JP4780859B2 - キャンドモータポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子の内側に密閉用キャンを配したモータとポンプとを一体化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】
従来のキャンドモータポンプにおいては、取扱液にエンドベルやキャン等の部品が浸るので、これらの部品は、取扱液の成分特性に応じて耐蝕性に優れた材質が選択されていた。例えば、熱水を取り扱う場合には、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）等のオーステナイト系ステンレス鋼を選択してエンドベルやハウジングを作製する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、取扱液は、同じ名称でありながら実際には成分が僅かに異なることがある。この様な違いは、設計段階で想定していないので、選択した材質と加わる応力との関係で応力腐食割れが発生することがある。例えば、取扱液が熱水である場合に、この熱水に対する耐蝕性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼を使用したエンドベルにキャンを溶接する場合、溶接熱による残留応力が存在するので、熱水の成分に予想していなかったハロゲン元素があると、前記溶接接合部に応力腐食割れを発生することがある。これは、熱水、ボイラー水、復水などの場合、使用者によって水の管理が異なるからである。また、水質管理が充分でない水を使用すると、その地域によっても成分に大きな差があり、エンドベルとキャンとの溶接接合部に応力腐食割れが発生することがある。
【０００４】
エンドベルとキャンとの溶接接合部に応力腐食割れが発生すると、溶接によるシールができなくなるためステータ室内に取扱液が浸入してモータの絶縁を損傷させ、このためポンプとしての機能を果せなくなるという問題が生じる。
【０００５】
この様な応力腐食割れを防止するために、耐腐食性に優れた高ニッケル鋼などの高級材料を選択することも考えられるが、高級材料は単価が高く、事実上使用できないことが少なくない。
【０００６】
本発明は上記した事情に鑑みなされたもので、その目的は、高級な材料を使用することなくエンドベルとキャンとの溶接接合部に発生する応力腐食割れを機械構造上で解決したキャンドモータポンプを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のキャンドモータポンプは、筒状胴部材の内側に固定子を筒状に設け、該固定子の内周側に金属板製の密閉用キャンを円筒状に配置し、該キャンと胴部材の端部開口にフロント側エンドベルとリア側エンドベルを溶接接合することにより上記固定子を密閉してステータユニットを構成し、該ステータユニットのキャンの内径側に形成されたロータ室内に、回転軸を有するロータユニットを軸受により回転自在に支持された状態で設け、フロント側エンドベルから突出した回転軸にインペラを取り付けるとともに、該インペラを収納するポンプケーシングを上記フロント側エンドベルに取り付け、ポンプケーシング内と上記ロータ室とを連通してロータユニット及び軸受が取扱液に浸るようにしたキャンドモータポンプにおいて、
前記軸受をフロント側エンドベル寄りとリア側エンドベル寄りとにそれぞれ配置し、
前記軸受は、回転軸を支持するベアリングと、該ベアリングを収納した状態でロータ室内に挿入されるベアリングハウジング部とからなり、
前記フロント側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、フロント側エンドベルに対向してロータ室の一端開口側に前記ポンプケーシングを接合してフロントプレートとして機能するフロント側端面部を一体にして備え、
前記リア側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、リア側エンドベルに対向してロータ室の他端開口を閉塞してリアプレートとして機能するリア側端面部を一体にして備え、
前記各ベアリングハウジング部とステータユニットのキャンとが相対向する部分に第１シール部材をそれぞれ設けるとともに、フロント側エンドベルとフロント側端面部とが相対向する部分及びリア側エンドベルとリア側端面部とが相対向する部分に第２シール部材をそれぞれ設け、フロント側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間、及びリア側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間を密閉領域として、この密閉領域に取扱液が浸入しないように封止するとともに、フロント側エンドベルとキャンとの溶接接合部及びリア側エンドベルとキャンとの溶接接合部を密閉領域内に位置させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のものは、前記エンドベルと該エンドベルに対向するベアリングハウジング部の端面部との少なくとも一方に、前記密閉領域と外部とを連通させる検査用連通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータポンプである。
【０００９】
請求項３に記載のものは、前記シール部材を嵌合する溝をアリ溝としたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャンドモータポンプである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、図１はキャンドモータポンプ１の断面図、図２は要部の拡大断面図である。
【００１１】
キャンドモータポンプ１は、図１に示すように、モータ部２とポンプ部３とを一体化して、取扱液中で作動できるようにしたポンプである。
【００１２】
モータ部２は、金属製筒状の胴部材４の内側に固定子５を円筒状に設け、該固定子５の内周面に、薄いステンレス板等の金属板製の密閉用キャン６を円筒状に配置し、該キャン６と胴部材４の一方（フロント側）の端部開口に、胴部材４よりも大径で比較的肉厚なステンレス板等の金属板製のフロント側エンドベル１０を、他方（リア側）の端部開口部に、肉厚なステンレス板等の金属板製のリング状リア側エンドベル１１を溶接接合し、これにより上記固定子５をステータ室１２内に密閉したステータユニットを構成し、該ステータユニットの軸心部分に形成されたロータ室１４内に、回転子１５の外周面をステンレス板等の金属板製キャン１６で被覆して中心に回転軸１７を貫通したロータユニットを両側の軸受２０Ｆ，２０Ｒ（詳しくは、フロント側エンドベル１０寄りに位置する軸受２０Ｆ、及びリア側エンドベル１１寄りに位置する軸受２０Ｒ）により回転自在に支持された状態で設け、また、リア側エンドベル１１の開口部を接合部材としてのリアベアリングハウジングの端面部２１で閉塞して構成される。
【００１３】
なお、本実施形態におけるリアベアリングハウジングは、後述するベアリング２２Ｒを収納した状態でロータ室１４内に挿入される筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｒと鍔状の端面部２１（本発明におけるリア側端面部に相当）とを溶接して一体化されており、ベアリングハウジング円筒部２３Ｒが狭義のベアリングハウジング（本発明におけるベアリングハウジング部に相当）として機能し、端面部２１がリアプレートとして機能する。同様に、本実施形態におけるフロントベアリングハウジングもベアリング２２Ｆを収納した状態でロータ室１４内に挿入される筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｆと鍔状の端面部３７（本発明におけるフロント側端面部に相当）とを一体化した構造であり、ベアリングハウジング円筒部２３Ｆが狭義のベアリングハウジング（本発明におけるベアリングハウジング部に相当）として機能し、端面部３７がフロントプレートとして機能する。
【００１４】
固定子５のキャン６とフロント側エンドベル１０との接合は、図３に示すように、フロント側エンドベル１０の中心開口縁近傍に断面略レ型の溝１０ａを形成することにより熱容量の少ない薄肉部１０ｂを形成し、この薄肉部１０ｂとキャン６の端部とを直接溶かして溶接する共付溶接による。なお、１０ｃはバックアップスリーブである。また、キャン６とリア側エンドベル１１との接合についても同様である。そして、溝の断面は薄肉部を形成できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００１５】
軸受２０Ｆ，２０Ｒは、回転軸１７に接触するベアリング２２Ｆ，２２Ｒと、このベアリング２２Ｆ，２２Ｒを収容保持する短尺でほぼ円筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒとからなる。ベアリングハウジング円筒部２３Ｆの外周面にシール溝２４を形成し、該シール溝２４内に第１シール部材としてＯリングなどの第１Ｆシール部材２５を嵌装し、この第１Ｆシール部材２５によりステータユニット側との間をシールしている。また、ベアリングハウジング円筒部２３Ｒの外周面にシール溝２６を形成し、該シール溝２６内に第１シール部材として第１Ｒシール部材２７を嵌装し、この第１Ｒシール部材２７によりステータユニット側との間をシールしている。
【００１６】
なお、フロント側とリア側とではベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒの形状が多少異なるが、いずれもステータユニットのキャン６と対向する面にシール溝２４，２６を形成して第１Ｆシール部材２５，第１Ｒシール部材２７を嵌装してシール可能であればよい。
そして、リア側エンドベル１１の外周縁近傍の端面にシール溝３０を形成し、該シール溝３０内に第２シール部材としてＯリングなどの第２Ｒシール部材３１を嵌装し、リア側エンドベル１１とリアベアリングハウジング（以下、ＲＢハウジングという。）の端面部２１との接合部分におけるリア側軸受２０Ｒの第１Ｒシール部材２７と上記第２Ｒシール部材３１との間を密閉領域３２とし、この密閉領域３２内に取扱液が浸入しないように構成してある。したがって、キャン６とリア側エンドベル１１との溶接接合部は上記密閉領域３２内に位置することになる。
【００１７】
一方、ポンプ部３は、モータ部２のフロント側エンドベル１０から突出した回転軸１７に取り付けられるインペラ３３と、このインペラ３３を収納するポンプケーシング（以下、ケーシングという。）３４とから概略構成されている。ケーシング３４は、略かたつむり形の中空部材であり、側面の中心部分に吸い込み口３５を有し、外周部分に吐出口３６を形成し、吸い込み口３５とは反対側に開口部が開口し、この開口部を、ケーシング３４の一部を構成しているフロントベアリングハウジング（以下、ＦＢハウジングという。）の肉厚な端面部３７で閉塞することにより、内部にインペラ３３を収納するポンプ室３８を形成してある。そして、ＦＢハウジングの端面部３７のモータ部側端面を前記フロント側エンドベル１０に当接した状態でフランジ部３９を該エンドベル１０にガスケットＧを挟みながらボルト４０で固定することによりモータ部２と一体化される。
【００１８】
ケーシング３４の一部を構成しているＦＢハウジングの端面部３７は、フロント側エンドベル１０に接合する接合部材としても機能する部材であり、フロント側エンドベル１０に対向する端面の外周縁近傍にシール溝４１を形成し、該シール溝４１内に第２シール部材として第２Ｆシール部材４２を嵌装し、この状態でフロント側エンドベル１０に接合される。したがって、ＦＢハウジングの端面部３７をフロント側エンドベル１０に接合すると、第２Ｆシール部材４２と前記した軸受２０Ｆの第１Ｆシール部材２５との間が密閉領域５３となり、この密閉領域５３内にキャン６とフロント側エンドベル１０との溶接接合部が位置する。
なお、シール溝４１は、開口部側の幅よりも底部側の幅を大きく形成したアリ溝であることが望ましい。アリ溝とすると、接合作業の際に、嵌装した第２Ｆシール部材４２が外れて落下することがないし、挟まってしまうトラブルも発生し難く、組立作業の取り扱いが容易である。さらに、前述したシール溝３０も同様にアリ溝としてもよい。
【００１９】
また、ＦＢハウジングの端面部３７の外周部分に、ポンプ室３８に連通する連通流路４４を形成する。この連通流路４４はＦＢハウジングの端面部３７の内部に、略Ｌ字状をなして半径方向からモータ部２側に屈曲した状態で穿設され、この連通流路４４、及びフロント側軸受２０Ｆの貫通孔４５とによりポンプ室３８の高圧側とモータ部２のロータ室１４内とを連通する。なお、ＦＢハウジングの端面部３７に開口した連通流路４４の開口と軸受２０Ｆの端面に開口した貫通孔４５の開口との接続部分については、端面部３７とベアリングハウジング円筒部２３Ｆを溶接し、或いは両者を一体構造とすることにより、連通流路４４からの取扱液がリークすることなく流れるように構成されている。
【００２０】
そして、回転軸１７の中心に、先端と後端とを結ぶ貫通孔５０を穿設してポンプ室３８の中心、即ち低圧側とリア側軸受２０Ｒの後方のリアエンド室５１とを連通し、リア側軸受２０Ｒのベアリングハウジング円筒部２３Ｒに穿設した貫通孔５２を介してリアエンド室５１と上記ロータ室１４内とを連通する。
【００２１】
したがって、取扱液中でモータ部２を作動してインペラ３３を回転すると、吸い込み口３５から流入した取扱液を吐出口３６から吐出することができ、また、ポンプ室３８の高圧側から取扱液が連通流路４４を通ってロータ室１４内に流れ込み、モータ部２内の各部品を浸漬する。このため、軸受２０Ｆ，２０Ｒは取扱液により潤滑される。なお、この様にして連通流路４４を通って流れ込んだ取扱液は、フロント側軸受２０Ｆを潤滑すると、ステータユニットのキャン６とロータユニットのキャン１６との間の僅かな隙間を通ってロータ室１４内の後部に流れ、リア側軸受２０Ｒの貫通孔５２からリアエンド室５１内に流入し、このリアエンド室５１から回転軸１７の貫通孔５０を通ってポンプ室３８に戻る。
【００２２】
この様に、モータ部２のロータユニットが取扱液に浸っても、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１においては、フロント側軸受２０Ｆとステータユニットとの間に第１Ｆシール部材２５を設けてシールしており、さらに第２Ｆシール部材４２を設けているため、ロータ室１４内の取扱液がフロント側エンドベル１０とケーシング３４との間の密閉領域５３内に浸入することを防止でき、フロント側エンドベル１０とキャン６との溶接部が取扱液に浸ることがない。したがって、該溶接部が取扱液の成分に起因して応力腐食割れを発生することを防止できる。
【００２３】
また、リア側エンドベル１１においても、リア側軸受２０Ｒとステータユニットとの間に第１Ｒシール部材２７を設けてシールしており、第２Ｒシール部材３１を設けているため、ロータ室１４内の取扱液がリア側エンドベル１１とＲＢハウジングの端面部２１との間の密閉領域３２内に浸入することを防止でき、リア側エンドベル１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ることがない。したがって、該溶接接合部が取扱液の成分に起因して応力腐食割れを発生することを防止できる。
【００２４】
ところで、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１は、フロント側においては第１Ｆシール部材２５と第２Ｆシール部材４２、リア側においては第１Ｒシール部材２７と第２Ｒリール部材３１によるシールにより、各エンドベル１０，１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ることを防止しているが、万一第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２，第１Ｒシール部材２７が損傷するとシールできなくなり、各エンドベル１０，１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ってしまう。そして、第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２，第１Ｒシール部材２７は、キャンドモータポンプ１の組立作業においてはその状態を確認することができない。
【００２５】
そこで、本発明に係るキャンドモータポンプ１においては、組立後に前記エンドベル１０，１１の封止が確実になされているか否かを検査できるように構成してある。以下、そのための構成について説明する。
【００２６】
まず、フロント側から説明すると、図１に示すように、フロント側エンドベル１０の外周面から中心開口部に向けて半径の中程まで半径方向の孔を穿設するとともに、端面から孔を厚み方向に穿設して両孔を連通させ、これにより略Ｌ字状の検査用連通路５５を形成する。この様にして検査用連通路５５を形成すると、一端開口部が第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２の間の密閉領域５３に連通し、他端開口部が外部に連通することになる。
【００２７】
この検査用連通路５５により第１，第２のＦシール部材２５，４２のシール性を確認するには、組立が終了した後に、外部に開口している開口部から圧縮空気や圧縮窒素ガス等の加圧気体を検査用連通路５５及び密閉領域５３内に封入し、この加圧気体の圧力を監視する。シールに不備がなければ圧力が低下することがないが、第１，第２Ｆシール部材２５，４２が傷ついたり切断するなどしてシール不良の場合には加圧気体が漏れ出して圧力が低下するので、これによりシール性の良否を確認することができる。
【００２８】
なお、この検査は気体を封入することに限定されるものではなく、液体を充填して加圧し、この圧力を監視することによってもなし得る。
そして、検査が終了してシールが確実に行なわれていることが確認できたならば、フロント側エンドベル１０の外周面の開口部にプラグ５６を螺合して閉塞する。
【００２９】
次に、リア側について説明すると、図１に示すように、リア側エンドベル１１の接合部材であるＲＢハウジングの端面部２１に、前記密閉領域３２に対応する位置に検査用連通路５７をＲＢハウジングの端面部２１の厚み方向に穿設し、この検査用連通路５７の一端開口部を密閉領域３２に連通して他端開口部を外部に連通させる。
【００３０】
この検査用連通路５７により第１，第２Ｒシール部材２７，３１のシール性を確認するには、組立が終了した後に、ＲＢハウジングの端面部２１の外面に開口している開口部から圧縮空気や圧縮窒素ガス等の加圧気体を検査用連通路５７及び密閉領域３２内に封入し、この加圧気体の圧力を監視する。シールに不備がなければ圧力が低下することがないが、第１，第２Ｒシール部材２７，３１が傷ついたり切断するなどしてシール不良の場合には圧縮気体がリークして圧力が低下するので、これによりシール性の良否を確認することができる。
【００３１】
そして、検査が終了してシールが確実に行なわれていることが確認できたならば、ＲＢハウジングの端面部２１の開口部にプラグ５８を螺合して閉塞する。
【００３２】
この様に、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１においては、密閉領域３２，５３のシール性を簡単、且つ確実に検査することができる。そして、この検査は、組立作業が終了した時点に限定されるものではなく、例えば、設置した後におけるメンテナンス作業においても行なうことができる。
【００３３】
なお、前記した実施形態では軸受２０Ｆ，２０Ｒのベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒにシール溝を形成して軸受２０Ｆ，２０Ｒ側に第１Ｆシール部材２５，第１Ｒシール部材２７を設けたが、本発明における第１シール部材はこれに限定されるものではなく、軸受２０Ｆ，２０Ｒとステータユニットとが相対向する部分であってキャン６とエンドベルとの接合部よりもロータ室寄りであればよく、例えばステータユニットのロータ室１４の内周面にシール溝を形成してシール部材を嵌装してもよい。また、第２シール部材は、第１シール部材を挟んで回転軸１７とは反対側に位置するエンドベルの端面と該端面に接合する接合部材（例えば、ケーシング）とが相対向する部分であればよく、ＦＢハウジングの端面部３７側の外周縁近傍に限定されるものではない。例えば、エンドベル１０側に設けてもよい。要するに、相対向する部分を軸受寄りとその外側でシールできれば、シール材はどちらに設けてもよい。
【００３４】
そして、検査用連通路５５についても、エンドベルと接合部材の少なくとも一方に形成すればよく、前記実施形態ではフロント側エンドベル１０に形成したが、ＦＢハウジングの端面部３７に形成してもよい。また、リア側においては、リア側エンドベル１１に形成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、各ベアリングハウジング部とステータユニットのキャンとが相対向する部分に第１シール部材をそれぞれ設けるとともに、フロント側エンドベルとフロント側端面部とが相対向する部分及びリア側エンドベルとリア側端面部とが相対向する部分に第２シール部材をそれぞれ設け、フロント側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間、及びリア側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間を密閉領域として、この密閉領域に取扱液が浸入しないように封止するとともに、フロント側エンドベルとキャンとの溶接接合部及びリア側エンドベルとキャンとの溶接接合部を密閉領域内に位置させたので、エンドベルとキャンとの溶接接合部が取扱液に浸ることを防止できる。したがって、取扱液の成分に起因する上記溶接接合部の応力耐蝕割れを防止できる。このため応力腐食割れにより取扱液がステータ室内に入ってモータが損傷するというトラブルを未然に防止することができる。
そして、エンドベルおよびキャンは、高級な材質で作製する必要がなくなるので、コスト低減に寄与する。また、取扱液の影響を受け難くなるので、取扱液の用途を広くすることができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、エンドベルと該エンドベルに対向するベアリングハウジング部の端面部との少なくとも一方に、前記密閉領域と外部とを連通させる検査用連通路を形成したので、組立作業が終了した後に、前記密閉領域のシールの良否を簡単に検査することができる。したがって、組立作業時に発生するシール部材の損傷や破断に起因するシール不良を簡単に発見でき、不良品の発生を未然に防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、シール材を嵌合する溝をアリ溝としたので、特に外周でなく平面のシールにおいては、組立作業の際に、シール材の落下や一部挟み込みなどのトラブルを抑制することができるため、シールの信頼性と組立および分解の作業能率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャンドモータポンプの断面図である。
【図２】要部の拡大断面図である。
【図３】固定子側のキャンとフロント側エンドベルとの溶接接合部の拡大説明図である。
【符号の説明】
１ キャンドモータポンプ
２ モータ部
３ ポンプ部
４ 胴部材
５ 固定子
６ キャン
１０ フロント側エンドベル
１１ リア側エンドベル
１２ ステータ室
１４ ロータ室
１５ 回転子
１６ キャン
１７ 回転軸
２０ 軸受
２１ リアベアリングハウジングの端面部
２２ ベアリング
２３ ベアリングハウジング円筒部
２４ シール溝
２５ 第１Ｆシール部材
２６ シール溝
２７ 第１Ｒシール部材
３０ シール溝
３１ 第２Ｒシール部材
３２ 密閉領域
３３ インペラ
３４ ポンプケーシング
３５ 吸い込み口
３６ 吐出口
３７ フロントベアリングハウジングの端面部
３８ ポンプ室
３９ フランジ部
４０ ボルト
４１ シール溝
４２ 第２Ｆシール部材
４４ 連通流路
４５ 貫通孔
５０ 貫通孔
５１ リアエンド室
５２ 貫通孔
５３ 密閉領域
５５ 検査用流路
５６ プラグ
５７ 検査用流路
５８ プラグ
Ｇ ガスケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子の内側に密閉用キャンを配したモータとポンプとを一体化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】
従来のキャンドモータポンプにおいては、取扱液にエンドベルやキャン等の部品が浸るので、これらの部品は、取扱液の成分特性に応じて耐蝕性に優れた材質が選択されていた。例えば、熱水を取り扱う場合には、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）等のオーステナイト系ステンレス鋼を選択してエンドベルやハウジングを作製する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、取扱液は、同じ名称でありながら実際には成分が僅かに異なることがある。この様な違いは、設計段階で想定していないので、選択した材質と加わる応力との関係で応力腐食割れが発生することがある。例えば、取扱液が熱水である場合に、この熱水に対する耐蝕性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼を使用したエンドベルにキャンを溶接する場合、溶接熱による残留応力が存在するので、熱水の成分に予想していなかったハロゲン元素があると、前記溶接接合部に応力腐食割れを発生することがある。これは、熱水、ボイラー水、復水などの場合、使用者によって水の管理が異なるからである。また、水質管理が充分でない水を使用すると、その地域によっても成分に大きな差があり、エンドベルとキャンとの溶接接合部に応力腐食割れが発生することがある。
【０００４】
エンドベルとキャンとの溶接接合部に応力腐食割れが発生すると、溶接によるシールができなくなるためステータ室内に取扱液が浸入してモータの絶縁を損傷させ、このためポンプとしての機能を果せなくなるという問題が生じる。
【０００５】
この様な応力腐食割れを防止するために、耐腐食性に優れた高ニッケル鋼などの高級材料を選択することも考えられるが、高級材料は単価が高く、事実上使用できないことが少なくない。
【０００６】
本発明は上記した事情に鑑みなされたもので、その目的は、高級な材料を使用することなくエンドベルとキャンとの溶接接合部に発生する応力腐食割れを機械構造上で解決したキャンドモータポンプを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のキャンドモータポンプは、筒状胴部材の内側に固定子を筒状に設け、該固定子の内周側に金属板製の密閉用キャンを円筒状に配置し、該キャンと胴部材の端部開口にフロント側エンドベルとリア側エンドベルを溶接接合することにより上記固定子を密閉してステータユニットを構成し、該ステータユニットのキャンの内径側に形成されたロータ室内に、回転軸を有するロータユニットを軸受により回転自在に支持された状態で設け、フロント側エンドベルから突出した回転軸にインペラを取り付けるとともに、該インペラを収納するポンプケーシングを上記フロント側エンドベルに取り付け、ポンプケーシング内と上記ロータ室とを連通してロータユニット及び軸受が取扱液に浸るようにしたキャンドモータポンプにおいて、
前記軸受をフロント側エンドベル寄りとリア側エンドベル寄りとにそれぞれ配置し、
前記軸受は、回転軸を支持するベアリングと、該ベアリングを収納した状態でロータ室内に挿入されるベアリングハウジング部とからなり、
前記フロント側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、フロント側エンドベルに対向してロータ室の一端開口側に前記ポンプケーシングを接合してフロントプレートとして機能するフロント側端面部を一体にして備え、
前記リア側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、リア側エンドベルに対向してロータ室の他端開口を閉塞してリアプレートとして機能するリア側端面部を一体にして備え、
前記各ベアリングハウジング部とステータユニットのキャンとが相対向する部分に第１シール部材をそれぞれ設けるとともに、フロント側エンドベルとフロント側端面部とが相対向する部分及びリア側エンドベルとリア側端面部とが相対向する部分に第２シール部材をそれぞれ設け、フロント側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間、及びリア側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間を密閉領域として、この密閉領域に取扱液が浸入しないように封止するとともに、フロント側エンドベルとキャンとの溶接接合部及びリア側エンドベルとキャンとの溶接接合部を密閉領域内に位置させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のものは、前記エンドベルと該エンドベルに対向するベアリングハウジング部の端面部との少なくとも一方に、前記密閉領域と外部とを連通させる検査用連通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータポンプである。
【０００９】
請求項３に記載のものは、前記シール部材を嵌合する溝をアリ溝としたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャンドモータポンプである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、図１はキャンドモータポンプ１の断面図、図２は要部の拡大断面図である。
【００１１】
キャンドモータポンプ１は、図１に示すように、モータ部２とポンプ部３とを一体化して、取扱液中で作動できるようにしたポンプである。
【００１２】
モータ部２は、金属製筒状の胴部材４の内側に固定子５を円筒状に設け、該固定子５の内周面に、薄いステンレス板等の金属板製の密閉用キャン６を円筒状に配置し、該キャン６と胴部材４の一方（フロント側）の端部開口に、胴部材４よりも大径で比較的肉厚なステンレス板等の金属板製のフロント側エンドベル１０を、他方（リア側）の端部開口部に、肉厚なステンレス板等の金属板製のリング状リア側エンドベル１１を溶接接合し、これにより上記固定子５をステータ室１２内に密閉したステータユニットを構成し、該ステータユニットの軸心部分に形成されたロータ室１４内に、回転子１５の外周面をステンレス板等の金属板製キャン１６で被覆して中心に回転軸１７を貫通したロータユニットを両側の軸受２０Ｆ，２０Ｒ（詳しくは、フロント側エンドベル１０寄りに位置する軸受２０Ｆ、及びリア側エンドベル１１寄りに位置する軸受２０Ｒ）により回転自在に支持された状態で設け、また、リア側エンドベル１１の開口部を接合部材としてのリアベアリングハウジングの端面部２１で閉塞して構成される。
【００１３】
なお、本実施形態におけるリアベアリングハウジングは、後述するベアリング２２Ｒを収納した状態でロータ室１４内に挿入される筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｒと鍔状の端面部２１（本発明におけるリア側端面部に相当）とを溶接して一体化されており、ベアリングハウジング円筒部２３Ｒが狭義のベアリングハウジング（本発明におけるベアリングハウジング部に相当）として機能し、端面部２１がリアプレートとして機能する。同様に、本実施形態におけるフロントベアリングハウジングもベアリング２２Ｆを収納した状態でロータ室１４内に挿入される筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｆと鍔状の端面部３７（本発明におけるフロント側端面部に相当）とを一体化した構造であり、ベアリングハウジング円筒部２３Ｆが狭義のベアリングハウジング（本発明におけるベアリングハウジング部に相当）として機能し、端面部３７がフロントプレートとして機能する。
【００１４】
固定子５のキャン６とフロント側エンドベル１０との接合は、図３に示すように、フロント側エンドベル１０の中心開口縁近傍に断面略レ型の溝１０ａを形成することにより熱容量の少ない薄肉部１０ｂを形成し、この薄肉部１０ｂとキャン６の端部とを直接溶かして溶接する共付溶接による。なお、１０ｃはバックアップスリーブである。また、キャン６とリア側エンドベル１１との接合についても同様である。そして、溝の断面は薄肉部を形成できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００１５】
軸受２０Ｆ，２０Ｒは、回転軸１７に接触するベアリング２２Ｆ，２２Ｒと、このベアリング２２Ｆ，２２Ｒを収容保持する短尺でほぼ円筒状のベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒとからなる。ベアリングハウジング円筒部２３Ｆの外周面にシール溝２４を形成し、該シール溝２４内に第１シール部材としてＯリングなどの第１Ｆシール部材２５を嵌装し、この第１Ｆシール部材２５によりステータユニット側との間をシールしている。また、ベアリングハウジング円筒部２３Ｒの外周面にシール溝２６を形成し、該シール溝２６内に第１シール部材として第１Ｒシール部材２７を嵌装し、この第１Ｒシール部材２７によりステータユニット側との間をシールしている。
【００１６】
なお、フロント側とリア側とではベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒの形状が多少異なるが、いずれもステータユニットのキャン６と対向する面にシール溝２４，２６を形成して第１Ｆシール部材２５，第１Ｒシール部材２７を嵌装してシール可能であればよい。
そして、リア側エンドベル１１の外周縁近傍の端面にシール溝３０を形成し、該シール溝３０内に第２シール部材としてＯリングなどの第２Ｒシール部材３１を嵌装し、リア側エンドベル１１とリアベアリングハウジング（以下、ＲＢハウジングという。）の端面部２１との接合部分におけるリア側軸受２０Ｒの第１Ｒシール部材２７と上記第２Ｒシール部材３１との間を密閉領域３２とし、この密閉領域３２内に取扱液が浸入しないように構成してある。したがって、キャン６とリア側エンドベル１１との溶接接合部は上記密閉領域３２内に位置することになる。
【００１７】
一方、ポンプ部３は、モータ部２のフロント側エンドベル１０から突出した回転軸１７に取り付けられるインペラ３３と、このインペラ３３を収納するポンプケーシング（以下、ケーシングという。）３４とから概略構成されている。ケーシング３４は、略かたつむり形の中空部材であり、側面の中心部分に吸い込み口３５を有し、外周部分に吐出口３６を形成し、吸い込み口３５とは反対側に開口部が開口し、この開口部を、ケーシング３４の一部を構成しているフロントベアリングハウジング（以下、ＦＢハウジングという。）の肉厚な端面部３７で閉塞することにより、内部にインペラ３３を収納するポンプ室３８を形成してある。そして、ＦＢハウジングの端面部３７のモータ部側端面を前記フロント側エンドベル１０に当接した状態でフランジ部３９を該エンドベル１０にガスケットＧを挟みながらボルト４０で固定することによりモータ部２と一体化される。
【００１８】
ケーシング３４の一部を構成しているＦＢハウジングの端面部３７は、フロント側エンドベル１０に接合する接合部材としても機能する部材であり、フロント側エンドベル１０に対向する端面の外周縁近傍にシール溝４１を形成し、該シール溝４１内に第２シール部材として第２Ｆシール部材４２を嵌装し、この状態でフロント側エンドベル１０に接合される。したがって、ＦＢハウジングの端面部３７をフロント側エンドベル１０に接合すると、第２Ｆシール部材４２と前記した軸受２０Ｆの第１Ｆシール部材２５との間が密閉領域５３となり、この密閉領域５３内にキャン６とフロント側エンドベル１０との溶接接合部が位置する。
なお、シール溝４１は、開口部側の幅よりも底部側の幅を大きく形成したアリ溝であることが望ましい。アリ溝とすると、接合作業の際に、嵌装した第２Ｆシール部材４２が外れて落下することがないし、挟まってしまうトラブルも発生し難く、組立作業の取り扱いが容易である。さらに、前述したシール溝３０も同様にアリ溝としてもよい。
【００１９】
また、ＦＢハウジングの端面部３７の外周部分に、ポンプ室３８に連通する連通流路４４を形成する。この連通流路４４はＦＢハウジングの端面部３７の内部に、略Ｌ字状をなして半径方向からモータ部２側に屈曲した状態で穿設され、この連通流路４４、及びフロント側軸受２０Ｆの貫通孔４５とによりポンプ室３８の高圧側とモータ部２のロータ室１４内とを連通する。なお、ＦＢハウジングの端面部３７に開口した連通流路４４の開口と軸受２０Ｆの端面に開口した貫通孔４５の開口との接続部分については、端面部３７とベアリングハウジング円筒部２３Ｆを溶接し、或いは両者を一体構造とすることにより、連通流路４４からの取扱液がリークすることなく流れるように構成されている。
【００２０】
そして、回転軸１７の中心に、先端と後端とを結ぶ貫通孔５０を穿設してポンプ室３８の中心、即ち低圧側とリア側軸受２０Ｒの後方のリアエンド室５１とを連通し、リア側軸受２０Ｒのベアリングハウジング円筒部２３Ｒに穿設した貫通孔５２を介してリアエンド室５１と上記ロータ室１４内とを連通する。
【００２１】
したがって、取扱液中でモータ部２を作動してインペラ３３を回転すると、吸い込み口３５から流入した取扱液を吐出口３６から吐出することができ、また、ポンプ室３８の高圧側から取扱液が連通流路４４を通ってロータ室１４内に流れ込み、モータ部２内の各部品を浸漬する。このため、軸受２０Ｆ，２０Ｒは取扱液により潤滑される。なお、この様にして連通流路４４を通って流れ込んだ取扱液は、フロント側軸受２０Ｆを潤滑すると、ステータユニットのキャン６とロータユニットのキャン１６との間の僅かな隙間を通ってロータ室１４内の後部に流れ、リア側軸受２０Ｒの貫通孔５２からリアエンド室５１内に流入し、このリアエンド室５１から回転軸１７の貫通孔５０を通ってポンプ室３８に戻る。
【００２２】
この様に、モータ部２のロータユニットが取扱液に浸っても、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１においては、フロント側軸受２０Ｆとステータユニットとの間に第１Ｆシール部材２５を設けてシールしており、さらに第２Ｆシール部材４２を設けているため、ロータ室１４内の取扱液がフロント側エンドベル１０とケーシング３４との間の密閉領域５３内に浸入することを防止でき、フロント側エンドベル１０とキャン６との溶接部が取扱液に浸ることがない。したがって、該溶接部が取扱液の成分に起因して応力腐食割れを発生することを防止できる。
【００２３】
また、リア側エンドベル１１においても、リア側軸受２０Ｒとステータユニットとの間に第１Ｒシール部材２７を設けてシールしており、第２Ｒシール部材３１を設けているため、ロータ室１４内の取扱液がリア側エンドベル１１とＲＢハウジングの端面部２１との間の密閉領域３２内に浸入することを防止でき、リア側エンドベル１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ることがない。したがって、該溶接接合部が取扱液の成分に起因して応力腐食割れを発生することを防止できる。
【００２４】
ところで、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１は、フロント側においては第１Ｆシール部材２５と第２Ｆシール部材４２、リア側においては第１Ｒシール部材２７と第２Ｒリール部材３１によるシールにより、各エンドベル１０，１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ることを防止しているが、万一第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２，第１Ｒシール部材２７が損傷するとシールできなくなり、各エンドベル１０，１１とキャン６との溶接接合部が取扱液に浸ってしまう。そして、第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２，第１Ｒシール部材２７は、キャンドモータポンプ１の組立作業においてはその状態を確認することができない。
【００２５】
そこで、本発明に係るキャンドモータポンプ１においては、組立後に前記エンドベル１０，１１の封止が確実になされているか否かを検査できるように構成してある。以下、そのための構成について説明する。
【００２６】
まず、フロント側から説明すると、図１に示すように、フロント側エンドベル１０の外周面から中心開口部に向けて半径の中程まで半径方向の孔を穿設するとともに、端面から孔を厚み方向に穿設して両孔を連通させ、これにより略Ｌ字状の検査用連通路５５を形成する。この様にして検査用連通路５５を形成すると、一端開口部が第１Ｆシール部材２５，第２Ｆシール部材４２の間の密閉領域５３に連通し、他端開口部が外部に連通することになる。
【００２７】
この検査用連通路５５により第１，第２のＦシール部材２５，４２のシール性を確認するには、組立が終了した後に、外部に開口している開口部から圧縮空気や圧縮窒素ガス等の加圧気体を検査用連通路５５及び密閉領域５３内に封入し、この加圧気体の圧力を監視する。シールに不備がなければ圧力が低下することがないが、第１，第２Ｆシール部材２５，４２が傷ついたり切断するなどしてシール不良の場合には加圧気体が漏れ出して圧力が低下するので、これによりシール性の良否を確認することができる。
【００２８】
なお、この検査は気体を封入することに限定されるものではなく、液体を充填して加圧し、この圧力を監視することによってもなし得る。
そして、検査が終了してシールが確実に行なわれていることが確認できたならば、フロント側エンドベル１０の外周面の開口部にプラグ５６を螺合して閉塞する。
【００２９】
次に、リア側について説明すると、図１に示すように、リア側エンドベル１１の接合部材であるＲＢハウジングの端面部２１に、前記密閉領域３２に対応する位置に検査用連通路５７をＲＢハウジングの端面部２１の厚み方向に穿設し、この検査用連通路５７の一端開口部を密閉領域３２に連通して他端開口部を外部に連通させる。
【００３０】
この検査用連通路５７により第１，第２Ｒシール部材２７，３１のシール性を確認するには、組立が終了した後に、ＲＢハウジングの端面部２１の外面に開口している開口部から圧縮空気や圧縮窒素ガス等の加圧気体を検査用連通路５７及び密閉領域３２内に封入し、この加圧気体の圧力を監視する。シールに不備がなければ圧力が低下することがないが、第１，第２Ｒシール部材２７，３１が傷ついたり切断するなどしてシール不良の場合には圧縮気体がリークして圧力が低下するので、これによりシール性の良否を確認することができる。
【００３１】
そして、検査が終了してシールが確実に行なわれていることが確認できたならば、ＲＢハウジングの端面部２１の開口部にプラグ５８を螺合して閉塞する。
【００３２】
この様に、本実施形態に係るキャンドモータポンプ１においては、密閉領域３２，５３のシール性を簡単、且つ確実に検査することができる。そして、この検査は、組立作業が終了した時点に限定されるものではなく、例えば、設置した後におけるメンテナンス作業においても行なうことができる。
【００３３】
なお、前記した実施形態では軸受２０Ｆ，２０Ｒのベアリングハウジング円筒部２３Ｆ，２３Ｒにシール溝を形成して軸受２０Ｆ，２０Ｒ側に第１Ｆシール部材２５，第１Ｒシール部材２７を設けたが、本発明における第１シール部材はこれに限定されるものではなく、軸受２０Ｆ，２０Ｒとステータユニットとが相対向する部分であってキャン６とエンドベルとの接合部よりもロータ室寄りであればよく、例えばステータユニットのロータ室１４の内周面にシール溝を形成してシール部材を嵌装してもよい。また、第２シール部材は、第１シール部材を挟んで回転軸１７とは反対側に位置するエンドベルの端面と該端面に接合する接合部材（例えば、ケーシング）とが相対向する部分であればよく、ＦＢハウジングの端面部３７側の外周縁近傍に限定されるものではない。例えば、エンドベル１０側に設けてもよい。要するに、相対向する部分を軸受寄りとその外側でシールできれば、シール材はどちらに設けてもよい。
【００３４】
そして、検査用連通路５５についても、エンドベルと接合部材の少なくとも一方に形成すればよく、前記実施形態ではフロント側エンドベル１０に形成したが、ＦＢハウジングの端面部３７に形成してもよい。また、リア側においては、リア側エンドベル１１に形成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、各ベアリングハウジング部とステータユニットのキャンとが相対向する部分に第１シール部材をそれぞれ設けるとともに、フロント側エンドベルとフロント側端面部とが相対向する部分及びリア側エンドベルとリア側端面部とが相対向する部分に第２シール部材をそれぞれ設け、フロント側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間、及びリア側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間を密閉領域として、この密閉領域に取扱液が浸入しないように封止するとともに、フロント側エンドベルとキャンとの溶接接合部及びリア側エンドベルとキャンとの溶接接合部を密閉領域内に位置させたので、エンドベルとキャンとの溶接接合部が取扱液に浸ることを防止できる。したがって、取扱液の成分に起因する上記溶接接合部の応力耐蝕割れを防止できる。このため応力腐食割れにより取扱液がステータ室内に入ってモータが損傷するというトラブルを未然に防止することができる。
そして、エンドベルおよびキャンは、高級な材質で作製する必要がなくなるので、コスト低減に寄与する。また、取扱液の影響を受け難くなるので、取扱液の用途を広くすることができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、エンドベルと該エンドベルに対向するベアリングハウジング部の端面部との少なくとも一方に、前記密閉領域と外部とを連通させる検査用連通路を形成したので、組立作業が終了した後に、前記密閉領域のシールの良否を簡単に検査することができる。したがって、組立作業時に発生するシール部材の損傷や破断に起因するシール不良を簡単に発見でき、不良品の発生を未然に防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、シール材を嵌合する溝をアリ溝としたので、特に外周でなく平面のシールにおいては、組立作業の際に、シール材の落下や一部挟み込みなどのトラブルを抑制することができるため、シールの信頼性と組立および分解の作業能率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャンドモータポンプの断面図である。
【図２】要部の拡大断面図である。
【図３】固定子側のキャンとフロント側エンドベルとの溶接接合部の拡大説明図である。
【符号の説明】
１ キャンドモータポンプ
２ モータ部
３ ポンプ部
４ 胴部材
５ 固定子
６ キャン
１０ フロント側エンドベル
１１ リア側エンドベル
１２ ステータ室
１４ ロータ室
１５ 回転子
１６ キャン
１７ 回転軸
２０ 軸受
２１ リアベアリングハウジングの端面部
２２ ベアリング
２３ ベアリングハウジング円筒部
２４ シール溝
２５ 第１Ｆシール部材
２６ シール溝
２７ 第１Ｒシール部材
３０ シール溝
３１ 第２Ｒシール部材
３２ 密閉領域
３３ インペラ
３４ ポンプケーシング
３５ 吸い込み口
３６ 吐出口
３７ フロントベアリングハウジングの端面部
３８ ポンプ室
３９ フランジ部
４０ ボルト
４１ シール溝
４２ 第２Ｆシール部材
４４ 連通流路
４５ 貫通孔
５０ 貫通孔
５１ リアエンド室
５２ 貫通孔
５３ 密閉領域
５５ 検査用流路
５６ プラグ
５７ 検査用流路
５８ プラグ
Ｇ ガスケット
Claims (3)
- 筒状胴部材の内側に固定子を筒状に設け、該固定子の内周側に金属板製の密閉用キャンを円筒状に配置し、該キャンと胴部材の端部開口にフロント側エンドベルとリア側エンドベルを溶接接合することにより上記固定子を密閉してステータユニットを構成し、該ステータユニットのキャンの内径側に形成されたロータ室内に、回転軸を有するロータユニットを軸受により回転自在に支持された状態で設け、フロント側エンドベルから突出した回転軸にインペラを取り付けるとともに、該インペラを収納するポンプケーシングを上記フロント側エンドベルに取り付け、ポンプケーシング内と上記ロータ室とを連通してロータユニット及び軸受が取扱液に浸るようにしたキャンドモータポンプにおいて、
前記軸受をフロント側エンドベル寄りとリア側エンドベル寄りとにそれぞれ配置し、
前記軸受は、回転軸を支持するベアリングと、該ベアリングを収納した状態でロータ室内に挿入されるベアリングハウジング部とからなり、
前記フロント側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、フロント側エンドベルに対向してロータ室の一端開口側に前記ポンプケーシングを接合してフロントプレートとして機能するフロント側端面部を一体にして備え、
前記リア側エンドベル寄りに位置する軸受部のベアリングハウジング部には、リア側エンドベルに対向してロータ室の他端開口を閉塞してリアプレートとして機能するリア側端面部を一体にして備え、
前記各ベアリングハウジング部とステータユニットのキャンとが相対向する部分に第１シール部材をそれぞれ設けるとともに、フロント側エンドベルとフロント側端面部とが相対向する部分及びリア側エンドベルとリア側端面部とが相対向する部分に第２シール部材をそれぞれ設け、フロント側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間、及びリア側エンドベル寄りに位置する第１シール部材と第２シール部材との間を密閉領域として、この密閉領域に取扱液が浸入しないように封止するとともに、フロント側エンドベルとキャンとの溶接接合部及びリア側エンドベルとキャンとの溶接接合部を密閉領域内に位置させたことを特徴とするキャンドモータポンプ。 - 前記エンドベルと該エンドベルに対向するベアリングハウジング部の端面部との少なくとも一方に、前記密閉領域と外部とを連通させる検査用連通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータポンプ。
- 前記シール部材を嵌合する溝をアリ溝としたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャンドモータポンプ。
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