JPS62691A - サブマ−ジブルモ−タ形ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、サブマージブルモータ形ポンプに係り、特に
、サブマージブルモータのモータ室上部に設けた上部ラ
ジアル軸受に静圧軸受の機能をもたせ、上部ラジアル軸
受の摩耗を防止するのに好適なサブマージブルモータ形
ポンプに関するものである。

〔発明の背景〕

従来のサブマージブルモータ形ポンプ、例えば原子炉用
インターナルポンプ等の室軸サブマージブルモータ形ポ
ンプについて、第３図を参照して説明する。

ここに第３図は、従来のサブマージブルモータ形ポンプ
の一例を示す縦断面図である。

サブマージブルモータ形ポンプは、第３図忙示すように
、主インペラ部Ａとサブマージブルモータ部Ｂとからな
シ、前者の主インペラ部Ａは、ポンプ軸３ａに取シ付け
られた主インペラ１およびディフューザ２によ多構成さ
れている。

後者のサブマージブルモータ部Ｂは、ポンプ軸３ａの下
部にはめ込んで一体に結合したモータ軸３ｂに取シ付け
られたモータ回転子４と、モータフレーム６′の内側に
取り付けられたモータ固定子５と、前記モータ軸３ｂの
下端に装着したモータ冷却液循環用の補助インペラ７と
によ多構成されている。

この補助インペラ７は、その吸込口が主インペラ１の吸
込口と反対側を向くようにモータ軸３ｂに装着されてい
る。

そして、主インペラ部Ａは、ポンプケージング１３内に
収納されてポンプ取扱液で充満され、また、サブマージ
ブルモータ部Ｂは、モータケーシング１４内に収納され
て、水、油などのモータ冷却液で充満されている。

前記補助インペラ７は、上、下部スラスト軸受８ａ、８
ｂによシ回転自在に支持されるとともに、前記モータ軸
３ｂは、モータフレーム６′の上。

下部内側にそれぞれ取付けられた上部、下部ラジアル軸
受９ａ、９ｂにより回転自在に支持されている。

このように構成された従来のサブマージブルモータ形ポ
ンプでは、ポンプ軸３ａの回転にともなって補助インペ
ラ７が回転すると、モータ室底部１０ａ内のモータ冷却
液は補助インペラ７によって昇圧されて流路７ａを経て
室１０ｂに流れ出て、上部スラスト軸受８ａおよび下部
ラジアル軸受９ｂを流通して潤滑冷却したのち、モータ
回転子４、モータ固定子５間の環状間隙１０ｃを流れて
モータ部を冷却し、室１０ｅに達する。ついで上部ラジ
アル軸受９ａを流通して潤滑冷却し、モータ上部室１０
ｆに達する。さらにモータ冷却液は、破線で示す配管１
１ａ、熱交換器１２．配管１１ｂを経てモータ室底部１
０ａに戻シ、以下前記と同様に循環する。

サブマージブルモータが大形で、前述のモータ冷却方式
では、モータ部の均一な冷却が期待できない場合には、
次の第４図に示す例が採用される。

ここに第４図は、従来のサブマージブルモータ形ポンプ
の他の例を示すサブマージブルモータ部の断面図であシ
５図中、第３図と同一符号のものは、同一または相当部
分であるから、その説明を省略する。

第４図だ示すサブマージブルモータ部は、モータケーシ
ングエ４の内側に、モータ固定子５を固定したモータフ
レーム６を２重円筒状に配置し、この２重円筒状をなす
モータケーシング１４とモータフレーム６との間に環状
間隙１０ｄを有する構造のものである。

モータフレーム６には、モータフレーム内側と前記環状
間隙１０ｄとを連通ずる流路６ａを設け、モータ冷却液
を、モータケーシング１４．モータフレーム６間の環状
間隙１０ｄＫ流入させるようになっている。

これによって、第４図に矢印で示すように、モータ回転
子４．モータ固定子５間の環状間隙１０ｃに冷却液を流
通させてモータ内部を冷却するとともに、モータ部外周
側も冷却してモータ部の均一な冷却を図るものである。

しかし、これら第３，４図に示した従来のサブマージブ
ルモータ形ポンプでは、上部ラジアル軸受９ａおよび下
部ラジアル軸受９ｂは、いずれも動圧軸受であるため、
モータ冷却液が水のような低粘度液である場合は、特に
必要にして充分な軸受潤滑膜が形成されにくかった。こ
のため、軸系加振源となる主インペラ１に近くて、作用
荷重の大きい上部ラジアル軸受９ａが特に著しく摩耗す
る欠点があった。

上部ラジアル軸受９ａの摩耗を抑制するために、従来の
動圧形にかわシ、低粘度液でも適正な潤滑膜が形成でき
る静圧形を採用した例として特開昭５９−１０８８９７
号公報記載のものがある。

当該発明では、補助インペラに下向き方向の冷却液流路
を設け、その補助インペラによりモータ冷却液を配管お
よび熱交換器を経てモータ室上部に流入させて上部ラジ
アル軸受に圧入し、この上部ラジアル軸受に静圧軸受の
機能を持たせている。

しかし、この手段では、静圧軸受として充分機能するに
必要な供給静圧を得るためには、補助インペラが犬形如
なるという問題がある。その理由は、静圧軸受を、従来
のモータ冷却液の循環流路に直列接続で静圧軸受用供給
流路を設けたため、補助インペラの吐出圧を従来にくら
べ大幅に増大させる必要があるためである。

また、上記発明では、補助インペラの吸込口が主インペ
ラの吸込口と同一方向となるために、水力的軸方向スラ
スト荷重が他のものにくらべて増大し、ラジアル軸受の
摩耗は抑制されるものの、スラスト軸受の摩耗は反対に
増加する問題について十分配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、従来構造を若干変える゛だけで、スラス
ト軸受の負荷を増大することなく、上部ラジアル軸受に
静圧軸受の機能を持たせて、上部ラジアル軸受の摩耗を
防止することを可能にスルサブマージブルモータ形ポン
プの提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係るサブマージブルモータ形ポンプの構成は、
サブマージブルモータ部と主インペラ部とを回転軸で直
結し、前記サブマージブルモータ部だおけるモータ室の
上部に前記回転軸を支持する上部ラジアル軸受を備え、
モータ室の下部にモータ冷却液循環用補助インペラを、
当該補助インペラの吸込口が前記主インペラの吸込口と
反対側を向くように前記回転軸に装着し、かつ、モータ
ケーシングの内側に、モータ固定子を固定したモータフ
レームを２重円筒状に設けてなるサブマージブルモータ
形ポンプにおいて、少なくとも前記上部ラジアル軸受の
中間部に環状静圧室を設け、前記補助インペラの吐出液
を、前記２重円筒状をなすモータケーシングとモータフ
レームとの間に形成される環状間隙に流入させてモータ
室上部に導き、前記上部ラジアル軸受の環状静圧室に注
入しうるように、前記モータフレームに冷却液流路を設
けたものである。

なお付記すると、本発明は、主としてサブマージプルポ
ンプが大形で、前述の第４図の構造のように上部ラジア
ル軸受の摩耗が問題となるものを改良するものである。

すなわち、本発明によれば、モータケーシング。

モータフレーム間の環状間隙に流入した補助インペラ吐
出液は、前記環状間隙を流通してモータ外周を冷却しな
からモータ室上部に達し、モータフレーム上部に穿設さ
れた冷却液流路を通って上部ラジアル軸受の中間部に設
けられた環状静圧室から流れ出る。これによって、上部
ラジアル軸受に静圧軸受の機能を持たせるようにしたも
のである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

ここに第１図は、本発明の一実施例に係るサブマージブ
ルモータ形ポンプのサブマージブルモータ部の縦断面図
、第２図は、第１図の上部ラジアル軸受部の詳細断面図
である。

なお、本実施例のサブマージブルモータ形ポンプの主イ
ンペラ部は第１図には図示しないが、その部分は第３図
の主インペラ部Ａに相当するものである。また、第２図
の上部ラジアル軸受部のモータ冷却液吐出配管１１ａ部
の位置は、第１図の当該部と相異しているが、これは、
第１図に略示的に示したモータ室上部１０ｆの形状によ
って変るもので本質的な相違ではない。したが°つて、
以下の説明では同一実施例のものとして説明する。

第１図および第２図において、第４図と同一符号のもの
は、前述した第４図の従来例と同等部分であるから、そ
の説明を省略する。

第１図において、１６は、モータ固定子５を固定したモ
ータフレームで、耐圧容器となるモータケーシング１４
の内側に、２重円筒状に配置されている。そして、この
２重円筒状をなすモータケーシング１４とモータフレー
ム１６との間に環状間隙１０ｄが形成されている。

第１図および第２図に示すように、モータ室１０の上部
には、サブマージブルモータ部と主インペラ部（第３図
参照）とを直結する回転軸に係るモータ軸３ｂを１回転
自在に支持する上部ラジアル軸受９Ａを備えている。

前記モータフレーム１６の上部は、前記上部ラジアル軸
受９への支持フレーム部１６ａを形成しており、この支
持フレーム部１６ａは、モータケーシング１４の内側に
嵌着され結合されている。

この結合部には、第２図に示すように、例えばＯリング
１７などシール部材が装填されている。

１８は、前記上部ラジアル軸受９Ａの中間部に形成され
た環状静圧室である。

モータフレーム１６には、補助インペラ７の吐出液であ
るモータ冷却液を環状間隙１０ｄに流入させてモータ室
１０の上部に導き、上部ラジアル軸受９Ａの環状静圧室
１８に注入させるだめの冷却液流路が設けられている。

すなわち、１６ｂは、補助インペラ７の吐出側の室１０
ｂと、モータケーシング１４．モータフレーム１６間の
環状間隙１０ｄとを連通ずる冷却液流路に係る貫通孔、
１６ｅは、前記環状間隙１０ｄと上部ラジアル軸受９Ａ
の環状静圧室１８とを連通ずる冷却液流路に係る貫通孔
である。

一方、上部ラジアル軸受９Ａの支持フレーム１６ａをな
すモータフレーム上部には、モータ室１０゛内の室１０
ｅとモータ冷却液吐出配管側であるモータ上部室１０ｆ
とを連通ずる貫通孔１６ｄを備えている。

次に、このように構成された本実施例のサブマージブル
モータ形ポンプの作用を第１．２図を参照して説明する
。

第１，２図中の矢印はモータ冷却液の流通方向を示すも
のである。

ポンプ軸３ａの回転にともなって補助インペラ７が回転
すると、配管１１ｂから流路１５を経てモータ室底部１
０ａにある補助インペラ７の吸込口に吸入されたモータ
冷却液は、補助インペラ７によって昇圧され流路７ａを
経て室１０ｂＫ吸込まれる。

モータ冷却液の一部は、モータフレーム１６下部に設け
られた貫通孔１６ｂを通って、モータフレーム１６．モ
ータケーシング１４間の環状間隙１０ｄに流れ出る。つ
いで、前記環状間隙１０ｄに導かれてモータ外周を冷却
しなからモータ室上部に達し、モータフレーム上部に設
けられた貫通孔１６ｃ内に流通し、上部ラジアル軸受９
Ａの中間部の環状静圧室１８へ注入される。

一方、モータ冷却液の他の一部は、室１０ｂからスラス
ト軸受８ａ、下部ラジアル軸受９ｂの軸受細隙部を経て
モータ回転子４．モータ固定子５間の環状間隙１０Ｃを
流れてモータ内部を冷却して室１０ｅに達する。

そこで、環状静圧室１８から流出した冷却液と合流し貫
通孔１７ｄを通ってモータ上部室１０ｆから冷却液吐出
配管に係る配管１１ａに吐出される。

モータ冷却液の循環流路の中で、熱交換器１２と配管１
１ａ、ｌｌｂの流路抵抗は非常に小さく。

前記軸受細隙部と環状間隙１０ｃとの流路抵抗が全流路
抵抗の大部分を占めている。

したがって、室１０ｅの圧力はモータ室底部１０ａの圧
力にくらべ若干大きいだけでほぼ等しい。

本実施例では、上部ラジアル軸受９Ａの環状静圧室１８
に供給される液は、軸受細隙部や環状間隙１０ｃなどの
流路抵抗の大きい流路をバイパスして流れるため、補助
インペラ７０発生圧力、すなわちモータ室底部１０ａと
室１０ｂとの差圧にほぼ等しい圧力を、上部ラジアル軸
受９Ａの環状静圧室１８と室１０ｅの間に発生させるこ
とができる。これによシ、補助インペラ７は小形のもの
でも充分である。

本実施例によれば、第４図に示した従来構造を若干変え
るだけで、補助インペラ７によって昇圧されたモータ冷
却液を流通させて、モータ室１０の上部に設けた上部ラ
ジアル軸受９Ａを自給式の静圧軸受とすることができる
。これによシ、前記上部ラジアル軸受９Ａの摩耗を防止
して寿命を延ばすことができる。

また、モータフレーム１６の上部を上部ラジアル軸受の
支持フレーム部となし、耐圧容器であるモータケーシン
グ１４に嵌着する構造としたので、軸受支持剛性が第４
図に示す従来のものにくらべて増加し、割振性が増して
軸振動を低減させることができる。これによシ、下部ラ
ジアル軸受９ｂや上、下部スラスト軸受８ａ、８ｂ等の
長寿命化を図ることができる。

さらに、本実施例によれば、特開昭５９−１０８８９７
号公報記載のもののように、上部ラジアル軸受を静圧形
とすることによってスラスト軸受の負荷が増大するとい
う従来技術の欠点もなく、優れたサブマージブルモータ
形ポンプを提供することができる。

なお、前述の実施例では、上部ラジアル軸受９Ａのみを
静圧形としたものを説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、上部ラジアル軸受を静圧形とし、か
つ、下部ラジアル軸受も前述と類似の方法あるいは他の
方法で静圧形としても差支えない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、従来構造を若干変
えるだけで、スラスト軸受の負荷を増大することなく、
上部ラジアル軸受に静圧軸受の機能を持たせて、上部ラ
ジアル軸受の摩耗を防止することを可能にするサブマー
ジブルモータ形ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第２０ ’？Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サブマージブルモータ部と主インペラ部とを回転軸
   で直結し、前記サブマージブルモータ部におけるモータ
   室の上部に前記回転軸を支持する上部ラジアル軸受を備
   え、モータ室の下部にモータ冷却液循環用補助インペラ
   を、当該補助インペラの吸込口が前記主インペラの吸込
   口と反対側を向くように前記回転軸に装着し、かつ、モ
   ータケーシングの内側に、モータ固定子を固定したモー
   タフレームを２重円筒状に設けてなるサブマージブルモ
   ータ形ポンプにおいて、少なくとも前記上部ラジアル軸
   受の中間部に環状静圧室を設け、前記補助インペラの吐
   出液を、前記２重円筒状をなすモータケーシングとモー
   タフレームとの間に形成される環状間隙に流入させてモ
   ータ室上部に導き、前記上部ラジアル軸受の環状静圧室
   に注入しうるように、前記モータフレームに冷却液流路
   を設けたことを特徴とするサブマージブルモータ形ポン
   プ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、モータ
   フレームに設けた冷却液流路は、少なくとも、補助イン
   ペラの吐出側とモータケーシング、モータフレーム間の
   環状間隙とを連通する貫通孔と、前記環状間隙と上部ラ
   ジアル軸受の環状静圧室とを連通する貫通孔とを設けた
   ものであるサブマージブルモータ形ポンプ。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、モータ
   フレームは、その上部において、上部ラジアル軸受の支
   持フレーム部をなし、当該支持フレーム部はモータケー
   シングに嵌着するように構成したものであるサブマージ
   ブルモータ形ポンプ。 ４、特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、上部ラ
   ジアル軸受の支持フレームをなすモータフレーム上部は
   、モータ室内とモータ冷却液吐出配管側とを連通する貫
   通孔を備えたものであるサブマージブルモータ形ポンプ
   。