WO2015097851A1 - マグネットポンプ - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a magnet pump including a magnet can and an impeller.
  • Conventionally known magnet pumps include a front casing that forms a pump chamber and a rear casing that forms a cylindrical space continuous with the pump chamber.
  • a magnet can that is rotatably supported by a support shaft is disposed in the cylindrical space of the rear casing, and an impeller accommodated in the pump chamber is coupled to the magnet can.
  • a rotation drive unit magnetically coupled to the magnet can is disposed outside the rear casing, and the magnet can is rotated by the driving force of the rotation drive unit.
  • the impeller coupled therewith rotates, and a transfer fluid is introduced into the pump chamber from a cylindrical suction port formed on the front surface of the front casing, and also transferred from a discharge port on the side of the front casing. Fluid is discharged.
  • the support shaft extends to the inlet of the front casing through the pump chamber.
  • the distal end portion of the support shaft is covered with a shaft support portion connected to the suction port, and the inner wall of the suction port and the shaft support portion are connected by a plurality of support legs.
  • an object of the present invention is to provide a magnet pump having improved suction characteristics and pump efficiency.
  • the present invention includes a front casing in which a pump chamber is formed and a cylindrical suction port for sucking a transfer fluid into the pump chamber, a rear casing that forms a space following the pump chamber, A support shaft disposed in the space and having a distal end extending to the suction port through the pump chamber, and disposed in the space and rotatably supported by the support shaft, along a circumferential direction of the support shaft.
  • a magnet can provided with a magnet, an impeller fixed to the magnet can and housed in the pump chamber so as to rotate integrally with the magnet can, and magnetically coupled to the magnet via the rear casing;
  • Rotation driving means for applying a rotational driving force to the magnet the front casing includes a shaft support that supports the tip of the support shaft, and a front A plurality of support legs extending from the shaft support toward the inner wall of the suction port and supporting the shaft support on the suction port, and the tip of the shaft support has an inner wall of the suction port.
  • the magnet pump is located on the inlet side of the suction port with respect to the connection portion with the support leg.
  • the connecting portion between the plurality of support legs and the shaft support body has a curved portion that smoothly connects both, and each of the plurality of support legs has one circumferential direction of the shaft support body.
  • the bending portion located on the side and the bending portion located on the other side may have different curvatures.
  • the said structure WHEREIN The said curved part located in the one side of the circumferential direction of the said shaft support body is set as the structure formed so that a curvature may change toward the peripheral part from the center part of the said suction inlet. it can.
  • the plurality of support legs may be inclined at a predetermined angle with respect to a plane passing through the central axis of the shaft support.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnet pump according to a first embodiment of the present invention.
  • the magnet pump includes a front casing 1 and a rear casing 2 connected thereto.
  • the front casing 1 has a pump chamber 3 formed therein, a suction port 4 on the front surface, and a discharge port 5 on the side surface.
  • the suction port 4 has a cylindrical shape, and a shaft support 6 and support legs 7 are formed therein.
  • the rear casing 2 is formed therein with a cylindrical space 8 that is continuous with the pump chamber 3, and a support shaft 9 is disposed at the center of the cylindrical space 8.
  • One end of the support shaft 9 is fixed to the inner wall on the rear surface side of the rear casing 2, and the other end extends to the suction port 4 through the pump chamber 3.
  • the tip 10 on the other end side of the support shaft 9 is covered with a shaft support 6.
  • Rotating body 11 is rotatably supported on support shaft 9.
  • the rotating body 11 includes a magnet can 12 and an impeller 13 fixed to the magnet can 12.
  • the magnet can 12 includes a cylindrical rotary bearing 14 slidably mounted on the outer side of the support shaft 9 and a ring-shaped driven magnet 15 disposed on the outer periphery of the rotary bearing 14.
  • the magnet can 12 is formed in a cylindrical shape so as to fit in the cylindrical space 8.
  • a ring-shaped drive magnet 17 in the drive rotating body 16 is magnetically coupled to the driven magnet 15 at a position facing the driven magnet 15 of the magnet can 12 outside the rear casing 2.
  • the drive rotator 16 is accommodated in a space between the rear casing 2 and the drive casing 18 and is driven by a motor (not shown) via a rotation shaft 19.
  • the drive magnet 17 rotates around the rear casing 2 by rotating the drive rotating body 16 via the rotating shaft 19 by the motor.
  • the driven magnet 15 magnetically coupled to the drive magnet 17 rotates inside the rear casing, and the magnet can 12 including the rotary bearing 14 rotates around the support shaft 9.
  • the impeller 13 fixed to the magnet can 12 rotates, and the transfer fluid is introduced into the pump chamber 3 from the suction port 4. The introduced transfer fluid is discharged to the outside through the discharge port 5.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the suction port 4 of the magnet pump.
  • FIG. 2A shows a comparative embodiment
  • FIG. 2B shows a first embodiment.
  • the tip end portion (see reference numeral 30) of the shaft support 6 is compared to the connection portion (see reference numeral 31) between the inner wall of the suction port 4 and the support leg 7;
  • the inlet 4 is recessed on the opposite side to the inlet side. For this reason, the rectification distance of the transfer fluid introduced into the suction port 4 is shortened, and a turbulent flow is likely to occur.
  • the distal end portion of the shaft support 6 is a connection portion between the inner wall of the suction port 4 and the support leg 7 (see FIG. Compared to the reference numeral 31), the shape protrudes toward the inlet side of the suction port 4. For this reason, the rectification distance of the transfer fluid introduced into the suction port 4 is longer than in the comparative embodiment, and the generated turbulent flow is reduced.
  • the second embodiment is an example in which a structure for giving a swivel is added in advance before the transfer fluid flows into the impeller 13.
  • FIG. 3A is a plan view of the vicinity of the suction port in the magnet pump according to the second embodiment.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG.
  • curved portions 40 and 41 that smoothly connect the support leg 7 and the shaft support 6 are formed at the connection portion between the support leg 7 and the shaft support 6.
  • the curved portion 40 located on one side in the circumferential direction of the shaft support 6 and the curved portion 41 located on the other side have different curvatures.
  • the curvature of the curved portion 40 on one side is gradually increased from the shaft support 6 toward the inner wall of the suction port 4.
  • the curvature of the curved portion 40 on one side is formed so as to change from the central portion of the suction port 4 toward the peripheral portion.
  • the shape of the curved portions 40 and 41 as described above gives a predetermined swirl to the transfer fluid introduced from the suction port 4 to the impeller 13 in advance. Thereby, introduction of the transfer fluid from the suction port 4 to the impeller 13 becomes smoother than in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing a result of comparison of the suction characteristics of the magnet pump between the comparison form, the first embodiment, and the second embodiment.
  • NPSH Network (Positive Suction Head: effective suction head)
  • NPSHr Required NPSH: required suction head
  • the horizontal axis of the graph represents the discharge amount [L / min] of the transfer fluid
  • the vertical axis represents the value [m] of NPSHr.
  • the value of NPSHr is the largest in the comparative form, and subsequently decreases in the order of the first embodiment and the second embodiment.
  • the suction characteristic of a pump is improving compared with a comparison form.
  • the suction characteristics of a pump are improving 2nd Embodiment compared with 1st Embodiment.
  • FIG. 6 (a) to 6 (c) are graphs showing the results of comparison between the comparison form, the first embodiment, and the second embodiment regarding the pump efficiency of the magnet pump.
  • the horizontal axis of the graph represents the flow rate [L / min] of the transfer fluid
  • the vertical axis of FIG. 6A represents the total lift (H) [m]
  • the vertical axis of FIG. 6B represents the shaft power (SP) [ kW]
  • the vertical axis of FIG. 6C represents pump efficiency ( ⁇ ) [%].
  • the shaft power (SP) is in the order of the comparative form, the first embodiment, and the second embodiment from the largest.
  • the pump efficiency ( ⁇ ) is in the order of the second embodiment, the first embodiment, and the comparative embodiment from the largest.
  • the support leg 7 has three suction ports 4 as an example, but the number of support legs 7 is not limited to this, and a plurality of support legs 7 may be used. Any number may be used.
  • the magnet pump has been described as an example. However, the improvement of the suction port 4 according to the above embodiment can be applied to other types of pumps.
  • FIG. 4A is a plan view of the vicinity of the suction port 4, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 4A, both corresponding to the third embodiment.
  • the three support legs 7 extend substantially linearly from the shaft support 6 positioned at the center of the suction port 4 toward the inner wall of the suction port 4.
  • each support leg 7 is formed to be inclined at a predetermined angle ( ⁇ ) with respect to a plane passing through the central axis (see reference numeral 32) of the shaft support 6. . Thereby, a pre-turn can be given to the transfer fluid from the suction port 4 to the impeller 13.
  • the magnet pump of the third embodiment it is possible to suppress the generation of turbulent flow and efficiently rectify the transfer fluid.
  • SYMBOLS 1 Front casing, 2 ... Rear casing, 3 ... Pump chamber, 4 ... Intake port, 5 ... Discharge port, 6 ... Shaft support body, 7 ... Support leg, 8 ... Cylindrical space, 9 ... Support shaft, 10 ... Tip 11, rotating body, 12, magnet can, 13, impeller, 14, rotating bearing, 15, driven magnet, 16, driving rotating body, 17, driving magnet, 18, driving body casing, 19, rotating shaft, 30,. The tip of the shaft support, 31... The connection between the support leg and the inner wall of the suction port, 32...

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Abstract

　支持軸９の先端を支持する軸支持体６と、軸支持体６から吸入口４の内壁に向かって延在し、軸支持体６を吸入口４に支持する複数の支持脚７と、を含むフロントケーシング１を備えたマグネットポンプにおいて、軸支持体６の先端は、吸入口４の内壁と支持脚７との接続部分よりも、吸入口４の入口側に位置することを特徴とするマグネットポンプ。

Description

マグネットポンプ
　本発明は、マグネットキャン及びインペラを備えたマグネットポンプに関する。
　従来から知られているマグネットポンプは、ポンプ室を形成するフロントケーシングと、ポンプ室と連続する円筒状空間を形成するリアケーシングを備える。リアケーシングの円筒状空間には、支持軸に回転可能に支持されたマグネットキャンが配置され、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結合されている。リアケーシングの外側には、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、当該回転駆動部の駆動力により、マグネットキャンが回転する構成となっている。マグネットキャンが回転すると、これと結合されたインペラが回転し、フロントケーシング正面に形成された円筒状の吸入口からポンプ室の内部に移送流体が導入されると共に、フロントケーシング側面の吐出口から移送流体が吐出される。
　支持軸は、ポンプ室を介してフロントケーシングの吸入口まで延在する。支持軸の先端部は、吸入口と接続された軸支持部により覆われており、吸入口の内壁と軸支持部とは、複数の支持脚により接続されている。
国際公開２００１－０１２９９３号公報
　従来のマグネットポンプでは、複数の支持脚が設けられていることにより、吸入口の断面積が小さくなると共に乱流が発生する場合があった。その結果、吸込特性やポンプ効率が低下してしまうという課題があった。
　本発明は、上記課題に鑑み、吸込特性及びポンプ効率を向上させたマグネットポンプを提供することを目的とする。
　本発明は、内部にポンプ室が形成されると共に、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口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空間を形成するリアケーシングと、前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、前記マグネットキャンに固定され、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マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、前記フロントケーシングは、前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置することを特徴とするマグネットポンプである。
　上記構成において、前記複数の支持脚と前記軸支持体との接続部に両者を滑らかに接続する湾曲部を有し、前記複数の支持脚のそれぞれにおいて、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部と、他方の側に位置する前記湾曲部とは、曲率が異なる構成とすることができる。
　上記構成において、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部は、曲率が前記吸入口の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されている構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の支持脚は、前記軸支持体の中心軸を通る平面に対し、所定の角度をもって傾斜している構成とすることができる。
第１の実施形態に係るマグネットポンプの断面模式図である。 第１の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 第２の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 第３の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 マグネットポンプの吸込特性を示すグラフである。 マグネットポンプのポンプ効率を示すグラフである。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るマグネットポンプについて説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るマグネットポンプの断面模式図である。マグネットポンプは、フロントケーシング１と、これに接続されたリアケーシング２とを備える。
　フロントケーシング１は、内部にポンプ室３が形成されると共に、前面に吸入口４が、側面に吐出口５が、それぞれ設けられている。吸入口４は円筒形状を有し、内部に軸支持体６及び支持脚７が形成されている。リアケーシング２は、内部にポンプ室３に連続する円筒状空間８が形成され、当該円筒状空間８の中心部に支持軸９が配置されている。支持軸９の一端はリアケーシング２の後面側の内壁に固定され、他端はポンプ室３を介して吸入口４まで延在している。支持軸９の他端側の先端部１０は、軸支持体６により覆われている。
　支持軸９には、回転体１１が回転可能に支持されている。回転体１１は、マグネットキャン１２と、当該マグネットキャン１２に固定されたインペラ１３とを備える。マグネットキャン１２は、支持軸９の外側に摺動可能に装着された円筒状の回転軸受１４と、当該回転軸受１４の外周に配置されたリング状の従動マグネット１５を含む。マグネットキャン１２は、円筒状空間８に適合するように円筒形状に形成されている。
　リアケーシング２の外側における、マグネットキャン１２の従動マグネット１５と対向する位置には、駆動回転体１６におけるリング状の駆動マグネット１７が、従動マグネット１５と磁気結合されて配置されている。駆動回転体１６は、リアケーシング２と駆動体ケーシング１８との間の空間に収容されており、回転軸１９を介して不図示のモーターにより駆動される。
　本実施形態のマグネットポンプでは、モーターにより回転軸１９を介して駆動回転体１６を回転させることにより、駆動マグネット１７がリアケーシング２の周囲を回転する。これにより、リアケーシングの内部において、駆動マグネット１７と磁気結合された従動マグネット１５が回転し、回転軸受１４を含むマグネットキャン１２が支持軸９の周囲を回転する。その結果、マグネットキャン１２に固定されたインペラ１３が回転し、吸入口４からポンプ室３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５を介して外部に吐出される。
　図２は、マグネットポンプの吸入口４付近の拡大断面図である。図２（ａ）は比較形態を、図２（ｂ）は第１の実施形態をそれぞれ示す。
　図２（ａ）に示すように、比較形態においては、軸支持体６の先端部（符号３０参照）が、吸入口４の内壁と支持脚７との接続部分（符号３１参照）に比べ、吸入口４の入口側と反対側に凹んだ形状となっている。このため、吸入口４に導入される移送流体の整流距離が短くなり、乱流が発生しやすい状態となっている。
　これに対し、図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態においては、軸支持体６の先端部（符号３０参照）が、吸入口４の内壁と支持脚７との接続部分（符号３１参照）に比べ、吸入口４の入口側に突出して位置する形状となっている。このため、吸入口４に導入される移送流体の整流距離が、比較形態と比べて長くなり、発生した乱流が低減される。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態は、移送流体がインペラ１３に流入する前に、予め旋回を与える構成を付加した例である。
　図３（ａ）は、第２の実施形態に係るマグネットポンプにおける、吸入口付近の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ’線に沿った断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持脚７と軸支持体６の接続部分には、両者を滑らかに接続する湾曲部４０及び４１が形成されている。そして、３つの支持脚７のそれぞれにおいて、軸支持体６の周方向の一方の側に位置する湾曲部４０と、他方の側に位置する湾曲部４１とは、曲率が異なっている。
　更に、第２の実施形態においては、一方の側の湾曲部４０における曲率が、軸支持体６から吸入口４の内壁に向かうに従って、徐々に大きくなるように形成されている。換言すれば、一方の側の湾曲部４０の曲率が、吸入口４の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されている。
　以上のような湾曲部４０及び４１の形状は、吸入口４からインペラ１３に導入される移送流体に対し、予め所定の旋回を付与するものである。これにより、吸入口４からインペラ１３への移送流体の導入が、第１の実施形態と比較してよりスムーズになる。
　図５は、マグネットポンプの吸込特性について、比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の３者で比較を行った結果を示すグラフである。ここで、ＮＰＳＨ（Net Positive Suction Head：有効吸込ヘッド）と称される数値のうち、特にＮＰＳＨｒ（required NPSH：必要吸込ヘッド）と称される値についての比較結果を示す。ＮＰＳＨｒは、移送流体がポンプ室に導入される際に騒音・振動等の問題を生じさせないための吸込力の圧力を示し、その値が小さい程ポンプとしては優れていると評価される。グラフの横軸は移送流体の吐出量［Ｌ／ｍｉｎ］を、縦軸はＮＰＳＨｒの値［ｍ］をそれぞれ示す。
　図５に示すように、ＮＰＳＨｒの値は、比較形態が最も大きく、続いて第１の実施形態、第２の実施形態の順に小さくなっている。このように、第１及び第２の実施形態によれば、比較形態に比べ、ポンプの吸込特性が向上していることが分かる。また、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べ、ポンプの吸込特性が向上していることが分かる。
　図６（ａ）～（ｃ）は、マグネットポンプのポンプ効率について、比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の３者で比較を行った結果を示すグラフである。グラフの横軸は移送流体の流量［Ｌ／ｍｉｎ］を、図６（ａ）の縦軸は全揚程（Ｈ）［ｍ］を、図６（ｂ）の縦軸は軸動力（ＳＰ）［ｋＷ］を、図６（ｃ）の縦軸はポンプ効率（η）［％］を、それぞれ示す。
　図６（ａ）に示すように、流量が比較的大きい領域（グラフの右半分）において、全揚程（Ｈ）については、大きい方から第２の実施形態、第１の実施形態、比較形態の順となっている。反対に、図６（ｂ）に示すように、軸動力（ＳＰ）については、大きい方から比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の順となっている。その結果、図６（ｃ）に示すように、ポンプ効率（η）については、大きい方から第２の実施形態、第１の実施形態、比較形態の順となっている。このように、第１及び第２の実施形態によれば、比較形態に比べ、ポンプ効率の点においても優れていることが分かる。また、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べ、ポンプ効率が優れていることも分かる。
　第１～第２の実施形態では、支持脚７が３本の吸入口４を有するマグネットポンプを例に説明を行ったが、支持脚７の数はこれに限定されるものではなく、複数であれば任意の数としてよい。また、第１～第２の実施形態では、マグネットポンプを例に説明を行ったが、上記実施形態に係る吸入口４の改良は、他のタイプのポンプにおいても採用することが可能である。
　［第３の実施形態］
　図４（ａ）は吸入口４付近の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ－Ｂ’線に沿った断面図であり、共に第３の実施形態に対応するものである。図４（ａ）に示すように、３本の支持脚７は、吸入口４の中心に位置する軸支持体６から、約吸入口４の内壁に向かって略直線に延在している。また、図４（ｂ）に示すように、各支持脚７は、軸支持体６の中心軸（符号３２参照）を通る平面に対し、所定の角度（θ）をもって傾斜して形成されている。これにより、吸入口４からインペラ１３へ至る移送流体に、予旋回を与えることができる。
　以上のように、第３の実施形態に係るマグネットポンプによれば、乱流の発生を抑制すると共に、移送流体の整流を効率良く行うことができる。
　［その他の実施形態］
　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…フロントケーシング、２…リアケーシング、３…ポンプ室、４…吸入口、５…吐出口、６…軸支持体、７…支持脚、８…円筒状空間、９…支持軸、１０…先端部、１１…回転体、１２…マグネットキャン、１３…インペラ、１４…回転軸受、１５…従動マグネット、１６…駆動回転体、１７…駆動マグネット、１８…駆動体ケーシング、１９…回転軸、３０…軸支持体の先端部、３１…支持脚と吸入口内壁の接続部、３２…軸支持体の中心軸、４０・４１…湾曲部

Claims (4)

  1. 　内部にポンプ室が形成されると共に、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口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空間を形成するリアケーシングと、
    　前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、
    　前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、
    　前記マグネットキャンに固定され、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マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、
    　前記フロントケーシングは、
    　前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、
    　前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、
    　前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置することを特徴とするマグネットポンプ。
  2. 　前記複数の支持脚と前記軸支持体との接続部に両者を滑らかに接続する湾曲部を有し、前記複数の支持脚のそれぞれにおいて、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部と、他方の側に位置する前記湾曲部とは、曲率が異なることを特徴とする請求項１に記載のマグネットポンプ。
  3. 　前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部は、曲率が前記吸入口の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマグネットポンプ。
  4. 　前記複数の支持脚は、前記軸支持体の中心軸を通る平面に対し、所定の角度をもって傾斜していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のマグネットポンプ。
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