。
また吐出孔1eの円周方向の傾斜角は羽根車1bの径や回転速度等の条件に応じて適切な値に設定できるものである。
In the above-described embodiment, the case where the
The inclination angle of the
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、LNGなどの流体を輸送する産業用ポンプの他に、ロケットの液体燃料供給用ポンプ等の特殊な用途に使用されるポンプにも適用できる。 The submerged pump device for a liquefied gas tank according to the present invention can be applied to pumps used for special purposes such as a pump for liquid fuel supply of a rocket in addition to an industrial pump for transporting a fluid such as LNG.
1 ポンプ本体
1b 羽根車
1c ラジアルディフューザ
1d アキシャルディフューザ
1e 吐出口
1f 流路
1g 吐出孔
2 液化ガスタンク
3 揚液管
8 回転駆動手段
1
1 g Discharge hole 2
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