JPH06509695A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体ポンプ この発明はシャフトに装着されたポンプ部の羽根車を有する電動モータ、及びハ ウジングからなる流体ポンプに関する。

この発明は、特に１０ｋｗ以上の範囲の電力を有する高出力ポンプに関する。

こうＩ７たポンプはこれまで配管システムではかなりの経費をもって組み込まれ るのを通常と１２でおり、そうした経費は主にポンプユニット固有の駆動がポン プハウジングの外部にフランジ固定したモータから行われるという事実により生 じていた。

１０ｋｗ以上のそうしたポンプ全体は、重くてかさばり、固定基台上に支持させ る特別な部材を要するので、既設の配管路に直接集約できなかった。

環境に有害な流体の揚水に用いられる特殊ポンプにおいて、ポンプ設計に関して は特別な法規がある。環境的に有害な揚水物の漏洩防止といったことには確実性 をもって安全が計られるべきである。このことはシャフトの通路のシール性に関 して特別な問題を生じさせる。これまで使用のポンプにおいては、回転シャフト はポンプハウジングの少なくとも一位置に留まっている。これはその部分に特別 なシール手段を設けなければならないということである。

この発明の目的は、コンパクトな構造を基礎とし、支持するのに特に問題なく配 管システムへ容易に組み込むことができ、更にはハウジング内でシャフトの通路 或いは引き出しを避けることで揚水物の漏洩を確実に防止するよう意図された典 型的な外置きの好適な流体ポンプを得ることである。

この発明によれば、その目的は、ハウジングが駆動モータ及びポンプ部の回転部 分を連帯して密閉的にシールされかつ外部へのシャフトの引き出しがないように 形成され、隔壁がシャフトの挿通孔を有しかつハウジング内部に設けられるポン プ部を駆動モータを含む駆動部と分離し、そして特殊圧を有する気体が駆動モー タを含む駆動部の空所に所在しているように意図された典型的な流体ポンプに見 合うことである。

外側から見て、この発明によるポンプのハウジングは完全に密閉シール構造であ る。外部に引き出されるようなシャフトの配置はない。このことは特に良好なハ ウジングの密閉シール性という結果をもたらす。ハウジングに内装された隔壁は ポンプ部を駆動部から完全に分離し、したがって実際には駆動部の空所に達する 揚水物が達しないようにすることができる。これは駆動部にどうしても損傷箇所 をつくってしまうような攻撃的な揚水物が含まれる場合に特に重要となる。この 分離はポンプ部及び駆動部間に配置された回転シャフトのシールにより更に高め られる。駆動部の空所における気体は圧力調整器によってその圧力を好適に調整 される。このことは一方の駆動部内の気体と他方のポンプ部における揚水物質と の間で均等な圧力を達成させることができる。気体圧は揚水物質の圧力と比較し てわずかに高い圧力にセットすることもまた可能である。回転シャフトと隔壁孔 との間のシールに加えて、それらによる気体圧は揚水物を駆動部から離れさせて おくのを援助する。

しかしながら、駆動部における気体圧の増加によって揚水物質のシールと保持と を操作するにも拘らず、どうしても幾らかの攻撃的揚水物は駆動部に達してしま うことが起こらざるを得ないかも知れない。故にこの発明では、溜まり部が駆動 部の空所に設けられ、オーバフローした揚水物を集める。オーバフローした揚水 物は例えばバルブを備えた戻し管からポンプ部に戻すことができる。そうして駆 動部の全体は攻撃的揚水物による損傷から好適に保護される。

駆動部は好適に水冷される。故に揚水物の流入と流出のための必要に応じたハウ ジングの開口を無視するなら、駆動部の区域内とハウジング全体内部には、電気 的接続のための唯一の通路と、冷却剤連絡のための１つの通路及びできれば圧縮 気体連絡のための１つの通路のみが設けられる。

駆動モータは好ましくはカップ形状のロータに装着された外周ロータモータの態 様でもって提供される。ロータフランジは駆動シャフトに直結される。モータは むしろ永久磁石及びステータ電流の電子整流によって励起されるものが選ばれる 。これらのモータは特にエアギャップで永久磁石磁束密度を増加させる磁束集束 原理に基づき、コンパクトな形態で構成することができる。また、それらは制御 しやすい。

そのポンプ全体の信頼性を更に高めるために、この発明では駆動モータのすべて の固定及び回転部がやむなくオーバフローした揚水物によって冒されない機械的 な密閉性をもって保護されるものを提供する。

できる限りコンパクトなポンプユニットを得るために、この発明による駆動モー タの直径はモータ長より大きく或いはモータ長にせいぜい同等となるように選択 され、また好ましくは回転ポンプ部の外周径と駆動モータの直径は同等である。

外周ロータモータはロータに片持ち梁支持により構成することができる。“片持 ち梁支持”とはカップ形又は鐘形状のロータが周縁部を有しかつロータフランジ が回転軸に対して垂直に展張し、駆動シャフトがロータフランジにシャフト連結 部を介して連結されかつロータの内部に突出しないことを意味する。この”片持 ち梁支持”は、ステータの内装が外方に向かって露出するようロータフランジか らハウジングの環状基へと遠く離れた側面にステータを密閉的に接続するため、 ロータフランジに面するステータを密閉的にシールする可能性を与える。これに よってステータ区域におりるモータの冷却は改善される。

しかし、駆動部及びポンプ部間の隔壁区域でモータシャフトを支持するか、もｔ ＝＜は、ポンプ部の外部でもモータシャフトを支持することに加えて、駆動部の 後端部においてモータシャフトを支持することも可能である。

提案されたタイプの設計では、密閉シールを防爆形にまで高めることもとりわけ 簡明である。

この発明の実施例について次の図面に基づいて詳しく説明する。

図１ｉ１流体ポンプの第１実施例の縦断面図を示し、図２は流体ポンプの第２実 施例の駆動部を示し、他の部分は図１の実施例の構成による縦断面図の図１に示 す流体ポンプ２は駆動部４及びポンプ部６に分離して考えることができ、駆動部 ４及びポンプ部６は例えば軽金属又はプラスチックスにより密閉的にシールされ たハウジングＢ内に形成される。

図１の左側でハウジング８はステータ１２が密閉的シール方法でもって装着され ている内側にカバーリング１０で部分的に閉塞され、前記ステータ１２は、側面 がカバーリング１０から離れた側面にシールされたハウジング壁１１が設けられ ている。

ステータＩ２を被うカップ形状のロータ１４は、ロータフランジ１５及びシャフ ト連結部１６を介して、駆動シャフト１８の大径部１８ａに接続されている。

駆動部４及びポンプ部６間のハウジング８はシャフト１８を回転自在に支持する 軸受部材２０を有する貫通孔２４を備えた隔壁２２で分離されている。シール２ １は軸受部材２０に隣接して設けられている。

故に密閉的にシールされた空所２５は駆動部４に形成され、駆動部４には圧縮気 体である例えば空気が存在している。

ロータフランジ１５の単に外側に出した前述のカップ形状のロータ１４．１５の 支持は片持ち梁に関するものである。

シャフト１８は大径部１８ａに連なる小径部１８ｂを有し、その小径部には羽根 車２６がキー結合１７である。羽根車２６は、周知のように、放射通路２８及び 環状溝３２を有し、吸入口Ｅから揚水空所Ｋに入る揚水物は環状溝３２を通過し 、、それから回転中の羽根車２６の遠心力によって、放射通路２８を通過１２て 外周環状通路３０に入って加速され、その揚水物が吐出口Ａかも矢印方向に軸方 向へ吐出されるようになっている。

図示されていないが、ステータ１２及びロータ１４からなる駆動モータを制御す る管理部がある。配線の導出部３８が図１の上部左側に示されている。

図１の下部左側に、圧縮気体連絡部３４及び冷却剤連絡部３６が配列されでいる 。前記圧縮気体連絡部３４を通って、圧力調整器４０による調節された圧縮気体 は空所２５における気体圧力で、かつ、ポンプ部６における揚水物に７えられた 力で、駆動部４の空所２５に送り込まれ、少なくとも揚水物の圧力と同等に高く なるように設定される。それによって圧縮気体はシャフト部１８ａの領域でオー バフローするかなりの揚水物に対して逆圧を加えるので、シ・−ル２１のシール 効果は更に高められる。

例えば、冷却水は例えば冷却剤連絡部３６を紅て駆動部４の一部に流入し、図示 していないが冷却通路を介して駆動モータを通る。

ハウジング８の下部において、溜まり部４２が駆動部４に設けられている。この 溜まり部４２は駆動部及びポンプ部間が非常に堅固であるにも拘らず駆動部に流 入してしまった揚水物の小量を集めるのを補助する。

駆動部４区域のバルブ４６に設けられた戻し通路４４は、溜まり部４２から環状 通路３０に延びて揚水物を必要ならば溜まり部４２からポンプ部に戻せるように なっている。

電気配線用の引き出し又は通路３８、圧縮気体及び冷却剤の連絡部３４と３６の それぞれを除いては、ハウジング８全体では引き出し部はない（もちろん揚水物 の吸入口Ｅ及び吐出口Ａは別としてである）。シャフトは隔壁２２の区域に支持 される。シャフト区域を浸透する揚水物の場合、その揚水物は外部には漏洩しな いが、オーバフローした揚水物を戻すために溜まり部４２に集められる空所２５ 内に流入するのみである。

図２は図１と同様な実施例を示すが、図２ではロータの支持部の異なる構造のも のである。

図１によればカバーリングｌＯはハウジング８の左側後端に敗けられているが、 図２の実施例ではハウジングの左側後端壁に設けられた閉じ蓋１１０を備えてお り、この閉じ蓋はハウジング内部に突出した軸受保持延出部１１１に連なって形 成されている。この軸受保持延出部１１１に配置されたものは駆動シャフト１１ ８用の軸受部材１２０である。軸受部材１２０に加えて軸受を保護するシール１ ２１が軸受保持延出部の内側に設けられている。

隔壁２２の区域では補助のシール１２３が設けられている。この実施例では閉じ 蓋１１０はハウジング全体の密閉的シール効果が得られるようキャンプ又はこれ に類似のもので外側から閉塞することができる。シール区域においては、好まし くは補助的な支持部材を交互にポンプ部の外側に配列することができる。

図１に示す実施例ではまたステータがロータフランジ１５の区域で開放されるよ うに変更でき、カバ・−リング１０の中央部はキャップで閉塞される。

補正書の闘訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年１０月１２［ 特許庁長官　麻　生　渡　殿　μｓ １、特許出願の表示 国際出願番号　ＰＣＴ／ＥＰ９２１００８１２呑２、発明の名称 流体ポンプ ３、特許出願人 住　所　ドイツ連邦共和国、シュタルンベルク、Ｄ−８１３０ベテルスブルネル 　ストラッセ　２番地ｒ、　称　マグネット　モータ　ゲゼルシャフト　フユー ルマグネットモータリッシエ　テクニークミット　ベシュレンクテル　ハフラン グ代　表　者　ハイデルベルク、ゴノツエ国　籍　ドイツ連邦共和国 ４、代理人 住　所〒１０３東京都中央区東日本橋３丁目４番１０号ヨコヤマビル６階 第１０．１１．１２．１３頁 特許請求の範囲 ］ ７　１、ポンプ部（６）のシャフト（１８，１１８）に装着された羽根車（２６ ）を有する電動モータ（１２−１５）と、ハウジング（８）とを備え、ハウジン グは、ポンプ部の駆動モータ（１２−１５）とポンプ部（６）の回転部分（１８ ，２６）とを接続可能に密閉してシールされかつシャフトを外部に引き出すこと なく形成され、さらに内部にシャフト挿通孔（２４）有してポンプ部（６）から 駆動モータ（１２−１５）を含む駆動部（４）を分離させる隔壁（２２）が設け られ、駆動部（４）の空所（２５）では駆動モータが配置されて特殊圧を有する 気体を少なくとも優勢的に含み、前記、駆動モータが隔壁の側面に配置されるロ ータ底部（１５）を伴ったカップ形状の外部ロータを有し、外部ロータは隔壁（ ２２）において片持ち梁支持部（２０）を有し、また駆動モータ（１２−１５） が永久磁石による励磁とステータ電流の電子整流によるモータとして構成された ことを特徴とする流体ポンプ。

２、シール（２１，１２３）がポンプ部（６）及び駆動部（４）間の回転シャフ ト（１８，１１８）に設けられたことを特徴とする請求項ｌ記載の流体ポンプ。

３、ポンプ部（６）の揚水物と駆動部（４）内の気体との間で圧力を平衡させる ことを特徴とする請求項１及び２記載の流体ポンプ。

４、気体はポンプ部（６）の揚水物よりも高い圧力であることを特徴とする請求 項１及び２記載の流体ポンプ。

５、揚水物及び気体間の圧力変化を気体圧調整によって調節可能な圧力調整器（ ４０）力で設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいづれか１に記載の流体 ポンプ。

６、駆動モータが１０ｋｗ以」−の電力のものであることを特徴とする請求項１ 〜５のいづれかｌに記載の流体ポンプ。

７、駆動部（４）内の空所に、ポンプ部からオーバフローした揚水物を集める溜 まり部（４２）が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいづれが１に記載 の流体ポンプ。

８、戻ｌ−管（４４）によって溜まり部（４２）の内容物がポンプ部（６）から 排出されることをＭとする請求項７記載の流体ポンプ。

９、駆動部（４）力Ｑｆｌ＆を備えかつ冷却剤連絡部（３８，３６）及び／又は 圧縮気体連絡部（３４）を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいづれか １に記載の流体ポンプ。

１０、ロータ底部（１５）が駆動シャフトに直結されていること特徴とする請求 項１〜９のいづれか１に記載の流体ポンプ。

１１、駆動モータがエアギヤツブで永久磁石磁束密度を増加させる磁束集束原理 に基づいて構成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいづれか１に記載の流 体ポンプ。

１２、駆動モータのすべての固定部及び回転部が、オーバフローしたかなりの攻 撃的揚水物に接触して冒されないよう機械的に密閉して保護されていることを特 徴とする請求項１〜１１のいづれか１に記載の流体ポンプ。

１３、駆動モータ用の液体冷却手段（３６）によるものであることを特徴とする 請求項１〜１２のいづれか１に記載の流体ポンプ。

１４、駆動モータの直径がモータ長さよりも大きく又はせいぜい同等であること を特徴とする請求項１〜１３のいづれかｌに記載の流体ポンプ。

１５、ポンプ部（６）の回転部分の直径が駆動部（４）の駆動モータの直径にほ ぼ同等であることを特徴とする請求項１〜１４のいづれか１に記載の流体ポンプ 。

１６、カップ形状の外部ロータ（１４，１５）が外側の一偵１面からステータ（ １２）に結合とべまたステータ内部（１３）が周囲に向かって開かれかつ駆動部 （４）の空所に向かって密閉的にシールされていることを特徴とする請求項１０ 〜１５のいづれか１に記載の流体ポンプ。

１７、外部ロータが外側の一便１面からステータ（１２）に結合され、またステ ータ内部（１３）が周囲に対して密閉的にシールされかつ駆動部（４）の空所に 向かって開かれていることを特徴とする請求項１〜１５のいづれかｌに記載の流 体ポンプ。

１８、ステータ（１２）の内部（１３）が周囲及び駆動部（４）の空所に向かっ て密閉的にシールされていることをＭとする請求項１〜１５のし）づれかｌに記 載の流体ポンプ。

１９、駆動シャフトが、駆動部（４）及びポンプ部（６）間の支持もしくはポン プ部（６）の外側の支持に加えて、ロータ（１４，１５）とステータ（１２）の ほぼ中央にあるハウジング（８）の例えば閉じ！（１１０，１１１）の形状の後 端部材に支持されていることを特徴とする請求項１〜１５のいづれかｌに記載の 流体ポンプ。

２０、駆動部（４）及びポンプ部（６）の外見上密閉的にシールされた構成が” 防爆形”のカテゴリに拡大されることを特徴とする請求項１〜１９記載の流体ポ ンプ。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ハイデルベルク、ゴッツエドイツ連邦共和国、シュタルンベル ク　ペル力　Ｄ−８１３６，アムヒューゲル　１６番地 （７２）発明者　エールハート、ベータードイツ連邦共和国、ミュンヒエン７０ ．Ｄ−ｓｏｏｏ　、ザールブルクストラッセ　２４ａ番地（７２）発明者　スタ ックマン、オツトー・ウィルヘルムドイツ連邦共和国、レックリングハウゼン、 　Ｄ−４３５０，リッツストラッセ　３１番地（７２）発明者　フィッシャー、 ローランドドイツ連邦共和国、ポーツム、　Ｄ−４６３０゜マルクストラッセ　 ３９９番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポンプ部（６）のシャフト（１８，１１８）に装着された羽根車（２６）を 有する電動モータ（１２−１５）、及びハウジングからなって、ハウジング（８ ）が駆動モータ（１２−１５）とポンプ部（６）の回転部分（１８，２６）とを 連結的に密閉的にシールされかつシャフトが外部に引き出されることなく形成さ れ、シャフト挿通孔（２４）を有しかつ駆動モータ（１２−１５）を含む駆動部 （４）をポンプ部（６）から分離させる隔壁（２２）がハウジング（８）内部に 設けられ、また特殊圧を有する気体が騒動モータを含む駆動部（４）の空洞部（ ２５）に少なくとも優勢的に含有されていることを特徴とする流体ポンプ。 ２．シール（２１，１２３）がポンプ部（６）及び駆動部（４）間の回転シャフ ト（１８，１１８）に設けられたことを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。 ３．ポンプ部（６）の揚水物と駆動部（４）内の気体との間で圧力を平衡させる ことを特徴とする請求項１及び２記載の流体ポンプ。 ４．気体はポンプ部（６）の揚水物よりも高い圧力であることを特徴とする請求 項１及び２記載の流体ポンプ。 ５．揚水物及び気体間の圧力変化を気体圧調整によって調節可能な圧力調整器（ ４０）が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいづれか１に記載の流体ポ ンプ。 ６．駆動モータが１０ｋｗ以上の電力のものであることを特徴とする請求項１〜 ５のいづれか１に記載の流体ポンプ。 ７．駆動部（４）内の空所に、ポンプ部からオーバフローした揚水物を集める溜 まり部（４２）が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいづれか１に記載 の流体ポンプ。 ８．戻し管（４４）によって溜まり部（４２）の内容物がポンプ部（６）から排 出されることを特徴とする請求項７記載の流体ポンプ。 ９．駆動部（４）が記線を備えかつ冷却剤連絡部（３８，３６）及び／又は圧縮 気体連絡部（３４）を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいづれか１に 記載の流体ポンプ。 １０．駆動モータが駆動シャフトにロータフランジ（１５）を直結した外周ロー タモータとして構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいづれか１に記 載の流体ポンプ。 １１．駆動モータ（１２−１５）が永久磁石による励磁及びステータ電流の電子 整流によるモータとして構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいづ れか１に記載の流体ポンプ。 １２．駆動モータがエアギャップにおける永久磁石の磁束密度を増加させる磁束 集束原理に基づいて構成されていることを特徴とする請求項１１記載の流体ポン プ。 １３．駆動モータのすべての固定部及び回転部が、オーバフローしたかなりの攻 撃的揚水物に接触して冒されないよう機械的に密閉して保護されていることを特 徴とする請求項１〜１２のいづれか１に記載の流体ポンプ。 １４．駆動モータ用の液体冷却手段（３６）によるものであることを特徴とする 請求項１〜１３のいづれか１に記載の流体ポンプ。 １５．駆動モータの直径がモータ長さよりも大きく又はせいぜい同等であること を特徴とする請求項１〜１４のいづれか１に記載の流体ポンプ。 １６．ポンプ部（６）の回転部分の直径が駆動部（４）の駆動モータの直径にほ ぼ同等であることを特徴とする請求項１〜１５のいづれか１に記載の流体ポンプ 。 １７．外周ロータモータが隔壁（２２）に配置されたロータ（１４，１５）の片 持ち梁支持部（２０）を有することを特徴とする請求項１〜１６のいづれか１に 記載の流体ポンプ。 １８．駆動モータのロータ（１４，１５）がカップ形状であって外側の一側面か らステータ（１２）に結合され、またステータの内装部（１３）が周囲に向かっ て開かれかつ駆動部（４）の空所に向かって密閉的にシールされていることを特 徴とする請求項１７記載の流体ポンプ。 １９．駆動モータのロータ（１４，１５）がカップ形状又は鐘形状であって外側 の一側面からステータ（１２）に結合され、またステータの内装部（１３）が周 囲に向かって開かれかつ駆動部（４）の空所に向かって密閉的にシールされてい ることを特徴とする請求項１７記載の流体ポンプ。 ２０．ステータ（１２）の内装部（１３）が周囲に向かって開かれかつ駆動部（ ４）の空所に向かって密閉的にシールされていることを特徴とする請求項１７記 載の流体ポンプ。 ２１．駆動シャフトが、駆動部（４）及びポンプ部（６）間の支持もしくはポン プ部（６）の外側の支持に加えて、ロータ（１４，１５）とステータ（１２）の ほぼ中央にあるハウジング（８）の例えば閉じ蓋（１１０，１１１）の形状の後 端部材に支持されていることを特徴とする請求項１〜１６のいづれか１に記載の 流体ポンプ。 ２２．駆動部（４）及びポンプ部（６）の外見上密閉的にシールされた構成が“ 防爆形”のカテゴリに拡大されることを特徴とする請求項１〜２１記載の流体ポ ンプ。