JP3232999B2

JP3232999B2 - 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置

Info

Publication number: JP3232999B2
Application number: JP02645596A
Authority: JP
Inventors: 泰司橋本; 武彦星; 大策田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: JPH09217694A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化ガスタンク用
潜没ポンプ装置に係り、特に、液化天然ガス等の液化ガ
スを貯蔵する液化ガスタンク用のタンク内蔵式潜没ポン
プの揚液管内を満液状態に保ち、ポンプの起動、停止時
における軸受荷重を軽減し、さらに、ポンプ停止直後の
軸受やポンプ固定とポンプ回転体との摺動部の焼損や、
損傷を防止するに好適な液化ガスタンク用潜没ポンプ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な液化ガスタンク用潜没ポンプ装
置について図９および図１０を参照して説明する。

【０００３】図９は、一般的な液化ガスタンク用潜没ポ
ンプ装置の系統図、図１０は、従来の液化ガスタンク用
潜没ポンプ装置の断面図である。

【０００４】図９、１０において、１は液化ガスタン
ク、２は液化ガスタンク１内に垂下された揚液管、２ａ
は、揚液管２の頂部にポンプ吊り上げ機構を有する閉止
板に係るヘッドプレート、３は、揚液管の下部に設けた
吸込弁、４は吊り下げ用ワイヤ、５は、揚液管２内に降
下され前記吸込弁３上の座面２１に設置される潜没ポン
プである。

【０００５】１０は、揚液管２の上部に設けた吐出管、
１１は、複数の吐出管１０が母管１４に接続する手前に
備えた逆止弁、１２は、潜没ポンプ５の中間部に設けた
吐出穴、１３は、吐出管１０から分岐したミニマムフロ
ー配管、１６は、ポンプを吊り上げるリフトバー、１７
はモータケーブル、１８は振動計ケーブル、３０は吊り
上げ用のホイストを示す。

【０００６】すなわち、図１０に示す潜没ポンプ装置に
おいて、潜没ポンプ５は、液化ガスタンク１内に天板１
ａから鉛直に垂下された揚液管２の内部に、ヘッドプレ
ート２ａから吊り下げ用ワイヤー４によって、例えば長
さ数十ｍ垂直に吊り下げられ、揚液管２下部の座面２１
に着座されている。吸込弁３から吸い込まれた液化ガス
は、ポンプ部に昇圧されポンプ中部に設けられた吐出穴
１２から揚液管２内に出て上下に流れ、揚液管２上部の
吐出管１０から吐出される。

【０００７】図９は、従来、一般的に用いられている液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置の系統図であり、一つの
液化ガスタンク１には複数の揚液管２が垂下され、各々
の揚液管２上部の吐出管１０は、逆止弁１１を介して母
管１２に集合するよう構成されている。

【０００８】このような従来の装置では、潜没ポンプ５
が運転を停止すると、揚液管２内に残留した液化ガスは
ポンプ中部の吐出穴１２を通じ、吸込弁３から液化ガス
タンク１へ逆流し、揚液管２の液面は徐々に低下し液化
ガスタンク１内の液面と同じレベルで安定する。したが
って、潜没ポンプ５を再起動する際、潜没ポンプ５は、
吐出液化ガスで揚液管２内を満たすまでの間は、液をお
し上げるだけのわすがの吐出圧力で充分であり、所定の
吐出圧力を発生させることができない。

【０００９】一般的に液化ガスタンク用潜没ポンプは、
例えば、特公昭６１−５５５８号公報記載のように、ポ
ンプ運転時、軸受に負荷されるスラスト力をゼロにする
軸スラスト平衡装置を設けている。しかし、この軸スラ
スト平衡装置は、ポンプが所定の吐出圧力を発生した状
態で機能するため、潜没ポンプ５の軸受（図１０には図
示せず）は、昇圧された液化ガスを揚液管２内を満たす
までの間約３分間、軸受には、ポンプ回転体重量がスラ
スト荷重として負荷される。

【００１０】揚液管２内の液化ガスの逆流を防止する、
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置として、例えば、特開
平１−１７７４９３号公報記載の技術が知られている。
この公報では、ポンプ停止時における揚液管内の液化ガ
スの逆流を防止するため、潜没ポンプの吐出穴に逆止弁
を設けている。しかし、この逆止弁は完全な閉塞ができ
ないためわずかな逆流が生じる。また、液化ガスが気化
しやすいガス種であるときには、周囲からの入熱により
気化してしまう。揚液管内の液面は、徐々に低下し、長
期間ポンプを停止させたままにしておくと、揚液管内の
液面高さは、結局、液化ガスタンク内の液面高さと同じ
となってしまう。さらに、潜没ポンプの吐出穴に逆止弁
を設けた場合、ポンプ停止後、吐出穴からの液化ガスの
逆流がなくなる。ポンプ内の液化ガスは、ポンプ運転中
の機械的損失、電気的損失などから数℃温度上昇してい
るため、ポンプが停止し、吐出圧力が下がると同時に気
化してしまう。一方、ポンプの回転体は慣性のため、回
転を続けるが、この時軸受や固定体との摺動部は、潤滑
がなくなるため、温度上昇し、焼損や損傷を起こす可能
性があることに、充分な配慮がなされていなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
潜没ポンプ起動の際、軸受にスラスト荷重が作用し、軸
スラスト荷重の有無によって軸受寿命が大きく左右され
る液化ガスタンク用潜没ポンプでは、軸受寿命が著しく
短縮されるという問題があった。また、潜没ポンプ停止
直後は、ポンプ内の液化ガスの気化によって、軸受や固
定体との摺動部が焼損や損傷を起こす問題があった。

【００１２】本発明の目的は、液化ガスタンク内に複数
台設置された潜没ポンプの何れかがが停止した場合で
も、その停止したポンプの再起動時に軸受に作用するス
ラスト荷重を低減し、軸受寿命を伸ばすことのできる液
化ガスタンク用潜没ポンプ装置を得ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、液化ガスタンク内に垂下された複数の揚
液管と、これら各揚液管の下部に設けた吸込弁と、前記
液化ガスタンク上部から前記各揚液管内に降下され前記
吸込弁上の座面に設置される複数の潜没ポンプとを備
え、前記潜没ポンプの中間部付近にはポンプ内で昇圧さ
れた液化ガスを揚液管内に吐出する吐出穴を備え、前記
各揚液管の上部には液化ガスを外部へ送液するための吐
出管を接続し、前記各揚液管の頂部にはポンプ吊り上げ
機構を有する閉止板を備え、前記各揚液管の各吐出管を
逆止弁（１１）を介して母管に接続するように構成した
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置において、前記各潜没
ポンプには、ポンプ運転により、該ポンプが所定の吐出
圧力を発生した状態で、スラスト軸受に負荷されるスラ
スト力をほぼゼロにするように機能する軸スラストバラ
ンス機構を備え、前記吐出穴には、ポンプ運転中は開い
ており、ポンプ停止時は揚液管内の液柱による圧力によ
って閉じる逆止弁を設け、さらに、前記母管と各ポンプ
吐出管の逆止弁上流側とを接続する連通管をそれぞれ設
け、ポンプが停止している揚液管内に、運転中のポンプ
側から微量の吐出液が供給されるように構成したことを
特徴とする。

【００１４】なお、前記母管を他の液化ガスタンクの母
管にも接続し、ポンプが停止している揚液管内に、他の
液化ガスタンクに設置された運転中のポンプ側からも吐
出液を供給できるようにしても良い。また、連絡管に絞
り機構を設けたり、あるいは連通管に制御弁を設け、ポ
ンプ運転前に該制御弁を開くように制御回路を構成する
こともできる。

【００１５】また、潜没ポンプ上部に、ポンプ停止直
後、ポンプ内に発生するガスを、揚液管内に排出すると
共に、適量の液化ガスをポンプ内に注入させる連通穴を
設けるとなお良い。

【００１６】上記構成により、揚液管内の液面低下を防
止し、常時満液状態を保つことにより、潜没ポンプは、
起動と同時に所定のポンプ吐出圧力を発生することがで
きる。このため、潜没ポンプ起動整に軸受に作用するス
ラスト力は、軸スラスト平衡装置が機能することにより
ほぼゼロにすることができる。この作用によって、軸受
寿命を長くすることができる利点がある。

【００１７】また、潜没ポンプ上部に前記連通穴を設け
るようにしたものでは、潜没ポンプ停止直後、ポンプ内
で発生したガスが、ポンプモータ室上部の前記連通穴か
ら、揚液管へ排出されると共に、ポンプ内に液化ガスが
注入されるため、ポンプの回転体が慣性回転していて
も、軸受や、回転体と固定体との摺動部は液化ガスで、
潤滑され、焼損や損傷する恐れがない利点がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図１な
いし図８を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施例に係る液化ガス
タンク用潜没ポンプ装置の縦断面図、図２は、図１の装
置の潜没ポンプの縦断面図、図３は、本発明の一実施例
に係る液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の系統図であ
る。図中、図９、１０と同一符号のものは同等部である
から、その説明を省略する。

【００２０】図１に示すように、潜没ポンプ５は、液化
ガスタンク１内に垂下された揚液管２の底部に設けられ
た座面２１に着座させて設置されている。

【００２１】潜没ポンプ５の構造は、図２に示すよう
に、羽根車５Ｅ、モーターロータ５Ｇ、シャフト５Ｊか
らなる回転体部と、回転体部を支持する上軸受５Ｋ、中
軸受５Ｌ、下軸受５Ｍ、ステージ５Ｆ、モータステータ
５Ｈ、ケーシング５Ｎからなる固定部、および軸スラス
トバランス機構部５Ｐにより構成されている。前記羽根
車５Ｅ等からなるポンプ部とモータ部との中間部に複数
の吐出穴１２が開口し、該吐出穴１２の内側に逆止弁２
２が装備されている。又、ポンプのモータ室上部には、
連通穴５Ｑを設けている。

【００２２】揚液管２の底部には吸込弁３が設けられて
いる。

【００２３】揚液管２の頂部の開口部は、ヘッドプレー
ト２Ａで閉止されている。また、揚液管２の上部には吐
出管１０が接続されている。

【００２４】吐出管１０から先は図３に示す。すなわ
ち、複数の揚液管２の各吐出管１０は逆止弁１１を介し
て母管１４に接続されており、それぞれの揚液管２から
吐き出された液化ガスを合流する。逆止弁１１は、各揚
液管２から吐出され合流した高圧吐出液の逆流を防止す
るためのものである。

【００２５】また、吐出管１０の逆止弁１１の手前（上
流側）には、ポンプの締切運転を防止するミニマムフロ
ー配管１３が各吐出管１０毎に設けられ、このミニマム
フロー配管１３は、液化ガスタンク１に通じる。さら
に、各吐出管１０は、連通管１８によって、母管１４に
連結されている。

【００２６】このような装置のポンプ運転時の動作を説
明する。

【００２７】ポンプ運転時における液化ガスの流れは、
液化ガスタンク１内の液化ガスが吸込弁３から潜没ポン
プ５内に吸い込まれ、羽根車５Ｅの回転により昇圧され
たポンプ中部に設けられた吐出穴１２から揚液管２に吐
き出される。吐出穴１２に設置された逆止弁２２は、吐
出吸力によって開かれる。ポンプから吐き出された液化
ガスは、揚液管２内を通り、吐出管１０から液化ガスタ
ンク外部へ送液される。吐出管１０から先は、逆止弁１
１を通り、母管１２に導かれ、別の吐出管から吐き出さ
れた液化ガスと合流して蒸発器（図示せず）へ送られ
る。

【００２８】潜没ポンプ５が停止したとき、揚液管２内
に残留した液化ガスは、吐出穴１２の逆止弁２２と、座
面２１の閉鎖により、揚液管２内に貯溜される。揚液管
２内に残留した液化ガスの液面は、ポンプ吐出穴１２の
逆止弁２２と、座面２１の閉塞が完全ではないこくとに
よる漏洩と、ポンプのモータ室上部の連通穴５Ｑからの
逆流と、外部入熱による液化ガスの気化により徐々に低
下するが、連通管１８から、別の運転中のポンプの液化
ガスが供給されるため、揚液管２内は満液状態に保たれ
る。又、潜没ポンプ５の停止直後、ポンプ内の液化ガス
が気化した状態で、ポンプ回転体が、慣性回転すること
により、軸受５Ｋ、５Ｌ、５Ｍ、ポンプ固定体とポンプ
回転体との摺動部が焼損や損傷を起こす問題について
は、前記ポンプ上部の連通穴５Ｑから、適量の液化ガス
が、ポンプ内に注入され、注入された液化ガスが前記の
軸受、摺動部を潤滑するため、焼損や損傷を防止するこ
とができる。

【００２９】潜没ポンプ５が再起動するとき、前述のよ
うに揚液管２内は満液状態であるため、潜没ポンプ５
は、起動と同時に所定の吐出圧力を発生させることがで
きる。すなわち、ポンプ起動と同時に、軸スラストバラ
ンス機構５Ｐが機能し、軸受スラスト荷重をゼロとし、
軸受寿命を伸ばすことができる。

【００３０】本実施例によれば、液化ガスタンク用潜没
ポンプの欠点である、ポンプ起動時の軸受荷重による軸
受寿命に与える悪影響をなくし、さらに、ポンプ停止直
後の軸受や摺動部の焼損、損傷を防止し、信頼性を向上
させることができる。

【００３１】図４は、本発明の他の実施例に係る液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置の系統図である。図中、図２
と同一符号のものは先の実施例と同等部であるから、そ
の説明を省略する。

【００３２】図４の実施例が図３の実施例と相違すると
ころは、連通管１８Ａに絞り機構に係るオリフィス１９
を設けたことである。これにより、適度な給液量に調整
することが可能になるものである。

【００３３】図５は、本発明のさらに他の実施例に係る
液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の系統図である。図
中、図３と同一符号のものは先の実施例と同等部である
から、その説明を省略する。

【００３４】図５の実施例が図３の実施例と相違すると
ころは、連通管１８Ｂにバルブ（制御弁）２０を設けた
ことである。

【００３５】潜没ポンプ５を、長期にわたり停止させる
場合、その間ポンプ停止中の揚液管２に、液化ガスを供
給するのは、わずかではあるが運転効率が低下するの
で、図５に示すように、連通管１８Ｂにバルブ２０を設
け、運転する予定のない期間は、バルブ２０を閉め給液
をやめ、運転前に、バルブを開き、揚液管２に液化ガス
を供給し、満液状態にしてから潜没ポンプ５を起動させ
る効率的な方法を取ることができる。

【００３６】以上、実施例１〜６を示したが、これら
は、潜没ポンプの使用条件に適した組合せをとることが
できる。

【００３７】図６は、本発明の他の実施例に係る液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置の系統図である。図中、図３
と同一符号のものは先の実施例と同等部であるから、そ
の説明を省略する。

【００３８】図６の実施例が図３の実施例と相違すると
ころは、１つの液化ガスタンクに２系統以上の母管があ
る場合、それぞれの母管１４Ａ，Ｂと吐出管１０を連通
管１８Ｅによって、連結したことである。

【００３９】これにより、各揚液管の送液系統が、複数
の場合１つの系統のポンプが停止していても、他の系統
の運転中ポンプから、停止中のポンプの揚液管に給液が
可能になるものである。

【００４０】図７は、本発明の他の実施例に係る液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置の系統図である。図中、図３
と同一符号のものは、先の実施例と同等部であるから、
その説明を省略する。

【００４１】図７の実施例が図３の実施例と相違すると
ころは、連通管１８Ｃを、他の液化ガスタンクの配管１
４と連結し、さらに、吐出管１０と連通管１８Ｃを連通
管１８Ｄによって連結したことである。

【００４２】これにより、１つの液化ガスタンクの潜没
ポンプが、全て停止していても、他の液化ガスタンクの
運転中ポンプから、停止中のポンプの揚液管への給液が
可能になるものである。

【００４３】ここで示す連通管１８Ｃ，１８Ｄの連結方
法には、種々のやり方が考えられるが、これは、実際の
液化ガスタンクの配置や、配管経路に最適な方法を用い
ればよい。

【００４４】図８は、本発明の実施例３の他の実施例に
係る液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の系統図である。
図中、図７と同一符号のものは、先の実施例と同等部で
あるから、その説明を省略する。

【００４５】図８の実施例が図７の実施例と相違すると
ころは、複数の液化ガスタンクの母管が共通の場合、各
液化ガスタンクの揚液管の吐出管１０を複数の液化ガス
タンクと共通の母管１４と連通管１８Ｆによって、連結
したものである。

【００４６】これにより、１つの液化ガスタンクの潜没
ポンプが、全て停止していても、他の液化ガスタンクの
運転中ポンプから、停止中のポンプの揚液管への給液が
可能になるものである。

【００４７】ここで示す連通管１８Ｆの連結方法には、
種々のやり方が考えられるが、それは、実際の液化ガス
タンクの配置や、配管経路に最適な方法を用いればよ
い。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、液化ガスタンク内に複
数台設置された潜没ポンプの何れかがが停止した場合で
も、揚液管内を満液状態に保つことができるから、その
停止したポンプの再起動時に軸受に作用するスラスト荷
重を低減し、軸受寿命を伸ばすことのできる液化ガスタ
ンク用潜没ポンプ装置が得られる効果がある。

【００４９】また、潜没ポンプ上部に連通穴を設けるよ
うにしたものでは、潜没ポンプ停止直後、ポンプ内で発
生したガスが、ポンプモータ室上部の前記連通穴から、
揚液管へ排出されると共に、ポンプ内に液化ガスが注入
されるため、ポンプの回転体が慣性回転していても、軸
受や、回転体と固定体との摺動部は液化ガスで、潤滑さ
れ、焼損や損傷する恐れがない効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液化ガスタンク用潜没
ポンプ装置の縦断面図である。

【図２】図１の装置の潜没ポンプの縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る液化ガスタンク用潜没
ポンプ装置の系統図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置の系統図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例に係る液化ガスタン
ク用潜没ポンプ装置の系統図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置の系統図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置の系統図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る液化ガスタンク用潜
没ポンプ装置の系統図である。

【図９】一般的な液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の系
統図である。

【図１０】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の断
面図である。

【符号の説明】

１…液化ガスタンク、２…揚液管、２Ａ…ヘッドプレー
ト、２ｂ…リフトバー、２ｃ…支持板、２ｄ…受圧板、
２ｅ…フランジ、３…吸込弁、５…潜没ポンプ、５Ｑ…
連通穴、１０…吐出管、１１…逆止弁、１２…吐出穴、
１４、１４Ａ、１４Ｂ…母管、１８、１８Ａ、１８Ｂ、
１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆ…連通管、１９…オリ
フィス、２０…バルブ、２１…座面、２２…逆止弁。

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−189982（ＪＰ，Ａ) 特開平６−307376（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−122796（ＪＰ，Ａ) 特開平１−177493（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−100688（ＪＰ，Ｕ) 特公昭61−5558（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 7/02 F04D 13/00 F17C 7/00 F04B 15/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液化ガスタンク内に垂下された複数の揚液
管と、これら各揚液管の下部に設けた吸込弁と、前記液
化ガスタンク上部から前記各揚液管内に降下され前記吸
込弁上の座面に設置される複数の潜没ポンプとを備え、
前記潜没ポンプの中間部付近にはポンプ内で昇圧された
液化ガスを揚液管内に吐出する吐出穴を備え、前記各揚
液管の上部には液化ガスを外部へ送液するための吐出管
を接続し、前記各揚液管の頂部にはポンプ吊り上げ機構
を有する閉止板を備え、前記各揚液管の各吐出管を逆止
弁（１１）を介して母管に接続するように構成した液化
ガスタンク用潜没ポンプ装置において、前記各潜没ポンプには、ポンプ運転により、該ポンプが
所定の吐出圧力を発生した状態で、スラスト軸受に負荷
されるスラスト力をほぼゼロにするように機能する軸ス
ラストバランス機構を備え、前記吐出穴には、ポンプ運転中は開いており、ポンプ停
止時は揚液管内の液柱による圧力によって閉じる逆止弁
（２２）を設け、さらに、前記母管と各ポンプ吐出管の逆止弁（１１）上
流側とを接続する連通管をそれぞれ設け、ポンプが停止
している揚液管内に、運転中のポンプ側から微量の吐出
液が供給されるように構成したことを特徴とする液化ガ
スタンク用潜没ポンプ装置。
【請求項２】前記母管は他の液化ガスタンクの母管にも
接続され、ポンプが停止している揚液管内に、他の液化
ガスタンクに設置された運転中のポンプ側からも吐出液
を供給できるようにしたことを特徴とする請求項１記載
の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。
【請求項３】連通管に絞り機構を設けたことを特徴とす
る請求項１記載の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。
【請求項４】連通管に制御弁を設け、ポンプ運転前に該
制御弁を開くように制御回路を構成したことを特徴とす
る請求項１記載の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。
【請求項５】ポンプ停止時に、潜没ポンプのモータ室
に、揚液管内の液を注入するように、潜没ポンプの上部
に、揚液管とポンプのモータ室内とを連通する連通穴を
設けたことを特徴とする請求項１記載の液化ガスタンク
用潜没ポンプ装置。