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JPH0817550B2 - In-liquid motor and liquid-motor pump with cooling liquid limiting device - Google Patents
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JPH0817550B2 - In-liquid motor and liquid-motor pump with cooling liquid limiting device - Google Patents

In-liquid motor and liquid-motor pump with cooling liquid limiting device

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JPH0817550B2
JPH0817550B2 JP63206345A JP20634588A JPH0817550B2 JP H0817550 B2 JPH0817550 B2 JP H0817550B2 JP 63206345 A JP63206345 A JP 63206345A JP 20634588 A JP20634588 A JP 20634588A JP H0817550 B2 JPH0817550 B2 JP H0817550B2
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motor
liquid
rotor
gap
stator
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政吾 勝田
和孝 吉田
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/12Machines characterised by means for reducing windage losses or windage noise

Landscapes

  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種炭化水素及びその混合物、酸素以外の
空気成分の液化物等の、絶縁耐力が高く腐食性のない取
扱液の一部を、モータ内に貫流させてモータ冷却及び軸
受潤滑を行わせるようにした液中(サブマージド)モー
タ及び該液中モータを有する液中モータポンプに関し、
LPG(液化石油ガス)、LNG(液化天然ガス)等の液化ガ
ス用の液中モータポンプなどに用いて好適のものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention provides a part of a handling liquid having high dielectric strength and not corrosive, such as various hydrocarbons and mixtures thereof, and liquefied products of air components other than oxygen. And a submerged motor and a submersible motor pump having the submerged motor, which are made to flow through the motor to perform motor cooling and bearing lubrication,
It is suitable for use in a submerged motor pump for liquefied gas such as LPG (liquefied petroleum gas) and LNG (liquefied natural gas).

〔従来の技術〕 ポンプの高速化は時代の趨勢であって、近年とみに大
容量及び高揚程の用途に使用されている液中(サブマー
ジド)モータにおいても、望まれるところである。これ
らのポンプにおいては軸シールが不要であり、軸受に対
しても静圧又は動圧軸受或いは磁気軸受等の非接触式の
軸受を使用すれば、従来の地上型等、他の型式のポンプ
の高速化に際して常に問題となっていたこれら摺動部の
摩耗損傷等をすべて回避することができ、高速化による
軽量化、取扱いの軽便化を満足することができるわけで
ある。
[Prior Art] Speeding up of pumps is a trend of the times, and is desired even in submerged motors which have recently been used for large capacity and high head applications. These pumps do not need shaft seals, and if non-contact bearings such as static pressure or dynamic pressure bearings or magnetic bearings are used for the bearings, the pumps of other types such as conventional ground type pumps can be used. When the speed is increased, it is possible to avoid all the wear damage and the like of the sliding portion, which has always been a problem, and it is possible to satisfy the weight reduction and the convenience of handling due to the speed increase.

第2図は、液中モータポンプの従来例を示す要部断面
図であって、1は、吸込ノズル2を具え上部を蓋されて
液中(水中)に浸漬される吸込ベッセルで、内部に、モ
ータロータ3とモータステータ4を収納したモータハウ
ジング5と、その下方に直結された多段遠心ポンプ6と
を内蔵している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a conventional example of a submersible motor pump. Reference numeral 1 is a suction vessel having a suction nozzle 2 and having an upper portion covered and immersed in liquid (water). A motor housing 5 accommodating a motor rotor 3 and a motor stator 4 and a multistage centrifugal pump 6 directly connected to the motor housing 5 are built in.

上記多段遠心ポンプ6は、吸込ケーシング7と中間ケ
ーシング8を備え、内部に玉軸受9を支持されたポンプ
回転軸10に取付けた羽根車11、12を収納し、最終段羽根
車12の主板の裏面(図で上面)によって形成されたバラ
ンスディスク13に対向して、軸方向の(軸方向に向い
た)隙間イと半径方向の(半径方向に向いた)隙間ロを
保持してバランスシート14がケーシングに取付けられて
おり、両隙間イとロの間に中間室15が形成され、更にバ
ランスシート14の裏側(下流側)は間隙16と逃がし通路
17を経てモータ室と連通されるようになっている。
The multi-stage centrifugal pump 6 includes a suction casing 7 and an intermediate casing 8, accommodates impellers 11 and 12 attached to a pump rotating shaft 10 having a ball bearing 9 supported therein, and stores a main plate of a final stage impeller 12. The balance sheet 14 is formed so as to face the balance disk 13 formed by the back surface (upper surface in the figure), and to hold a gap A in the axial direction (oriented in the axial direction) and a gap B in the radial direction (oriented in the radial direction). Is attached to the casing, an intermediate chamber 15 is formed between the gaps a and b, and the back side (downstream side) of the balance sheet 14 is provided with a gap 16 and an escape passage.
It is designed to communicate with the motor room via 17.

上記逃がし通路17は、間隙16のみを通ってモータ室内
へ流入させるようにしたものでは、流路抵抗が大きいた
め、隙間イロを経て十分な流量の液を排出させようとす
ると中間室15が低圧となって羽根車による軸推力平衡が
不十分になる場合が多く、そのため、バイパスとして液
をモータ室へ導き、上記間隙16を通過した流れと合流し
てモータ室へ導くように設けられたものである。
The escape passage 17 has a large flow resistance when it is made to flow into the motor chamber only through the gap 16, so that when the sufficient amount of liquid is discharged through the gap ero, the intermediate chamber 15 becomes low pressure. In many cases, the axial thrust force balance due to the impeller becomes insufficient, so that the liquid is introduced as a bypass to the motor chamber, and the liquid is merged with the flow passing through the gap 16 to be guided to the motor chamber. Is.

ポンプ運転時、最終羽根車により吐出される流体の一
部、即ち主流量のうち5〜10%のものが、ポンプ軸推力
平衡装置の隙間イロを通って、モータ側へ流れ、そのう
ちの一部は軸受9を通過してその潤滑・冷却を行なった
後、モータ室内に流入する。
During pump operation, a part of the fluid discharged by the final impeller, that is, 5 to 10% of the main flow rate, flows to the motor side through the gap ero of the pump shaft thrust balancer, and part of it Passes through the bearing 9, lubricates and cools it, and then flows into the motor chamber.

上記モータ室内へ流入した液は、モータのロータ間隙
18及びモータステータ外周囲に数ケ所穿設した通路19を
通り、モータを冷却した後、図示しない上部モータカバ
ーに設けた排出口より吸込ベッセル1内に排出される。
上記二つの流路18、19への流量配分は、流路19の大きさ
や数によって変るが、何れにせよ、該0.8〜1mmの間隔の
二重円筒の間を液状流体が貫流して、モータを冷却する
ようになっていた。
The liquid flowing into the motor chamber is the rotor gap of the motor.
After cooling the motor through 18 and several passages 19 formed around the outer periphery of the motor stator, the motor is discharged into the suction vessel 1 through a discharge port provided in an upper motor cover (not shown).
The flow rate distribution to the two flow paths 18 and 19 varies depending on the size and number of the flow paths 19, but in any case, the liquid fluid flows through between the double cylinders having the interval of 0.8 to 1 mm, and the motor is Was supposed to cool.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ところが、上記のようにモータロータとモータステー
タ間を液状流体が貫流することは、モータの冷却には好
ましい反面、回転摩擦損失を生じ、特に高速モータにお
いては無視できない値となってくる。
However, while the liquid fluid flows between the motor rotor and the motor stator as described above, it is preferable for cooling the motor, but it causes a rotational friction loss, which is a value that cannot be ignored particularly in a high-speed motor.

即ち、液中モータ等においては、モータロータが液中
にあり、且つその表面積が大きいため、該部分に介在す
る流体との摩擦損失は比較的大きい。そして該損失Lf
は、一般に ここに、ρは液密度、ωはロータ角速度、Dはロータ
直径、Lはロータ長さ、Kは損失係数でレイノルズ数Re
の函数、aは定数である。
That is, in a submerged motor or the like, since the motor rotor is in the liquid and its surface area is large, the friction loss with the fluid interposed in the portion is relatively large. And the loss L f
Is generally Where ρ is the liquid density, ω is the rotor angular velocity, D is the rotor diameter, L is the rotor length, K is the loss coefficient and the Reynolds number Re
, A is a constant.

上記の式(a)より見られるように、高速化によりモ
ータ自体の小型化を図れることを考慮しても、相似なロ
ータについてLf∝ω1.75〜2…(b)となり、従来の3
000rpmのロータに対し、21,000rpmのロータは同じ環境
であれば30〜50倍の摩擦損失を生ずることになってポン
プモータの総合効率を著しく低下させ、殆んどその工業
的意味を失わせてしまうという問題点があった。なお、
上記(b)式は、モータ設計に際しモータコアボリュー
ムD2L∝ω-0.75という法則があるので、相似に小さく
するとすれば、 D3∝ω-0.75 D∝ω-0.25 故にLf∝ω35 ∝ω3・ω-0.25 =ω1.75 ω2はそれより大きめにみたものである。
As seen from the above formula (a), even in consideration of the fact that downsizing of the motor itself by faster Similarity rotor L f αω 1.75~2 ... (b) next, a conventional 3
A rotor of 21,000 rpm will cause a friction loss of 30 to 50 times that of a rotor of 000 rpm in the same environment, significantly reducing the overall efficiency of the pump motor, and losing most of its industrial meaning. There was a problem that it would end up. In addition,
The above equation (b) has a law of motor core volume D 2 L ∝ω -0.75 when designing a motor. Therefore, if it is similarly reduced, then D 3 ∝ω -0.75 D ∝ω -0.25, so L f ∝ω 3 D 5 ∝ ω 3 · ω -0.25 = ω 1.75 ω 2 is larger than that.

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、高速
化したモータ内での冷却流体との摩擦損失を著しく軽減
した液中モータ及び液中モータポンプを提供することを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a submerged motor and a submerged motor pump, which solve the above-mentioned problems of the prior art and remarkably reduce friction loss with a cooling fluid in a speeded-up motor.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するために本発明は、液化ガス等の
絶縁耐力が高く非腐食性である取扱液の一部をモータ内
に貫流させてモータ冷却及び軸受潤滑を行わせるように
した液中モータにおいて、該液中モータの駆動側軸の周
りに、軸に取付けたフリンガ及び該軸の周りに細隙を保
って取付けたブッシュを設けて上記取扱液のロータ間隙
への流入を極力制限すると共に、ステータ内周近傍に、
ステータ内周部と軸方向に極力狭い間隙を保持する制限
板を設けてステータコイルの冷却液がロータの方へ入る
量を制限し、ロータ間隙部へ流入する取扱液をモータの
熱により気相とし摩擦損失を低減するように構成したこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is a liquid in which a part of a handling liquid having a high dielectric strength such as a liquefied gas and having a high non-corrosive property is allowed to flow into a motor to perform motor cooling and bearing lubrication. In the motor, a flinger attached to the shaft and a bush attached with a small gap around the shaft are provided around the drive side shaft of the submerged motor to limit the inflow of the handled liquid into the rotor gap as much as possible. Along with the inner circumference of the stator,
A limit plate that keeps a gap as small as possible in the axial direction from the inner circumference of the stator is installed to limit the amount of cooling liquid in the stator coil entering the rotor, and the handling liquid flowing into the rotor gap is vaporized by the heat of the motor. And is configured to reduce friction loss.

また、上記のように構成された液中モータを用いた液
中モータポンプを特徴としている。
Further, a submersible motor pump using the submerged motor configured as described above is featured.

〔作用〕[Action]

本発明は上記のように構成されているので、当該液中
モータを用いて液中モータポンプを構成した場合、ポン
プ取扱液は、羽根車の吐出口より吐出された主流量のう
ち一部がポンプ軸推力平衡装置の隙間を通ってモータ側
へ流れ、そのうちの一部は軸受を通過してこれの潤滑・
冷却を行った後、モータ内へ流入しようとする。
Since the present invention is configured as described above, when a submerged motor pump is configured using the submerged motor, the pump handling liquid is a part of the main flow rate discharged from the discharge port of the impeller. It flows to the motor side through the gap of the pump shaft thrust balancer, and part of it passes through the bearing to lubricate it.
After cooling, it tries to flow into the motor.

上記のようにしてモータの駆動側軸の周りの通路を通
って流入した取扱液の一部は、該軸に取付けられたフリ
ンガ及び該軸の周りに細隙を保って取付けられたブッシ
ュ等の制限部材によって、ロータ間隙へ流入するのを極
力制限され、上記流入した取扱液の大部分が静止部であ
るモータステータ側へ導かれる。また、該モータステー
タ側へ導かれた液のモータロータ側への逆流は、該モー
タステータ内周部に軸方向に極力狭い間隙を保持するな
どして設けられた制限板によって、最少限に制限され
る。
A part of the handling liquid that has flowed in through the passage around the shaft on the drive side of the motor as described above has a part such as a flinger attached to the shaft and a bush attached with a narrow gap around the shaft. The restricting member restricts the inflow to the rotor gap as much as possible, and most of the inflowing handling liquid is guided to the motor stator side which is the stationary part. Further, the backflow of the liquid introduced to the motor stator side to the motor rotor side is limited to a minimum by a limiting plate provided in the inner peripheral portion of the motor stator so as to keep a gap as small as possible in the axial direction. It

このようにして、大部分の液がモータステータ側通路
を通過して該モータステータを冷却した後、上部コイル
エンドに流入してこれを冷却した後、上部排出口より排
出されるが、該上部コイルエンド部においても、前記し
た制限板と同様の制限板が設けられているので、この部
分からモータロータ側への取扱液の流入も最少限に制限
される。
In this way, most of the liquid passes through the motor stator side passage to cool the motor stator, then flows into the upper coil end to cool it, and then is discharged from the upper discharge port. The coil end portion is also provided with a limiting plate similar to the above-described limiting plate, so that the inflow of the handling liquid from this portion to the motor rotor side is also limited to the minimum.

一方、ロータ間隙部へ流入する取扱液は、上記のよう
に極力制限されているので、内部で発生するモータの熱
により蒸発して気相となり、モータロータは該気相とな
った雰囲気中で回転することになる。従って、該モータ
ロータ部と取扱液との摩擦損失は次のように減少され
る。
On the other hand, since the handling liquid flowing into the rotor gap is limited as described above, it is evaporated by the heat of the motor generated inside and becomes a gas phase, and the motor rotor rotates in the gas phase atmosphere. Will be done. Therefore, the friction loss between the motor rotor portion and the handled liquid is reduced as follows.

前記した(a)式中のKは、流れのレイノルズ数Reが
関与しており、一般にはReの−1/5乗に比例するといわ
れている。取扱液として液化メタンを例にとってみる
と、−162℃の飽和状態において、粘性係数μは蒸気で
は液の約1/30である。ところが、密度ρは蒸気では液の
約1/590であるので、 Re=vd/ν(ν:運動粘性係数でν=μ/ρ) 上式に使用する動粘度νとしては、蒸気では液の20倍
(590/30≒20)あることになり、上式のvとしてロータ
周速、dとしてロータ間隙(実際は該間隙の半径隙間1/
2)をとれば、Reは蒸気では液の1/20となり、従って、
(a)式のK(K∝Re-1/5)は蒸気の方が大きい(凡そ
1.8倍)。しかし摩擦損失Lfは、(a)式からも分かる
ように密度ρの1次の項を含んでおり、該ρは前記のよ
うに蒸気の方が液の1/590であるから、結果として、蒸
気の方が液より遥かに小さくなる。即ち、モータロータ
周囲をガス化することにより、回転数をたとえば7倍と
しても、摩擦損失は低回転時に周囲が液であったときに
比べて、ほぼ72×1/330≒1/6となり、従来の2極の電
動機でロータ間隙に液を強制的に貫流させていたときに
比べて遥かに小さくなるのである。
Reynolds number Re of the flow is involved in K in the above-mentioned equation (a), and it is generally said that K is proportional to Re -1/5. Taking liquefied methane as an example of the liquid to be handled, in the saturated state of −162 ° C., the viscosity coefficient μ is about 1/30 of that of liquid in vapor. However, since the density ρ is about 1/590 of that of liquid in steam, Re = vd / ν (ν: kinematic viscosity coefficient ν = μ / ρ) The kinematic viscosity ν used in the above equation is 20 times (590 / 30≈20), v is the rotor peripheral speed, and d is the rotor clearance (actually the radial clearance 1 /
If 2) is taken, Re becomes 1/20 of the liquid with steam, so
K (K ∝Re -1/5 ) in the equation (a) is larger for steam (approximately
1.8 times). However, the friction loss L f includes a first-order term of the density ρ as can be seen from the equation (a), and the ρ is 1/590 of the liquid as described above, and as a result, , Vapor is much smaller than liquid. That is, by gasifying the periphery of the motor rotor, even if the number of revolutions is increased to 7 times, the friction loss becomes approximately 7 2 × 1 / 330≈1 / 6 as compared with the case where the periphery is liquid at low revolutions. This is much smaller than when the liquid is forced to flow through the rotor gap with a conventional two-pole electric motor.

以上は液化メタンを例にとって説明したが、この事情
は他の液化ガスを適用しても大同小異である。これによ
って、モータロータ周囲をガスで囲めば、高速化におい
てロータ摩擦損失は全く問題とならないことが分かる。
Although the above description has been given by taking liquefied methane as an example, the situation is the same even if other liquefied gases are applied. From this, it is understood that if the periphery of the motor rotor is surrounded by gas, the rotor friction loss does not pose any problem at high speed.

また、液中モータポンプ以外に適用した場合も、当該
液中モータはほぼ同様に作用する。
Also, when applied to other than the submerged motor pump, the submerged motor operates in substantially the same manner.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の液中モータを用いた液中モータポ
ンプの一実施例を示す縦断面図であって、図中、第2図
に記載した符号と同一の符号は同一ないし同類部分を示
すものとする。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an embodiment of a submersible motor pump using a submersible motor of the present invention, in which the same reference numerals as those shown in FIG. 2 are the same or similar parts. Shall be indicated.

図において、羽根車12の主板の裏面に一体に形成され
たライナリング12aの外周面とケーシング8の内周面と
の間に、軸方向の固定間隙イを具なえた固定絞り部を形
成し、上記ライナリング12aと、主板のボス部に一体に
形成されたバランスディスク13との間に、中間室15を形
成し、該バランスディスク13と半径方向の隙間ロを隔て
てバランスシート14をケーシング8に一体に取付け、こ
れらバランスディスク13とバランスシート14とによって
可変絞り部を形成し、該バランスシート14の内径側を、
軸受9の球間隔部と逃がし通路ハ(第2図の17)を経て
電動機室内に連通している点は、従来のもの(第2図)
と変りはない。
In the figure, between the outer peripheral surface of the liner ring 12a integrally formed on the back surface of the main plate of the impeller 12 and the inner peripheral surface of the casing 8, a fixed throttle portion having a fixed axial clearance B is formed. An intermediate chamber 15 is formed between the liner ring 12a and a balance disc 13 formed integrally with the boss portion of the main plate, and the balance sheet 14 is casing with a radial gap G between the balance disc 13 and the balance disc 13. 8, the balance disk 13 and the balance sheet 14 form a variable throttle portion, and the inner diameter side of the balance sheet 14 is
The conventional point (Fig. 2) is that the bearing 9 communicates with the interior of the motor through the ball gap and the escape passage (17 in Fig. 2).
There is no change.

そして本実施例では、上記軸受9の後方(図で上方)
に室21が設けられ、該室21に流入する液がモータロータ
3側へ流れるのを阻止するために、フリンガ22が軸10に
取付けられ、該フリンガ22の半径方向外方に、振り飛ば
された液を極力抵抗少なくモータステータ4側へ導くた
めに、通孔ニが設けられている。
Further, in this embodiment, behind the bearing 9 (upper in the figure)
Is provided with a chamber 21, and in order to prevent the liquid flowing into the chamber 21 from flowing toward the motor rotor 3 side, a flinger 22 is attached to the shaft 10 and is swung outward in the radial direction of the flinger 22. A through hole d is provided to guide the liquid to the motor stator 4 side with the least resistance.

更に、軸受9を通過した液がモータロータ3へ流れる
のを阻止するために、上記室21とモータロータ3との間
の軸10の周りに、細隙cを保ってブッシュ23が取付けら
れており、また、モータステータ4側へ導かれた液がロ
ータ3側へ逆流するのを阻止するために、該ブッシュ23
に、リング状の制限板24が、ステータ内周部に軸方向に
極力狭い間隙aを保持して取付けられている。
Further, in order to prevent the liquid that has passed through the bearing 9 from flowing to the motor rotor 3, a bush 23 is attached around the shaft 10 between the chamber 21 and the motor rotor 3 with a narrow gap c, Further, in order to prevent the liquid guided to the motor stator 4 side from flowing back to the rotor 3 side, the bush 23
In addition, a ring-shaped limiting plate 24 is attached to the inner peripheral portion of the stator while keeping a gap a as narrow as possible in the axial direction.

一方、モータステータ4の他側部(図で上方部)に
は、上部コイルエンド部4b部に、これを囲むような形に
リング状に形成された上部制限板25が、ステータ内周部
と軸方向に極力狭い間隙bを保って設けられており、該
上部制限板25の外周部には、流入口トが、また上面部に
は、外部への排出通路ルがそれぞれ設けられている。
On the other hand, on the other side portion (upper portion in the figure) of the motor stator 4, an upper limiting plate 25 formed in a ring shape so as to surround the upper coil end portion 4b and an inner peripheral portion of the stator is provided. The upper limit plate 25 is provided with an inlet port G on the outer peripheral portion thereof and an upper surface portion thereof with a discharge passage L to the outside.

また、上部軸受9aを潤滑冷却するために、モータカバ
ー26の吐出口26aの底部に、小孔チが設けられ、内部通
路を経て吐出側より少量の液を注入するようになってい
るが、これについても、軸受9a通過後は、ブッシュ23a
の細隙dによりロータ3側への液の流入を制限し、上部
制限板25に穿設された孔リによって、上部コイルエンド
4bの方への液流入をし易くしている。なお、図中、ホ及
びヘは、従来のもの(第2図)における18及び19に相当
するロータ間隙、及びモータステータ外周面に数ケ所穿
設された通路、27はモータケーシング、27aは吸込口、
羽根付矢印はポンプ取扱液主流路、小矢印はモータ冷却
液流路を示す。
Further, in order to lubricate and cool the upper bearing 9a, a small hole is provided at the bottom of the discharge port 26a of the motor cover 26, and a small amount of liquid is injected from the discharge side through the internal passage, Again, after passing through the bearing 9a, the bush 23a
The liquid d into the rotor 3 side is restricted by the narrow gap d, and the upper coil end is formed by the hole formed in the upper restriction plate 25.
It facilitates the inflow of liquid to 4b. In the figure, E and F are rotor gaps corresponding to 18 and 19 in the conventional one (Fig. 2), and passages formed at several places on the outer peripheral surface of the motor stator, 27 is a motor casing, and 27a is a suction. mouth,
The arrows with blades indicate the pump handling liquid main flow path, and the small arrows indicate the motor cooling liquid flow path.

次に、作用について説明すると、ポンプ運転時、吸込
口27aより吸込まれ羽根車12の吐出口より吐出された主
流量のうち、5〜10%のものがポンプ軸推力平衡装置の
隙間イロを通ってモータ側へ流れ、そのうちの一部は、
バイパス通路ハを経てモータステータ4部へ流れ、残部
は軸受9を通過してその潤滑・冷却を行なった後、軸10
の周りの通路を経て室21に流入し、ここでフリンガ22に
よって振り飛ばされた液は通孔ニを経てステータ4部へ
導かれ、更に残部は、ブッシュ24の細隙cを経てロータ
3部へ導かれる。従って該ロータ3部へ流入する液は極
力制限され、前記隙間イロを経て流入した取扱液の大部
分は、静止部であるモータステータ4側へ導かれる。ま
た、該モータステータ4側へ導かれた液のモータロータ
3側への逆流は、該モータステータ内周部と軸方向に細
隙aを保持する制限板24によって最少限に制限される。
Next, the operation will be described. When the pump is in operation, 5 to 10% of the main flow rate that is sucked from the suction port 27a and discharged from the discharge port of the impeller 12 passes through the gap yellow of the pump shaft thrust balancer. Flow to the motor side, some of which
After passing through the bypass passage (c) to the motor stator 4 and the rest passing through the bearing 9 for lubrication and cooling, the shaft 10
The liquid that has flowed into the chamber 21 through the passage around is guided by the flinger 22 to the stator 4 through the through hole D, and the remaining portion passes through the slit c of the bush 24 and the rotor 3 Be led to. Therefore, the liquid that flows into the rotor 3 is limited as much as possible, and most of the liquid that has flowed in through the clearance gap is guided to the side of the motor stator 4 that is the stationary portion. Further, the backflow of the liquid introduced to the motor stator 4 side to the motor rotor 3 side is limited to the minimum by the inner peripheral portion of the motor stator and the limiting plate 24 which holds the slit a in the axial direction.

上記のようにして、大部分の液がモータステータ側通
路ヘを通過して該モータステータ4を冷却した後、上部
コイルエンド4bに流入してこれを冷却した後、上部排出
通路ルより排出されるが、ここでも環状の制限板25が設
けられているので、この部分からモータロータ3側への
取扱液の流入も細隙bによって最少限に制限される。
As described above, most of the liquid passes through the motor stator side passage to cool the motor stator 4, and then flows into the upper coil end 4b to cool it, and then is discharged from the upper discharge passage le. However, since the annular limiting plate 25 is also provided here, the inflow of the handling liquid from this portion to the motor rotor 3 side is also limited to the minimum by the slit b.

このように、ロータ間隙部ホへ流入する取扱液は、極
力制限されているので、内部で発生するモータ熱により
蒸発して気相となり、モータロータ3は該気相となった
雰囲気中で回転することになり、従って、該モータロー
タ部と取扱液との摩擦損失は著しく低減される。
As described above, since the liquid to be handled flowing into the rotor gap portion E is limited as much as possible, it is evaporated by the motor heat generated inside to be in the gas phase, and the motor rotor 3 rotates in the atmosphere in the gas phase. Therefore, the friction loss between the motor rotor and the liquid to be handled is significantly reduced.

この実施例によれば、モータロータ3周囲のロータ間
隙ホへの液の流入量は極めて少なくなり、モータ全体の
電気・磁気的損失の20〜30%を占めるといわれるモータ
ロータに発生する電気・磁気的損失による発生熱によっ
て蒸発し、その潜熱によってローラ3を冷却すると同時
にロータ間隙内を気相に保ち、ロータ回転による摩擦損
失を空中におけるものと同等のものとすることができ
る。
According to this embodiment, the amount of liquid flowing into the rotor clearance E around the motor rotor 3 is extremely small, and the electric / magnetic generated in the motor rotor is said to account for 20 to 30% of the electric / magnetic loss of the entire motor. The heat generated by the loss evaporates, and the latent heat thereof cools the roller 3 and at the same time maintains the rotor gap in the gas phase, so that the friction loss due to the rotation of the rotor can be made equal to that in the air.

なお、モータロータ3側への液流入量が余りに厳しく
制限され過ぎてロータ温度が上昇し過ぎたときは、上部
制限板25内周に小孔ヌを適宜設けて冷却液を供給するよ
うにする。この場合も、ロータ間隙ホ内を液が貫流する
ことはないので、ロータ3の表面は膜沸騰状態によるガ
スで覆われ、摩擦損失が上昇することはない。
If the amount of liquid flowing into the motor rotor 3 side is too severely limited and the rotor temperature rises too much, small holes are appropriately provided in the inner circumference of the upper limiting plate 25 to supply the cooling liquid. Also in this case, since the liquid does not flow through the rotor gap e, the surface of the rotor 3 is covered with the gas due to the film boiling state, and the friction loss does not increase.

以上のことは、液中での単独試験において、低温液化
ガス中に浸漬運転した場合と、浸漬に加えて別置ポンプ
にてロータ間隙内に顕熱のみに損失発熱を奪うに十分な
流量の液を貫流させた場合において見られるモータ入力
の顕著な差が生じ、その差は指定される液摩擦損失と同
等であるという事実によって確められている。
In the independent test in the liquid, the above is the case of the immersion operation in the low temperature liquefied gas and the flow rate sufficient to take away the loss heat only in the sensible heat in the rotor gap by the separate pump in addition to the immersion. Confirmed by the fact that there is a noticeable difference in motor input seen with liquid flow through, which is equivalent to the specified liquid friction loss.

また、間隙イ、ロより流入される液流量のみではモー
タ発生熱量に対して不足するときは、吐出流路より小孔
オを通して液を注入してモータ冷却に加勢することも可
能である。
Further, when the flow rate of the liquid flowing through the gaps i and b is insufficient for the amount of heat generated by the motor, it is possible to inject the liquid from the discharge passage through the small holes e to assist the cooling of the motor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、液化ガス中の
絶縁耐力が高く非腐食性である取扱液の一部をモータ内
に貫流させてモータ冷却及び軸受潤滑を行わせるように
した液中モータにおいて、該液中モータの駆動側軸の周
りに、軸に取付けたフリンガ及び該軸の周りに細隙を保
って取付けたブッシュを設けて上記取扱液のロータ間隙
への流入を極力制限すると共に、ステータ内周近傍に、
ステータ内周部と軸方向に極力狭い間隙を保持する制限
板を設けてステータコイルの冷却液がロータの方へ入る
量を制限し、ロータ間隙部へ流入する取扱液をモータの
熱により気相とし摩擦損失を低減するように構成したこ
とにより、モータロータが気相中で回転することになる
ので、該モータロータの回転摩擦損失を激減させ、該損
失の増加によるモータ効率の低下を伴うことなく高速液
中モータ及び高速液中モータポンプを得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, a part of the handling liquid, which has high dielectric strength and is non-corrosive in the liquefied gas, is made to flow into the motor to perform motor cooling and bearing lubrication. In the motor, a flinger attached to the shaft and a bush attached with a small gap around the shaft are provided around the drive side shaft of the submerged motor to limit the inflow of the handled liquid into the rotor gap as much as possible. Along with the inner circumference of the stator,
A limit plate that keeps a gap as small as possible in the axial direction from the inner circumference of the stator is installed to limit the amount of cooling liquid in the stator coil entering the rotor, and the handling liquid flowing into the rotor gap is vaporized by the heat of the motor. Since the motor rotor rotates in the gas phase due to the configuration that reduces the friction loss, the rotational friction loss of the motor rotor is drastically reduced, and the motor efficiency is reduced without a decrease in the motor efficiency due to the increase in the loss. A submerged motor and a high speed submerged motor pump can be obtained.

また、取扱液のロータ間隙への流入を制限する制限部
材をフリンガとブッシュで構成し、またステータコイル
の冷却液がロータの方へ入る量の制限部材を、ステータ
内周部と軸方向に極力狭い間隙を保持する制限板で構成
したことにより、簡単な構成でロータ間隙部への取扱液
の流入を最少限に抑制することができる。
In addition, the restricting member that restricts the inflow of the handled liquid into the rotor gap is composed of a flinger and a bush, and the restricting member that limits the amount of the cooling liquid for the stator coil entering the rotor is positioned as much as possible in the inner circumference of the stator and in the axial direction. By using the limiting plate that holds the narrow gap, it is possible to minimize the inflow of the handled liquid into the rotor gap portion with a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の液中モータを用いた液中モータポンプ
の一実施例を示す縦断面図、第2図は従来例を示す液中
モータポンプの要部断面図である。 9……軸受、10……ポンプ・モータ軸、12……羽根車、
13……バランスディスク、14……バランスシート、15…
…中間室、22……フリンガ、23、23a……ブッシュ、2
4、25……制限板、26……モータカバー、a、b、c、
d……細隙。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a submersible motor pump using the submersible motor of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part of a submersible motor pump showing a conventional example. 9 ... Bearing, 10 ... Pump / motor shaft, 12 ... Impeller,
13 …… Balance disk, 14 …… Balance sheet, 15…
… Intermediate room, 22 …… Fringer, 23,23a …… Bush, 2
4, 25 ... Limit plate, 26 ... Motor cover, a, b, c,
d ... slit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液化ガス等の絶縁耐力が高く非腐食性であ
る取扱液の一部をモータ内に貫流させてモータ冷却及び
軸受潤滑を行わせるようにした液中モータにおいて、該
液中モータの駆動側軸の周りに、軸に取付けたフリンガ
及び該軸の周りに細隙を保って取付けたブッシュを設け
て上記取扱液のロータ間隙への流入を極力制限すると共
に、ステータ内周近傍に、ステータ内周部と軸方向に極
力狭い間隙を保持する制限板を設けてステータコイルの
冷却液がロータの方へ入る量を制限し、ロータ間隙部へ
流入する取扱液をモータの熱により気相とし摩擦損失を
低減するように構成したことを特徴とする冷却液制限装
置付液中モータ。
1. A submerged motor in which a part of a handling liquid having a high dielectric strength such as liquefied gas and which is non-corrosive is allowed to flow through the motor for motor cooling and bearing lubrication. A flinger attached to the shaft and a bush attached with a small gap around the shaft are provided around the drive-side shaft to limit the inflow of the handled liquid into the rotor gap as much as possible, and to close the inner circumference of the stator. The limiter plate that keeps a gap as small as possible in the axial direction from the inner circumference of the stator is provided to limit the amount of cooling liquid in the stator coil that enters the rotor, and the liquid that flows into the rotor gap is controlled by the heat of the motor. A submerged motor with a cooling liquid limiting device, characterized in that it is configured to reduce friction loss as a phase.
【請求項2】請求項1記載のモータの駆動側軸にポンプ
羽根車を直結して設け、該ポンプ羽根車より吐出される
取扱液の一部をモータ内に貫流させるようにし、該ポン
プ羽根車とモータとの間の軸周りに制限部材を設けたこ
とを特徴とする請求項1記載の液中モータを有する液中
モータポンプ。
2. A pump impeller is directly connected to the drive side shaft of the motor according to claim 1, and a part of the handling liquid discharged from the pump impeller is made to flow into the motor. A submersible motor pump having a submersible motor according to claim 1, wherein a limiting member is provided around an axis between the vehicle and the motor.
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