JPH0219700B2

JPH0219700B2 -

Info

Publication number: JPH0219700B2
Application number: JP12106585A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Niimura
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1990-05-02
Also published as: JPS61280728A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、キヤンドモータポンプにおける自動
スラストバランス装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic thrust balance device for a canned motor pump.

[Prior art]

従来の公知技術としては、実願昭47−055298号
によるものなどがあるが、これらキヤンドモータ
ポンプの基本構造は、第２図に示すように、ポン
プ部とモータ部とに大別された構成であつた。そ
して、ポンプ部はポンプケーシング１′の内部に
インペラ２′を有し、該インペラ２′がロータ軸
７′の前端に固定されたものであつて、モータ部
はステータキヤン５′によりシールされたステー
タ室にステータ３′を有したものであつた。また、
ステータキヤン５′の内側のロータ室には貫通穴
８′が設けられた前記ロータ軸７′と外周にロータ
キヤン６′を有するロータ４′を有し、該ロータ
４′をロータ軸７′に圧入又は接着等により固定さ
れたもので、該ロータ軸７′は前部ベアリングハ
ウジング９′の前部ベアリング１０′と後部ベアリ
ングハウジング１１′の後部ベアリング１２′によ
り支持されたものであつた。 Conventional known technology includes the one disclosed in Utility Application No. 47-055298, but the basic structure of these canned motor pumps is roughly divided into a pump section and a motor section, as shown in Figure 2. It was a composition. The pump section has an impeller 2' inside the pump casing 1', and the impeller 2' is fixed to the front end of the rotor shaft 7', and the motor section is sealed by the stator can 5'. It had a stator 3' in the stator chamber. Also,
The rotor chamber inside the stator can 5' has the rotor shaft 7' provided with a through hole 8' and a rotor 4' having a rotor can 6' on the outer periphery, and the rotor 4' is press-fitted into the rotor shaft 7'. Alternatively, the rotor shaft 7' was fixed by adhesive or the like, and the rotor shaft 7' was supported by the front bearing 10' of the front bearing housing 9' and the rear bearing 12' of the rear bearing housing 11'.

従つて、以上の部品で構成されたキヤンドモー
タポンプであつたので、ポンプケーシング１′の
吸入口１３′の液体はインペラ２′により昇圧され
吐出口１４′に吐出され、又、その液体の一部は
前部ベアリングハウジング９′に開口した流路１
５′を通過し、前部ロータ室１６′に流入し、ステ
ータキヤン５′とロータキヤン６′との間隙により
構成された固定オリフイス１７′の間を通過し、
後部ロータ室１８′に流入し、後部ベアリングハ
ウジング１１′に開口した流路１９′を通過し、ロ
ータ軸７′の貫通穴８′を通過して吸込口１３′に
還流させたものであつた。 Therefore, since the canned motor pump is composed of the above-mentioned parts, the liquid at the suction port 13' of the pump casing 1' is pressurized by the impeller 2' and discharged to the discharge port 14', and the liquid is A passage 1 partially opens into the front bearing housing 9'.
5', flows into the front rotor chamber 16', passes between a fixed orifice 17' defined by the gap between the stator can 5' and the rotor can 6',
The water flowed into the rear rotor chamber 18', passed through the flow path 19' opened in the rear bearing housing 11', passed through the through hole 8' of the rotor shaft 7', and was returned to the suction port 13'. .

そして、前記還流によりロータ４′とステータ
３′との冷却及び前部ベアリング１０′と後部ベア
リング１２′の潤滑がなされることとなつた。 The recirculation cools the rotor 4' and stator 3' and lubricates the front bearing 10' and rear bearing 12'.

そして、また、ロータ軸７′に加わる前方向、
即ちポンプ吸込口１３′方向へのスラスト荷重を
前部ベアリング１０′のスラスト面に受けるため
にスラストカラー２０を設けたものであつた。 Also, the forward direction that is applied to the rotor shaft 7',
That is, the thrust collar 20 was provided to receive the thrust load in the direction of the pump suction port 13' on the thrust surface of the front bearing 10'.

[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来のキヤンドモータポンプに
あつては、ロータ軸７′に加わる前方向へのスラ
スト荷重R_t′は、第２図に示すそれぞれの場所の
圧力と受圧面積をPn′とAn′とで表わすと、 P_t′＝P₁₄′・A₁₃′−P₁₃′・A₁₃′−P₁₆′・A₄′＋P
₁₈・A₄′＝（P₁₄′−P₁₃′）A₁₃′−（P₁₆′−P₁₈′）A
₄′…(1) となる。 However, in the case of a conventional canned motor pump, the forward thrust load R _t ' applied to the rotor shaft 7' is expressed by the pressure and pressure receiving area at each location shown in Fig. 2 as Pn' and An'. Expressed as, P _t ′=P ₁₄ ′・A ₁₃ ′−P ₁₃ ′・A ₁₃ ′−P ₁₆ ′・A ₄ ′+P
₁₈・A ₄ ′=(P ₁₄ ′−P ₁₃ ′)A ₁₃ ′−(P ₁₆ ′−P ₁₈ ′)A
₄ ′...(1).

そして、上式におけるP₁₃′、P₁₄′、A₁₃′はポン
プ部設計時に必然的に決定される値であり、ま
た、P₁₆′、P₁₈′、A₄′もモータ部の出力により決定
される値であるのでスラスト荷重の軽減に苦慮し
たがスラスト荷重Pt′についての最適な設計がな
されず、スラストカラー２０′を設けて前部ベア
リング１０′のスラスト面にてスラスト荷重を受
けさせる構成となり、結局、キヤンドモータポン
プの寿命はスラスト荷重P_t′を受ける前部ベアリ
ング１０′の摩耗具合により決定され、この寿命
は短いものであつた。 In the above equation, P ₁₃ ′, P ₁₄ ′, and A ₁₃ ′ are values that are inevitably determined when designing the pump section, and P ₁₆ ′, P ₁₈ ′, and A ₄ ′ are also determined by the output of the motor section. Since it is a determined value, we struggled to reduce the thrust load, but an optimal design for the thrust load Pt' was not made, so a thrust collar 20' was installed to receive the thrust load on the thrust surface of the front bearing 10'. As a result, the life of the canned motor pump is determined by the degree of wear of the front bearing 10' which receives the thrust load P _t ', and this life is short.

そして、上式におけるP₁₃′、P₁₄′、A₁₃′はポン
プ部設計時に必然的に決定される値であり、又、
残るP₁₆′、P₁₈′、A₄′もモータの出力により決定さ
れる値である。 In the above equation, P ₁₃ ′, P ₁₄ ′, and A ₁₃ ′ are values that are inevitably determined when designing the pump part, and
The remaining values P ₁₆ ′, P ₁₈ ′, and A ₄ ′ are also determined by the output of the motor.

また、ロータ室にはポンプの吐出圧P₁₆′が直接
加わるため、通常0.3mm程度の肉厚が使用される
ステータキヤン５′のみではステータ室を保護で
きず、これによりステータキヤン補強リング２１
を必要とされたなどの問題点があつた。 In addition, since the discharge pressure P ₁₆ ' of the pump is directly applied to the rotor chamber, the stator canon 5', which normally has a wall thickness of about 0.3 mm, cannot protect the stator chamber alone.
There were problems such as the need for

そこで、本発明は、これら問題点を解決する構
造にすることを目的とするものである。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a structure that solves these problems.

[Means for solving problems]

本発明は、ポンプケーシングの内部にインペラ
を有し、該インペラがロータ軸の前端に固定され
たポンプ部と、ステータキヤンによりシールされ
たステータ室にステータを有したモータ部とより
なるキヤンドモータポンプにおいて、前記インペ
ラの後部ウエアリングとロータ軸を支持する前部
ベアリングの前部ベアリングハウジングのライナ
リングにより構成された固定オリフイスによりそ
の内部にバランス室を形成し、該バランス室とロ
ータを収容するロータ室の前部ロータ室を連通す
る流路を設けたことを特徴とする自動スラストバ
ランス装置であり、また、以上自動スラストバラ
ンス装置を備えたキヤンドモータポンプにおい
て、ロータ軸の後端部と後部ベアリングハウジン
グの底平面とにより構成された可変オリフイスを
設けたことを特徴とする自動スラストバランス装
置である。 The present invention provides a canned motor comprising a pump part having an impeller inside a pump casing and the impeller fixed to the front end of a rotor shaft, and a motor part having a stator in a stator chamber sealed by a stator can. In the pump, a fixed orifice formed by a rear wear ring of the impeller and a liner ring of a front bearing housing of a front bearing supporting the rotor shaft forms a balance chamber therein, and the balance chamber and the rotor are accommodated therein. This automatic thrust balance device is characterized in that a flow path is provided that communicates the front rotor chamber of the rotor chamber, and in the canned motor pump equipped with the automatic thrust balance device, the rear end of the rotor shaft and The automatic thrust balance device is characterized in that it is provided with a variable orifice formed by the bottom plane of the rear bearing housing.

以下、この発明を図面に基いて説明すると、第
１図に示す如く、１はポンプケーシング、２はイ
ンペラ、３はステータ、４はロータ、５はステー
タキヤン、６はロータキヤン、７はロータ軸、９
は前部ベアリングハウジング、１０は前部ベアリ
ング、１１は後部ベアリングハウジングを示す。
また、２２はインペラの後部ウエアリングと前部
ベアリングハウジング９のライナリングにより構
成された固定オリフイスであつて、固定オリフイ
ス２２によりバランス室２３を形成し、バランス
室２３と前部ロータ室１６を連通する流路１５を
設け、ロータ軸７の後端面と後部ベアリングハウ
ジング１１の底平面とにより構成された可変オリ
フイス２４を設けたキヤンドモータポンプであ
る。 Hereinafter, this invention will be explained based on the drawings. As shown in FIG. 1, 1 is a pump casing, 2 is an impeller, 3 is a stator, 4 is a rotor, 5 is a stator can, 6 is a rotor can, 7 is a rotor shaft, 9
10 indicates a front bearing housing, 11 indicates a rear bearing housing.
Further, 22 is a fixed orifice constituted by the rear wear ring of the impeller and the liner ring of the front bearing housing 9. The fixed orifice 22 forms a balance chamber 23, and the balance chamber 23 and the front rotor chamber 16 are communicated with each other. This is a canned motor pump which is provided with a flow path 15 that allows the rotor shaft 7 to flow, and a variable orifice 24 that is formed by the rear end surface of the rotor shaft 7 and the bottom plane of the rear bearing housing 11.

[Effect]

従つて、以上の構成であるので、ポンプケーシ
ング１の吸込口１３の液体はインペラ２により昇
圧され吐出口１４により吐出される。しかしま
た、その一部は、インペラ２と前部ベアリングハ
ウジング９により構成された固定オリフイス２２
を通過し、前記固定オリフイス内のスラストバラ
ンス室２３に流入する。そして、前部ベアリング
ハウジング９に設けられた前記バランス室２３と
ロータ室１６を連通する流路１５にて前部ロータ
室１６に流入し、そして、固定オリフイス１７を
通過し後部ロータ室１８、可変オリフイス２４、
ロータ軸７の貫通穴８を通過し吸込口１３に還流
する。 Therefore, with the above configuration, the liquid in the suction port 13 of the pump casing 1 is pressurized by the impeller 2 and is discharged from the discharge port 14. But also part of it is a fixed orifice 22 constituted by the impeller 2 and the front bearing housing 9.
and flows into the thrust balance chamber 23 in the fixed orifice. Then, it flows into the front rotor chamber 16 through a flow path 15 that communicates the balance chamber 23 and the rotor chamber 16 provided in the front bearing housing 9, passes through a fixed orifice 17, and flows into the rear rotor chamber 18. Orifice 24,
It passes through the through hole 8 of the rotor shaft 7 and returns to the suction port 13.

そこで、上記還流により、第２図に示す如き従
来のキヤンドモータポンプと同様にロータ４とス
テータ３の冷却及び前部ベアリング１０と後部ベ
アリング１２の潤滑がなされる。 Therefore, the recirculation cools the rotor 4 and stator 3 and lubricates the front bearing 10 and rear bearing 12, as in the conventional canned motor pump as shown in FIG.

ここで、本発明による前方向のスラスト荷重P_t
について示すと次式で表わされることになる。 Here, the forward thrust load P _t according to the present invention
is expressed by the following equation.

P_t＝P₁₆・A₂₃−P₁₃・A₁₃−P₁₄（A₂₃−A₁₃） −（P₁₆−P₁₈）A₄ ＝（P₁₄−P₁₃）A₁₃−（P₁₆−P₁₈）A₄ ＋（P₁₆−P₁₈）A₂₃ ここで圧力の大小関係は P₁₄＞P₁₆＞P₁₈＞P₁₃ であるから、上式は、 P_t＝（P₁₄−P₁₃）A₁₃−（P₁₆−P₁₈）A₄ −（P₁₄−P₁₆）A₂₃ ……(2) となる。P _t = P ₁₆・A ₂₃ −P ₁₃・A ₁₃ −P ₁₄ (A ₂₃ −A ₁₃ ) −(P ₁₆ −P ₁₈ )A ₄ =(P ₁₄ −P ₁₃ )A ₁₃ −(P ₁₆ −P ₁₈ ) A ₄ + (P ₁₆ − P ₁₈ ) A ₂₃ Here, the magnitude relationship of pressure is P ₁₄ > P ₁₆ > P ₁₈ > P ₁₃ , so the above equation is P _t = (P ₁₄ − P ₁₃ ) A ₁₃ − (P ₁₆ − P ₁₈ ) A ₄ − (P ₁₄ − P ₁₆ ) A ₂₃ ...(2).

そこで、第２図に示す如き従来の前方向のスラ
スト荷重P_t′の(1)式と比較すれば明らかであるが、
バランス室２３の面積A₂₃を任意にとることによ
り、スラスト荷重P_tを任意の値とすることが可能
となる。そこで、上述で明らかなようにスラスト
荷重P_tの値を零とすることが可能となる。そこで
また、固定オリフイス２２の働きにより前部ロー
タ室１６の圧力P₁₆及び後部ロータ室１８の圧力
１８は、第２図の従来のキヤンドモータポンプと
比較し、実験結果によれば、約半分に減圧される
ことにより、ステータキヤン５の保強の為の補強
リング２１は必要とされないことになる。 Therefore, if you compare it with the conventional equation (1) for the forward thrust load P _t ' as shown in Fig. 2, it becomes clear that
By arbitrarily setting the area A ₂₃ of the balance chamber 23, it becomes possible to set the thrust load P _t to an arbitrary value. Therefore, as is clear from the above, it is possible to set the value of the thrust load P _t to zero. Therefore, due to the action of the fixed orifice 22, the pressure P ₁₆ in the front rotor chamber 16 and the pressure 18 in the rear rotor chamber 18 are reduced by about half compared to the conventional canned motor pump shown in FIG. Since the pressure is reduced to 1, the reinforcing ring 21 for reinforcing the stator can 5 is not required.

次に、何らかの要因にて圧力関係に不均衡が生
じた場合についても説明すると、まず、ロータ軸
７が前方向（吸込口１３の方向）に移動した場合
は、可変オリフイス２４の開口面積は大となり還
流量が増し、(2)式のP₁₆とP₁₈の差が大となり、ま
た、P₁₄とP₁₆の差も同じく大きくなりスラスト荷
重P_tは負となりロータ軸７は後方向に引きもどさ
れることになり、また、ロータ軸７が後方向に移
動し、可変オリフイス２４の面積が小となれば、
P₁₆とP₁₈の差が小となり、また、P₁₄とP₁₆の差も
同じく小となりロータ軸７は前方に押しもどされ
ることになる。 Next, we will explain the case where an imbalance occurs in the pressure relationship due to some factor. First, when the rotor shaft 7 moves forward (in the direction of the suction port 13), the opening area of the variable orifice 24 becomes large. As a result, the reflux amount increases, and the difference between P ₁₆ and P ₁₈ in equation (2) becomes large, and the difference between P ₁₄ and P ₁₆ also becomes large, and the thrust load P _t becomes negative, and the rotor shaft 7 is pulled backward. If the rotor shaft 7 is moved backward and the area of the variable orifice 24 becomes smaller,
The difference between P ₁₆ and P ₁₈ becomes small, and the difference between P ₁₄ and P ₁₆ also becomes small, and the rotor shaft 7 is pushed back forward.

従つて、以上のようにロータ軸７は常に中立の
位置を保持しようとし、よつて、第２図の従来の
キヤンドモータポンプのようにスラストカラー２
６を必要とせず、それ故にステータ３とロータ４
の冷却及び前部ベアリング１０と後部ベアリング
１２の潤滑を阻害することなく、構造簡単で長寿
命なキヤンドモータポンプを提供することができ
ることになる。 Therefore, as described above, the rotor shaft 7 always tries to maintain the neutral position, and therefore, as in the conventional canned motor pump shown in FIG.
6 and therefore stator 3 and rotor 4
Therefore, it is possible to provide a canned motor pump with a simple structure and long life without interfering with the cooling of the front bearing 10 and the rear bearing 12 and the lubrication of the front bearing 10 and the rear bearing 12.

〔Effect of the invention〕

以上の結果、本発明は、固定オリフイスを設け
バランス室の面積を任意に設定することによりス
ラスト荷重P_tを零とすることが出来、それによつ
て (1) スラストカラーは省略できる。 As a result of the above, in the present invention, the thrust load P _t can be made zero by providing a fixed orifice and arbitrarily setting the area of the balance chamber, thereby (1) the thrust collar can be omitted.

(2) ステータキヤン補強リングを省略できる。(2) Stator can reinforcement ring can be omitted.

(3) スラストカラー、ステータキヤン補強リング
を省略出来たので構造簡単となる。(3) The structure is simpler because the thrust collar and stator can reinforcement ring can be omitted.

などの効果を有することになり、また、可変オリフイスにより、 (4) 長寿命のキヤンドモータポンプを提供でき
る。(4) A long-life canned motor pump can be provided due to the variable orifice.

ものである。It is something.

[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明のキヤンドモータポンプの断
面図であり、第２図は、従来のキヤンドモータポ
ンプの断面図である。１，１′……ポンプケーシング、２，２′……イ
ンペラ、３，３′……ステータ、４，４′……ロー
タ、５，５′……ステータキヤン、６，６′……ロ
ータキヤン、７，７′……ロータ軸、８，８′……
貫通穴、９，９′……前部ベアリングハウジング、
１０，１０′……前部ベアリング、１１，１１′…
…後部ベアリングハウジング、１２，１２′……
後部ベアリング、１３，１３′……吸込口、１４，
１４′……吐出口、１５，１５′……流路、１６，
１６′……前部ロータ室、１７，１７′……固定オ
リフイス、１８，１８′……ロータ室、１９，１
９′……流路、２０′……スラストカラー、２１′
……補強リング、２２……固定オリフイス、２３
……スラストバランス室、２４……可変オリフイ
ス。 FIG. 1 is a sectional view of a canned motor pump of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional canned motor pump. 1, 1'... Pump casing, 2, 2'... Impeller, 3, 3'... Stator, 4, 4'... Rotor, 5, 5'... Stator can, 6, 6'... Rota can. 7, 7'...Rotor shaft, 8, 8'...
Through hole, 9, 9'...Front bearing housing,
10, 10'...Front bearing, 11, 11'...
...Rear bearing housing, 12, 12'...
Rear bearing, 13, 13'...Suction port, 14,
14'...Discharge port, 15, 15'...Flow path, 16,
16'...Front rotor chamber, 17,17'...Fixed orifice, 18,18'...Rotor chamber, 19,1
9'...Flow path, 20'...Thrust collar, 21'
... Reinforcement ring, 22 ... Fixed orifice, 23
...Thrust balance chamber, 24...Variable orifice.

Claims

[Claims] 1. A pump casing 1 has an impeller 2 inside, the impeller 2 has a pump part fixed to the front end of a rotor shaft 7, and a stator 3 in a stator chamber sealed by a stator can 5. In the canned motor pump, the fixed orifice 22 constituted by the rear wear ring of the impeller 2 and the liner ring of the front bearing housing 9 of the front bearing 10 supporting the rotor shaft 7, A flow path 15 that flows through the balance chamber 23 and the front rotor chamber 16 of the rotor chamber that accommodates the rotor 4.
An automatic thrust balance device characterized by being provided with. 2. A pump part that has an impeller 2 inside a pump casing 1, and the impeller 2 is fixed to the front end of a rotor shaft 7, and a motor part that has a stator 3 in a stator chamber sealed by a stator can 5. In the canned motor pump, a fixed orifice 22 constituted by a rear wear ring of the impeller 2 and a liner ring of the front bearing housing 9 of the front bearing 10 supporting the rotor shaft 7 forms a balance chamber 23 therein. A flow path 15 that flows through the balance chamber 23 and the front rotor chamber 16 of the rotor chamber accommodating the rotor 4.
and a variable orifice 24 formed by the rear end of the rotor shaft 7 and the bottom plane of the rear bearing housing 11.