JPH0135566Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は外周囲液圧を受ける封液型水中モー
タ特に深井戸用水中ポンプに用いられるモータの
内部封入液圧調整手段に関する。

封液型水中モータの内部圧を調圧する手段とし
て調圧プラグを用いる発明（特願昭57−232031
号、（特開昭59−123439号公報参照）は「内部に
封入液を装填密封した堅型水中モータにおいて、
モータにモータ内ガスを放出し、且つ内外圧差を
補正する内圧放出バルブを配し、モータ内圧の外
圧に対する相対的低下を補正してモータ内圧を高
めるための外圧導入バルブを設けたことを特徴と
する水中モータ」であり、内圧放出バルブを設け
たから、モータ内部発生有害ガスを自動的に放出
し、且つモータ内部と外部の圧力差を一定値以下
に保ち、外圧導入バルブを設けたから、深井戸中
に水中モータを設置する際及び内圧放出バルブに
よりガス放出後のモータ冷却による内圧低下によ
る際の内外圧差が過大になるのを防止できる。従
つてダイヤフラムの破損、軸封装置の寿命低下を
防止できる。モータ内にはガスが少く、少くとも
水中モータの上部ラジアルメタル上端まで封入液
の水位を保つことが可能となるので上部ラジアル
メタルがドライ運転となることを防止され、又こ
のように二つの調圧プラグ（（内圧放出バルブと
外圧導入バルブと併せて調圧プラグと称する）を
用いることにより、ダイヤフラム又はベローズを
排除することも可能で、内外圧の調整をダイヤフ
ラム又はベローズを用いるより、さらに安全で確
実に作動する。また小型安価な圧力調整手段を提
供するものである。

さて調圧プラグを備える上記の発明の水中モー
タでは内部のガスを放出し、外部の水を水中モー
タ内へ導入するがこの外部の水を導入するに際し
ては外部の水は導入できても内部の封入液を排出
してはならないので逆止弁が適する。内圧放出バ
ルブについては必ずしもフイルタを必要としない
がフイルタがあつた方が弁保護等のために好適で
ある。外部の水を水中モータ内に導入するときは
外部の水に含まれる微細な砂等が浸入しないよう
にフイルタが必要である。しかしこれを通常の逆
止弁とフイルタを順次配管したのでは水中モータ
から外部へ突出しないようにするためには取付困
難である。

特に深井戸中で用いられる水中ポンプ用の水中
モータはフレーム等の外部側部材は薄肉であり内
部側へも大きな空間を調圧プラグ設置のために設
けることは到底できない。

この考案は深井戸中等で用いられる封液型水中
モータに適する調圧手段として適する外径が小さ
くコンパクトな調圧プラグを提供することを目的
とするものである。

この考案はプラグ本体、ゴム製の弁シート、球
弁、圧縮ばね、止め棒及び多孔フイルタを有し、
プラグ本体は両端の液体入口と液体出口間に液体
入口側からフイルタ室と、フイルタ室から縮径し
た弁口と、弁口から拡径した弁室からなる段孔が
設けられると共に液体入口側外周及び液体出口側
外周に取付用おねじが設けられ、プラグ本体の弁
室に奥から順次弁シート、弁シートに接する球
弁、圧縮ばねが配設され、前記圧縮ばねは一端が
球弁に接し他端がプラグ本体に打込まれた止め棒
に接して縮設され、前記フイルタ室に多孔フイル
タが収納された封液型水中モータ用調圧プラグで
ある。

以下、図面に従つてこの考案の実施例について
説明する。

第１図は内圧放出バルブもしくは外圧導入バル
ブ（何れをも表現する場合は以下調圧プラグと称
す。）の縦断面図、第２図は第１図の右側面図で
ある。調圧プラグはプラグ本体１の中間の外周に
工具を係合する六角形部を形成しその両側に取付
用おねじ２，３を備え、中心の円形段孔は液体出
口４側につづく弁室５となる円筒孔より縮径して
吐出又は吸込みの弁口６となり弁口６から拡径し
たフイルタ室１０に多孔フイルタ８が軽圧入さ
れ、弁室５の底にはゴム製の弁シート９が圧入さ
れ、弁シート９に接する球弁１１とプラグ本体１
を横断して打込まれた止め棒１２間には圧縮ばね
１３が挿入されている。液体入口７の孔の縁に設
けた縁取り部１４を内径側へひずませて多孔フイ
ルタ８の脱出を止めている。多孔フイルタ８は焼
結合金、硬質樹脂発泡体であつて液体を透過する
ものである。

第３図は調圧プラグを装着した水中モータの実
施例の縦断面図である。板金製円筒形のフレーム
１５内には固定子１６が固定され、フレーム１５
には上部ブラケツト１７が固定され、上部ブラケ
ツト１７に上部ラジアルメタル１８が嵌入固定さ
れている。フレーム１５には下部ブラケツト１９
が固定され、下部ブラケツト１９には下部ラジア
ルメタル２０が嵌入固定されている。

上部ラジアルメタル１８、下部ラジアルメタル
２０には固定子１６とわずかに隙間をおいて配さ
れた回転子２１が圧入固定されたモータ軸２２が
滑入されている。

モータ軸２２の下端はキー２３を介してスラス
トデイスク２５が回転及び軸方向に対して剛に嵌
入し固定されている。スラストデイスク２５に円
環形平板のスラストカーボン板２６が固定されて
いる。

外径がフレーム１５と同じスラストハウジング
２７が下部ブラケツト１９に嵌入固定されてい
る。スラストハウジング２７の軸受室の底面中心
の丸孔にはフランジ付きで内径にめねじを切つた
カラー２８が嵌入固定され、該めねじに先端が半
球形のアジヤストスクリユー２９がねじ込まれ、
アジヤストスクリユー２９の先端にてレベリング
デイスク３０を揺動支持し、レベリングデイスク
３０上でスラストカーボン板２６と摺動するテイ
ルテイングパツド３１が揺動自在に支持（支持方
法の説明は省略）されている。

スラストハウジング２７の下部には軸受室の底
面部で仕切つて円筒形のダイヤフラム室３２が設
けられている。ダイヤフラム室３２内にはゴム製
の円筒容器状のダイヤフラム３３が嵌入し、ダイ
ヤフラム３３のフランジ３５を押圧するようにス
ラストハウジング２７の下端の円筒孔に孔３６を
あけた押え板３７が嵌入し、押え板３７、ダイヤ
フラムのフランジ３５のボルト穴を挿通してボル
ト３８がスラストハウジング２７にねじ込まれて
いる。押え板３７とダイヤフラム３３の底面に当
接したスプリング受板３９間には圧縮して円錐状
のコイルスプリング４０が挿入されている。アジ
ヤストスクリユー２９の下端には円板の仕切板４
１が座金を介して小ねじ４２により取りつけられ
ている。仕切板４１は外圧が内圧より高くダイヤ
フラム３３が異常に膨張したときにダイヤフラム
３３の膨張を阻止してダイヤフラム３３の破損を
防止するものである。

上部ブラケツト１７には軸封装置例えばオイル
シール４３が嵌入し、モータ軸２２の軸封を行な
う。オイルシール４３に続いて、図示断面Ｌ型で
円筒形のシールカバー４５が上部ブラケツト１７
上端に圧入され、シールカバー４５の円筒形外周
にはモータ軸２２に圧入固定されたサンドスリン
ガー４６のリツプが接近している。

固定子１６のリード線は三芯平形のケーブル４
７端に結線されており、ケーブル４７は上部ブラ
ケツト１７のフランジの軸方向に密封されて外部
に出ている。

上部ブラケツト１７のフランジにはモータ内空
間最上部から外部へ向つて斜めに上るように封入
液の注入口が設けられ、六角穴付プラグ４８がね
じ込まれている。

上部ブラケツト１７のフランジにはモータ内と
外部間を通ずる内圧放出バルブ４９がねじ込ま
れ、スラストハウジング２７には同様にモータ内
外を通ずる外圧導入バルブ５０がねじ込まれてい
る。内圧放出バルブ４９はモータ内部空間最高位
に配するのが望ましい。この実施例では内圧放出
バルブ４９、外圧導入バルブ５０は同一のものが
用いられているが必ずしも同一である必要はな
い。

内圧放出バルブ４９は液体入口７が水中モータ
内部側にあり、外圧導入バルブ５０は水中モータ
の外部側に液体入口７がある。

このようなモータはモータ軸２２端でポンプ軸
を連結し、上部ブラケツト１７の取付フランジを
利用してモータと同直径のポンプを取付け深井戸
中に設置して用いられる。

従来から多用されている水中モータは調圧プラ
グを備えていないので、設置している場所の水深
が増加すると外圧が高くなり、ダイヤフラムを介
してモータ内封入液に圧力が加わり、この封入液
封入時の残存空気、内部封入液中に溶存する空気
及び銅、アルミ等の腐食により発生するH₂ガス
が圧縮される。かくして本来はモータ運転時の発
熱によるモータ内部封入液の熱膨張をモータ外部
側への変形により吸収しているダイヤフラムが逆
にモータ内側へ変形する。このためダイヤフラム
のゴムが、ダイヤフラム室とスラスト軸受室との
連通穴に喰い込み破損し砂、ゴム破損片等がロー
タ室に浸入し軸受焼付、摩耗増大等になり事故と
なる欠点があつた。

又、モータ内の空気その他のガスがモータ上部
に溜るとモータ上部ラジアルメタルがドライ運転
となり焼損することがあつた。

調圧プラグを備えた水中モータにポンプを連結
した水中モータポンプを井戸中に沈めると水深の
増加につれて水中モータの外圧は高くなり、ダイ
ヤフラム３３を介してモータ封入液に圧力が加わ
る。この際、モータ内にガスがあるとダイヤフラ
ム３３は膨張して仕切板４１に押付けられ、仕切
板４１により或程度は異常な変形をまぬがれる
が、水中モータの内外圧差が大きくなると連通し
ている仕切板４１外周とスラストハウジング２７
のダイヤフラム室３２内周との間に押込まれよう
とするのであるが外圧導入バルブ５０があるので
水中モータの設置場所の静水圧をP_pとしモータ内
圧をP_iとすると水中モータの内外圧差をダイヤフ
ラム３３の許容圧力以内において例えばP_p−P_i＝
△P_s＝0.5Kg／cm²としておくと水中モータの外圧
が内圧よりも0.5Kg／cm²高くなると外圧導入バル
ブ５０の球弁１１が外圧に押されてばね１３に抗
して移動して開いて外部液体を水中モータ内にフ
イルタ８を通じて導入し、ダイヤフラム３３に加
わる外圧力が0.5Kg／cm²を越えないようにできダ
イヤフラム３３は正常な形状を保つ。この際内圧
放出バルブ４９は逆止弁の作用により閉じたまま
である。

ケーブル４７による地上よりの給電により誘導
電動機となつている固定子１６と回転子２１によ
り回転磁界が発生し、モータ軸２２は回転する。
その際モータ軸２２が担持する回転子２１ほかの
重量は推力としてスラストデイスク２５、スラス
トカーボン板２６を介してテイルテイングパツド
３１に伝わり、支持される。そしてテイルテイン
グパツド３１は平衡して均一な圧力を受ける。

封入液がモータの運転により昇温膨張するとダ
イヤフラム３３及びコイルスプリング４０に抗し
てダイヤフラム３３を変形させ外部圧と平衡させ
封入液の圧力をほぼ一定に押える。モータ内部封
入液中の空気と内部の銅、鉄系金属と反応して発
生した水素ガスは封入液中を上昇して上部に集ま
り、モータの運転により膨張する。この水素ガス
の膨張は封入液を押し下げダイヤフラム３３によ
り、或程度は吸収される。然しそれ以上圧力が上
昇するとダイヤフラム３３を異常に圧縮すること
にもなる。勿論水素ガスは内部部品を腐食させる
面からも除去が望ましい。そこで例えばP_i−P_p≧
0.5Kg／cm²となると内圧放出バルブ４９の球弁１
１が内圧に押されて圧縮ばね１３に抗して移動し
て開き、内部の空気及び腐食性のガスを放出す
る。この際外圧導入バルブ５０は逆止弁の作用に
より閉じたままである。この内圧放出圧P_i−P_p＝
△P_bは実験的に定められるものであり、極めて
微量でよい。モータ内部のガス放出後、ガスの占
めていた空間は封入液が補なうが、封入液は一定
であるから、ダイヤフラム３３はモータ内部側へ
若干復元する。モータ内にガスがあつてもモータ
停止によりモータが冷却し外圧内圧の差P_p−P_iが
大きくなりすぎるとダイヤフラム３３の膨張量は
大きくなりすぎる。そこで例えばP_p−P_i＝△P_s≧
0.5Kg／cm²となると外圧導入バルブ５０の球弁１
１が外圧に押されて圧縮ばね１３に抗して移動し
て開き、モータ設置場所の井戸水が多孔フイルタ
８にて濾過されてモータ内に入り、外圧は導入さ
れる。そしてダイヤフラム３３にかかる圧力差が
0.5Kg／cm²以下になると球弁１１は閉じる。

上述における内圧放出バルブ４９により放出さ
れるガスは極めてわずかであり、当初に封入液に
含まれる空気量が封入液に対して体積（標準状
態）で２％程度であり、この空気の大部分を放出
後は極微量の封入液中の残留空気による銅鉄系金
属との反応により生ずるガスであり発生ガス量は
少ない。又それに伴つて若干の蒸気となつて内圧
放出バルブ４９から封入液も放出されるが微量で
ある。従つて外圧導入バルブ５０から導入される
液量も極微量であり、内圧放出バルブ４９、外圧
導入バルブ５０の作用によつて入替る封入液量は
極微量であり、実質的にモータ内圧の調整と内部
ガスの放出の機能を有する。

この考案の封液型水中モータ用調圧プラグはプ
ラグ本体中央部分に一定圧で開く逆止弁を構成
し、液体の入口側にプラグ本体の取付ねじ内にお
いてフイルタを備えたから、取付スペースが極め
て小さく、封液型水中モータへの取付が容易であ
る。微量液体を濾過し、一定圧で弁を開かせ又逆
方向には流体の流れを阻止するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は封液型水中モータ用調圧プラグの実施
例の縦断面図、第２図は第１図の側面図、第３図
は調圧プラグを用いた水中モータの縦断面図であ
る。 １……プラグ本体、２，３……取付用おねじ、
４……液体出口、５……弁室、６……弁口、７…
…液体入口、８……多孔フイルタ、９……弁シー
ト、１１……球弁、１２……止め棒、１３……ば
ね、１４……縁取り部、１５……フレーム、１６
……固定子、１７……上部ブラケツト、１８……
上部ラジアルメタル、１９……下部ブラケツト、
２０……下部ラジアルメタル、２１……回転子、
２２……モータ軸、２３……キー、２５……スラ
ストデイスク、２６……スラストカーボン板、２
７……スラストハウジング、２８……カラー、２
９……アジヤストスクリユー、３０……レベリン
グデイスク、３１……テイルテイングパツド、３
２……ダイヤフラム室、３３……ダイヤフラム、
３５……フランジ、３６……孔、３７……押え
板、３８……ボルト、３９……スプリング受板、
４０……コイルスプリング、４１……仕切板、４
２……小ねじ、４３……オイルシール、４５……
シールカバー、４６……サンドスリンガー、４７
……ケーブル、４８……六角穴付プラグ、４９…
…内圧放出バルブ、５０……外圧導入バルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プラグ本体１、ゴム製の弁シート９、球弁１
   １、圧縮ばね１３、止め棒１２及び多孔フイルタ
   ８を有し、プラグ本体１は両端の液体入口７と液
   体出口４間に液体入口７側からフイルタ室１０
   と、フイルタ室１０から縮径した弁口６と、弁口
   ６から拡径した弁室５からなる段孔が設けられる
   と共に液体入口７側外周及び液体出口４側外周に
   取付用おねじ２，３が設けられ、プラグ本体１の
   弁室５に奥から順次弁シート９、弁シート９に接
   する球弁１１、圧縮ばね１３が配設され、前記圧
   縮ばね１３は一端が球弁１１に接し他端がプラグ
   １に打込まれた止め棒１２に接して縮設され、前
   記フイルタ室１０に多孔フイルタ８が収納された
   封液型水中モータ用調圧プラグ。