JP3403719B2 - マグネットポンプ - Google Patents

マグネットポンプ

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JP3403719B2
JP3403719B2 JP2001517058A JP2001517058A JP3403719B2 JP 3403719 B2 JP3403719 B2 JP 3403719B2 JP 2001517058 A JP2001517058 A JP 2001517058A JP 2001517058 A JP2001517058 A JP 2001517058A JP 3403719 B2 JP3403719 B2 JP 3403719B2
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JP
Japan
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magnet
bearing
impeller
pump
casing
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JP2001517058A
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清司 立神
義博 伊庭
利典 柳原
和雄 岡田
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Iwaki Co Ltd
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Iwaki Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F04D29/0413—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling
    • F04D13/026—Details of the bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、インペラとマグネットキャンからなる回転
体が支持軸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
トポンプに関する。
［背景の技術］ 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との結合には、従来、次
のような方法が用いられている。（１）インペラとマグ
ネットキャンを圧入するか、或いはクッション材を用い
た摩擦により固定する。（２）インペラとマグネットキ
ャンをネジにより結合する。（３）インペラとマグネッ
トキャンを溶接又は溶着により結合する。
マグネットキャンとインペラとからなる回転体は、支
持軸に円筒状の回転軸受を介して支持される。回転軸受
は、スラスト方向に移動可能となっている。移送流体が
移送される通常運転時には、吸込口側が負圧になるため
回転体が全体的に前面側にスライドされる。移送流体が
存在しない空運転時やエアー巻き込み運転時等の異常時
には、マグネットキャンと回転駆動部の磁気的吸引力に
よって回転体が全体的に後ろ側にスライドされ、回転軸
受の後端面とこれと対向するケーシングのスラスト軸受
部とが接触する。
上述した従来のマグネットポンプにおいては、信頼性
の点でいくつかの問題があった。第１に、マグネットキ
ャンとインペラの間の結合を長期間安定して維持するこ
とが難しい。例えば、上述の（１）の方法では、経時的
に、又は高温液を移送したときに結合力が低下し、イン
ペラとマグネットキャンが分離してしまうことがある。
（２）の結合法では、ポンプを誤って回転させた場合
や、ポンプ停止時の慣性力によって結合部が緩み、イン
ペラとマグネットキャンが外れる危険があった。（３）
の結合法では、製作に時間がかかる上、一旦組み付ける
と部品交換が不可能であるという問題があった。
第２に、上述した従来のマグネットポンプでは、空運
転やエアー巻き込み運転等の初期駆動時や異常時に回転
体の軸受後端面とリアスラスト軸受とが接触し、その際
の衝撃及びリアスラスト軸受と軸受端面との摺動熱によ
りポンプが破損することがあった。
［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、
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。
より具体的に、本発明は、インペラとマグネットキャ
ンの結合状態を長期にわたって安定に維持することがで
き、しかも部品毎の交換も容易なマグネットポンプを提
供することを目的とする。
更に本発明は、空運転やエアー巻き込み時等の異常運
転時にも発熱や衝撃による破損が生じることがないマグ
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、内部にポンプ室が
形成され、移送流体の吸込口と吐出口とが設けられたフ
ロントケーシングと、前記ポンプ室に続く円筒状空間を
形成するリアケーシングと、前記円筒状空間に配置され
て、後端部が前記リアケーシングの後端部に支持され先
端部が前記ポンプ室に臨む支持軸と、この支持軸に回転
可能に支持された、全体が円筒状で内周部に円筒状の回
転軸受が装着されると共に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
するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、前記
リア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、前記回転軸受の後端部
に設けられた後部軸受と、前記リアケーシングの前記後
部軸受と対向する部分に設けられてポンプの異常運転時
に前記回転軸受の後方への移動によって前記後部軸受と
接触するリアスラスト軸受とを備え、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。
本発明によれば、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の
で、締結部の締結力が、経時的に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。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軸方向及び回転方向の結合をピ
ンにより行っているため、両者の分解・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。
また、ピンは、マグネットキャンとインペラとを内周
側から外周側に装着するものであり、回転軸受の外周面
により抜け止めされたものであると、一度、インペラと
マグネットキャンとを組み込んだら、容易に抜けること
がなく、安定した結合状態を維持することができる。
本発明に係るマグネットポンプはまた、内部にポンプ
室が形成され、移送流体の吸込口と吐出口とが設けられ
たフロントケーシングと、前記ポンプ室に続く円筒状空
間を形成するリアケーシングと、前記円筒状空間に配置
されて、後端部が前記リアケーシングの後端部に支持さ
れ先端部が前記ポンプ室に臨む支持軸と、この支持軸に
回転可能に支持された、全体が円筒状で内周部に円筒状
の回転軸受が装着されると共に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
回転するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、
前記リア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、前記回転軸受の後
端部に設けられた後部軸受と、前記リアケーシングの前
記後部軸受と対向する部分に設けられてポンプの異常運
転時に前記回転軸受の後方への移動によって前記後部軸
受と接触するリアスラスト軸受とを備え、前記後部軸受
及びリアスラスト軸受の一方の断面形状を摺動面積を減
少させた形状としたことを特徴とする。
本発明によれば、回転軸受の後端部に配置された後部
軸受と、これと接触するリアスラスト軸受のいずれか一
方の断面形状を摺動面接を減少させた形状（例えば山形
等）としたので、後部軸受とリアスラスト軸受との間の
摺動熱が従来よりも抑えられ、発熱を防止することがで
きる。また、摺動しない部分の表面積が増えるため、平
面型軸受よりも効率よく摺動部からの熱を逃がすことが
できる。これにより、異常運転時の耐久性を向上させる
ことができる。
なお、前記後部軸受と前記回転軸受との間に衝撃吸収
用のクッション材を介装すると、異常運転の際の後部軸
受とリアスラスト軸受との接触時の衝撃を緩和して、こ
れによるポンプの破損を防止することができる。
また、前記後部軸受の前記リアスラスト軸受と対向す
る側に冷却液としての移送流体を前記後部軸受とリアス
ラスト軸受との摺動部に供給するための羽根を形成して
おくと、軸受摺動部に冷却液を強制的に循環させること
ができるので、更に冷却効果を高めることができる。
［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３は、インペラとマグネットキャンの他の結合構造
を示す軸方向断面図である。
図４は、インペラとマグネットキャンの他の結合構造
を示す軸と直交する方向の断面図である。
図５は、他の実施例によるマグネットポンプの要部を
示す断面図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、後部軸受の平面図とそのＡ−Ａ
断面図である。
［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。
フロントケーシング１は、内部にポンプ室２が形成さ
れ、前面に吸込口３を、また側面上部に吐出口４を有す
る。ポンプ室２の後端側には、ポンプ室２に連続して円
筒状空間５を形成するリアケーシング６が設けられてい
る。円筒状空間５には、その先端がポンプ室２に臨むよ
うに支持軸７が配置されている。支持軸７は、その後端
がリアケーシング６の後端部に固定され、その先端が吸
込口３の内周面の例えば３方から中心に向かって延びる
軸支持体８に支持されている。
支持軸７には、回転体１０が回転可能に支持されてい
る。回転体１０は、支持軸７の外周に摺動可能に装着さ
れた円筒体の回転軸受１１及びその外周に配置されたリ
ング状の従動マグネット１２を含む、円筒状空間５に適
合する円筒状のマグネットキャン１３と、このマグネッ
トキャン１３の前面に装着されて回転によって移送流体
を吸込口３からポンプ室２の内部に導入し、吐出口４か
ら吐出させるインペラ１４とを備えて構成されている。
マグネットキャン１３とインペラ１４の嵌合部には、両
者を径方向に貫通するピン１５が装着され、このピン１
５によって両者が回転方向に移動するのを規制してい
る。このマグネットキャン１３とインペラ１４の結合構
造の詳細は後述する。
インペラ１４の前面には、環状のマウスリング１６が
装着されている。また、フロントケーシング１の内側の
前記マウスリング１６と対向する部分には、環状のライ
ナーリング１７が装着されている。マウスリング１６と
ライナーリング１７とは、通常運転時に回転体１０が前
方へスライドしているときに接触する。また、回転軸受
１１の後端面部には、クッション材１８を介して環状の
後部軸受１９が装着されている。後部軸受１９は、内周
側が後方に突出するように、その断面が山形に形成され
ている。更に、この後部軸受１９と対向するリアケーシ
ング６の支持軸７の固定部には、環状のリアスラスト軸
受２０が装着されている。後部軸受１９とリアスラスト
軸受２０とは、異常運転時に回転体１０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６を介してマグネットキャン１３の従
動マグネット１２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２１のリング状駆動マグネット２２
が従動マグネット１２と磁気結合されて配置されてい
る。駆動回転体２１は、駆動軸２３を介して図示しない
モータにより駆動される。なお、駆動回転体２１は、ポ
ンプ室２からは隔離され、リアケーシング６と駆動体ケ
ーシング部２４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、図示しないモータが
回転軸２３を介して駆動回転体２１を回転駆動して駆動
マグネット２２が回転すると、これと磁気結合された従
動マグネット１２も回転する。これにより、軸受１１は
支持軸７の周りを摺動し、インペラ１４が回転して吸込
口３からポンプ室２の内部に移送流体が導入される。導
入された移送流体は、吐出口４を介して外部に吐出され
る。
図２は、マグネットキャン１３とインペラ１４との結
合部の支持軸７の方向の断面を示す図である。図示のよ
うに、インペラ１４の後端部の外周部とマグネットキャ
ン１３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１４の嵌合部の外周には３方向に突出す
る突起３１が設けられ、これに対応するマグネットキャ
ン１３の嵌合の内周には、突起３１と嵌合する溝３２が
形成されている。これら突起１３と溝３２の側面、即ち
径方向に延びる面が回転動力伝達面３３を形成してい
る。
ピン１５は、マグネットキャン１３をインペラ１４に
圧入嵌合させた後に、インペラ１４の内周側から外周側
へ径方向に両者が貫通するように装着される。ピン１５
は、基端の部分３４が広くなっており、この部分３４が
インペラ１４の内周面に形成された窪み３５に嵌合して
マグネットキャン１３とインペラ１４とが締結される。
最後に、内周側に回転軸受１１を装着することによりピ
ン１５の抜けは完全に防止される。
このような結合法により、マグネットキャン１３から
インペラ１４への回転動力の伝達は、動力伝達面３３に
よって行われ、軸方向の抜け止めはピン１５によって行
われる。この場合ピン１５に回転方向の負荷が加わるこ
とがない。そして、回転軸受１１の挿入により、ピン１
５の脱落はほぼ完全に防止される。
図３は、本発明の他の実施例に係るマグネットポンプ
のマグネットキャン１３′とインペラ１４′との結合状
態を示す軸方向断面図である。先の実施例では、回転方
向の駆動力を動力伝達面３３で受けるようにしたが、こ
の実施例では、突起３１や溝３２を省略し、２つのピン
１５，１５′で受けるようにしている。この場合には、
ピン１５，１５′に回転方向の負荷がかかるが、この例
のようにピンの数を増やすことにより、より安定な締結
が可能になる。
図４は、インペラ１４とマグネットキャン１３の結合
構造をより改良した例を示している。インペラ１４とマ
グネットキャン１３の圧入嵌合部は通常、フッ素樹脂等
により作られる。従って、運転時の回転力により樹脂に
クリープが生じると、インペラ１４とマグネットキャン
１３の結合がルーズになる。図４の構造では、この様な
事態を防止するために、マグネットキャン１３は、金属
円筒４１の内外周をフッ素樹脂４２で被覆した構造と
し、インペラ１４のマグネットキャン１３への圧入部分
を金属４１と軸受１１で挟み込むようにしている。これ
により、マグネットキャン１３とインペラ１４の結合の
信頼性はより高いものとなる。
図１において、駆動マグネット２２は従動マグネット
１２を後方に引き寄せる位置関係に配置されているが、
移送流体を移送している通常運転時では吸込口３が負圧
になるので、回転体１０は全体的に前方にスライドし、
マウスリング１６とライナーリング１７とが摺動した状
態で回転体１０が回転する。一方、ポンプの起動直後の
空運転時やエアー巻き込み時の異常運転の際には、吸込
口３の負圧状態が無くなる。このとき、従動マグネット
１２が駆動マグネット２２に引き寄せられ、回転体１０
は、全体的に後方にスライドする。これにより、後部軸
受１９がリアスラスト軸受２０に接触する。クッション
材１８はこの接触時の衝撃を吸収する。この衝撃緩和に
よりポンプの破損が防止される。また、後部軸受１９
は、断面が山形となっているので、リアスラスト軸受２
０との接触面積が少なく、摺動による発熱も低く抑える
ことができ、周辺樹脂部の溶融を防止することができ
る。
このような機能を有する後部軸受１９としては、高純
度アルミナセラミックス、ＳｉＣ等を使用することがで
きる。また、リアスラスト軸受２０としては、非粘着
材、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等
を用いることができる。更に、クッション材１８として
は、熱伝導率の低い樹脂、例えばＰＴＦＥ等を使用する
ことができる。この場合、クッション材１８は、熱を回
転軸受１１に伝え難いという効果がある。
図５は、本発明の他の実施例に係るマグネットポンプ
を示す図である。先の実施例では、後部軸受１９の断面
を山形断面としたが、この実施例では、リアスラスト軸
受２０′の断面を山形とし、後部軸受１９′を通常の矩
形断面としている。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。
図６は、更に他の実施例の後部軸受１９″の構造を示
している。この実施例では、後部軸受１９″に強制冷却
用の羽根３１を形成している。この羽根３１は、図中矢
印で示す回転方向に対して冷却液やエアーを外周側から
内周側に導くように、角度が付されている（勿論、逆方
向に導くようにしても良い）。この実施例によれば、後
部へ軸受１９″とリアスラスト軸受２０との間の摺動部
を、移送流体を冷却液として、また空運転時にはエアー
によって強制冷却することができるので、更に冷却効果
を高めることができる。
なお、以上の実施例では、クッション材１８を後部軸
受１９とは別個に設けたが、後部軸受１９自体を熱伝導
率の低い樹脂で製作することにより、クッション材とし
ての機能を持たせることも有効である。
以上述べたようにこの発明によれば、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
て結合されているので、締結部の締結力が、経時的に又
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く、また、マグネッ
トキャンとインペラとの軸方向及び回転方向の結合をピ
ンにより行っているため、両者の分解・組立も容易であ
り、部品毎の交換も可能になる。
またこの発明によれば、回転軸受の後端部に配置され
た後部軸受と、これと接触するリアスラスト軸受のいず
れか一方の断面形状を摺動面接を減少させた形状とした
ので、後部軸受とリアスラスト軸受との間の発熱を防止
することができ、異常運転時の耐久性を向上させること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 和雄 埼玉県狭山市上広瀬東久保591−９株式 会社イワキ内 (56)参考文献 特開 平７−12084（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−105396（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−205482（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−184302（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−182243（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−8494（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−99893（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 13/00 - 13/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部にポンプ室が形成され、移送流体の
    吸込口と吐出口とが設けられたフロントケーシングと、 前記ポンプ室に続く円筒状空間を形成するリアケーシン
    グと、 前記円筒状空間に配置されて、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前記ポンプ室に臨む支
    持軸と、 この支持軸に回転可能に支持された、全体が円筒状で内
    周部に円筒状の回転軸受が装着されると共に外周部に従
    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ように前記ポンプ室に収容
    されたインペラと、 前記リア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、 前記回転軸受の後端部に設けられた後部軸受と、 前記リアケーシングの前記後部軸受と対向する部分に設
    けられてポンプの異常運転時に前記回転軸受の後方への
    移動によって前記後部軸受と接触するリアスラスト軸受
    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
    おり、 前記マグネットキャンは、金属円筒の内外周を樹脂で被
    覆して構成され、前記インペラの前記マグネットキャン
    への圧入部が前記金属円筒と前記回転軸受により挟持さ
    れる ことを特徴とするマグネットポンプ。
  2. 【請求項２】 前記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を
    特徴とする請求項１記載のマグネットポンプ。
  3. 【請求項３】 前記ピンは、前記マグネットキャンとイ
    ンペラとを内周側から外周側に装着され、前記回転軸受
    の外周面により抜け止めされていることを特徴とする請
    求項１又は２記載のマグネットポンプ。
  4. 【請求項４】 内部にポンプ室が形成され、移送流体の
    吸込口と吐出口とが設けられたフロントケーシングと、 前記ポンプ室に続く円筒状空間を形成するリアケーシン
    グと、 前記円筒状空間に配置されて、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前記ポンプ室に臨む支
    持軸と、 この支持軸に回転可能に支持された、全体が円筒状で内
    周部に円筒状の回転軸受が装着されると共に外周部に従
    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ように前記ポンプ室に収容
    されたインペラと、 前記リア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、 前記回転軸受の後端部に設けられた後部軸受と、 前記リアケーシングの前記後部軸受と対向する部分に設
    けられてポンプの異常運転時に前記回転軸受の後方への
    移動によって前記後部軸受と接触するリアスラスト軸受
    と を備えたマグネットポンプにおいて、 前記後部軸受及びリアスラスト軸受の一方の断面形状を
    摺動面積を減少させた形状とし、 前記後部軸受の前記リアスラスト軸受と対向する側に、
    前記移送流体を冷却液として前記後部軸受とリアスラス
    ト軸受との摺動部に供給するための羽根が形成されてい
    る ことを特徴とするマグネットポンプ。
  5. 【請求項５】 前記後部軸受と前記回転軸受との間に衝
    撃吸収用のクッション材が配置されていることを特徴と
    する請求項４記載のマグネットポンプ。
JP2001517058A 1999-08-10 2000-08-09 マグネットポンプ Expired - Lifetime JP3403719B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-225982 1999-08-10
JP11-225983 1999-08-10
JP22598299 1999-08-10
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