JPH02188689A - Motor unit for centrifugal pump - Google Patents

Motor unit for centrifugal pump

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JPH02188689A
JPH02188689A JP32318488A JP32318488A JPH02188689A JP H02188689 A JPH02188689 A JP H02188689A JP 32318488 A JP32318488 A JP 32318488A JP 32318488 A JP32318488 A JP 32318488A JP H02188689 A JPH02188689 A JP H02188689A
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ball
rotor
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centrifugal pump
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ルードウィグ・ルーディン
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a bearing for rotor of a magnetic shaft joint by placing a ceramic ball of a step bearing in a metal shell, and fixing the ball in strut of a unit fixed part. CONSTITUTION: An impeller 6 farms vane 7, convex magnet 8 and an rotor unit, it is driven by a concave magnet 9 in shaft 10 of motor 11 and is attracted to the arrow shown 15 direction by magnetic force. A step bearing is composed of a rotation cap 16 and ceramic a ball 17, the ball 17 is fixed on a strut 18, edge 21 of a metal shell 20 overlaps a little the equator 22, and the ring part 23 of the ball 17 forms in combination with concave area of the cap 24 a slide surface. An annular bearing member 19 made of resilient materials prevents shift of the rotor unit opposite to the arrow 15. While the rotor unit moves to the direction of the arrow 15, it slide-contacts with the outer surface of the shell 20. This constitution is suitable for a spherical rotor of a bearing attached with a ceramic ball.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は遠心ポンプのモータユニットに関する。より
特定的には、この発明は、被駆動ロータと駆動ステータ
または駆動外方磁気リングとの間の球面状の磁気空隙を
有する、モータまたはモータによって駆動される磁気軸
継手のロータのためのベアリングに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a motor unit for a centrifugal pump. More particularly, the invention relates to a bearing for a rotor of a motor or a magnetic shaft coupling driven by a motor, having a spherical magnetic air gap between the driven rotor and a driving stator or a driving outer magnetic ring. Regarding.

(従来技術〕 最近のポンプの設計において、このような球面状のモー
タまたは球面状の磁気軸継手が益々重要になってきてい
る。球面状のモータまたは軸継手のロータは、そのロー
タを固定的に設けられたボールに対して押しつける磁力
によって所定の位置に保持される。ポンプのインペラが
、磁気スラストに対して反対に作用する水スラストを生
じる被駆動ロータを備えるユニットを形成する。
(Prior Art) Spherical motors or spherical magnetic couplings are becoming increasingly important in modern pump designs. The impeller of the pump forms a unit with a driven rotor that produces a water thrust that opposes the magnetic thrust.

電気が遮断されたとき、駆動ステータの磁力は即座にや
む、これに対して、インペラの吸引側とその後側との間
の圧力差によって生じる水スラストは、インペラの回転
の減少に伴ってゆっくりと減じられる。この結果、電気
を遮断した後、水力がロータを含むインペラをステップ
ベアリングから離すように押し上げようとする。もし、
水力が動作中の磁力を超えることができれば、磁気軸継
手においても軸スラストの方向において同じ変化が生じ
る。したがって、ロータを定常運転中の磁力の方向に支
持する必要があるばかりでなく、リング形状の環状回転
部材によってロータが反対方向に動くのを防止する必要
がある。
When the electricity is cut off, the magnetic force of the drive stator ceases immediately, whereas the water thrust caused by the pressure difference between the suction side and the rear side of the impeller slowly increases as the rotation of the impeller decreases. reduced. As a result, after the electricity is cut off, the water force tries to push the impeller, including the rotor, away from the step bearing. if,
The same change in the direction of axial thrust occurs in magnetic shaft couplings if the hydraulic force can overcome the magnetic force during operation. Therefore, it is not only necessary to support the rotor in the direction of the magnetic force during steady operation, but also to prevent the rotor from moving in the opposite direction by means of a ring-shaped annular rotating member.

金属からなるキャップとボールとによって構成される球
面状のベアリングが知られている。金属ボールは支柱の
先端にろう付けされ得る。残念なことに、金属ベアリン
グは、乾燥摩擦が表面の非常に小さい分級物を生じて金
属の溶融温度に達すると、キャップおよびボールを融着
させるので、焼き付く傾向にある。
A spherical bearing is known that is composed of a metal cap and balls. A metal ball can be brazed to the tip of the post. Unfortunately, metal bearings are prone to seizing as dry friction creates very small fractions on the surface that fuse the cap and ball together when the melting temperature of the metal is reached.

円筒状のベアリングは潤滑液の膜を生じ、その膜は、動
圧潤滑の原理によって、ベアリングの2つの部材間にお
ける接触を防ぐ高い動力を生じる、球面状のベアリング
はそのような液膜を生じないので、乾燥または半乾燥状
態で動作する。したがって、円筒状のベアリングに比べ
て、球面状のベアリングにおいてはその焼き付きの可能
性が非常に大きい、このことが、酸化アルミニウム、酸
化ジルコニウムあるいは炭化シリコンのようなセラミッ
ク材料からなるボールによって金属ボールを置き換えた
理由である。これら酸化物の融点は非常に高いので、摩
擦熱がそこまで達することはない。同じことが炭化シリ
コンについても適用でき、さらに炭化シリコンは昇華す
るので融点を全くもたない。
Cylindrical bearings produce a film of lubricating fluid, which produces high forces that prevent contact between the two parts of the bearing due to the principle of hydrodynamic lubrication; spherical bearings produce such a film. It does not operate in dry or semi-dry conditions. Therefore, the possibility of seizure is much greater in spherical bearings than in cylindrical bearings, which makes it difficult to replace metal balls with balls made of ceramic materials such as aluminum oxide, zirconium oxide or silicon carbide. This is the reason for replacing it. Since the melting points of these oxides are very high, the frictional heat does not reach that high. The same applies to silicon carbide, which also has no melting point at all since it sublimes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

セラミックボールの不利な点は、ボールを支柱上に溶接
したりろう付けしたりすることができないということで
ある。したがって、この技術分野においては、ボールの
半径より僅かに深い穴にボールを押し込むことによって
、中空の支柱にボールを圧入することが知られている。
A disadvantage of ceramic balls is that the balls cannot be welded or brazed onto the posts. It is therefore known in the art to press a ball into a hollow post by forcing the ball into a hole slightly deeper than the radius of the ball.

しかしながら、利用可能表面は半球より小さ(なる。ま
た、セラミックボールを有するこれらのベアリングは、
−力方向における軸力を支えることができるだけである
ので、ステップベアリングとしてのみ作用する。このこ
とが、環境水力が任意の環境下での磁力を超えない条件
下での応用における、セラミックボールを備えるベアリ
ングの球面状のロータへの適用を制限するのである。
However, the available surface becomes smaller than the hemisphere. Also, these bearings with ceramic balls
- It can only support axial forces in the force direction and therefore acts only as a step bearing. This limits the application of bearings with ceramic balls to spherical rotors in applications under conditions where the environmental hydraulic forces do not exceed the magnetic forces under any circumstances.

それゆえに、この発明の主たる目的は、セラミックボー
ルのこのような応用における制限を克服し得る、遠心ポ
ンプのモータユニットを提供することである。
The main object of the invention is therefore to provide a motor unit for a centrifugal pump that can overcome the limitations in such applications of ceramic balls.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明は第2の環状ベアリング部材を有する球面ベア
リングに向けられる。
The present invention is directed to a spherical bearing having a second annular bearing member.

そして、この発明の第1の解決策では、ボールは、部分
的に球面状の金属シェルに囲繞される。
In a first solution of the invention, the ball is then surrounded by a partially spherical metal shell.

その縁によってボールがクランプされるように、シェル
の縁がボールの赤道を僅かに越えて達する、シェルの外
表面はボールのその領域上の球面状の輪郭に追従し、水
スラストが磁気スラストを超える場合、第2の環状ベア
リング部材がその球面状の表面上においてシェルと接触
するに至る。
The edge of the shell reaches slightly beyond the equator of the ball, so that the ball is clamped by that edge, the outer surface of the shell follows the spherical contour on that area of the ball, and the water thrust overlaps the magnetic thrust. If so, the second annular bearing member comes into contact with the shell on its spherical surface.

この発明の第2の解決策では、上述の環状ベアリング部
材のための十分な滑動表面を残すに十分な広さの赤道か
らの距離を有するように、ボールに円状の溝を形成する
In a second solution of the invention, a circular groove is formed in the ball with a distance from the equator wide enough to leave a sufficient sliding surface for the annular bearing member mentioned above.

この発明の第3の解決策では、ボール上にステムを形成
し、それは上述の環状ベアリング部材のための十分な滑
動表面を残しながら、そして支柱の穴に圧入される。
In a third solution of the invention, the stem is formed on the ball, which is press-fitted into the hole in the strut, leaving sufficient sliding surface for the annular bearing member mentioned above.

この発明の第4の変形は、溝を有するボールとスロット
に固着される金属部分とを示す。
A fourth variant of the invention shows a ball with a groove and a metal part fixed in the slot.

この発明の第5の変形は、ボールを貫通する穴を有する
ボールおよびそのボールを支柱上に固着するねじを示し
、好ましくは、ばねによって過酷な衝撃を和らげるよう
にされる。
A fifth variant of the invention shows a ball with a hole passing through the ball and a screw fixing the ball on the post, preferably with springs to cushion the harsh shocks.

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。
The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、出口開口2および入口開口3を有するハウジ
ング1を備える遠心ポンプを通る断面を図解する。ダク
ト4は流体をインペラの目玉(eye)領域5に導(。
FIG. 1 illustrates a cross section through a centrifugal pump comprising a housing 1 with an outlet opening 2 and an inlet opening 3. FIG. The duct 4 directs the fluid to the eye region 5 of the impeller.

インペラ6は、ベーン7および凸磁石8とともに、ロー
タユニットを形成する、このロータユニットは、モータ
11のシャフト10上に設けられた凹磁石9によって駆
動される、凸磁石8および凹磁石9の間には隔壁12が
設けられ、この隔壁12は湿気のある室13を乾燥した
室14から分離ないし離隔する。ロータインペラ磁石ユ
ニット6.7.8は磁力によって矢印15の方向に吸引
される。ステップベアリングは回転キャップ16と固定
ボール17とによって形成される。キャップはロータイ
ンペラ磁石ユニットの一部である。ボールは隔壁の一部
を形成する支柱18上に固着される。僅かに弾性のある
材料からなる環状ベアリング部材19は、矢印15とは
反対方向にロータユニットが移動するのを防止する0回
転回磁石9に代えて、巻線を有する固定ステータもまた
回転磁界を発生することができる、そのときには、凸磁
石8が凸アーマチュアに置き換えられるであろう。
The impeller 6, together with the vanes 7 and the convex magnets 8, forms a rotor unit, which is driven by a concave magnet 9 provided on the shaft 10 of the motor 11, between the convex magnet 8 and the concave magnet 9. is provided with a partition 12 which separates a humid chamber 13 from a dry chamber 14. The rotor impeller magnet unit 6.7.8 is attracted by the magnetic force in the direction of the arrow 15. The step bearing is formed by a rotating cap 16 and a fixed ball 17. The cap is part of the rotor impeller magnet unit. The balls are fixed on posts 18 which form part of the bulkhead. An annular bearing member 19 made of a slightly elastic material replaces the zero-turn magnet 9 which prevents the rotor unit from moving in the direction opposite to the arrow 15, so that the fixed stator with its windings also receives a rotating magnetic field. can occur, in which case the convex magnet 8 would be replaced by a convex armature.

第2図は第1図における円Hによって囲まれる領域の拡
大図を示す、ボール17はシェル20によって囲繞され
る。シェルの縁21は僅かに赤道22とオーバラップす
る。ボール17の球面状のリング部分23は、キャップ
24の凹領域とともに、滑動表面を形成する。シェル2
0は、環状ベアリング部材19とともに狭いクリアラン
ス26を形成する球面状の表面25を有する。ロータユ
ニット6.7.8が矢印15の方向に動き始めると、環
状ベアリング部材19はシェル20の球面状外表面と滑
り接触する。シェル20はスナップアクションまたはろ
う付けによって支柱に固着された突起28を有する。な
お、突起28それ自身が支柱を構成してもよい。
2 shows an enlarged view of the area enclosed by circle H in FIG. 1, ball 17 is surrounded by shell 20. FIG. The edge 21 of the shell slightly overlaps the equator 22. The spherical ring portion 23 of the ball 17 together with the recessed area of the cap 24 forms a sliding surface. shell 2
0 has a spherical surface 25 that forms a narrow clearance 26 with the annular bearing member 19. When the rotor unit 6.7.8 begins to move in the direction of the arrow 15, the annular bearing member 19 comes into sliding contact with the spherical outer surface of the shell 20. The shell 20 has a projection 28 secured to the post by snap action or brazing. Note that the protrusion 28 itself may constitute a support.

第3図は略球体を形成するシェル30を示し、この球体
はろう材29によって支柱1B’に固着される。
FIG. 3 shows a shell 30 forming a generally spherical body, which is secured to the column 1B' by a brazing material 29.

第4図は球面状のポンプモータユニットを示し、そのユ
ニットは入口開口40および出口開口43を備え、それ
らが空間42とともにポンプモータユニットの湿った部
分を形成する。磁気透過性隔壁44が、その湿った室を
フランジ部分45およびポンプハウジング46と一緒に
囲繞する。ベーン48を有するインペラ47およびアー
マチュア49がロータユニットを形成する。インペラ4
7のハブ部分50はベアリングキャップ51を包含する
。このキャップおよび固定ボール52がステップベアリ
ングを構成する。ボール52は円状の溝53を有する。
FIG. 4 shows a spherical pump motor unit, which unit has an inlet opening 40 and an outlet opening 43, which together with a space 42 form the wet part of the pump motor unit. A magnetically permeable septum 44 surrounds the wet chamber together with a flange portion 45 and a pump housing 46. An impeller 47 with vanes 48 and an armature 49 form a rotor unit. impeller 4
The hub portion 50 of 7 includes a bearing cap 51 . This cap and fixed ball 52 constitute a step bearing. The ball 52 has a circular groove 53.

固定的に設けられたシェル55の縁54は溝53に入り
込むように僅かに折り曲げられる。シェル55は支柱5
7上に装着される。キャップ51は赤道56を越えて達
する。
The edge 54 of the permanently mounted shell 55 is bent slightly so as to fit into the groove 53. The shell 55 is the pillar 5
7. The cap 51 reaches beyond the equator 56.

第5図はステンレススチールのシートメタルで作られた
中空体からなる支柱58の端部を示す。
FIG. 5 shows the end of a column 58, which is a hollow body made of stainless steel sheet metal.

この支柱58は、研磨によって作られたボール61の環
状軸表面60の座部を規定するカラー59を有する。グ
ラウンド部分の内部はステム62を形成する。支柱の内
径63は、環状ショルダ64の領域においては別だが、
ステム62より僅かに大きい、このショルダ64は圧入
によってステム62を保持する一カラー59の周縁はボ
ール61の球面に整合する球面形状を有する。表面60
が赤道66から僅かな軸方向の距離65を有するように
、カラー59のより大きな直径は、ボール61の直径と
一致するか、あるいは好ましくは、僅かに小さい、カラ
ー59のより小さい直径が、第1図および第2図に示す
環状部材19の内径に整合する。
This post 58 has a collar 59 that defines a seat for the annular shaft surface 60 of a polished ball 61. The interior of the ground portion forms a stem 62. The inner diameter 63 of the strut is different in the area of the annular shoulder 64,
This shoulder 64 , which is slightly larger than the stem 62 , holds the stem 62 by press-fitting.The peripheral edge of the collar 59 has a spherical shape that matches the spherical surface of the ball 61 . surface 60
The larger diameter of the collar 59 matches the diameter of the ball 61, or preferably is slightly smaller, such that the smaller diameter of the collar 59 has a small axial distance 65 from the equator 66. It matches the inner diameter of the annular member 19 shown in FIGS. 1 and 2.

このような装置は以下の各工程を経て製造される: (a)研磨工程によって、ボール61の一方の半球上に
凹窩部が形成され、同じ工程によって、ステム62が形
成され、このステム62の長さはボールの半径より短く
される; (b)中空円筒端部を有する回転体の形状を有する支柱
58が深絞り工程によって形成され、それによって上述
の端部の内径がステム62の直径より僅かに小さくされ
る; (C)前述の端部の縁が外方に折り曲げられてフランジ
67aを形成する; (d)端部の内径は環状ショルダ64の両側において僅
かに大きくされ; (e)ボール61のステム62は、ボール61の平坦な
環状表面60上にフランジ67aの軸方向表面が座るま
で、ショルダ64を通して駆動される;そして (f)角を除去するための機械工作によって、カラー6
7aの外表面59が球面形状にされ、それによってその
球面がボール61の球面と整合する。
Such a device is manufactured through the following steps: (a) A concave portion is formed on one hemisphere of the ball 61 by a polishing step, a stem 62 is formed by the same step, and the stem 62 (b) A strut 58 in the shape of a rotating body with a hollow cylindrical end is formed by a deep drawing process, such that the inner diameter of said end is smaller than the diameter of the stem 62. (C) the edge of said end is bent outward to form a flange 67a; (d) the inner diameter of the end is slightly increased on each side of the annular shoulder 64; (e) The stem 62 of the ball 61 is driven through the shoulder 64 until the axial surface of the flange 67a rests on the flat annular surface 60 of the ball 61; and (f) the collar 6 is removed by machining to remove the corners.
The outer surface 59 of 7a is spherically shaped so that its spherical surface aligns with the spherical surface of ball 61.

第6図は同じボール形状を示すが、支柱58aとボール
61aとの間には回転体68が配置されていて、この回
転体68は圧入によって支柱58aの穴に保持される。
FIG. 6 shows the same ball shape, but a rotating body 68 is disposed between the column 58a and the ball 61a, and this rotating body 68 is held in the hole of the column 58a by press fitting.

ボール61aのステム62aは圧入によって回転体68
の穴64aに保持される。
The stem 62a of the ball 61a is press-fitted into the rotating body 68.
is held in the hole 64a.

第7図は座ぐり穴(blind end bore) 
77を有するボール71を示す、その座ぐり穴77の周
りのベースは支柱72の上端縁74上に載る。ねじ73
が固定手段として用いられる。このねじ73の外径は穴
の直径より僅かに大きい。この結果、高い摩擦力を得る
。ねじ73は、好ましくは、粘性潤滑剤で潤滑される0
組立後その潤滑剤は高温処理によって蒸発する。硬化し
かつ高いせん断力を提供するエポキシのような2成分樹
脂が前もって用いられてもよい、そのエポキシと伝えら
れるべき潤滑液との間の接触を防止するために、0リン
グ75が溝の中に配置される。
Figure 7 is a blind end bore.
Ball 71 is shown having a base around counterbore 77 resting on top edge 74 of post 72 . screw 73
is used as a fixing means. The outer diameter of this screw 73 is slightly larger than the diameter of the hole. As a result, high frictional force is obtained. The screw 73 is preferably lubricated with a viscous lubricant.
After assembly, the lubricant is evaporated by high temperature processing. A two-component resin such as an epoxy that hardens and provides high shear forces may be used beforehand, with an O-ring 75 inserted into the groove to prevent contact between the epoxy and the lubricating fluid to be conveyed. will be placed in

第8A図は軸方向環状溝97を有するボール91を示す
、支柱92の端部93が、ステム98の表面上において
高い摩擦を提供する6角として形成される。
FIG. 8A shows a ball 91 with an axial annular groove 97; the end 93 of the strut 92 is formed as a hexagon to provide high friction on the surface of the stem 98.

第8B図は第8A図の平面C−Cを通る断面を示す。FIG. 8B shows a cross section through the plane CC of FIG. 8A.

第9図は僅かなアンダーカットを有する座ぐりするボー
ル111を示し、その座ぐり穴は領域117において開
口119より広くされる。この穴はホットメタルで充填
される。ホットメタル118は、そして、支柱112の
端部にろう付けされる。
FIG. 9 shows a counterbore ball 111 with a slight undercut, the counterbore being wider in region 117 than opening 119. FIG. This hole is filled with hot metal. Hot metal 118 is then brazed to the ends of struts 112.

第10図は座ぐり穴とねじ頭のために広くされたリセッ
トを有するボール132を示す、支柱81は、正接角8
3に整合する角度82に対する余角と等しいかそれより
小さい開口角を有する円錐端部を有する。ねじ66はね
じ六85に入り、ボール132は縁84に対して圧接さ
れる。
FIG. 10 shows the ball 132 with a counterbore and widened reset for the screw head; the post 81 has a tangent angle 8
It has a conical end with an opening angle that is less than or equal to the complementary angle to angle 82, which corresponds to 3. The screw 66 enters the screw 685 and the ball 132 is pressed against the edge 84.

第11A図は第10図実施例における設計の変形を示し
、ナット88aが、ねじ86bを保持するために、穴1
00に押入される。
FIG. 11A shows a variation on the design of the FIG.
It is pushed into 00.

第118図は支柱を上からみた図である。FIG. 118 is a view of the support column from above.

第12A図はスロット87を有する支柱を示し、このス
ロットの幅はねじ86aを保持するナツト88の幅に整
合する。
FIG. 12A shows a post with a slot 87 whose width matches the width of the nut 88 that holds the screw 86a.

第12B図は第12A図の線A−Aにおける断面を示す
FIG. 12B shows a cross section taken along line AA in FIG. 12A.

第13A図はナット88bが六89の内側に配置された
同様の設計を示す。ねじ頭は環状平面ll3上に載る。
FIG. 13A shows a similar design in which the nut 88b is placed inside the six 89. The screw head rests on the annular plane ll3.

第13B図は第13a図の線B−Bを通る断面を示す。Figure 13B shows a cross section through line B--B in Figure 13a.

第14図はテーパ端部116を有する支柱115を通る
断面を示す、ボール117は縁118上に載る。ボール
は初期応力のあるばねワッシャ119の力によって縁1
18に対して圧接され、この力はねじ120およびナツ
ト121によってボール17に伝達される。ねじ120
を締着する回転方向は、ベアリングリング123によっ
て所定の位置に保持されるベアリングキャップ122の
回転方向と同じである。
FIG. 14 shows a cross section through strut 115 with tapered end 116, ball 117 resting on edge 118. The ball is pushed to the edge 1 by the force of the prestressed spring washer 119.
18 and this force is transmitted to the ball 17 by a screw 120 and a nut 121. screw 120
The direction of rotation for tightening is the same as the direction of rotation of bearing cap 122, which is held in place by bearing ring 123.

ポンプが停止するときなどに生じるようなボール117
に過大な力が作用した場合、ボールは縁118から離れ
るように移動し、ばねワッシャl19は崩れる。その直
後にボールは動作位置に戻(snap back)され
、縁118によって中心が合わされる。
Ball 117, such as occurs when a pump stops, etc.
If too much force is applied to the ball, the ball will move away from the edge 118 and the spring washer l19 will collapse. Immediately thereafter, the ball is snapped back to its operating position and centered by edge 118.

第15図は第14図実施例と同様な設計を示し、特にテ
ーパ縁部126を有する円筒支柱125に適する。ばね
127はねじ型(コイル)ばねとして形成され、内方に
折り曲げられた3つのひも12 B (lash)によ
って支持される。
FIG. 15 shows a design similar to the FIG. 14 embodiment, particularly suitable for a cylindrical column 125 with a tapered edge 126. The spring 127 is formed as a coil spring and is supported by three lashes 12 B (lashes) bent inwardly.

【図面の簡単な説明】 第1図は磁気軸継手を有するポンプの断面図である。 第2図はシェルを有するベアリングの拡大図である。 第3図はシェルを支柱に固定する別の方法を示す図解図
である。 第4図はボールが溝を有するポンプの断面図である。 第5図および第6図は、それぞれ、ステムを有するボー
ルを示す図解図である。 第7図は穴を有するボールを備える実施例を示す図解図
である。 第8A図および第8B図は軸方向溝を有するボールを示
す図解図である。 第9図は僅かなアンダカットを形成する穴を有するボー
ルを示す図解図である。 第10図は支柱にねじ止めされたボールを示す図解図で
ある。 第11A図および第118図は穴にナツトが入れられた
第10図実施例の変形例を示す図解図である。 第12A図および第12B図はスロットに位置決めされ
たナツトを有する第10図実施例の変形例を示す。 第13A図および第13B図は穴に入れられたナツトを
有する第10図実施例の変形例を示す図解図である。 第14図はばねワッシャによって偏奇されたボールを有
する別の実施例を示す図解図である。 第15図はねじ型ばねを有する第14図実施例の変形例
を示す図解図である。 図において、17,52,61.61a、7191.1
01,111.117,130,132はボール、18
.18’、57,58.58a、?2,81.92,1
12,115,125は支柱、20,30.55はシェ
ル、24.51゜122はキャップ、 73.86a、8 .8B、88a、8 9はワ・ンシャ、12 62.62aはステム、66 6b、120,131はねじ 8b、121はナツト、11 7はねじ型ばねを示す。 特許出願人 カーステン・アー・ラング(ほか2名) 代理人  弁理士  山 1) 義 人第 図 第 図 2二X 第 図 第 図 第10 図 第 図 第12A図 第 図 第14 図 第15 図
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a pump with a magnetic shaft coupling. FIG. 2 is an enlarged view of a bearing with a shell. FIG. 3 is an illustrative view showing another method of fixing the shell to the support. FIG. 4 is a cross-sectional view of a pump in which the balls have grooves. FIGS. 5 and 6 are illustrative views showing a ball having a stem, respectively. FIG. 7 is an illustrative view showing an embodiment including a ball with a hole. FIGS. 8A and 8B are illustrative views showing a ball having an axial groove. FIG. 9 is an illustration showing a ball with a hole forming a slight undercut. FIG. 10 is an illustrative view showing a ball screwed to a column. 11A and 118 are illustrative views showing a modification of the embodiment of FIG. 10 in which a nut is inserted into the hole. 12A and 12B show a variation of the FIG. 10 embodiment having a nut positioned in the slot. 13A and 13B are illustrative views showing a modification of the FIG. 10 embodiment having a nut inserted into the hole. FIG. 14 is an illustrative view showing another embodiment with a ball biased by a spring washer. FIG. 15 is an illustrative view showing a modification of the embodiment of FIG. 14 having a screw-type spring. In the figure, 17, 52, 61.61a, 7191.1
01,111.117,130,132 is ball, 18
.. 18', 57, 58.58a,? 2,81.92,1
12, 115, 125 are struts, 20, 30.55 are shells, 24.51° 122 are caps, 73.86a, 8. 8B, 88a, 89 are washers, 1262.62a is a stem, 666b, 120, 131 are screws 8b, 121 is a nut, and 117 is a screw type spring. Patent Applicant Kirsten Ah Lang (and 2 others) Agent Patent Attorney Yama 1) Righteous Person Figure 22X Figure 10 Figure 12A Figure 14 Figure 15

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ロータを有するユニットを形成するインペラを備え
る、遠心ポンプのモータユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられた磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔され、前記ス
テップベアリングは共通の環状滑動領域を囲繞する固定
支柱および凹状キャップ上に固着された凸状部材からな
る、そのような遠心ポンプのモータユニットにおいて、 前記ステップベアリングの凸状部材はセラミック材料か
らなるボール(17)を含み、前記ボールは金属シェル
(20、30)中に置かれ、前記金属シェルの中心領域
(28、29)はポンプのモータユニットの固定部(1
2)の一部である前記支柱(18、18′)に固着され
ていることを特徴とする、遠心ポンプのモータユニット
。 2 球面状のシェル(20)が前記ボール(17)の表
面の半分以上を囲繞することを特徴とする、請求項1記
載の遠心ポンプのモータユニット3 ロータを有するユ
ニットを形成するインペラを備える、遠心ポンプのモー
タユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられた磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔され、前記ス
テップベアリングは共通の環状滑動領域を囲繞する固定
支柱および凹状キャップ上に固着された凸状部材からな
り、インペラロータユニットは正常動作中の力とは反対
方向に作用する異常な軸力を受け、前記異常な軸力はイ
ンペラロータユニットをボール(17、52)から離す
ように動かそうとする、そのような遠心ポンプのモータ
ユニットにおいて、前記ボール(17、52、61、6
1a、71、91、111)の球状表面の中心における
角度が180゜を超え、それによって赤道(22、26
)を越えて延びる環状領域がそのボールの赤道に対する
アンダカットを形成し、そして補助ベアリング部材(1
9、123)が、前記環状領域とともに、連続動作中の
動作クリアランス(26)および軸力がキャップ(24
、122)をボール(17、117)から引き離そうと
するときの滑動領域を形成することを特徴とする、遠心
ポンプのモータユニット。 4 ロータを有するユニットを形成するインペラを備え
る、遠心ポンプのモータユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられた磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔され、前記ス
テップベアリングは共通の環状滑動領域を囲繞する固定
支柱および凹状キャップ上に固着された凸状部材からな
る、そのような遠心ポンプのモータユニットにおいて、 ボール(61、61a)は支柱(58、58a)の穴に
固着されるステム部分(62、62a)を有する凹窩部
を有し、前記支柱はその周囲がボール(61、61a)
の残りの部分と同じ球面中にあるカラー部分(59、5
9a)を有することを特徴とする、遠心ポンプのモータ
ユニット。 5 支柱(58)の穴はステム(62)の表面上への圧
入を提供する環状ショルダ(64)を示すことを特徴と
する、請求項4記載の遠心ポンプのモータユニット。 6 そのカラーがボールの球面中にある回転体(68)
が支柱(58a)に固着されていて、かつボール(61
a)のステム(62a)が前記回転体(68)の穴(6
4a)に圧入によって保持されていることを特徴とする
、遠心ポンプのモータユニット。 7 ロータを有するユニットを形成するインペラを備え
る、遠心ポンプのモータユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられた磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔されていて、
前記ステップベアリングは固定支柱および環状滑動領域
を囲繞する対応の凹部上に固着される凸状部材からなる
、そのような遠心ポンプのモータユニットにおいて、 前記ボール(71、91、111)は座ぐり穴を有しか
つ棒状部材によって支柱(72、92、112)に固着
されることを特徴とする、遠心ポンプのモータユニット
。 8 前記棒状部材はねじ(73)であり、その頭部は支
柱(72)の内側にあることを特徴とする、請求項7記
載の遠心ポンプのモータユニット9 前記ねじ(73)
は中空であることを特徴とする、請求項8記載の遠心ポ
ンプのモータユニット。 10 前記ねじ(73)は座ぐり穴の内側に接着されて
いて、それによってボール(71)と支柱(72)との
間に水密封止(75)が形成されることを特徴とする、
請求項8記載の遠心ポンプのモータユニット。 11 前記ボール(111)の座ぐり穴は金属(118
)で充填されていて、前記金属は支柱(112)上にろ
う付けされていることを特徴とする、請求項7記載の遠
心ポンプのモータユニット。 12 ロータを有するユニットを形成するインペラを備
える、遠心ポンプのモータユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられた磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔されていて、
前記ステップベアリングは固定支柱および環状滑動領域
を囲繞する対応の凹部上に固着される凸状部材からなる
、そのような遠心ポンプのモータユニットにおいて、 前記ボール(91)は軸方向円状溝(97)を備えてお
り、かつ支柱(91)の中空端部(93)がステム(9
8)方向への摩擦を提供する多角形を形成することを特
徴とする、遠心ポンプのモータユニット。 13 ロータを有するユニットを形成するインペラを備
える、遠心ポンプのモータユニットであって、 前記インペラロータユニットは駆動部を有する装置の被
駆動部であり、ロータはステップベアリングに向かう軸
方向に向けられる磁力を生じる回転磁界を発生する駆動
部によって駆動され、ロータインペラユニットは球面状
の磁気透過性隔壁によって駆動部から離隔され、前記ス
テップベアリングは共通の環状滑動領域を囲繞する固定
支柱および凹状キャップ上に固着された凸状部材からな
る、そのような遠心ポンプのモータユニットにおいて、 前記ボール(130、117)はそのボールを縁(84
、118、126)に対して押し付けるねじ(66、8
6a、131、120、120a)を有する座ぐり穴を
備えることを特徴とする、遠心ポンプのモータユニット
。 14 前記ねじ(120、120a)は初期応力のある
ばね(119、127)によって懸架されていることを
特徴とする、請求項13記載の遠心ポンプのモータユニ
ット。 15 前記ばね(119)はワッシャ型のものであり、
かつ前記支柱はばね(119)およびボール(117)
のための座部(118)を形成するテーパ部分(116
)を含む円筒部(115)を有することを特徴とする、
請求項13記載の遠心ポンプのモータユニット。 16 円錐状の穴の縁(84)に対して押し付けられる
ボール(132)を備える、請求項16記載の遠心ポン
プのモータユニット。 17 ねじ(86a、131)が支柱に対して垂直に延
びる穴(87、89)に組み込まれたナット(88、8
8b)によって保持されていることを特徴とする、請求
項16記載の遠心ポンプのモータユニット。 18 前記ボール(17、61、61a)の半球がキャ
ップ(24)とともに滑動領域を形成し、かつセラミッ
ク材料からなり、他方アンダカット領域が、一部(59
、59a)が金属材料からなる補助ベアリング部材(1
9)とともに、動作クリアランス(26)を形成するこ
とを特徴とする、請求項1または4記載の遠心ポンプの
モータユニット。 19 請求項4記載のセラミックボールを備える支柱を
製造するための方法であって、 (a)研磨工程によって、ボール(61)の一方半球上
に凹窩部を形成し、その研磨工程によってボールの半径
より短い長さのステム(62)を形成し、 (b)深絞り工程によって、中空円筒端部を有する回転
体の形状をなす支柱(58)を作り、それによって前記
端部の内径がステム(62)の直径より僅かに小さいよ
うにし、 (c)前記端部の縁を外方に折り曲げてフランジ(67
a)を形成し、 (d)前記端部の内径が環状ショルダ(64)を形成す
る残りのリング部分の両側において僅かに増大されるよ
うにし、 (e)ボール(61)のステム(62)をフランジ(6
7a)の軸方向表面がボール(61)の平坦な環状表面
上に坐るまで前記ショルダ(64)を通して駆動し、そ
して (f)工具を使って角を除去してカラー(67a)の外
表面(59)がボール(61)の球面に整合する球面形
状になるようにする、製造方法。
[Scope of Claims] 1. A motor unit of a centrifugal pump, comprising an impeller forming a unit with a rotor, the impeller rotor unit being a driven part of a device having a drive part, the rotor facing a step bearing. the rotor impeller unit is separated from the drive by a spherical magnetically permeable bulkhead, the step bearings surrounding a common annular sliding area; In such a centrifugal pump motor unit consisting of a convex member fixed on a fixed post and a concave cap, the convex member of the step bearing comprises a ball (17) made of ceramic material, said ball having a metal shell. (20, 30), and the central area (28, 29) of said metal shell is a fixed part (1) of the motor unit of the pump.
2) A motor unit for a centrifugal pump, characterized in that it is fixed to the support column (18, 18') which is a part of the motor unit. 2. A motor unit of a centrifugal pump according to claim 1, characterized in that a spherical shell (20) surrounds more than half of the surface of the ball (17). A motor unit of a centrifugal pump, wherein the impeller rotor unit is a driven part of a device having a drive part, and the rotor is driven by the drive part that generates a rotating magnetic field that produces a magnetic force directed in an axial direction toward a step bearing. the rotor impeller unit is separated from the drive part by a spherical magnetically permeable bulkhead, said step bearing consisting of a convex member fixed on a fixed strut surrounding a common annular sliding area and a concave cap, the impeller rotor The unit is subjected to an abnormal axial force acting in the opposite direction to the force during normal operation, said abnormal axial force tending to move the impeller rotor unit away from the balls (17, 52). In the pump motor unit, the balls (17, 52, 61, 6
1a, 71, 91, 111) at the center of the spherical surface exceeds 180°, thereby
) forms an undercut with respect to the equator of the ball, and an annular region extending beyond the auxiliary bearing member (1
9, 123), together with the annular region, the operating clearance (26) and the axial force during continuous operation are the cap (24).
, 122) from the balls (17, 117). 4. A motor unit of a centrifugal pump, comprising an impeller forming a unit with a rotor, said impeller-rotor unit being a driven part of a device having a drive part, the rotor being oriented in an axial direction towards a step bearing. The rotor impeller unit is driven by a drive part generating a rotating magnetic field producing a magnetic force, the rotor impeller unit being separated from the drive part by a spherical magnetically permeable bulkhead, said step bearings being mounted on a fixed strut and a concave cap surrounding a common annular sliding area. In such a motor unit of a centrifugal pump, the ball (61, 61a) is a concave cavity having a stem portion (62, 62a) that is fixed to a hole in the support (58, 58a). The support has a ball (61, 61a) around it.
The color part (59, 5
9a) A motor unit for a centrifugal pump, characterized in that it has: 5. Motor unit of a centrifugal pump according to claim 4, characterized in that the bore of the strut (58) exhibits an annular shoulder (64) providing a press fit onto the surface of the stem (62). 6 A rotating body whose collar lies within the spherical surface of the ball (68)
is fixed to the support column (58a), and the ball (61
The stem (62a) of a) is inserted into the hole (6) of the rotating body (68).
4a) A motor unit for a centrifugal pump, characterized in that the motor unit is held by press-fitting. 7 A motor unit of a centrifugal pump, comprising an impeller forming a unit with a rotor, said impeller-rotor unit being a driven part of a device having a drive part, the rotor being oriented in an axial direction towards a step bearing. The rotor impeller unit is driven by a drive section that generates a rotating magnetic field that generates a magnetic force, and the rotor impeller unit is separated from the drive section by a spherical magnetically permeable partition.
In such a motor unit of a centrifugal pump, the step bearing consists of a convex member fixed on a corresponding recess surrounding a fixed column and an annular sliding area, wherein the balls (71, 91, 111) are counterbored. A motor unit for a centrifugal pump, characterized in that the motor unit has a structure and is fixed to a support column (72, 92, 112) by a rod-shaped member. 8. The centrifugal pump motor unit 9 according to claim 7, wherein the rod-shaped member is a screw (73), the head of which is located inside the column (72).
9. The centrifugal pump motor unit according to claim 8, wherein the motor unit is hollow. 10. characterized in that the screw (73) is glued inside the counterbore, thereby forming a watertight seal (75) between the ball (71) and the post (72),
A motor unit for a centrifugal pump according to claim 8. 11 The counterbore hole of the ball (111) is made of metal (118
), and the metal is brazed onto the strut (112). 12. A motor unit of a centrifugal pump, comprising an impeller forming a unit with a rotor, said impeller-rotor unit being a driven part of a device with a drive part, the rotor being oriented in an axial direction towards a step bearing. The rotor impeller unit is driven by a drive section that generates a rotating magnetic field that generates a magnetic force, and the rotor impeller unit is separated from the drive section by a spherical magnetically permeable partition.
In the motor unit of such a centrifugal pump, the step bearing consists of a convex member fixed on a corresponding recess surrounding a fixed column and an annular sliding area, wherein the ball (91) is arranged in an axial circular groove (97). ), and the hollow end (93) of the support (91) is provided with a stem (9
8) A motor unit of a centrifugal pump, characterized in that it forms a polygon that provides directional friction. 13. A motor unit of a centrifugal pump, comprising an impeller forming a unit with a rotor, said impeller-rotor unit being a driven part of a device having a drive part, the rotor having a magnetic force oriented in the axial direction towards a step bearing. The rotor impeller unit is separated from the drive by a spherical magnetically permeable bulkhead, said step bearings resting on fixed struts and concave caps surrounding a common annular sliding area. In such a centrifugal pump motor unit consisting of a fixed convex member, the balls (130, 117) are arranged so that the balls (130, 117) are attached to the edge (84).
, 118, 126) against the screws (66, 8
6a, 131, 120, 120a). 14. The motor unit of a centrifugal pump according to claim 13, characterized in that the screws (120, 120a) are suspended by springs (119, 127) with prestress. 15 The spring (119) is of a washer type,
and the support column includes a spring (119) and a ball (117).
A tapered portion (116) forming a seat (118) for
) having a cylindrical portion (115),
The centrifugal pump motor unit according to claim 13. 16. Motor unit of a centrifugal pump according to claim 16, comprising a ball (132) pressed against the edge (84) of the conical bore. 17 Nuts (88, 8) with screws (86a, 131) installed in holes (87, 89) extending perpendicularly to the column
17. The motor unit of a centrifugal pump according to claim 16, characterized in that it is held by 8b). 18 The hemisphere of said ball (17, 61, 61a) together with the cap (24) forms a sliding area and is made of ceramic material, while the undercut area partially (59
, 59a) is an auxiliary bearing member (1) made of metal material.
The motor unit of a centrifugal pump according to claim 1 or 4, characterized in that, together with (9), an operating clearance (26) is formed. 19. A method for manufacturing a strut equipped with a ceramic ball according to claim 4, comprising: (a) forming a concave portion on one hemisphere of the ball (61) by a polishing step; forming a stem (62) with a length shorter than the radius; (b) producing by a deep drawing process a strut (58) in the form of a rotating body with a hollow cylindrical end, such that the inner diameter of said end is equal to that of the stem; (62), and (c) bend the edge of said end outwards to form a flange (67).
(d) the inner diameter of said end is slightly increased on each side of the remaining ring portion forming an annular shoulder (64); (e) a stem (62) of the ball (61); flange (6
7a) drive through said shoulder (64) until the axial surface of the ball (61) sits on the flat annular surface of the ball (61), and (f) remove the corners using a tool to remove the outer surface of the collar (67a). (59) has a spherical shape that matches the spherical surface of the ball (61).
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