JPWO2002099283A1 - マグネットポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インペラとマグネットキャンからなる回転体が支持手段に回転可能に支持されると共にマグネットキャンをリアケーシングの外側から回転駆動するマグネットポンプに関し、特にフロントケーシング及びリアケーシングが合成樹脂で形成されたマグネットポンプに関する。
[背景の技術]
合成樹脂製のフロントケーシング及びリアケーシングを用いたマグネットポンプは、腐食性の液体を移送する用途等に使用されている。この種のマグネットポンプは、フロントケーシングによってポンプ室が形成され、リアケーシングによって前記ポンプ室と連続する円筒状空間が形成される。リアケーシングの円筒状空間には、リアケーシングに一端が固定された支持軸によって回転可能に支持された筒状のマグネットキャンが配置される。マグネットキャンの外側にはリアケーシングを介してマグネットキャンと磁気結合された回転駆動部が配置され、この回転駆動部の駆動力によってマグネットキャンを回転させる。マグネットキャンには、ポンプ室内部に収容されるインペラが一体的に結合される。このインペラの回転によってフロントケーシングの正面に設けられた吸込口から移送流体がポンプ室の内部に導入され、フロントケーシングの側面に設けられた吐出口から移送流体が吐出される。
マグネットキャンとインペラからなる回転体の摺動部は、インペラ吸込口付近の内径側に配置される。従って、移送流体に気泡が混入すると、移送流体と気泡の比重差により気泡が内側に集中し、摺動部の移送流体による冷却作用が不完全になって摺動部が発熱し易い。また、摺動部近傍に配置されたスピンドルボスは、周辺部材との間隔が小さいため、放熱し難くい。以上の点から、従来の合成樹脂ケーシングを用いたマグネットポンプでは、気泡混入による発熱及び放熱不良により、合成樹脂のケーシングが変形したり、溶融したりするという問題がある。
[発明の開示]
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、気泡混入時の発熱及び放熱不良を防止して信頼性の向上を図ったマグネットポンプを提供することを目的とする。
本発明に係るマグネットポンプは、フロントケーシングとリアケーシングとに分割されて内部に第1の収容空間とこれに連続する第2の収容空間と前記第1の収容空間の外周に沿う渦室とを形成し、前記第1の収容空間側に移送流体の吸込口を設けると共に前記渦室に吐出口を設けた合成樹脂製のケーシングと、このケーシングの第2の収容空間に収容された、全体が円筒状で外周部に従動マグネットが装着されたマグネットキャンと、このマグネットキャンを前記ケーシングに対して回転可能に支持する支持手段と、前記マグネットキャンの先端部に固定されて前記マグネットキャンと一体で回転すると共に、移送流体を中心部(例えばフロントケーシングの正面部)から吸入し径方向外側に向けて移送して外周部から吐出するための流路が内部に形成され、前記第1の収容空間に収容された円板状のインペラと、前記ケーシングを介して前記従動マグネットと磁気結合されて前記従動マグネットを介して前記インペラに回転駆動力を与える回転駆動手段とを備えたマグネットポンプにおいて、前記ケーシングの渦室は、前記フロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に前記インペラの外周部を取り囲むように形成してなり、前記渦室の入口には前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ケーシングを構成するフロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に、第1の収容空間の外周に沿って、インペラの外周部を取り囲むように渦室を形成し、この渦室の入口に前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部を形成するようにしている。このため、インペラの中心部から吸入されて外周部から吐出される移送流体に気泡が混入した場合でも、渦室の入口の張り出し部によって、インペラの外周部から排出された気泡がインペラの外側の面に沿って第1の収容空間側に戻るのを阻止することができる。このため、気泡は渦室を経て吐出口から効果的に排出され、回転体の摺動部付近に滞留する気泡が少なくなる。これにより、気泡混入時の回転体の摺動部での発熱を防止して、合成樹脂のケーシングの変形、溶融の発生を防止することができる。
インペラの外周と渦室の張り出し部との間隔は、インペラの径方向のガタによる移動量よりも僅かに大きく設定されていることが望ましい。また、対向する張り出し部の先端の間隔は、インペラの軸方向の軸受摩耗量を考慮して、インペラの軸方向の移動によってインペラの外周部が移動する距離よりも大きく設定して、インペラの外周部の吐出口が常に張り出し部で挟まれた間隙の内部に収まるようにすることが望ましい。張り出し部の間隔がこれよりも小さいと、インペラから排出された流体が張り出し部により干渉を受け、ポンプ性能上好ましくないからである。
本発明に係る他のマグネットポンプは、フロントケーシングとリアケーシングとに分割されて内部に第1の収容空間とこれに連続する第2の収容空間とを形成し、前記第1の収容空間側に移送流体の吸込口と吐出口とを設けた合成樹脂製のケーシングと、このケーシングの第2の収容空間に収容された、全体が円筒状で外周部に従動マグネットが装着されたマグネットキャンと、このマグネットキャンを前記ケーシングに対して回転可能に支持する支持手段と、前記マグネットキャンの先端部に固定されて前記マグネットキャンと一体で回転すると共に、移送流体を中心部(例えばフロントケーシングの正面部)から吸入し径方向外側に向けて移送して外周部から吐出するための流路が内部に形成され、前記第1の収容空間に収容された円板状のインペラと、前記ケーシングを介して前記従動マグネットと磁気結合されて前記従動マグネットを介して前記インペラに回転駆動力を与える回転駆動手段とを備えたマグネットポンプにおいて、前記マグネットキャンとインペラとの結合部に、これらの軸中心から径方向外側に向けて前記移送流体が流れる冷却穴を形成したことを特徴とする。
この発明によれば、マグネットキャンとインペラとの結合部に、これらの軸中心から径方向外側に向けて前記移送流体が流れる冷却穴を形成したので、移送流体への気泡混入等によって、支持手段の摺動部が発熱しても、摺動部近傍の流体や気泡が冷却穴を介して外側に放出及び攪拌され、摺動部から発生する熱を効果的に奪うため、摺動部近傍の温度上昇を防ぐことができる。
なお、ケーシングを構成するフロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に、第1の収容空間の外周に沿って、インペラの外周部を取り囲むように渦室を形成し、この渦室の入口に前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部を形成するようにすれば、前述した作用により、発熱及び放熱不良の発生をより一層防止することができる。
また、マグネットキャンとインペラとが、両者を径方向に貫通するピンによって結合されていると、締結部の締結力が、振動、経時変化又は熱によって低下したり、逆回転やポンプ停止時の慣性力によって低下するようなことが無い。このため、マグネットキャンとインペラの緩みによって摺動熱が発生する等の種々の不具合を防止でき、信頼性を向上させることができる。この場合、マグネットキャンとインペラの分解・組立も容易であり、部品毎の交換も可能になる。
なお、マグネットキャンとインペラとの結合面は、径方向に延びる回転動力伝達面を有することが望ましい。そのような構成とすると、インペラとマグネットキャンの回転方向(動力伝達方向)の固定は、主として回転動力伝達面によって行うことができるので、ピンに大きな負荷がかかることが無く、その分、ピンを細く、小さいものとすることができる。
マグネットキャンをケーシングに対して回転可能に支持する支持手段としては、第2の収容空間に配置されて後端部が前記リアケーシングの後端部に支持され先端部が第1の収容空間の中央部に向かって延びる軸支持体に支持されたスピンドルと、このスピンドルに回転可能に支持されてマグネットキャンの内周部に装着された円筒状の回転軸受とにより構成することができる。また、支持手段は、第2の収容空間に配置されて後端部がリアケーシングの後端部に回転可能に支持され先端部が第1の収容空間の中央部に向かって延びる軸支持体に回転可能に支持され、マグネットキャンの内周部に装着されたスピンドルと、このスピンドルの後端部をリアケーシングの後端部で回転自在に支持する後端軸受と、スピンドルの先端部を軸支持体で回転自在に支持する先端軸受とにより構成するようにしても良い。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は、この発明の一実施例に係るマグネットポンプの要部を示す断面図である。
合成樹脂製のケーシング1は、フロントケーシング2とリアケーシング3とに分割され、内部に第1の収容空間であるインペラ収容室4と、それに続く第2の収容空間であるマグネットキャン収容室5とを形成している。フロントケーシング2の前面には移送流体の吸込口6が、また、側面上部には吐出口7がそれぞれ設けられている。吸込口6及び吐出口7は、それぞれインペラ収容室4に連通する。マグネットキャン収容室5には、その先端がインペラ収容室4に臨むようにスピンドル8が配置されている。スピンドル8は、その後端がリアケーシング3の後端部に固定され、その先端がフロントケーシング2の吸込口6側の内周面の例えば3方からインペラ収容室4の中心に向かって延びる軸支持体9に支持されている。
マグネットキャン収容室5には、円筒状のマグネットキャン11が収容されている。マグネットキャン11は、内周側に螺旋溝12aが形成された円筒状の回転軸受12を介して、スピンドル8に回転可能に支持されている。マグネットキャン11は、円筒体13と、この円筒体13の外周に装着されたリング状の従動マグネット14とを有する。マグネットキャン11の前端には、円板状のインペラ21が固定されている。インペラ21は、前面中央部を吸込口22、外周部を吐出口23とする流路24を内部に有し、インペラ収納室4に収容され、回転によって移送流体を吸込口6,22からインペラ21の流路24の内部に導入し、吐出口23,7から吐出する。マグネットキャン11とインペラ21の嵌合部には、両者を径方向に貫通するピン31が装着され、このピン31によって両者が軸方向及び回転方向(但し、後述する回転動力伝達面63,64を有する場合には、軸方向のみで良い)に移動するのを規制している。また、マグネットキャン11とインペラ21の嵌合部には、両者を径方向に貫通する冷却穴32が形成されている。
インペラ21の外周部と対向するケーシング1の内壁には、インペラ21を外周側から取り囲む渦室41が形成されている。この渦室41は、フロントケーシング2とリアケーシング3とを分割する位置に、インペラ収容室4の外周に沿って形成されている。渦室41は、インペラ21の回転方向に、その断面積が吸込側から吐出側にかけて、ポンプ性能に応じて徐々に拡大されている。渦室41の入口、即ちインペラ21の吐出口23と対向する端部には、軸方向に両側から張り出す張り出し部41a,41bが形成されている。
インペラ21の前面には、環状のマウスリング42が装着されている。また、フロントケーシング2の内側の前記マウスリング42と対向する部分には、環状のフロントスラスト軸受43が装着されている。マウスリング42とフロントスラスト軸受43とは、通常運転時にマグネットキャン11が前方へスライドしているときに接触する。また、リアスラスト軸受44が、スピンドル8の、回転軸受12の後端面と対向する位置に装着されている。回転軸受12の後端面とリアスラスト軸受44とは、異常運転時にマグネットキャン11が後方にスライドしているときに接触する。
リアケーシング3を介してマグネットキャン11の従動マグネット14と対向する位置には、回転駆動手段を構成する駆動回転体51のリング状駆動マグネット52が従動マグネット14と磁気結合されて配置されている。駆動回転体51は、図示しない駆動軸を介してモータ等により駆動される。なお、駆動回転体51は、インペラ収容室4及びマグネットキャン収容室5からは隔離され、リアケーシング3と駆動体ケーシング53との間の空間に収容されている。
このマグネットポンプによれば、図示しないモータ等が回転軸を介して駆動回転体51を回転駆動して駆動マグネット52が回転すると、これと磁気結合された従動マグネット52も回転する。これにより、回転軸受12はスピンドル8の周りを摺動し、インペラ21が回転して吸込口6,22からインペラ21の流路24に移送流体が導入される。導入された移送流体は、吐出口23,7を介して外部に吐出される。
ここで、図2に示すように、インペラ21の中心の吸込口から吸入されて外周部の吐出口23から吐出される移送流体に気泡55が混入した場合、渦室41の入口の張り出し部41a,41bは、インペラ21から排出されて渦室41に混入された気泡55がインペラ21の外側の面に沿ってインペラ収容室4に戻るのを阻止する。このため、気泡55は渦室41内を周方向に移動して吐出口7から排出される。これにより、摺動部であるマウスリング42近傍に滞留する気泡が少なくなり、摺動部での発熱を防止して、合成樹脂のケーシング1の変形、溶融の発生を防止することができる。
図2において、インペラ21の外周と渦室41の張り出し部41a,41bとの間隔Aは、インペラ21の径方向のガタによる移動量よりも僅かに大きく設定されていることが望ましく、例えば10mm以内、好ましくは2mm程度に設定すると良い。また、張り出し部41aの先端と、インペラ21の吐出口23の前側内壁面との軸方向間隔Bは、マウスリング42とフロントスラスト軸受43との摩耗限度を考慮して、インペラ21が軸方向に最大限前に移動しても、吐出口23の前側内壁面が張り出し部41aの先端よりも前に出ない間隔に設定するのが望ましい。同様に、張り出し部41bの先端と、インペラ21の吐出口23の後側内壁面との軸方向間隔Cは、インペラ21の軸方向許容変位量を考慮して、インペラ21が軸方向に最大限後ろに移動しても、吐出口23の後側内壁面が張り出し部41bの先端よりも後ろに出ない間隔に設定するのが望ましい。張り出し部41aが吐出口23の前側内壁面より後ろに突出したり、張り出し部41bが吐出口23の後ろ側内壁面よりも前に突出したりすると、インペラ21の吐出口23から排出された流体が張り出し部41a,41bに当たって気泡がインペラ収容室4側に戻ってしまうからである。
なお、フロントケーシング2及びリアケーシング3は、渦室41の中央で分割されるようになっているので、張り出し部41a,41bは、通常の樹脂成形金型によって容易に成形することができる。
図3は、マグネットキャン11とインペラ21との結合部の軸方向からマグネットキャン11側に見た断面を示している。また、図4は、マグネットキャン11とインペラ21の結合前の状態を示す斜視図である。
図示のように、インペラ21の後端部の外周部とマグネットキャン11の先端部の内周部とで両者が軸方向に嵌合されている。インペラ21の嵌合部の外周には周方向4個所に径方向に突出する突起61が設けられ、これに対応するマグネットキャン11の嵌合部の内周には、突起61と嵌合する溝62が形成されている。これら突起61と溝62の側面、即ち径方向に延びる面が回転動力伝達面63,64を形成している。一方、インペラ21の嵌合部の外周の溝65の部分及びマグネットキャン11の突起66の部分には、両者が嵌合後に径方向に貫通する穴67,68,69及び切り欠き70がそれぞれ設けられており、このうち、対向する一対の穴67,68がピン31の嵌合用、他の穴69及び切り欠き70が図3に示すように冷却孔32として使用される。
ピン31は、マグネットキャン11をインペラ21に圧入嵌合させた後に、インペラ21の嵌合部の内周側からマグネットキャン11の嵌合部の外周側へ穴67,68を通じて径方向に両者が貫通するように装着される。ピン31は、先端に回転用六角穴31a、基端に回転用溝31bが形成され、側面に突起31cを有する。穴67には、ピン31の突起31cが嵌合する溝67aが形成されている。ピン31を穴67に挿入してから、回転用六角穴31aを使用してピン31を回転させ、突起31cを穴68の段部68aに係合させてピン31の抜けを防止する。ピン31を外す場合には、外周側からピン31の溝31bにドライバーの先端部を嵌合させて、ピン31を回転させながら押し込めばよいし、内周側からピン31を回転させた後、外周側からピン31を押し込んでも良い。
冷却穴32は、インペラ21の中央の吸込口22から吸入した流体を嵌合部の内側から外側へと排出する流路を形成する。このため、インペラ21の中央部での流体の滞留がなく、スピンドル8を効果的に冷却することができる。
図5は、本発明の他の実施例に係るマグネットポンプの要部を示す断面図である。先の実施例では、マグネットキャン11の支持手段を、固定のスピンドル8と、回転軸受12とにより構成したが、この実施例では、マグネットキャン11の中心部に固定された回転軸となるスピンドル81と、このスピンドル81の両端を回転可能に支持する軸受82,83とによって支持手段を構成している。軸受82は、リアケーシング3の後端部に固定され、軸受83はフロントケーシング2の内周面からインペラ収容室4の中心に向かって延びる軸支持体9に固定されている。また、この実施例では、マグネットキャン11とインペラ21とが一体で構成されているが、先の実施例と同様、別体で形成されてピン等により固定されていても良いことは言うまでもない。他の構成は、図1のマグネットポンプと同様であり、対応する部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。
この実施例によっても、基本的な動作は先の実施例と同様である。
以上述べたようにこの発明によれば、ケーシングを構成するフロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に第1の収容空間の外周に沿って、インペラの外周部を取り囲むように渦室を形成し、この渦室の入口に前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部を形成するようにしているので、インペラの中心部から吸入されて外周部から吐出される移送流体に気泡が混入した場合でも、渦室の入口の張り出し部によって、インペラの外周部から排出された気泡がインペラの外側の面に沿って第1の収容空間側に戻るのを阻止することができ、気泡混入時の回転体の摺動部での発熱を防止して、合成樹脂のケーシングの変形、溶融の発生を防止することができる。
またこの発明によれば、マグネットキャンとインペラとの結合部に、これらの軸中心から径方向外側に向けて前記移送流体が流れる冷却穴を形成したので、移送流体への気泡混入等によって、支持手段の摺動部が発熱しても、摺動部近傍の高温の流体や気泡が冷却穴を介して外側に放出及び攪拌され、発生する熱を効果的に奪い、摺動部近傍の温度上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施例に係るマグネットポンプの要部を示す断面図である。
図2は、同マグネットポンプの動作を説明するための要部拡大図である。
図3は、同マグネットポンプのインペラとマグネットキャンの結合部の軸方向断面図である。
図4は、同インペラとマグネットキャンの結合前の状態を示す斜視図である。
図5は、本発明の他の実施例に係るマグネットポンプの要部を示す断面図である。
Claims (5)
- フロントケーシングとリアケーシングとに分割されて内部に第1の収容空間とこれに連続する第2の収容空間と前記第1の収容空間の外周に沿う渦室とを形成し、前記第1の収容空間側に移送流体の吸込口を設けると共に前記渦室に吐出口を設けた合成樹脂製のケーシングと、
このケーシングの第2の収容空間に収容された、全体が円筒状で外周部に従動マグネットが装着されたマグネットキャンと、
このマグネットキャンを前記ケーシングに対して回転可能に支持する支持手段と、
前記マグネットキャンの先端部に固定されて前記マグネットキャンと一体で回転すると共に、移送流体を中心部から吸入し径方向外側に向けて移送して外周部から吐出するための流路が内部に形成され、前記第1の収容空間に収容された円板状のインペラと、
前記ケーシングを介して前記従動マグネットと磁気結合されて前記従動マグネットを介して前記インペラに回転駆動力を与える回転駆動手段と
を備えたマグネットポンプにおいて、
前記ケーシングの渦室は、前記フロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に前記インペラの外周部を取り囲むように形成してなり、前記渦室の入口には前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部が形成されている
ことを特徴とするマグネットポンプ。 - 前記マグネットキャンとインペラは、軸方向に嵌合され且つ、両者を径方向に貫通するピンによって結合されている
ことを特徴とする請求項1記載のマグネットポンプ。 - フロントケーシングとリアケーシングとに分割されて内部に第1の収容空間とこれに連続する第2の収容空間とを形成し、前記第1の収容空間側に移送流体の吸込口と吐出口とを設けた合成樹脂製のケーシングと、
このケーシングの第2の収容空間に収容された、全体が円筒状で外周部に従動マグネットが装着されたマグネットキャンと、
このマグネットキャンを前記ケーシングに対して回転可能に支持する支持手段と、
前記マグネットキャンの先端部に固定されて前記マグネットキャンと一体で回転すると共に、移送流体を中心部から吸入し径方向外側に向けて移送して外周部から吐出するための流路が内部に形成され、前記第1の収容空間に収容された円板状のインペラと、
前記ケーシングを介して前記従動マグネットと磁気結合されて前記従動マグネットを介して前記インペラに回転駆動力を与える回転駆動手段と
を備えたマグネットポンプにおいて、
前記マグネットキャンとインペラとの結合部に、これらの軸中心から径方向外側に向けて前記移送流体が流れる冷却穴を形成したことを特徴とするマグネットポンプ。 - 前記マグネットキャンとインペラは、軸方向に嵌合され且つ、両者を径方向に貫通するピンによって結合されている
ことを特徴とする請求項3記載のマグネットポンプ。 - フロントケーシングとリアケーシングとに分割されて内部に第1の収容空間とこれに連続する第2の収容空間とを形成し、前記第1の収容空間側に移送流体の吸込口と吐出口とを設けた合成樹脂製のケーシングと、
このケーシングの第2の収容空間に収容された、全体が円筒状で外周部に従動マグネットが装着されたマグネットキャンと、
このマグネットキャンを前記ケーシングに対して回転可能に支持する支持手段と、
前記マグネットキャンの先端部に固定されて前記マグネットキャンと一体で回転すると共に、移送流体を中心部から吸入し径方向外側に向けて移送して外周部から吐出するための流路が内部に形成され、前記第1の収容空間に収容された円板状のインペラと、
前記ケーシングを介して前記従動マグネットと磁気結合されて前記従動マグネットを介して前記インペラに回転駆動力を与える回転駆動手段と
を備えたマグネットポンプにおいて、
前記ケーシングは、前記フロントケーシングとリアケーシングとを分割する位置に前記第1の収容空間の外周に沿って前記インペラの外周部を取り囲むように渦室を形成してなり、前記渦室の入口に前記インペラの回転軸方向に両側から張り出す張り出し部を形成してなるものであり、
前記マグネットキャンとインペラとの結合部に、これらの軸中心から径方向外側に向けて前記移送流体が流れる冷却穴を形成したことを特徴とするマグネットポンプ。
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