JP6491196B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ装置、特に、磁気カップリングポンプ装置であって、ポンプ装置のポンプケーシングによって形成された内部空間と、閉込缶であって、前記閉込缶によって包囲されたチャンバをポンプケーシングによって形成された内部空間に対して気密封止している閉込缶と、回転軸を中心として回転するように駆動可能になっているインペラシャフトと、インペラシャフトの一端に配置されたインペラと、インペラシャフトの他端に配置されたインナーロータと、インナーロータと相互作用するようになっているアウターロータとを備えるポンプ装置に関する。

前記形式のポンプ装置は、特許文献１から知られている。このポンプ装置は、使用の範囲を拡げるために、外側駆動要素に対する共通部品として形成された駆動ロータを有している。しかし、これは、使用の範囲をある程度しか拡大することができない。ある構造的大きさを超える場合、ロータの大きさの変更は、避けることができない。

特許文献２は、ポンプを製造するためのモジュール組立キットを開示している。このモジュール組立キットは、使用要件に従って、わずかな数の構造要素から任意所望の方式によってポンプを製造する可能性をもたらすことが意図されている。しかし、提案されている解決策は、単一の構造的寸法に付随する構成要素の交換しか行なうことができない。

また一方、上記の引用文献は、種々の回転速度、種々の送達揚程、種々の送達量、および送達される媒体の種々の密度に起因して、全く同一の大きさの流体圧作動部に対して、広範囲のトルクが必要とされることを考慮していない。

独国特許出願公開第１０２００４００３４００Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第０８１４２６８Ａ１号明細書

本発明の目的は、１つの大きさの流体圧作動部に対して、種々の直径を有する可能な限り多くの磁気カップリング部が利用可能であり、１つの大きさの磁気カップリング部に対して、種々の大きさを有する可能な限り多くの流体圧作動部が利用可能である、磁気カップリングポンプ装置を提供することにある。同様に、１つの大きさの磁気カップリング部に対して、種々の閉込缶、すなわち、種々の圧力段および／または種々の材料の閉込缶が使用可能になることも意図されている。

本発明の目的は、閉込缶をポンプケーシングまたはポンプケーシングに付随する構成要素、特に、ケーシングカバーに接続するアダプター要素であって、内部空間に近い側において、ポンプケーシング、特に、ケーシングカバーの当接面に当接する取付けフランジを有しているアダプター要素によって達成されることになる。

種々のアダプター要素の使用によって、１つの大きさの流体圧作動部に対する種々の大きさの磁気カップリング部の組合せまたは１つの大きさの磁気カップリング部に対する種々の大きさの流体圧作動部の組合せのための効率的な構造的寸法構成を可能にするモジュール組立キットが得られることになる。

従って、形状および／または大きさに関してアダプター要素を変更することによって、流体圧作動部の種々の大きさに対して磁気カップリング部の大きさを簡単に変更することができる。このようにして、種々の回転速度、種々の送達揚程、種々の送達量、および送達される媒体の種々の密度に起因して全く同一の大きさの流体圧作動部に対して必要とされる広範囲のトルクが得られることになる。もはや全ての組合せに対して最大の大きさのカップリング部を用いる必要がなく、むしろ、いずれの場合も、ある大きさの流体圧作動部に対して適切な大きさの磁気カップリング部を適用することができ、その結果、エネルギー効率、渦電流損失、および／または調達価格に関して相応の利点が得られることになる。本発明のさらなる利点は、ポンプ型式シリーズのために在庫しなければならない構成要素の数を減らすことにある。

さらなる改良例では、当接面は、軸方向に凹んだ領域を有しており、該領域内に、取付けフランジに形成された心出しリングが係合するようになっている。これによって、第１に、シールリングを該凹領域内に配置することができ、第２に、アダプター要素をケーシングカバーに対して正確に位置合わせし、液密に固定することができる。

取付けフランジの反対側に位置する側において、アダプター要素が閉込缶を固定するための多数のネジ孔を有するという事実によって、１つの大きさの磁気カップリング部に対して、種々の圧力段または種々の強度および／または種々の材料の種々の閉込缶を使用または交換することができる。

本発明によれば、取付けフランジの反対側に位置する側において、軸方向において内部空間内にさらに延在するリングが設けられている。該リングは、運転安全装置をなし、アウターロータと閉込缶との間の接触を防ぐものである。

媒体流れの誘導を改良するために、および鋳造によって容易にかつ安価に製造するために、アダプター要素の外側形状は、実質的に円錐状の輪郭を有している。

この場合、アダプター要素は、好ましくは、取付けフランジからリングに向かって実質的に細くなっている。

さらなる改良例では、ケーシングカバーの方向を向くアウターロータの端は、半径方向に周回する突起を有するようになっている。これによって、通常の運転においてリングに対するアウターロータの半径方向の間隔を正確に生じさせることができる。

同じ理由から、代替的または付加的に、突起がリングの内側に形成されることが提案されている。

本発明のさらなる例示的実施形態では、ケーシングカバーの方向を向くアウターロータの端は、減少した外径の領域を有するようになっている。これによって、小さい大きさのカップリング部に対するアダプター要素の取付けを確実なものとすることができる。

さらに有利な改良例では、インペラとインナーロータとの間に、インペラシャフトに操作可能に接続され、回転軸を中心として回転するように駆動可能になっている軸受配列が配置されている。

本発明との関係において、さらなる実施形態では、バネ装置が、インナーロータと軸受配列との間に配置されることが提案されている。

本発明によれば、一実施形態において、バネ装置とインナーロータとの間には、インペラシャフトに押圧されるスペーサスリーブが位置しており、該スペーサスリーブによって、インナーロータは、軸方向においてアウターロータ内により深く延在している。従って、インナーロータの磁石およびアウターロータの磁石は、アウターロータからインナーロータへの最適な電力伝達を確実にするために、互いに対して最適に位置合わせされていることになる。

本発明の目的は、本発明によるポンプ装置を製造するためのモジュール組立キットによって、さらに一層達成されることになる。

以下、図面に示されている本発明の例示的実施形態について、さらに詳細に説明する。

磁気カップリングポンプ装置の縦断面を示す図である。 本発明によるアダプター要素を有する図１に示されているのと同様の磁気カップリングポンプ装置の縦断面を示す図である。 本発明によるさらなるアダプター要素を有する図１に示されているのと同様の磁気カップリングポンプ装置の縦断面を示す図である。 熱バリアとして機能するケーシングカバーおよび図２に示されているのと同様の本発明によるアダプター要素を有する磁気カップリングポンプ装置の縦断面を示す図である。

図１は、磁気カップリングポンプ装置の形態にあるポンプ装置１を示している。ポンプ装置１は、遠心ポンプの多部品ポンプケーシング２を有しており、該ポンプケーシングは、渦巻ケーシングの形態にある流体圧ケーシング３、ケーシングカバー４、軸受キャリアケージ５、軸受キャリア６、および軸受カバー７を備えている。

流体圧ケーシング３は、送達媒体の吸入のための入口開口８を有すると共に、送達媒体の排出のための出口開口９を有している。ケーシングカバー４は、入口開口８の反対側に位置する流体圧ケーシング３の側に配置されている。軸受キャリアケージ５は、流体圧ケーシング３から逸れた（ａｖｅｒｔｅｄ）ケーシングカバー４の側に固定されている。軸受キャリア６は、ケーシングカバー４の反対側に位置する軸受キャリアケージ５の側に取り付けられている。軸受カバー７は、軸受キャリアケージ５から逸れた軸受キャリア６の側に固定されている。

閉込缶１０が、流体圧ケーシング３から逸れたケーシングカバー４の側に固定されており、前記閉込缶は、ポンプケーシング２によって、具体的には、ケーシングカバー４、軸受キャリアケージ５、および軸受キャリア６によって画定された内部空間１１内に少なくとも部分的に延在している。閉込缶１０は、実質的に円筒状の本体１２を有している。本体１２は、片側が開いており、開いた側の反対に位置する側がドーム状基部２８によって閉じている。開いた側には、リング状取付けフランジ１４が配置されている。取付けフランジ１４は、本体１２と一体に形成されているか、または溶接または他の適切な固定手段または装置、例えば、ネジ、リベット、などによって前記本体に接続されている。固定フランジ１４は、内部空間１１に近い側においてケーシングカバー４の当接面１５に当接している。取付けフランジ１４は、多数の取付孔１６を有しており、該取付孔内に、ネジ１７が通され、ケーシングカバー４に設けられたネジ孔１８内にねじ込まれるようになっている。閉込缶１０は、前記閉込缶およびケーシングカバー４によって密閉されたチャンバ１９を内部空間１１に対して気密封止している。

回転軸Ａを中心として回転可能になっているインペラシャフト２０が、流体圧ケーシング３およびケーシングカバー４によって画定された流通チャンバ２１から、ケーシングカバー４に設けられた開口２２を通って、チャンバ１９内に延在している。インペラ２３が、インペラシャフト２０の（流通チャンバ２１内に位置する）シャフト端に固定されており、チャンバ１９内に位置するインナーロータ２４が、反対側のシャフト端に配置されている。この反対側のシャフト端は、拡径された２つのシャフト区域２０ａ，２０ｂを有している。インナーロータ２４は、多数の磁石２５を備えている。これらの磁石２５は、閉込缶１０の方を向くインナーロータ２４の側に配置されている。

インペラ２３とインナーロータ２４との間には、軸受配列２６が配置されている。軸受配列２６は、インペラシャフト２０に操作可能に接続され、回転軸Ａを中心として回転するように駆動可能になっている。軸受リングキャリア２７が、回転軸Ａに対して同軸に配置されており、該軸受リングキャリアによって、軸受配列２６の静止部品、すなわち、インペラシャフト２０と共に回転しない部品が適所に保持されている。軸受リングキャリア２７は、フランジ状領域２８を介してケーシングカバー４のさらなる当接面２９に当接し、（図示されていない）ネジ接続部によってケーシングカバー４に固定され、チャンバ１９内に延在している。

インナーロータ２４またはシャフト区域２０ａと、軸受配列２６、特に、インペラシャフト２０と共に回転する軸受配列２６の部分との間には、板バネパックの形態にあるバネ装置３０が配置されている。バネ装置３０は、クランプされた組立体にバネ力を加えるようになっている。クランプ組立体は、インペラ２３、インペラ２３をディスク３１を介してインペラシャフト２０に固定するインペラナット３２、インペラシャフト２０と共に回転する軸受配列２６の部分、およびインナーロータ２４から構成されている。具体的には、板バネパック４１は、クランプされた組立体が、ある程度の弾性によって、特にインナーロータ２４を介して、（シャフト区域２０ａ，２０ｂの異なる直径によって生じる）当接面２２に当接して保持されるように、クランプされた組立体にバネ力を加えることになる。シャフト区域２０ｂの直径は、シャフト区域２０ａの直径よりも大きくなっている。クランプされた組立体は、このように、回転軸Ａを中心としてインペラシャフト２０と共に回転する構成部品から実質的に構成されている。

図示されていない駆動モータ、好ましくは、電動モータが、駆動シャフト３４を駆動するようになっている。回転軸Ａを中心として駆動可能になっている駆動シャフト３４は、インペラシャフト２０と実質的に同軸に配置されている。駆動シャフト３４は、軸受カバー７および軸受キャリア６を通って延在し、軸受キャリアケージ５内に少なくとも部分的に延在している。駆動シャフト３４は、軸受キャリア６内に収容された２つのボール軸受３５，３６内に取り付けられている。駆動シャフト３４の自由端には、多数の磁石３７を保持するアウターロータ３８が配置されている。磁石３７は、閉込缶１０の方を向くアウターロータ３８の側に配置されている。アウターロータ３８は、閉込缶１０を少なくとも部分的に覆って延在しており、回転するアウターロータ３８が磁気力によってインナーロータ２４、従って、インペラシャフト２０およびインペラ２３を回転させるように、インナーロータ２４と相互作用するようになっている。

図２は、ポンプ装置１を示しており、該ポンプ装置の外寸法は、図１に示されている外寸法に対応している。組立キット原理に従って、流体圧ケーシング３、ケーシングカバー４、軸受キャリアケージ５、軸受キャリア６、および軸受カバー７は、同一寸法を有している。さらに、両方の実施形態において、インペラ２３、軸受配列２６、および軸受リングキャリア２７も同一寸法を有している。図２に示されている実施形態では、閉込缶１０、インナーロータ２４、およびアウターロータ３８のそれぞれの直径および軸方向長さの両方が、図１に示されている実施形態におけるものよりも小さくなっている。これは、もしポンプ装置１に対して、低動力要求、例えば、低送達揚程または低送達流量が求められると共に最大効率が求められる場合、特に有利である。

軸方向長さおよび直径が縮小された閉込缶１０に適応するために、別体のアダプター要素３９が、設けられている。アダプター要素３９は、片側に取付けフランジ４０を有している。取付けフランジ４０の設計は、図１に示されている閉込缶１０の固定フランジ１４の設計に実質的に対応している。内部空間１１に近い側において、取付けフランジ４０は、ケーシングカバー４の当接面１５に当接し、多数の取付孔４１を有しており、該取付孔４１内にネジ１７が通され、ケーシングカバー４に設けられたネジ孔１８内にねじ込まれるようになっている。当接面１５は、軸方向に凹んだ領域４２を有しており、該領域４２内にシールリング４３が配置され、かつ該領域４２内に取付けフランジ４０に形成された心出しリング４４が係合され、これによって、アダプター要素３９は、ケーシングカバー４に対して正確に位置合わせされ、液密に固定されることになる。

取付けフランジ４０の反対側に位置する側において、アダプター要素３９は、多数のネジ孔４５を有しており、該ネジ孔内に、閉込缶１０の固定フランジ１４の取付孔１６を貫通するネジ４６がねじ込まれるようになっている。これによって、１つの大きさの磁気カップリング部において、種々の圧力段または強度および／または種々の材料からなる種々の閉込缶１０を交換することができる。さらに、取付けフランジ４０の反対側に位置する側において、軸方向において内部空間１１内にさらに延在するリング４７が設けられている。リング４７は、運転安全装置をなし、アウターロータ３８の磁石３７と閉込缶１０の本体１２との間の接触を防ぐものである。アダプター要素３９の外側形状は、いずれの場合も、実質的に円錐状輪郭を有している。この場合、アダプター要素３９は、取付けフランジ４０からリング４７に向かって、実質的に細くなっている。アダプター要素３９の内側形状は、少なくとも部分的に細い形態にある。図２に示されている実施形態では、ケーシングカバー４の方向を向くアウターロータ３８の端は、リング４７の方を向く半径方向に周回する突起４８を有している。突起４８は、アウターロータ３８の不均衡な回転が生じた場合、アウターロータ３８の磁石３７が閉込缶１０の本体１２に接触する前に、アダプター要素３９のリング４７の内側にまず接触するようになっている。代替的実施形態では、突起４８は、リング４７の内側に形成されていてもよい。さらなる実施形態では、突起４８は、アウターロータ３８の端およびリング４７の内側の両方に形成されていてもよい。

バネ装置３０とインナーロータ２４との間において、インペラシャフト２０に押圧されるスペーサスリーブ４９が位置している。スペーサスリーブ４９は、この構成要素の分だけ前述のクランプされた組立体を拡張させている。図示されている実施形態では、インペラシャフト２０、特にシャフト区域２０ａは、スペーサスリーブ４９の長さによって、図１に示されている実施形態に対して長くなっている。スペーサスリーブ４９によって、インナーロータ２４は、軸方向においてアウターロータ３８内により深く延在している。これによって、インナーロータ２４の磁石２５およびアウターロータ３８の磁石３７は、アウターロータ３８からインナーロータ２４への最適な動力伝達を確実にするために、互いに対して最適に位置合わせされることになる。

図３は、ポンプ装置１を示しており、該ポンプ装置の外寸法は、図１および図２に示されている外寸法に対応している。同様に、インペラ２３、軸受配列２６、および軸受リングキャリア２７は、図１および図２に示されている実施形態におけるものと同一寸法を有している。図３に示されている実施形態では、閉込缶１０、インナーロータ２４、およびアウターロータ３８のそれぞれの直径および軸方向長さの両方が、図２に示されている実施形態に対してさらに縮小されている。インペラシャフト２０、特に、シャフト区域２０ａは、図２に示されている実施形態におけるのと同一の軸方向長さを有している。ケーシングカバー４の方向を向くアウターロータ３８の端は、リング４７の方を向く減少した外径の領域５０を有している。アウターロータ３８は、該アウターロータの不均衡な回転が生じた場合、アウターロータ３８の磁石３７が閉込缶１０の本体１２に接触する前に、前記領域５０によって、アダプター要素３９のリング４７の内側に先ず接触するようになっている。

図４から分かるように、アダプター要素３９は、温媒体を導くポンプ装置１において、熱バリアとして形成されたケーシングカバー４に用いられてもよい。ここでは、流体圧ケーシング３、ケーシングカバー４の主領域、軸受キャリアケージ５、軸受キャリア６、および軸受カバー７は、図１〜図３に示されている例示的実施形態におけるのと同一の寸法を有している。閉込缶１０、アダプター要素３９、およびアウターロータ３８は、図２に示されている大きさの磁気カップリング部におけるものと同一の寸法を有している。

１ ポンプ装置
２ ポンプケーシング
３ 流体圧ケーシング
４ ケーシングカバー
５ 軸受キャリアケージ
６ 軸受キャリア
７ 軸受カバー
８ 入口開口
９ 出口開口
１０ 閉込缶
１１ 内部空間
１２ 本体
１３ 基部
１４ 固定フランジ
１５ 当接面
１６ 取付孔
１７ ネジ
１８ ネジ孔
１９ チャンバ
２０ インペラシャフト
２０ａ シャフト区域
２０ｂ シャフト区域
２１ 流通チャンバ
２２ 開口
２３ インペラ
２４ インナーロータ
２５ 磁石
２６ 軸受配列
２７ 軸受リングキャリア
２８ フランジ状領域
２９ 当接面
３０ バネ装置
３１ ディスク
３２ インペラナット
３３ 当接面
３４ 駆動シャフト
３５ ボール軸受
３６ ボール軸受
３７ 磁石
３８ アウターロータ
３９ アダプター要素
４０ 取付けフランジ
４１ 取付孔
４２ 凹領域
４３ シールリング
４４ 心出しリング
４５ ネジ孔
４６ ネジ
４７ リング
４８ 突起
４９ スペーサスリーブ
５０ 減少した外径の領域
Ａ 回転軸

Claims (10)

1. ポンプ装置のポンプケーシングによって形成された内部空間と、閉込缶であって、前記閉込缶によって包囲されたチャンバを前記ポンプケーシングによって形成された前記内部空間に対して気密封止している閉込缶と、回転軸を中心として回転するように駆動可能になっているインペラシャフトと、前記インペラシャフトの一端に配置されたインペラと、前記インペラシャフトの他端に配置されたインナーロータと、前記インナーロータと相互作用するようになっているアウターロータとを備えるポンプ装置において、
   前記閉込缶（１０）を前記ポンプケーシング（２）または前記ポンプケーシング（２）に付随する構成要素のケーシングカバー（４）に接続する種々のアダプター要素（３９）であって、前記内部空間（１１）側に位置し、前記ケーシングカバー（４）の当接面（１５）に当接する取付けフランジ（４０）を有している、種々のアダプター要素（３９）によって特徴付けられ、
   前記ケーシングカバー（４）の方向を向く前記アウターロータ（３８）の端の外周面は、半径方向へ向かって突出し、円周に沿って設けられる突起（４８）を有し、
   前記突起（４８）は、前記アウターロータ（３８）の端部まで延在し、前記アダプター要素（３９）に設けられたリング（４７）の内側に配置されている、磁気カップリングポンプ装置であるポンプ装置。
2. 前記当接面（１５）は、軸方向に凹んだ領域（４２）を有しており、該領域内に、前記取付けフランジ（４０）に形成された心出しリング（４４）が係合するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記取付けフランジ（４０）から離れて前記閉込缶（１０）側に位置する側において、前記アダプター要素（３９）は、多数のネジ孔（４５）を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のポンプ装置。
4. 前記取付けフランジ（４０）から離れて前記閉込缶（１０）側に位置する側において、軸方向において前記内部空間（１１）内にさらに延在する前記リング（４７）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のポンプ装置。
5. 前記アダプター要素（３９）の外側形状は、実質的に円錐状の輪郭を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載のポンプ装置。
6. 前記アダプター要素（３９）は、前記取付けフランジ（４０）から前記リング（４７）に向かって細くなっていることを特徴とする、請求項４に記載のポンプ装置。
7. 前記ケーシングカバー（４）の方向を向く前記アウターロータ（３８）の端は、減少した外径の領域（５０）を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載のポンプ装置。
8. 前記インペラ（２３）と前記インナーロータ（２４）との間には、前記インペラシャフト（２０）に操作可能に接続され、前記回転軸（Ａ）を中心として回転するように駆動可能になっている軸受配列（２６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載のポンプ装置。
9. バネ装置（３０）が、前記インナーロータ（２４）と前記軸受配列（２６）との間に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載のポンプ装置。
10. 前記バネ装置（３０）と前記インナーロータ（２４）との間には、前記インペラシャフト（２０）に押圧されるスペーサスリーブ（４９）が位置していることを特徴とする、請求項９に記載のポンプ装置。

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