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JP3435196B2 - 液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置 - Google Patents
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JP3435196B2 - 液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置 - Google Patents

液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置

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JP3435196B2
JP3435196B2 JP27928893A JP27928893A JP3435196B2 JP 3435196 B2 JP3435196 B2 JP 3435196B2 JP 27928893 A JP27928893 A JP 27928893A JP 27928893 A JP27928893 A JP 27928893A JP 3435196 B2 JP3435196 B2 JP 3435196B2
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pressure chamber
axial thrust
balance
high pressure
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哲也 戸谷
四郎 仲平
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  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液化ガスタンク用潜没
ポンプの軸推力平衡装置に関する。
【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4,図5を参照して説明する。
【0003】図4は従来の液化ガスタンク用潜没ポンプ
装置の断面図、図5は従来の液化ガスタンク用潜没ポン
プの軸推力平衡装置の断面図である。
【0004】図4,図5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下げ機能をもつ閉止板の
ヘッドプレート、3は揚液管の下部に設けられた吸込
弁、4は吊り下げ用ワイヤ、5は揚液管2内に降下され
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、1
1は吐出弁、12は潜没ポンプ5の中間部に設けた吐出
孔、18はポンプを吊り上げるリフトバー、17はモー
タケーブル、30は吊り上げ用のホイストを示す。
【0006】図4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1aから垂下さ
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4によって、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、ポンプ部で昇圧されポンプ中
部に設けられた吐出孔12から揚液管2内に出て流れ、
揚液管2上部の吐出管10から吐出される。
【0007】図5に示す潜没ポンプ軸推力平衡装置の断
面図において、最終段羽根車6の上部はバランスディス
ク7とバランスシート8が設けられ、その摺動面には高
圧室13から液化ガスが上部に漏洩するのを防ぐためラ
ビリンスが設けられている。
【0008】ポンプ起動運転時には最終段羽根車6を通
り、液化ガスの圧力は最大となる。この吐出圧力により
まずバランスディスク7に上向きの力が作用する。始め
はバランスディスク7下部の高圧室13の圧力が上部の
低圧室14より高くなるため、バランスディスク7が上
方に移動する。バランスディスク7とバランスシート8
により構成される低圧室14の隙間が小さくなるに従
い、バランスディスク7とバランスシート8間の圧力が
高くなるため羽根車による下方に作用する推力と平衡状
態となる。
【0009】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
ンプ中部の吐出孔12を通じ、吸込弁3から液化ガスタ
ンクへ逆流し、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。従って、潜
没ポンプ5を再起動する場合、潜没ポンプ5は吐出液化
ガスで、揚液管2内を満たし吐出弁に達するまでの間
は、液化ガスを押し上げるだけの吐出圧力で十分であり
所定の吐出圧力を発生することができない。
【0010】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプでは、
例えば、特公昭61−5558号公報に記載のように、ポンプ
運転時に軸受に負荷される軸推力をゼロにする軸推力平
衡装置を設けている。しかし、この軸推力平衡装置はポ
ンプが所定の吐出圧力を発生した状態で機能するため、
図5の軸受9には昇圧された液化ガスが揚液管2内を満
たすまでの間、約3分間は、軸受9にはポンプ回転体重
量と羽根車による下方へ作用する推力が負荷されること
になる。
【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、軸受に軸推力が作用するが、起動
時の軸推力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。
【0012】本発明の目的は液化ガスタンク用潜没ポン
プ装置において、ポンプ起動時に軸推力平衡装置の高圧
室側に高圧室13の圧力をさらに高めるための補助羽根
車を設け、起動時より液化ガスが揚液管2内を満たし所
定の吐出圧力を発生する間にも軸推力平衡装置を機能さ
せることにより、起動時に軸受に作用する軸推力を軽減
し、軸受の摩耗,焼損,損傷を防ぎ軸受寿命を伸ばすこ
との可能な液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装
置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、液化ガスタンク内に垂下された揚液管
と、前記液化ガスタンク上部から前記揚液管内に降下さ
れ該揚液管の底部に設けられた座面に着座させて設置さ
れると共にシャフトを支持する軸受を有する潜没ポンプ
と、この潜没ポンプ内で昇圧された液化ガスを揚液管内
に吐出するように設けられた吐出孔と、前記揚液管の上
部に設けられ液化ガスを外部へ送る吐出管とを備え、前
記潜没ポンプの最終段羽根車の上部には、バランスシー
トとシャフトに固定されたバランスディスクにより構成
され、前記最終段羽根車とバランスディスク下部との間
に形成される高圧室(13)と、前記バランスディスク
の上部とバランスシートの間に形成される低圧室(1
4)との圧力バランスにより、前記軸受に作用する軸推
力を軽減させるように構成した軸推力平衡装置を有する
液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置におい
て、前記最終段羽根車とバランスディスク下部との間に
形成される前記高圧室(13)のバランスディスク側に
更に別の高圧室(13a)を形成して、この高圧室(1
3a)に該室(13a)の圧力を前記高圧室(13)の
圧力より更に高めるように補助羽根車を設け、潜没ポン
プの起動直後から前記揚液管内に液化ガスが満たされ所
定の吐出圧力を発生するまでの間にも前記補助羽根車に
より前記高圧室(13a)の圧力を最終段羽根車側の高
圧室(13)よりも更に高めて前記シャフトの軸受に作
用する軸推力を軽減するように構成したことにある。
【0014】さらに軸推力平衡装置部で気化した液化ガ
スを揚液管内に放出するための放出孔を設けた。
【0015】さらに、補助羽根車自身の起動時の軸推力
を軽減するために補助羽根車にバランスホールを備え
た。
【0016】
【作用】上記の技術手段による作用は次の通りである。
【0017】本発明によれば、ポンプ起動時から液化ガ
スが揚液管2内を満たし所定の吐出圧力を発生するまで
の間に軸推力平衡装置には補助羽根車により、さらに高
い圧力を作用させることにより潜没ポンプ起動時に軸受
に作用する軸推力は、軸推力平衡装置が起動直後より機
能することによりゼロにすることが可能である。この作
用によって軸受寿命を長くすることができる。
【0018】さらに、軸推力平衡装置部で気化した液化
ガスは軸受部や摺動部に流入することなく高圧室13か
らバランスディスク7の間に設けられた気化した液化ガ
スを放出するための放出孔より揚液管内に放出すること
ができるため軸受や摺動部の気体混入による焼損,損傷
を防ぐことができる利点がある。
【0019】又、補助羽根車自身でも起動時には軸推力
が発生するため、この軸推力を軽減するための軸推力平
衡装置を備えることにより、軸受にかかる軸推力の低減
効果を大きくすることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の各実施例を図1,図2及び図
3を参照して説明する。
【0021】(実施例1)図1は、本発明の一実施例の
液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置の断面図
である。
【0022】図1に示すように、液化ガスタンク用潜没
ポンプの軸推力平衡装置の構造は、最終段羽根車6,補
助羽根車16,シャフト15,バランスディスク7から
なる回転体部と、回転体部を支持する軸受(図には示さ
れていない)、バランスシート8,ケーシング(図には
示されていない)からなる固定部,高圧室13及び13
a,低圧室14により構成されている。
【0023】このような装置におけるポンプ起動時の動
作について説明する。
【0024】最初、バランスディスクならびに回転部全
体は自重により下がった状態に位置している。
【0025】起動直後より液化ガスは、吸込弁より吸い
込まれ羽根車により昇圧され最終段羽根車6を出た所で
最も高圧になる。そして液面は上昇し揚液管内を満液に
し、吐出弁に達するまでは所定の吐出圧力は発生しな
い。
【0026】起動直後より所定の吐出圧力を発生するま
での間において軸推力平衡装置の高圧室には高圧室の圧
力をさらに高めるための補助羽根車16があることによ
り、所定の吐出圧力に近い圧力がバランスディスク7に
作用するためバランスディスクには上向きに働く推力が
作用する。同時に回転体の自重及び羽根車による下向き
の推力も作用する。
【0027】バランスディスク7とバランスシート8の
摺動面にはラビリンス溝がついており、高圧室から低圧
室への液化ガスの漏れを防いでいる。
【0028】又、低圧室14は上面が開放された構造に
なっており高圧室13aから漏れた液化ガスは低圧室を
通り上方に流れ出るため、起動直後では、バランスディ
スク7の上面,下面にかかる圧力に差を生じるが低圧室
14の上面が開放されており、高圧室13aでは、補助
羽根車により更に高圧となるためバランスディスク7を
押し上げる上向きの力が大きく作用する。この力により
バランスディスク7と共に回転部が上方に移動する、バ
ランスディスク7が上昇すると低圧室14上部の隙間が
閉塞され液化ガスは放出されにくくなるため低圧室14
の圧力はバランスディスク7の上昇に応じて高くなり最
後には上下両方向の推力は釣り合った状態となり回転部
の位置が安定状態を保つ。
【0029】すなわち、ポンプ起動と同時に軸推力平衡
装置が機能することにより、起動時の軸推力をゼロに
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、ポンプ起動時の軸推力による軸受
寿命に与える悪影響をなくすことができる。
【0031】(実施例2)図2は、本発明の第二の実施
例の液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置の断
面図である。
【0032】図2の実施例では図1の実施例に加えて高
圧室13aに揚液管に通じる孔を備えていることが図1
の実施例との相違点である。
【0033】この実施例では昇圧途中等の過程で気化
した液化ガスが軸受部或いは固定部と回転部との摺動部
に混入し焼損損傷が発生することを防止するため
に、発生し気化した液化ガスを高圧室13aから揚液
内に連通する放出孔22を通じて揚液管中に放出する
ようにしたものである。このような放出孔22を設ける
ことにより、軸受部或いは固定部と回転部との摺動部に
気化した液化ガスが混入して焼損や損傷が発生するのを
防止できる。
【0034】(実施例3)図3は、本発明の第三の実施
例の液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置の断
面図である。
【0035】図3の実施例が図1,図2の実施例と異な
るところは、高圧室13の補助羽根車自身にバランスホ
ール23を備えさせたところにある。
【0036】起動時には補助羽根車による下向きの推力
も発生するためバランスディスク7による軸推力平衡機
能が減衰するため、補助羽根車自身にバランスホール2
3を設け、補助羽根車16による下向きの推力をなく
し、図1の実施例の軸推力平衡機能が向上する。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、最終段羽根車とバラン
スディスク下部との間に形成される高圧室(13)のバ
ランスディスク側に更に別の高圧室(13a)を形成し
て、この高圧室(13a)に該室(13a)の圧力を前
記高圧室(13)の圧力より更に高めるように補助羽根
車を設けたので、潜没ポンプの起動直後から揚液管内に
液化ガスが満たされ所定の吐出圧力を発生するまでの間
にも、補助羽根車によりバランスディスク側高圧室(1
3a)の圧力を最終段羽根車側の高圧室(13)よりも
更に高めることができる。これによりシャフトの軸受に
作用する軸推力を軽減することができ、軸受寿命を伸ば
せる液化ガスタンク用潜没ポンプを得ることができる。
【0038】又、気化した液化ガスを揚液管に放出する
放出孔を設けるようにすれば、軸受或いは固定部と回転
部との摺動部に焼損や損傷が発生するのを防止できる。
【0039】さらに、補助羽根車自身にバランスホール
を設けるようにすれば、補助羽根車に発生する下向きの
推力を低減することができ、起動時におけるバランスデ
ィスクによる軸推力平衡機能をより向上させて、軸受に
かかる軸推力低減効果を大きくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液化ガスタンク用潜没ポン
プの軸推力平衡装置の断面図。
【図2】本発明の第二の実施例の液化ガスタンク用潜没
ポンプの軸推力平衡装置の断面図。
【図3】本発明の第三の実施例の液化ガスタンク用潜没
ポンプの軸推力平衡装置の断面図。
【図4】一般的な液化ガスタンク用潜没ポンプの断面
図。
【図5】従来の液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平
衡装置の断面図。
【符号の説明】
6…最終段羽根車、7…バランスディスク、8…バラン
スシート、13,13a…高圧室、14…低圧室、、15
…シャフト、16…補助羽根車、22…放出孔。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−148004(JP,A) 特公 平3−19397(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 7/04,15/00,29/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液化ガスタンク内に垂下された揚液管と、
    前記液化ガスタンク上部から前記揚液管内に降下され該
    揚液管の底部に設けられた座面に着座させて設置される
    と共にシャフトを支持する軸受を有する潜没ポンプと、
    この潜没ポンプ内で昇圧された液化ガスを揚液管内に吐
    出するように設けられた吐出孔と、前記揚液管の上部に
    設けられ液化ガスを外部へ送る吐出管とを備え、 前記潜没ポンプの最終段羽根車の上部には、バランスシ
    ートとシャフトに固定されたバランスディスクにより構
    成され、前記最終段羽根車とバランスディスク下部との
    間に形成される高圧室(13)と、前記バランスディス
    クの上部とバランスシートの間に形成される低圧室(1
    4)との圧力バランスにより、前記軸受に作用する軸推
    力を軽減させるように構成した軸推力平衡装置を有する
    液化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置 におい
    て、前記最終段羽根車とバランスディスク下部との間に形成
    される前記高圧室(13)のバランスディスク側に更に
    別の高圧室(13a)を形成して、この高圧室(13
    a)に該室(13a) の圧力を前記高圧室(13)の圧
    力より更に高めるように補助羽根車を設け、潜没ポンプ
    の起動直後から前記揚液管内に液化ガスが満たされ所定
    の吐出圧力を発生するまでの間にも前記補助羽根車によ
    り前記高圧室(13a)の圧力を最終段羽根車側の高圧
    室(13)よりも更に高めて前記シャフトの軸受に作用
    する軸推力を軽減す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の軸推力平衡装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記バランスディスク
    側の高圧室(13a)と前記揚液管内を連通し、気化し
    た液化ガスを高圧室(13a)から揚液管内に放出する
    ための放出孔(22)を備えていることを特徴とする液
    化ガスタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記補助羽根
    車にバランスホール(23)を設け、当該補助羽根車に
    発生する下向きの軸推力を低減することを特徴とする液
    化ガ スタンク用潜没ポンプの軸推力平衡装置。
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