JP3924983B2

JP3924983B2 - Submersible pump device

Info

Publication number: JP3924983B2
Application number: JP10684299A
Authority: JP
Inventors: 英志鈴木; 治鈴木
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP2000297786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揚液対象の液体中に潜没させて用いられ潜没型ポンプ装置に関し、特に例えば液化天然ガスなどのような液化ガスをその貯蔵タンクから揚液するのに好適なものとして用いることのできる潜没型ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液化ガス液を貯蔵してあるタンク中に潜没させて用いられる液化ガス用ポンプ装置のような潜没型ポンプ装置には、例えば特開平８−２９６５８６号公報にその例が開示されるように、ポンプ回転軸を支持するために自液潤滑の静圧軸受と玉軸受が用いられており、静圧軸受が定常運転時に機能し、玉軸受が起動時および停止時に機能するようにされている。これらの軸受は運転時間の経過とともにその摩耗が進み、それが所定の程度を越えると分解点検などを行なう必要がある。しかるに潜没型ポンプ装置はその動作機構部の全体が液中に潜没するようにされていることからその分解点検などに多大な作業を必要とする。このため、軸受の摩耗程度を常に監視してその分解点検などを必要とする時期を正確に把握する必要がある。
【０００３】
軸受の摩耗状態を監視するについては、軸受の摩耗に応じて回転軸に発生する変化を利用するのが一般的である。すなわち静圧軸受で摩耗が進むと、回転中の回転軸にラジアル方向で振動的な変位が発生し、摩耗の程度に応じてこれが増大する。一方、玉軸受で摩耗が進むと、その程度に応じて静止時に当該玉軸受で支持されている回転軸に沈み込みとしてスラスト方向の変位が生じる。したがってこれらの回転軸における変位を検出手段により検出することで、軸受の摩耗状態を監視することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状態監視は、従来では回転軸のラジアル方向変位とスラスト方向変位をそれぞれラジアル方向変位用の検出手段とスラスト方向変位用の検出手段により検出するようにしていた。つまり通常はセンサの形態をとる検出手段がラジアル方向変位用とスラスト方向変位用として二つ必要であった。このため、検出手段自体のコストに加えて、二つの検出手段を設置したり、各検出手段からの出力を処理装置に送るためのケーブル類を設置するためのコストが２倍かかることになる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、液化ガス用ポンプ装置のような潜没型ポンプ装置について、その状態監視のためのコストを低減できるようにすることを目的としている。
【０００６】
上記目的のために本発明では、定常運転時に機能する自液潤滑の静圧軸受と起動時および停止時に機能する玉軸受とにより支持された回転軸を有し、この回転軸が垂直状態になるようにして揚液対象の液体中に潜没させて用いられ、前記静圧軸受の摩耗状態を前記回転軸のラジアル方向の変位に基づいて監視すると共に、前記玉軸受の摩耗状態を前記回転軸のスラスト方向の変位に基づいて監視するようにされている潜没型ポンプ装置において、前記回転軸の上端部に、前記回転軸の回転中心に対して傾斜する傾斜面を有する円錐状のターゲットを設け、前記ターゲットの前記傾斜面と直交する方向に、前記回転軸のラジアル方向変位による変化成分とスラスト方向変位による変化成分をそれぞれ検出する一つの検出手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について図を参照しながら説明する。図１に本発明による潜没型ポンプ装置の一実施形態である潜没型の液化ガス用ポンプ装置の要部を簡略化した断面図の状態で示し、またこの液化ガス用ポンプ装置が液化ガスタンクに潜没設置される状態を図２に示す。先ず図２に関して説明する。
【０００９】
液化ガスタンク１にはその天井板１Ａを貫通するようにして、液化ガス用ポンプ装置の一部である揚液管２が垂下されており、揚液管２はその下端を液化ガスタンク１の例えば５０ｍ程度の深さがある底部近辺まで達するようにされている。この揚液管２の下端部には吸込弁３が取り付けられると共に座面４が設けられており、この座面４で支持するようにしてポンプ本体５が揚液管２の内部に吊り下げられている。ポンプ本体５はその外周部に吐出口６が複数設けられており、これらの吐出口６から吐出された液化ガス液が揚液管２内を上昇して吐出管１１に送り出される。また揚液管２の頂部には、ポンプ吊上機構を備えたヘッドプレート７が設けられ、このヘッドプレート７から吊りワイヤ８で吊り下げる状態にしてポンプ本体５を支持している。ポンプ本体５はそれに接続された給電ケーブル９を介して供給される電力により作動するようにされており、作動時にその吐出口６から吐出される液化ガス液が揚液管２内を上昇して吐出管１１に送り出されることは上記の通りである。なお図１中に示す巻き上げ機１０は、必要時にポンプ本体５や揚液管２を吊り上げるためのものである。
【００１０】
次に図１について説明する。液化ガス用ポンプ装置は、上記のように、揚液管２とその内部に設置されるポンプ本体５からなり、揚液管２の底部に取り付けられている吸込弁３を介して吸い込まれる液化ガスをポンプ本体５により昇圧してその吐出口６から吐出することで溶液管２の内部を上昇させて吐出管１１から外部に送り出すようになっている。
【００１１】
ポンプ本体５は回転軸５Ａを備えている。回転軸５Ａには、吸込性能向上のために取り付けられたインデューサ５Ｂと複数の羽根車５Ｃ及びサブマージドモータロータ５Ｄが固定されている。これらは一体型構造であり、回転軸５Ａとともに一体となって回転するようにされ、単一な回転体を形成している。この回転体は、その回転軸５Ａを介して上静圧軸受５Ｅと中静圧軸受５Ｆおよび下静圧軸受５Ｇの各静圧軸受による支持と、上玉軸受５Ｈおよび中玉軸受５Ｉの各玉軸受による支持を受けるようにされている。回転軸５Ａに対する支持は静圧軸受による支持が主であり、玉軸受による支持は補助的である。すなわち回転軸５Ａは、液化ガス用ポンプ装置の通常的運転下で回転している状態では、軸受寿命が長く制振性にも優れた自液潤滑式の静圧軸受で支持され、自液潤滑が十分に機能しない起動時や停止時においては玉軸受により支持される。
【００１２】
その切り換えは軸スラスト平衡装置５Ｍによりなされる。軸スラスト平衡装置５Ｍは、例えば特公昭６１−５５５８号公報に示されるようなバランスディスクなどにより構成されるもので、液化ガス用ポンプ装置が通常の運転をなされている状態ではその作用力により回転軸５Ａを上方に遊動させる。この結果、中玉軸受５Ｉがハウジング５Ｌ２から離脱浮上し、中玉軸受５Ｉに負荷されるスラスト荷重はゼロとなる。一方、軸スラスト平衡装置５Ｍで回転軸５Ａを上方に遊動させ得る状態ではポンプ本体５による液化ガスに対する昇圧が高まって自液潤滑が十分に機能するようになっているので、静圧軸受（上静圧軸受５Ｅ、中静圧軸受５Ｆおよび下静圧軸受５Ｇ）が回転軸５Ａの支持に働くようになる。ただしこの場合は回転軸５Ａが遊動状態になっているので、静圧軸受による支持はラジアル方向のみである。
【００１３】
以上のようにして回転軸５Ａを支持している静圧軸受や玉軸受は、運転時間の経過とともに摩耗が進む。静圧軸受で摩耗が進むと、回転中の回転軸５Ａにラジアル方向で図３に模式化して示すような振動的な変位（振動の振幅）に変化を生じ、その程度が摩耗の進行に応じて大きくなる。一方、玉軸受で摩耗が進むと、その程度に応じて静止時の回転軸５Ａに沈み込みとしてスラスト方向の変位に変化を生じる（同じく図３に模式化して示す）。すなわちポンプ本体５が停止している際には軸スラスト平衡装置５Ｍが機能しないために回転軸５Ａが下降して中玉軸受５Ｉはハウジング５Ｌ２に着座している。そしてこの状態では中玉軸受５Ｉの玉軸受内輪５Ｉ１に回転軸５Ａを含む上記回転体の全重量が加わる。このため図３に示すように、中玉軸受５Ｉの摩耗程度に応じて、玉軸受内輪５Ｉ１が玉軸受外輪５Ｉ２よりも低く沈み込み、この結果、玉軸受内輪５Ｉ１により直接支持されている回転軸５Ａも沈み込みを生じる。
【００１４】
軸受の摩耗は、一般に静圧軸受に比べて玉軸受において特に進行しやすい。その理由は以下の通りである。ポンプ本体５の起動時は、液化ガス液で揚液管２の内部が満たされるまでの数分間について、液を押し上げるだけのわずかな吐出圧力だけで充分なために、ポンプ本体５が所定の吐出圧力よりかなり低い吐出圧力で運転される。このため、軸スラスト平衡装置５Ｍは機能せず、回転軸５Ａを含む上記の回転体の全重量と羽根車５Ｃの下向きの推力による大きなスラスト荷重が中玉軸受５Ｉに負荷される。特に、ポンプの大容量化などにより揚液管２が大口径化すると、ポンプ本体５の起動から液化ガス液が揚液管２を満たすまでに要する時間がより長くなることから、上記のような大きなスラスト荷重が中玉軸受５Ｉに加わる時間も長くなり、中玉軸受５Ｉにおける摩耗はさらに進行しやすくなる。また起動時の数分間は、ポンプ本体の吐出圧力が小さいことから静圧軸受による軸受効果が小さいために、回転軸５Ａが静圧軸受との間のギャップ分について一杯に振れ廻り、中軸受部を中心とした歳差運動を行うようになる。この歳差運動の状態で中玉軸受５Ｉは、多大なスラスト荷重を回転軸５Ａが傾いた状態で受ける。つまり中玉軸受５Ｉに不安定な荷重がかかる状態となり、これによっても中玉軸受５Ｉはその摩耗が促進される。
【００１５】
以上のように軸受は運転の継続に伴って摩耗が進み、そして軸受の摩耗の進行に応じて回転軸５Ａのラジアル方向での変位やスラスト方向での変位に変化を生じる。したがってこれらの変位変化を検出することで、静圧軸受や玉軸受の摩耗状態を監視することができる。この状態監視のための監視系について以下に説明する。
【００１６】
状態監視系は、その部分を拡大して示す図４にも見られるように、回転軸５Ａの上端部に設けたターゲット部５Ｔとこれを検出する手段である一つのセンサ５Ｎを含んでいる。本実施形態におけるターゲット部５Ｔは、回転軸５Ａの上端部を傾斜面部とした構造にして設けられている。このような傾斜面部は、回転軸５Ａの回転時のバランスを考慮すると、例えば円錐のような錐体状とするのが好ましい。一方、本実施形態におけるセンサ５Ｎは、このターゲット部５Ｔにおける傾斜面と当該センサ５Ｎとの間隔を傾斜面に直交する向きから検出するようにされている。
【００１７】
このようなターゲット部５Ｔとセンサ５Ｎの関係においては、回転軸５Ａのラジアル方向変位とスラスト方向変位の何れによってもターゲット部５Ｔの傾斜面とセンサ５Ｎとの間隔が変化する。つまりターゲット部５Ｔは、回転軸５Ａのラジアル方向変位による変化成分とスラスト方向変位による変化成分をともに含み、これらを一つのセンサ５Ｎだけで検出することができる。したがって一つのセンサ５Ｎにより、運転中はラジアル方向変位の変化成分を検出することで静圧軸受の摩耗状態を把握することができ、停止中はスラスト方向変位の変化成分を検出することで玉軸受の摩耗状態を把握することができる。
【００１８】
本発明の範囲外ではあるが、状態監視系については、そのセンサ５Ｎを図５や図６に示す参考例のような配置とすることも可能である。またそのターゲット部５Ｔについても、回転軸５Ａのラジアル方向変位による変化成分とスラスト方向変位による変化成分をともに含むという条件を満足すれば足りるので、他の参考例が可能である。そのような他の参考例を図７〜図９に示す。これらは何れも縞状パターン部としてターゲット部５Ｔを形成する場合である。図７の参考例は、回転軸５Ａの側面に縞状のパターンを機械的に刻設することで縞状パターン部としており、図８の参考例は、回転軸５Ａの側面に縞状のパターンを磁気的に与える、つまり磁性の異なる部分を縞状のパターンにして設けることで縞状パターン部としており、図９の参考例は、回転軸５Ａの側面に縞状のパターンを電気的に与える、つまり導電率の異なる部分を縞状のパターンにして設けることで縞状パターン部としている。これらのターゲット部５Ｔについては、縞状パターン部における縞同士の間の見かけの間隔がターゲット部５Ｔとセンサ５Ｎとの間隔に応じて変化することを利用してラジアル方向変位の変化成分を検出し、縞状パターン部における縞が回転軸５Ａのスラスト方向変位に応じて上下に移動することを利用してスラスト方向変位による変化成分を検出することができる。
【００２０】
ここで、技術分野は異なるが本発明と関連する技術の例として例えば特開平６−２６５７８号公報に開示の技術があることに触れておく。この技術はメカニカルシールのような機械要素の回転体についてその挙動を監視するものであり、軸受の摩耗状態監視を意図する本発明とは異質の技術である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ラジアル方向変位による変化成分とスラスト方向変位による変化成分をともに含むターゲット部を回転軸に設け、このターゲット部を検出手段で検出するようにしているので、１個の検出手段だけでも回転軸のラジアル方向変位とスラスト方向変位の何れをも検出することができる。この結果、検出手段に関するコストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による液化ガス用ポンプ装置の簡略化した縦断面図である。
【図２】図１の液化ガス用ポンプ装置を液化ガスタンクに潜没設置した状態を示す縦断面図である。
【図３】回転軸の変位に関する説明図である。
【図４】液化ガス用ポンプ装置における状態監視系の部分拡大図である。
【図５】参考例による状態監視系の部分拡大図である。
【図６】参考例による状態監視系の部分拡大図である。
【図７】参考例による状態監視系の部分拡大図である。
【図８】参考例による状態監視系の部分拡大図である。
【図９】参考例による状態監視系の部分拡大図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a submerged pump device that is used while being submerged in a liquid to be pumped, and is particularly suitable for pumping a liquefied gas such as liquefied natural gas from its storage tank. The present invention relates to a submersible pump device that can perform such a process.
[0002]
[Prior art]
For example, an example of a submerged pump device such as a liquefied gas pump device used by being submerged in a tank in which liquefied gas liquid is stored is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-296586. In addition, hydrostatic lubrication hydrostatic bearings and ball bearings are used to support the pump rotating shaft, and the hydrostatic bearings function during steady operation and the ball bearings function during start and stop. Yes. The wear of these bearings progresses with the passage of operating time, and if it exceeds a predetermined level, it is necessary to carry out an overhaul and the like. However, the submersible pump device requires a large amount of work for its disassembly and inspection because the entire operation mechanism section is submerged in the liquid. For this reason, it is necessary to always monitor the degree of wear of the bearing and accurately grasp the time when the overhaul and the like are necessary.
[0003]
For monitoring the wear state of the bearing, it is common to use a change that occurs in the rotating shaft in accordance with the wear of the bearing. That is, when wear proceeds in the hydrostatic bearing, vibrational displacement is generated in the radial direction on the rotating rotating shaft, which increases according to the degree of wear. On the other hand, when wear progresses in the ball bearing, depending on the degree, displacement in the thrust direction occurs due to sinking in the rotating shaft supported by the ball bearing when stationary. Therefore, the wear state of the bearing can be monitored by detecting the displacement in these rotating shafts by the detecting means.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the state monitoring as described above, the radial direction displacement and the thrust direction displacement of the rotating shaft are conventionally detected by the radial direction displacement detecting means and the thrust direction displacement detecting means, respectively. In other words, two detection means, usually in the form of sensors, are required for radial direction displacement and thrust direction displacement. For this reason, in addition to the cost of the detection means itself, the cost for installing two detection means and installing cables for sending the output from each detection means to the processing device is doubled.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the cost for monitoring the state of a submerged pump device such as a liquefied gas pump device.
[0006]
For this purpose, the present invention has a rotary shaft supported by a self-lubricating hydrostatic bearing that functions during steady operation and a ball bearing that functions when starting and stopping, and this rotating shaft is in a vertical state. Thus, the wear state of the hydrostatic bearing is monitored based on the radial displacement of the rotary shaft, and the wear state of the ball bearing is monitored by the rotary shaft. In the submerged pump device that is monitored based on the displacement in the thrust direction, a conical target having an inclined surface that is inclined with respect to the rotation center of the rotation shaft is provided at the upper end of the rotation shaft. provided, characterized in that in the direction perpendicular to the inclined surface of the target, provided one detection means for detecting a change component due to the change component and the thrust direction displacement by radial displacement of the rotary shaft, respectively It is.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows in a simplified cross-sectional view a main part of a submerged liquefied gas pump device which is an embodiment of a submerged pump device according to the present invention. The liquefied gas pump device is a liquefied gas tank. FIG. 2 shows a state where the device is installed in a submerged state. First, FIG. 2 will be described.
[0009]
The liquefied gas tank 1 is penetrating the ceiling plate 1A so as to hang down a pumped liquid pipe 2 which is a part of the liquefied gas pump device. It is designed to reach the bottom near a certain depth. A suction valve 3 is attached to the lower end of the pumping pipe 2 and a seating surface 4 is provided. The pump body 5 is suspended inside the pumping pipe 2 so as to be supported by the seating surface 4. ing. The pump body 5 is provided with a plurality of discharge ports 6 on the outer periphery thereof, and the liquefied gas liquid discharged from these discharge ports 6 rises in the pumping pipe 2 and is sent to the discharge pipe 11. A head plate 7 having a pump lifting mechanism is provided on the top of the pumping pipe 2, and the pump body 5 is supported by being suspended from the head plate 7 by a suspension wire 8. The pump main body 5 is operated by electric power supplied via a power feeding cable 9 connected thereto, and the liquefied gas liquid discharged from the discharge port 6 rises in the pumping pipe 2 during operation. The delivery to the discharge pipe 11 is as described above. The hoisting machine 10 shown in FIG. 1 is for lifting the pump main body 5 and the pumping pipe 2 when necessary.
[0010]
Next, FIG. 1 will be described. As described above, the liquefied gas pump device is composed of the pumped liquid pipe 2 and the pump main body 5 installed therein, and the liquefied gas sucked through the suction valve 3 attached to the bottom of the pumped liquid pipe 2. Is pumped up by the pump body 5 and discharged from the discharge port 6 to raise the inside of the solution pipe 2 and send it out from the discharge pipe 11.
[0011]
The pump body 5 includes a rotating shaft 5A. An inducer 5B, a plurality of impellers 5C, and a submerged motor rotor 5D attached to improve the suction performance are fixed to the rotating shaft 5A. These have an integral structure and are rotated together with the rotating shaft 5A to form a single rotating body. The rotating body is supported by the hydrostatic bearings of the upper hydrostatic bearing 5E, the intermediate hydrostatic bearing 5F, and the lower hydrostatic bearing 5G through the rotating shaft 5A, and the balls of the upper ball bearing 5H and the middle ball bearing 5I. It is designed to receive support from a bearing. The support for the rotating shaft 5A is mainly supported by a hydrostatic bearing, and the support by a ball bearing is auxiliary. That is, the rotating shaft 5A is supported by a self-lubricating hydrostatic bearing that has a long bearing life and excellent vibration damping properties when rotating under normal operation of the liquefied gas pump device. Is supported by ball bearings at the time of start-up and stop when the function is not fully functioning.
[0012]
The switching is performed by the shaft thrust balancer 5M. The axial thrust balancing device 5M is constituted by a balance disk as shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-5558, and is rotated by the acting force when the liquefied gas pump device is in a normal operation. The shaft 5A is moved upward. As a result, the center ball bearing 5I separates and floats from the housing 5L2, and the thrust load applied to the center ball bearing 5I becomes zero. On the other hand, in a state where the rotary shaft 5A can be moved upward by the shaft thrust balancing device 5M, the pressure increase with respect to the liquefied gas by the pump body 5 is increased so that the self-lubricating function is sufficiently functioning. The hydrostatic bearing 5E, the intermediate hydrostatic bearing 5F, and the lower hydrostatic bearing 5G) work to support the rotating shaft 5A. However, in this case, since the rotating shaft 5A is in an idle state, the support by the hydrostatic bearing is only in the radial direction.
[0013]
As described above, the hydrostatic bearing and the ball bearing supporting the rotating shaft 5A wear with the passage of operation time. As the wear of the hydrostatic bearing progresses, a change occurs in the vibrational displacement (amplitude of vibration) as schematically shown in FIG. 3 in the radial direction on the rotating shaft 5A, and the degree of the change depends on the progress of wear. Become bigger. On the other hand, when wear progresses in the ball bearing, the displacement in the thrust direction changes depending on the degree as it sinks into the rotating shaft 5A at rest (also schematically shown in FIG. 3). That is, when the pump body 5 is stopped, the shaft thrust balancing device 5M does not function, so the rotary shaft 5A is lowered and the inner ball bearing 5I is seated on the housing 5L2. In this state, the total weight of the rotating body including the rotating shaft 5A is added to the ball bearing inner ring 5I1 of the center ball bearing 5I. Therefore, as shown in FIG. 3, the ball bearing inner ring 5I1 sinks lower than the ball bearing outer ring 5I2 depending on the degree of wear of the middle ball bearing 5I. As a result, the rotating shaft directly supported by the ball bearing inner ring 5I1. 5A also causes subsidence.
[0014]
In general, wear of a bearing is more likely to proceed in a ball bearing than in a hydrostatic bearing. The reason is as follows. When the pump main body 5 is started, the pump main body 5 is discharged at a predetermined rate because a slight discharge pressure sufficient to push up the liquid is sufficient for several minutes until the inside of the pumped pipe 2 is filled with the liquefied gas liquid. It is operated at a discharge pressure considerably lower than the pressure. For this reason, the axial thrust balancing device 5M does not function, and a large thrust load due to the total weight of the rotating body including the rotating shaft 5A and the downward thrust of the impeller 5C is applied to the inner ball bearing 5I. In particular, when the diameter of the pumping pipe 2 is increased due to an increase in the capacity of the pump or the like, the time required from the start of the pump body 5 until the liquefied gas liquid fills the pumping pipe 2 becomes longer. The time during which a large thrust load is applied to the center ball bearing 5I also becomes longer, and the wear on the center ball bearing 5I further proceeds. Further, since the discharge pressure of the pump main body is small for a few minutes at the start-up, the bearing effect of the hydrostatic bearing is small, so the rotary shaft 5A swings fully about the gap between the hydrostatic bearing and the middle bearing portion. Precession exercises centered on. In this state of precession, the inner ball bearing 5I receives a great thrust load with the rotating shaft 5A tilted. That is, an unstable load is applied to the center ball bearing 5I, and this also promotes wear of the center ball bearing 5I.
[0015]
As described above, the bearing wears as the operation continues, and the displacement of the rotary shaft 5A in the radial direction and the displacement in the thrust direction changes according to the progress of the wear of the bearing. Therefore, the wear state of the hydrostatic bearing or ball bearing can be monitored by detecting these displacement changes. A monitoring system for monitoring this state will be described below.
[0016]
The state monitoring system includes a target portion 5T provided at the upper end portion of the rotating shaft 5A and one sensor 5N as means for detecting the same, as can be seen in FIG. The target portion 5T in the present embodiment is provided with a structure in which the upper end portion of the rotating shaft 5A is an inclined surface portion. In consideration of the balance at the time of rotation of the rotating shaft 5A, such an inclined surface portion is preferably formed in a cone shape such as a cone. On the other hand, the sensor 5N in the present embodiment detects the interval between the inclined surface of the target unit 5T and the sensor 5N from a direction orthogonal to the inclined surface.
[0017]
In such a relationship between the target portion 5T and the sensor 5N, the distance between the inclined surface of the target portion 5T and the sensor 5N changes depending on either the radial displacement or the thrust displacement of the rotating shaft 5A. That is, the target unit 5T includes both a change component due to radial displacement of the rotating shaft 5A and a change component due to thrust displacement, and these can be detected by only one sensor 5N. Therefore, the wear state of the hydrostatic bearing can be grasped by detecting the change component of radial displacement during operation by one sensor 5N, and the ball bearing can be detected by detecting the change component of thrust direction displacement during stoppage. The wear state of can be grasped.
[0018]
Although outside the scope of the present invention, the state monitoring system may have its sensor 5N arranged as in the reference examples shown in FIGS. Further, the target portion 5T only needs to satisfy the condition that both the change component due to the radial displacement of the rotating shaft 5A and the change component due to the thrust displacement are satisfied, and thus another reference example is possible. Such other reference examples are shown in FIGS. These are cases where the target portion 5T is formed as a striped pattern portion. The reference example in FIG. 7 forms a striped pattern portion by mechanically engraving a striped pattern on the side surface of the rotating shaft 5A, and the reference example in FIG. 8 has a striped pattern on the side surface of the rotating shaft 5A. Is provided in a striped pattern by providing portions with different magnetism in a striped pattern, and the reference example of FIG. 9 electrically applies a striped pattern to the side surface of the rotating shaft 5A. That is, a striped pattern portion is formed by providing a portion having different conductivity in a striped pattern. About these target parts 5T, the change component of radial direction displacement is detected using the fact that the apparent interval between stripes in the striped pattern part changes according to the distance between the target part 5T and the sensor 5N. The change component due to the displacement in the thrust direction can be detected by utilizing the fact that the stripe in the striped pattern portion moves up and down in accordance with the displacement in the thrust direction of the rotating shaft 5A.
[0020]
Here, it should be noted that there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-26578 as an example of a technique related to the present invention although the technical fields are different. This technique monitors the behavior of a rotating body of a mechanical element such as a mechanical seal, and is a technique different from the present invention intended to monitor the wear state of a bearing.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the target portion including both the change component due to the radial displacement and the change component due to the thrust displacement is provided on the rotating shaft, and this target portion is detected by the detecting means. Only one detecting means can detect both the radial displacement and the thrust displacement of the rotating shaft. As a result, the cost relating to the detection means can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified longitudinal sectional view of a liquefied gas pump device according to an embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the liquefied gas pump device of FIG. 1 is installed in a liquefied gas tank.
FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the displacement of a rotating shaft.
FIG. 4 is a partially enlarged view of a state monitoring system in the liquefied gas pump device.
FIG. 5 is a partially enlarged view of a state monitoring system according to a reference example .
FIG. 6 is a partially enlarged view of a state monitoring system according to a reference example .
FIG. 7 is a partially enlarged view of a state monitoring system according to a reference example .
FIG. 8 is a partially enlarged view of a state monitoring system according to a reference example .
FIG. 9 is a partially enlarged view of a state monitoring system according to a reference example .

Claims

定常運転時に機能する自液潤滑の静圧軸受と起動時および停止時に機能する玉軸受とにより支持された回転軸を有し、この回転軸が垂直状態になるようにして揚液対象の液体中に潜没させて用いられ、前記静圧軸受の摩耗状態を前記回転軸のラジアル方向の変位に基づいて監視すると共に、前記玉軸受の摩耗状態を前記回転軸のスラスト方向の変位に基づいて監視するようにされている潜没型ポンプ装置において、前記回転軸の上端部に、前記回転軸の回転中心に対して傾斜する傾斜面を有する円錐状のターゲットを設け、前記ターゲットの前記傾斜面と直交する方向に、前記回転軸のラジアル方向変位による変化成分とスラスト方向変位による変化成分をそれぞれ検出する一つの検出手段を設けたことを特徴とする潜没型ポンプ装置。It has a rotating shaft supported by a hydrostatic lubricated hydrostatic bearing that functions during steady operation and a ball bearing that functions when starting and stopping, and the rotating shaft is in a vertical state in the liquid to be pumped. The wear state of the hydrostatic bearing is monitored based on the radial displacement of the rotating shaft, and the wear state of the ball bearing is monitored based on the thrust direction displacement of the rotating shaft. In the submerged pump device, a conical target having an inclined surface inclined with respect to a rotation center of the rotating shaft is provided at an upper end portion of the rotating shaft, and the inclined surface of the target A submerged pump device comprising a detecting means for detecting a change component due to radial displacement of the rotating shaft and a change component due to thrust displacement in a direction orthogonal to each other .