JPS6021516Y2 - 液化ガス用多段遠心ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、液化天然ガスや液化石油ガスなどの液化ガス
を圧送する多段遠心ポンプに関する。

先行技術では、スラスト釣合い機構における隙間を流過
した液化ガスを、主軸を支承する玉軸受に導いて冷却、
潤滑を行なっている。

この隙間はスラスト釣合いのために運転中は変化し、そ
のため玉軸受に液化ガスの必要量が確実に供給されるこ
とが保証されない。

そのため、動粘度がきわめて小さい液化ガスによる玉軸
受の潤滑が不充分となりがちである。

玉軸受の潤滑を確実に遠戚する先行技術では、たとえば
実公昭４３−１４５９１に示されるように、羽根車を駆
動するモータの軸線方向両側に配置された玉軸受にポン
プ出力圧の一部を導いている。

この先行技術では、一方の軸受を通過した液化ガスはモ
ータのロータを収納するロータ室を経て他方の玉軸受か
ら外部へ排出される。

したがって潤滑のための液化ガスの圧力損失が大きくな
り、潤滑が確実に達成されないおそれが生じる。

本考案の目的は、玉軸受を液化ガスによって確実に冷却
、潤滑することができるようにした液化ガス用多段遠心
ポンプを提供することである。

在来の水を圧送するポンプにおいて、運転初期に羽根車
を収納するポンプ室に空気が閉じ込められても、その空
気量は一般にわずかであり、大きな支障は生ぜず、常温
ではポンプ室内にガスがさらに多量に、たまることはな
い。

しかるに、液化天然ガスを、このようなポンプで圧送し
ようとしたとき、液化天然ガスが気化し、そのガスがポ
ンプ室内に充満腰運転が不可能になってしまう。

本考案の目的は、液化ガスの気化したガスによって、運
転の支障が生じないようにした液化ガス用多段遠心ポン
プを提供することである。

在来の水を圧送する片吸込み遠心ポンプではまた、回転
駆動される軸に、羽根車によるスラスト力が作用し、前
記軸を支承する軸受の寿命が短くなるという問題がある
。

本考案のさらに他の目的は、むやみに大きなスラスト力
が作用しないようにした液化ガス用多段遠心ポンプを提
供することである。

本考案は、液化ガスを導入するバレルケーシング１の空
間４２内に、下から上に順に、上向流部２と、下向流部
３と、モータケーシング２９のポンプ室３９内に収納し
たモータ４とを配置し、上向流部２には、複数段の羽根
車１１を設け、下向流部３には、上向流部２と同一複数
段の羽根車１５を設け、これらの羽根車１１．１５を単
一の主軸２０に固着し、この主軸２０をモータ４によっ
て駆動し、上向流部２の入口２２は、下方に臨み、上向
流部２の出口２３を管路２４によって下向流部３の入口
２５に連結腰その人口２５の上壁面４０を主軸２０の半
径方向外方に沿って上向きに傾斜して形威し、ガス抜き
弁４１の弁本体４３を下向流部３の入口２５付近に固定
し、弁本体４３に形威した上下に延びる弁室４６の下部
を前記上壁面４０において下向流部３の入口２５連通さ
せ、弁室４６の前記下部に形威された着座面５０には弁
室４６内で上下に変位可能であってかつ大略的に直円柱
状の弁体４５の下端面５８を着座させ、着座面５０から
弁本体４３の軸線に沿って延びて弁室４６に臨む凹所５
１を形威し、前記弁本体４５、大径部分と小径部分とを
軸線方向に交互に形威して構威し、弁本体４３の弁室４
６の上部には、下方に臨む弁座４９と、バレルケーシン
グ１内の空間４２に連なるガス抜き孔４８とを形威し、
モータ４の軸線方向両側に位置した一対の玉軸受２１，
５３のモータ４側の各一端部を、モータケーシング２９
内のモータ室３９に臨ませ、上向流部２の初段のデフユ
ーザ室３３からの液化ガスの一部を管路３４から各玉軸
受２１，５３のモータ４から遠ざかった各他端部が臨む
部屋５９．６０に供給し、ポンプ室３９をバレルケーシ
ング１の前記空間４２に連通させ、前記部屋５９．６０
に供給された液化ガスをポンプ室３９を経てバレルケー
シング１の前記空間４２に流しバレルケーシング１の上
部にはガスベントロ５６を形成し、主軸２０に固定され
たバランス体３６は、円筒状であり、主軸２０から半径
方向外方に突出して、その両端部３６ａ、３６ｂが下向
流部３の入口２５と下向流部３側玉軸受２１のための部
屋５９に連通する空間３７とにそれぞれ臨み、バランス
体３６には下向流部３側玉軸受２１のための部屋５９．
３７内の液化ガスによる力よりも下向流部３の入口２５
の液化ガスによる力が大きく作用することを特徴とする
液化ガス用多段遠心ポンプである。

第１図は本考案の一実施例の縦断面図である。

この実施例は、沸騰状態にある液化天然ガスを圧送する
ために有利に用いられる。

このサブマージドポンプでは、基本的には、バレルケー
シング１内に下から上に順に、上向流部２と下向流部３
とモータ４とが配置される。

バレルケーシング１の吸込口５から導入された液化ガス
は、上向流部２および、下向流部３において昇圧され、
吐出口６から排出される。

モータ４には、リード線接続管７内のリード線８から電
力が供給される。

上向流部２において、吸込みカバー９とステージケーシ
ング１０の間に、たとえば５段の羽根車１１が設けられ
る。

この羽根車１１を囲むリング状のポリュートケーシング
１２は固定ボルト１３で連結される。

下向流部３において、ステージケーシング１０内に同じ
く、５段の羽根車１５が設けられる。

この羽根車１５を囲んでリンク状のポリュートケーシン
グ１６が固定ボルト１７で連結される。

上向流部２および下向流部３において、各羽根車１１．
１５の出口に案内羽根１８．１９が設けられる。

これによって羽根車１１．１５の出口の流れを減速して
速度エネルギを圧カニネルに変換する。

羽根車１１．１５は、単一の主軸２０に固着される。

この主軸２０は、軸継手３２によってモータ４の出力軸
５２に連結される。

この出力軸５２は玉軸受２１，５３によって支承される
。

羽根車１１．１５は、主軸２０の軸方向（第１図の上下
方向）の反対向きに配列される。

吸込みカバー９における上向流部２の下方に臨む入口２
２から吸込まれた液化ガスは、上向流部２において昇圧
され、ステージケーシング１０における上向流部２の出
口２３から管路２４を経て連結部材１４における下向流
部３の入口２５に導かれる。

入口２５からの液化ガスは下向流部３を第１図の下方に
羽根車１５を経るにつれて昇圧されてゆき、ステージケ
ーシング１０における下向流部３の出口２６から吐出さ
れる。

ステージケーシング１０における下向流部３の出口２６
からの液化ガスは、管路２７から連結部材１４の流部２
８、およびモータケーシング２９内の流部３０を経て、
バレルカバー３１に形成された吐出口６から吐出される
。

上向流部２および下向流部３における羽根車１１．１５
の段数がそれぞれ５段に等しくされ、主軸２０に軸方向
に反対向きに設けられていることによって、上向流部２
において主軸２０に作用する下向きのスラスト力と下向
流部３において主軸２０に作用する上向きのスラスト力
とが釣り合って相殺される。

玉軸受２１の冷却と潤滑のために、上向流部２の初段の
デフユーザ室３３から管路３４を介して、モータケーシ
ング２９に形成された流部３５から部屋５９に比較的低
圧の液化天然ガスの一部が供給される。

このように比較的低圧の液体が玉軸受２１に供給される
ことによって、本件ポンプの動力損失を少なくしている
。

玉軸受５３にも同様にして管路３４から分岐した管路５
４からモータケーシング２９内の流路５５を経て部屋６
０に液化天然ガスが供給される。

部屋５９には、玉軸受２１のモータ４から遠ざかった側
（第１図の下方）の端部が臨む。

また部屋６０には、玉軸受５３のモータ４から遠ざかっ
た側（第１図の上方）の端部が臨む。

玉軸受２１．５３を冷却、潤滑した液化ガスは、モータ
ケーシング２９のモータ室３９に入ってモータ４を冷却
する。

モータ室３９は、通路５８からのガス抜き弁５７ａを介
してバレルケーシング１の空間４２に連通している。

バレルカバー３１に形成されたガスベントロ５６は空間
４２に連通する。

モータ３９では、液化天然ガスは、モータ４の熱によっ
て気化され、モータ４が冷却され、その気化したガスは
、前述のガス抜き弁５７ａを介してバレルケーシング１
の空間４２に流れる。

モータ室３９には、前述のように初段のデフユーザ室３
３からの液化天然ガスが供給され、そのためこのモータ
室３９内の圧力は、バレルケーシング１の空間の圧力よ
りも高い。

そのためモータ室３９内の液化天然ガスおよび気化した
ガスは、ガス抜き弁５７ａを介して前述のようにバレル
ケーシング１内に至る。

気化したガスは、ガスベントロ５６から排出される。

主軸２０には、バランス体３６が固着される。

このバラン体３６の一端部３６ａは下向流部３の入口２
５に臨む。

バランス体３６の他端部３６ｂはモータケーシング２９
において下向流部３側玉軸受２１のための部屋５９に連
通する空間３７に臨む。

バランス体３６は下向流部３の入口２５に臨む一端部３
６ａの受圧面が空間３７に臨む他端部３６ｂの受圧面と
等しく形成される。

部屋５９には流部３５から液化天然ガスの一部が供給さ
れており、この部屋５９および空間３７において圧力が
維持されるので液化天然ガスが気化することが防がれる
。

これによって玉軸受２１の冷却と潤滑が安定に行なわれ
る。

バランス体３６は、モータケーシング２９に設けられた
ブツシュ３８に摺接する。

空間３７は玉軸受２１を介してモータ室３９に連通する
。

バランス体３６の一端部３６ａが下向流部３の入口２５
において液化ガスによる上向きの大きな力を受けること
によって、主軸２０に上向きの力が作用し、これによっ
てモータ４の回転子、主軸２０および羽根車１１．１５
の自重が支持され玉軸受２１に作用するスラスト力が軽
減される。

下向流部３の入口２５の上壁面４０は主軸２０の半径方
向外方に沿って上向きに傾斜して形成される。

この人口２５付近には、上壁面４０に沿ってガス抜き弁
４１が設けられる。

第２図はガス抜き弁４１の縦断面図であり、第３図は第
２図の切断面線■−■から見た断面図である。

ガス抜き弁４１の弁本体４３は下向流部３の入口２５付
近において管路、２にねじ４４によって接続される。

弁本体４３内には上下に延びる弁室４６が形成され、こ
の弁室４６内には弁体４５が収納される。

弁体４５の上端部４７は上方に隆起しており、この上端
部４７は弁本体４３の弁室４６上部に形成されたガス抜
き孔４８に案内される。

このガス抜き孔４８は、バレルケーシング１内の空間４
２と弁室４６とに連通している。

弁本体４３の弁室４６上部にはまた、下方に臨む弁座４
９が形成される。

弁体４５の上端部４７は、上方に先細状に形成されてい
る。

下向流部３の入口２５付近の液化ガスの圧力がバレルケ
ーシング１の空間４２の液化ガスの圧力よりも高いとき
には、弁体４５が上部に変位して弁体４５の上端面５７
が弁座４９に着座して閉弁状態となる。

弁室４６の下部には着座面５０が形成されている。

この着座面５０には弁体４５の下端面５８が着座する。

弁体４５は、弁室４６内で上下に変位可能であってかつ
大略的に直円柱状に形成されている。

弁体４５は、大径部分と小径部分とが軸線方向に交互に
形成されて構成されている。

弁本体４３には着座面５０から弁本体４３の軸線方向に
延びて弁室４６に臨む凹所５１が形成されている。

下向流部３の入口２５付近の液化ガスが気化したガスは
、弁体４５の下端面５８が着座面５０に着座している状
態で凹所５１を経てガス抜き孔４８からバレルケーシン
グ１の空間４２に逃げることが許容される。

ガス抜き弁４１は、入口２５の圧力がバレルケーシング
１内の空間４２よりも高いときにのみ閉じ、入口２５内
の圧力が空間４２の圧力と等しいか低いときに開く機能
を有する。

このガス抜き弁４１の作用については、また、次のよう
にも考察される。

入口２５付近に液化ガスが充満しているとき、この液化
ガスは弁体４５の下端面２８に衝突する。

ガスが下端面５８に衝突しても弁体４５は上方に押し上
げられないけれども、液化ガスはガスに比べて比重が非
常に大きく、シたがってその液化ガスが弁体４５の下端
面５８に衝突することによって弁体４５が押し上げられ
る。

こうして入口２５の液化ガスによって閉弁状態となる。

弁体４５は、大略的に直円柱状であり、大径部分と、小
径部分とが軸線方向（第２図の上下方向）に交互に形成
されて構成される。

したがって弁室４６の内周面と弁体４５の小径部分との
間の間隙にゴミなどが入り込み易い。

これによって弁体４５の大径部分と弁室４６の内周面と
の間にゴミが噛込まれて弁体４５が動かなくなってしま
うことが避かられる。

したがって弁体４５の上下の運動が円滑に行なわれる。

また弁体４５の小径部分の働きによって弁体４５の半径
方向内方への力が全周にわたってほぼ均一に作用するこ
とが可能になる。

なぜならば弁体４５の大径部分外周面と弁室４６の内周
面との間の間隙は、弁体４５を弁室４６と同軸に案内す
るために小さく形成されている。

仮に弁体４５が直円柱状であって、その外周面と弁室４
６の内周面との間隙が極めて小さくかつ弁体４５の外周
面で不均一な場合、凹所５１に流れるガスまたは液化ガ
スによって受ける力は弁体４５の周方向にそれぞれ異な
る。

そのため弁体４５が弁室４６の内周面の一部分に押し付
けられる現象が生じ、これによって弁体４５が円滑に上
下に移動することが困難にる。

本考案では小径部分が形成されているので、弁体４５に
作用するガスまたは液化ガスによる力は周方向にほぼ均
一となる。

そのため弁体４５は円滑に上下に移動することが可能と
なる。

本件ポンプの初期作動時において吸込口５から沸騰液状
態にある液化ガスを導入して空間４２に満たした状態で
、モータ４によって主軸２０したがって羽根車１１．１
５を回転駆動する。

空間４２内の液化ガスは入口２２から上向流部２に吸入
され、管路２４を経て下向流部３に至る。

このとき下向流部３における予め充満していたガスおよ
び液化ガスが気化したガスは入口２５の内壁面４０に沿
って入口２５内にある。

入口２５付近にガスが存在する状態では、ガス抜き弁４
１の弁体４５は着座面５０にその自重で着座している。

したがって高圧部３の入口２５は、ガス抜き弁４１を介
て空間４２に連通している。

したがって高圧部３内のガスはガス抜き弁４１から空間
４２を経てガスベントロ５６から放出される。

こうしてキャビテーションが防がれるとともに、上向流
部２の羽根車１１による大きなスラスト力によって玉軸
受２１．５３が破損したり寿命が短縮することが防がれ
る。

以上のように本考案によれば、モータ４の軸線方向両側
に配置された一対の玉軸受２１．５３には、デフユーザ
室３３からの液化ガスの一部が、モータ４から遠ざかっ
た部屋５９．６０から供給され、その後、ポンプ室３９
に供給され、このポンプ室３９はバレルケーシング１の
空間４２に連通している。

そのため玉軸受２１．５３の潤滑のための液化ガスが大
きな圧損を生じることなく円滑に供給されることができ
、これによって玉軸受の潤滑を確実に遠戚することがで
きるとともに、冷却をも行なうことができる。

さらに本考案では、上向流部２と下向流部３とに設けら
れた複数の羽根車１１の数は等しく、したがって上向流
部２において主軸２０に作用する下向きのスラスト力と
下向流部３において主軸２０に作用する上向きのスラス
ト力とが釣り合って相殺される。

主軸２０に固定されたバランス体の両端部３６ａ、３６
ｂは、下向流部３の入口２５と空間３７とにそれぞれ臨
み、空間３７は下向流部３側の玉軸受２１のための部屋
５９に連通している。

この部屋５９には、上向流部２の初段のデフユーザ室３
３からの液化ガスの一部が比較的低圧で供給される。

したがってバランス体３６かつしたがって主軸２０は、
入口２５において上向きの大きな力を受ける。

そのためモータ４の回転子、主軸２０および羽根車１１
．１５などの自重が支持され、玉軸受２１．５３に作用
するスラスト力が軽減される。

ガス抜き弁４１は、下向流部３の入口２５に形成されて
いる。

上壁面４０に沿って設けられ、この上壁面４０は主軸２
０の半径方向外方に沿って上向きに傾斜している。

したがって入口２５付近のガスは、土壁面４０に沿って
ガス抜き弁４１から確実に放出されることが可能である
。

玉軸受２１．５３の冷却と潤滑のためには、上向流部２
の初段のデフユーザ室３３からの液化ガスの一部が部屋
５９．６０に供給され、この部屋５９．６０の液化天然
ガスは玉軸受２１．５３を通過してモータ３９内に入り
、バレルケーシング１の空間４２に排出される。

これによって玉軸受２１．５３の冷却と潤滑が確実に遠
戚されるとともに、このような比較的低圧の液化ガスが
玉軸受２１．５３に供給されることによって本件ポンプ
の動力損失が低減される。

下向流部３側玉軸受２１のための部屋５９には液化ガス
が圧送されており、したがってその部屋５９および空間
３７内の圧力が低下することはない。

したがって部屋５９および空間３７内で液化ガスが気化
することがなくなる。

部屋５９および空間３７内の液化ガスによる力がバラン
ス体３６に安定に作用し、バランス体３６には常に上向
きの一定の力が作用することになり、動作が安定化され
る。

またこの部屋５９および空間３７において液化ガスが気
化しないことによって、玉軸受２１の冷却と潤滑が安定
に行なわれる。

弁体４５は大径部分と小径部分とが軸線方向に交互に形
成されており、したがって弁体４５の外周面に作用する
ガスおよび液化ガスによる半径方向内方の力は周方向に
ほぼ均一となる。

そのため弁体４５が上下に安定に移動することが可能に
なる。

また弁室４６の内周面と弁体４５との間に介在されるこ
とのあるゴミなどは小径部分内に入り込み、したがって
弁体４５の円滑な移動を確実にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
におけるガス抜き弁４１の縦断面図、第３図は第２図の
切断面線■−■から見た断面図である。 １・・・・・・バレルケーシング、２・・・・・・上向
流部、３・・・・・・下向流部、４・・・・・・モータ
、１１，１５・・・・・・羽根車、２０・・・・・・主
軸、２１，５３・・・・・・玉軸受、２２．２５・・・
・・・入口、２３，２６・・・・・・出口、２４゜２７
．３４・・・・・・管路、４１・・・・・・ガス抜き弁
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液化ガスを導入するバレルケーシング１の空間４２内に
   、下から上に順に、上向流部２と、下向流部３と、モー
   タケーシング２９のポンプ室３９内に収納したモータ４
   とを配置し、上向流部２には、複数段の羽根車１１を設
   け、下向流部３には、上向流部２と同一複数段の羽根車
   １５を設け、これらの羽根車１１．１５を単一の主軸２
   ０に固着し、この主軸２０をモータ４によって駆動し、
   上向流部２の入口２２は、下方に臨み、上向流部２の出
   口２３を管路２４によって下向流部３の入口２５に連結
   し、その人口２５の土壁面４０を主軸２０の半径方向に
   沿って上向きに傾斜して形威し、ガス抜き弁４１の弁本
   体４３を下向流部３の入口２５付近に固定し、弁本体４
   ３に形威した上下に延びる弁室４６の下部を前記上壁面
   ４０において下向流部３の入口２５連通させ、弁室４６
   の前記下部に形威された着座面５０には弁室４６内で上
   下に変位可能であってかつ大略的に直円柱状の弁体４５
   の下端面５８を着座させ、着座面５０から弁本体４３の
   軸線に沿って延びて弁室４６に臨む凹所５１を形威し、
   前記弁体４５は、大径部分と小径部分とを軸線方向に交
   互に形威して構威し、弁本体４３の弁室４６の上部には
   、下方に臨む弁座４９と、バレルケーシング１内の空間
   ４２に連なるガス抜き弁４８とを形威し、モータ４の軸
   線方向両側に位置した一対の玉軸受２１゜５３のモータ
   ４側の各一端部を、モータケーシング２９内のモータ室
   ３９に臨ませ、上向流部２の初段のデフユーザ室３３か
   らの液化ガスの一部を管路３４から各玉軸受２１，５３
   のモータ４から遠ざかった各他端部が臨む部屋５９．６
   ０に供給し、ポンプ室３９をバレルケーシング１の前記
   空間４２に連通させ、前記部屋５９．６０に供給された
   液化ガスをポンプ室３９を経てバレルケーシング１の前
   記空間４２に流し、バレルケーシング１の上部にはガス
   ベントロ５６を形威し、主軸２０に固定されたバランス
   体３６は、円筒状であり、主軸２０から半径方向外方に
   突出して、その両端部３６ａ、３６ｂが下向流部３の入
   口２５と下向流部３側玉軸受２１のための部屋５９に連
   通する空間３７とにそれぞれ臨み、バランス体３６には
   下向流部３側玉軸受２まための部屋５９，３７内の液化
   ガスによる力よりも下向流部３の入口２５の液化ガスに
   よる力が大きく作用することを特徴とする液化ガス用多
   段遠心ポンプ。