特許 7550726 汲み上げポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-05

(45)【発行日】2024-09-13

(54)【発明の名称】汲み上げポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/046 20060101AFI20240906BHJP

   F04D 29/047 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

F04D29/046 A

F04D29/047 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021099477

(22)【出願日】2021-06-15

(65)【公開番号】P2022190934

(43)【公開日】2022-12-27

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 修平

(72)【発明者】

【氏名】横山 真平

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１９７１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０２８４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１３１９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－２２９４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４２１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８３５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／０４６

Ｆ０４Ｄ ２９／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、
該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、
前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、
前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、
を備え、
前記ポンプロータは、
前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、
これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、
を有し、
前記スラスト軸受は、
前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、
前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、
を有し、
前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、
前記供給流路は、
前記ポンプシャフトの内部に設けられ、前記軸線上で前記軸線方向に延びる主流路と、
該主流路から径方向外側に延びるとともに前記軸受面と前記スラストパッドとの間に開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第一吐出流路と、
を有する汲み上げポンプ。

【請求項2】

上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、
該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、
前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、
前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、
を備え、
前記ポンプロータは、
前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、
これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、
を有し、
前記スラスト軸受は、
前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、
前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、
を有し、
前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、
前記供給流路は、
前記スラストパッドの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状の環状流路と、
該環状流路に連通し、前記パッド面に開口するパッド内部流路と、
前記ポンプシャフトの内部で前記軸線方向に延びる主流路と、
該主流路から径方向外側に延びるとともに前記環状流路に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第二吐出流路と、
を有し、
前記スラスト軸受は、動圧軸受であり、
前記パッド内部流路の中途位置には、前記パッド面における凹溝の位置に設けられた複数の開口部が形成されている汲み上げポンプ。

【請求項3】

上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、
該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、
前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、
前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、
を備え、
前記ポンプロータは、
前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、
これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、
を有し、
前記スラスト軸受は、
前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、
前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、
を有し、
前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、
前記供給流路は、
前記スラストカラーの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状のカラー環状流路と、
該カラー環状流路に連通し、前記軸受面に開口するカラー内部流路と、
前記ポンプシャフトの内部で前記軸線方向に延びる主流路と、
該主流路から径方向外側に延びるとともに前記カラー環状流路に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第三吐出流路と、
を有し、
前記スラスト軸受は、動圧軸受であり、
前記カラー内部流路の中途位置には、前記軸受面における凹溝の位置に設けられた複数の開口部が形成されている汲み上げポンプ。

【請求項4】

前記液体は、温度・成分の変化に基づいて粘度が変化する特性を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の汲み上げポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、汲み上げポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

油井から原油を汲み上げるための装置として、これまでＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ Ｐｕｍｐ：人工採油電動ポンプ）と呼ばれるポンプが広く用いられてきた。この種のポンプは、回転軸回りに回転する回転軸と、この回転軸に一体に設けられた複数のインペラと、回転軸及びインペラを外周側から覆うケーシングと、を備えている。このポンプは、井戸（油田）に挿入された配管内に配置され、電動機によって回転軸を回転させることで、地下の石油を上方にくみ上げる。

【0003】

回転軸は、ケーシングに対して複数の軸受装置によって回転可能に支持されている。軸受装置には、径方向の荷重を支持するラジアル軸受と、回転軸方向の荷重を支持するスラスト軸受とが含まれる。このうち、スラスト軸受の一種として下記特許文献１に記載されたテーパーランド軸受が知られている。この種の軸受は、軸受面に供給された作動流体（原油）によって動圧を確保することで軸受性能（負荷性能）を発揮するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－７７８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上述したＥＳＰにテーパーランド軸受を適用する場合、原油の粘度が水分の含有量の変化に伴って変わるために軸受面の動圧が変化し、安定的に軸受性能を維持できないという課題がある。その結果、装置の安定的な運用に影響が及ぶ虞があった。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運用することが可能な汲み上げポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係る汲み上げポンプは、上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、を備え、前記ポンプロータは、前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、を有し、前記スラスト軸受は、前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、を有し、前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、前記供給流路は、前記ポンプシャフトの内部に設けられ、前記軸線上で前記軸線方向に延びる主流路と、該主流路から径方向外側に延びるとともに前記軸受面と前記スラストパッドとの間に開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第一吐出流路と、を有する。
本開示に係る汲み上げポンプは、上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、を備え、前記ポンプロータは、前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、を有し、前記スラスト軸受は、前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、を有し、前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、前記供給流路は、前記スラストパッドの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状の環状流路と、該環状流路に連通し、前記パッド面に開口するパッド内部流路と、前記ポンプシャフトの内部で前記軸線方向に延びる主流路と、該主流路から径方向外側に延びるとともに前記環状流路に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第二吐出流路と、を有し、前記スラスト軸受は、動圧軸受であり、前記パッド内部流路の中途位置には、前記パッド面における凹溝の位置に設けられた複数の開口部が形成されている。
本開示に係る汲み上げポンプは、上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなすケーシングと、該ケーシング内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、前記ケーシングと前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、前記ポンプロータを前記ポンプステータに対して回転可能に支持するスラスト軸受と、を備え、前記ポンプロータは、前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラと、を有し、前記スラスト軸受は、前記ポンプシャフトの外周面に取り付けられ、前記軸線を中心とする円環状をなすとともに、前記軸線方向を向く軸受面を有するスラストカラーと、前記ポンプステータに設けられ、前記スラストカラーに対して前記軸線方向両側から対向するパッド面を有するスラストパッドと、を有し、前記ポンプシャフトには、前記インペラによって昇圧された前記液体を前記軸受面に供給する供給流路が形成され、前記供給流路は、前記スラストカラーの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状のカラー環状流路と、該カラー環状流路に連通し、前記軸受面に開口するカラー内部流路と、前記ポンプシャフトの内部で前記軸線方向に延びる主流路と、該主流路から径方向外側に延びるとともに前記カラー環状流路に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第三吐出流路と、を有し、前記スラスト軸受は、動圧軸受であり、前記カラー内部流路の中途位置には、前記軸受面における凹溝の位置に設けられた複数の開口部が形成されている。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、より安定的に運用することが可能な汲み上げポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る汲み上げポンプの構成を示す縦断面図である。

【図2】本開示の実施形態に係るスラスト軸受の拡大断面図である。

【図3】本開示の実施形態に係るスラスト軸受の変形例を示す拡大断面図である。

【図4】本開示の実施形態に係るスラスト軸受の他の変形例を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第一実施形態＞
（汲み上げポンプの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る汲み上げポンプについて、図１と図２を参照して説明する。本実施形態に係る汲み上げポンプ１００は、温度・成分の変化に基づいて粘度が変化する特性を有する液体（一例として原油や重油）をくみ上げるための装置である。図１に示すように、この汲み上げポンプ１００は、ポンプ本体９０と、モータ８０と、掘削管９と、スラスト軸受１０と、を備えている。ポンプ本体９０は、モータ８０から供給された動力によって駆動する。掘削管９は、これらポンプ本体９０、モータ８０、スラスト軸受１０を外周側から覆うとともに、上下方向に延びる軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。

【0011】

ポンプ本体９０は、ケーシング本体１ａと、ポンプロータ２１と、ポンプステータ３と、を有している。ケーシング本体１ａは、掘削管９と同軸をなすとともに、掘削管９の内周側に配置される筒状の部材である。ポンプロータ２１は、軸線Ｏ方向に接続された複数のポンプシャフト２１ｓと、ポンプシャフト２１ｓ同士を接続するカップリングスリーブ（不図示）と、これらポンプシャフト２１ｓに固定された複数のインペラ５と、を有している。

【0012】

さらに、ポンプロータ２１の外周面であって、最も下方に位置するインペラ５の下方には、径方向外側に向かって張り出すとともに、軸線Ｏを中心とする円環状のスラストカラー１０ａが設けられている。このスラストカラー１０ａは、ポンプステータ３の内周面に設けられたスラストパッド１０ｂによって上方、及び下方から支持されている。これらスラストカラー１０ａ、及びスラストパッド１０ｂは、スラスト軸受１０を形成している。このスラスト軸受１０によって、ポンプステータ３に対してロータ２（ポンプロータ２１、及びモータロータ２２）が軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。ポンプシャフト２１ｓの内部には、軸線Ｏに沿って延びる流路（供給流路２１ａ）が形成されている。供給流路２１ａは、インペラ５によって昇圧された原油をスラスト軸受１０に供給するために設けられている。供給流路２１ａの上方の端部は、最も下方に位置するインペラ５の下流側（上方）に連通している。

【0013】

ポンプステータ３は、インペラ５を外周側から覆うステータ本体３ｈと、ステータ延長部３ｅと、を有する。ステータ本体３ｈは、下方から上方に向かうに従って拡径と縮径を繰り返すことでインペラ５を収容するとともに、原油が流通するためのステータ流路Ｆｓを画成する。ステータ延長部３ｅは、ステータ本体３ｈの下方に一体に設けられるとともに、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。

【0014】

モータ８０は、ケーシング先端部１ｂと、モータロータ２２と、コイル８１と、磁性部材２２ｍと、を有している。ケーシング先端部１ｂは、上述のケーシング本体１ａの下方に一体に設けられた筒状をなしている。ケーシング本体１ａと、ケーシング先端部１ｂは、全体としてケーシング１（生産管）を形成する。ケーシング先端部１ｂの内周面には、周方向に配列された複数のコイル８１が設けられている。このコイル８１は、外部から供給された電流によって電磁力を発生させる。モータロータ２２は、これらコイル８１の内周側に配置され、軸線Ｏに沿って延びる円柱状をなしている。モータロータ２２は、上述のポンプロータ２１をなす複数のポンプシャフト２１ｓのうち、最も下方に位置するポンプシャフト２１ｓに対して下端スプラインカップリング３０ｄを介して接続されている。これら複数のポンプシャフト２１ｓ、及びモータロータ２２は、全体としてロータ２を形成している。モータロータ２２の外周面には、磁性部材２２ｍとしての永久磁石が設けられている。コイル８１に通電することで発生した磁界と磁性部材２２ｍの磁界との間で生じる電磁力によって、ロータ２に回転力が与えられる。

【0015】

なお、ケーシング先端部１ｂは、掘削管９の内周面から径方向内側に向かって張り出す円環状の支持部４によって下方から支持されている。支持部４の内周側の開口は、原油を取り込むための開口部Ｈとされている。モータロータ２２の下端は、この開口部Ｈ中に挿通されている。モータロータ２２の内部には、上記の開口部Ｈに加えて原油を吸込むための吸込流路Ｆが形成されている。この吸込流路Ｆは、ポンプステータ３の内周側に形成されているステータ流路Ｆｓに連通している。

【0016】

（スラスト軸受の構成）
次に、図２を参照して、スラスト軸受１０の構成について説明する。同図に示すように、スラスト軸受１０のスラストカラー１０ａは、ポンプシャフト２１ｓの外周面に対して締り嵌め、又は中間嵌めされた状態で固定されている。スラストカラー１０ａは、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。スラストカラー１０ａの軸線Ｏ方向を向く一対の面は、それぞれ軸受面３２とされている。この軸受面３２は、スラストパッド１０ｂのパッド面３１に軸線Ｏ方向にわずかな隙間をあけて対向している。つまり、スラストパッド１０ｂは、一対の軸受面３２に対して軸線Ｏ方向両側からそれぞれ対向するように一対設けられている。

【0017】

詳しくは図示しないが、スラスト軸受１０は動圧軸受であり、テーパーランド軸受やティルティングパッド軸受を含む。したがって、スラストパッド１０ｂのパッド面３１には凹溝が形成されている。

【0018】

上述した供給流路２１ａは、インペラ５によって昇圧された原油をインペラ５の前後における圧力差によって下方に導いた後、軸受面３２とパッド面３１との間に供給するための流路である。供給流路２１ａは、主流路４１と、第一吐出流路４２と、を有している。主流路４１は、ポンプシャフト２１ｓの内部で軸線Ｏに沿って延びている。第一吐出流路４２は、主流路４１から径方向外側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数配列されている。第一吐出流路４２の径方向外側の端部は、軸受面３２とパッド面３１との間に開口している。また、第一吐出流路４２は、上下一対のスラストパッド１０ｂに対応して、軸線Ｏ方向に間隔をあけて一対形成されている。

【0019】

（作用効果）
次に、上記の汲み上げポンプ１００の動作について説明する。汲み上げポンプ１００を稼動させるに当たっては、まず上述のモータ８０に電力を供給することによって、ロータ２を回転させる。ロータ２が回転すると、掘削管９の下端に形成された開口部Ｈから油井内の原油がポンプ本体９０によって上方に吸い上げられる。また、この時、原油はモータロータ２２内に形成された吸込流路Ｆによっても吸い上げられる。その後、原油はステータ流路Ｆｓに流れ込み、インペラ５によって順次昇圧されながら上方へ流れる。

【0020】

この時、スラスト軸受１０は、ステータ流路Ｆｓを通過してきた原油によって潤滑された状態となっている。ところで、スラスト軸受１０として動圧軸受を適用する場合、原油の粘度が水分の含有量の変化に伴って変わるために軸受面３２の動圧が変化する。このため、安定的に軸受性能を維持できないという場合がある。

【0021】

そこで、本実施形態では、上述のように供給流路２１ａによって、昇圧後の原油をスラスト軸受１０に供給する構成を採っている。上記構成によれば、供給流路２１ａを通じて供給された原油によって、軸受面３２とパッド面３１との間に静圧を発生させることができる。これにより、動圧軸受としてのスラスト軸受１０本来の動圧に加えて、静圧が作用することになるため、スラスト軸受１０の負荷能力を向上させることができる。また、動圧が変化した場合であっても、その変化量を静圧によって補うことができることから、負荷能力の変動を小さく抑えることが可能となる。

【0022】

さらに、上記構成によれば、第一吐出流路４２によって、原油を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。また、構造が簡素であるため、製造コストやメンテナンスコストの増大を抑えることもできる。

【0023】

加えて、上記構成によれば、スラスト軸受１０が、テーパーランド軸受や、ティルティングパッド軸受を含む動圧軸受である。これにより、供給流路２１ａからの原油の供給による静圧に加えて、スラスト軸受１０本来の動圧が軸受面３２に作用する。これにより、スラスト軸受１０の負荷能力をさらに向上させることができる。

【0024】

また、上記構成によれば、汲み上げ対象の液体として原油を用いた場合であっても、スラスト軸受１０の負荷能力を確保することができる。特に、例えば原油に水が混入して粘度が下がった場合であっても、供給流路２１ａを通じて昇圧後の原油がスラスト軸受１０の軸受面３２に供給されることによって、軸受面３２に静圧が発生する。これにより、スラスト軸受１０としての性能を向上させることが可能となる。

【0025】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0026】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0027】

図３に示すように、本実施形態に係る供給流路２１ａは、主流路４１と、第二吐出流路４３と、環状流路４４と、パッド内部流路４５と、を有している。第二吐出流路４３は、主流路４１から径方向外側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数配列されている。また、第二吐出流路４３は、軸線Ｏ方向において、スラストパッド１０ｂと対応する位置にそれぞれ設けられている。

【0028】

スラストパッド１０ｂの内周面には、環状流路４４が形成されている。環状流路４４は、スラストパッド１０ｂの内周面から径方向外側に向かって凹むとともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。環状流路４４は、上記の第二吐出流路４３に連通している。

【0029】

パッド内部流路４５は、環状流路４４から径方向外側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて配列されている。パッド内部流路４５の中途位置には、パッド面３１上に開口する開口部ｈが連通している。開口部ｈは、テーパーランド軸受の凹溝の位置に対応して複数設けられることが望ましい。

【0030】

上記構成によれば、スラストパッド１０ｂの内部に形成されたパッド内部流路４５によって、原油を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。また、開口部ｈが複数形成されていることから、軸受面３２の全域にわたって均一に原油を供給することが可能となる。

【0031】

さらに、上記構成によれば、放射状に延びる第二吐出流路４３に対して、円環状をなす環状流路４４が連通している。このため、静止側である環状流路４４に向かって回転側である第二吐出流路４３の流体を円滑に流し込むことができる。これにより、製造やメンテナンスに要する工数を削減することが可能となる。

【0032】

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0033】

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0034】

図４に示すように、本実施形態に係る供給流路２１ａは、主流路４１と、第三吐出流路４６と、カラー環状流路４７と、カラー内部流路４８と、を有している。第三吐出流路４６は、主流路４１から径方向外側に延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数配列されている。

【0035】

カラー環状流路４７は、スラストカラー１０ａの内周面に形成されている。カラー環状流路４７は、スラストカラー１０ａの内周面から径方向外側に向かって凹むとともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。カラー環状流路４７は、上記の第三吐出流路４６に連通している。

【0036】

カラー内部流路４８は、カラー環状流路４７から径方向外側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数配列されている。カラー環状流路４７の中途位置には、開口部ｈ´が形成されている。開口部ｈ´は、軸受面３２上に開口している。開口部ｈ´は、テーパーランド軸受の凹溝の数に対応して複数設けられることが望ましい。

【0037】

上記構成によれば、スラストカラー１０ａの内部に形成されたカラー内部流路４８によって、原油を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。また、開口部ｈ´が複数形成されていることから、軸受面３２の全域にわたって均一に原油を供給することが可能となる。

【0038】

さらに、上記構成によれば、放射状に延びる第三吐出流路４６に対して、円環状をなすカラー環状流路４７が連通している。このため、スラストカラー１０ａをポンプシャフト２１ｓに取り付けるに当たって、周方向の位置合わせをする必要がない。これにより、製造やメンテナンスに要する工数を削減することが可能となる。

【0039】

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0040】

例えば、上記の各実施形態では、供給流路２１ａの上方の端部が最も下方のインペラ５の下流側に連通している例について説明した。しかしながら、供給流路２１ａの上方の端部は、さらに上方（下流側）のインペラ５の下流側に連通していてもよい。これにより、より高い圧力の原油を供給流路２１ａ内に導くことが可能となる。

【0041】

また、設計と仕様に応じて、スラスト軸受１０をインペラ５同士の間に設けることも可能である。さらに、スラスト軸受１０を軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数設けることも可能である。

【0042】

加えて、上記の各実施形態では、汲み上げ対象の液体として原油を例に説明をした。しかしながら、原油以外の液体にも汲み上げポンプ１００を好適に用いることが可能である。

【0043】

＜付記＞
各実施形態に記載の汲み上げポンプ１００は、例えば以下のように把握される。

【0044】

（１）第１の態様に係る汲み上げポンプ１００は、上下方向に延びる軸線Ｏに沿う筒状をなすケーシング１と、該ケーシング１内で前記軸線Ｏ方向に延びるポンプロータ２１と、前記ケーシング１と前記ポンプロータ２１との間で該ポンプロータ２１を囲うポンプステータ３と、前記ポンプロータ２１を前記ポンプステータ３に対して回転可能に支持するスラスト軸受１０と、を備え、前記ポンプロータ２１は、前記軸線Ｏ方向に順次接続された複数のポンプシャフト２１ｓと、これらポンプシャフト２１ｓにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフト２１ｓとともに回転することで上方に液体を汲み上げるインペラ５と、を有し、前記スラスト軸受１０は、前記ポンプシャフト２１ｓの外周面に取り付けられ、前記軸線Ｏを中心とする円環状をなすとともに、前記軸線Ｏ方向を向く軸受面３２を有するスラストカラー１０ａと、前記ポンプステータ３に設けられ、前記スラストカラー１０ａに対して前記軸線Ｏ方向両側から対向するパッド面３１を有するスラストパッド１０ｂと、を有し、前記ポンプシャフト２１ｓには、前記インペラ５によって昇圧された前記液体を前記軸受面３２に供給する供給流路２１ａが形成されている。

【0045】

上記構成によれば、供給流路２１ａを通じて供給された液体によって、軸受面３２に静圧を発生させることができる。これにより、スラスト軸受１０の負荷能力を向上させることができる。

【0046】

（２）第２の態様に係る汲み上げポンプ１００では、前記供給流路２１ａは、前記ポンプシャフト２１ｓの内部で前記軸線Ｏ方向に延びる主流路４１と、該主流路４１から径方向外側に延びるとともに前記軸受面３２と前記スラストパッド１０ｂとの間に開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第一吐出流路４２と、を有する。

【0047】

上記構成によれば、第一吐出流路４２によって、液体を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。

【0048】

（３）第３の態様に係る汲み上げポンプ１００では、前記供給流路２１ａは、前記スラストパッド１０ｂの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状の環状流路４４と、該環状流路４４に連通し、前記パッド面３１に開口するパッド内部流路４５と、前記ポンプシャフトの内部で前記軸線方向に延びる主流路４１と、該主流路４１から径方向外側に延びるとともに前記環状流路４４に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第二吐出流路４３と、を有する。

【0049】

上記構成によれば、スラストパッド１０ｂの内部に形成されたパッド内部流路４５によって、液体を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。

【0050】

（４）第４の態様に係る汲み上げポンプ１００では、前記供給流路２１ａは、前記スラストカラー１０ａの内周面に形成され、径方向外側に向かって凹む円環状のカラー環状流路４７と、該カラー環状流路４７に連通し、前記軸受面３２に開口するカラー内部流路４８と、前記ポンプシャフト２１ｓの内部で前記軸線Ｏ方向に延びる主流路４１と、該主流路４１から径方向外側に延びるとともに前記カラー環状流路４７に向かって開口し、周方向に間隔をあけて配列された複数の第三吐出流路４６と、を有する。

【0051】

上記構成によれば、カラー内部流路４８によって、液体を軸受面３２とスラストパッド１０ｂとの間に直接的に導くことができる。これにより、軸受面３２の静圧がさらに高まり、スラスト軸受１０の負荷能力をより一層向上させることができる。

【0052】

（５）第５の態様に係る汲み上げポンプ１００では、前記スラスト軸受１０は、動圧軸受である。

【0053】

上記構成によれば、スラスト軸受１０が、テーパーランド軸受や、ティルティングパッド軸受を含む動圧軸受である。これにより、供給流路２１ａからの液体の供給による静圧に加えて、スラスト軸受１０本来の動圧が軸受面３２に作用する。これにより、スラスト軸受１０の負荷能力をさらに向上させることができる。

【0054】

（６）第６の態様に係る汲み上げポンプ１００では、前記液体は、温度・成分の変化に基づいて粘度が変化する特性を有する。

【0055】

上記構成によれば、液体として例えば原油を用いた場合であっても、スラスト軸受１０の負荷能力を確保することができる。特に、例えば原油に水が混入して粘度が下がった場合であっても、供給流路２１ａを通じて昇圧後の原油がスラスト軸受１０の軸受面に供給されることによって、軸受面３２に静圧が発生する。これにより、スラスト軸受１０としての性能を向上させることが可能となる。

【符号の説明】

【0056】

１００ 汲み上げポンプ
１ ケーシング
１ａ ケーシング本体
１ｂ ケーシング先端部
２ ロータ
３ ポンプステータ
３ｅ ステータ延長部
３ｈ ステータ本体
４ 支持部
５ インペラ
９ 掘削管
１０ スラスト軸受
１０ａ スラストカラー
１０ｂ スラストパッド
２１ ポンプロータ
２１ａ 供給流路
２１ｓ ポンプシャフト
２２ｍ 磁性部材
３０ｄ 下端スプラインカップリング
３１ パッド面
３２ 軸受面
４１ 主流路
４２ 第一吐出流路
４３ 第二吐出流路
４４ 環状流路
４５ パッド内部流路
４６ 第三吐出流路
４７ カラー環状流路
４８ カラー内部流路
８０ モータ
８１ コイル
９０ ポンプ本体
Ｆ 吸込流路
ｈ，ｈ´ 開口部
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】