JPH09317681A - キャンドモータポンプの結合方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸の危険速度を高く設定して、高速回転にお
いても安定した運転を可能とし、しかもキャンドモータ
部とポンプ部との組立ておよび分解を容易にしたのキャ
ンドモータポンプの結合方式を提供する。 【解決手段】 キャンドモータ部１０とポンプ部１２と
からなるキャンドモータポンプにおいて、キャンドモー
タ部のロータ軸１４とインペラ回転軸３４とをそれぞれ
別体で構成し、前記ロータ軸１４と前記インペラ回転軸
３４とをフレキシブルな結合手段３６を介して結合し、
前記キャンドモータ部１０に負荷部としてのポンプ部１
２を一体的に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャンドモータポ
ンプの結合方式に係り、特に３，６００ｒｐｍを越える
高速キャンドモータポンプにおけるロータ軸と負荷とし
てのインペラ回転軸とをそれぞれ別体で構成し、これら
を所要の結合手段により結合して、軸回転の危険速度を
調整可能として、危険を回避することができるキャンド
モータポンプの結合方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】キャンドモータポンプは、一般にキャン
ドモータ部とポンプ部とからなり、キャンドモータ部は
ステータとロータとを有し、前記ステータは内周部をス
テータキャンで密閉し、ロータは外周部をロータキャン
で密閉した構成からなる。また、前記ロータは、ロータ
軸をモータケーシングの両端に支持したベアリングで回
転自在に支承し、ポンプ部に導入された取扱液の一部を
前記ベアリングを介して前記ステータキャンとロータキ
ャンで画成されたキャンドモータ部内に循環するように
構成されている。なお、ポンプ部における取扱液の一部
を、キャンドモータ部内に循環させるための液導入手段
および液排出手段が、それぞれモータケーシングの一部
に設けられている。

【０００３】このように構成されるキャンドモータポン
プは、キャンドモータ部内のロータ室内に流体を導入
し、ベアリングの潤滑とモータの冷却とを行うものであ
るから、各種のケミカルプラント用ポンプとして多用さ
れている。

【０００４】しかるに、近年において、この種のキャン
ドモータポンプは、その用途の拡大に伴い、高速運転す
る要求が増えつつある。しかしながら、従来のキャンド
モータポンプにおいては、ロータ軸の一端部にインペラ
が直接結合されており、インペラとロータ軸は同一回転
を行うものであるため、例えば３，６００ｒｐｍを越え
るような高速回転を行う場合、特にキャンドモータ部で
の流体摩擦損失によるモータ効率の低下やステータの発
熱が増大し、あるいはベアリングの寿命が短くなる等、
多くの解決すべき問題点がある。

【０００５】すなわち、キャンドモータ部のロータ室
は、液で満たされているため、ロータの回転に際して、
通常のモータに較べて流体摩擦損失は著しく増大する。
このため、モータ効率は低下し、ステータの発熱が増大
する。そこで、ステータの発熱を低減するためには、モ
ータの外径を大きくすることが必要であるが、この場合
ロータの周速が増し、流体摩擦損失がさらに増大すると
いう難点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のキャ
ンドモータポンプにおいては、キャンドモータ部のロー
タ軸とポンプ部のインペラ回転軸とが一体として構成さ
れていることから、ロータ軸の回転に伴う危険速度を回
避するため、ロータ軸の太さ、長さ、ロータ軸先端に取
付けられるモータ部のインペラの形状や重量等、寸法的
な制限が非常に多くなる。

【０００７】例えば、３，６００ｒｐｍを越える高速モ
ータでは、ロータの回転による流体摩擦損失が著しく増
大するため、ロータコアの長さＬとロータの外径Ｄとの
比Ｌ／Ｄが、５以上となる細長い形状のロータ構造とな
らざるを得ない。従って、ロータを支持する軸受間のス
パンが著しく長くなり、軸径を余り大きくとれないとい
う設計上の制限事項が影響し、危険速度の回避、ポンプ
部分よりの荷重を支える軸受の信頼性の確保等に問題が
生じ易くなる。

【０００８】なお、回転軸の危険速度とは、回転軸の径
の大きさ、軸受の支持間隔およびその回転軸の自重によ
り決定されるものであり、一般に回転軸の回転周波数が
高くなると、その回転系の固有振動数と一致して、共振
現象すなわち振動の振幅が急激に増大し、これにより構
造物を破損に至らせる危険がある速度である。

【０００９】そこで、ポンプ部分を分離して、ポンプ部
より発生する荷重を、ポンプ部側に設けた軸受により支
承する構造を採用すれば、ポンプ部よりの制限事項が解
消されるため、ロータの危険速度の回避、軸受の信頼性
の向上に大きな効果が期待できるようになる。すなわ
ち、この場合、ポンプ部分は、その構造、形状からみ
て、軸受間のスパンを著しく短くすることができるた
め、軸径が細くても高い危険速度をとることができ、軸
受に関しても軸受周速を小さくできるため、荷重条件を
改善することができる。しかるに、従来のキャンドモー
タポンプにおいては、前述したような、特殊な要求がな
かったこと、むしろ製造上の便宜から、ポンプ部分、特
にインペラ回転軸をキャンドモータ部とは独立して成形
し、組立て時においてこれらを結合するという構成は、
全く実施されていない。

【００１０】従って、本発明の目的は、軸の危険速度を
高く設定して、高速回転においても安定した運転を可能
とし、しかもキャンドモータ部とポンプ部との組立てお
よび分解を容易にしたのキャンドモータポンプの結合方
式を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るキャンドモータポンプの結合方式は、
キャンドモータ部とポンプ部とからなるキャンドモータ
ポンプにおいて、キャンドモータ部のロータ軸とインペ
ラ回転軸とをそれぞれ別体で構成し、前記ロータ軸と前
記インペラ回転軸とをフレキシブルな結合手段を介して
結合し、前記キャンドモータ部に負荷部としてのポンプ
部を一体的に結合することを特徴とする。

【００１２】この場合、前記フレキシブルな結合手段
は、スプラインカップリングからなり、ロータ軸とイン
ペラ回転軸との対向する軸端部を、相互に同軸的に嵌合
するスプラインカップリング接続により結合する構成と
することができる。

【００１３】そして、前記ロータ軸の端部は、内面に立
て溝のスプラインを設けた軸孔として形成し、インペラ
回転軸の端部には、前記軸孔に嵌合する外面に立て溝の
スプラインを形成した構成とし、さらに前記ロータ軸と
インペラ回転軸とのスプラインカップリング接続部にお
いて、前記各軸の嵌合部分に所要の間隙を設けると共
に、ロータ軸の外周に前記間隙と連通する通孔部を設け
て、インペラ回転軸側からロータ軸側へポンプ取扱液の
一部を流通させるように構成することができる。

【００１４】代案として、前記フレキシブルな結合手段
は、マグネットカップリングからなり、ロータ軸とイン
ペラ回転軸との対向する軸端部を、相互に同軸的に非接
触嵌合するマグネットカップリング接続により結合する
構成とすることができる。

【００１５】そして、前記ロータ軸の端部は、内面に回
転磁界を発生する磁石を設けた軸孔として形成し、イン
ペラ回転軸の端部には、前記軸孔に非接触嵌合して磁気
結合作用を生じる磁石を形成し、さらに前記ロータ軸と
インペラ回転軸とのマグネットカップリング接続部にお
いて、ロータ軸の外周に、前記各軸の非接触嵌合部分に
形成される間隙と連通する通孔部を設けて、インペラ回
転軸側からロータ軸側へポンプ取扱液の一部を流通させ
るように構成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るキャンドモー
タポンプの結合方式の実施形態につき、図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００１７】図１および図２は、それぞれ本発明の結合
方式を実施するキャンドモータポンプの断面図である。
これらのキャンドモータポンプは、基本的には、キャン
ドモータ部１０とポンプ部１２とから構成される。キャ
ンドモータ部１０は、ロータ軸１４に固定されるロータ
１６と、モータケーシング１８に固定されるステータ２
０とからなり、これらはそれぞれロータスリーブ２２お
よびステータライナ２４によって液密に被覆されてい
る。なお、ロータ軸１４は、その両側部を軸受２６、２
６により支承されている。

【００１８】ポンプ部１２は、インペラ回転軸３４に支
持されるインペラ３０と、このインペラ３０を収容する
ポンプケーシング３２とから構成されている。なお、イ
ンペラ回転軸３４は、軸受２８、２８により支承されて
いる。

【００１９】そして、これらキャンドモータ部１０のロ
ータ軸１４とポンプ部１２のインペラ回転軸３４とを、
後述するフレキシブルな結合手段３６を介して結合す
る。

【００２０】このような構成において、３相交流電源を
端子箱３８からステータ２０に供給すると、ステータ２
０において回転磁界が発生し、ロータ１６を回転駆動さ
せてポンプ動作を行う。なお、このポンプ動作時には、
ポンプ取扱液の一部が、キャンドモータ部１０の内部お
よび外部循環パイプ４０を通って、ポンプ部１０へ循環
し、これによりキャンドモータ部１０の冷却および軸受
２６、２８の潤滑が行われる。

【００２１】次いで、本発明に係るキャンドモータポン
プの結合方式の具体的な実施例について、それぞれ図面
を参照しながら説明する。

【００２２】

【実施例１】図１は、本発明に係るキャンドモータポン
プの結合方式の一実施例を示す概略側面断面図である。
すなわち、本実施例おいては、キャンドモータ部１０の
ロータ軸１４と、ポンプ部１２のインペラ回転軸３４と
の結合手段として、スプラインカップリングを使用した
ものである。なお、前記ロータ軸１４とインペラ回転軸
３４とは、それぞれステンレスにより構成する。

【００２３】しかるに、本実施例において、ロータ軸１
４とインペラ回転軸３４とは分離して成形され、ロータ
軸１４とインペラ回転軸３４との対向する端部を、相互
に同軸的に嵌合するスプラインカップリング接続構成と
したものである。この場合、ロータ軸１４の端部は、内
面に立て溝４２のスプラインを設けた軸孔４４として形
成し、インペラ回転軸３４の端部には、前記軸孔４４に
嵌合する外面に立て溝４２のスプラインを形成し、前記
ロータ軸１４の軸孔４４にインペラ回転軸３４の端部を
挿入することにより、両軸を回転方向に係止させた状態
にして結合構成することができる。

【００２４】また、図示していないが、前記ロータ軸１
４とインペラ回転軸３４とのスプラインカップリング接
続部において、前記各軸１４、３４の嵌合部分には、所
要の間隙を設けると共に、ロータ軸１４の外周に前記間
隙と連通する通孔部４６を設ける。これにより、ポンプ
動作時において、ポンプ取扱液の一部をインペラ回転軸
３４側からロータ軸１４側へ流通させ、キャンドモータ
部１０の内部および外部循環パイプ４０を通って、ポン
プ部１０へ循環させることができる。この場合、キャン
ドモータ部１０の冷却を行うことができることは、前述
した通りであるが、この際にポンプ取扱液の一部が、前
記スプラインカップリング接続部の間隙にも流通してこ
れを冷却することができる。

【００２５】

【実施例２】図２は、本発明に係るキャンドモータポン
プの結合方式の別の実施例を示す概略側面断面図であ
る。すなわち、本実施例おいては、キャンドモータ部１
０のロータ軸１４と、ポンプ部１２のインペラ回転軸３
４との結合手段として、マグネットカップリングを使用
したものである。

【００２６】しかるに、本実施例において、ロータ軸１
４とインペラ回転軸３４とは分離して成形され、ロータ
軸１４とインペラ回転軸３４との対向する端部を、相互
に同軸的に非接触嵌合するマグネットカップリング接続
構成としたものである。この場合、ロータ軸１４の端部
は、内面に回転磁界を発生する磁石４８ａを設けた軸孔
５０として形成し、インペラ回転軸３４の端部５２に
は、前記軸孔５０に非接触嵌合してと磁気結合作用を生
じる磁石４８ｂを形成し、前記ロータ軸１４の軸孔５０
にインペラ回転軸３４の端部５２を挿入することによ
り、両軸を同軸回転し得るように結合構成することがで
きる。

【００２７】また、前記ロータ軸１４とインペラ回転軸
３４とのマグネットカップリング接続部において、ロー
タ軸１４の外周に、前記各軸１４、３４の非接触嵌合部
分に形成される間隙５６と連通する通孔部５４を設け
る。これにより、ポンプ動作時において、ポンプ取扱液
の一部をインペラ回転軸３４側からロータ軸１４側へ流
通させ、キャンドモータ部１０の内部および外部循環パ
イプ４０を通って、ポンプ部１０へ循環させることがで
きる。この場合も、キャンドモータ部１０の冷却を行う
ことができることは、前述した通りであるが、この際に
ポンプ取扱液の一部が、前記マグネットカップリング接
続部の間隙５６にも流通してこれを冷却することができ
る。

【００２８】前述したように、本発明におけるキャンド
モータポンプの結合方式によれば、ロータ軸１４とイン
ペラ回転軸３４とを別体構成とし、これらをフレキシブ
ルなカップリングにより結合することによって、回転軸
の危険速度を高く設定することが可能となり、従ってキ
ャンドモータポンプを高速回転により安定した運転を容
易に実現することができる。

【００２９】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。例えば、前述した実施例においては、キ
ャンドモータポンプを例示して説明したが、本発明の結
合方式は、キャンドモータの負荷として、ポンプに限ら
ず、ブロア等にも有効に適用することができる。また、
結合手段として、スプラインカップリングおよびマグネ
ットカップリングを例示したが、これらに限定されるこ
となく、フレキシブルな結合を達成し得るものであれ
ば、公知の種々の結合装置を採用することができること
は勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るキャ
ンドモータポンプの結合方式においては、キャンドモー
タ部とポンプ部とからなるキャンドモータポンプにおい
て、キャンドモータ部のロータ軸とインペラ回転軸とを
それぞれ別体で構成し、前記ロータ軸と前記インペラ回
転軸とをフレキシブルな結合手段を介して結合し、前記
キャンドモータ部に負荷部としてのポンプ部を一体的に
結合する構成としたことにより、軸の危険速度を高く設
定して、高速回転においても安定した運転を可能とし、
しかもキャンドモータ部とポンプ部との組立ておよび分
解を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るキャンドモータポンプの結合方式
の一実施例を示す概略側面断面図である。

【図２】本発明に係るキャンドモータポンプの結合方式
の別の実施例を示す概略側面断面図である。

【符号の説明】

１０ キャンドモータ部 １２ ポンプ部 １４ ロータ軸 １６ ロータ １８ モータケーシング ２０ ステータ ２２ ロータスリーブ ２４ ステータライナ ２６ 軸受 ２８ 軸受 ３０ インペラ ３２ ポンプケーシング ３４ インペラ回転軸 ３６ 結合手段 ３８ 端子箱 ４０ 外部循環パイプ ４２ 立て溝 ４４ 軸孔 ４６ 通孔部 ４８ａ、４８ｂ 磁石 ５０ 軸孔 ５２ 端部 ５４ 通孔部 ５６ 間隙

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャンドモータ部とポンプ部とからなる
   キャンドモータポンプにおいて、キャンドモータ部のロ
   ータ軸とインペラ回転軸とをそれぞれ別体で構成し、前
   記ロータ軸と前記インペラ回転軸とをフレキシブルな結
   合手段を介して結合し、前記キャンドモータ部に負荷部
   としてのポンプ部を一体的に結合することを特徴とする
   キャンドモータポンプの結合方式。
2. 【請求項２】 フレキシブルな結合手段は、スプライン
   カップリングからなり、ロータ軸とインペラ回転軸との
   対向する軸端部を、相互に同軸的に嵌合するスプライン
   カップリング接続により結合してなる請求項１記載のキ
   ャンドモータポンプの結合方式。
3. 【請求項３】 ロータ軸の端部は、内面に立て溝のスプ
   ラインを設けた軸孔として形成し、インペラ回転軸の端
   部には、前記軸孔に嵌合する外面に立て溝のスプライン
   を形成してなる請求項２記載のキャンドモータポンプの
   結合方式。
4. 【請求項４】 ロータ軸とインペラ回転軸とのスプライ
   ンカップリング接続部において、前記各軸の嵌合部分に
   所要の間隙を設けると共に、ロータ軸の外周に前記間隙
   と連通する通孔部を設けて、インペラ回転軸側からロー
   タ軸側へポンプ取扱液の一部を流通させるように構成し
   てなる請求項３記載のキャンドモータポンプの結合方
   式。
5. 【請求項５】 フレキシブルな結合手段は、マグネット
   カップリングからなり、ロータ軸とインペラ回転軸との
   対向する軸端部を、相互に同軸的に非接触嵌合するマグ
   ネットカップリング接続により結合してなる請求項１記
   載のキャンドモータポンプの結合方式。
6. 【請求項６】 ロータ軸の端部は、内面に回転磁界を発
   生する磁石を設けた軸孔として形成し、インペラ回転軸
   の端部には、前記軸孔に非接触嵌合して磁気結合作用を
   生じる磁石を形成してなる請求項５記載のキャンドモー
   タポンプの結合方式。
7. 【請求項７】 ロータ軸とインペラ回転軸とのマグネッ
   トカップリング接続部において、ロータ軸の外周に、前
   記各軸の非接触嵌合部分に形成される間隙と連通する通
   孔部を設けて、インペラ回転軸側からロータ軸側へポン
   プ取扱液の一部を流通させるように構成してなる請求項
   ６記載のキャンドモータポンプの結合方式。