JPH102290A - 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の、玉軸受と
ジャーナル静圧軸受とを具備したポンプ装置の軸受長寿
命とポンプの安定運転を図る。 【解決手段】立形モータポンプの極低温液体等の低粘性
液体を汲み上げる浸漬型電動モータポンプの構造に好適
なサブマージド型の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置で
ポンプ径方向荷重を支持するジャーナル静圧軸受をモー
タロータ上下の２箇所に取付け、軸方向推力を軽減する
ためのバランスディスクから構成する軸推力平衡装置を
備え、玉軸受をモータロータ上下の回転軸２箇所に取付
け、玉軸受外輪とケーシング内に取付けられるベアリン
グハウジングに隙間を設け、隙間の大きさは、静圧軸受
の隙間より小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立形モータポンプに
係り、特に、極低温液体等の低粘性液体を汲み上げる浸
漬型電動モータポンプの構造に好適なサブマージド型の
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の軸受寿命とポンプ安
定運転に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなポンプの軸受装置として、
玉軸受とジャーナル静圧軸受とを具備したポンプ装置が
特開昭61−226593号公報や特公昭63−45517 号公報に提
案されている。特公昭63−45517 号公報に記載のポンプ
装置は、その実施例において、玉軸受外輪とベアリング
ハウジングの隙間は、ジャーナル静圧軸受の隙間より大
きくなるように軸受部を構成している。又、前記、特開
昭61−226593号公報にも玉軸受とジャーナル静圧軸受と
を具備したポンプ装置について記載されており、バラン
スディスクからなる軸推力平衡装置を有し、玉軸受外輪
とベアリングハウジングの隙間は、玉軸受が固定される
回転軸の軸方向移動が可能な量以上であり、ポンプ起動
時には、玉軸受には、スラスト荷重負荷しか期待してお
らず、且つポンプ運転中は、玉軸受は無負荷とする。目
的は、特公昭63−45517 号公報と同じであり、従って、
玉軸受外輪の隙間は、ジャーナル静圧軸受の隙間より大
きくしているのは明らかである。

【０００３】更にまた、特開平7−248020 号公報でも同
様に玉軸受と静圧軸受とを具備した軸受装置について提
案されている。前記特開平7−248020 号公報では、玉軸
受とポンプ吐出圧力を利用したスラスト及びジャーナル
静圧軸受を設け、玉軸受内輪と軸の隙間が、静圧軸受の
ラジアル隙間より小さくするように構成した軸受装置を
提案している。その実施例では、立軸ポンプのモータロ
ータ下部の１箇所に上記軸受装置を備え、ポンプ起動
時、静圧軸受の機能しない時には、ロータ系の自重を玉
軸受で支持する構造となっている。しかし、玉軸受はモ
ータロータ下部の１箇所にのみ設置されて、玉軸受は、
その使用目的上、モータロータ上部には設置せず、ジャ
ーナル静圧軸受のみということが明らかである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭63−45
517 号及び特開昭61−226593号公報に記載の軸受装置
は、本発明の対象となる図１に示す、ポンプ送液配管が
縦に長く、上部吐出弁に液が到達するまでは、ポンプの
発生する圧力が揚液管の液柱の数ｍであり、通常運転中
の数百ｍになるような高圧の定格吐出圧力が得られない
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置では、その揚液管満液
中の１〜３分間程度の間、ジャーナル静圧軸受による支
持は期待できない。ジャーナル静圧軸受では制振効果が
得られず、ジャーナル静圧軸受と回転軸の隙間が、玉軸
受外輪とベアリングハウジングの隙間より小さいので、
回転軸とジャーナル静圧軸受が回転軸の振れ回り等によ
り接触回転し、焼付き等の損傷を起こす可能性がある。

【０００５】また、特開平7−248020 号公報では、玉軸
受内輪と回転軸との間にアキシャル及びラジアル隙間を
設け、その隙間を静圧軸受部の隙間より小さくし、ジャ
ーナル及びアキシャル静圧軸受の機能が発揮できない時
は、玉軸受にスラスト及びラジアル荷重が負荷されるよ
うに構成している。しかし、同様に液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置のような場合、特開平7−248020 号公報記
載の軸受構造では、揚液管内を満液にし、定格吐出圧力
となるまで、スラスト及びジャーナル静圧軸受は機能し
ない。揚液管内が満液になる１〜３分間程度の間は、上
記軸受装置の設置するモータロータ下部においては、玉
軸受により回転軸の振れ回り等によるラジアル荷重を支
持するものの、モータロータ上部の軸受部では、回転軸
の振れ回り等によりジャーナル静圧軸受に接触し、焼付
き等の損傷を起こす可能性がある。

【０００６】このように、従来技術である上記に示す三
つの発明で、玉軸受を２箇所に取付けていないので、液
化ガスタンク用潜没ポンプの場合、特にジャーナル静圧
軸受が摩耗大となる問題があった。

【０００７】本発明の目的は、液化ガスタンク用潜没ポ
ンプ装置等の、玉軸受と静圧軸受とを具備したポンプ装
置に関し、軸受長寿命とポンプの安定運転を図ることに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は立形モータポンプに関り、特に極低温
液体等の低粘性液体を汲み上げる浸漬型電動モータポン
プの構造に好適なサブマージド型の液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置において、ポンプの径方向荷重を支持する
ジャーナル静圧軸受をモータロータ上下の２箇所に取付
け、軸方向推力を軽減するためのバランスディスクから
構成する軸推力平衡装置を備え、玉軸受をモータロータ
上下の前記回転軸２箇所に取付けると共に、前記玉軸受
外輪と上記ケーシング内に取付けられるベアリングハウ
ジングに隙間を設け、前記隙間の大きさは、前記ジャー
ナル静圧軸受の隙間より小さくしたことを特徴とした液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置である。

【０００９】又、その他の発明として、液化ガスタンク
用潜没ポンプにおいて、モータロータ上下２箇所に設置
される玉軸受は、ケーシング内に取付けられるベアリン
グハウジングに固定し、前記玉軸受内輪と回転軸に隙間
を設け、前記隙間の大きさは、ジャーナル静圧軸受の隙
間より小さくしたことを特徴とした液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の軸受装置の一実施
例を図１，図２，図３，図４を参照して説明する。図１
は本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ設備の断面図で
ある。図２は本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
の縦断面図である。

【００１１】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１９，２０からなる。

【００１２】揚液管２の底部は吸込口３につながってお
り、吸込口３から吸込弁３Ａを介して液化ガスがポンプ
５に入る。

【００１３】ポンプ５は、上方位置に設けた回転駆動部
５Ａと、下方位置に設けたインペラ部５Ｂと回転軸１２
からなる。回転駆動部５Ａと回転軸１２に結合したロー
タ部９Ａと、ロータ９に対抗するステータ１０からな
り、ステータ１０とロータ９とでモータを形成し、ロー
タを回転させることで回転軸１２を回転させる。尚、こ
のモータ部は、液化ガスに完全に浸漬されるサブマージ
ド型のモータである。

【００１４】インペラ部５Ｂは、液化ガス吸込側から回
転軸１２の上方にかけて、回転軸１２に取付けた複数の
インペラ１３、及び固定側に取付けたステージ１１から
なる。更に、インペラ部５Ｂの上方には、複数の吐出穴
５Ｐを設け、揚液管２へ液化ガスが送り込まれる。

【００１５】回転軸１２の回転駆動部５Ａよりも上方の
ポンプカバー２２には、上軸受部１６を設け、回転軸１
２のインペラ部５Ｂの下部には下軸受部１４を設け、更
にインペラ部５Ｂと回転駆動部５Ａとの中継部に中軸受
部１５を設け、それぞれ回転軸１２を支持する。中軸受
部１５及び上軸受部１６にはジャーナル静圧軸受と玉軸
受が設置される。又、中軸受部近くには、特公昭63−45
57号公報に記載するような、バランスディスク１７から
なる軸推力平衡装置が設置され、ポンプ定格運転付近で
は、軸推力平衡装置が働き、モータロータ下部の玉軸受
にはスラスト荷重は負荷されない。

【００１６】尚、液化ガスタンク潜没ポンプ装置の運転
の特徴は、特願平7−102285 号明細書に記載されるよう
に、潜没ポンプ５が起動し、揚液管２内の液化ガスが上
部吐出弁に達するまでの数分間は吐出圧が上がらず大流
量運転となる。

【００１７】図３，図４を用いてジャーナル静圧軸受と
玉軸受の隙間について説明する。図３には本発明の液化
ガスタンク用潜没ポンプ装置の上軸受部の説明図を示
す。図４には本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
の中軸受部の説明図を示す。

【００１８】上軸受部１６及び中軸受部１５は、ジャー
ナル静圧軸受と玉軸受が設置されるが、玉軸受の内輪は
図示の場合、回転軸１２に固定され、玉軸受の外輪とベ
アリングハウジング１８との間には、軸推力平衡装置の
作用により、回転軸１２の軸方向移動の干渉にならない
ように、当然隙間ｇを設ける。この際、この隙間は、ジ
ャーナル静圧軸受と回転軸１２との隙間Ｇより小さく
（ｇ＜Ｇ）設定する。これにより、ポンプ５が起動し、
揚液管２が満液になり、吐出管７の吐出弁２１により絞
られ、静圧軸受の効果があまり得られない１〜３分間程
度、例えば、回転軸１２，インペラ部１３，モータロー
タ９等の回転系のアンバランス荷重等により、振れ廻り
が生じた場合、軸受部は、ラジアル方向の荷重に対し
て、モータロータ上下２箇所に設置する玉軸受で支持す
ることにより、ジャーナル静圧軸受と回転軸１２との接
触を防ぐ。当然、ポンプ定格運転時は、ジャーナル静圧
軸受に支持され、玉軸受に作用するラジアル荷重はゼロ
になる。このように、ポンプ起動時に、モータロータ上
下２箇所の玉軸受の外輪がベアリングハウジング１８に
接触し、ジャーナル静圧軸受と回転軸１２との接触を防
ぐことにより、焼付き等の損傷を回避でき、軸受の寿命
低下を防止することができる。

【００１９】又、スラスト方向の荷重に関しては、バラ
ンスディスク１７からなる軸推力平衡装置を設置してい
るので、ポンプ定格運転時は玉軸受へのスラスト荷重の
作用は、全く無く玉軸受の延命化に寄与する。ポンプ起
動においては、軸推力平衡装置の作用こそ期待できない
が、スラスト方向の荷重は玉軸受で受けるため、玉軸受
が機能する限り、ポンプは安定して運転できる。

【００２０】尚、請求項２に示すように、モータロータ
上下２箇所の玉軸受外輪をベアリングハウジング１８に
固定し、玉軸受内輪と回転軸に隙間ｇを設け、ジャーナ
ル静圧軸受部の隙間Ｇより小さくした（ｇ＜Ｇ）場合に
も、請求項１の場合と同等の効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、液化ガスタンク用潜没
ポンプ装置の軸受寿命低下を防止し、ポンプの安定運転
とが可能となる。

【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設備略示
断面図。

【図２】本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の縦
断面図。

【図３】本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の上
軸受部の説明図。

【図４】本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の中
軸受部の説明図。

【符号の説明】 １…液化ガスタンク、２…揚液管、３…吸込弁、４…吊
り上げ用ワイヤ、５…潜没ポンプ、６…座面、７…吐出
管、８…ヘッドプレート、２１…吐出弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液化ガスタンク内に垂下した揚液管下部に
   設置し、ケーシング内に収納され、複数の軸受に支持さ
   れる回転軸にモータロータとインペラを固定した液化ガ
   スタンク用潜没ポンプ装置において、ポンプの径方向荷
   重を支持するジャーナル静圧軸受をモータロータ上下の
   ２箇所に取付け、軸方向推力を軽減するためのバランス
   ディスクから構成する軸推力平衡装置を備え、玉軸受を
   前記モータロータ上下の前記回転軸の２箇所に取付け、
   前記玉軸受の外輪と前記ケーシング内に取付けられるベ
   アリングハウジングに隙間を設け、前記隙間の大きさ
   は、前記ジャーナル静圧軸受の隙間より小さくしたこと
   を特徴とする液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。