KR100190807B1 - Magnet pumps - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract
본원발명은 자기 수단을 갖고 그 임펠러의 외부로부터 회전가능하게 구동하는 밀폐형 임펠러와, 흡입구와 토출구 및 펌프실을 포함하여, 임펠러가 케이싱의 펌프실에 회전가능하게 내장된 펌프 케이싱과, 임펠러의 흡입측에 제공되고 케이싱에 고정된 고정부와 임펠러에 고정된 이동부를 구비하여 임펠러상에 작용하는 반경방향 힘과 스러스트 힘을 지지하도록 성형된 베어링, 임펠러를 회전가능하게 구동하도록 임펠러의 자기 수단상에 자기력을 제공하는 수단으로 구성되어, 임펠러의 흡입측상에 케이싱의 비접액부상에 장착되고 임펠러의 회전축심의 방향에 대하여 임펠러를 대향한 구동자력기구, 및 구동 자력 기구의 중심과 임펠러의 회전축심에 의하여 한정된 베어링의 중심을 관통하여 형성되어, 흡입구와 펌프실사이를 연통하는 유체 유입로를 포함하는 마그네트 펌프로서, 자기수단은 임펠러내에 매설된 영구자석에 의하여 형성되고, 영구자석은 원판형이고 임펠러의 회전축심에 수직으로 배향되며, 베어링의 외측 직경은 임펠러에 매설된 영구자석의 내측 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.The present invention includes a sealed impeller having magnetic means and rotatably driven from the outside of the impeller, a pump casing in which the impeller is rotatably embedded in the pump chamber of the casing, and the suction side of the impeller. Provided with a fixed part fixed to the casing and a moving part fixed to the impeller, a bearing shaped to support radial and thrust forces acting on the impeller, and a magnetic force on the magnetic means of the impeller to rotatably drive the impeller A driving magnet mechanism mounted on the non-contacting part of the casing on the suction side of the impeller and opposed by the impeller to the direction of the axis of rotation of the impeller, and a bearing defined by the center of the driving magnet mechanism and the axis of rotation of the impeller It is formed through the center of the fluid inflow path between the intake port and the pump chamber A magnetic pump comprising: a magnetic means is formed by a permanent magnet embedded in an impeller, the permanent magnet is disc-shaped and oriented perpendicular to the axis of rotation of the impeller, and the outer diameter of the bearing is the inside of the permanent magnet embedded in the impeller It is characterized by smaller than the diameter.
Description
제1도는 본 발명의 실시에를 나타낸 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention,
제1a도는 제1도의 요부를 나타낸 모식도,Figure 1a is a schematic diagram showing the main part of Figure 1,
제1b도는 제1a도의 요부의 평면도,1b is a plan view of the main portion of FIG.
제2도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도,2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the present invention;
제2a도는 제2도의 자석의 상태를 나타낸 모식도,Figure 2a is a schematic diagram showing the state of the magnet of Figure 2,
제2b도는 제2a도의 종단면도,2b is a longitudinal sectional view of FIG. 2a,
제3도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도,Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing another embodiment of the present invention,
제4도(a)(b)(c)는 본 발명의 베어링의 다른 실시예를 나타낸 개요도로서, (가)는 평면도, (나)는 단면도,Figure 4 (a) (b) (c) is a schematic diagram showing another embodiment of the bearing of the present invention, (a) is a plan view, (b) is a sectional view,
제5도는 본 발명의 임펠러의 실시예를 나타낸 요부 종단면도,5 is a longitudinal sectional view showing main parts of an embodiment of the impeller of the present invention;
제6도는 종래의 마그네트 펌프를 나타낸 종단면도,6 is a longitudinal sectional view showing a conventional magnet pump,
제6도 a는 종래의 마그네트 펌프의 압력-유량 성능곡선,6 is a pressure-flow performance curve of a conventional magnet pump,
제7도는 다른 종래의 마그네트 펌프를 나타낸 종단면도이다.7 is a longitudinal sectional view showing another conventional magnet pump.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 케이싱 1a : 흡입력 커버1: Casing 1a: Suction Cover
1b : 배면 커버 1c : 펌프실1b:
1d : 흡입구 1e : 토출구1d: suction port 1e: discharge port
1f : 고정측 베어링 1g : 회전측 베어링1f: fixed side bearing 1g: rotary side bearing
1k : 유입로 2 : 임펠러1k: inflow path 2: impeller
2b, 23, 34 : 마그네트 요크2b, 23, 34: magnet yoke
2c, 12, 22, 32, M1∼M8 : 영구자석2c, 12, 22, 32, M1 ~ M8: permanent magnet
2g, 63 : 날개 2h, 64 : 주판(主板)2g, 63:
5 : 고정자 5b : 철심5:
5c : 코일 7 : 모터커버
7b : 커넥터 7c : 공기 공급구7b:
10 : 볼 베어링 11a : 흡입케이싱 커버10 ball bearing 11a suction casing cover
11b : 배면 케이싱 커버 11c : 보강판11b: rear casing cover 11c: reinforcement plate
20 : 회전축심 35 : 나사20: axis of rotation 35: screw
50 : 섭동면(구면) 51 : 홈50: perturbation surface (spherical) 51: groove
52 : 화살표(회전방향) 54 : 나사부52: arrow (rotation direction) 54: screw portion
55 : 슬라이딩면(원주면) 56 : 슬라이딩면(평면)55: sliding surface (circumferential surface) 56: sliding surface (plane)
57 : 슬라이딩면(원통면) 60b : 상류커버57: sliding surface (cylindrical surface) 60b: upstream cover
60c : 하류커버 60d : 접합부60c:
61d : 접합부 61b,61c : 용기61d:
62b : 상류 임펠러 62c : 하류 임펠러62b: upstream
62d : 접합면 F1 : 자기 흡인력62d: joint surface F1: magnetic attraction force
F2 : 드러스트럭 S, S1∼S6 : 돌기F2: Drust S, S1-S6: Projection
K1∼K6 : 코일 B : 베어링K1 to K6: Coil B: Bearing
본 발명은 자석을 매립한 임펠러를 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하도록 한 소위 마그네트 펌프에 관한 것으로, 특히 임펠러의 속에 매설된 자석이 임펠러의 회전 축심 방향에 떨어진 위치에 있는 영구자석 또는 고정자로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동되는 액셜(axial) 갭형의 자력전달기구를 채용하고 있는 마그네트 펌프에 관한 것으로, 접액 부분의 구조가 간단하기 때문에 각종 약액의 이송이나 순환에 적합한 것이다.BACKGROUND OF THE
상기한 마그네트 펌프의 대표적인 예를 제6도 및 제7도에 나타낸다. 제6도에 나타낸 마그네트 펌프는 영구자석 끼리의 마그네트 커플링의 원리를 이용하여 펌프의 임펠러를 회전가능하게 구동하도록 한 것으로서, 펌프의 케이싱(1)은 흡입커버(1a)와 배면커버(1b)를 조합하여 이루어지고, 임펠러(2)를 수용하는 펌프실(1c), 이송하는 유체를 흡입하는 흡입구(1d) 및 임펠러(2)에 수용하는 펌프실(1c), 이송하는 유체를 흡입하는 흡입구(1d) 및 임펠러(2)에 의하여 승압된 유체를 토출하는 토출구(1e)가 구비되고, 배면커버(1b)의 비 접액부에는 도시하지 않은 모터등의 구동원에 의하여 회전가능하게 구동되는 주축(3)에 고정된 마그네트 요크(3a)와, 이 마그네트 요크(3a)의 배면커버(1b)에 대향하는 면에 링형상으로 고착된 영구자석(3b)이 구비되고, 펌프실(1c)의 내부에 회전 자유롭게 수용된 임펠러(2)의 내부에는 마찬가지로 링형상의 마그네트 요크(2b)에 링 형상의 영구자석(2c)이 고착되어 매설되고, 주축(3)의 회전에 의하여 임펠러(2)가 회전가능하게 구동되어 유체가 이송된다. 상기 링형상의 영구자석(2c)과 영구자석(3b)과는 각각 링형상으로 성형된 한 개의 영구자석이더라도 좋고, 또 복수개의 영구자석을 링형상으로 배열해도 좋다. 어떤 경우이더라도 영구자석(2c, 3b)이 서로 대향하는 면에 있어서는 N극과 S극이 교대로 링형상으로 배열되도록 착자(着滋)되어 있다. 임펠러(2)가 정지하고 있는 상태에 있어서 임펠러(2)에 작용하는 힘은 주로 영구자석(2c, 3b)의 자기흡인력(F1)이기 때문에, 임펠러(2)는 배면 커버(1b)의 쪽을 밀려 붙혀지고 이상상태로부터 펌프는 기동하게 되기 때문에 배면커버(1b)의 측에는 고정측의 베어링(1f)을 설치하고, 그리고 임펠러(2)의 배면에는 회전측의 베어링(1g)을 설치하여 드러스트 하중과 래디얼 하중을 지지하고 있다.Representative examples of the magnet pump described above are shown in FIGS. 6 and 7. The magnet pump shown in FIG. 6 is configured to rotatably drive the impeller of the pump by using the principle of magnet coupling between permanent magnets. The
이 임펠러(2)의 회전을 지지하는 베어링에 관하여, 본 명세서에서는 필요에 따라 회전측의 주동(周動)부재(베어링 1g), 고정측의 주동부재(베어링 1f)를 각각 베어링이라 칭하고 또, 이들을 1쌍으로 베어링이라고 칭하기로 한다.Regarding the bearing which supports the rotation of this
또한, 제6도에 있어서, 임펠러(2)에 작용하는 자기흡인력(F1)의 화살표는 힘이 작용하는 위치를 엄밀하게 나타낸 것이 아니라 단순히 자기 흡인력의 회전축심방향의 분력(分力)을 나타낸 것이다.In FIG. 6, the arrow of the magnetic attraction force F1 acting on the
임펠러(2)가 회전하면 유체는 승압되고, 그 유체압은 임펠러(2)를 흡인측으로 압압하는 드러스트력(F2)으로서 작용한다. 따라서 흡인력 커버(1a)에는 고정측의 베어링(1h)이 설치되고, 또 임펠러(2)의 상기 베어링(1h)에 대향하는 부분에는 회전측의 베어링(2j)이 설치되어 있다. 영구자석(2c, 3b)의 자기 흡인력(F1)의 크기는 임펠러(2)에 인가되는 유체의 힘에 의하여 변화하고, 또, 드러스트력(F2)의 크기도 유체압에 의하여 변화한다. 지금, 펌프의 임펠러의 회전수를 일정 속도로 회전시켰을 경우에 대하여 제6a도의 압력-유량 성능 곡선을 참조하여 설명하면, 종축(H)은 펌프의 토출압력을 나타내고, 횡축(Q)은 펌프의 유량을 나타낸 것으로, 통상 제6도와 같은 원심력 펌프는 토출측의 밸브를 폐쇄 상태로 하여 펌프를 시동하므로 펌프의 운전점은 A점에 있고, 토출측 밸브의 개방도를 서서히 개방하면 펌프의 운전점은 실선(a)을 따라 오른쪽 방향으로 이동하여 점 B에 도달한다. 이점 A-B의 사이에 있어서, 펌프의 임펠러(2)는 자기 흡인력(F1) 보다도 큰 드러스트력(F2)을 받아 흡입커버(1a)측에 압압되어 회전하고 있으나, 점 B에서는 자기흡인력(F1)과 드러스트력(F2)이 동등해지고, 다시 밸브의 개방도를 크게하여 유량을 크게하면, 자기 흡인력(F1)이 드러스트력(F2) 보다도 커져서 임펠러(2)는 배면커버(1b)측에 압압되어 회전한다(점 C.) 점 C에서는 임펠러(2)가 흡입커버(1a)로부터 떨어진 위치에서 회전하게 되기 때문에 고압부와 저압부와의 베어링 간극이 커져, 승압된 유체가 흡입 부분으로 순환하는 양이 많아지기 때문에, 펌프의 토출압력은 점 B 보다도 저하한다. 또 다시 밸브의 개방도를 크게하면 펌프의 운전점은 실선을 따라 점 D에 도달한다. 다음에 점 D로부터 서서히 밸브의 개방도를 페쇄해가면서 펌프의 운전점은 자기 흡인력(F1)이 드러스트력(F2) 보다도 크기 때문에 점 C를 경과하여 점(E)에 도달한다. 점 E에서는 자기 흡인력(F1)과 드러스트력(F2)이 동일해지고, 또한 밸브의 강도가 작아지면 임펠러(2)가 드러스트력(F2)이 동일해지고, 또한 밸브의 강도가 작아지면 임펠러(2)가 드러스트력(F2)에 의하여 흡입커버(1a)측으로 압압되어 회전하게 되어 운전점은 F점에 도달한다. 이와 같이 제6도의 마그네트 펌프에서는, 펌프의 압력-유량 성능곡선이 히스테리시스 곡선을 그리게 되고, 이에 따라 상기와 같이 임펠러(2)는 운전상태에 따라 흡입커버(1a)와 배면커버(1b)와의 어느 한쪽으로 치우쳐져 회전한다.When the
제7도에 나타낸 종래예의 마그네트 펌프는 임펠러에 매설된 자석을 고정자에서 발생한 전자력에 의하여 직접 회전가능하게 구동하도록 한 마그네트 펌프이고, 케이싱(1)과 임펠러(2)의 기본적인 구성은 제6도에 나타낸 종래예와 동일하고, 임펠러(2)를 회전가능하게 구동하기 위한 수단인 구동 자력기구가 고정자(5)인 점이 다르다. 즉, 임펠러에 매설된 자석을 구동하기 위한 고정자(5)는 링형상으로 배열된 철심(5b)에 코일(5a)을 두루감아 임펠러(2)의 자석에 대향한 위치의 배면커버(1b)의 비 접액부에 설치되고, 이들의 코일(5a)에 도시하지 않은 전원 제어회로로부터 적절하게 통전함으로써, 소위 직류 브러시레스 모터의 작동원리에 따라 임펠러(2)를 회전가능하게 구동하는 것이다. 이 제7도의 마그네트 펌프도 제6a도에 나타낸 제6도의 펌프와 마찬가지의 성능 곡선의 거동을 나타내게 되며 펌프의 운전상황에 따라 임펠러(2)는 흡입커버(1a)측이나 배면커버(1b)측의 어느 한측에 치우쳐져서 회전하게 된다.The magnet pump of the conventional example shown in FIG. 7 is a magnet pump which drives the magnet embedded in the impeller to be rotatable directly by the electromagnetic force generated in the stator. The basic configuration of the
상기한 종래의 마그네트 펌프에 있어서는, 펌프를 운전했을 때에 그 운전 상황에 따라 임펠러(2)가 임펠러의 회전축심(20) 방향으로 이동하게 된다. 즉, 임펠러(2)에 작용하는 회전 축심(20) 방향의 힘에 관하여 임펠러(2)에 매설된 영구자석(2c)과 이것을 회전가능하게 구동하기 위한 구동측의 영구자석(3b) 또는 고정자(5)와의 사이에 작용하는 자기 흡인력(F1)과 임펠러에 작용하는 유체에 의한 수역학적 드러스트력(F2)과의 합성력의 방향이 흡입커버(1a) 쪽으로 향하는 운전영역(제 6a도의 성능곡선에서는 A→B, F→A)과, 이것과는 반대로 배면커버(1b)쪽으로 향하는 운전영역(동 도의 성능곡선에서는 C→D, D→E)과, 다시 양자간의 과도적인 영역인 불안정 영역(동 도의 성능곡선에서는 B→C, E→F)이 있고, 임펠러의 위치는 펌프의 운전상태에 따라 여러 가지로 이동하게 된다. 이 임펠러(2)의 축방향의 이동이 발생할 때에는 베어링에 충격 하중이 가해지고, 이 때 임펠러는 그 나름의 회전속도를 가지고 편심되어 회전하므로, 베어링의 슬라이딩면에서는 쏠림 접촉 현상이 발생하여 베어링을 파손하는 문제가 있었다.In the above-described conventional magnet pump, when the pump is operated, the
상기의 현상은 이송하는 유체중에 기포가 포함되고 있을 경우에 특히 문제시되는 것으로서, 이와 같이 기포를 포함하는 유체를 임펠러(2)의 원심 작용에 따라서 승압시킬 때에는, 그 토출압력은 격심하게 변화하고, 이에 따라 유체압에 의한 드러스트력(F2)도 변화하고, 그 결과로서, 임펠러(2)는 회전축심 방향으로 진동하게 되어, 단지, 펌프의 토출압력이 변동하여 펌프가 다른 이상한 소리를 발생하여 진동할 뿐만아니라, 베어링이 순간적으로 파손되는 일도 있다. 또, 상기의 종래예에 있어서는 어느 것이나 임펠러의 흡입커버(1a)측의 위치와 배면커버(1b)측의 위치에 각각 베어링이 구비되고, 이들이 모두 서로 평행 또는 직각이 되도록 조립되어 있지 않으면 안되며, 각각의 부품 가공상에 문제가 있고, 또 그들의 조립상에도 문제가 있었다.The above phenomenon is particularly problematic when bubbles are included in the conveying fluid. When the fluid containing bubbles is boosted in accordance with the centrifugal action of the
또한, 베어링이 손상되기 쉽다고 하는 것은, 극히 순도가 높은 유체를 오염하는 일 없이 이송하는 경우에, 베어링의 파편을 유체중에 혼입시키게 되어, 예를 들면 베어링의 표면에 내식성을 가지게 한 특수한 표면처리를 실시하고 있는 경우에는, 그 표면 처리층을 박리하게도 되어, 비록 펌프의 기능이 유지되고 있었다고 하더라도 큰 문제가 되고 있다.In addition, the fact that the bearings are easily damaged means that the fragments of the bearings are mixed in the fluid when transported without contaminating extremely high-purity fluids. In the case of carrying out, the surface treatment layer may be peeled off, even if the function of the pump is maintained.
본 발명은 펌프의 임펠러에 작용하는 각종 회전 축심 방향의 힘을 한쪽 방향이 되도록 하여, 임펠러의 불안정한 움직임을 없게 하도록 한 마그네트 펌프를 제공하는 것을 목적으로 하고, 또 순도가 높은 유체를 오염시키는 일 없이 이송하는데 적합한 마그네트 펌프를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.It is an object of the present invention to provide a magnet pump in which forces in various rotational axis directions acting on the impeller of the pump are in one direction so as to prevent unstable movement of the impeller, and without contaminating a fluid having high purity. It is an object to provide a magnet pump suitable for conveying.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 영구 자석을 매설한 임펠러를 그 임펠러의 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하도록 한 마그네트 펌프에 있어서, 흡입구와 토출구 및 임펠러가 수용되는 펌프실을 가지는 펌프의 케이싱과, 그 케이싱의 펌프실에 회전가능하게 수용되고, 또한 영구자석을 매설하여 이루어진 임펠러와 한쪽이 그 케이싱에 고정되고, 따른 쪽이 그 임펠러에 고정된 베어링과, 그 임펠러내의 영구자석에 자력을 작용시켜 그 임펠러를 회전가능하게 구동시키는 수단으로서, 그 임펠러의 회전 축심 방향에 대하여 그 임펠러와 대향한 위치의 그 케이싱의 비 접액부에 설치된 구동자력 기구를 구비하고, 그 흡입구와 그 펌프실을 연통하는 유체의 유입로가 구동 자력 기구의 중앙부를 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a magnet pump for rotatably driving an impeller embedded with a permanent magnet by a magnetic force from the outside of the impeller, the pump having a suction port, a discharge port and a pump chamber in which the impeller is accommodated. The magnetic force is applied to the casing, an impeller rotatably housed in the pump chamber of the casing and embedded with permanent magnets, one side of which is fixed to the casing, and one side of which is fixed to the impeller, and a permanent magnet in the impeller. Means for actuating and driving the impeller rotatably, comprising a drive magnetic mechanism provided in the non-contact portion of the casing at a position opposed to the impeller with respect to the direction of the axis of rotation of the impeller, and communicating the suction port with the pump chamber. The inflow path of the fluid is formed through the central portion of the drive magnetic mechanism And.
본 발명의 제 2번째의 발명은, 특히 영구자석 커플링의 원리를 이용하여 임펠러를 회전시키는 형식의 마그네트 펌프에 적합한 구성으로서, 영구자석을 매설한 임펠러를 그 임펠러의 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하도록 한 마그네트 펌프에 있어서, 흡입구와 토출구 및 임펠러가 수용되는 펌프실을 가지는 펌프의 케이싱과, 그 케이싱의 펌프실에 회전 가능하게 수용되고, 또 영구자석을 매설하고 있는 임펠러와, 한쪽이 그 케이싱에 고정되고, 다른쪽이 그 임펠러에 고정된 베어링과, 그 임펠러내의 영구자석에 자력을 작용시켜 그 임펠러를 회전가능하게 구동시키는 수단으로서, 그 임펠러의 회전 축심방향에 대하여 그 임펠러와 대향한 위치의 케이싱의 비 접액부분에 회전 자유롭게 설치된 영구자석을 가지는 구동 자력 기구를 구비하고, 그 흡입구와 그 펌프실을 연통하는 유체의 유입로가 그 구동자력 기구의 중앙부를 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The second invention of the present invention is particularly suitable for a magnet pump of a type in which an impeller is rotated using the principle of permanent magnet coupling, wherein the impeller embedded with permanent magnet is rotated by a magnetic force from the outside of the impeller. A magnet pump configured to be capable of driving, comprising: a casing of a pump having a pump chamber in which an inlet port, a discharge port, and an impeller are housed; an impeller rotatably housed in a pump chamber of the casing; A means fixed to the casing, the other of which is fixed to the impeller, and a means for applying the magnetic force to the permanent magnet in the impeller to rotatably drive the impeller against the impeller with respect to the direction of the axis of rotation of the impeller; With a driving magnetic force mechanism having a permanent magnet rotatably installed in the non-contact portion of the casing in position The inflow path of the fluid communicating with the suction port and the pump chamber is formed through the central portion of the driving magnetic force mechanism.
또, 본 발명의 제 3번째의 발명은, 임펠러를 전자력의 작용에 의하여 회전하도록 한 마그네트 펌프에 적합한 구성으로서 영구자석을 매설한 임펠러를 그 임펠러의 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하도록 한 마그네트 펌프에 있어서, 흡입구와 토출구 및 임펠러가 수용되는 펌프실을 가지는 펌프의 케이싱과, 그 케이싱의 그 펌프실에 회전가능하게 수용되고, 또한 영구자석을 배설하여 이루어진 임펠러와 한쪽이 그 케이싱에 고정되고 다른 쪽이 그 임펠러에 고정된 베어링과, 그 임펠러내의 영구자석에 자력을 작용시켜 그 임펠러를 회전가능하게 구동시키는 수단으로서, 그 임펠러의 회전 축심 방향에 대하여 그 임펠러와 대향한 위치의 그 케이싱의 비 접액부분에 고정된 고정자에 의한 구동 자력 기구를 구비하고, 그 흡입구와 그 펌프실을 연통하는 유체의 유입로가 그 구동 자력 기구의 중앙부를 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.The third invention of the present invention is also suitable for a magnet pump in which the impeller is rotated by the action of an electromagnetic force, and the impeller in which the permanent magnet is embedded is rotatably driven by the magnetic force from the outside of the impeller. A magnet pump comprising: a casing of a pump having a pump chamber for accommodating an inlet, an outlet port, and an impeller; an impeller and one end rotatably housed in the pump chamber of the casing; A bearing whose side is fixed to the impeller and a means for applying the magnetic force to the permanent magnet in the impeller so as to rotatably drive the impeller, the ratio of the casing at a position opposite the impeller with respect to the direction of the axis of rotation of the impeller. It is provided with a driving magnetic force mechanism by a stator fixed to the liquid contact portion, the suction port and the pump An inflow path for fluid communicating with the seal is formed through the central portion of the drive magnetic force mechanism.
또, 본 발명의 제 4번째의 발명은 제 2번째의 발명과 마찬가지로 영구자석 커플링의 원리를 이용하여 임펠러를 회전시키는 형식의 마그네트 펌프에 적합한 구성으로서, 영구자석을 매설한 임펠러를 그 임펠러의 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하도록 한 마그네트 펌프에 있어서, 흡입구와 토출구 및 임펠러가 수용되는 펌프실을 가지는 펌프의 케이싱과, 그 케이싱의 펌프실에 회전 가능하게 수용되고, 또 영구자석을 매설하여 이루어지는 임펠러와, 한쪽이 그 케이싱에 고정되고, 다른쪽이 그 임펠러에 고정된 베어링과, 그 임펠러내의 영구자석에 자력을 작용시켜 그 임펠러를 회전가능하게 구동시키는 수단으로서, 그 임펠러의 회전축심방향에 대하여 그 임펠러와 대향한 위치의 케이싱의 비 접액부분에 회전 자유롭게 설치된 영구자석에 의한 구동자력기구와, 그 구동자력기구에 회전을 전달하기 위한 수단으로서, 그 구동자석기구의 반 임펠러측의 비 접액부분에 고정된 고정자를 구비하고, 그 흡입구와 펌프실과를 연통하는 유체의 흡입로가 그 구동자력 기구의 중앙부와 고정자의 중앙부를 각각 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.The fourth invention of the present invention is a configuration suitable for a magnet pump of a type in which the impeller is rotated using the principle of permanent magnet coupling, similarly to the second invention, and an impeller having permanent magnets embedded therein In a magnet pump that is rotatably driven by an external magnetic force, a casing of a pump having a pump chamber in which an inlet port, an outlet port, and an impeller are accommodated, a pump chamber of the casing is rotatably housed, and a permanent magnet is embedded An impeller formed, a bearing fixed to the casing at one end thereof, a bearing fixed at the impeller at the other side, and a means for applying the magnetic force to the permanent magnet in the impeller so as to rotatably drive the impeller. Permanently installed freely on the non-contact part of the casing at a position opposite to that impeller And a stator fixed to a non-contact part on the semi-impeller side of the drive magnet mechanism, as a means for transmitting a rotation to the drive magnet mechanism, wherein the fluid communicates with the suction port and the pump chamber. The suction passage is formed to penetrate the center portion of the drive magnetic mechanism and the center portion of the stator, respectively.
상기 임펠러에 매설된 영구자석은, 무기질의 용기에 수용되어 있고, 상기 유입로는 상기 케이싱측에 고정된 베어링의 중앙부를 관통하여 있다.The permanent magnet embedded in the impeller is housed in an inorganic container, and the inflow passage penetrates the center portion of the bearing fixed to the casing side.
또, 상기 베어링은 세라믹으로 구성되고, 또한 그 한쪽이 슬라이딩면에 동압(動壓)발생용 홈이 형성되고, 그 세라믹은 탄화규소 소결체를 모재로하고, 모재 표면에 열 CVD에 의하여 탄화규소의 박막을 코팅하여 구성된다. 탄화 규소 소결체의 표면에 열 CVD에 의하여 100 내지 200미크론의 탄화규소를 성막하고, 그 CVD층의 표면에 스파이럴 홈을 형성한 스파이럴 그룹 베어링은 내식성에 우수할 뿐만 아니라, 내마모성에도 우수하고, 또한 모재의 탄화규소 소결체와 열CVD에 의하여 그 표면에 형성되는 탄화규소 박막과의 물리적 성질이 유사하기 때문에 상호간의 부착강도가 크고, 열변화나 충격에도 강하기 때문에, 신뢰성이 높은 베어링이 된다.In addition, the bearing is made of ceramic, and one side thereof has a groove for generating dynamic pressure on the sliding surface, and the ceramic has a silicon carbide sintered body as a base material, and the surface of the base material is formed of silicon carbide by thermal CVD. It is composed by coating a thin film. Spiral group bearings in which 100 to 200 microns of silicon carbide are formed by thermal CVD on the surface of the silicon carbide sintered body and the spiral grooves are formed on the surface of the CVD layer are not only excellent in corrosion resistance but also excellent in abrasion resistance and a base material. Because of the similar physical properties between the silicon carbide sintered compact and the silicon carbide thin film formed on the surface by thermal CVD, the adhesion strength between them is large, and it is also resistant to thermal changes and impacts, resulting in highly reliable bearings.
본 발명은 상기와 같이 구성되고 있기 때문에 영구자석을 매설한 임펠러를 회전가능하게 구동하는 자력은 임펠러의 외부에 있는 구동자력기구로부터 인가되는 것이고, 이 구동자력기구는 펌프 케이싱의 흡입구측에 위치하기 때문에 임펠러와 구동자력기구와의 사이에 작용하는 자기적인 힘의 임펠러의 회전축심방향의 분력은, 항상 임펠러를 구동 자력기구의 방향으로 압압하는 힘이 되고, 다시 임펠러의 회전에 의하여 승압된 유체가 임펠러에 작용하는 회전 축심방향의 힘도 임펠러를 흡입구측, 즉 구동자력 기구의 방향으로 압압하는 힘이 되기 때문에, 펌프의 운전상태가 어떤 경우이더라도 임펠러에 작용하는 회전 축심방향의 힘은 일정방향, 즉, 임펠러를 구동자력 기구의 방향으로 압압하는 힘이 되어 불안정 영역이 없다.Since the present invention is constituted as described above, the magnetic force for rotatably driving the impeller embedded with the permanent magnet is applied from the driving magnetic mechanism external to the impeller, and the driving magnetic mechanism is located at the suction port side of the pump casing. Therefore, the component force in the direction of the axis of rotation of the impeller of the magnetic force acting between the impeller and the driving magnetic mechanism always becomes a force that pushes the impeller in the direction of the driving magnetic mechanism, and again the fluid boosted by the rotation of the impeller Since the force in the rotational axis direction acting on the impeller also becomes the force for pressing the impeller toward the suction inlet side, i.e., the direction of the driving magnetic force mechanism, the force in the rotational axis direction acting on the impeller is constant in any case, even if the pump is operated. In other words, there is no unstable area as a force for pressing the impeller in the direction of the driving magnetic force mechanism.
또, 이송하는 유체에 기포가 포함되고 있어 펌프의 토출압력이 변동하는 경우에도, 임펠러(2)에 작용하는 자기 흡인력과 드러스트력과의 방향은 어느 것이나 임펠러를 구동자력기구 측에 압압하는 방향으로 작용하고 있기 때문에 임펠러 회전 축심 방향으로 크게 변위하는 일이 없다.In addition, even when bubbles are included in the fluid to be conveyed and the discharge pressure of the pump varies, the direction of the magnetic attraction force and the thrust force acting on the
다음에, 본 발명의 실시예를 도면과 함께 설명한다. 제 1 도는 본 발명의 제 1 번째의 발명의 실시예의 종단면도임과 동시에, 제 3 번째 발명의 실시예이기도 하다.Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal cross-sectional view of the first embodiment of the present invention, and also a third embodiment.
도면에 있어서, 펌프 케이싱(1)은 유체의 흡입구(1d)를 가지는 흡입커버(1a)와, 승압된 유체의 토출구(1e)를 가지는 배면 커버(1b)로 이루어지고, 흡입커버(1a)와 배면커버(1b)에 의하여 임펠러(2)를 수용하는 펌프실(1c)이 형성되고, 임펠러(2)와 흡입커버(1a)에는 회전측의 베어링(1g)과 고정측의 베어링(1f)이 각각 고정되고, 펌프실(1c)과 흡입구(1d)는 유입로(1k)에 의하여 연통되어 있다. 케이싱(1)을 구성하는 이들 부품의 재질은 펌프의 용도에 따라 이송하는 유체에 대하여 내식성을 가지는 것이 아니면 안되나, 적어도 고자속 밀도의 자계에 놓여지는 흡입커버(1a)는 비자성 재료인 것이 바람직하다.In the figure, the
펌프실(1c)에 회전 가능하게 수용된 임펠러(2)는 링형상으로 형성된 마그네트 요크(2b)의 흡입커버(1a)측의 면에 링형상의 영구자석(2c)을 접착하여 매설한 것으로서, 통상은 나일론, 불소수지와 같은 비자성 재료를 사용하여, 용착이나 용접등의 공지의 수단에 의하여 밀봉하고, 금속부분에의 유체의 침입을 방지하고 있다. 또한, 임펠러(2)에는 소정의 펌프 성능이 발휘되도록 날개(2g)가 구비되고, 도에 있어서는, 펌프 효율을 높이기 위하여 주판(2h)이 설치되어 클로즈 날개로 되어 있다. 흡입커버(1a)의 내면, 즉 펌프실(1c)에 면하는 부분에는 오목면을 임펠러(2)측에 향한 고정측의 베어링(1f)이 틀어 넣어지고, 이것과 임펠러(2)의 회전축심(20)방향에 대하여 대향하고 있는 임펠러(2)의 부분에는, 그 고정측의 베어링(1f)의 오목면에 대응하는 볼록면을 그 오목면에 향한 회전측의 베어링(1g)이 틀어 넣어지고, 베어링(1f)과 베어링(1g)과의 마찰에 의하여 회전축심(20)방향의 드러스트 하중과 회전축심과 직각 방향의 래디얼 하중을 지지하고 있다.The
또 임펠러(2)의 내부에 매설된 영구자석(2c)에 자력을 작용시켜 임펠러를 회전가능하게 구동하는 수단인 구동자력 기구로서의 역할을 담당하는 고정자(5)가, 흡입커버(1a)의 비접액부에 배치되고, 도시하지 않은 전원공급부로부터의 통전에 의하여 자력을 발생하여 임펠러(2)를 회전가능하게 구동하도록 하고 있고, 그 중심부의 임펠러(2)의 회전축심(20) 방향에 따라, 흡입구(1d)와 펌프실(1c)을 연통하는 유체의 유입로(1k)가 형성되어 있다. 따라서 펌프에 유입하는 유체는 구동자력 기구의 중심부분을 임펠러(2)의 회전축심(20) 방향으로 관통하고, 펌프실(1c)내에서 회전하고 있는 임펠러(2)의 작용에 의하여 승압되어 펌프실(1c)을 통하여, 토출구(1e)로부터 펌프의 외부로 인도된다.In addition, a
제 1a도 및 제 1b도는, 제 1도의 실시예의 마그네트 펌프의 동력 전달에 관한 개요를 나타낸 모식도이고, 제 1a도는 종단면도, 제 1b도는 제 1a도의 우측에서 본 측면도로서, 마그네트 요크(2b)를 생략하고 있다.1A and 1B are schematic diagrams showing the outline of the power transmission of the magnet pump of the embodiment of FIG. 1, FIG. 1A is a longitudinal cross-sectional view, and FIG. 1B is a side view seen from the right side of FIG. 1A, showing the
도면에 있어서 강자성체로 이루어지는 링형상의 철심(5b)에는 영구자석(2c)에 면하는 측에 6개의 돌기 S1 내지 S6이 방사상으로 형성되고, 각각의 돌기 S1 내지 S6에는 각각 코일 k1 내지 k6이 두루 감겨져 있다. 이 실시예에 있어서는 영구자석(2c)은 부채꼴 형상의 영구자석(M1 내지 M8)을 8개 사용하여 링형상으로 배열한 것이고, 이 경우 각각의 영구자석(M1 내지 M8)은 미리 착자되어 고정자(5)에 대향하는 면에 있어서 S극과 N극이 교대가 되도록 배열되어 있다. 또한, 영구자석(2c)은 부채꼴 형상의 자석(M1 내지 M8)과 같이 분할되어 하나의 링형상의 자석을 형성하고 있으나, 필요에 따라 하나의 영구자석을 링형상으로 성형하여 S극과 N극이 교대로 배열되도록 착자하여 사용할 수도 있으며, 이것은 후기의 영구자석(12, 22, 32)에 관해서도 마찬가지이다. 또 고정자(5)는 규소강판을 적층하거나, 철의 분말을 소결하여 돌기부(S1 내지 S6)를 포함하여 일체적으로 성형하여 이루어지는 것이고, 통상 돌기부(S1 내지 S6)의 수는 임펠러(2)의 기동을 확실하게 하고, 회전을 원활하게 하기 위하여 영구자석(2c)의 극수(실시예에서는 8극)와는 다른 극수가 선정되고 실시에에서는 6개로 되어 있다.In the drawing, six projections S1 to S6 are radially formed on the side facing the
영구자석(2c)의 회전은, 도시하지 않은 홀소자와 같은 자극 검지 수단으로부터의 신호에 의거하여 코일(k1 내지 k6)에의 직류전류의 통전을 각각 적절하게 전환함으로써 이루어진다.The rotation of the
상기와 같이하여, 제 1도의 마그네트 펌프는 고정자(5)에의 전기의 공급에 의하여 임펠러(2)가 회전하여 유체를 승압하여 이송한다. 이 때, 임펠러(2)의 회전속도가 정격의 회전 속도라고 하면, 임펠러(2)에 작용하는 유체의 압력은, 제 1도에 있어서 임펠러(2)를 좌측쪽으로 압압하는 드러스트력이 발생한다. 다른 한편 고정자(5)가 임펠러(2)에 작용하는 힘이 임펠러의 회전축심(20)방향의 분력은, 항상 마찬가지로 임펠로(2)를 좌측쪽으로 압압하는 힘이 되기 때문에 임펠러(2)는 그와 같은 운전점에 있어서도 그 위치를 변화하는 일이 없이 안정된 위치에서 운전을 계속할 수가 있다.As described above, in the magnet pump of FIG. 1, the
또한, 임펠러(2)에는 상기의 고정자(5)에 의한 자력과 펌프에 의하여 승압된 유체의 힘 이외에도 중력이나 베어링(1f, 1g)가의 유체압이 작용하고 있으나, 중력에 대해서는 제 1도의 마그네트 펌프가 세로로 설치되는지 가로로 설치되는지에 따라서 중력의 작용방향이 다르게 되나 실용상 영향을 미치지 않기 때문에 설명은 생략하고, 다시 베어링에 있어서의 유체압에 대해서는, 베어링이 정상으로 기능하여, 슬라이딩면에 유체막이 형성되어 있다고 하면, 베어링에 가해지는 하중에 균일하게 반력(反力)이 발생하고 있기 때문에, 여기서는 그 크기에 대하여 특별히 설명을 하지 않는다.In addition to the magnetic force by the
제 2도는, 제 2번째의 발명에 대응하는 실시예임과 동시에 후기의 제 4번째의 발명의 실시예이기도 하며, 상기의 실시예와는 구동자력 기구의 구성이 다르다. 즉, 제 2번째의 발명에 있어서는 영구자석을 매설한 임펠러(2)를 외부로부터의 자력에 의하여 회전가능하게 구동하는 수단으로서의 구동자석 기구에 영구자석을 이용한 것으로, 케이싱의 비 접액부에, 영구자석을 회전 자유롭게 설치하고, 이 자석링의 자력을 직접 임펠러(2)의 내부에 매설된 영구자석을 이용한 것으로, 케이싱의 비 접액부에, 영구자석을 회전 자유롭게 설치하고, 작용시켜 임펠러(2)를 회전가능하게 구동하도록 이루어진 것이다. 따라서, 제 1도와 공통되는 부분에 관한 상세한 설명을 생략하고 그 개요를 설명한다.2 is an embodiment corresponding to the second invention and an embodiment of the fourth invention in the later stage, and the configuration of the drive magnetic mechanism is different from the above embodiment. That is, in the second aspect of the invention, the permanent magnet is used as a drive magnet mechanism as a means for rotatably driving the
도면에 있어서 흡입구(1d), 토출구(1e) 및 펌프실(1c)을 가지는 케이싱(1)은, 흡입커버(1a)와 배면커버(1b)로 이루어지고, 펌프실(1c)의 내부에는 임펠러(2)가 수용되어 있다. 케이싱(1)의 외측은, 각각 배면 케이싱커버(11b), 흡입케이싱커버(11a) 및 그 흡입케이싱커버(1)에 고정된 보강판(11c)에 의하여 보강되어 있다. 케이싱(1)의 비 접액부에 위치하는 상기 흡입 케이싱커버(11a)의 내주에는 볼 베어링(10)이 고정되고, 그 내륜에는 링 형상의 영구자석(12)이 고정되어 있다. 따라서, 임펠러(2)를 회전가능하게 구동하기 위한 구동자력 기구인 링형상의 영구자석(12)은, 내부에 유체의 영향이 적은 케이싱(1)의 비 접액부에 회전 가능하게 설치되게 된다.In the drawing, the
상기의 영구자석(12)은 기본적으로는 임펠러(2)의 내부에 매설된 영구자석(2c)과 자력에 의하여 서로 끌어당기는 것이나, 구동자력기구측의 그 영구자석(12)도, 임펠러(2)측의 영구자석과 마찬가지로 제 2도에 나타낸 바와 같이, 자극이 교대로 배열되어 있기 때문에, 구동자력 기구측의 그 영구자석(12)이 회전하면 임펠러(2)도 이것과 동기하여 회전한다. 또한 이 구동자력기구측의 영구자석(12)은, 임펠러(2)를 직접 회전가능하게 구동하기 위한 구동자력기구일 뿐만 아니라, 그 자체가 회전하기 위한 자력의 작용을 고정자(5)로부터 받는 것이다. 영구자석(12)의 착자상태는, 제 2a도 및 제 2b도에 나타낸 바와 같이, 링형상의 영구자석(12)의 임펠러(2)에 대향하는 면과 반대측의 면에서는 서로 반대의 자극이 착자되어 있다. 이와 같이하여 그 영구자석(12)은 임펠러(2)에 대해서는 구동원으로서의 기능을 가지고, 고정자(5)에 대해서는 종동체(從動體)로서의 기능을 겸하여 갖는다. 그 영구자석(12)은 도면에 있어서는 일체의 링형상의 영구자석으로 되어 있으나, 복수개의 영구자석을 분할하여 링형상으로 배열하여 N극과 S극을 교대로 배열하도록 해도 좋다.The
또한, 이 제 2실시예에 있어서는, 펌프실(1c)과 흡입구(1d)를 연통하는 유입로(1k)가 임펠러(2)의 회전축심(20)에 따라 구동 자력기구인 영구자석(12)과 고정자(5)의 각각 중앙부를 관통하고 있으나, 제 2번째의 발명에 있어서는, 구동자력 기구를 회전시키기 위한 수단으로서 예를 들면 기어를 개재시켜 터어빈이나 모터에 의하여 영구자석(12)을 회전하도록 해도 좋고, 이들의 터어빈이나 모터는 반드시 상기 구동자력 기구와 동일 축심상에 위치되어 있을 필요는 없다.In this second embodiment, the
이 실시예에 있어서는, 임펠러(2)에 작용하는 자기 흡인력(F1)과 유체에 의한 드러스트력(F2)과는 어느 것이나 임펠러(2)를 구동 자력기구 쪽으로 압압하는 힘이 되어, 그 하중은 임펠러(2)에 고정된 회전측의 베어링(1g)과 이것과 대향하여 흡입커버(1a)에 고정된 회전측의 베어링(1g)과 이것과 대향하여 흡입커버(1a)에 고정된 고정측의 베어링(1f)과의 사이의 주동면(周動面)에서 지지되어, 제 1도의 실시예와 마찬가지로 임펠러(2)는 안정된 위치에서 회전하게 된다. 또한, 도면에 있어서, 7은 고정자(5)를 수용하는 모터 커버, 7b는 도시하지 않은 전원 공급부로부터의 전기를 공급하기 위한 커넥터, 7c는 고정자(5) 부분에 냉각공기를 공급하기 위한 공기 공급구이다.In this embodiment, both the magnetic attraction force F1 acting on the
제 3도는 제 4번째의 발명에 대응하는 실시예로서, 상기 제 1도의 실시예와는 구동자력기구의 구성이 다르다. 따라서 이들의 서로 다른점을 중심으로 설명한다.3 is an embodiment corresponding to the fourth invention, and the configuration of the driving magnetic mechanism is different from that of the first embodiment. Therefore, the differences will be described based on these differences.
도면에 있어서, 흡입구(1d), 토출구(1e) 및 펌프실(1c)을 가지는 케이싱(1)은 흡입커버(1a)와 배면커버(1b)로 이루어지고, 펌프실(1c)의 내부에 임펠러(2)가 회전 가능하게 수요되어 있다. 케이싱(1)의 외측은 각각 배면 케이싱 커버(11b), 흡입 케이싱 커버(11a) 및 그 흡입케이싱 커버(11a)에 고정된 보강판(11c)에 의하여 보강되어 있다. 케이싱(1)의 비 접액부에 위치하는 상기 흡입 케이싱 커버(11a)의 내주에는 볼 베어링(10)이 고정되고, 그 내륜(內倫)에는 구동자석기구의 영구자석(22)을 설치한 마그네트 요크(23)가 고정되고, 다시 그 반 임펠러(2)측에는 고정자(5)의 자력을 받는 종동측의 영구자석(32)을 설치한 마그네트 요크(34)가 나사(35)에 의하여 고정되어 구동자력기구측의 영구자석(22)과 종동측의 영구자석(32)이 일체가 되어 회전하도록 되어 있다.In the figure, a
상기 종동측의 영구자석(32)을 회전시키기 위한 고정자(5)는, 케이싱(1)의 비접액부에 닿는 상기 흡입 케이싱 커버(11a)와 일체로 접속된 모터 커버(7)의 내부에 고정되어 수용되고, 그 철심(5b)의 돌기부(S)는 종동측의 영구자석(32)에 대향 배치되어 있다. 도시하지 않은 전원 공급부로부터의 전기를 커넥터(7b)를 거쳐 코일(5a)에 공급하면 철심(5b)의 돌기부(S)에 자계에 발생하고, 이 돌기부(S)의 회전축심(20) 방향으로 이격하여 대향하고 있는 종동측의 영구자석(32)은, 이 자계에 의하여 회전하고, 다시 종동측의 마그네트 요크(34)와 일체가 되어 회전 가능하게 지지된 구동 자력 기구측의 마그네트 요크(23)는, 종동측의 마그네트 요크(34)와 함께 회전하고, 이와 같이 구동자력기구의 영구자석(22)이 회전하여, 임펠러(2)를 회전시키는 구동자력이 발생된다. 또한, 이 제 3도의 실시예에 있어서 임펠러(2)에 매설된 영구자석(2c)과 구동자력기구의 영구자석(22)과는 각각 동일한 수의 자극이 착자되고, 또 종동측의 영구자석(32)에 대해서는 고정자(5)와의 관계로 가장 적합한 동력전달이 이루어지는 극수 만큼 자극이 교대로 착자되는 것이 바람직하다.The
이와 같이하여 제 3도의 실시예에서는, 임펠러(2)의 내부에 매설된 영구자석(2c)을 직접 회전가능하게 구동하는 구동자력기구에 영구자석(22)이 사용됨과 동시에, 이 구동자력기구를 회전시키기 위한 수단으로서 고정자(5)가 사용되고 있고, 각각의 중앙부 즉, 임펠러(2)의 회전축심에 따라서 흡입구(1d)와 펌프실(1c)을 연통하는 흡입로(1k)가 형성되어 있다.Thus, in the embodiment of FIG. 3, the
이 경우에도 임펠러(2)에 작용하는 유체의 드러스트력(2)과 임펠러(2)가 작용하는 자기 흡인력의 회전축심방향의 분력(F1)과는 어느 것이나 임펠러(2)의 구동자력 기구의 측으로 압압하는 방향으로 작용하는 것이고, 그 하중은 임펠러(2)에 고정된 회전측의 베어링(1g)과, 이것과 대향하여 흡입커버(1a)에 고정된 고정측의 베어링(1f)과의 사이의 슬라이딩면에서 지지되어, 제 1도 및 제 2도에 나타낸 본 발명의 실시예와 마찬가지로 임펠러(2)는 안정된 위치에서 회전을 행한다.Also in this case, both the thrust force (2) of the fluid acting on the impeller (2) and the component force (F1) in the direction of the rotational axis of the magnetic attraction force applied by the impeller (2) of the driving magnetic force mechanism of the impeller (2) It acts in the side pressing direction, and the load is between the bearing 1g of the rotating side fixed to the
또, 본 발명에 있어서는, 임펠러(2)와 구동자력 기구와의 사이의 동력 전달이 상기 제2번째의 실시예(제 2도)와 같이 영구자석 커플링의 원리를 이용하고 있기 때문에, 동력(자력)의 전달 과정에 있어서의 동력의 손실은, 흡입커버(1a), 보강판(11c)의재질을 적절하게 선정하는 한 완전히 무시할 수가 있고, 또한 구동자력기구를 회전시키기 위한 수단으로서 기능하는 고정자(5)와 구동자력기구와는 어느 것이나 비 접액부에 있다. 그리고, 고정자(5)에서의 전기로부터 회전 토오크에의 에너지 변환은 상당한 손실을 수반하는 과정이고, 일반적으로는 자기 갭이 큰 인자가 되고 있다. 그러나, 제 3도의 실시에로부터 명백한 바와 같이, 고정자(5)에서의 회전 토오크를 발생하는 구성이 비접액부에 있기 때문에, 자기 갭을 작게할 수가 있고, 이로 인하여 효율이 좋은 마그네트 펌프를 구축할 수 있다.In the present invention, the power transmission between the
또한, 도면에 있어서, 7은 고정자(5)를 수용하는 모터 커버, 7b는 도시하지 않은 전원 공급부로부터의 전기를 공급하기 위한 커넥터, 7c는 고정자(5) 부분에 냉각공기를 공급하기 위한 공기공급구, 7d는 냉각공기의 배기구이다.In addition, in the drawing, 7 is a motor cover for accommodating the
제 4도, 제 5도는 본원 발명의 마그네트 펌프에 있어서 바람직한 실시 형태에 대하여요소별로 설명하기 위한 것으로, 제 4도는 베어링에 관하여 정리한 것이고, 제 5도는 임펠러에 관한 것이다.4 and 5 are for explaining the preferred embodiment of the magnet pump of the present invention by element, and FIG. 4 is a summary of the bearing, and FIG. 5 is related to the impeller.
제 4도 (a), (b), (c)는, 본 발명의 마그네트 펌프에 적합한 다른 실시예를 나타낸 베어링의 개요를 나타낸 평면도 (가)와 단면도(나)이다. 본 발명의 마그네트 펌프에 있어서는 그 베어링으로서 펌프실(1c) 내부의 유체를 윤활액으로 하는 자액 윤활 방식의 동압 베어링이 바람직하고, 특히 부하 용량이 크기 때문에 한쪽의 주동면에 10미크론 정도의 홈을 형성한 스파이럴 그룹 베어링이 가장 바람직하다. 그리고 베어링의 재료로서는 쉽게 변형되지 않은 취성(脆性)재료인 세라믹이 적합하고, 통상의 경우에는 탄화 규소 소결체, 질화규소 소결체, 산화 알루미늄 소결체와 같은 세라믹 소결체이면 좋으나, 작용이 강한 약품을 취급하는 경우에는, 세라믹 소결체의 전표면에 고순도의 세라믹 박막을 형성한 것이 좋다. 그 중에서도 탄화 규소 소결체의 표면에 열 CVD에 의하여 100 내지 200미크론의 탄화규소를 성막하고, 그 CVD층의 표면에 스파이럴 홈을 형성한 스파이럴 그룹 베어링은 내식성에 우수할 뿐만 아니라, 내마모성에도 우수하고, 또한 모재의 탄화규소 소결체와 열 CVD에 의하여 그 표면에 형성되는 탄화규소 박막과의 물리적 성질이 유사하기 때문에 상호간의 부착강도가 크고, 열변화나 충격에도 강하기 때문에, 신뢰성이 높은 베어링이 된다. 이하에 기술하는 베어링도 상기의 재료를 적용할 수 있는 것으로, 기본적으로는 모두 자기 윤활방식의 동압 베어링이고, 그 중에서도 스파이럴 그룹 베어링이라고 칭해지는 것이다.(A), (b), (c) are the top view (a) and sectional drawing (b) which showed the outline of the bearing which showed the other Example suitable for the magnet pump of this invention. In the magnet pump according to the present invention, the bearing is preferably a self-lubricating lubricating type bearing in which the fluid inside the
동 도면 (a)는 상기의 실시예에 나타낸 구면형의 동압 베어링으로, 그 회전측 베어링만을 나타낸 것이고, 주동면(50)은 구면형상을 하고 있기 때문에, 그 구면상의 면(50)에는 스파이펄 형상의 홈(51)이 형성되어 있다. 다른 한편 도시하지 않은 고정측 베어링의 표면은 상기 구면(50)과는 반대로 오목면의 구면(球面)으로 되어 있다. 화살표(52)는 베어링(B)의 회전방향을 나타내고, 이 방향으로 베어링이 회전함으로써 슬라이딩면(50)에는 부하에 따라, 알맞게 균형이 잡히는 강성을 가지는 유체막이 형성된다. 슬라이딩면(50)이 구면형상을 하고 있기 때문에 드러스트력과 래디얼력의 쌍방의 하중을 지지할 수가 있다.The same figure (a) shows the spherical dynamic pressure bearing shown in the above-mentioned embodiment, and shows only the rotating side bearing, and since the
동 도(b)는 원추상의 스파이럴 그룹 베어링이고, 그 회전축 베어링을 나타낸 것으로서, 이 경우, 도시하지 않은 고정측 베어링의 슬라이딩면은 회전측의 슬라이딩면(55)과는 정확히 반대의 형상을 한 오목면으로 되어 있다. 이 회전측 베어링이 화살표(52)의 방향을 회전함으로써 드러스트력과 래디얼력의 양쪽의 하중을 지지할 수가 있고, 특히 이 베어링의 경우에는 임펠러(2)의 위치가 더욱 확실하게 특정된다.Figure (b) shows a conical spiral group bearing, and shows the rotating shaft bearing. In this case, the sliding surface of the fixed side bearing (not shown) has a shape exactly opposite to the sliding
동 도(c)는 종래예에 있어서 예시한 퀼(quill)형의 스파이럴 그룹 베어링의 구체예이고 그 회전축 베어링을 나타낸 것으로, 드러스트력을 지지하는 평판의 스파이럴 그룹 베어링부(56)와 래디얼력을 지지하는 원통의 스파이럴 그룹 베어링부(57)로 이루어지고, 역시 마찬가지로 도시하지 않은 고정측 베어링의 슬라이딩면에 있어서는 회전측의 슬라이딩면(56, 57)과 일치하는 슬라이딩면을 구비하는 것이 필요한다.Figure (c) is a specific example of a quill-type spiral group bearing illustrated in the prior art and shows the rotary shaft bearing, the spiral
또한, 스파이럴 그룹 베어링에 있어서는, 홈을 형성하는 슬라이딩면은 회전측이거나 고정측이더라도 좋고, 또 상기에 예시한 동 도면 (a), (b), (c)의 회전측 베어링이 고정측에 설치되어도 좋다.In the spiral group bearing, the sliding surface forming the groove may be the rotating side or the fixed side, and the rotating side bearings of the above-described drawings (a), (b) and (c) are provided on the fixed side. It may be.
제 5도는 임펠러(5)의 요부단면도이고, 철제의 마그네트 요크(2b)와 이것에 고정된 영구자석(2c)과는 어느 것이나 부식되기 쉬운 재료이다. 그 때문에 단지 유기 고분자 재료(나일론, PTFE, PFA등)로 밀봉할 뿐만 아니라, 기밀성이 높은 무기 재료로도 피복하여, 금속 재료의 내식성을 높인 것으로서, PFA와 같은 내식성에 우수한 수지에 의하여 상류커버(60b), 하류커버(60c)를 만들고, 다시 상류커버(60b)와 하류커버(60c)에 마그네트 요크(2b), 영구자석(2c)을 수용하여 상류커버(60b)와 하류커버(60c)의 맞춤면(60d)을 용접하여 금속부품을 매설하고, 다시 이들을 세라믹 용기(61b, 61c)에 수용하고, 그리고 최외주를 PTEF제의 상류 임펠러(62b)와 하류 임펠러(62c)로 씌우고, 그 접합면(62d)을 용접하여 로터부분을 밀봉시키고 있다. 유체를 승압하기 위한 날개(63)는 하류 임펠러(62)와 일체로 미리 형성되고, 주판(64)이 날개(63)에 용접되어 있다. 이와 같이 하면 외주의 PTFE의 상류 및 하류 임펠러(62b), (62c)를 유체가 가스상태 또는 액체형상으로 침투했다고 해도, 무기재료로 구성된 용기(61b, 61c)에 의하여 침투는 저지되기 때문에, 영구자석(2c), 마그네트 요크(2b)는 건전하게 유지된다. 또한 제 5도에 나타낸 용기(61b, 61c)는 열 CVD에 의하여 형성한 탄화규소 박막으로 구성되어 있으므로, 그 접합부(61d)에는 PFA의 박막을 개재시켜 시일하고 있다.5 is a sectional view of the main portion of the
이와 같이 함으로써 예를 들면 불화 수소산과 같이 침투성이 높고, 부식성도 높은 유체를 이송하는 경우에도, 임펠러(2)에 매설된 금속부품은 거의 부식되는 일이 없거나, 또는 장기간에 걸쳐서 부식되는 일이 없다.In this way, even when transporting a highly permeable and highly corrosive fluid such as hydrofluoric acid, the metal parts embedded in the
또한, 취급하는 유체가 황산이나 질산, 염산과 같이 석영을 침식하지 않는 것이면, 제 5도의 용기(61b, 61c)는 석영으로 구성하고, 그 접합면(61d)은 레이저등의 공지의 수단에 의하여 용접함으로써 완전한 밀봉이 달성된다.If the fluid to be handled does not corrode quartz, such as sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid, the
또, 상기와 같이 탄성재료에 의한 상류커버(60b), 하류커버(60c)를 영구자석(2c)이나 마그네트 요크(2b)와 같은 금속부재와 약한 용기(61b, 61c)와의 사이에 개재시킴으로써, 용기의 파손을 방지하게도 된다.Further, by interposing the
또, 상기와 같이 용기를 석영과 같은 유리질의 재료로 구성하고, 그 접합면을 용접, 용착등과 같은 수단으로 완전하게 밀봉할 수 있는 것이면, 상기 상류커버(60b), 하류커버(60c)와 같이 금속재료를 밀봉할 필요가 없이, 단지 금속부재와 용기(무기재료)가 점접촉하는 일이 없도록 완충성을 가지게 하는 것만으로 사용하면 좋다.As described above, if the container is made of a glassy material such as quartz, and the joining surface can be completely sealed by means such as welding or welding, the
이상의 제 4도 및 제 5도에 관하여 설명한 것은 본 발명의 모든 마그네트 펌프에 있어서도 공통으로 적용할 수 있는 것이다.What was described about FIG. 4 and FIG. 5 mentioned above is applicable also to all the magnet pumps of this invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 마그네트 펌프에 있어서, 흡입구와 토출구 및 임펠러가 수용되는 펌프실을 가지는 펌프의 케이싱과, 그 케이싱이 그 펌프실에 회전 가능하게 수용되고 또, 영구자석을 매설하여 이루어진 임펠러와, 한쪽이 그 케이싱에 고정되고, 다른 쪽이 그 임펠러에 고정된 베어링과, 그 임펠러내의 그 영구자석에 자력을 작용시켜 회전가능하게 구동시키는 수단으로서, 그 임펠러의 회전 축심 방향에 대하여 그 임펠러와 대향한 위치의 그 케이싱의 비접액부에 설치된 구동자력기구를 구비하고, 그 흡입구와 펌프실을 연통하는 유체의 유입로가 그 임펠러의 회전 축심방향으로 그 구동자력 기구의 중앙부를 관통하여 형성되도록 함으로써 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a magnet pump includes a casing of a pump having a pump chamber in which an inlet port, a discharge port, and an impeller are accommodated, and an impeller in which the casing is rotatably housed in the pump chamber and embedded with a permanent magnet. And a means in which one side is fixed to the casing and the other is fixed to the impeller, and a means for rotatably driving the magnetic force on the permanent magnet in the impeller, the impeller with respect to the direction of the axis of rotation of the impeller. And a driving magnetic force mechanism provided in the non-contacting portion of the casing at a position opposite to the first and the inflow path of the fluid communicating with the suction port and the pump chamber to be formed through the central portion of the driving magnetic force mechanism in the direction of the rotation axis of the impeller. It has the following effect.
(1) 임펠러에 매설된 영구자석과 임펠러를 직접 회전가능하게 구동하기 위한 수단인 구동 자력기구와의 사이에 작용하는 자기적 흡인력의 회전축심 방향의 분력이 임펠러에 작용하는 방향은, 항상 임펠러를 그 구동자력 기구쪽으로 압압하는 방향이고, 또, 임펠러의 회전에 의하여 발생하는 유체의 힘이 임펠러에 작용하는 방향도, 항상 임펠러를 그 구동자력기구쪽으로 압압하는 방향이기 때문에, 펌프의 운전점이 어떤 위치에 있더라도 임펠러는 축심 방향에 대하여 안정된 위치에서 회전하기 때문에, 베어링에 충격하중이 가해지지 않아, 그 베어링의 파손도 방지된다.(1) The direction in which the component force in the direction of the rotational axis of the magnetic attraction force acting between the permanent magnet embedded in the impeller and the drive magnetic mechanism which is a means for directly driving the impeller rotatably acts on the impeller is always Since the direction in which the force of the fluid generated by the rotation of the impeller acts on the impeller is also the direction in which the impeller is always pushed toward the driving magnet mechanism, the driving point of the pump Even if the impeller rotates at a stable position with respect to the axial direction, no impact load is applied to the bearing, and the bearing is also prevented from being broken.
또, 종래의 마그네트 펌프와 같이 펌프 압력-유량 성능곡선에 있어서 히스테리시스 현상도 발생하지 않는다.In addition, like the conventional magnet pump, the hysteresis phenomenon does not occur in the pump pressure-flow performance curve.
(2) 취급 유체에 기포가 포함되어 있어, 펌프의 토출압력이 변동하는 경우에도, 펌프 압력-유량 성능곡선에 있어서 히스테리시스 현상이 없기 때문에, 임펠러는 항상 안정된 위치에서 회전할 수가 있고, 따라서, 이상한 진동이 억제된다.(2) Even if the handling fluid contains bubbles and there is no fluctuation in the discharge pressure of the pump, there is no hysteresis in the pump pressure-flow performance curve, so that the impeller can always rotate in a stable position, thus making it strange. Vibration is suppressed.
(3) 임펠러가 구동자력 기구 쪽으로 압압되어 회전하고 있기 때문에, 구동자력기구와 임펠러 사이의 자기갭은 가능한한 최소의 거리로 되어 있다. 따라서, 임펠러를 회전시키는 힘은 항상 최대의 값을 가지므로, 펌프 성능을 최대한으로 발휘할 수 있다.(3) Since the impeller is pressed against the driving magnetic force mechanism and rotates, the magnetic gap between the driving magnetic force mechanism and the impeller is as small as possible. Therefore, since the force for rotating the impeller always has the maximum value, the pump performance can be maximized.
(4) 임펠러가 항상 구동 자력기구 쪽에서 회전하고 있으므로, 하중을 지지하기 위한 베어링은 임펠러와 구동자력 기구측의 케이싱과의 사이에 한쌍만 설치하면 되어 경제적이다.(4) Since the impeller always rotates on the driving magnetic mechanism side, it is economical to install a pair of bearings for supporting the load between the impeller and the casing on the driving magnetic mechanism side.
(5) 상기한 바와 같이 펌프 압력-유량 성능곡선에 있어서 히스테리시스 현상이 발생하지 않으므로, 베어링의 슬라이딩면에 있어서 치우쳐 닿는 현상이 없어 베어링의 손상도 현저하게 경감된다.(5) As described above, since the hysteresis phenomenon does not occur in the pump pressure-flow performance curve, there is no bias contact on the sliding surface of the bearing, so that damage to the bearing is remarkably reduced.
특히, 본 발명의 제 2번째 및 제 4번째의 발명에 있어서는,Especially in the 2nd and 4th invention of this invention,
(6) 임펠러를 회전가능하게 구동하기 위한 구동자력기구가 영구자석이기 때문에, 임펠러에 작용하는 자기 흡인력을 임펠러의 위치를 회전축심의 직각 방향에 대하여 일정한 위치를 유지하는 구심 작용도 아울러 갖는 것이기 때문에, 특별한 임펠러를 반경 방향의 소정의 위치에 유지하는 축이 없더라도, 이 자력에 의거한 구심 작용에 의하여 임펠러를 적합한 위치에 유지할 수가 있다.(6) Since the driving magnet mechanism for rotatably driving the impeller is a permanent magnet, the magnetic attraction force acting on the impeller also has a centripetal action of maintaining the position of the impeller at a constant position relative to the direction perpendicular to the axis of rotation axis, Even if there is no axis which keeps a special impeller at a predetermined position in the radial direction, the impeller can be held at a suitable position by centripetal action based on this magnetic force.
다른 한편, 본 발명의 제 3번째의 발명에 있어서는,On the other hand, in the third invention of the present invention,
(7) 구동자력기구로서 고정자가 사용되고 있기 때문에, 이 마그네트 펌프에서는, 회전운동을 하는 부분이 펌프의 임펠러 만으로 이루어지고, 그 밖의 부분은 정지하고 있기 때문에 크린룸과 같이 청정한 환경에 있어서도 파티클(입자)을 외부에 방출하는 일이 없고, 또 주유하는 부분도 없기 때문에, 기름에 의한 오염을 꺼려하는 장소에서 사용하기에는 적합하다.(7) Since the stator is used as the driving magnet mechanism, in this magnet pump, the part that rotates is composed only of the impeller of the pump, and the other part is stopped, so that even in a clean environment such as a clean room, particles (particles) It is suitable for use in places where it is not reluctant to release it to the outside and there is no part to lubricate.
(8) 극히 작은 마그네트 펌프로 할 수가 있다.(8) It can be made into extremely small magnet pump.
또, 본 발명의 제 4번째의 발명에 있어서는,Moreover, in the 4th invention of this invention,
(9) 임펠러에 회전을 위한 자력을 미치는 구동자력기구가 영구자석을 가지는 것이므로, 마그네트 펌프의 출력의 대소, 또는 자기 갭의 대소에 관계없이, 임펠러와 구동자력 기구와의 사이의 동력의 전달에 대해서는, 임펠러와 구동자력 기구와의 사이에 개재하는 케이싱이나 그 보강부재의 재질은 적절하게 선정하면 동력손실은 거의 없고, 다라서, 이 동력전달 과정에서는 발열을 수반하지 않고, 그리고 구동자력기구와 이 구동자력기구를 회전시키기 위한 고정자는 비 접액부에 위치하기 때문에 효율이 좋은 동력의 전달(에너지-변환)이 행해져, 동력손실에 유래하는 발열의 문제를 해소할 수가 있고, 또한 효율이 좋은 마그네트 펌프를 구성할 수가 있다.(9) Since the driving magnet mechanism for applying the magnetic force for rotation to the impeller has a permanent magnet, regardless of the magnitude of the output of the magnet pump or the magnitude of the magnetic gap, the transmission of power between the impeller and the driving magnet mechanism is necessary. As for the material of the casing and its reinforcing member interposed between the impeller and the driving magnetic mechanism, there is little power loss if selected properly. Therefore, this power transmission process does not involve heat generation, and the driving magnetic mechanism and Since the stator for rotating the drive magnetic mechanism is located at the non-contacting part, efficient power transmission (energy-conversion) is performed, which can solve the problem of heat generation resulting from power loss, and also provides an efficient magnet pump. Can be configured.
또, 본 발명의 제 5번째의 발명에 있어서,Moreover, in the 5th invention of this invention,
(10) 임펠러의 내부에 수용된 자석이나 마그네트 요크등의 금속 재료가 무기질의 용기에 수용되어 있기 때문에, 유체중의 부식성분의 침투를 적절하게 저지 또는 저감할 수가 있어, 펌프의 수명을 보다 더 길게 할 수가 있고, 또한 유체중에 대하여 상기 금속부재에 유래하는 부식 생성물을 방출할 확률을 현저하게 저감할 수가 있다.(10) Since metal materials such as magnets and magnet yokes housed inside the impeller are housed in the inorganic container, the penetration of corrosion components in the fluid can be properly prevented or reduced, and the life of the pump is further extended. In addition, it is possible to significantly reduce the probability of releasing corrosion products derived from the metal member in the fluid.
또, 본 발명의 제 6번째의 발명에 있어서,Moreover, in the 6th invention of this invention,
(11) 유입로가 케이싱측에 고정된 베어링의 중앙부를 관통하고 있기 때문에, 베어링은 회전 축심 방향에 대해서는 대략 임펠러와 구동 자력 기구와의 사이에 있고, 그 위치에서 임펠러를 지지하기 때문에, 임펠러에 작용하는 자기 흡인력(F1), 임펠러 드러스트력(F2) 래디얼력 및 임펠러에 작용하는 중력등 임펠러에 작용하는 여러 가지의 힘을 그 작용점의 근방 또는 중심에서 하중을 지지하게 되어 효과적인 하중의 지지를 할 수가 있다.(11) Since the inflow path penetrates the center portion of the bearing fixed to the casing side, the bearing is approximately between the impeller and the driving magnetic force mechanism in the rotational axis direction, and supports the impeller at that position. Various forces acting on the impeller such as magnetic attraction force (F1), impeller thrust force (F2) radial force, and gravity acting on the impeller support the load in the vicinity or center of its working point, You can do it.
또, 본 발명의 제 7번째의 발명에 있어서,Moreover, in the 7th invention of this invention,
(12) 베어링이 세라믹으로 구성되고, 또 그 슬라이딩면에 동압 발생용의 홈이 형성되어 있기 때문에, 그 베어링은 내식성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성도 우수하다.(12) Since the bearing is made of ceramic and a groove for generating dynamic pressure is formed on the sliding surface thereof, the bearing not only has excellent corrosion resistance but also excellent wear resistance.
또, 본 발명의 제 8번째의 발명에 있어서,Moreover, in the 8th invention of this invention,
(13) 베어링으로서, 탄화규소 소결체의 표면에 열 CVD에 의하여 탄화규소의 박막을 코팅하고, 스파이럴 그룹 베어링으로 한 것은, 200℃이하의 온도 영역에서는 거의 액체에 대하여 구성성분을 용출(溶出)하지 않기 때문에, 극히 고순도의 약품을 취급하는 경우에는 적합하다.(13) As a bearing, a thin film of silicon carbide is coated on the surface of a silicon carbide sintered body by thermal CVD, and a spiral group bearing hardly elutes its constituents with respect to liquid in a temperature range of 200 ° C or lower. It is suitable for handling extremely high purity chemicals.
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