JP4606471B2 - 磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、２つの部品、すなわち取り外し可能なインペラおよびインナードライブを有する磁気駆動化学ポンプに関する。本出願は、２００５年２月４日付けの米国仮特許出願番号６０／６５０,６４５から優先権を主張するものである。

磁気駆動遠心式ポンプには、吸い込まれたプロセス流体を含むウェット部分と、吸い込まれた流体に動力を与える駆動部を有するドライ部分と、が存在する。ドライ部分はポンプの周辺雰囲気に接するのみである。典型的な磁気駆動部の設計では、プラスチック格納シェルによりインナードライブとアウタードライブが隔離され、格納シェルは吸い込まれた流体が環境中に流出するのを防ぐ。一般的に電気モータが駆動するアウタードライブはドライ部分に配置され、ウェット部分に存在しポンプインペラに連結するインナードライブを磁気的に駆動する。磁気駆動ポンプはシールレスなので、塩酸、硝酸、次亜塩素酸ナトリウムのような酸性度の非常に高いプロセス流体や腐食性の非常に強いプロセス流体を吸い込むのに選択されることが多い。

マグネットを含むインナードライブとインペラとは、通常、相互に一体成形されている。マグネットを覆うプラスチックコーティングは、マグネットの腐食を防止すると共にポンプを故障から守っている。一般的に、インペラは強度を与えるために繊維強化プラスチックで構成されるため、マグネットを覆うプラスチックも同じ材料で製造せざるを得ない。しかし、強化用繊維はプロセス流体のマグネット領域への侵入を許すので、腐食が生じる。従って、マグネットの被覆には非強化プラスチックを使用するのが望ましい。

インナードライブから取り外し可能なインペラを有するインナードライブアセンブリが提案されている。装置の一例では、インペラからの五角形の伸長部をインナードライブ内の対応形状を有する開口部が受けることで、インナードライブからインペラへのトルク伝達が可能となる。インペラとインナードライブの接続部は、一般的に、プラスチックのコールドフローを起こし、プラスチックコーテングに不所望な変形をモータらす。

取り外し可能なインペラとインナードライブとは、種々の締め付け具によりしっかり固定されている。一例では、複数のピンを使用してインペラとインナードライブとを固定している。別の装置の例では、弾力性のあるプラグ（ｐｒｏｎｇ）をインナードライブが受ける。ブッシングはインペラに設けられた締め付け具を直接支持するが、インナードライブを直接は支持しない。代わりにインナードライブはインペラにより支持され、ブッシングとインナードライブとの間の位置関係を望ましいものとするために、インナードライブとインペラ間の接合面の公差を厳密に維持する必要がある。

前記諸問題を解決する改良された２つの部品、すなわち取り外し可能なインペラとインナードライブとが必要とされている。

本発明は、磁気ポンプ用インナードライブアセンブリに関する。インナードライブアセンブリはマグネットを有するインナードライブを含む。インナードライブは軸周囲を回転でき、インナードライブ内表面を含む。インペラは、インペラから軸方向に伸長する締め付け具により、インナードライブへ固定されている。インペラは、締め付け具が備えるインペラ内表面を含む。ブッシングは内表面同士を接合させ、インナードライブとインペラとを直接支持する。

インナードライブは外表面と、この外表面に対して延在するドライブポケットと、を有する。ドライブ突出部（ｄｒｉｖｅ ｌｕｇ）がインペラから伸長し、これをドライブポケットが受けることでインナードライブからインペラへのトルク伝達が可能となる。外表面に対してドライブポケットを配置させることによりプロセス流体が溜まりにくくなり、これはポンプ稼動時に望ましい状態である。

インナードライブはマグネットを覆うのに、非強化型プラスチックを利用する。インペラは繊維強化プラスチックで構成される。ドライブポケットを形成する金属製のドライブリングを、マグネットを支持する金属製ヨークの上に取り付ける。ドライブリングは金属製で、インナードライブ上の非強化型プラスチックを変形させることなくインペラへトルクを伝達する。ヨークは締め付け具から放射状に配置され、締め付け具領域に剛性を付与し、インナードライブとインペラ間の噛み合わせをより強く維持する。

従って、本発明は改良された２つの部品、すなわち取り外し可能なインペラとインナードライブとを提供する。

本発明の記載された特徴およびその他の特徴は、以下の詳細な説明を含む明細書および図面から明確に理解することができる。

磁気駆動シールレス遠心式ポンプアセンブリ１０を図１に示す。アセンブリ１０はポンプ１４を駆動するモータ１２を含む。特に、モータ１２は、駆動軸１６とともにアウタードライブ１８を回転駆動する。アウタードライブ１８はハウジング２０内に支持され、このハウジング２０はドライ部分２２を画定する。

インナードライブアセンブリ２３はインナードライブ２４およびインペラ２６を含む。インナードライブアセンブリ２３は固定シャフト２８上に取り付けられ、軸Ａを中心に回転する。インナードライブアセンブリ２３は、格納シェル３０およびケーシング３２内に配設され、ケーシング３２はウェット部分３４を規定する。ウェット部分３４には、インペラ２６により吸込口３６から吐出口３８へ向かって汲み上げられるプロセス流体が存在する。従来技術において周知なように、アウタードライブ１８の回転に応じてインナードライブ２４が回転駆動する。

図２によれば、インナードライブ２４は複数のマグネット４２を支持するヨーク４０を有し、マグネット４２はヨーク４０周囲に円周方向に配置される。スペーサーつまりドライブリング４４は、マグネットに隣接するように締り嵌めでヨーク４０上に取り付けられる。ヨーク４０は、通常、磁性を有し、ドライブリング４４は、通常、非磁性金属材料から構成される。

インナードライブ２４は、マグネット４２やインナードライブの他の部材をプロセス流体から保護する非強化プラスチックコーティング４６で被覆される。インペラ２６がインナードライブ２４から取り外し可能なので、インペラ２６を繊維強化プラスチックで構成してもよく、これによりインペラ２６に構造剛性が付与される。インナードライブ２４およびインペラ２６は相互に隣接する接合面６７，６９を有する（図３参照）。

図２、図３Ａ、図３Ｂによれば、ドライブリング４４はその円周上に一定間隔でドライブリングポケット４８を含む。ドライブリングポケット４８は、インペラ２６から軸方向に伸長するドライブ突出部５０を受け止める。さらに具体的に、ドライブリング４４はドライブリングポケット４８を規定する空洞部４７を有し、その最良の形態を図４に示す。

好ましくは、ドライブリングポケット４８がインナードライブ２４の外表面５２へ伸長され、プロセス流体がドライブリングポケット４８内に溜まるを防ぐ。溜まったプロセス流体は、一般的に腐食性が強く、ポンプアセンブリ１０を運転する技術者に危険を及ぼすこともある。

図５および図６によれば、ドライブ突出部５０は、ドライブリングポケット４８内のプラスチックコーティング４６に接するまでもしくは非常に近接するまで伸長されるのが好ましく、こうすることで過剰の流体がドライブリングポケット４８に集積するのを防ぐ。ドライブ突出部５０は距離を隔てた側面５６を有し、これらの側面がドライブリング４４の側壁面５８と密接している。好ましくは、面５６および面５８が、軸Ａを基点に伸長する半径Ｒに対して平行であることにより、インナードライブ２４からインペラ２６への効率的なトルク伝達が保証され且つコーティング４６の変形が最小限に抑えられる。

インナードライブ２４はインナードライブ内表面６２を含み、インペラ２６はインペラ内表面６４を含む。相補的な締め付け具６０は、インナードライブ２４とインペラ２６とを噛み合せる。特に、インペラ２６から軸方向に伸長する複数の延長部６８は、インナードライブの内表面６２から内向きに存在する環状の溝６６あるいは個別の溝状セグメントまたはポケットと噛み合う。延長部６８上の隆起部７０は円周上を外向きに伸長し、これを環状の溝６６が受ける。延長部６８はインペラ内表面６４を有する。内表面６２および内表面６４は一般的に円柱形であり、相互に位置合わせされるので、共通する直線が内表面６２，６４に沿って伸長する。インナードライブはブッシング７６を回転的に位置決めするキー７２を含む。また、ブッシング７６とインナードライブ２４との間に締り嵌めを利用してもよい。ブッシング７６は、内表面６２，６４とブッシング７６の外表面７８とを噛み合わせることにより、インナードライブ２４とインペラ２６の両方を支持する。その結果、厳密な公差が要求されるインナードライブ２４とインペラ２６は相互に位置合わせをする必要がなくなり、代わりにブッシング７６が直接的に位置合わせと支持を行う。

ブッシング７６はインペラ２６上の肩７４から軸方向に位置する。ブッシング７６は延長部６８を半径方向に維持し、環状の溝６６との噛み合わせを維持する。

本発明の好ましい形態を開示したが、当業者は、ある程度の変更が本発明の範囲であることを認識されるであろう。従って、本発明の明確な範囲と趣旨を理解するために以下の請求項を熟読されたい。

磁気駆動シールレス遠心式ポンプの断面図。 取り外し可能なインナードライブおよびインペラを有する本発明のインナードライブアセンブリの断面図。 インナードライブの斜視図。 インペラの斜視図。 本発明のインナードライブアセンブリで使用するドライブリングの斜視図。 インナードライブアセンブリの側面図。 図５における枠６で示したインナードライブアセンブリ部分の拡大断面図。

Claims (13)

1. マグネットを有し、軸の周りを回転可能であるとともに、インナードライブ内表面を含むインナードライブと、
   インペラであって、該インペラより軸方向に延びた締め付け具によって前記インナードライブに固定され、前記締め付け具によって提供されるインペラ内表面を有するインペラと、
   前記インペラ内表面と組み合わさり、前記インナードライブおよび前記インペラを支持しているブッシングと、
   を含むことを特徴とする磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
2. 前記インナードライブが非強化プラスチックで連続して被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
3. 前記内表面の各々が弓形であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
4. 前記内表面の各々が相互に位置合わせされ、前記内表面に沿って延びる軸方向の共通なエンドラインを有することを特徴とする請求項３に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
5. 前記内表面の各々が、前記ブッシングの外表面と接合する概ね円柱状の表面であることを特徴とする請求項４に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
6. 前記インナードライブが、前記インナードライブ内表面から放射状に外向きで存在する溝を含み、前記締め付け具が隆起部を含む延長部であって、前記隆起部を溝が受けるかまたは隆起部と溝が相補的に合致することを特徴とする請求項１に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
7. 軸の周りを回転可能であるとともに、かつ外表面およびこの外表面の端に存在するドライブポケットを有するインナードライブと、
   トルクを前記インナードライブからインペラへ伝達するように、前記ドライブポケットに取り外し可能に受けられる軸方向に伸長したドライブ突出部を有するインペラと、
   を含むことを特徴とする磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
8. 前記ドライブポケットおよび前記ドライブ突出部が、上記軸を基点とする半径方向と概ね平行な接合面を含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
9. 前記ドライブ突出部が一般的に前記外表面に対して伸長されることを特徴とする請求項７に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
10. 前記インナードライブが、前記ドライブポケットを規定する金属製のドライブリングと、このドライブリングと前記ドライブ突出部との間に施されたプラスチックコーティングと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
11. 前記インナードライブが、マグネットを支持するヨークと、前記マグネットに近接して前記ヨークの上に取り付けられた前記ドライブリングと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
12. 締め付け具が前記インペラから軸方向に伸長され、該締め付け具は、前記インナードライブの相補的表面と、締め付け具から放射状に存在するヨークと、このヨークを被覆して相補的表面をもたらすプラスチックコーティングと、によって受けられることを特徴とする請求項１１に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。
13. 前記ドライブ突出部の軸方向の末端が前記インナードライブに近接する位置まで伸長されることを特徴とする請求項７に記載の磁気ポンプ用インナードライブアセンブリ。

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