JP2022132744A - マグネットカップリング駆動スラリーポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】適切な潤滑が得られるマグネットカップリング駆動のスラリーポンプを提供する。【解決手段】モータ（３）と、その駆動軸（８）に設けられているモータ側マグネット（９）と、ポンプ側マグネット（１２）と、これによって回転する回転軸（１０）と、回転軸（１０）に設けられているインペラ（１５）と、これを収納しているポンプケーシング（１７）と、ポンプ側マグネット（１２）を収納しているリアケーシング（１３）と、からスラリーポンプ（１）が構成されている。このポンプにおいて、回転軸（１０）にエキスペラ（２１）を設け、これを収納しているエキスペラケーシング（２３）に、リアケーシング（１３）に連通する２本以上の流路（２５）を設ける。これらの流路（２５）は、エキスペラ（２１）の外周部分より半径方向内側に配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、マグネットカップリングにより駆動されるスラリーポンプに関するものである。

マグネットカップリングにより駆動されるポンプは周知である。このようなポンプは、モータと、インペラを備えたポンプとが、マグネットカップリングにより接続され、非接触的に回転力が伝達されるようになっている。つまり、モータに設けられている駆動軸にはモータ側マグネットが設けられ、インペラに設けられている回転軸にはポンプ側マグネットが設けられている。ポンプ側マグネットは所定のケーシングに入れられており、このケーシング越しにモータ側マグネットとポンプ側マグネットとが近接している。従って、モータを駆動してモータ側マグネットを回転するとポンプ側マグネットが回転し、インペラを回転することができる。すなわちポンプが駆動される。

マグネットカップリングにより駆動されるポンプは、ポンプで扱う流体がインペラを収納しているケーシングと、ポンプ側マグネットを収納しているケーシング内にとどまってモータ側に漏れ出さない。従ってモータは完全に保護されている。このようなポンプでは、例えば特許文献１に記載のポンプのように、ポンプ側マグネットを収納しているケーシング内に流体が積極的に入り込むようにさせて、流体によってポンプ側マグネットと回転軸とを冷却するようにしているものがある。このようなポンプでは、回転軸を支持している軸受に流体によって適切な潤滑が提供されることになる。

特開２０１６－１０９０７６号公報

ところで、ポンプが扱う流体にはスラリーもある。スラリーは微細な固形物を含んだ流体であり、化学薬品等の製造工場、食品加工工場、汚泥処理施設等、色々な分野において存在している。マグネットカップリングにより駆動されるポンプは、このようなスラリーも扱うことはできるが、若干の問題が見受けられる。具体的には潤滑に問題が見受けられる。前記したようにポンプで扱う流体は、ポンプ側マグネットを収納しているケーシング内に流入し、回転軸の潤滑に利用されている。しかしながら、スラリーには微細な固形物も含まれている。回転軸を支持している軸受に固形物が入り込むと適切な潤滑が得られず、早期に摩耗しやすい。

本発明は、スラリーを扱うスラリーポンプであって、適切な潤滑が得られ、従って軸受の早期劣化の虞のない、マグネットカップリング駆動のスラリーポンプを提供することを目的としている。

本発明は、駆動軸を備えたモータと、該駆動軸に設けられているモータ側マグネットと、モータ側マグネットとマグネットカップリングを構成しているポンプ側マグネットと、ポンプ側マグネットによって回転する回転軸に設けられているインペラと、インペラを収納していると共にスラリーの吸入口と吐出口とを備えたポンプケーシングと、ポンプ側マグネットを収納しているリアケーシングと、からなるマグネットカップリング駆動スラリーポンプを対象とする。このポンプにおいて、インペラとポンプ側マグネットの間において回転軸にエキスペラを設ける。そしてエキスペラを収納しているエキスペラケーシングには、ポンプ側マグネットを収納しているリアケーシングに連通する２本以上の流路を設ける。これらの流路は、いずれもエキスペラの外周部分より半径方向内側に位置するように形成する。また、流路を２本として第１、２の流路とする場合、第１の流路と第２の流路は回転軸に対してその形状またはその位置が非対称になるように設けてもよい。

本発明により、回転軸にはインペラとポンプ側マグネットの間にはエキスペラが設けられている。そうすると、スラリーはインペラが収納されているポンプケーシングから一部がエキスペラケーシングの方に供給される。エキスペラケーシング内にエキスペラが回転すると、スラリーはその多くの割合がポンプケーシングに戻されることになるが、一部は流路を通ってリアケーシング内に入る。ところでエキスペラが回転すると遠心力によって固形物がエキスペラケーシングに留まることになるので、リアケーシング内に入るスラリーは、実質的に液体が中心になる。つまり、ポンプ側マグネットや回転軸には、固形物の少ない液体が供給されることになる。従って、ポンプ側マグネットや回転軸が冷却されるだけでなく、回転軸の軸受に適切な潤滑が得られ、摩耗による劣化が防止される。流路が第１、２の流路からなり、第１の流路と第２の流路が回転軸に対してその形状またはその位置が非対称になっている発明によると、さらに潤滑の効果は高く、冷却効果も高くなる。これは、第１、２の流路は形状または位置が回転軸に対して非対称になっているので、第１の流路における液体の圧力と、第２の流路における液体の圧力の間に圧力差が生じるからである。そうするとリアケーシング内には、圧力の高い方の流路から液体が流れ込み、圧力の低い方の流路から液体が流出することになり、適切に液体が循環することになるからである。

マグネットカップリングにより駆動される本実施の形態に係るスラリーポンプを示す正面断面図である。 マグネットカップリングにより駆動される本実施の第２の形態に係るスラリーポンプを示す正面断面図である。

以下、本実施の形態を説明する。本実施の形態に係るスラリーポンプ１は、いわゆるマグネットカップリング駆動ポンプからなる。図１に示されているように、スラリーポンプ１は、モータ３と、ポンプ部４と、モータ３の回転力をポンプ部４に伝達するマグネットカップリング６とから概略構成されている。

モータ３はブラシレスモータからなり、モータ３に付属しているコンバータとインバータによって、あるいは外部に設けられているインバータによって所望の周波数の三相交流電圧が生成されて、モータ３に供給される。すなわちモータ３の回転数が制御されるようになっている。モータ３が備えている駆動軸８はポンプ部４側に伸びており、駆動軸８の先端部にはマグネットカップリング６の一方を構成しているアウターマグネット、すなわちモータ側マグネット９が設けられている。

ポンプ部４は回転軸１０を備え、この回転軸１０にはマグネットカップリング６の他方を構成しているインナーマグネット、すなわちポンプ側マグネット１２が設けられている。ポンプ側マグネット１２はリアケーシング１３に収納されており、モータ側マグネット９とポンプ側マグネット１２はこのリアケーシング１３越しに対向している。従って、リアケーシング１３内の流体は、モータ側マグネット９やモータ３を汚染することがない。モータ３によってモータ側マグネット９が回転すると、ポンプ側マグネット１２が回転して回転軸１０を回転するようになっている。

ポンプ部４の説明を続ける。このような回転軸１０の先端にはインペラ１５が設けられ、インペラ１５は、ポンプケーシング１７に収納されている。ポンプケーシング１７は吸入口１８と、吐出口１９とが設けられている。従って、回転軸１０が回転してインペラ１５が回転すると、このポンプが扱う流体であるスラリーが吸入口１８から吸入され、吐出口１９から排出されることになる。

回転軸１０には、インペラ１５とポンプ側マグネット１２の間に、本発明において特徴的な部材であるエキスペラ２１が設けられている。このエキスペラ２１はエキスペラケーシング２３に収納され、エキスペラケーシング２３はポンプケーシング１７に接続されている。従って、ポンプケーシング１７内のスラリーは、その一部がエキスペラケーシング２３内に流入する。このエキスペラケーシング２３内のスラリーは、エキスペラ２１によってその一部がポンプケーシング１７側に戻されると共に、遠心力が作用するようになっている。

このようなエキスペラケーシング２３と、ポンプ側マグネット１２が収納されているリアケーシング１３は互いに接続されている。そしてエキスペラケーシング２３には本発明において特徴的な構造が設けられている。具体的には、このエキスペラケーシング２３には、リアケーシング１３に連通する２本以上の流路２５、２５、…が設けられている点である。これら流路２５、２５、…の位置にも特徴がある。すなわち、流路２５、２５、…は、エキスペラ２１の外周部分より軸心寄り、半径方向内側に位置している。

前記したようにエキスペラケーシング２３内に流入するスラリーにはエキスペラ２１によって遠心力が作用するので、比重の大きい微細な固形物はエキスペラ２１の外周部分に集まってやがてポンプケーシング１７側に戻される。一方、比重の小さい液体分はエキスペラ２１の半径方向内側に集まる。この液体分の多い流体が、軸心寄りに位置している流路２５、２５、…を通ってリアケーシング１３内に流入し、あるいはリアケーシング１３内から流路２５、２５、…を通ってエキスペラケーシング２３内に戻されることになる。この液体分の多い流体によってポンプ側マグネット１２が冷却され、次に説明する軸受が冷却・潤滑される。

回転軸１０は、その前方側がエキスペラケーシング２３によって軸受され、後方側がリアケーシング１３によって軸受されている。より詳しく説明すると、エキスペラケーシング２３には前方側滑り軸受静止環２７が設けられ、回転軸１０側には前方側滑り軸受回転環２８が設けられている。前方側滑り軸受静止環２７に対して前方側滑り軸受回転環２８が回転可能に当接しており、いわゆるスラスト滑り軸受を構成している。同様に、リアケーシング１３には後方側滑り軸受静止環３０が設けられ、回転軸１０側には後方滑り軸受回転環３１が設けられている。つまり、後方側滑り軸受静止環３０に対して後方滑り軸受回転環３１が回転可能に当接し、スラスト滑り軸受を構成している。これらの軸受に、液体分の多い流体が供給されることになるので、回転軸１０は滑らかに回転することができる。そして軸受は適切に冷却・潤滑され、摩耗しにくくなっている。本発明による効果である。

図２には本実施の第２の形態に係るスラリーポンプ１‘が示されている。前実施の形態に係るスラリーポンプ１と同様の部材には同一の符合を付して説明は省略する。この第２の実施の形態に係るスラリーポンプ１’は、エキスペラケーシング２３に形成されている流路２５Ａ、２５Ｂが２本からなる点、およびそれら流路２５Ａ、２５Ｂの互いの位置関係、大きさに特徴がある。つまり第１の流路２５Ａは回転軸１０の軸心から若干離れた位置に設けられ、その断面積は小さい。一方、第２の流路２５Ｂは回転軸１０の軸心に近い位置に設けられ、その断面積は大きい。

エキスペラケーシング２３内の流体には、エキスペラ２１による遠心力によって圧力が作用しているが、その圧力は回転軸１０の軸心からの距離によって変化する。つまり第１、２の流路２５Ａ、２５Ｂにおける流体に作用する圧力は異なることになる。この第２の実施の形態においては、第１、２の流路２５Ａ、２５Ｂの位置や形状が回転軸１０に対して非対称になっているので、それぞれにおける圧力が必然的に異なる。つまり第１、２の流路２５Ａ、２５Ｂにおける流体には圧力差が生じる。これによって流体には流れが生じることになる。つまり、エキスペラケーシング２３内の液体分の多い流体は、第１、２の流路２５Ａ、２５Ｂのいずれか一方を通ってリアケーシング１３内に流れ、リアケーシング１３内の流体は他方を通ってエキスペラケーシング２３内に戻されることになる。第２の実施の形態に係るスラリーポンプ１‘の効果である。

１ スラリーポンプ ３ モータ
４ ポンプ部 ６ マグネットカップリング
８ 駆動軸 ９ モータ側マグネット
１０ 回転軸 １２ ポンプ側マグネット
１３ リアケーシング １５ インペラ
１７ ポンプケーシング １８ 吸入口
１９ 吐出口 ２１ エキスペラ
２３ エキスペラケーシング ２５ 流路
２５Ａ 第１の流路 ２５Ｂ 第２の流路
２７ 前方側滑り軸受静止環 ２８ 前方側滑り軸受回転環
３０ 後方側滑り軸受静止環 ３１ 後方側滑り軸受回転環

Claims (2)

1. 駆動軸を備えたモータと、
   該駆動軸に設けられているモータ側マグネットと、
   前記モータ側マグネットとマグネットカップリングを構成しているポンプ側マグネットと、
   前記ポンプ側マグネットによって回転する回転軸に設けられているインペラと、
   前記インペラと前記ポンプ側マグネットの間において前記回転軸に設けられているエキスペラと、
   前記ポンプ側マグネットを収納しているリアケーシングと、
   前記エキスペラを収納しているエキスペラケーシングと、
   前記インペラを収納していると共にスラリーの吸入口と吐出口とを備えているポンプケーシングと、を備え、
   前記エキスペラケーシングには、前記エキスペラの後方から前記リアケーシング内に連通する２本以上の流路が設けられ、該流路はいずれも前記エキスペラの外周部分より半径方向内側に位置するように形成されている、マグネットカップリング駆動スラリーポンプ。
2. 前記流路は第１、２の流路からなり、前記第１の流路と前記第２の流路は前記回転軸に対してその形状またはその位置が非対称に設けられている、請求項１に記載のマグネットカップリング駆動スラリーポンプ。
   

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