JPH11351186A - キャンドモータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
の摩耗進行状況を電気的な検出手法を用いて、容易に且
つ確実に監視できるキャンドモータポンプを提供するこ
と。 【解決手段】 ロータ５の反羽根車側端部にセンサター
ゲット２０を固定し、該センサターゲット２０の半径方
向に電磁型のラジアルセンサＳ５を、軸方向に電磁型の
アキシャルセンサＳ６を対向させて配置すると共に、該
ラジアルセンサＳ５及びアキシャルセンサＳ６をセンサ
スペーサ１７と肉厚の補強板１８を介在させてモータフ
レーム２４の側板２５ｂに固定されたセンサケース１６
内に配置し、該センサケース１６とセンサスペーサ１７
との内周面及び該センサターゲット２０と対向する該補
強板１８の端面を覆うセンサキャン１９を配置し、且つ
該センサケース１６及び該センサスペーサ１７の該セン
サキャン１９に接する内径部を、ラジアルセンサＳ５の
先端部を除いて半径方向に肉厚となるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特にラジアル方向及びアキシャル方向の軸受
の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６は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。同図に示すよ
うに、ポンプ部Ｐのポンプケーシング１の内部には、羽
根車２が配置されていると共に、ポンプケーシング１の
高圧側の開口部は、ケーシングカバー３が固着されてい
る。また、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を
介して固定されている。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は、その両端で一対の軸受９ａ、
９ｂを介して回転自在に支承されると共に、その略中央
部にモータ部Ｍの回転子１０が固着され、ケーシングカ
バー３に軸受９ａがエンドカバー１１に軸受９ｂがそれ
ぞれ嵌合して配置されている。また、このロータ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を含んで
両側に開口している。

【０００５】モータＭの固定子１３はモータフレーム２
４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１
３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、９
ｂに接触しながら回転するために、一般的にカーボン製
の軸受９ａ、９ｂが主に摩耗し、運転時間と共にその摩
耗量が増加していく。このように、運転時間と共にその
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、摩耗がさらに進むと回転子１０のキャン１２
ａ及び固定子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と
が、それぞれ損傷し、さら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１
３の内部にポンプ取扱液が浸入して、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
力容器構造のため、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
物の混入など、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、その変化を外部より確認
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、電気的検出手段としては、図
６に示す、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Ｓ
４とで検出し、軸方向（アキシャル方Ｂ向）の摩耗は磁
気検出素子Ｓ１とＳ２、若しくはＳ３とＳ４とで検出す
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、安価な製品の製造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ず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の軸端に該ロータ５と一定の間隔を保ち、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】本発明は上述した事情
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、その軸受の摩耗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電磁型のラジアル
センサを、該センサターゲットの軸方向に電磁型のアキ
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モータフレームの側板に固定された
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たことを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
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もしくは溶射を施したこ
とを特徴とする。

【００１５】

【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
の発明の実施の形態の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
は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。本キャンドモータポンプ自体の基本
的な構造は、図６に示す従来例と同一又は相当部分に
は、同一の符号を付して、その重複した説明は省略す
る。以下、他の実施の形態例でも同様とする。

【００１６】図１及び図２に示すように、反羽根車２側
の軸受９ｂは軸受ホルダ１５に嵌合しており、該軸受ホ
ルダ１５はセンサケース１６に嵌合し、モータ固定子１
３のフレームに固着されている。該センサケース１６に
は、電磁型のラジアルセンサＳ５及び電磁型のアキシャ
ルセンサＳ６がそれぞれ配置され、センサスペーサ１７
と補強板１８を含め、センサスペーサ１７の内周の一方
の端面に円周状に溶接したセンサキャン１９が配置され
ている。センサケース１６のセンサキャン１９に接する
内径部１６ａは肉厚となっていて、且つセンサスペーサ
１７のセンサキャン１９に接する内径部１７ａは、図３
に示すように、ラジアルセンサＳ５の磁極部分Ｓ５ａを
除いて、半径方向に肉厚となっている。なお、図２、図
３において、Ｓ７は永久磁石である。

【００１７】また、円板状のセンサターゲット２０は、
補助軸２１を介して、ロータ５の軸端に固定されてい
て、センサターゲット２０の外径とセンサキャン１９の
内径とで、ラジアル方向の隙間δ１を、センサキャン１
９の端面とセンサターゲット２０の対向する端面とでア
キシャル方向の隙間δ２を、それぞれ構成している。

【００１８】更に、ラジアルセンサＳ５とアキシャルセ
ンサＳ６とは、センサケース１６に付けられた検出回路
に接続され、それぞれラジアル方向の隙間δ１とアキシ
ャル方向の隙間δ２の位置を検出し、検出回路に接続さ
れた検出器に出力し、外部から目視できるように構成さ
れている。検出器には電流計や電圧計等を使用し、軸受
９ａ、９ｂの摩耗に応じて針が振れ摩耗が判る。

【００１９】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
δ１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Ｓ５の出力の最大値
が大きくなってくる。図４（ａ）に示すように摩耗の進
行と共に検出器４０の針４１が除々に振れてくるので、
軸受９ａ、９ｂの摩耗状況を外部から監視できる。

【００２０】軸受９ａ、９ｂが摩耗した場合について実
験して、モータ部の回転子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Ｓ
５の出力の最大値を、予め把握しておき、接触しない程
度に若干の余裕をみて目盛板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。

【００２１】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Ｓ
６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、どちらかの一方になる。

【００２２】例えば、図４（ｂ）に示すように、軸受９
ａのアキシャル方向の摩耗が進行してくると、アキシャ
ル方向の間隙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、端子箱に取り付けた検出器
４０の針４１は摩耗の進行と共に除々にＢのように反時
計廻りに振れてくる。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が
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は摩耗の進行と共に除々に
Ｃのように時計廻りに振れてくる。

【００２３】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わかる。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は摩耗の進行と共に除々に時計廻り、若しくは反
時計廻りに振れるので、軸受の摩耗状況を外部から監視
できる。

【００２４】ここで、センサキャン１９によって、ラジ
アルセンサＳ５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１６のセン
サキャン１９に接する内径部の肉厚部１６ａ、センサス
ペーサ１７のセンサキャン１９に接する内径部の肉厚部
１７ａ、補強板１８によって、センサキャン１９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
つ肉厚としているので、高圧ガス保安法に適用できる。

【００２５】また、ラジアル方向の隙間δ１は、軸受９
ａ、９ｂの内径の半径方向の許容摩耗量よりわずかに大
きくしている。つまり、軸受９ａ、９ｂが内径の半径方
向の許容摩耗量に達しても接触して破損しないように、
且つラジアルセンサＳ５の磁極とセンサターゲット２０
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Ｓ５の出力低下を防止するためである。

【００２６】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延びを考慮して、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の磁極とセンサタ
ーゲット２０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た
めである。

【００２７】図５は請求項２に記載の発明の実施の形態
例の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２０は磁性材料にす
る必要があり、もしポンプの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良いが、図
５に示すように、センサターゲット２０と外周面と両端
面にメッキ膜層もしくは金属溶射層２０ａを形成するこ
とによって、安価にセンサターゲット２０を腐食から保
護することができる。

【００２８】

【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。

【００２９】請求項１に記載の発明によれば、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電磁型のラジアルセン
サを、該センサターゲットの軸方向に電磁型のアキシャ
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
板を介在させてモータフレームの側板に固定されたセン
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。

【００３０】また、請求項２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もしくは溶射
を施したので、腐食性の安価な材料を用いたセンサター
ゲットを腐食から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の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１に示すキャンドモータポンプのセンサ部の
詳細を示す図である。

【図３】図１に示す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】図１に示す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に記載の発明の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図である。

【図６】従来のキャンドモータポンプの構成例を示す断
面図である。

【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 １５ 軸受ホルダ １６ センサケース １７ センサスペーサ １８ 補強板 １９ センサキャン ２０ 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 Ｓ１〜４ 磁気検出素子 Ｓ５ ラジアルセンサ Ｓ６ アキシャルセンサ Ｓ７ 永久磁石 δ１，δ２ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 智敏 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 黒沼 隆行 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 山崎 智行 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 二ノ宮 宏則 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記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電磁型の
   ラジアルセンサを、該センサターゲットの軸方向に電磁
   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モータフレームの側板に固
   定された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たことを特徴とするキャ
   ンドモータポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のキャンドモータポンプ
   において、 前記センサターゲットの外周面と両端面にメッキもしく
   は溶射を施したことを特徴とするキャンドモータポン
   プ。