JPS60237194A - 立形モ−タ−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〕 本発明は立形モーターポンプ、特に極低温液体等の低粘
度の送給液体を吸み上げる浸漬形電動ボ／プに好適な立
形モーターポンプに関する。

〔発明の背景〕

一般に立形モーターポンプ、例えば立形サブマージドポ
ンプのように、水や極低温液体の如く低粘度の送給液体
を扱う機器は、その主軸受に耐食金属製の玉軸受を使用
する。

この玉軸受は、低粘度送給液体によって潤滑される構造
となるため、油潤滑玉軸受のように高負荷長寿命を期待
するのは困難であり１種々゛の工夫が成されている。し
かしながら、玉軸受の長寿命化は難しく、軸受に作用す
る負荷を低減する荷重軽減装置や静圧スライド軸受装置
が併合される場合が多い。

第１図、第２図および第３図は、上述のような装置を用
いた従来の立形サブマージドポンプを示している。

外部ケーシング１の上部フランジにはエンドケースが締
付は固定されており、このエンドケース３に内部ケーシ
ング２が固定されている。内部ケーシング２の内側に固
定子鉄心と巻線とから成る電磁固定子７が固定され、こ
の固定子７と所定間隙をもって回転子鉄心と巻線とから
成る回転子６が配置されてモータ一部が構成されている
、このモータ一部の下にインペラ８等のポンプ部が構成
されている。

モータ一部とポンプ部は、中空となったモーター側回転
軸内にポンプ側回転軸を嵌合固着して、一体的な回転主
軸４を構成することによって連結されている。

ポンプインペラ８は通常多段に構成され、これを内包す
るポンプケーシング１ｏは、インペラ１段毎に輪切形状
とされ、その後インローにより階段状忙形成されている
。

ところで、上述した回転主軸４は、モータ一部を上下２
個の玉軸受５Ａ、５Ｂによって、またポンプ部を最下端
のラジアル静圧軸受９によって支持されている。第２図
は玉軸受５Ｂを示している。

この玉軸受５Ｂは、内部ケーシング２のボス部１９の内
部に保持した下部スライド静圧軸受１７によ・り支承し
た軸受ケース１５内に収納されている。下部静圧スライ
ド軸受１７′には、吐出路２０に連通する分岐孔２２お
よび下圧力室２４が装設され、これらはオリスイス孔１
７ａを介して内通している。玉軸受５Ａは、ボス部１９
ではなく上部エンドケース３の内壁部に固定した軸受ハ
ウジング１８内で、同様に構成されてい木。また玉軸受
５Ｂの下方には荷重軽減装置が構成されており、この荷
重軽減装置は、スリーブ３１によって回転主軸４に固定
した回転ラム１１と、内部ケーシング２の下端ボス部１
９の内周部に固定した固定シリンダー１２とから成る。

ポンプ部下端に構成したラジアル静圧軸受９は、第３図
に示すようにポンプ下フレーム２５に取り付けられ、回
転主軸４の下端に嵌着した下部スリープ２６との間に所
定間隙をもって対向させられている。ラジアル静止軸受
９の下部スリーブ２６との対向部には静止ボケッ）３０
が形成され、このボヶッ）３０はオリフィス細孔２９を
介して圧力室２８に連通し、更に導入孔２７へと通じて
いる。

次に、このような構成の立形サブマージドポンプの動作
について説明する。　゛ 今、固定−子７が励磁されると回転子・６が回転し、回
転子６と共に回転主軸４およびインペラ８も回転ず”る
。インペラ８の回転によりサクション側の送給液体は、
インペラ羽根内に流入し、多段に構成されたインペラ８
で順・次昇圧されて矢印の如く吐出路２０に流出し、そ
の主流は図示しない外部連結配管へ移送される。−”方
、・昇圧された送給液体の一部は各軸受部の潤滑剤ある
いは電磁装置コイル等の冷′却もしくは荷重軽減装置用
として用いられる゛。　）゛ ：　つまり、第２図の矢印の如く荷重軽減装置の回転ラ
ム１１の下端面に流入した送給液体は上方向へのスラス
ト力を発生させ、インペラ８に生ずる下向きのスラスト
力と平衡する。また回転ラム１１と固定シリンダー１２
の内周間隙部を通過した送給液体は、下部玉軸受５Ｂ内
に入って潤滑剤として作用し、更に第１図のモーター下
室３２に流入し、次いで固定子６、回転子７から成る電
磁装置の□コイル等を冷却してモーター上室３３に到達
する。モーター上室３３に流入した送給液体は、上部玉
軸受５Ａを経てサクション側へ・送出される。また吐出
路２０を通る送給液体の一部は、七′の上下部に穿孔さ
れた分岐孔２１　、２２にも流入し、上部工″軸受５へ
の下圧力室２３および下部玉軸受５Ｂの下圧力室２４に
供給される。両圧力室２３　、２４に供給された液体・
は、静圧スライド軸受１７に配孔されたオリフィス１７
ａ　。

を介して、第２図に示す軸受ケース１５の外周部の間隙
部に流入し回部に静圧による圧力膜を形成し、この圧力
膜によって□軸受ケース１５を支承する。同様にして静
圧スライド軸受１６の軸受ケースも支承される。更に、
インペラ外周近傍に穿孔された導入孔２７から導−びか
れた液体は、第３図に示すように圧力室２８内に流入し
、オリフィス細“孔２９を介”して静圧ポケット３０に
供給され、回部に静圧分布形態の圧力膜を形成し、この
自動調心作用によって回転主軸４を支持する。

ここで、運転時における各軸受の挙動を見ると、停止時
において第２図の左半分の如く自重によって最下位置ま
で落下しているが、始動すると同図右半分の如く昇圧し
た送給液体によって荷重軽減装置の回転ラム１１が押上
げられ、同時に回転主軸４が上方に移動し、回転ラム１
１の上端と固定シリンダー１２の下端に設定された釣合
隙間で運転が続けられる。また玉軸受５Ｂの外周部には
回転しないで軸方向に自由に動くことができる静圧スラ
イド軸受１７が装備されているため、玉軸受５Ｂは回転
主軸４の上下移動に追随し、スラスト荷重は負荷されず
玉軸受の片当りや偏負荷による異常現象の発生はない。

更に、インペラ８の外周部にはラジアルディフューザー
３４を使用しているので、ラジアル方向に安定であり、
水力学的なアンバランスを生じない。

しかしながら、回転主軸４はモータ一部とポンプ部を嵌
合して一体化したものであってポンプ部が縦長の細い・
軸となっており、また多段のインペラ８が付加されてい
る。しかも、インペラ８の回転によって生ずる回転曲げ
、あるいは送給液体が極低温液体である場合、冷熱によ
る軸変形が相伴って軸振れが増大し、各インペラ８のボ
ス部３５およびマウスリング部３６は、その対向摺動部
においてメタルコンタクト状態を呈するようになる。こ
の極当りが連続的に発生すると異常摩耗によって多量の
金属粉が発生する。この金属粉が送給液体の流れによっ
て移送され、玉軸受５Ａ、５Ｂ部へ混入し、固形異物化
して軸受へ噛い込み焼損あるいはロッキング等の軸受事
故へと発展する危険がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した回転主軸の軸振れを防止した
立形モーターポンプを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記の目的を達成するため、ポンプケーシング
のボス部の少なくとも１つに玉軸受を構成し、この玉軸
受によって回転主軸のポンプ部を支承したことを特徴と
する。

回転主軸４は、モータ一部の中空の径大部内にポンプ部
の径小部を嵌５合して一体的に構成されており、その上
端部は従来と同様に玉軸受５ＡＪＣよって支承されてい
る。玉軸受５Ａの軸受ケース１４は、所定隙間を介して
静止スライド軸受１６内に嵌入され、この静止スライド
軸受１６はエンドケース３１Ｃ固定した軸受ハウジング
１８の下端筒部内に固定されている。軸受ケース１４と
静止スライド軸受１９１％１１の隙間は、オリフイース
孔２５．上圧力室２３および分峠孔２１を介して吐出路
２ｏに連通している。

回転主軸４のモータ一部の下部には玉軸受５Ｂはな（荷
重軽減装置のみが構成されている。この荷重軽減装置は
第２図の従来構成と同様に、スリーブ３１によって回転
ラム１１を回転主軸４に固定し、この回転ラム１１を固
定シリンダー１２内に嵌入している。固定シリンダー１
２はエンドケース３に固定した内部ケーシング２のボス
部１９の内側に固定されている。

回転主軸４の下端に従来設けていたラジアル静圧軸受は
なく、回転主軸４の下端には最下段のインペラ８が取り
付けられている。

ポンプインペラ８は多段に構成され、各インペラ８１Ｃ
対応するポンプケーシング１０は、分解および組立てを
容易にするため各段毎に取外しできる輪切形状に成され
、その後インローによって階段状に成されている。多段
に構成されたインペラ８のうち、最上端と最下端に設け
たインペラ８のポンプケーシング１ｏには玉軸受５Ｃが
設、けられている。　− 玉軸受５Ｃが設けられたインペラ８部分の拡大図を第５
図に示している。玉軸受５Ｃは、上下方向の移動を容易
にする、ため内輪を回転主軸４に直接ゆる。く嵌合し、
外輪をポツプケージングｌＯのボス部３号（固く保持し
て構成されている。またインペラ８は、その内径側に回
転割りスリーブ３７を装着して玉軸受５Ｃと、の間に所
定隙間Ｃを有して固定されており、ボ／プマウスリング
部３６は従来と同様に摺動部材３８Ｖｃ対向して配置さ
れている。

動作は従来の場合と同様であり、昇圧した送給液体の一
部が荷重軽減装置の回転ラム１１に作用すると、回転主
軸４に結合された回転部全体が上方に押し上げられ、所
定隙間Ｃに相当する分だけ上方に移動するとインペラ８
の上端と玉軸受５Ｃの内輪の下端とが面接触によって連
結され、回転主軸４は振動源に最も近い所で玉軸受５Ｃ
によって振れを規制される。

このようにして、インペラ８の回転による回転主軸４の
振れ、あるいは冷熱による軸変形による回転主軸４の振
れは発生部近傍で効果的に防止され、従来のよう忙ボ／
プマウスリング部３６がメタルコンタクト状態となって
金属摩耗粉を発生することはなくなり、長期にわたって
安定した運転が可能となる。また玉軸受５Ｃの構成のた
めにポンプケーシング１０のボス部３５を利用している
ので、回転主軸４の支持のために、その軸長を増大する
ことなく支持構造か得られ、従来に比べて回転主軸４の
軸方向に小型化した立形モーターポンプが得られる。

更に、従来は玉軸受５Ｂの静圧スライド軸受１７および
ラジアル静圧軸受９の負荷能力を高めるため、軸受隙間
を拡大して送給液体を多量に回部へ供給しているが、こ
れはポンプ効率を大幅に低下させるものであり、本実施
例は上記静圧部をなくしているのでポンプ効率を向上す
ることができる。

すなわち、一般にポンプ効率ηは、全吸込量をＱとし全
吐出量をＱ′とするとき η＝　ＣＶＱ　・・・・・・・・・・・・・・・（１）
で表わされる。

しかし従来の立形モーターポンプでは、潤滑用および冷
却用等に吐出液体を用いているため、全吐出量αは、上
部玉軸受５Ａへの供給量をＱｏ、下部玉軸受５Ｂへの供
給量をＱｔよびラジアル静圧軸受９への供給量をＱ、と
すると、 （ｊ＝　Ｑ＋＋Ｑｔ＋Ｑａ　・・・・・・・・・（２）
となる。各軸受部への送給液体の供給量の割合は、設定
隙間から算定すると、最も供給量の多いＱ、をｌとすれ
ばＱ　＋　＝　Ｑｔ　＝　０．５　程度である。

従って、本実施例によれば下部玉軸受５Ｂおよびラジア
ル静圧軸受９を無くすることができるので、Ｑ＊＝Ｑｓ
＝　０となり、従来例に対して２５％程度の供給量で済
む。このためポンプ効率ηを大幅に向上させることがで
きる。

上記の実施例では、複数のポンプケーシング１゜のうち
最上段と最下段の２つに玉軸受５ｃを構成シタ力、イン
ペラの段数に応じて任意の数とスルことができ、また位
置も最上段および最下段から２番目のポンプケーシング
に玉軸受を構成しても良い。各実施例で、玉軸受をポン
プケーシング１゜が単体のときに固着すれば、作業性を
向上して煩雑な調整作業を省略することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、回転主軸の上端ヲ玉軸受
で支承し、また下端部はポンプケーシングのボス部に設
けた少なくとも１つの玉軸受で支承したため、回転主軸
の軸長を短かくして支持できると共に、振動源であるイ
ンペラ近傍において効果的に回転主軸の振れを防止する
ことができる

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の立形モーターポンプを示す縦断面図、第
２図および第３図は第１図のそれぞれ異なる要部拡大図
、第４図は本発明の一実施例による立形モーターポンプ
の部分縦断面図、第５図は第４図の要部拡大図である。 １・・・・・・外部ケーシング、２・・・・・・内部ケ
ーシング、４・・・・・・回転主軸、５Ａ、５Ｃ・・・
・・・玉軸受、６・・・・・・回転子、７・・・・・・
固定子、８・・・・・・インペラ、１０・・・・・・ポ
ンプケーシング、３５・・・・・・ボス部。 第１図 ↑　２Ｆｉｌｉ’） 才　３５ｉ１ 才　４　閏 〃 Ｔ　５　圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転主軸の上方にモータ一部を構成し、上記回転主
   軸の下方に複数のインペラを有するポンプ部を構成し、
   上記ポンプ部の下方から上記モータ一部を介して送給液
   体を吐出する立形モーターポンプにおいて、上記回転主
   軸の上記モータ一部よりも上方端に第１の玉軸受を構成
   し、上記インペラに対応するポンプケーシングの少なく
   とも１つのボス部に第２の玉軸受を構成し、上記！１ｍ
   よび第２の玉軸受で上記回転主軸を支承したことを特徴
   とする立形モーターポンプ。 ２、上記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上
   記第２の玉軸受は、上記インペラの上下両端近傍に位置
   する上記ポンプケーシングのボス部にそれぞれ構成した
   ことを特徴とする立形モーターポンプ。 ３、上記特許請求の範囲第１項記載のものｋおいて、上
   記第２の玉軸受の内輪は上記回転主軸にゆるく嵌合し、
   上記内輪の下端面と、回部の上記インペラの上端面との
   間に、所定隙間を形成したことを特徴とする立形モータ
   ーボ／プ。