JPS6011696A

JPS6011696A - ダウンホ−ルポンプ

Info

Publication number: JPS6011696A
Application number: JP11714383A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tsutsui; 筒井　俊明; Kenichi Fujita; 健一藤田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1985-01-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕この発明は、地下水等の汲み上げを行うキャンドモータ
を使用したポンプに係ジ、特に熱水の汲み上げを円滑に
達成することができるダウンホールポンプの改良に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

一般に、地下水等の汲み上げを行うポンプとして、シャ
フト駆動式ポンプ、電動式水中モータポンプ、タービン
駆動式水中ポンプが知られている。しかるに、シャフト
駆動式ポンプは、モータを地上に設置し、このモータの
駆動軸とポンプ部のインペラとを長尺なシャフトで結合
するものであシ、ポンプ性能を充分高めるためにはシャ
フトの強度および軸受手段につき充分配慮する必要があ
る。すなわち、この場合、長尺シャフトに対し多数の軸
受を設ける必要があることから、各軸受の潤滑条件の管
理が難しく々す、軸受故障が多発する事態に陥り易く、
ポンプの下降距離やポンプ取扱液の液温に限界がある。

また、電動式水中モータポンプは、シール構造のモータ
とポンプ部とを軸方向に結合して一体化したものであり
、長尺なシャフトを要しない利点はあるが、内部に封入
液を使用するものについては厳密なシール構造を必要と
すると共に耐熱性に限界がある。しかも、高温液サービ
スを行う場合や大出力機を構成する場合、モータ冷却の
ために大きな伝熱面積を必要とするので、オイルクーラ
ーを付設したシ、モータを直列に配置して対処しなけれ
ばならず、機器の大聖化や複雑化による信頼性の低下が
問題となる。さらに、タービン駆動式ポンプについては
、理論通りの性能が得られず、タービン部のシール方式
に問題があり、実際の使用は困難である。

なお、電動式水中モータポンプやタービン駆動式水中ポ
ンプは、一般にポンプより上方の坑井部分を吐出路とし
て使用しているため、吐出液がポンプ吸込側に戻らない
ように、ポンプ外周部と坑井内径部との間隙を少なくと
も１個所においてシールする必要がある。このため、こ
の種のシール方式を実施するに際しては、地上から地下
数百メートルの地中において確実にシール機能を発揮で
きるように操作ができ、また保守に際して地上からの操
作で確実にシール機能を解くことができ、しかもポンプ
の反力に対し充分抗し得るよう構成することは著しく困
難であシ、満足すべきものはなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ポンプ部とモータ部とを一体化すると
共にモータを小型かつ細径構造圧して充分なポンプ性能
を保持し、耐熱性に優れしかも汲み上げ距離を大幅忙拡
大することができ、さらにポンプの設置に際しポンプ液
の通路を形成するためのシール手段を必要とせず、取扱
い並びに保守の簡便なダウンホールポンプを提供するに
ある。

〔発明の要点〕

本発明は、単段または多段ポンプ室からなるポンプ部と
キャンドモータ部とを結合し、キャンドモータ部の外周
部にポンプ部の吐出口と連通ずるポンプ液吐出通路を一
体的に設け、キャンドモータ部のロータ軸の中心部に通
孔を穿設してこの通孔をそれぞれ連通開口し、前記一方
のベアリングに対しパージ液供給管を連通接続し、前記
他方のベアリング側にパージ液放出口を設けることを特
徴とする。

すなわち１本発明においては、キャンドモータと多段ポ
ンプ室からなるポンプ部とを同軸結合し、キャンドモー
タの耐熱絶縁強度を高め、Ｌ７かもキャンドモータ部の
外周部にポンプ液吐出通路を一体的に設け、ポンプの吸
込側とは反対の端部で吐出管と連通接続すると共にキャ
ンドモータに対し外部より液質の安定したパージ液を供
給してベアリングの潤滑とモータの冷却とを行うことに
より、ポンプ全体の寸法を可能な限り小型化でき、ポン
プ外周部と坑井内径部との間におけるシール手段が不要
となシ、ポンプの設置並びに保守の簡便なダウンホール
ポンプを実現することができる。

本発明におけるポンプ液の吐出通路の一例として、キャ
ンドモータ部の下端部に多段ポンプ室を同軸結合し、キ
ャンドモータ部のステータの外側面にポンプケーシング
で囲繞する環状吐出通路を設けた構成とすれば好適であ
る。

代案として、キャンドモータ部の下端部に多段ポンプ室
を同軸結合し、キャンドモータ部のステータ内部に複数
の吐出管を設ける構成とすることもできる。

さらに、前記のダウンホールポンプにおいて。

キャンドモータ部は起動および停止時に可変速制御する
よう構成することにより、ポンプ運転の円滑化を達成す
ることができる。

〔発明の実施例〕

次に、本発明に係るダウンホールポンプの実施例につき
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図および第２図は、本発明に係るダウンホールポン
プの一実施例を示す要部断面図である。すなわち、本実
施例のポンプは、ポンプ部１０とキャンドモータ部１２
とから構成され、ポンプ部１０をキャンドモータ部１２
の下方に配置したものである。ポンプ部１０は多段ポン
プ室１４ａ、１４ｂとして構成し、前段のポンプ室１４
！Ｉの下端中央部にポンプ吸込口１６を設けると共に後
段のポンプ室１４ｂの外周部にポンプ吐出口１８を設け
る・キャンドモータ部１２は、超耐熱加工を施しかつス
テータ２０およびロータ２２をそれぞれキャンで密閉し
た公知のキャンド構造とし、キャンドモータ部１２の両
端部においてそれぞれベアリングハウジング２４．２ｂ
を介して設けたベアリングによってロータ軸２８を保持
するよう構成する。しかるに、キャンドモータ部１２と
ポンプ部１０との境界部においては、ジャーナルベアリ
ング６０とスラストベアリング３２とを設け、他端部に
はジャーナルベアリング３４を設ける。

また、本実施例のポンプは、キャンドモータ部１２のス
テータシェル２１の外周にポンプケーシング６６で囲繞
さｎる環状吐出通路６８を設け、キャンドモータ部１２
の上端部において前記環状吐出通路３８を単一の管状吐
出口４０に集合構成する。この場合、ロータ軸２８の中
心部には通孔４２を穿設してこの通孔４２をロータ軸２
８の上端側において開口させると共に開口部にパージ液
供給管４４を外部より貫通させて連通接続する。なお、
前記環状吐出通路３８を形成するステータシェル２１の
外周面に、半径方向に突出するリブ２３を設ければ、組
立時における外部ケーシングの装着を容易化すると共に
ポンプ吐出液に整流作用を与える利点が得られる。しか
るに、ロータ棚２８には、その両端を支承するベアリン
グ３０，３２，３４のＷ動面に対し、パージ液を供給し
得るようロータ軸２８の半径方向に前記通孔４２と連通
ずるパージ液放出孔４６を穿設する。

このように構成されたキャンドモータポンプは、その上
端部において、管状吐出口４０に対し吐出配管４８を接
続すると共にキャンドモータ部１２に対し駆動電力を供
給するための導電ケーブル５０が適宜接続配置され、所
要の内径寸法を有する地下坑井として打ち込まれた鋼管
５２の内部に挿入してサブマージド型キャンドモータポ
ンプとして機能させることができる。

なお、キャンドモータ部１２の上端部には、キャンドモ
ータ部１２内に供給されたパージ液をポンプ液の吐出口
４０９１へ放出するための放出口５４が適宜設けられて
いる。

次に、前記構成からなるダウンホールポンプの作用につ
き説明する。

ます、キャンドモータポンプを地下坑井に打ち込まれた
鋼管５２内に挿通し、ポンプ部１゜およびキャンドモー
タ部１２を地下水の水面下所定レベルまで浸漬させる。

次いで、地上とキャンドモータポンプとを連通ずるパー
ジ液供給管４４にパージ液の供給を開始すると共にキャ
ンドモータの運転を開始する。パージ液は、ロータ１ｌ
ｌ１２８の中心通孔４２よｈこのロータ軸２８を支承す
るベアリング３０．３２．３４の各ｍ４ｃ供給されてベ
アリングを潤滑すると共にその一部はキャンで密閉され
たステータ２ｏとロータ２２との間隙を流過してモータ
の冷却を行い、パージ液放出口５４よりポンプ液の吐出
口４０側に放出される。すなわち、パージ液は、ポンプ
吐出液に混入されて地上に汲み上げられる。

一方、地下水は、ポンプ吸込口１６よ）多段ポンプ室１
４ａ　、　１４ｂを経てポンプ吐出口１８よりｍ状吐出
通路６８を経て管状吐出口４ｏよシ吐出配管４８へ吐出
される。この場合、キャンドモータは可変速制御機構と
することにょシ、起動および停止時の回転数調整を行っ
て円滑なポンプ運転を実現すると共にポンプ特性の調整
も可能となる。

本実施例のダウンホールポンプは、パージ液として液質
の安定したものを使用することによシ、ベアリングの潤
滑とモータの冷却とを効率よく達成することができるた
め、キャンドモータ部のコンパクト化が容易に実現され
、キャンドモータ部の耐熱性向上と共に高温水の汲み上
げを円滑に達成することができる。特に、本発明に係る
ダウンホールポンプは、ポンプ液を全て専用の吐出配管
４８により排出する方式としたため、ポンプを挿通する
鋼管内部にシールリング等の吐出流路形成手段が不要と
な９、ポンプの設置並びに保守作業が簡便となる利点が
ある。

第３図および第４図は、本発明に係るダウンホールポン
プの別の実施例を示す断面図である。

すなわち、本実施例のポンプは、前記第１図に示すポン
プと比較して、吐出通路をキャンドモータ部１２内に配
設したものである。従って、説明の便宜上第１図に示す
ポンプ構成と同一の構成部分については同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。しかるに、本実施
例のポンプは、ポンプ部１ｏおよびキャンドモータ部１
２の基本構成につき第１図に示すポンプと同一である。

そこで、本実施例のポンプ忙おいては、ポンプ部１０に
設けたポンプ吐出口１８と連通ずる複数の吐出管５６を
キャンドモータ部１２のステータシェル２１の内周部で
あるステータ２０のコア内部のみを貫通するよう配設し
たことを特徴とするものである。その他の吐出通路部分
の構成は、前記実施例と同一である。

前記吐出管５６の設置に際しては、第４図に示すように
、予めステータ２０のコア外周部数所定間隔離間して吐
出管５６を収納し得る溝５８を刻設しておき、この溝５
８に吐出管５６を収納した後、空隙部分に適宜バックア
ツプ材を充填して補強したり、計装用ケーブルを収納し
て固定する。

なお、第４図に示す実施例において、ステータ２０の内
部を貫通する吐出管５６は、断面真円状のものを示した
が、この形状に限定されることなく、例えば断面矩形状
、楕円状のものも適宜使用し得ることは勿論である。

代案として、第５図に示すように、ステータ２０のコア
に対し吐出管５６のみを挿通し得る吐出管５６と同一断
面形状の貫通孔６０を適宜の手段によって構成すること
もできる。この場合、計装用ケーブルの配設溝６２とし
てステータ２０のコア外周部に適宜刻設すれば好適であ
るＯこのように構成した本実施例のポンプは、前記実施例と
同様に、キャンドモータ部１２の上端部において前記複
数の吐出管５６を単一の管状吐出口４０に集合構成し、
さらにこの吐出管４０に対し吐出配管４８を接続する。

その他の構成は、前記第１図に示すポンプと同一である
。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなようＫ、本発明に係るダウ
ンホールポンプは、キャンドモータと多段ポンプとを組
合せ、キャンドモータのベアリングとステータおよびロ
ータの間隙に液質の安定したパージ液を専用のパージ液
供給管を介して供給しながら運転することによシ、ベア
リングの潤滑とモータの冷却とを有効に達成しながら円
滑なポンプ動作を実現することができる。また、本発明
ポンプは、キャンドモータを使用することにより、耐熱
絶縁構造を強化することができることから、温泉等の高
温水や地熱発電用の熱水の汲み上げ用ポンプとして有効
に利用することができる。

特に、本発明に係るダウンホールポンプは、キャンドモ
ータ部と一体的にポンプ吐出液を案内する吐出通路を設
けたことにより、このポンプを適用する鋼管内部におけ
る吐出流路形成のための密封手段を省略することができ
るため、密封手段の使用に基づく種々の不具合、例えば
シール不良による内部循環の発生やシール固着によるポ
ンプの引上げ不能等を除去することができ、ポンプの設
置並びに保守作業が簡便となると共にポンプ効率の向上
を実現することができる。因みに、前述した本発明に係
るダウンホールポンプの２つの実施例において、第１図
に示す実施例のものは吐出通路の流路抵抗が小さいため
大流量率揚程のポンプとして好適であシ、前記通路がモ
ータに与える影響がない点で有利であるが、ステータの
曲げ剛さが小さくしかも計装用ケーブル通路がない点で
不利である。これに対し、第６図に示す実施例のものは
吐出通路の流路抵抗が大きいため小流量大揚程のポンプ
として好適であシ、前記通路がステータの励磁特性に影
響を及ぼす難点があるが、ステータの曲げ剛さが大きく
しかも計装用ケーブル通路が設けられる点で有利である
。

さらに％本発明のダウンホールポンプは、ポンプ運転に
際して、可変速制御することによりポンプ性能に適合し
た起動および停止制御を達成することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は、これらの実施例に限定されることなく、例えばポ
ンプ部を単段構成としたシ、パージ液としてポンプ取扱
液を使用することも可能であシ、その細氷発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダウンホールポンプの一実施例を
示す要部断面側面図、第２図は第１図に示すポンプの■
−■線断面図、第６図は本発明に係不ダウンホールボン
プの別の実施例を示す要部断面側面図、第４図は第３図
に示すポンプの■−■線断面図、第５図は第６図に示す
ポンプの一部変形例を示す第４図と同様の要部断面図で
ある。１０・・・ポ　ン　プ　部　１２・・・キャンドモータ
部ｉ４ａ、１４ｂ・・・多段ポンプ塞１６・・・ポンプ吸込口　１８・・・ポンプ吐出口２０
・・・ス　テーク２１　・・・ステータシェル２２　・
・・　ロ　−　タ　２３　・・・　リ　プ２４　、２６
・・・ベアリングハウジング２８・・・ロータ軸３０．３２．３４・・・ベアリング６６・・・ポンプケーシング　６日・・・環状吐出通路
４０・・・管状吐出口　４２・・・通　孔４４・・・パ
ージ液供給管　４６・・・パージ液放出孔４８・・・吐
出配管　５０・・・導電ケーブル５２・・・鋼　管　５
４・・・放　出　口５６・・・吐　出　管　５８・・・
　溝６０・・・貫　通　孔　６２・・・　溝１７一ＦＩＧ、１１Ｎ開昭ＧＯ−１１１；９６（６）ＦＩＧ、３８ｊ４４、、、−４６３４゛″２８７、・４２２１１ＰＩ−％

Claims

【特許請求の範囲】（１）単段または多段ポンプ室からなるポンプ部とキャ
ンドモータ部とを結合し、キャンドモータ部の外周部に
ポンプ部の吐出口と連通するポンプ液吐出通路を一体的
に設け、キャンドモータ部のロータ軸の中心部に通孔を
穿設してこの通孔をそれぞれ連通開口し、前記一方のベ
アリングに対しパージ液供給管を連通接続し、前記他方
のベアリング側にパージ液放出口を設けることを特徴と
するダウンホールポンプ。（２、特許請求の範囲第１項記載のダウンホールポンプ
において、キャンドモータ部の下端部にポンプ室を同軸
結合し、キャンドモータ部のステータの外側面にポンプ
ケーシングで囲繞する環状吐出通路を設けてなるダウン
ホールポンプ。（３）特許請求の範囲第１項記載のダウンホールポンプ
において、キャンドモータ部の下端部にポンプ室を同軸
結合し、キャンドモータ部のステータ内部に複数の吐出
管を設けてなるダウンホールポンプ。（４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
載のダウンホールポンプにおいて、キャンドモータ部は
起動および停止時に可変速制御するよう構成してなるダ
ウンホールポンプ。