JPH0524992U - 液化ガス用サブマージドポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロータ軸１２の上部４１に受圧部材４９が固
定され、受圧部材４９の上部とケーシング６の上部との
間に絞り部７４を形成し、前記ケーシングの上部６８に
バイパス路７５を形成する。 【効果】 絞り部７４が閉塞されてもバイパス路７５を
経て液化ガスを通過させ、液化ガスの温度の上昇を防止
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば液化天然ガスまたは液化石油ガスなどのような液化ガスを 汲み上げるために用いられるサブマージドポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

液化天然ガスなどの低温液化ガスをタンクから汲み上げるためのサブマージド ポンプは、ポンプ本体を駆動するためにモータによって回転駆動されるロータ軸 を備え、このロータ軸に作用するスラスト力を軸受によって支持するように構成 されている。したがって軸受の摩耗に応じてその軸受を交換する必要があり、取 換え作業に多くの時間および費用を要してしまうという問題を有する。

【０００３】 また前記ロータ軸に受圧部材を設けて圧力室を形成し、スラスト力を平衡させ て処理するように構成されたサブマージドポンプにおいては、前記受圧部材によ って形成される隙間が液化ガス中への異物の混入あるいは液化ガスのガス化、内 部部品の摩耗および破損などの異常によって狭くなった場合、モータの冷却作用 および軸受の潤滑作用を得るための液化ガスの流量が不足したり、前記受圧部材 とその対抗面が接触して焼付いてしまうという問題を有する。

【０００４】 さらに前記受圧部材はサブマージドポンプの構造上、そのポンプの中央部に設 けられており、前記受圧部材とその周辺部品との組立て精度の管理を容易に行う ことができないという問題を有する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

したがって本考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、前記受圧部材によっ て形成される隙間が狭くなった場合であっても、所望する液化ガスの流量を確保 し、冷却作用を得ることができるとともに、前記受圧部材とその周辺部品との組 立て精度の管理を容易に行うことができるようにした液化ガス用サブマージドポ ンプを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、液化ガスに浸漬されるポンプ本体と、 ポンプ本体のロータ軸に設けられ、ロータ軸を回転するモータと、 ロータ軸の上部に固定される受圧部材とを含み、 受圧部材の下面が臨む圧力室を形成し、この圧力室にポンプ本体から吐出され る液化ガスの一部を供給し、 ケーシングの内周面と受圧部材の外周面との間の隙間を経て供給される前記圧 力室からの液化ガスを、受圧部材の上部とケーシングの上部内面との間の絞り部 を経て排出させ、 前記ケーシングの上部には、受圧部材の外周面とケーシングの内周面との間の 隙間を経て供給される前記圧力室からの液化ガスを、部分的に排出するバイパス 路を形成したことを特徴とする液化ガス用サブマージドポンプである。

【０００７】 本考案は、前記受圧部材の絞り部を形成する部分は、ケーシングに着脱可能に 取付けられる絞り補助部材の硬度よりも高い硬度とされ、かつ絞り補助部材の絞 り部を形成する部分の半径方向長さよりも半径方向に長く形成されていることを 特徴とする。

【０００８】

【作用】

本考案に従えば、モータによってロータ軸が回転駆動され、液化ガスに浸漬さ れるポンプ本体によってその液化ガスの一部が圧力室に供給される。前記ロータ 軸の上部には、前記圧力室に下面が臨む受圧部材が固定され、圧力室に供給され た前記液化ガスは、受圧部材の外周面とケーシングの内周面との間の隙間を経て 受圧部材の上部とケーシングの上部内面との間の絞り部を経て排出される。また 受圧部材の外周面とケーシングの内周面との間の隙間を経て供給される前記圧力 室からの液化ガスは、前記ケーシングの上部に形成されるバイパス路を経て部分 的に排出されるので、前記絞り部がたとえば液化ガス中の浮遊物の付着、または 前記ポンプ本体による汲み上げ動作の急激な立上りあるいは停止およびポンプ本 体に作用する急激な負荷の変化などに起因して開口面積が変化しても、前記バイ パス路を経て液化ガスを排出することができる。これによって圧力室からの液化 ガスを所定の流量で排出することができ、前記軸受の冷却作用および潤滑作用の 低下を防止することができる。

【０００９】 また本考案に従えば、受圧部材の前記絞り部を形成する部分はケーシングに着 脱可能に取付けられる絞り補助部材の硬度よりも高い硬度とされるので、前記受 圧部材の絞り部を形成する部分に絞り補助部材が摺接したときに絞り補助部材が 摩耗する。この絞り補助部材はケーシングに着脱可能に取付けられており、容易 に着脱交換を行うことができる。また前記絞り補助部材の絞り部を形成する部分 の半径方向長さよりも、受圧部材の絞り部を形成する部分が半径方向に長く形成 されるので、前記絞り補助部材が摩耗するにつれて絞り部の開口面積が少なくな ってしまうことを防止することができ、これによってもまた液化ガスを所定の流 量で排出することができる。

【００１０】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例の全体の構成を示す断面図である。液化ガスである たとえば液化天然ガスを汲み上げるためのサブマージドポンプ１は、上方に開放 した有底筒状のバレルケーシング２の空間３内に、上向流部４と、下向流部５と 、ケーシングであるモータケーシング６のモータ室７内に収納されるモータ８と が下から上にこの順序で配置される。

【００１１】 前記上向流部４には、複数段の羽根車９が設けられ、また下向流部５には上向 流部４と同一複数段の羽根車１０が設けられる。これらの羽根車９，１０は前記 上向流部４と下向流部５とによって構成されるポンプ本体１１のロータ軸１２に 固定される。

【００１２】 上向流部４において、吸込みカバー１３とステージケーシング１４との間には 、たとえば２段の前記羽根車９が設けられる。また下向流部５において、前記ス テージケーシング１４上に重ねられたもう１つのステージケーシング１５と吐出 しケーシング１６との間には、たとえば２段の前記羽根車１０が設けられる。こ れらの羽根車９，１０は、リング状のボリュートケーシング１７によって外囲さ れ、このボリュートケーシング１７内に形成される流路１８を経て下方の羽根車 ９によって吐出された液化ガスは上方の羽根車１０に向けて導かれる。このボリ ュートケーシング１７にはまた、流路１９が形成されており、上方の羽根車１０ によって吐出された液化ガスは流路１９を経て前記モータケーシング６内に形成 される流路２０に導かれる。

【００１３】 前記羽根車９が収納されるデフューザ室２３間には案内羽根２４が形成され、 また前記羽根車１０が収納されるデフューザ室２５間には案内羽根２６が形成さ れる。これらの案内羽根２４，２６によって、各羽根車９，１０の出口の流れを 減速して、速度エネルギを圧力エネルギに変換する。各羽根車９，１０は、前記 ロータ軸１２の軸線方向（図１の上下方向）に逆向きに配置される。したがって 吸込みカバー１３の前記上向流部４の下方に臨む入口２７に設けられるインデュ ーサ２８を介して吸込まれた液化ガスは、上向流部４において昇圧され、ステー ジケーシング１４における上向流部４の出口２９から前記流路１８を経て吐出し ケーシング１６における下向流部５の入口３０に導かれる。入口３０からの液化 ガスは下向流部５を下降しながら羽根車１０によって昇圧され、ステージケーシ ング１５の出口３１から前記流路１９に排出される。

【００１４】 このようにして流路１９から流路２０に導かれた液化ガスは、バレルカバー３ ２に形成される吐出口３３から排出される。

【００１５】 上述したポンプ本体１１において、上向流部４および下向流部５における各羽 根車９，１０の段数がそれぞれ２段に等しくされ、かつロータ軸１２に軸線方向 に逆向きに設けられていることによって、上向流部４におけるロータ軸１２に作 用する自重を除く下向きのスラスト力と、下向流部５におけるロータ軸１２に作 用する上向きのスラスト力とが釣合って相殺される。したがって前記自重は、受 圧部材４９を挟む両側に形成される圧力室５５および空間６６間の圧力バランス によって打消すことができるように構成される。

【００１６】 前記モータ室７内に収納されるモータ８は、前記ロータ軸１２に固定される回 転子３４と、モータケーシング６の内周面に固定される固定子３５とを有し、回 転子３４の外周面と固定子３５の内周面とはわずかに隙間をあけて離間しており 、このような隙間に液化ガスを通過させることによって、モータ８が冷却される 。このようなモータ８に関して前記ロータ軸１２の軸線方向両側は、ラジアル軸 受３６，３７によってそれぞれ軸支される。したがってロータ軸１２の軸線方向 のわずかな変位は許容された状態であり、このわずかな変位によって、図２に関 連して後述するように、絞り部７４の開口率が小さくなっても、バイパス路７５ を介して空間６６内の液化ガスを逃がすことでき、受圧部材４９に関して上流側 と下流側との圧力の不均衡を解消することができる。

【００１７】 下方のラジアル軸受３６は、前記モータケーシング６の内周面から半径方向内 方に一体的に延びて形成される隔壁３８に支持されており、前記入口３０に供給 された液化ガスは前記入口３０に臨んで開口する透孔３９、およびロータ軸１２ が挿通する吐出しケーシング１６の中央孔の内周面とそのロータ軸１２の外周面 との間を通って、調圧室４０内に流れ込み、この調圧室４０内の液化ガスは、前 記ラジアル軸受３６を通過してモータ室７内に流れ込む。これによってラジアル 軸受３６の冷却作用および潤滑作用を得ることができる。

【００１８】 またロータ軸１２の上部４１に設けられるラジアル軸受３７には、前述のよう にしてモータ室７内に導かれ、モータ８を通過した液化ガスが通過し、これによ って冷却作用および潤滑作用を得ることができる。

【００１９】 図２は、ロータ軸１２の上部４１付近の拡大断面図である。前記ロータ軸１２ の上部４１には、そのロータ軸１２の回転軸線４５に対して垂直な段差面４６を 介して小径部４７が形成される。この小径部４７は直円柱状であって、外周面に 半径方向外方に突出する突起４８が形成される。この突起４８は前記小径部４７ に装着された環状の受圧部材４９の内周面に形成される図示しないキー溝に嵌り 込んで受圧部材４９とロータ軸１２の相互の回転のずれを阻止している。

【００２０】 小径部４７の先端には、外周面に外ねじが刻設された螺合部５０が形成され、 この螺合部５０に螺着されたナット５１によって前記受圧部材４９がロータ軸１ ２に固定される。受圧部材４９は、直円筒状の外周面５２の下周縁部から半径方 向内方に垂直に屈曲して形成される環状の下面５３と、前記外周面５２の上周縁 部に半径方向内方に垂直に屈曲して連なる上面５４とを有する。下面５３は、前 記モータ室７に軸受３７を介して連なる圧力室５５に臨み、圧力室５５内の液化 ガスによって前記回転軸線４５方向上方に押圧される。また外周面５２は、半径 方向外方に間隔δ１をあけてブッシュ５６の直円筒状の内周面５７に対向してい る。ブッシュ５６は筒状の支持部材５８に固定され、支持部材５８は前記モータ ケーシング６の内周面から半径方向内方に突出して一体的に形成される隔壁５９ に嵌着される。

【００２１】 前記ラジアル軸受３７は、ロータ軸１２に装着される内輪６１と、内輪６１の 外周に配置される複数の球状の転動体６２と、転動体６２の外周に設けられ、前 記支持部材５８に嵌り込む外輪６３とを有する。前記内輪６１は、ロータ軸１２ の前記段差面４６よりも回転軸線４５方向下方寄りに形成された段差面６４に当 接して支持された状態で、前記ナット５１を締付けることによって受圧部材４９ の下方に臨む端面６５によって押圧される。このようにして内輪６１は段差面６ ４と端面６５とによって挟持され、ロータ軸１２に固定される。この状態で、内 輪６１は回転軸線４５まわりに回転自在である。

【００２２】 前記ポンプ室７から上昇してきた液化ガスの一部は、周方向に隣接する各転動 体６２間の隙間および流路９０を通って前記圧力室５５内に流入し、受圧部材４ ９の外周面５２とブッシュ５６の内周面５７との間の隙間７６を通って、前記受 圧部材４９の上面５４が臨む空間６６に導かれる。受圧部材４９の上方にはケー シング上部としての環状の絞り補助部材６８が設けられ、この絞り補助部材６８ は排出口６９を有する蓋体７０に固定される。蓋体７０は、リング状のライナ７ １を挟んで前記支持部材５８にたとえばボルトなどを用いて着脱可能に取付けら れる。これによって蓋体７０を前記支持部材５８から外した状態で、絞り補助部 材６８を交換することができる。

【００２３】 この絞り補助部材６８には、半径方向内方寄りの位置で下方に向けて突出する 絞り形成する部分である突部７２が形成され、また前記受圧部材４９の上部には 、半径方向内方寄りの位置で、前記突部７２に対向する絞り部を形成する部分で ある突部７３が形成される。これらの突部７２，７３の相互に対向する各端面７ ２ａ，７３ａは、予め定める間隔δ２をあけて周方向全周にわたって離間してお り、絞り部７４を構成する。前記絞り補助部材６８には、前記空間６６と排出口 ６９とを半径線方向に連通するバイパス路７５が周方向に等間隔をあけて複数（ 本実施例では２）個形成される。このバイパス路７５の内径は、たとえば４ｍｍ φに選ばれる。したがって前記圧力室５５から受圧部材４９の外周面５２とブッ シュ５６の内周面５７との間の隙間７６を経て空間６６に導かれた液化ガスは、 絞り部７４を経て排出口６９に吐出されるとともに、この絞り部７４が、液化ガ ス中に浮遊するごみ、または受圧部材４９の軸線方向の変位によって閉塞した状 態であっても、軸線方向に延びる凹溝８１からバイパス路７５を経て出口６９に 導くことができる。これによって圧力室５５から排出口６９へ至る液化ガスの流 れが遮断されてしまうおそれはない。

【００２４】 これによってラジアル軸受３６、回転子３４と固定子３５の隙間、およびラジ アル軸受３７に液化ガスを通過させて、各軸受３６，３７の潤滑および冷却作用 を達成することができるとともに、モータ８の冷却作用を得ることができ、ロー タ軸１２の回転に伴う各軸受３６，３７およびモータ８において発生した熱によ って、たとえば−１６０℃程度の液化ガスが昇温して気化してしまうことを防止 することができる。なお、排出口６９から排出される液化ガスは、図示しない管 路を経て再び上向流部４に供給される。

【００２５】 図３は、前記突部７２，７３付近を拡大して示す断面図である。前記受圧部材 ４９は、たとえばステンレス鋼から成り、好ましくはＳＵＳ３０４から成り、突 部７３にはチッ化処理されて高硬度に形成されている。この突部７３の端面７３ ａの半径線方向の幅Ｗ１は、もう一方の突部７２の端面７２よりも半径線方向の 幅Ｗ２よりも半径方向外方に大きく形成されており、この幅Ｗ１はたとえば６ｍ ｍに選ばれ、またもう一方の幅Ｗ２は５ｍｍに選ばれる。絞り補助部材６８は前 記受圧部材４９よりも硬度の小さい材料、たとえば黄銅またはステンレス鋼ＳＵ Ｓ６３０から成る。

【００２６】 したがって図４（１）に示されるように、ロータ軸１２の回転軸線４５方向へ の変位によって仮想線７７で示されるように突部７２が摩耗し、しかもＷ１＞Ｗ ２に選ばれるので、図４（２）に示されるように摩耗に伴って残部７８が形成さ れ、これによって液化ガスの流路が参照符７９で示されるように狭くなってしま うおそれはない。このように各突部７２，７３の幅Ｗ２，Ｗ１を、Ｗ１＞Ｗ２に 選び、かつ突部７２の硬度をもう一方の突部７３の硬度よりも高い硬度とするこ とによって、長期の使用によって硬度の低い突部７２が摩耗しても流路が狭くな ってしまうおそれはなく、所定の流量を確実に得ることができる。

【００２７】 また硬度が低い突部７２が形成される絞り補助部材６８は、前述したように蓋 体７０によって支持部材５８、したがってモータケーシング６に着脱可能に設け られるので、突部７２が摩耗したときには絞り補助部材６８だけを交換すればよ く、しかもこの絞り補助部材６８と受圧部材４９とは、ロータ軸１２の上部４１ およびその近傍に設けられるので、バレルカバー３２を開いて容易に前記絞り７ ４を視認することができ、組立て時における組立て精度の管理などを容易に行う ことができ、分解作業に手間を要しない。

【００２８】 図５は、本件考案者の実験によるロータ軸１２のスラスト力と揚程差との関係 を示すグラフである。図５において、ラインＬ１は間隔δ２＝０ｍｍ、ラインＬ ２は間隔δ２＝０．１ｍｍ、ラインＬ３は間隔δ２＝０．２ｍｍ、ラインＬ４は 間隔δ２＝０．５ｍｍにおけるスラスト力と揚程差との関係を示し、ラインＬ１ ０は最小流量Ｑ＝３０ｍ³ ／時の揚程差を示し、ラインＬ２０は標準流量Ｑ＝１ ４１．２ｍ³ ／時の揚程差を示し、ラインＬ３０は最大流量Ｑ＝２１０ｍ³ ／時 の揚程差を示す。また揚程差Δｈは、

【００２９】

【数１】 Δｈ ＝ Ｈ_M − ｈ（ｍ） で示され、ここに、Ｈ_M は圧力室５５における揚程であり、またｈは排出口６９ における揚程である。またこのときの液化ガスは、比重γ＝０．４８５のメタン であり、前記バイパス路７５は内径４ｍｍφのもので回転軸線４５に関して対称 に２つ設けている。このようなグラフから、各流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対応して スラスト力が平衡するのは参照符Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で示される点であり、このと きの間隙δ２は、δ２（Ｐ１）＝０．１４ｍｍ、δ２（Ｐ２）＝０．１５ｍｍ、 δ２（Ｐ３）＝０．１７ｍｍである。特にラインＬ１で示されるように、絞り７ ４にごみなどが付着して、間隔δ２が０となった状態で流量をＱ３からＱ２に変 化させても、下向きスラスト力は変化が少ないことが認められる。

【００３０】 図６は、本件考案者の実験によって確かめられた流量と液化ガス温度との関係 を示すグラフである。この実験においては、液化ガスの吸引液温度が−１５５℃ であり、吸引圧力は０．７９ｋｇ／ｃｍ² Ｇであり、液比熱は０．７４５ｋｃａ ｌ／ｋｇ℃であった。またラインＢ１は液化メタンガスが気化し始める飽和温度 を示し、またラインＢ２は間隙δ２＝０ｍｍ時の温度を示し、ラインＢ３は隙間 δ２＝０．５ｍｍ時の温度を示す。このようなグラフによって、前記絞り部７４ がごみなどの付着によって間隙δ２が０になった場合であっても、液化ガスの温 度は飽和温度に達しないこと、すなわちガス化しないことが示されている。

【００３１】 前述の実施例では、各突部７２，７３を受圧部材４９および絞り補助部材６８ の半径方向内方寄りに形成するようにしたけれども、本考案の他の実施例として 各突部７２，７３を半径方向外方寄りに形成するようにしてもよい。ただし、こ の場合には受圧部材４９の下方への受圧面積を小さくするために、受圧部材４９ の直径を小さくするようにしてもよい。

【００３２】

【考案の効果】

本考案によれば、ケーシングの上部にバイパス路を設けるようにしたので、絞 り部にたとえばごみなどの浮遊物が付着して開口面積が少なくなっても、液化ガ スの流れが遮断されるおそれはなく、所定の流量を得ることができ、これによっ てロータ軸を軸支するたとえば軸受の潤滑および冷却作用を維持することができ 、またモータをも冷却することができる。

【００３３】 また本考案によれば、受圧部材の絞り部を形成する部分を、補助部分の絞り部 を形成する部分よりも半径方向に長く形成し、かつ前記受圧部材の絞り部を形成 する部分を前記絞り補助部材の絞り部を形成する部分よりも高い硬度としたので 、長期の使用によって摩耗したときに、絞り補助部材の前記絞り部を形成する部 分が受圧部材の前記部分に比べて摩耗量を大とすることができ、これによって絞 り補助部材の交換を容易に行うことができる。また絞り部の開口率が前記摩耗に よって小さくなってしまうことはないので、これによってもまた所定の流量を維 持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の全体の構成を示す断面図で
ある。

【図２】ロータ軸１２の上部４１付近を示す拡大断面図
である。

【図３】各突部７２，７３付近を拡大して示す断面図で
ある。

【図４】各突部７２，７３が摩耗したときの状態を説明
するための図である。

【図５】ロータ軸１２に作用するスラスト力と揚程差と
の関係を示すグラフである。

【図６】液化ガスの流量と温度との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ サブマージドポンプ ４ 上向流部 ５ 下向流部 ６ モータケーシング ７ ポンプ室 ８ モータ １１ ポンプ １２ ロータ軸 １８，１９，２０ 流路 ３６，３７ 軸受 ４１ 上部 ４９ 受圧部材 ５２ 外周面 ５３ 下面 ５４ 上面 ５５ 圧力室 ５７ 内周面 ６６ 空間 ６８ 絞り補助部材 ７２，７３ 突部 ７４ 絞り部 ７５ バイパス路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 沖 正典 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)考案者 長山 春雄 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)考案者 小野 光男 大阪市北区芝田１丁目１番４号 阪急ター ミナルビル 東京貿易株式会社大阪支店内 (72)考案者 高松 直實 広島市南区大州５丁目６番28号 株式会社 シンコー内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液化ガスに浸漬されるポンプ本体と、 ポンプ本体のロータ軸に設けられ、ロータ軸を回転する
   モータと、 ロータ軸の上部に固定される受圧部材とを含み、 受圧部材の下面が臨む圧力室を形成し、この圧力室にポ
   ンプ本体から吐出される液化ガスの一部を供給し、 ケーシングの内周面と受圧部材の外周面との間の隙間を
   経て供給される前記圧力室からの液化ガスを、受圧部材
   の上部とケーシングの上部内面との間の絞り部を経て排
   出させ、 前記ケーシングの上部には、受圧部材の外周面とケーシ
   ングの内周面との間の隙間を経て供給される前記圧力室
   からの液化ガスを、部分的に排出するバイパス路を形成
   したことを特徴とする液化ガス用サブマージドポンプ。
2. 【請求項２】 前記受圧部材の絞り部を形成する部分
   は、ケーシングに着脱可能に取付けられる絞り補助部材
   の硬度よりも高い硬度とされ、かつ絞り補助部材の絞り
   部を形成する部分の半径方向長さよりも半径方向に長く
   形成されていることを特徴とする請求項１の液化ガス用
   サブマージドポンプ。