JPH09317678A

JPH09317678A - 液化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装置

Info

Publication number: JPH09317678A
Application number: JP13986596A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Tajima; 大策田島; Shiro Nakahira; 四郎仲平
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】液化ガスタンク用立軸形潜没ンプ装置におい
て、ポンプの大容量化、揚液管の大口径化に伴う、ポン
プ軸支持の軸受強度を図る。【解決手段】モータ部よりも上方の位置であってポンプ
軸１２を支持する上軸受１６と、モータ部配置位置より
下方の位置であって軸スラスト平衡装置１７の近傍の位
置でポンプ軸１２を支持する中軸受１５と、羽根車１３
のよりも下方の位置でポンプ軸１２を支持する下軸受１
４とを備え、中軸受１５はポンプ軸方向に沿って単列深
みぞ型玉軸受を複数個配置する複列配置の深みぞ型玉軸
受１５とし、この玉軸受１５は内輪がポンプ軸１２に固
定され、外輪外周と軸受ハウジング１５ｄ間に隙間を設
けたものとし、中軸受１５と軸スラスト平衡装置１７の
間に、ポンプ軸１２を運転時に支持する静圧軸受１９を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液化ガスタンク用立
軸潜没ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１−３０１９９０号公報に記載さ
れている従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を図５
に示す。液化ガスタンク１内に、垂直に揚液管２を垂下
する。揚液管２の内部にはポンプ５を外部から挿入装着
する。これにはヘッドプレート８からワイヤ４によって
ポンプ５を垂直に吊り下げ（高さ数１０ｍ)、ワイヤ４
を下げて、揚液管２下部の座面６にポンプ５を着座する
ことで実現する。ポンプ５は、昇圧を行う羽根車（イン
ペラ）部５Ｂと、ポンプの軸につながりこの軸を回転す
る回転駆動部（回転駆動は例えばモータで行う）５Ａと
から成る。座面６は吸込口３に通じており、ポンプ５は
吸込弁３Ａからの液化ガスを、ポンプ５で昇圧し、羽根
車部５Ｂの吐出側に設けられた複数の吐出通路５Ｐから
吐出させる。この吐出液化ガスは通路５Ｐを出て溶液管
２内を上方に流れ吐出管７から吐出される。

【０００３】ポンプ５を起動した場合、吐出液で揚液管
２内が満たされるまでの数分間は、ポンプ５は、所定の
吐出圧力よりかなり低い吐出圧力で運転する。この数分
間は、液を押し上げるだけのわずかな吐出圧だけで充分
なためである。この後に通常の運転状態に入る。

【０００４】図５のポンプ５は一般に立軸形ポンプとよ
ばれ、その他、特公昭６１−５５５８号公報に記載のも
のがある。かかる立軸ポンプでは、回転駆動部５Ｂの配
置位置と羽根車部５Ａの配置位置との間付近に、回転軸
を支持する玉軸受(例えば、単列深みぞ型の玉軸受）を
設け、更に玉軸受への運転時のスラスト荷重による軸受
損傷を防止するために、この軸受の近くにバランスディ
スク等から成る軸スラスト平衡装置を設けている。玉軸
受は、ポンプの起動・停止時に回転軸の軸受として働
く。一方、起動・停止でない、通常の運転中において
は、玉軸受の代わりに静圧軸受が働くように軸スラスト
平衡装置が構成されている。これには、静圧軸受を設け
ておき、運転時に、玉軸受に代わって静圧軸受が軸受と
して働くような機構にしておけばよい。尚、軸スラスト
平衡装置としては特公昭５８−２５８７６号公報に記載
されるものがある。

【０００５】上述するように、特公昭６１−５５５８号
の立軸ポンプでは、ポンプ運転時、玉軸受に負荷される
スラスト荷重をゼロにする軸スラスト平衡装置を設けて
あり、ポンプ通常運転中は、この軸受にはラジアル荷重
のみが作用する。但し、このラジアル荷重は、静圧軸受
が主として受けるため、実質、玉軸受は補助的な役割を
するだけである。しかし実際には軸スラスト平衡装置
は、ポンプが所定の吐出圧力を発生した状態で機能する
ため、玉軸受には、吐出液が揚液管内を満たすまでの数
分間、ポンプロータの重量や、インペラの下向き推力と
言った大きなスラスト荷重が負荷される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の液化ガスタンク
用立軸形潜没ポンプ装置における軸受を構成する単列深
みぞ型の玉軸受は、スラスト荷重にも耐えられる構造と
は言え、大きなスラスト荷重に対しては余裕がなかっ
た。

【０００７】特にポンプが大型化し、揚液管が大口径と
なった場合、定格吐出圧力になるまで更に時間が延長さ
れ、軸スラスト平衡装置が作動せず、玉軸受に多大なス
ラスト荷重が負荷されることになる。

【０００８】このようにポンプが大型化した場合など
は、ポンプロータやインペラ等の羽根車部の重量が増大
し、玉軸受にも大きなスラスト荷重が負荷されることに
なる。更に揚液管の大口径化により、ポンプが起動して
から液が揚液管を満たし、所定の吐出圧力となるまでに
時間を要し、スラストバランス機構が正常に働くまでに
長時間スラスト荷重が玉軸受に負荷されることになり、
これらによって軸受寿命が更に短縮してしまうという問
題があった。

【０００９】本発明の目的は、ポンプの大容量化、揚液
管の大口径化のもとでも軸受の長寿命化を可能にする液
化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、液化タンク
内に垂下された揚液管内に挿入され、液化タンクからの
液化ガスを吸い込み吐出する液化ガスタンク用立軸形潜
没ポンプ装置において、ポンプ軸と、このポンプ軸を回
転駆動するモータ部と、ポンプ軸に沿ってモータ部より
も下方の位置に設けられ、液化タンクから吸い込んだ液
化ガスを昇圧する羽根車と、軸受へのスラスト荷重の軽
減を行う軸スラスト平衡装置と、羽根車で昇圧した液化
ガスを吐出する吐出穴と、モータ部配置位置よりも上方
の位置で、ポンプ軸を支持する上軸受と、モータ部配置
位置より下方の位置であって軸スラスト平衡装置の近傍
の位置で前記ポンプ軸を支持する中軸受と、羽根車の配
置位置よりも下方の位置でポンプ軸を支持する下軸受と
を備え、前記中軸受はポンプ軸方向に沿って単列深みぞ
型玉軸受を複数個配置する複列配置の深みぞ型玉軸受と
し、この玉軸受は内輪がポンプ軸に固定され、外輪外周
と軸受ハウジング間に隙間を設けたものとし、前記中軸
受と軸スラスト平衡装置の配置位置との間に、ポンプ軸
を運転時に支持する静圧軸受を設ける、ことによって達
成される。

【００１１】また、上記目的は、液化タンク内に垂下さ
れた揚液管内に挿入され、液化タンクからの液化ガスを
吸い込み吐出する液化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装
置において、ポンプ軸と、このポンプ軸を回転駆動する
モータ部と、ポンプ軸に沿ってモータ部よりも下方の位
置に設けられ、液化タンクから吸い込んだ液化ガスを昇
圧する羽根車と、この羽根車で昇圧した液化ガスを吐出
する吐出穴と、軸受へのスラスト荷重の軽減を行う軸ス
ラスト平衡装置と、モータ部配置位置よりも上方の位置
で前記ポンプ軸を支持する上軸受と、モータ部配置位置
よりも下方の位置であって、軸スラスト平衡装置の近傍
の位置で前記ポンプ軸を支持する中軸受と、前記羽根車
の配置位置よりも下方の位置でポンプ軸を支持する下軸
受とを備え、前記中軸受は、ポンプ軸方向に沿って単列
深みぞ型玉軸受を複数個配置する複列配置の深みぞ型玉
軸受とし、この玉軸受は、外輪が軸受ハウジングに一体
固定され、内輪内周とポンプ軸間に隙間を設けたものと
し、前記中軸受と軸スラスト平衡装置の配置位置との間
に、ポンプ軸を運転時に支持する静圧軸受を設ける、こ
とによって達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例の縦断面
図である。図中、図５と同一符号のものは、従来技術と
同等部分である。

【００１３】本実施例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垂下された揚液管２と、揚液
管２の底部に座面６に着座させて設置されたポンプ５、
ケーシング１８から成る。

【００１４】揚液管２の底部６は吸込口３につながって
おり、液化ガスは吸込口３、吸込弁３Ａ、底部６を介し
てポンプ５内に入る。

【００１５】ポンプ５は、上方位置に設けた回転駆動部
５Ａと、下方位置に設けた羽根車部５Ｂと、回転軸（シ
ャフト）１２とから成る。回転駆動部５Ａは、軸１２に
結合した回転子（ロータ）部９と、この回転子部９に対
向する静止（ステータ）部１０とから成り、静止部１０
と回転子部９とでモータを形成し、回転子部９を回転さ
せることで軸１２を回転する。

【００１６】羽根車（インペラ）部５Ｂは、液化ガス吸
込み側から軸１２の上方にかけて、軸１２に取り付けた
複数のインペラ１３、及び固定側に取り付けたステージ
１１、から成る。更に、羽根車部５Ｂの上方には、複数
の吐出穴５Ｐを設け、吐出通路５Ｑに昇圧液化ガスを送
る。

【００１７】軸１２の回転駆動部５Ａよりも上方のヘッ
ドプレート８への取り付け個所近傍には上軸受１６を設
け、軸１２の羽根車部５Ｂの底部６の近傍には下軸受１
４を設け、更に、羽根車部５Ｂと回転駆動部５Ａとの中
継部近傍に中軸受１５を設け、それぞれが軸１２を支持
する。この他に、上軸受１６の上方には静圧軸受１９Ａ
を設ける。中軸受１５の周囲及び下方には、軸スラスト
平衡装置１７を設ける。軸スラスト平衡装置１７は、中
軸受１５の外周面に設けた円筒形の軸スリーブ１７Ａ、
静圧軸受１９Ｂ、バランスディスク１７Ｂ等から成る。
但し、静圧軸受１９Ｂは、正確には軸スラスト平衡装置
１７の概念には含まれないが、配置上近くにあるため、
平衡装置の一部として含ませた。そして、起動・停止時
においては、中軸受１５が軸１２を支持し、一方、運転
状態に入ると、バランスディスク１７Ｂの軸方向への遊
動により、軸スリーブ１７Ａの働きで中軸受１５による
支持が離脱し且つ静圧軸受１９Ｂによる支持が軸１２に
なされ、中軸受１５から静圧軸受１９Ｂへと支持が変更
となる。これによって中軸受１５に作用する軸スラスト
は除去される。

【００１８】上軸受１６は、単列深みぞ型玉軸受を使用
し、中軸受１５は複列配置の深みぞ型玉軸受を使用す
る。下軸受１４は静圧すべり軸受を使用する。

【００１９】中軸受１５に使用した複列配置の深みぞ型
玉軸受とは、図１からもわかるように上下の２列配置の
玉軸受である。

【００２０】静圧軸受１９Ａ、１９Ｂは、軸受１６、１
５の周辺部に設けられ、ポンプの高圧吐出液を導いて静
圧軸受を形成している。

【００２１】図２は、中軸受１５及び静圧軸受１９Ｂの
断面図を示す。中軸受１５は、複列（図では上下の２
列）配置した深みぞ型玉軸受であり、上下の玉軸受１５
ａと１５ｂとの間にはこの玉軸受１５ａ、１５ｂと同一
内径のリングスペーサ１５ｃを設け、しまりばめで軸１
２に一体固定する。更に、軸受ハウジング１５ｄとの間
で間隔１５ｅを設ける。この間隔１５ｅを設けたこと
で、軸スラスト平衡装置１７の作用による軸方向の移動
を円滑に行う役割を果たす。中軸受１５の下方には供給
液（矢印）によって軸受機能を果たす静圧軸受１９Ｂを
設けてあり、ラジアル荷重は、主としてこの静圧軸受１
９Ｂで支持され、シャフト１２が振れ回り等の回転をし
ない限り、中軸受１５は間隔１５ｅにより補助的な支持
の役割を持つ。これによって、玉軸受の固体接触による
摩耗等が低減され軸受の寿命を延ばす。また、間隔１５
ｅにより、軸スラスト平衡装置１７による軸移動の干渉
を防ぐ。

【００２２】図３は、図２と同様に中軸受１５及び静圧
軸受１９Ｂの断面図を示す。中軸受１５は、複列（図で
は上下の２列）配置した深みぞ型玉軸受であり、上下の
玉軸受１５ａと１５ｂとの間にはこの玉軸受１５ａ、１
５ｂと同一内径のリングスペーサ１５ｃを設け、しまり
ばめで軸受ハウジング１５ｄに一体固定する。

【００２３】更に、シャフト１２との間で間隔１５ｉを
設ける。この間隔１５ｅを設けたことで、軸スラスト平
衡装置１７の作用による軸方向の移動を円滑に行う役割
を果たす。中軸受１５の下方には供給液（矢印）によっ
て軸受機能を果たす静圧軸受１９Ｂを設けてあり、ラジ
アル荷重は、主としてこの静圧軸受１９Ｂで支持され、
シャフト１２が振れ回り等の回転をしない限り、中軸受
１５は間隔１５ｉにより補助的な支持の役割を持つ。こ
れによって、玉軸受の固体接触による摩耗等が低減され
軸受の寿命を延ばす。また、間隔１５ｉにより、軸スラ
スト平衡装置１７による軸移動の干渉を防ぐ。

【００２４】尚、深みぞ型玉軸受の構造としては、内・
外輪、玉１５ｆの他に、玉を保持する保持手段が必要で
ある。この保持手段がリベット１５ｈで固定された保持
器１５ｇである。リングスペーサ１５ｃは、複列配置し
た時にリベットの頭どうしが接触しないように保護する
働きを有するものとする。

【００２５】複列化した場合でのスラスト荷重について
は、図４に示すように、軸方向スラスト荷重Ｆは、上下
の玉軸受１５ａと１５ｂとに分散されてそれぞれＦ／２
の荷重が加わる故に、軸受１５は更に寿命が延びる。

【００２６】ポンプが定格吐出圧力付近の所定の吐出圧
以上の時は、自動的に上下方向の軸推力をバランスさせ
るが、ポンプが起動後の、揚液管が液で満たされる数分
間は、軸スラスト平衡装置１７が働かず、深みぞ型玉軸
受１５にスラスト加重が負荷される。

【００２７】但し、複列配置することにより、スラスト
加重を分配し、１個の深みぞ型玉軸受に加わる荷重を低
減させ、軸受の寿命を延ばすことができる。

【００２８】本実施例によれば、軸受１５に単列深みぞ
型の玉軸受を複列配置することにより、ポンプ起動直後
にあっては多大に加わるスラスト荷重をそれぞれの玉軸
受に分散させ、一個の玉軸受に加わるスラスト荷重を低
減し、軸受寿命の低下を防止することに寄与できるので
ある。

【００２９】また、単列深みぞ型の玉軸受を複列配置し
シャフト１２に一体固定すると共に、軸受ハウジング１
５ｄと隙間を設けた構造、又は、軸受ハウジング１５ｄ
に一体固定すると共に、シャフト１２と隙間を設ける構
造とすることにより、ポンプ通常運転時はスラストバラ
ンス平衡装置１７による軸移動がスムーズに行われ、ス
ラスト荷重が負荷されず、ラジアル荷重は、静圧軸受と
の組合せによりほとんど負荷されることなく運転でき
る。

【００３０】

【発明の効果】液化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装置
の起動時のスラスト荷重による軸受寿命低下を防止し、
ポンプの長期安定運転と信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の実
施例縦断面図である。

【図２】本発明の複列配置の深みぞ型玉軸受の実施例断
面図である。

【図３】本発明の複列配置の深みぞ型玉軸受の他の実施
例断面図である。

【図４】本発明の複列配置の深みぞ型玉軸受のスラスト
荷重分配図である。

【図５】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ設備の略示
断面図である。

【符号の説明】

１…液化ガスタンク、２…揚液管、３…吸込弁、４…吊
り下げ用ワイヤ、５…潜没ポンプ、６…座面、７…吐出
管、８…ヘッドプレート、９…モータロータ、１０…モ
ータステータ、１１…ステージ、１２…シャフト、１３
…インペラ、１４…下軸受、１５…中軸受、１５ａ、１
５ｂ…単列配置深みぞ型玉軸受、１５ｃ…リングスペー
サ、１５ｄ…軸受ハウジング、１５ｅ…隙間、１５ｆ…
ボール、１５ｇ…保持器、１５ｉ…隙間、１６…上軸
受、１７…軸スラスト平衡装置、１８…ケーシング、１
９Ａ、１９Ｂ…静圧軸受、Ｆ…荷重

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化タンク内に垂下された揚液管内に挿入
され、液化タンクからの液化ガスを吸い込み吐出する液
化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装置において、ポンプ
軸と、このポンプ軸を回転駆動するモータ部と、ポンプ
軸に沿ってモータ部よりも下方の位置に設けられ、液化
タンクから吸い込んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、軸
受へのスラスト荷重の軽減を行う軸スラスト平衡装置
と、羽根車で昇圧した液化ガスを吐出する吐出穴と、モ
ータ部配置位置よりも上方の位置で、ポンプ軸を支持す
る上軸受と、モータ部配置位置より下方の位置であって
軸スラスト平衡装置の近傍の位置で前記ポンプ軸を支持
する中軸受と、羽根車の配置位置よりも下方の位置でポ
ンプ軸を支持する下軸受とを備え、前記中軸受はポンプ
軸方向に沿って単列深みぞ型玉軸受を複数個配置する複
列配置の深みぞ型玉軸受とし、この玉軸受は内輪がポン
プ軸に固定され、外輪外周と軸受ハウジング間に隙間を
設けたものとし、前記中軸受と軸スラスト平衡装置の配
置位置との間に、ポンプ軸を運転時に支持する静圧軸受
を設けることを特徴とする液化ガスタンク用立軸形潜没
ポンプ装置。
【請求項２】液化タンク内に垂下された揚液管内に挿入
され、液化タンクからの液化ガスを吸い込み吐出する液
化ガスタンク用立軸形潜没ポンプ装置において、ポンプ
軸と、このポンプ軸を回転駆動するモータ部と、ポンプ
軸に沿ってモータ部よりも下方の位置に設けられ、液化
タンクから吸い込んだ液化ガスを昇圧する羽根車と、こ
の羽根車で昇圧した液化ガスを吐出する吐出穴と、軸受
へのスラスト荷重の軽減を行う軸スラスト平衡装置と、
モータ部配置位置よりも上方の位置で前記ポンプ軸を支
持する上軸受と、モータ部配置位置よりも下方の位置で
あって、軸スラスト平衡装置の近傍の位置で前記ポンプ
軸を支持する中軸受と、前記羽根車の配置位置よりも下
方の位置でポンプ軸を支持する下軸受とを備え、前記中
軸受は、ポンプ軸方向に沿って単列深みぞ型玉軸受を複
数個配置する複列配置の深みぞ型玉軸受とし、この玉軸
受は、外輪が軸受ハウジングに一体固定され、内輪内周
とポンプ軸間に隙間を設けたものとし、前記中軸受と軸
スラスト平衡装置の配置位置との間に、ポンプ軸を運転
時に支持する静圧軸受を設けることを特徴とする液化ガ
スタンク用立軸形潜没ポンプ装置。