JP5740223B2

JP5740223B2 - 一軸偏心ねじポンプ

Info

Publication number: JP5740223B2
Application number: JP2011142944A
Authority: JP
Inventors: 林元　和智; 和智林元; 準種市; 諭史大坪
Original assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: JP2013011189A

Description

本発明は、マグネットカップリングを使用して無漏洩化した一軸偏心ねじポンプに関する。

従来、この種の一軸偏心ねじポンプとしては、マグネットカップリングの従動側マグネットに駆動軸が接続され、この駆動軸からの回転力を、ユニバーサルジョイントを介してロータに伝達するものが使用されてきた（例えば特許文献１参照）。
このマグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプは、図２に例示する一軸偏心ねじポンプ１００のように、吐出口１５０側にねじポンプ部１４０が設けられている。ねじポンプ部１４０は、雌ねじ状の内面を有する固定されたステータ１４１と、このステータ１４１内で回転駆動される雄ねじ状のロータ１４２とを備えている。

そして、ねじポンプ部１４０の吸込み側にはケーシング１３０が連結されている。ケーシング１３０の上部には吸入口１３５が形成され、ケーシング１３０内に連結部１３１が設けられている。連結部１３１は、上記ロータ１４２の軸線方向に沿って配設されたコネクチングロッド１３３を有し、このコネクチングロッド１３３の両端が、二つのユニバーサルジョイント１３２，１３４によって、ロータ１４２の基端部と駆動軸１０８の先端部とをそれぞれ繋いでいる。そして、駆動軸１０８がマグネットカップリング部１１０を介して駆動モータ１０３に連絡されることで無漏洩化している。なお、連結部１３１と駆動軸１０８との間は、駆動軸１０８の先端部に設けられた軸受ケーシング１２０内の水中軸受１２２，１２３によって軸封されている。

特開２００５−３１５１８８号公報

しかしながら、このような従来のマグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプにあっては、連結部にユニバーサルジョイントが用いられているため、一軸偏心ねじポンプの全長を長くしてしまうばかりでなく、ロータが駆動軸の回転軸線に対して振れ回りをすることになる。そのため、ロータや、ユニバーサルジョイントおよびコネクチングロッドに作用する遠心力によって水中軸受への負荷が大きくなるという問題がある。さらに、ユニバーサルジョイント自体が吸入口からの吸い込み通路を塞ぐことから、吸入口よりも駆動側に奥まった軸受ケーシング内に水中軸受のスラスト軸受摺動部を設定しなければならず、エア溜まり等によって水中軸受のドライ摺動が発生し易いという、水中軸受にとっては条件の悪い構造であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、マグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプにおいて、ポンプの全長を短くし得て、駆動軸に不要な遠心荷重が作用しない一軸偏心ねじポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ねじポンプ部と、該ねじポンプ部の吸込み側に連結されるとともに側面に吸込口を有するケーシングと、該ケーシングに対し前記ねじポンプ部とは反対の側から順に連結される水中軸受部およびマグネットカップリング部とを備える一軸偏心ねじポンプであって、前記ねじポンプ部は、雌ねじ状の内面を有する回転可能に支承されたステータと、該ステータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに直線状の基端部が駆動軸に直結されたロータとを備え、前記ロータの回転軸線が前記ステータの回転軸線に対して所定距離だけ偏心して配置されるとともに、前記ロータの回転力で前記ステータを前記ロータの二分の一の回転数で追従回転させるように構成されており、前記水中軸受部は、前記駆動軸の先端側を回転自在に軸封支持する水中軸受を有し、前記マグネットカップリング部は、前記駆動軸の基端側に連結された従動側マグネットと、該従動側マグネットとは隔壁部材によって仕切られるとともにモータの出力軸と一体で回転されて前記従動側マグネットを、磁力を介して回転駆動させる駆動側マグネットとを有し、前記水中軸受部が、前記ケーシング内に且つ前記吸込口に対向する位置まで軸方向に延出して設けられていることを特徴とする。

本発明に係る一軸偏心ねじポンプによれば、ねじポンプ部のステータを回転可能に支承し、このステータの軸線から所定距離だけ偏心するようにロータの軸線を配置するとともに、ロータと駆動軸とを一体化し、この駆動軸に従動側マグネットを装着したので、ユニバーサルジョイントを不要とし得るため、ポンプの全長を短くすることができるとともに、駆動軸に不要な遠心荷重が作用しない。よって、水中軸受への負荷を軽減することができる。

そして、本発明に係る一軸偏心ねじポンプによれば、前記水中軸受部が、前記ケーシング内に且つ前記吸込口に対向する位置まで軸方向に延出して設けられているので、エア溜まり等による水中軸受のドライ運転によるトラブル等を防止または抑制する上で好適である。

上述のように、本発明によれば、ポンプの全長を短くし得て、駆動軸に不要な遠心荷重が作用しないマグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプを提供することができる。

本発明に係るマグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプの一実施形態を説明する図である。従来のマグネットカップリング方式の一軸偏心ねじポンプの一例を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この一軸偏心ねじポンプ１は、ねじポンプ部４０を有する。そして、このねじポンプ部４０の吸込み側１４にケーシング３０が設けられている。ケーシング３０は、自身側面（この例では回転軸線Ｌ２よりも上部）に吸込口３５を有する。ねじポンプ部４０のハウジング４６とケーシング３０の吐出側１４（ねじポンプ部４０の吸込み側でもある）とは、へルールクランプ４３によって着脱可能に連結されている。また、ハウジング４６の吐出側４６ｔには吐出部５０が締めねじ５０ａによって装着されている。

そして、上記ケーシング３０に対し、ねじポンプ部４０とは反対の側から、不図示の締めねじによって水中軸受部２０およびマグネットカップリング部１０がこの順に連結されている。さらに、マグネットカップリング部１０の基端側（同図の右側）には、モータブラケット２がボルト１０ａによって連結され、このモータブラケット２に駆動モータ３のフランジ３ｂがボルト３ａによって固定されている。

上記ねじポンプ部４０は、円筒状のハウジング４６内に、雄ねじ状のロータ４２と、雌ねじ状の内面をもつステータ４１とを備えている。ロータ４２は、先端側の螺旋部４２ａと、直線状の基端部４２ｂとから構成されている。基端部４２ｂは、ユニバーサルジョイントを用いることなく、水平に配置された駆動軸８の先端に一体形成されることで直結している。そして、螺旋部４２ａは、自身の回転軸線Ｌ２に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部４２ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ４１に内挿されている。そして、このステータ４１の回転軸線Ｌ１に対して、上記ロータ４２の回転軸線Ｌ２は、所定の偏心量Ｅだけ偏心して配置されている。なお、直線状の基端部４２ｂの外径は、駆動軸８の外径よりも大きく、これにより、段部４２ｄが形成されている。

ステータ４１は、その雌ねじ状のピッチがロータ４２の螺旋部４２ａの２倍である。ステータ４１は、その両端が、すべり軸受としての、円環状の自己潤滑軸受４７、４８を介して上記ハウジング４６内に回転自在に支承されている。
この例では、ステータ４１は、ステータ内筒４１ａと、このステータ内筒４１ａを軸方向の両側から挟み込むように形成された段付き形成のステータ外筒４１ｂとを有して構成されている。また、ステータ内筒４１ａは、内側に焼き嵌めされたゴム製の内周部を有し、上記雌ねじ状の内面がこの内周部によって形成されている。ステータ外筒４１ｂとステータ内筒４１ａとは、不図示の押しねじによって固定されることで全体として一体で回転するようになっている。そして、ケーシング３０とハウジング４６とには、相互が対向する側の内面に、凹の段部がそれぞれ形成されている。さらに、ステータ４１の外周面には、ステータ外筒４１ｂによって凸の段部が形成されており、ステータ外筒４１ｂに、その凸の段部の両端部に自己潤滑軸受４７、４８が当接させつつ外嵌され、ケーシング３０とハウジング４６とをへルールクランプ４３によって組み付けることでケーシング３０とハウジング４６相互の内面に形成された凹の段部の内側面が自己潤滑軸受４７、４８の軸方向への移動を拘束しつつ、ステータ４１を回転自在に支持するように構成されている。

上記水中軸受部２０は、上記駆動軸８の先端側（同図の左側）を、鍔付きのブッシュ２４を介して軸方向に離間した二つの水中軸受２２，２３によって回転自在に支承している。また、駆動軸８の先端側であって、ロータ４２側の段部４２ｄ端面にはスラスト軸受２５が装着されており、上記ねじポンプ部４０のロータ４２から受けるスラスト荷重を支持している。ここで、この水中軸受部２０は、ケーシング３０内に且つ吸込口３５に対向する位置まで延出して設けられている。この例では、吸込口３５の下部、つまり、吸込口３５の中心軸Ｌ３の延長線Ｍ上の位置にスラスト軸受２５の軸方向の中央の位置が一致する位置まで延出して配置されている。これにより、エア溜まり等による水中軸受２０のドライ運転によるトラブル等を防止または抑制する効果を奏する。

そして、マグネットカップリング部１０は、モータ３の出力軸４とともに一体で回転する駆動側マグネット部５と、この駆動側マグネット部５から磁力を介して隔壁部材であるキャン６によって仕切られた、キャン６内部の従動側マグネット７を有する。駆動側マグネット部５の内周面には、周方向に沿って複数のアウタマグネット５ａが配置される一方、従動側マグネット７の外周面には、周方向に沿って複数のインナマグネット７ａがアウタマグネット５ａに対向配置されている。これにより、モータ３が駆動されると駆動側マグネット部５が出力軸４とともに一体で回転し、駆動側マグネット部５のアウタマグネット５ａから従動側マグネット７のインナマグネット７ａに伝達された回転力によって従動側マグネット部７が回転駆動され、従動側マグネット部７とともに駆動軸８が一体で回転すると、この駆動軸８に直接接続されたロータ４２が回転する。そして、ねじポンプ部１０は、ロータ４２がその回転軸線Ｌ２を中心として回転し、ロータ１２の螺旋部１２ａの動きに伴ってステータ４１もその回転軸線Ｌ１を中心としてロータ４２の回転と同期してロータ４２の二分の一の回転数で従動回転することにより、圧送流体を吸込口１４から吐出口１６に向けて圧送するようになっている。

次に、この圧送装置の作用・効果について説明する。
この一軸偏心ねじポンプ１によれば、ステータ４１を回転可能に支承するとともに、ステータ４１の回転軸線Ｌ１から所定距離Ｅだけ偏心するようにロータ４２の回転軸線Ｌ２を配置するとともに、駆動軸８とロータ４２とを一体化しており、この駆動軸８に、マグネットカップリング部１０の従動側マグネット部７を装着したので、一軸偏心ねじポンプ１の全長（軸方向長さ）を短くすることができるとともに、駆動軸８に不要な遠心荷重が作用しない。

また、この一軸偏心ねじポンプ１によれば、ロータ４２にかかるスラスト荷重を受けるスラスト軸受２５の摺動部が、当該一軸偏心ねじポンプ１の吸込口３５の下部、つまり、ケーシング３０内に且つ吸込口３５に対向する位置まで延出して配置されているので、エア溜まり等による水中軸受２２，２４のドライ運転によるトラブル等を防止または抑制することができる。
なお、本発明に係る一軸偏心ねじポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。

１一軸偏心ねじポンプ
２モータブラケット
３モータ
４出力軸
５駆動側マグネット部
６キャン（隔壁部材）
７従動側マグネット部
８駆動軸
１０マグネットカップリング部
１４吸込み側
２０水中軸受部
３０ケーシング
３５吸込口
４０ねじポンプ部
４１ステータ
４２ロータ
Ｅ偏心の所定距離
Ｌ１ステータの回転軸線
Ｌ２ロータの回転軸線

Claims

ねじポンプ部と、該ねじポンプ部の吸込み側に連結されるとともに側面に吸込口を有するケーシングと、該ケーシングに対し前記ねじポンプ部とは反対の側から順に連結される水中軸受部およびマグネットカップリング部とを備える一軸偏心ねじポンプであって、
前記ねじポンプ部は、雌ねじ状の内面を有する回転可能に支承されたステータと、該ステータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに直線状の基端部が駆動軸に直結されたロータとを備え、前記ロータの回転軸線が前記ステータの回転軸線に対して所定距離だけ偏心して配置されるとともに、前記ロータの回転力で前記ステータを前記ロータの二分の一の回転数で追従回転させるように構成されており、
前記水中軸受部は、前記駆動軸の先端側を回転自在に軸封支持する水中軸受を有し、
前記マグネットカップリング部は、前記駆動軸の基端側に連結された従動側マグネット部と、該従動側マグネット部とは隔壁部材によって仕切られるとともにモータの出力軸と一体で回転されて前記従動側マグネットを、磁力を介して回転駆動させる駆動側マグネット部とを有し、
前記水中軸受部が、前記ケーシング内に且つ前記吸込口に対向する位置まで軸方向に延出して設けられていることを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。