JP2009057967A - キーレス結合アッセンブリ、磁気駆動式ポンプ用の内側駆動アッセンブリおよび磁気駆動式遠心ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】腐食性作動物質との適合性と、シールのないポンプ構造とを維持しながらも、製造のし易さ、再現性、および互換性を促進する、同軸の軸系部品を結合するキーレス結合を提供する。
【解決手段】シールレスポンプにある同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリは、第1の軸系部材、第2の軸系部材、および複数のトルクストリップを有する。第1の軸系部材は、環状の胴体と、環状胴体内に配置された内側面とを有する。第2の軸系部材は、円筒状胴体および外側面を有する。円筒状胴体は、第1の軸系部材の内側面内に配置される。外側面は円筒状胴体を囲み、内側面と対向する。複数のトルクストリップは、外側面と内側面の間に配置されて、第1および第2の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成する。
【選択図】図4
【解決手段】シールレスポンプにある同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリは、第1の軸系部材、第2の軸系部材、および複数のトルクストリップを有する。第1の軸系部材は、環状の胴体と、環状胴体内に配置された内側面とを有する。第2の軸系部材は、円筒状胴体および外側面を有する。円筒状胴体は、第1の軸系部材の内側面内に配置される。外側面は円筒状胴体を囲み、内側面と対向する。複数のトルクストリップは、外側面と内側面の間に配置されて、第1および第2の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成する。
【選択図】図4
Description
本発明は、シャフト結合に関し、特に、磁気駆動式ポンプで使用する結合に関する。
磁気駆動式ポンプは、電源に接続された乾燥(ドライ)部分と、作動物質源に連通された濡れ(ウエット)部分とを有する。濡れ部分は、乾燥部分から濡れ部分を遮断する、封止されたシェル内に別れて封入されるので、乾燥部分を封止する必要がなくなり、濡れ部分を作動物質と直接接触した状態に置くことができる。乾燥部分は通常、磁気外側駆動体を回転させる電気駆動モータを有し、一方、濡れ部分は通常、磁気内側駆動体に連結された遠心羽根車を有する。内側駆動体は、濡れ部分の封止シェルを介して外側駆動体に磁気的に連結されるように、外側駆動体内に同軸に配置される。したがって、外側駆動体が電気モータによって回転されると、内側駆動体が回転して羽根車を回し、作動物質を吸い込む。このように、内側駆動体を含む濡れ部分は、作動物質に直接さらされる。さらに、作動物質は潤滑剤として使用されて、羽根車がスリーブタイプのブッシュとともに非回転シャフトの周りに回転するのを容易にする。濡れ部分を封止する必要を低め、ポンプを腐食性物質とともに使用できるようにするために、羽根車、非回転シャフト、およびスリーブタイプのブッシュを含めた濡れ部分の作動部品は、ポリマーまたは樹脂などの耐蝕性材料に覆われるか、またはそれらで構成される。
一般的な内側駆動アッセンブリでは、シャフトは、回転しないように濡れ部分のハウジングに強固に取り付けられ、ブッシュは、回転できるようにシャフトに嵌合される。この場合に、ブッシュは内側駆動体および羽根車に強固に連結されて、内側駆動体が外側駆動体によって回転されると、羽根車が駆動されて作動流体を吸い込む。通常、ブッシュは、圧力ばめ結合やキー結合によって内側駆動体に結合される。しかし、キー結合では、組み立ての前にブッシュと内側駆動体が軸方向および半径方向に正確に整列する必要がある。さらに、キー結合では、キー結合のスリップと障害の可能性を低くするために、寸法公差を厳しくする必要がある。圧力ばめ結合も、内側駆動体からブッシュに必要なトルクを伝達するために、寸法公差を厳しくする必要があり、これはまた、圧力ばめを分解しづらくする。キー結合または圧力ばめ結合を含む内側駆動アッセンブリでは、結合に必要な寸法公差が厳しくなるために、製造コストが高くなる。さらに、キー結合および圧力ばめ結合では、各ベアリングと各内側駆動体が、特定のポンプごとに個別に整合される必要があり、これは、標準部品の互換性を妨げる。さらに、キー結合および圧力ばめ結合に関連する組み立ておよび分解上の問題により、ポンプのメンテナンスの実施に関する負担が増える。例えば、磁石が消磁された場合に、内側駆動体の交換が必要になることもある。
したがって、腐食性作動物質との適合性と、シールのないポンプ構造とを維持しながらも、製造のし易さ、再現性、および互換性を促進する結合が必要である。
本発明は、同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリに関する。1つの実施形態では、キーレス結合アッセンブリは、第1の軸系部材、第2の軸系部材、および複数のトルクストリップを有する。第1の軸系部材は、環状の胴体と、環状胴体内に配置された内側面とを有する。第2の軸系部材は、円筒状胴体および外側面を有する。円筒状胴体は、第1の軸系部材の内側面内に配置される。外側面は円筒状胴体を囲み、内側面と対向する。トルクストリップは、外側面と内側面の間に配置されて、第1および第2の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成する。
図1は、本発明のキーレス軸系結合を使用する磁気駆動式遠心ポンプ10を示している。ポンプ10は、濡れ(ウエット)部分12、乾燥(ドライ)部分14、および磁気連結アッセンブリ16を有する。濡れ部分12は、羽根車部分20、入口22、および出口24を含む濡れ(ウエット)ハウジング18を有する。乾燥部分14は、駆動モータ26を有しており、この駆動モータ26は、磁気連結アッセンブリ16内に配置された磁気駆動連結器を介して、羽根車部分20内の羽根車に連結されている。ポンプ10は、プロセス流体や他の作動物質を、入口22から濡れハウジング18内に引き込むように構成されており、羽根車部分20内の羽根車は、プロセス流体を他の場所に送出するように、プロセス流体を加速して出口24に送る。例えば、ポンプ10を使用して、ポンプ10の下に配置された油だめから、ポンプ10の上に配置された保存タンクに、プロセス流体を供給する。
磁気連結アッセンブリ16は、濡れハウジング18を駆動モータ26と連結する連結ハウジング28を有する。磁気連結アッセンブリ16内では、モータ26の駆動シャフトに連結された外側駆動体が、濡れハウジング18内で静止シャフトの周りに回転する内側駆動体に磁気的に連結されている。内側駆動体は、モータ26からのトルクが羽根車に伝達されるように羽根車に連結されている。ハウジング18を流れるプロセス流体が乾燥部分14から遮断されるように、外側駆動体は、濡れハウジング18内の障壁によって内側駆動体から分離されている。したがって、乾燥部分をプロセス流体に対して封止する必要がないことから、ポンプ10はシールレスポンプとも呼ばれる。このため、羽根車が安全で衛生的な態様でプロセス流体と直接接触した状態に置かれるので、ポンプ10は、酸などの有害または危険なプロセス流体や食品とともに使用されることが多い。ポンプ10の耐蝕特性と衛生的な特性をさらに促進し、かつ磁気連結器との干渉を低減するために、濡れ部分(すなわち、プロセス流体と接触する部分)は、耐蝕性の非金属材料で作られている。特に、内側駆動体内の磁石をプロセス流体から遮断するために、内側駆動体は、ポリマー材料内に密封されている。内側駆動体は、図2からよく分かるように、ポリマー材料で覆われたブッシュによって静止シャフトに取り付けられている。
図2は、磁気駆動アッセンブリ16によって連結された遠心ポンプ10の濡れ部分12および乾燥部分14の概略的な断面図を示している。濡れ部分12は、濡れハウジング18内に配置された、入口22、出口24、内側駆動アッセンブリ30、およびシェル32を有する。また、濡れ部分12は、濡れハウジング18の羽根車部分20内に配置された、羽根車34、スラストリング36、およびスラストベアリング38を有する。乾燥部分14は、駆動モータ26、連結ハウジング28、モータシャフト40、外側駆動体42、および外側磁石アッセンブリ44を有する。内側駆動アッセンブリ30は、シャフト46、ブッシュ48、および内側駆動体50を有する。ポンプ10は、遠心力で軸Aのまわりに作動物質Wを加速する手段を有していて、作動物質Wをある場所から別の場所に搬送することができる。作動物質Wは、流体、あるいは製造業や食品加工施設で通常使用される物質で構成される。作動物質Wは、入口22からハウジング18に入り、そこで、羽根車34が作動物質Wを接線方向に加速させ、それにより、出口24からハウジング18の外に作動物質Wを送り出す。羽根車34は、シェル32を介して外側駆動体42に磁気的に連結された内側駆動アッセンブリ30によって駆動される。外側駆動体42は、駆動モータ26によって駆動され、この駆動モータは、作動物質Wの特定の流体特性に基づくポンプ10の所望の出力に相当する速度でシャフト40を回転させる。内側駆動アッセンブリ30は、内側駆動体50を有し、この内側駆動体50は、羽根車34に連結され、ブッシュ48上でシャフト46の周りに回転するように構成される。内側駆動体50は、本発明のキーレス結合によってブッシュ48に取り付けられている。
1つの実施形態では、磁気電気モータからなる駆動モータ26は、電源に接続され、電気入力を駆動シャフト40の機械的なシャフト出力に変換する。連結ハウジング28は、駆動モータ26を濡れ部分12の濡れハウジング18に連結している。連結ハウジング28は、例えば、ねじ付き留め具52で駆動モータ26と濡れハウジング18に連結されている。連結ハウジング28は、円筒状シェルを有する。この円筒状シェルは、ポンプ10用の構造フレームを形成するとともに、内部に磁気結合アッセンブリ16が配置される封止筐体を形成し、これにより、過酷となり得る動作環境から外側駆動体42およびモータ26の作動側を遮断する。1つの実施形態では、濡れハウジング18および連結ハウジング28は、鋳鉄、ステンレス鋼、合金、または他の金属で構成される。外側駆動体42は、例えば、キー連結(キーは図示せず)によって、連結部51においてモータシャフト40に連結されている。外側駆動体42は、外側磁石44が取り付けられた環状シリンダを有する。したがって、駆動モータ26が出力シャフト40を駆動すると、外側磁石アッセンブリ44は、ポンプ中心線Aのまわりに回転する。外側駆動体42はまた、内側駆動アッセンブリ30を収容する大きさとされる。内側駆動アッセンブリ30の内側駆動体50は、外側駆動体42の外側磁石アッセンブリ44と磁気結合を形成する、磁石からなる環状リングを有する。したがって、駆動モータ26が外側磁石アッセンブリ44を内側駆動アッセンブリ30のまわりに回転させると、内側駆動体50は、濡れハウジング18内で羽根車34を中心線Aのまわりに回転させる。
濡れハウジング18は環状の胴体を有し、この胴体内で、内側駆動アッセンブリ30が外側駆動体42と相互作用するように配置され、羽根車34が入口22で作動物質Wを受け入れるように配置されている。内側駆動アッセンブリ30は、内側駆動体50がシャフト46の周りに羽根車34を回転させることができるように、濡れハウジング18内でシャフト46を軸にして中心線Aの周りに配置されている。羽根車34は、流入する作動物質Wに作用を及ぼす複数の螺旋ブレードを含む環状ディスクを有する。羽根車34は、入口22から作動物質Wを受け入れる大きな軸方向開口と、作動物質Wを出口24に放散する細長い環状開口と、を有する。外側駆動体42が内側駆動体50を回転させると、羽根車34は、濡れハウジング18のフランジ56に連結されたパイプを通じてなどして、作動物質Wを軸方向開口に吸い込む。作動物質Wは連続して羽根車を通り、出口24でポンプ10から、例えば、濡れハウジング18のフランジ58に連結されたパイプに放出される。
シャフト46は、シェル32およびスラストリング36によってポンプ10内に固定されている。例えば、シャフト46は、シェル32およびスラストリング36内の穴に圧力ばめされる。シェル32の外縁部は、濡れハウジング18と連結ハウジング28の間に固定されている。スラストリング36は、入口22内に配置され、かつ環状ディスクを有しており、この環状ディスクを通って、作動物質Wがポンプ10へ流入する。スラストリング36は、ハウジング18内にスラストベアリング38を支持する助けとなる。スラストベアリング38は、羽根車34が回転できるようにする軸方向走行面を形成する。したがって、シェル32、スラストリング36、およびシャフト46は、羽根車34、内側駆動体50、およびブッシュ48がシャフト46の周りに回転するポンプ10の動作時に、濡れハウジング18によって静止した状態に維持される。また、シェル32は、ドーム状の環状胴体を有し、このドーム状の環状胴体内に、内側駆動アッセンブリ30が、外側駆動体4と内側駆動アッセンブリ30の間の障壁を形成するように配置される。封止された、衛生的で耐蝕性のチャンバに内側駆動アッセンブリ30および羽根車34が封入されるように、濡れハウジング18の内部には裏当て54が裏張りされる。1つの実施形態では、シェル32、裏当て54、およびスラストリング36は、強化用に炭素繊維充填材が入ったエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)などの非導電性プラスチック樹脂で構成される。同様に、ポンプ10の他の濡れ部品はそれ自体耐蝕性材料で構成されるか、または耐蝕性材料に封入される。シャフト46は、セラミック、炭化珪素、炭化タングステン、アルミナ、ボーキサイト、ジルコニア、ステンレス鋼、鍛造アルミニウムなどの高強度、耐蝕性、耐久性材料で構成される。羽根車34は、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維とETFEからなる混合物などの繊維強化樹脂で構成される。作動物質Wは、パイプラインに直接組み込むことができる封止された流路を備え、異物が作動物質Wの流れに入る危険性が小さくなる。作動物質はまた、潤滑して、ブッシュ48がシャフト46の周りに回転するのを容易にするために、羽根車34を通って循環する。例えば、作動物質Wは、シャフト46上に配置された軸方向溝59に沿ってブッシュ48の内径部に流入することができる。
羽根車34は、ブッシュ48と内側駆動アッセンブリ30の両方に連結されて、3つの部品がシャフト46の周りに一体で回転する。ブッシュ48は、摩耗面を有するベアリングを含み、このベアリングは、ブッシュ48がシャフト46の周りに回転するのを容易にする。内側駆動体50は、磁石と、トルクをブッシュ48および羽根車34に伝達する他の手段と、を有する。内側駆動体50は、本発明のキーレス結合によってブッシュ48に連結されている。
図3は、ブッシュ48および羽根車34に取り付けられた内側駆動体50の断面斜視図を示している。ブッシュ48は、ラジアルベアリング60、スペーサ62、およびスリーブ64を有する。内側駆動体50は、ヨーク66、駆動リング68、磁石70、スペーサ72、および外側シェル74を有する。羽根車34は、ベーン76を有する。ベーン76は、羽根車34内の半径方向開口を通って延びる螺旋分流器を有する。羽根車34はベーン76を利用して、ポンプ10を流れる作動物質Wを加速する。作動物質Wはまた、通常はシャフト46内の軸方向溝(図2)を通じて、ブッシュ48の内径部と接触することができる。
ブッシュ48は、作動物質Wを潤滑剤として利用する2つのジャーナルまたはスリーブタイプのベアリングを有する。1つの実施形態では、ブッシュ48は、作動物質Wの薄膜がシャフト46とベアリング60の間に形成されて、ブッシュ48の面を潤滑する部分流体膜潤滑を利用する。ラジアルベアリング60およびスペーサ62は通常、反応しないで作動物質Wと接触できる不活性材料からなる。1つの実施形態では、ラジアルベアリング60は炭化珪素を含み、スペーサ62はテフロンを含む。ラジアルベアリング60は、静止シャフト46の周りに回転する耐摩耗面を形成する。一方、スペーサ62は、ラジアルベアリング60よりも内径が若干大きいので、ブッシュ48をシャフト46に嵌合したときに、ラジアルベアリング60の間に空洞が形成される。作動物質Wは、スペーサ62とシャフト46の間のこの空洞に閉じ込められて、ブッシュ48を部分的に支持する薄膜ベアリングが形成される。スペーサ62は、作動物質Wが循環する低抵抗面を提供する。通常、ブッシュ48は、シャフト46とラジアルベアリング60の内径面との間に、約0.003インチ(約0.00762cm)の空隙が形成されるように、シャフト46に嵌合される。ラジアルベアリング60およびスペーサ62の外径部は、スリーブ64内に封入されている。スリーブ64もまた不活性材料からなり、反応しないで作動物質Wと接触することができる。ただし、スリーブ64はまた、内側駆動体50から伝達されたトルクを受け取るのに適切な材料で構成されなければならない。
内側駆動体50は、外側駆動体42から付与されたトルクを羽根車34およびブッシュ48に伝達する。内側駆動体50は、ヨーク66、駆動リング68、磁石70、スペーサ72、および外側シェル74を有する。ヨーク66は、内側駆動体50用の構造補強部材をなしている。ヨーク66は、通常、鋳鉄や鋼などの磁性金属からなる。ヨーク66はまた、駆動リング68とともに、結合部78で羽根車34内の切欠きに挿入されたフランジを形成している。ヨーク66の底部には、外側シェル74と噛み合い連結をなすための隆起がつけられている。ヨーク66は、磁石70およびスペーサ72を取り付けるプラットフォームを形成している。磁石70は、外側駆動体42の外側磁石アッセンブリ44と磁気的に相互作用することができるように、外側駆動体42(図2)内に収まる大きさとされた環状の磁石アレイを有する。磁石70および外側磁石アッセンブリ44は、電磁石、希土類磁石、鉄類などの任意の適切な磁性材料で構成されている。他の実施形態では、磁石70は、外側駆動体42の外側磁石アッセンブリ44と相互作用する金属を含むトルクリングからなる。内側駆動体50は、作動物質Wからヨーク66、トルクリング68、および磁石70を遮断するために、外側シェル74内に封入される。外側シェル74は、シャフト46のまわりに回転するように構成されたブッシュ48を受ける内径部を有する環状部材で構成される。このため、駆動体50の外側シェル74は、ブッシュ48のスリーブ64に強固に結合される。具体的には、内側駆動体50は、ブッシュ48に圧力ばめされ、このブッシュは、内側駆動体50に食い込んで、ブッシュ48と内側駆動アッセンブリ30の間の相対的な回転を防止する複数の保持部材を有する。
図4は、ポンプ10のブッシュ48、内側駆動体50、および羽根車34からなる分解図を示し、この図では、本発明のキーレス結合の回転防止グリップ80が示されている。羽根車34は、ポンプ10を流れる作動物質Wをフロントシュラウド77Aとバックシュラウド77Bの間で加速するベーン76を有する。羽根車34は、また、内側駆動体50の複数の切欠き84と結合する複数の突起82を有する。突起82および切欠き84はともに圧力ばめされて、図3に示すように、結合部78を形成する。内側駆動体50はまた、内側面88を含む中央穴86を有する。内側駆動体50は、概ね環状の形状を有する、全体的に平滑で封止された胴体を形成するように、外側シェル74に封入されている。同様に、ブッシュ48の外径部は、ブッシュ48が、外側面90を備えた、概ね円筒形状の、全体的に平滑な胴体を形成するように、外側スリーブ64に覆われている。ブッシュ48は、また、シャフト46を受ける大きさとされた内側穴92を有する。
外側面90は、表面90から半径方向に突出する突起からなる回転防止グリップ80を有する。ブッシュ48を内側駆動体50の内側穴86に完全に挿入すると、外側面90は内側面88に隣接して、回転防止グリップ80が外側面90と内側面88の間に配置される。外側スリーブ64の外径は、スリーブ64と内側面88の間がすきまばめになるような寸法とされる。他の実施形態では、ブッシュ48を穴86に挿入したときに、緩い圧力ばめとなるように、外側スリーブの外径が、内側穴86の直径よりも若干大きくなっている。回転防止グリップ80の高さは、ブッシュ48が穴86に十分遠くまで押し込まれて、回転防止グリップ80が内側面88と係合したときに、きつい圧力ばめ結合が形成されるような寸法とされる。回転防止グリップ80は、スリーブ64の端面まで延びていないので、ブッシュ48は、回転防止グリップ80が出現するまで、ブッシュ48の片側から内側穴86により容易に挿入される。例えば、1つの実施形態では、回転防止グリップは、スリーブ64の約60%にわたって延在する。さらに、外側面90および内側面88は、形状が円形であるので、ブッシュ48は任意の半径の向きで内側穴86に嵌合する。これは、半径の向きが合うようにブッシュ48を内側駆動体50と整列させる必要をなくして、組み立てを容易にする。さらに、ブッシュ48を穴88から繰り返して取り外すことができるので、内側駆動アッセンブリ30の保守または修理を容易に行うことができる。
図5は、図4にある1つの回転防止グリップ80の接近図を示している。回転防止グリップ80の具体的な形状、数量、および配置は、回転防止グリップが使用されるポンプの特定の設計パラメータに合わせて設定される。例えば、回転防止グリップ80の設計は、内側駆動体50からブッシュ48に必要なトルクを伝達するように、摩擦係数などの、スリーブ64および外側シェル74の材料特性に応じて選択される。回転防止グリップ80の設計はまた、ブッシュ48を内側駆動体50に挿入するのに必要な力が所望のものとなるように選択することができる。示した実施形態では、回転防止グリップ80は、ブッシュ48の長さ方向に沿って軸方向に配置された細長いストリップからなる。この細長いストリップの特定の配置では、8つの回転防止グリップがスリーブ64の外側表面の周りに等間隔に離間している。このため、スリーブ64は、対称性の断面を有していて、ブッシュ48は穴86内で自己整列する、すなわち、それ自体で心出しをする。図3および図4の実施形態の場合、細長いストリップは、高さが約0.015インチ(約0.0381cm)で、幅が約0.075インチ(約0.1905cm)である。上記のように、回転防止グリップ80は、スリーブ64の端面まで延びていない。示した実施形態では、回転防止グリップ80は、スリーブ64の端から約1/2インチ(約1.27cm)だけ離れて止まっている。スリーブ64および外側シェル74は、炭素充填材を20%有するETFEからなる。一方、他の実施形態では、外側シェル74およびスリーブ64は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの他の高強度で耐蝕性のポリマー材料からなる。炭素充填材または他のかかる同様の添加物は、スリーブ64およびシェル74内に含有されて強度を高め、負荷がかかっているときに回転防止グリップ80が剪断されるのを防止する。回転防止グリップ80を使用すると、回転防止グリップ80をスリーブ64内にモールド成形するか、または機械加工することができ、一方、スリーブ64は平滑なままなので、スリーブ64とシェル74の両方に高精度のキー溝を加工する必要がなくなる。一方、他の実施形態では、回転防止グリップ80をシェル74に作ることができ、一方、スリーブ64は平滑なままである。いずれの実施形態でも、回転防止グリップ80は、スリップなく係合するように、対向する平滑面を変形させる。
図6は、回転防止グリップ94が第1の胴体98の面96から突出して、第2の胴体102の面100と係合する本発明の実施形態を示している。第1の胴体98および第2の胴体102は、同軸部品の結合部に見出すことができる任意のタイプの軸系部品を構成する。1つの実施形態では、第1の胴体98はシャフトを構成し、第2の胴体102は、シャフト受けを構成する。別の実施形態では、第1の胴体98はスリーブ64を構成し、第2の胴体102はシェル74を構成する。第1の胴体98および第2の胴体102はともに嵌合されて、一方の胴体が他方の胴体内に同軸に配置される。したがって、面96は面100に隣接する。1つの実施形態では、第1の胴体98と第2の胴体102は2つの胴体間に空隙が形成されないようにともに圧力ばめされる。図6に示すような他の実施形態では、面96と面100の間にギャップが残るようにすきまばめされる(図6に示すギャップは、説明のために誇張されている)。いずれの場合にも、第1の胴体98と第2の胴体102の嵌合部には、回転防止グリップ94が含まれて面100を変形させる。具体的には、回転防止グリップ94は、他方の平滑面100を波形にする。この波形部は、回転防止グリップ94と係合して、第1の胴体98と第2の胴体102の間の相対的な回転を防止する。そのうえ、圧力ばめ結合によって、面96が回転防止グリップ94を圧縮するようになり、グリップ94の縁部が丸くなる。さらに、グリップ94は若干圧縮された状態になって、スリーブ64をシェル74にさらにロックする。これらの変形はほとんど弾性的であるので、圧力ばめ結合を解除すると、面100およびグリップ94は、それらの変形前の状態に実質的に戻る。第1の胴体98および第2の胴体102によって保持されたままの塑性変形が幾らか残る。しかし、この塑性変形が第1の胴体98および第2の胴体102の再組み立ての妨げにはならないという点で、塑性変形は限定される。例えば、グリップ94の縁部は、丸みが付いたままになることがあり、非常にわずかな湾曲が面100に残ることがある。しかし、グリップ94の高さは、面100に残る塑性湾曲よりも実質的に大きいので、第1の胴体98および第2の胴体102の再結合時に、新たな圧力ばめ結合が確立される。
様々な実施形態では、回転防止グリップ94の配置および数量は、速度が速くなりすぎた状況の場合に、第1の胴体98および第2の胴体102の間でスリップが可能なように設定される。例えば、ポンプ10(図2)の場合、駆動モータ26は、過剰な電力を供給されることがあって、ポンプ10が作動するように設計された速度を超えて駆動モータが回転し、これは、羽根車34と裏当て54またはシェル32との望ましくない接触をもたらすことがある。したがって、回転防止グリップ94は、最大量のトルクを伝達し、そのしきい値レベルを超えてスリップが発生するように設計することができる。ただし、回転防止グリップ80を設計する際に、起こる可能性があるスリーブ64およびシェル74の溶解と焼き付きを回避するように、スリーブ64およびシェル74を構成する材料の温度限界に、特に注意を払わなければならない。したがって、所望の量のトルクを伝達する十分な歪力の圧力ばめと、スリップを可能にする能力がある圧力ばめとの間でバランスを取らなければならない。
このように、回転防止グリップ94は、同軸の軸系部材を結合し、それらの相対的な回転を制限する、簡便で、低価格で、かつ効果的な手段を形成する。回転防止グリップ94は、製造コストを増加させる厳しい寸法公差でキー溝を加工する必要なしに、軸系部材の対向面に容易に製造される。したがって、ブッシュ48および内側駆動体50の互換性がより高くなる。回転防止グリップ94はまた、2つの部材を整列させる、またはクロックする(clocking)必要なしに、一方の軸系部材を他方の軸系部材に容易に初期挿入する助けとなる。回転防止グリップ94は、遠心ポンプおよび他の軸系用途に一般的に付随するトルク負荷を移送できる、きつく締まった堅固な結合を形成する。回転防止グリップ94はまた、再組み立て可能な態様で、軸系部品を迅速かつ容易に分解するのを可能にする。
好ましい実施形態を参照して本発明について説明したが、当業者ならば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、基本形態および細部にわたって変更できると分かるであろう。
Claims (24)
- シールレスポンプにおける同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリであって、
環状の胴体と、
前記環状胴体内に配置された内側面と、
を有する第1の軸系部材と、
前記第1の軸系部材の前記内側面内に配置された円筒状胴体と、
前記円筒状胴体を囲み、前記内側面に対向する外側面と、
を有する第2の軸系部材と、
前記第2の軸系部材の前記外側面と、前記第1の軸系部材の前記内側面との間に配置された複数のトルクストリップと、
を備え、
前記複数のトルクストリップは、前記第1および第2の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成するように配置されることを特徴とするキーレス結合アッセンブリ。 - 前記複数のトルクストリップは、前記円筒状胴体の前記外側面に配置され、
前記回転防止溝は、前記環状胴体の前記内側面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の結合アッセンブリ。 - 前記複数のトルクストリップは、前記環状胴体の前記内側面に配置され、
前記回転防止溝は、前記円筒状胴体の前記外側面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の連結アッセンブリ。 - 前記第2の軸系部材の前記円筒状胴体は、前記第1の軸系部材の前記内側面に圧力ばめされることを特徴とする請求項1に記載の連結アッセンブリ。
- 前記複数のトルクストリップは、前記環状胴体と前記円筒状胴体の間で、圧力ばめ内で圧縮されることを特徴とする請求項4に記載の結合アッセンブリ。
- 前記環状胴体の前記内側面および前記円筒状胴体の前記外側面は、変形可能で耐蝕性のポリマー材料で被覆されることを特徴とする請求項4に記載の結合アッセンブリ。
- 前記ポリマー材料による被覆物は、圧力ばめ内で塑性的にかつ弾性的に変形することを特徴とする請求項6に記載の結合アッセンブリ。
- 前記複数のトルクストリップは、前記キーレス結合部の中心軸に沿って配向された細長いリブで構成されることを特徴とする請求項1に記載の結合アッセンブリ。
- 前記細長いリブは、前記外側面と前記内側面との係合の全長よりも短い長さにわたって延在することを特徴とする請求項5に記載の結合アッセンブリ。
- 磁気によって駆動されるポンプ用の内側駆動アッセンブリであって、
ポンプの羽根車と連結するための駆動胴体と、
前記駆動胴体内に延びる内側穴と、
を有する内側駆動体と、
前記ポンプ内で静止シャフトを受けるブッシュ胴体と、
前記内側穴に嵌合する大きさとされる外側面と、
前記外側面の周りに配置された複数のグリッパと、
を有するブッシュと、
を備え、
前記複数のグリッパが前記内側穴に沿って前記駆動胴体を変形させて、前記内側穴内で前記ブッシュ胴体が回転するのを妨げるように、前記ブッシュの前記ブッシュ胴体を前記駆動胴体の前記内側穴に挿入できることを特徴とする内側駆動アッセンブリ。 - 前記駆動胴体は、
磁気コアと、
前記磁気コアの周りに形成された変形可能なシェルと、
を有することを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。 - 前記ブッシュ胴体は、
前記内側穴に挿入するように構成された変形可能な外側シェルと、
前記静止シャフトの周りに回転するように構成された内側ベアリング材と、
を有することを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。 - 前記内側穴および前記外側面は円形とされて、任意の相対的半径回転位置にある前記内側駆動体に前記ブッシュ胴体を挿入することができることを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 前記複数のグリッパは細長いリブで構成されることを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 前記細長いリブは、前記ブッシュ胴体の中心軸に沿って配向されることを特徴とする請求項14に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 前記グリッパは、前記ブッシュ胴体の第1および第2の軸方向端部から軸方向にずれていることを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 前記複数のグリッパは、前記内側穴内で圧縮されて圧力ばめを形成することを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 前記内側駆動体の前記内側穴は、変形していない状態において平滑な面を有することを特徴とする請求項10に記載の内側駆動アッセンブリ。
- 入口、出口および内部を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置された静止シャフトと、
ブッシュアッセンブリと、
内側駆動体と、
前記内側駆動体の周りに同軸に配置された外側駆動体と、
前記内側駆動体に連結された羽根車と、
を備える磁気駆動式遠心ポンプであって、
前記ブッシュアッセンブリは、
前記静止シャフトの周りに同軸に配置された内側ベアリングと、
前記内側ベアリングを覆う外側スリーブと、
前記外側スリーブの外側面のまわりに配置された複数のグリッパと、
を有し、
前記内側駆動体は、
前記ブッシュアッセンブリの周りに同軸に配置された内側磁石アッセンブリと、
前記内側駆動磁石アッセンブリを覆う外側シェルと、
を有し、
前記内側ベアリングは、前記外側シェルに沿った前記複数のグリッパが前記外側シェルを変形させて、前記ブッシュアッセンブリと前記内側駆動体の間の相対的な回転を防止するように、前記内側ベアリングが前記内側磁石アッセンブリ内に同軸に配置され、
前記外側駆動体は、前記内側駆動体を駆動する外側磁石アッセンブリを有し、
前記羽根車は、前記内側駆動体に連結されて前記ハウジングの入口から作動物質を受け、前記作動物質を前記ハウジングの出口に導くことを特徴とする磁気駆動式遠心ポンプ。 - 前記外側スリーブは、前記外側シェルに圧力ばめされることを特徴とする請求項19に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
- 前記外側シェルは前記グリッパを圧縮することを特徴とする請求項20に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
- 前記外側シェルおよび前記外側スリーブは、圧力ばめ内で塑性的にかつ弾性的に変形することを特徴とする請求項20に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
- 前記グリッパは、前記外側スリーブの前記外側面に沿って軸方向に延びる細長いストリップで構成され、前記細長いストリップは、前記外側面の全長よりも短い長さにわたって延在することを特徴とする請求項20に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
- 前記外側シェルおよび前記外側スリーブは、変形可能で耐蝕性のポリマー材料からなることを特徴とする請求項20に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
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