JPH0226210Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は円錐型コイルばねを使用した水封式水
中モータの膨張吸収装置に関する。

水封式水中モータは内部に封入液を充満させて
おり、運転によるモータの発熱により封入液及び
微量含まれる気体が熱せられて膨張する。この膨
張を吸収するためモータ内外圧を例えばダイヤフ
ラムで仕切り、圧縮量も大きくし、且つダイヤフ
ラムの形状を保持し横剛性を増すため円錐コイル
ばねでダイヤフラムを拡大させている。このよう
な膨張吸収装置のばねを備えた水中モータを図面
により説明する。第１図は従来例の縦断面図であ
る。板金製円筒形のフレーム１内には固定子２が
固定され両側にはリング状の上部フレーム側板
３、下部フレーム側板４が圧入固定されている。
上部フレーム側板３には密封輪５を介して上部ブ
ラケツト６が嵌入し、上部ブラケツト６に上部ラ
ジアルメタル７が図示しない回り止めピンを介し
て嵌入している。下部フレーム側板４には密封輪
８を介して下部ブラケツト９が嵌入しボルト１９
で固定され、下部ブラケツト９には図示しない回
り止めピンを介し下部ラジアルメタル１０が嵌入
している。上部ラジアルメタル７と下部ラジアル
メタル１０には固定子２とステータキヤン２７を
介してステータキヤンとわずかに隙間をおいて配
された回転子１１が圧入固定されたモータ軸１２
に滑入している。１３はモータ軸１２に圧入固定
された動的バランスを調整するバランスリングで
ある。

モータ軸１２の下端は自動調心形スラスト軸受
１４の上端の回転円板とキー１５を介して圧入し
て嵌合している。自動調心形スラスト軸受１４は
アジヤストスクリユー１６の上端の半球形面にて
レベリングデイスク１４ａを支持し、レベリング
デイス１４ａに担持される揺動自在な摺動部材が
モータ軸１２端の回転円板に直接又はスラストカ
ーボン板を介して接して摺動するもので水中モー
タに連結されるポンプの運転によるスラストと図
示されてないモータ軸１２端の軸接手、回転子１
１およびモータ軸１２等の重量とを負荷とし、支
えている。アジヤストスクリユー１６はスラスト
ハウジング１７にモータ軸１２の位置を調整して
ねじ止めされロツクナツト１８により固定する。
スラストハウジング１７は端部のめねじを下部ブ
ラケツト９にシール剤を用いねじ込み固定し、ノ
ツクピン２０で回り止めする。上部ブラケツト６
には軸封装置例えばオイルシール２１が嵌入し、
モータ軸１２の軸封を行なう。オイルシール２１
に続いて、断面Ｌ形で円筒形のシールカバー２２
が上部ブラケツト６に圧入され、シールカバー２
２の円筒形外周にはモータ軸１２に圧入固定され
たサンドスリンガー２３がシールカバー２２の外
周に小さい間隔をもつて接し、遠心力により水切
りとしても作用する。固定子２のコイル２４は三
芯平形ケーブルコネクタ２５に結線され、三芯平
形ケーブルコネクタ２５は上部フレーム側板３の
軸方向に設けた円孔に密封手段により水密を計ら
れ、貫通し、ケーブル２６につながり外部より三
相交流の電力を受けるようになつている。固定子
２の内周に接するように板金製円筒形のステータ
キヤン２７の両側が上部フレーム側板３、下部フ
レーム側板４に溶接されている。六角穴付プラグ
２８がモータ内空間最高位置に位置するようにし
て更に上方に向つて斜設した上部ブラケツト６の
封入水の注入口２９にねじ込まれている。

スラストハウジング１７の下部にはモータの内
外を仕切る膨張収縮部材としてダイヤフラム３０
が嵌入し、ダイヤフラム３０の外フランジ部を押
圧するようにスラストハウジング１７の下端の円
筒孔に孔３１をあけた押え板３２が圧入され、ダ
イヤフラム３０がスラストハウジング１７に水密
に固定されている。押え板３２とダイヤフラム３
０の底面に当接したスプリング受板３３間には圧
縮された状態で円錐型コイルばね３４が挿入され
ている。上記ダイヤフラム３０、円錐型コイルば
ね３４、押え板３２でもつてモータの内圧を吸収
する膨張吸収装置を構成している。

上記において押え板３２は円錐型コイルばね３
４の小端側の着座するばね受部材を兼ねている。
上記においてフレーム１、上部ブラケツト６、ス
ラストハウジング１７で構成されるモータ枠内に
は封入液が充填されている。ダイヤフラム３０は
水中モータの設置位置において内外圧差分だけ調
整されて平衡している。即ち、水中モータ中には
微量の空気その他の水素ガス等があるため、わず
かにダイヤフラム３０は外圧により変形してい
る。

モータが付勢されモータ軸１２が回転すると水
の撹拌することにより起る熱、電流により起る抵
抗熱、摺動部の摩擦熱等により封入された水の体
積膨張が起り、封入液の圧力が上昇するとダイヤ
フラム３０を介して円錐型コイルばね３４を圧縮
し、その状態の円錐型コイルばね３４の反力に外
圧力を加えたものが水中モータの内圧力と釣合う
ことになる。従つて円錐型コイルばね３４の性能
により、封入液の圧力が決定されることになる。

第４図は横軸にばね荷重を縦軸にばねの撓みを
とり、ばね特性曲線を示すものでばね特性曲線ａ
で示すように従来例の等ピツチの円錐コイルばね
の撓みの特性は荷重の小さい部分ではばね常数が
小さいが、荷重がある程度増加すると急速にばね
常数が剛となる。即ち内部封入液及び気体がある
程度以上膨張すればその後は急速にモータ内圧が
上昇する特性を持つている。

水中モータ内の封入液圧が上昇すると、(1)オイ
ルシール２１が破損し易くなる、或は破損する。
(2)ステータキヤン２７が変形或は破損する。(3)ダ
イヤフラム３０に大きな圧力が掛り異状変形、ひ
いては破損する。等のトラブルが起る。

本考案は上記従来の課題を解決し温度上昇によ
る封入液の圧力増加を軽減させ得る円錐型コイル
ばねを備えた水封式水中モータを提供することを
目的とするものである。

本考案はモータ枠の封水した空間に通ずる開口
部に設けられ、モータ内外を仕切つてモータを密
閉する可撓性の膨張収縮部材と、該膨張収縮部材
の外部側に該膨張収縮部材に対向して配され、モ
ータ枠体に取着されたばね受部材と、該ばね受部
材と膨張収縮部材の間に、縮設したコイルばねと
を有する膨張吸収装置を備え、内部に封入液を密
封した水封式水中モータに於て、前記コイルばね
は大端側が前記膨張収縮部材に着座し、小端側が
ばね受部材に着座した円錐型コイルばねであつ
て、該円錐型コイルばねは大端側より小端側に向
つて次第にピツチが小となる非等配ピツチを有す
ることを特徴とする水封入式水中モータである。

以下本考案の実施例を図面により従来例と比較
して説明する。第２図は従来例の円錐型コイルば
ねの縦断面図、第３図は本考案の円錐型コイルば
ねの縦断面図、第４図はばね特性を示す線図であ
る。第２図、第３図では共通に底部コイル径は
D₁、上部コイル径はD₂、ばね線径はｄ、ばね高
さはＨ、巻線はｎである。ところが第２図のコイ
ル間隔h₁，h₂，h₃，h₄は等ピツチ、即ちh₁＝h₂＝
h₃＝h₄である。説明を簡明にするためコイル一巻
ごとについて近似的に円筒コイルばねとすると一
巻ごとのばねの撓みδ＝8D³W／d⁴G（Ｄ：コイル径、 Ｗ：ばねへの荷重、ｄ：線径、Ｇ：剪断弾性係
数）であるためコイル径Ｄが大きいとばねの撓み
は同線径のものではコイル径Ｄの３乗に比例して
大きくなるため、コイル間隔h₁，h₂，h₃，h₄が等
しい場合は荷重が増加し、撓みが増加してh₁が例
えばゼロになつても、撓みの少い上方のコイルの
撓みが少く、h₂，h₃，h₄はゼロにならない。しか
し荷重が増加すると次にh₂＝０となる。というよ
うに荷重が大きくなるほど増加した荷重に対する
撓みの少い上部のばねが作用し、ばねに加わる荷
重が大きくなるほど撓み増加が少くなるため、第
４図の点線ａのような特性を表わす。

ところが本考案の第３図のばねはh′₁＞h′₂＞h′₃
＞h′₄となつており、ばねに加わる荷重が増加し
てもばねの各１巻のコイルの撓みがh′₁，h′₂，
h′₃，h′₄を超えないようにしておけば、ばねに加
わる荷重が増加してもばねの荷重に対する変形量
即ちその部分のばね常数の逆数の撓み率は変らな
い。いいかえればコイル径の小さい剛な部分はピ
ツチを小さくし相当巻数を増しコイル径の大きい
部分はピツチを大とし相当巻数を少くし全円錐型
コイルばねの各部を円筒形コイルばねに近づけた
特性を持たせたことにより初期と同じ撓み率とな
り、第４図ｂ線のような直線に近いばね特性曲線
を示す。従つて第２図のような円錐型コイルばね
３４を使用した従来例では、封入水が膨張し圧力
が増加しても円錐型コイルばね３４が或程度以上
になるとほとんど撓まず封入水圧がどんどん上昇
し、その上昇した圧力がダイヤフラム３０、ステ
ータキヤン２７、オイルシール２１に掛つて来て
前記トラブルの原因となるが、第３図のような本
考案の円錐型コイルばね３４を使用すると、封入
水圧が上昇すると、円錐型コイルばね３４が撓ん
で、それに応ずる荷重増加は小さくて封入水圧と
釣合う。即ち封入水圧は余り上昇せずトラブルが
起らない。尚第２図、第３図のコイル径D₁の円
筒形コイルばねを使用すれば第４図の一点鎖線Ｃ
のように更に封入水圧を下げられるがばねの密着
時長さが長くなるため膨張吸収量が少くなる。

上記の通り本考案はモータ枠の封水した空間に
通ずる開口部に設けられ、モータ内外を仕切つて
モータを密閉する可撓性の膨張収縮部材と、該膨
張収縮部材の外部側に該膨張収縮部材に対向して
配され、モータ枠体に取着されたばね受部材と、
該ばね受部材と膨張収縮部材の間に、縮設したコ
イルばねとを有する膨張吸収装置を備え、内部に
封入液を密封した水封式水中モータに於て、前記
コイルばねは大端側が前記膨張収縮部材に着座
し、小端側がばね受部材に着座した円錐型コイル
ばねであつて、該円錐型コイルばねは大端側より
小端側に向つて次第にピツチが小となる非等配ピ
ツチを有することを特徴とする水封式水中モータ
としたから、封入液の熱膨張によりダイヤフラム
が圧縮されてもそれに釣合うばねの圧縮荷重を少
くすることにより、従来の等ピツチの円錐コイル
ばねを用いた場合よりも、封入液圧を低く抑えら
れるから、水中モータの内部の圧力に弱い部材例
えばダイヤフラム、ステータキヤン、オイルシー
ル等の変形、破損が生ぜず、水封式水中モータの
寿命を延ばすことが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は水中モータの縦断面図、第２図は従来
例の円錐型コイルばねの縦断面図、第３図は本考
案の実施例の円錐型コイルばねの縦断面図、第４
図は円錐型コイルばねの特性を示す線図である。 １……フレーム、１，６，１７……モータ枠、
２……固定子、３……上部フレーム側板、４……
下部フレーム側板、５……密封輪、６……上部ブ
ラケツト、７……上部ラジアルメタル、８……密
封輪、９……下部ブラケツト、１０……下部ラジ
アルメタル、１１……回転子、１２……モータ
軸、１３……バランスリング、１４……スラスト
軸受、１４ａ……レベリングデイスク、１５……
キー、１６……アジヤストスクリユー、１７……
スラストハウジング、１８……ロツクナツト、１
９……ボルト、２０……ノツクピン、２１……オ
イルシール、２２……シールカバー、２３……サ
ンドスリンガー、２４……コイル、２５……三芯
平形ケーブルコネクタ、２６……ケーブル、２７
……ステータキヤン、２８……プラグ、２９……
注入口、３０……ダイヤフラム、３１……孔、３
２……押え板、３３……スプリング受板、３４…
…円錐型コイルばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. モータ枠１，６，１７の封水した空間に通ずる
   開口部に設けられ、モータ内外を仕切つてモータ
   を密閉する可撓性の膨張収縮部材３０と、該膨張
   収縮部材３０の外部側に該膨張収縮部材３０に対
   向して配され、モータ枠１７に取着されたばね受
   部材３２と、該ばね受部材３２と膨張収縮部材３
   ０の間に、縮設したコイルばね３４とを有する膨
   張吸収装置を備え、内部に封入液を密封した水封
   式水中モータに於いて、前記コイルばね３４は大
   端側が前記膨張収縮部材３０に着座し、小端側が
   ばね受部材３２に着座した円錐型コイルばね３４
   であつて、該円錐型コイルばね３４は大端側より
   小端側に向つて次第にピツチが小となる非等配ピ
   ツチを有することを特徴とする水封式水中モー
   タ。