JP2009531589A - 同軸磁気カップリングを有する回転ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、径方向内方に設けられた磁気カップリングのモータ駆動部分（１３，１４）と、径方向外方に設けられポンプ回転子（４）と一体的な磁気カップリングの部分（６，７）とを有する、磁気カップリングポンプに関する。この部分は、浮上式ベアリングの回転部分（９）が、外側の磁石（７）の径方向外方に配置されるように、圧送液中で浮上式装着されている。ポンプハウジング（１）の壁（２０）自体には、浮上式ベアリングの固定部分（１０）が組み込まれることができ、外部からの直接的なアクセス（潤滑油、センサーメカニズム）並びに効果的な通常の冷却作用を可能にしている。動作障害のドライランは、ガス部分がポンプの径方向内方に集まり、残液が外方で連続的に駆動されてベアリングを潤滑良くさせるので、外側に配置された浮上式ベアリングにより回避される。

Description

本発明は、ＥＰ−Ｂ１−０１７１５１５から知られる、請求項１の前文の態様を有する回転ポンプに関する。

磁気カップリングを有する回転ポンプは、液体を吐出するために産業上使用されている重要なタイプのマシンである。浮上用リングシールを有する比較的シンプルな回転ポンプでありながら、この回転ポンプは、圧送スペースが気密にシールされるという利点を有している。これは、特に侵略的又は有毒な液体を吐出するのに望ましいと考えられる。

多くの場合、径方向に配置された磁石と対応した径方向磁気能動ラインとを有する同軸回転カップリングが、使用される。この構造のみが、以下で更に考慮され、本出願の主題となっている。

本発明の背景技術は、従来技術で知られる解決策に関して、図１ないし４を参照して以下に説明される。

前置き１：全ての図は、ポンプの長軸方向の断面図を示している。多くの部分が断面図で示されている回転ボディは、シャフトを除いて、明瞭のために外周エッジを省いて示されている。

前置き２：使用される異なる材料並びに組み合わせにおいて、ポンプハウジング（１）として以下で称される構成部品は、実際には、幾つかのパーツから形成されなければならない。これらパーツの一部は、圧送液により濡らされ、従ってシールされなければならず、他の部分は、シールされる必要はない。しかし、説明を簡単にするために、このポンプハウジング（１）は、一体部材として示されている。

代表的な構造の第１の知られたポンプが、図１に示され、図面の簡単な説明の前に記載した例えばパンフレット［１］に掲載されている。

ポンプハウジング（１’）内には、回転ポンプ羽根車（４’）が配置され、この回転ポンプ羽根車は、吸引ポート（２’）を通して圧送液を受け入れ、圧力の上昇を受けて、圧力ポート（３’）を通して再び圧送液を吐出する。

このポンプ羽根車（４’）の径方向の装着は、代表的に浮上式ベアリング（９’，１０’）の羽根車シャフト（５’）により果たされ、この浮上式ベアリングの固定部分は、ベアリングインサート（１１’）に保持されている。圧送液は、この浮上式ベアリング（９’，１０’）を潤滑良くし、また、冷却する。

前記ポンプ羽根車（４’）と、このポンプ羽根車に接続しこれと一緒に回転する他の部分との軸方向の装着は、ここでも以下でも詳細に考慮されない。ここでは、起動ディスクとの機械的な装着に加えて、圧力差に基づいた水圧有効成分と、磁気装着とが、考慮され得る。

薄い壁のスロットポット（１２’）として代表的に構成された仕切り壁を通してトルクを受け、このトルクを羽根車シャフト（５’）を介してポンプ羽根車（４’）に伝達する回転カップリングの部分が、磁気回転子（６’）として設計されている。この磁気回転子には、永久磁石（７’）が設けられ、この永久磁石は、圧送液の腐食並びに磨耗作用を受ける前に、円筒形の保護スリーブ（８’）により液密状態に囲まれなければならない。余談として、本明細書では、また、ほぼ金属、即ち強磁性の磁気回転子（６’）と、前記シャフト（５’）とを腐食から保護し得る必要があることのみが、言及される。

駆動シャフト（１５’）を介してモータの駆動トルクを受けて伝達する回転カップリングの部分が、代表的に、磁気駆動部（１３’）として設計されている。従って、この磁気駆動部にも、空中で回転し、従って独特の作用を受けない永久磁石（１４’）が設けられている。この磁気駆動部のラジアル並びにアキシャルベアリングには、通常のローラベアリング（１６’）が使用されている。

図２は、特に、比較的小さなポンプの他の代表的な構造を示している。このようなポンプは、例えば［２］に掲載されている。

この構造では、ベアリングインサート（１１’）が、費用対効果を果たすように省略されることができる。ポンプ羽根車（４’）は、磁気回転子（６’）と永久磁石（７’）と保護スリーブ（８’）と、一体部材をなすように一体的に組み合わされている。この回転羽根車と磁気回転子とのユニット（１９’）は、固定軸（１７’）に浮上式装着されている。この固定軸（１７’）自体は、一側が、フローリブ（１８’）により吸引ポート（２’）に固定され、他側が、特別に成形されたスロットポット（１２’）に支持されている。

図１並びに２に示されている今日の非常に代表的な構造（本明細書で、構造タイプＡとして称される）は、磁気駆動部（１３’）が、内方に設けられた磁気回転子（６’）の径方向外方に配置されていることを特徴としている。この構造は、外側の磁気駆動部（１３’）の大きな質量の慣性モーメントが、駆動モータの速すぎる加速を抑え、かくして、磁気カップリングの分離が、比較的良好に防止され得るという利点を有している。更に、この構造は、特に、ポンプ羽根車（４’）の軸方向で離間した径方向装着を簡単にしており、このことは、ポンプ内の大きな水力により、常に目標となっている。

これとは対照的に、径方向外方に設けられ、液体と接触しない磁気回転子（６’）と、内方に設けられた磁気駆動部（１３’）とを有する磁気カップリング式のポンプは、比較的珍しい。このような構造を、構造タイプＢとして称することにする。

このような構造タイプＢのポンプは、例えば、ＤＥ０１４５３７６０、若しくはＥＰ０１７１５１４、若しくはＥＰ０１７１５１５に記載され、図３に示されている。このようなポンプは、早い加速のために、磁気カップリングが、分離して、外方に設けられた磁気回転子（６’）に危険をもたらすことのないように、注意して設計されなければならない。更に、径方向内方に設けられた磁気駆動部（１３’）は、構造タイプＢで実際の開口がポンプの駆動側に面していなければならないスロットポット（１２’）が、右に捩って構成されていない場合、羽根車と磁気回転子とのユニット（１９’）の軸方向に延びた内側の浮上式ベアリングを妨げる。実施された構造タイプＢのポンプは、［３］に掲載され、モデルとして図３に使用されている。図２に対応した構造とは対照的に、軸（１７’）が、フローリブ（１８’）だけで支持されているので、実施されたポンプは、連続的な薄い壁のスロットポット（１２’）が、ポンプの内圧のみを受け、支持力を受けないという利点を有している。ＤＥ０１４５３７６０又はＥＰ０１７１５１４、ＵＳ−５５０１５８２Ａ、並びに、ＤＥ２９８２２７１７Ｕ１に従って構成されたポンプと同様に、実際には、ポンプ羽根車の直接的なラジアルベアリングに加えて、また、磁気回転子の外側に浮上式ベアリングがあり、しかし、更に径方向内方に設けられたポンプ羽根車のベアリングは、知られたドライランの問題とポンプ羽根車の障害とをもたらし、また、羽根車と磁気回転子とのユニットが高摩擦を受け易くなり、望まれない同期特性をもたらす。

浮上式ベアリングが設けられ、この浮上式ベアリングの冷却並びに潤滑用媒体として圧送媒体を使用する、上述された磁気ポンプの動作における重要な問題点は、この液体が近くにない、又は十分にないことである。このような潤滑作用の欠如は、比較的高いガス部分が、例えば、ポンプの正面のキャビテーション、渦状の流入、又は吸引プロセスにより、液体中に集まったときに、生じる。このようなガス部分は、ポンプの遠心効果によりポンプボディの径方向内方の中空スペース内に集まる。しかし、図１ないし３、ＵＳ５５０１５８２Ａ１、並びにＤＥ２９８２２７１７Ｕ１の通常の構造では、このスペースに、浮上式ベアリングが配置されており、この浮上式ベアリングは、乾燥し、従って頻繁に破損される。しかし、これらの解決策は、しばしば、潤滑作用の欠如によるベアリングの摩擦力を低減して、熱破損を回避する試みで、対をなした摩擦部分の磨耗を抑える。

損傷を受け易い浮上式ベアリングをできるだけ径方向外方に配置する技術的に異なる非常に有用な方法が、［４］に掲載されているような「シャフトのない」磁気ポンプを特徴とし、図４に示されている。この構造は、構造タイプＡとして称される。本明細書では、スロットポット（１２’）のセクションが、浮上式ベアリングの固定部分（１０’）として使用され、浮上式ベアリングの回転部分（９’）が、保護スリーブ（８’）のセクションにより形成されている、シャフトのない並びに車軸のない構造を得ることが可能である。ポンプ羽根車（４’）は、中空の羽根車と磁気回転子とのユニット（１９’）を形成するように、磁気回転子（６’）と永久磁石（７’）と保護スリーブ（８’）とに接続されている。

これにもかかわらず、［４］に示す提案は、技術的に限定されている。例えば、羽根車と磁気回転子とのユニット（１９’）の浮上式ラジアルベアリングは、スロットポット（１２’）自体に実施されているが、このスロットポットは、現時点で、非常に薄い壁の構成部品として直接構成されなければならない。このことは、［４］に記載されており、従って、このスロットポット（１２’）により望まれずに常に形成されなければならない、安定性のある更なる起動又は非常用ベアリング（３７’）は、省かれることができない。更に、薄い壁のスロットポットへのベアリングの支持は、例えば、ベアリングの温度をモニタするため又は強制的なフラッシングのために、外部からの冷却又は簡単な外部からのアクセスを可能にしない。

例えば、ポンプの正面のキャビテーション、渦状の流入、又は吸引プロセスにより動作障害が生じた場合、回転ポンプには、圧送液中のかなり多くのガス部分が充填される。これらガス部分は、ポンプの遠心効果により、ポンプボディの径方向内方の中空スペースに集まる。既知の磁気カップリングの場合、浮上式ベアリングは、このスペースに配置され、かくして、これら浮上式ベアリングは、乾燥されて、頻繁に破損される。

本発明は、このクラスに係わる回転ポンプの磁気カップリングの領域にあるラジアルベアリングを改良するという問題に基づいている。この問題を解決するために、回転ポンプは、請求項１又は３の特長を有するように提案されている。

従来技術の上述された欠点を克服し、羽根車と磁気回転子とのユニットのラジアルベアリングができるだけ外方に配置された本発明により、とりわけ、以下の利点が得られる。

羽根車と磁気回転子とのユニットのベアリングは、破損を受け易い内側領域の外でガス入口の端部に動作障害が生じた場合に、確実に動作を続け、望ましい残液が、また、遠心作用を受けて、ベアリングを潤滑良くするために使用される。

このベアリングは、ハウジングの外壁近くに配置され、そこで、遠心作用を受けて、例えば熱せられた残液が、冷却用リブにより効果的に冷却されることができる。

浮上状態での比較的速い速度が、このベアリングにより果たされ、従って、代表的にポンプの回転速度が遅いにもかかわらず（一般に、わずか１０００ないし３０００ｒｐｍ）、このベアリングは、圧送媒体の粘性が低い（しばしば水と同じ）場合でさえ適合される非接触浮上状態にされることができ、かくして、磁気カップリングの通常の浮上式ベアリングの混合摩擦領域は、回避される。

外部からの浮上式ベアリングへの簡単なアクセスが可能であり、かくして、ベアリングには、潤滑油が外部から供給され並びに/若しくはセンサーにより監視されることができる。

スロットポットは、支持用構成部品としてもはや使用されず、従って、磁気モーメントの伝達に依存して、常に薄い壁構造を有することができ、更に、過重又は変形の危険がない。

更に、起動並びに非常用のベアリングは、省かれることができる。

浮上式ベアリングの固定部分が、全体的に、ポンプハウジングの内側壁面に配置されているか、又はポンプハウジングのハウジング壁又はハウジング壁のセクションにより軸方向の長さに渡って独立して形成されている場合、径方向の高い支持力が伝達され、羽根車と磁気回転子とのユニットの円滑な同期が果たされ得る。幾つかの浮上式ベアリグのセクションが軸方向で互いに離間されている場合、これらセクションは、ベアリングの同期特性とドライランニングの機能とを更に改良するために、ほぼ同じ径方向レベルに位置されることが好ましい。実際に、発明という意味で、特に、軸方向の支持力を受けるように、ポンプ羽根車を支持することが可能である。更に、径方向の支持力は、また、例えば、非常時のランニング並びに/若しくは起動特性を改良するように、ポンプ羽根車に受け入れられることができる。しかし、最良の同期状態は、ポンプ羽根車が、径方向で非接触又は力を受けずに回転され得るときに、果たされる。

液体保持スペースが、羽根車と磁気回転子とのユニットの浮上式ベアリングの領域に設けられている場合、ドライランニングの危険性は、低減される。

羽根車と磁気回転子とのユニットの浮上式ベアリングは、これの回転部分が、任意の成形体の形状の連続的なスリーブとして構成されている場合、磁気回転子の永久磁石の保護と最も可能な材料の組み合わせとが、改良並びに簡単にされることができる。

羽根車と磁気回転子とのユニットの浮上式ベアリングの回転部分が、これの外周面にリセス又は突出部を有する場合、浮上特性を改良する液体の動きが、もたらされ得る。

ポンプハウジングの外壁が、羽根車と磁気回転子とのユニットの浮上式ベアリングの固定部分の領域に、冷却用リブ又は冷却用スリーブを有する場合、過熱によるベアリングの損傷が、回避され得る。

外部からの潤滑油又は監視用センサーのためのアクセス部が、羽根車と磁気回転子とのユニットの浮上式ベアリングの固定部分の領域内で、ポンプハウジングの壁に設けられている場合、この浮上式ベアリングは、注油又は非常用の注油が供給されても良いし、水が検査されても良い。

ポンプハウジングの壁が多層構造を有し、最も内側の材料層が耐腐食性材料又は耐磨耗性材料から形成されている場合、寿命が、面倒な圧送媒体のために向上されることができる。

前に参照された回転ポンプの構造は、また、請求項１とは無関係な、独立した発明性のある意義を有している。

磁気駆動部が、羽根車と磁気回転子とのユニットの内側スペースの領域に配置された利用可能な少なくとも１つのベアリングを有している場合、ポンプの構造の長さは、ポンプ内の磁気駆動部の独立したベアリングにも係わらず、かなり短くされることができる。磁気駆動部のベアリングには、好ましくは、ローラベアリングが使用される。この磁気駆動部のローラベアリングは、圧送液により触れられないままである。この目的のために、便宜上、知られたスロットポットが、使用され、磁気回転子と磁気駆動部との間に配置されている。この磁気駆動部は、便宜上、磁気回転子の１つ以上ベアリングをポンプハウジング内に支持するように、駆動側が開いたポット形状を有している。磁気駆動部の特に便宜的なベアリングは、連続的な中空のカラージャーナルにより果たされ、このカラージャーナル中に、磁気駆動部の駆動シャフトは、案内され、このカラージャーナルは、１つ以上の端部領域で１つ以上の内面又は外面に磁気駆動部用のベアリングを支持している。これら端部領域のテーパ部分は、このようなベアリングを小さなスペースに収容するのを簡単にしている。このテーパ部分が、カラージャーナルの基部から始まるように実施されている場合、高い支持力が、軽量構造のために保持されることができる。

羽根車と磁気回転子とのユニットにより離間されたスペース内への磁気駆動部の少なくとも部分的な支持とこのようなベアリングの構造とは、独立した発明性のある意義を有している。

背景技術並びに特許請求の範囲に記載され、実施形態に示されるような本発明に従って使用される構成部品は、サイズ、形状、材料の選択、若しくは技術的な設計に関して、特に限定されない。従って使用の分野で知られる選択基準は、限定されることなく用いられることができる。

本発明の手段の更なる細部、特長、並びに利点は、従属請求項、並びに関連した図面の以下の説明から判る。一例として、回転ポンプにおける本発明に係わる配置の好ましい実施形態は、同軸磁気カップリングにより示されている。

全ての実施形態が、吸引ポート２と圧力ポート３とを有するポンプハウジング１を備えている。ポンプ羽根車４が、前記吸引ポートと同軸に設けられ、圧力ポート３に径方向で流体的に接続されている。このポンプ羽根車４は、駆動側に磁気回転子６を有し、この磁気回転子と一緒になって、羽根車と磁気回転子とのユニットを形成している。このユニットは、駆動側が開いている。また、このユニットは、外周面に、浮上式ベアリングの回転部分を有し、一方、この浮上式ベアリングの固定部分１０は、ポンプハウジング１の内壁２０に配置されている。前記磁気回転子６は、径方向内面に永久磁石７を支持している。これら永久磁石は、径方向に距離を置いて、永久磁石１４に対向して置かれ、また、これら永久磁石１４は、ほぼポット形状の磁気駆動部１３の外面に配置されている。全ての実施形態で、前記磁気回転子と磁気駆動部との間には、スロットポット(slotted pot)１２と称される任意の形状の仕切り壁が設けられている。この仕切り壁は、液体で濡れたポンプの内部に対して、磁気駆動部を乾燥状態に保っている。この磁気駆動部１３は、軸方向で互いに離間した２つの位置で、ローラベアリング１６ａ，１６ｂにより支持されている。このような支持は、全く必要がない場合でさえも、全ての実施形態で、前記ポンプハウジング１に対向して果たされている。このような支持は、図７ないし１５の実施形態で、羽根車と磁気回転子とのユニット１９により形成されたスペース内の少なくともポンプ側に実施されている。この目的のために、連続した中空のカラージャーナル(collar journal)３９が、駆動側のハウジングの端壁からポンプ側に突出し、テーパ付けされた構造形状部分３９ａ，３９ｂを有している。カラージャーナルの駆動側の端部領域で、この中空のカラージャーナルを貫通しているポンプの駆動シャフト１５は、ローラにより支持され、また、第２のローラベアリングが、駆動シャフト１５を、他端部領域でカラージャーナルの外側に、即ち磁気駆動部１３を間接的に支持している。この目的のために、この磁気駆動部は、駆動側が開いたポット形状を有している。

前記羽根車と磁気回転子とのユニット１９の外周部は、全く自由な形状と幅のある軸方向の広がりとで、浮上式ベアリングの回転部分９を保持するために使用されることができる（図５の上半分）。この外周部は、図４の従来技術のように、経済的な理由から出来るだけ薄い壁を有する保護スリーブ８である必要はない。［４］では、起動並びに非常用のラジアルベアリング３７が更に必要とされたが、この実施形態では、これらラジアルベアリングは、いかなる理由でも、もはや必要とされない。材料と対応した形状との適切な選択により、磁気回転子６自体の部分を浮上式ベアリングの回転部分９に使用することさえ可能である（図５の下側半分）。しかし、この磁気回転子６は、これの材料が一般に強磁性体でなければならないために適切でない場合、適切な技術的解決策が、特許請求の範囲に示される請求項６並びに７により与えられる。これは、磁気回転子６用の挿入保護部（スリーブ２９又は成形体３０）が、最終的に、羽根車と磁気回転子とのユニット１９の一部であるので、請求項１に従属する。

同軸磁気カップリングの部分の全ては、更に径方向内方に配置されているので、浮上式ベアリングの固定部分１０は、更なる手段を使用することなく、ポンプハウジング１の安定性のあるハウジング内壁２０に直接案内されることができる。また、これら固定部分は、［４］に記載されているように、スロットポット１２の主に薄い壁に組み込まれるという不利益なことはない。材料と対応した形状との適切な選択により、ポンプハウジング１のハウジング壁部２０の部分自体を浮上式ベアリング１０の固定部分に使用することさえ、可能である（図５の下側半分）。このことは、また、オプションとして、請求項９に示されるように、多層構造によってのみ可能である。

効果的な浮上式ベアリングにおいて、支持が、２つの明確なベアリング位置９ａ，１０ａ及び９ｂ，１０ｂで果たされようと（図５の上半分）、浮上式ベアリング全体が、軸方向に延びた単一の「ベアリングドラム」を形成するように延出されようと（図５の下半分）、ここでは重要でない。また、これらの組み合わせも考えられ、即ち、明らかに、回転ベアリング９ａ，９ｂが、軸方向に延びたドラムのように、固定ベアリング１０に対して形成されたり、またこの逆に形成されたりすることが、考えられる。

請求項１の配置は、かなり技術的に有利なだけでなく、ポンプ全体の構造を非常に簡単にしている。

多くのガス（空気、又はキャビテーションによる蒸発された圧送液）の進入によりポンプに動作障害が生じた場合（これは、実際に頻繁に生じる）、ポンプ内に残った残液が、遠心作用によりリングのように、ポンプハウジング１内の外周部に集まる。請求項１のポンプにおいて、浮上式ベアリング９，１０は、この外周部に正確に配置され、十分な冷却作用を果たす残液により、任意の長い時間、動作されることが可能である。しかし、残量が非常に少なく（これは、ポンプの圧送力が大きいために生じる傾向にある）、静的な逆圧が低いために、これら残液が、比較的高い径方向レベルを羽根車に与えるように軸方向に逃げ得ることは、避けられない。このことは、請求項５並びに図６に示されるように、外周リング２１の形状のバリアにより防止されることができる。この外周リング２１の内径が、浮上式ベアリングの半体９，１０間の接触径(contact diameter)よりも小さいように選択された場合、閉じ込められて回転する液体リング２３は、浮上式ベアリング９，１０を常に濡らす（図６の上半分）。この構造の他の利点は、ポンプが静止しているときに、即ち、外周リング２１が、浮上式ベアリング９，１０の領域のポンプを全く空にするのを防止しているときに、与えられる。ポンプが、吸引ポート２に液体を与えることなく再始動された場合（同様に、頻繁に起こる動作エラーである）、浮上式ベアリング９，１０は、液体保持スペース２２内に残る液体パターンにより常に十分に潤滑良くされ（図６の下半分）、また、この液体が回転中に軸方向に逃れることは、前記バリアにより防止される。

請求項１に係わる本発明は、また、ポンプの軸方向の長さをかなり短くするのに、使用されることができる。磁気駆動部１３は、ポンプハウジング１内に支持されず、代わりに、駆動マシンのシャフトジャーナルに直接配置され、即ち最終的に駆動マシンにより支持されることが可能である。この駆動マシンは、通常、電気モータである。この電気モータは、ポンプに直接装着され、これは、「ブロック構造」として知られる。

軸方向の長さを短くする効果に加えて、この構造の利点は、２つのローラベアリング１６を省くことである。この構造の不利点は、磁気駆動部１３がもはやポンプに属しておらず、かくして、ポンプの組み立ての完成は、駆動モータもあるときにのみ果たされることができる。しかし、少なくとも産業上のポンプの場合、この構造のサイズは、最初、知られないサイズであり、顧客の情報に基づいてのみ決定されることができる。かくして、ポンプを最終的に組み立てるのにかかる時間は、必然的にこの決定の後に設定され、また、既知の経済的に望まれない個々の組み立てを生じさせる。

請求項１３（図７）に示す良好な解決策の方法では、最初に、スロットポット１２が、挿入されている。このスロットポットは、産業上のポンプに常に使用され、着脱可能であることが好ましい。実際には、このスロットポットは、磁気回転子６と磁気駆動部１３との間に出来るだけ最小の径方向ギャップを形成し得るように、外周部が非常に薄い壁構造を有している。請求項１の構造タイプにより、このスロットポット１２は、平らな端壁により構成されることができ、大きな開口部が駆動側の方向に向いていなければならない。実際に、このスロットポット１２が、薄い壁構造により、ローラベアリングを支持するのに使用されない場合、磁気駆動部１３の軸方向に大きいローラベアリング１６の十分なスペースが、請求項１３（図７）に従って、内側領域２４内に得ることができる。かくして、このポンプの軸方向の構造の長さは、通常のブロック構造よりも短くされることができるが、磁気駆動部１３は、ポンプの構成部品のままであり、生産ラインの組み立ての完成とポンプの在庫ストックとを可能にしている。

このような軸方向の長さが短くなった構造において、便宜的に請求項１８又は１９（図８）に従えば、シャフトエンド２５が、以下のように構成されることができる。即ち、モータ（中間リングによりポンプに直接装着されている）の直接的な接続が、通常のポンプカップリング（ポンプカップリングのジャーナル部分２７のみが示されている）により選択的に可能であるように、又は、シャフトジャーナル２８が、（所定の基準のディメンションに合うように）通常のポンプに自由なシャフトエンドをもたらすように、構成されることができる。また、このようなシャフトエンド２５は、ポンプが始動したときに、選択された構造タイプＢの上述された欠点を補償し得るように、更なる調速機おもり(flyweight mass)２６を装着し得るべきである。これは全て、（ポンプの使用者によって果たされることができた）ポンプアッセンブリの最終的な組み立ての一部であり、これにもかかわらず、上述したように、製造時に、大きな生産ラインの組み立てとポンプの好ましいストックとを可能にする。

前記浮上式ベアリングの回転部分９は、必ずしも、所定の２つのベアリングスリーブ９ａ，９ｂ又は磁気回転子６自体から形成される必要はなく、代わりに、請求項６（図９）に従って、軸方向に連続した１つのスリーブ２９（図９の上半分）又は成形体(shaped mass)３０（図９の下半分）のように構成されることもできる。

これは、特に、これら構成部品が、請求項７（図１０）に従って、径方向に厚い磁気回転子６と永久磁石７とを保護並びにシールするために未だに使用される場合に、経済的な利点を与える。１つの使用分野に従えば、代表的に、磁気回転子６は、永久磁石７の強磁性キャリアとして、圧送液の作用から保護されなければならず、例えばポンプ羽根車４のように圧送液に接触し得ない。ポンプ羽根車４と磁気回転子６との材料の相違が、異なる影で表されている。

前記ポンプハウジング１内の羽根車と磁気回転子とのシステム１９の、全く接触しない、かくして磨耗がない又は摩擦が低い望ましい浮上式装着により、このような配置での削り速度が抑えられる。更なる凹状のリセス又は突出セクションを回転浮上式ベアリング９の表面、例えば前記スリーブ２９又は成形体３０に形成することにより、いわゆるテイラー効果の乱流が、浮上ギャップと近くの液体の回転用スペースとに発生され得る。これらは、浮上式ベアリングの自由な接触と安定性とに貢献している。これらリセス又は突出セクションは、請求項８（図１１）に示されている。

特に、ポンプに動作障害が生じ、液体リング２３のみが回転し、新しい潤滑油の流れがない場合、この残液は、熱伝達に関する均衡がポンプハウジング１により達成されるまで、摩擦によって浮上式ベアリングにより加熱される。この浮上式ベアリング９，１０は、ポンプハウジング１と直接接触しているので、請求項９（図１２）に示されているように外側の冷却用リブ３２を設けることにより、対流熱伝達が向上され、かくして、動作障害が長引く中で、液体リング２３の一定温度を低下させるという直接的に効果のある可能性がある。図１２の上半分には、横方向のリブ(ribbing)が示され、また、下半分には、長手方向のリブがある。この長手方向のリブの構造は、駆動式電気モータの現在の冷却用空気流が好ましく使用され得るので、実際に有用であり、常にポンプの方向に実施される。

また、対応した動作障害の場合に浮上式ベアリング９，１０の潤滑の不足を防止するために、請求項１０（図１３）に従って、外部からの潤滑油の供給、並びに/若しくは、請求項１１（図１４）に従って、浮上式ベアリング９，１０用のセンサー（例えば、温度、振動、構造体から生じる音）による監視が、提案されている。ポンプハウジング１近くの浮上式ベアリング９，１０は、このアクセスが容易に実施され得る効果を有している。

侵略性、研磨性を有する危険な液体を供給するためにポンプの内部が直接気密シールされていることにより特に良く適した実施の多くの磁気カップリングは、ポンプハウジング１の濡れた領域に例えばプラスチック層がカバーされるか、若しくは、幾つかの、一般には２つの材料シェルから構成されている。最終的に、最も内側の材料層３５は、液体に対して所望の特性を有し、一方、外側のシェルは、形状のため、またポンプの内圧に対する安定性のために、使用されている。請求項１２（図１５）は、また、本発明のこの構造に有効である。特に、参照されたプラスチック材料（例えば、ＰＴＦＥ又はＰＥ）は、また、浮上式ベアリングの材料として目覚しい成果を有する混合摩擦領域に使用され得るので、所定の構造が、図１５の下半分に示されるように提案されている。対照的に、最も内側の材料層３５が浮上式ベアリングに適していない場合、本発明は、図１５の上半分に示されている構造に使用される。

[１] Brochure of company WERNERT-PUMPEN GMBH
D-45476Mulheim an der Ruhr
Standard chemical pump made from plastic with magnetic coupling-model series NM Edition 687/02
[２] Brochure of company IWAKI Pumpen
Iwaki magnet-driven pumps-series MDM
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Zofingen:
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[４] Robert Neumaier:
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Verlag und Bildarchiv W.H. Faragallah, 1994
ISBN-3-929682-05-2
Chapter 3.7.12 Shaft-less magnetic coupling rotary pumps
pp. 356ff.

代表的な構造の知られたポンプを示している。 代表的な構造の知られたポンプを示している。 代表的な構造の知られたポンプを示している。 代表的な構造の知られたポンプを示している。 本発明に係わる回転ポンプの第１の実施形態を軸方向の断面で示している。 第２の実施形態である。 第３の実施形態である。 第４の実施形態である。 第５の実施形態である。 第６の実施形態である。 第７の実施形態である。 第８の実施形態である。 第９の実施形態である。 第１０の実施形態である。 第１１の実施形態である。

符号の説明

１…ポンプハウジング、２…吸引ポート、３…圧力ポート、４…ポンプ羽根車、５…羽根車シャフト、６…磁気回転子、７…永久磁石（回転子）、８…保護スリーブ、９…回転する浮上式ベアリング、９ａ…羽根車側の回転する浮上式ベアリング、９ｂ…駆動側の回転する浮上式ベアリング、１０…固定の浮上式ベアリング、１０ａ…羽根車側の固定の浮上式ベアリング、１０ｂ…駆動側の固定の浮上式ベアリング、１１…ベアリングインサート、１２…スロットポット、１３…磁気駆動部、１４…永久磁石（駆動部）、１５…駆動シャフト、１６ａ…羽根車側のローラベアリング、１６ｂ…駆動側のローラベアリング、１７…軸、１８…フローリブ、１９…羽根車と磁気回転子とのユニット、２０…ポンプハウジングの内壁、２１…外周リング、２２…液体保持スペース、２３…回転する所定量の残液、２４…スロットポットの内部領域、２５…シャフトエンド、２６…はずみ車、２７…ポンプカップリングのジャーナル部分、２８…シャフトジャーナル、２９…スリーブ、３０…成形体、３１…リセス、３２…冷却用リブ、３３…潤滑油用のアクセス部、３４…センサー用のアクセス部、３５…最も外側の材料層、３６…シール手段、３７…起動又は非常用のベアリング、３８…羽根車と磁気回転子とのシステムの外周面、３９…カラージャーナル、３９ａ…テーパ付けされた部分、３９ｂ…テーパ付けされた部分

Claims (21)

1. ポンプ内に圧送液を静的に閉じ込めるハウジング（１）形状のエンクロージャーと、
   ポンプのハウジング内へと駆動モーメントを伝達するための、非接触式の永久磁石同軸回転カップリング（６，７；１３，１４）と、
   永久磁石（７）を支持している磁気回転子（６）と一緒になって、浮上式ベアリングにより支持され、かつ駆動側が開いているポット形状の構成部品（羽根車と磁気回転子とのユニット１９）を形成しているポンプ羽根車（４）とを具備し、
   前記回転カップリングの駆動部分（磁気駆動部１３並びに永久磁石１４）の磁力線は、径方向外方に向いており、前記ポンプ羽根車（４）に接続された回転カップリングの部分（磁気回転子６並びに永久磁石７）の磁力線は、径方向内方に向いている、回転ポンプにおいて、
   前記羽根車と磁気回転子とのユニット（１９）を径方向に支持するために、
   前記浮上式ベアリングの回転部分（９，９ａ，９ｂ）は、全体が、前記磁気回転子(６)の外周面（３８）に沿って配置されて、この磁気回転子に固定して接続されているか、磁気回転子（６）自体の外周部又は外周部の複数のセクションにより形成されていることを特徴とする回転ポンプ。
2. 前記浮上式ベアリングの固定部分（１０；１０ａ，１０ｂ）は、ポンプの前記ハウジング（１）の内壁面（２０）に配置されているか、ポンプのハウジング（１）自体のハウジング壁（２０）又はハウジング壁の複数のセクションにより形成されていることを特徴とする請求項１の回転ポンプ。
3. 軸方向で互いに離間した複数の浮上式ベアリングのセクション（９ａ，１０ａ；９ｂ，１０ｂ）が、設けられ、これらセクションは、ほぼ同じ径方向レベルで配置されている請求項１又は２の回転ポンプ。
4. 前記ポンプ羽根車（４）は、径方向で非接触又は力を受けずに回転可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１の回転ポンプ。
5. 外周リング（２１）又はカラーが、前記ポンプ羽根車（４）と前記浮上式ベアリング（９，１０）との間に配置され、この外周リング又はカラーは、内側ディメンションが、浮上式ベアリング（９，１０）の接触径よりも小さく、従って、液体保持スペース（２２）が、前記ポンプ羽根車（４）が回転しているときと、ポンプ羽根車が停止しているときとの両方で、浮上式ベアリング（９，１０）の領域内で維持されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３の回転ポンプ。
6. 前記浮上式ベアリングの回転部分（９；９ａ，９ｂ）は、軸方向が連続的したスリーブ（２９）として、若しくは、軸方向が連続したキャスト又は押圧成形体（３０）として構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１の回転ポンプ。
7. 前記スリーブ（２９）若しくは前記成形体（３０）は、前記永久磁石（７）と磁気回転子（６）との少なくとも一方の保護スリーブ（８）の一部であるように、装着、成形、又はシール手段（３６）でシールされるか、されていることを特徴とする請求項６の回転ポンプ。
8. 前記浮上式ベアリングの回転部分（９；９ａ，９ｂ）は、浮上式ベアリング内での乱流を安定させる複数の局所的なリセス（３１）又は突出セクションを外周面に有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１の回転ポンプ。
9. 前記ポンプのハウジング（１）の外壁は、前記浮上式ベアリングの固定部分（１０）の領域内に複数の冷却用リブ（３２）を有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１の回転ポンプ。
10. 前記浮上式ベアリングの固定部分（１０）には、前記ポンプのハウジング（１）の壁内の１つ以上のアクセス部（３３）を通して外部から潤滑油が供給され得ることを特徴とする請求項１ないし９の回転ポンプ。
11. 前記浮上式ベアリングの固定部分（１０）は、前記ポンプのハウジング（１）の壁内の１つ以上のアクセス部（３４）によるセンサーによりモニタされ得ることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１の回転ポンプ。
12. 前記ポンプのハウジング（１）の壁は、複数の材料層から構成され、最も内側の材料層（３５）は、耐腐食性材料と耐摩耗性材料との少なくとも一方から形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１の回転ポンプ。
13. 請求項１の前文の回転ポンプであって、前記磁気回転子（６）と磁気駆動部（１３）との間には、仕切り壁が設けられ、この仕切り壁は、開口部がポンプの駆動側に面し、磁気駆動部（１３）からポンプ内の液体を分離している、請求項１ないし１２のいずれか１の回転ポンプにおいて、
    前記磁気駆動部（１３）は、ローラベアリング（１６）のような、ポンプに接続された少なくとも１つのベアリングにより支持され、
    ローラベアリング（１６ａ）のような、前記羽根車側の少なくとも１つのベアリングが、前記ポンプのハウジングの内側領域（２４）内に配置され、
    前記磁気駆動部（１３）の前記ベアリングは、前記仕切り壁に接触しないことを特徴とする回転ポンプ。
14. 前記羽根車側の前記少なくとも１つのベアリングは、内側が中空の磁気駆動部（１３）の内側領域内に配置されていることを特徴とする請求項１３の回転ポンプ。
15. 内側リングが、前記羽根車側の前記ベアリングにより固定され、関連した外側リングが、支持された前記磁気駆動部（１３）と共に回転することを特徴とする請求項１３又は１４の回転ポンプ。
16. ローラベアリング（１６ｂ）のような駆動側のベアリングが、設けられ、このベアリングの内側リングは、支持された前記駆動シャフト（１５）と共に回転し、関連した外側リングは、固定されていることを特徴とする請求項１５の回転ポンプ。
17. 前記駆動側から前記ポンプのハウジング（１）中に突出している連続した中空のカラージャーナル（３９）が、駆動シャフト（１５）を支持するために設けられ、前記ポンプのハウジングに接続されている又は接続され得ることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか１の回転ポンプ。
18. 前記中空のカラージャーナル（３９）は、端部領域の少なくとも一方にテーパ付けされた部分（３９ａ，３９ｂ）を有していることを特徴とする請求項１７の回転ポンプ。
19. 前記駆動シャフト（１５）の駆動側端部（２５）の領域が、はずみ車（２６）を有するように、又はこのようなはずみ車を設け得るように、構成されていることを特徴とする請求項１３ないし１８のいずれか１の回転ポンプ。
20. 前記駆動シャフト（１５）の駆動側端部（２５）の領域は、はずみ車（２６）、ポンプカップリングのジャーナル部分（２７）、並びに/若しくはシャフトジャーナル（２８）に着脱可能並びに選択可能に接続され得るように構成されていることを特徴とする請求項１３ないし１９のいずれか１の回転ポンプ。
21. 前記磁気駆動部（１３）は、駆動側が開いたポット形状を有していることを特徴とする請求項１３ないし２０のいずれか１の回転ポンプ。

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