JP2009299471A - Gear pump having magnetic coupling mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、低粘度から高粘度までの流体や高粘度・高圧流体の移送に際し、二つのマグネットの磁気作用によって、流体を外部に漏らすことなく、効率的に送液することが可能なポンプ、特に、マグネットカップリング機構(無軸封機構)を有するポンプに関するものである。
This invention is a pump capable of efficiently feeding fluid without leaking to the outside by the magnetic action of two magnets when transferring a fluid from low viscosity to high viscosity or a high viscosity / high pressure fluid, In particular, the present invention relates to a pump having a magnet coupling mechanism (no shaft seal mechanism).
磁気作用によってギアなどの駆動体を駆動させる、マグネットカップリング機構を有するポンプの市場ニーズは、近年、さらに高まる傾向にある。
最近の動向としては、根幹技術である磁石業界において、ネオジム系磁石を始めとしたマグネットの高性能化により、数十年前に比べ、ハイパフォーマンスなポンプの提供が可能になりつつある。
In recent years, market needs for pumps having a magnet coupling mechanism that drives a driving body such as a gear by a magnetic action have been increasing.
As a recent trend, in the magnet industry, which is the core technology, higher performance of magnets such as neodymium magnets has made it possible to provide high performance pumps compared to decades ago.
このようなマグネットカップリング機構を有したポンプ業界において、殆どの機種は、遠心式ポンプである。
この遠心式ポンプは、他の様式のポンプに比べ低揚程、大容量、低粘度の流体を移送する目的に適し、マグネットカップリングに大きな伝達能力を要求されない。
そのため、ポンプのサイズに対し、マグネットカップリングの大きさを比較的小さく設計できる。このことは、コストの面でも大きく寄与している。
In the pump industry having such a magnetic coupling mechanism, most models are centrifugal pumps.
This centrifugal pump is suitable for the purpose of transferring a fluid having a low head, a large capacity, and a low viscosity as compared with other types of pumps, and does not require a large transmission capacity for the magnetic coupling.
Therefore, the size of the magnet coupling can be designed relatively small with respect to the size of the pump. This greatly contributes to cost.
この遠心式ポンプに対し、ギアポンプにおいては、マグネットカップリングに使用される磁石の高性能化により、最近、漸く実用化され市場にも受け入れられつつある。 In contrast to this centrifugal pump, gear pumps have been gradually put into practical use and being accepted by the market due to the high performance of magnets used for magnet coupling.
かかるマグネットカップリング機構を有するギアポンプとしては、例えば、特開2006− 52652号公報(特許文献1)に示されるギアポンプがある。
このギアポンプは、ギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成しようとするものである。
具体的には、連動する複数のギアと、外部と隔離した状態で該ギアを密閉収納する収納体と、この収納体内に流体を流入する流入経路と、前記収納体内から流体を吐出する吐出経路とを備えるギアポンプにおいて、前記複数のギアのうち少なくとも一つ以上が転位平歯車であって、前記ギアのうち少なくとも一つに磁性体が取り付けられ、前記外部に駆動源が配置され、前記駆動源の通電により、前記磁性体が取り付けられたギアに回転駆動力を与える構成としたものである。
As a gear pump having such a magnet coupling mechanism, for example, there is a gear pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-52652 (Patent Document 1).
This gear pump can simplify the rotation force transmission mechanism to the gear and the structure for preventing liquid leakage to the outside of the storage body, and to achieve downsizing.
Specifically, a plurality of gears that are interlocked, a storage body that hermetically stores the gear while being isolated from the outside, an inflow path through which fluid flows into the storage body, and a discharge path that discharges fluid from the storage body And at least one of the plurality of gears is a shift spur gear, at least one of the gears is provided with a magnetic body, a drive source is disposed outside, and the drive source Is configured to apply a rotational driving force to the gear to which the magnetic body is attached.
また、特開2007−285270号公報(特許文献2)においては、低速回転時においても、駆動軸からポンプ駆動回転体(又は駆動ギア)への動力伝達ロスが、殆ど生じない可変容量ポンプが提案されている。
この可変容量ポンプは、ポンプハウジングと、外部駆動源によって回転駆動される駆動軸及び、前記ポンプハウジング内に回転可能に設けられたポンプ駆動回転体を備えたものであって、前記ポンプ駆動回転体の中央には、前記駆動軸を挿通するための軸孔が設けられ、前記ポンプ駆動回転体の軸孔を区画している内周壁部、及び前記軸孔の内周壁部に対向する前記駆動軸の、外周部のうちの一方が永久磁石で形成され、他方が磁性材料で形成されたものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-285270 (Patent Document 2) proposes a variable displacement pump in which power transmission loss from the drive shaft to the pump drive rotor (or drive gear) hardly occurs even at low speed rotation. Has been.
The variable displacement pump includes a pump housing, a drive shaft that is rotationally driven by an external drive source, and a pump drive rotator that is rotatably provided in the pump housing. A shaft hole for inserting the drive shaft is provided at the center of the shaft, an inner peripheral wall portion defining the shaft hole of the pump drive rotor, and the drive shaft facing the inner peripheral wall portion of the shaft hole One of the outer peripheral portions is made of a permanent magnet, and the other is made of a magnetic material.
また、特表2007−531844号公報(特許文献3)においては、磁気駆動型ギアポンプが提案されている。
この磁気駆動型ギアポンプは、ハウジングと、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリに磁気結合されているが、それから間隔をおいて配置され、それらの間に配置された環状キャニスタが備わった回転可能な環状磁気駆動アセンブリとを有し、環状磁気駆動アセンブリが回転すると、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリが、偏位状静止シャフトの第1シャフト部分において回転するとともに、ロータギアが、偏位状静止シャフトの第2シャフト部分において回転するアイドラーギアを駆動するというものである。
The magnetically driven gear pump is rotatably coupled to a housing and an annular driven magnet / rotor gear assembly but spaced from it and having an annular canister disposed therebetween. And when the annular magnetic drive assembly rotates, the annular driven magnet and rotor gear assembly rotates in the first shaft portion of the offset stationary shaft and the rotor gear rotates in the second position of the offset stationary shaft. The idler gear that rotates in the shaft portion is driven.
これらのギアポンプは様々な流体に採用されており、特に、高粘度流体の定量移送や計量移送や油圧動力伝達装置においては、高圧力発生器として様々な回転速度域において使用されている。
しかしながら、これら高粘度・高圧流体の移送等には、必然的に大きな伝達トルクを有する大型のマグネットカップリングが必要となる。
すなわち、ギアポンプで高粘度又は高圧流体を移送しようとする場合、ギアポンプに大きな負荷が作用するため、マグネットカップリング機構部において、いわゆるスリップ現象が発生し、外部駆動源のトルクがそのままギアポンプに反映されなくなって、定量移送や計量移送が望まれるギアポンプにおいては、致命的な問題が生じる。
そのため、マグネットカップリングに高いトルク伝達能力を要求する仕様のものについては、マグネットカップリングの性能を向上させるため、マグネット自体の表面積を大きくする必要があるので、装置を大型化せざるを得ない。
These gear pumps are used for various fluids, and are used in various rotational speed ranges as high pressure generators, particularly in metered and metered transfers of high viscosity fluids and hydraulic power transmission devices.
However, in order to transfer these high viscosity and high pressure fluids, a large magnet coupling having a large transmission torque is inevitably required.
That is, when a high-viscosity or high-pressure fluid is transferred by the gear pump, a large load acts on the gear pump, so that a so-called slip phenomenon occurs in the magnet coupling mechanism, and the torque of the external drive source is reflected as it is in the gear pump. A fatal problem arises in a gear pump that is lost and a quantitative transfer or metering transfer is desired.
Therefore, for the specification that requires a high torque transmission capability for the magnet coupling, the surface area of the magnet itself needs to be increased in order to improve the performance of the magnet coupling, so the device must be enlarged. .
一方、マグネットカップリングの性能は、磁石の性能に大きく影響されるため、高性能なマグネットカップリングは、前記理由で装置自体を大型化せざるを得ないので、より効率の良いネオジウム磁石の利用が試みられている。
しかしながら、ネオジウム磁石のようなレアメタルは、きわめて高価であるとともに、近年入手が困難になりつつあるため、小さなマグネットカップリングで、大きな伝達トルクの得られるギアポンプの提供が求められている。
On the other hand, since the performance of the magnet coupling is greatly influenced by the performance of the magnet, the high-performance magnet coupling has to increase the size of the device itself for the above-mentioned reason. Has been tried.
However, since rare metals such as neodymium magnets are extremely expensive and are becoming difficult to obtain in recent years, provision of a gear pump capable of obtaining a large transmission torque with a small magnet coupling is required.
この発明はかかる現状に鑑み、ポンプの駆動部における流体漏出のおそれがなく、比較的小さい伝達トルクを有するマグネットカップリングを用いて、ポンプ側が必要とする大きな伝達トルクを発生させることができ、かつ機構が簡単で、レアメタルなどの高価な材料を必要としない、コストパフォーマンスの高いマグネットカップリング機構を有するポンプを提供せんとするものである。
In view of the present situation, the present invention is capable of generating a large transmission torque required on the pump side by using a magnet coupling having a relatively small transmission torque without the risk of fluid leakage in the pump drive unit, and It is an object of the present invention to provide a pump having a magnet coupling mechanism that has a simple mechanism and does not require expensive materials such as rare metals and that has a high cost performance.
前記目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の発明は、
マグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットとアウターマグネットとの磁気結合によって、ポンプの駆動体を駆動させるマグネットカップリング機構を有するポンプであって、
前記ポンプの駆動体と、外部駆動源によって駆動されるマグネットカップリング機構との間に減速機構を介在させるとともに、
前記ポンプの駆動体と減速機構、および少なくとも前記マグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットが、一つの密閉型のケーシング内に配置されていること
を特徴とするマグネットカップリング機構を有するポンプである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A pump having a magnet coupling mechanism that drives a driving body of the pump by magnetic coupling between an inner magnet and an outer magnet constituting the magnet coupling mechanism,
While interposing a speed reduction mechanism between the driving body of the pump and a magnet coupling mechanism driven by an external driving source,
The pump having a magnet coupling mechanism is characterized in that a driving body of the pump, a speed reduction mechanism, and at least an inner magnet constituting the magnet coupling mechanism are arranged in a single sealed casing.
また、この発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のマグネットカップリング機構を有するポンプにおいて、
前記マグネットカップリング機構は、
外周部に前記インナーマグネットが設けられ、中心部に減速機構を駆動させるための駆動シャフトの一端部が連結されたローターが内部に回転自在に配置された、前記密閉型のケーシングを構成する有底筒状のマグネット部と、内周部に前記インナーマグネットと相対するようアウターマグネットが設けられ、前記マグネット部の外周部との間に所要の間隔を存して配置され、かつ外部駆動源によって回転する円筒状の回転部材とからなること
を特徴とするものである。
The invention according to
In the pump having the magnet coupling mechanism according to claim 1,
The magnet coupling mechanism is
A bottomed portion constituting the sealed casing, in which the inner magnet is provided on the outer periphery, and a rotor having one end of a drive shaft for driving the speed reduction mechanism connected to the center is rotatably disposed inside. An outer magnet is provided on the inner peripheral portion of the cylindrical magnet portion so as to face the inner magnet, and is arranged with a predetermined interval between the outer peripheral portion of the magnet portion and rotated by an external driving source. And a cylindrical rotating member.
また、この発明の請求項3に記載の発明は、
請求項1に記載のマグネットカップリング機構を有するポンプにおいて、
前記ポンプは、
ギアポンプであること
を特徴とするものである。
The invention according to claim 3 of the present invention is
In the pump having the magnet coupling mechanism according to claim 1,
The pump is
It is a gear pump.
この発明のマグネットカップリング機構を有するポンプは、ポンプを駆動させる駆動体の回転を、マグネットカップリング機構を使用して行なうに際し、前記ポンプの駆動体とマグネットカップリング機構との間に減速機構を介在させて行なうように構成されているので、小さな外部動力でも効率的に前記ポンプの駆動体を駆動させることができ、高粘度又は高圧力の流体であっても、マグネットカップリング機構部で、いわゆるスリップ現象を発生させることなく、ポンプを効率的に駆動させることができる。 In the pump having the magnet coupling mechanism of the present invention, when the drive body for driving the pump is rotated using the magnet coupling mechanism, a speed reduction mechanism is provided between the pump drive body and the magnet coupling mechanism. Since it is configured to intervene, the pump driver can be driven efficiently even with a small external power, and even with a high viscosity or high pressure fluid, the magnet coupling mechanism The pump can be driven efficiently without causing a so-called slip phenomenon.
また、ポンプの駆動体と減速機構およびマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットが、一つの密閉型のケーシング内に設けられているので、ポンプの駆動部における流体漏出のおそれがない。 Further, since the pump drive body, the inner magnet constituting the speed reduction mechanism and the magnet coupling mechanism are provided in one sealed casing, there is no risk of fluid leakage in the pump drive section.
また、このマグネットカップリング機構を有するポンプは、高粘度や高圧力の流体であっても、ケーシングに内蔵する減速機構の減速比を適宜選択することによって、マグネットカップリング機構を構成するマグネットを大型化させることなく、小型で制作が容易なポンプを得ることができる。
その結果、ポンプの汎用化、量産化、標準化がきわめて容易となる。
さらに、価格の高いレアメタル製のマグネットを使用する必要もないので、ポンプの省資源化になるとともに、安価に提供できるものである。
In addition, the pump having the magnet coupling mechanism has a large-sized magnet that constitutes the magnet coupling mechanism by appropriately selecting the reduction ratio of the reduction mechanism built in the casing, even if the fluid has high viscosity or high pressure. Therefore, it is possible to obtain a pump that is small and easy to manufacture.
As a result, it becomes very easy to generalize, mass-produce and standardize the pump.
Furthermore, since it is not necessary to use an expensive rare metal magnet, it is possible to save resources of the pump and to provide it at a low cost.
以下、この発明にかかるマグネットカップリング機構を有するポンプの好ましい実施の一形態を、ギアポンプの場合を例として、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は後述する実施例にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々改良することが可能なものである。
Hereinafter, a preferred embodiment of a pump having a magnetic coupling mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a gear pump as an example.
It should be noted that the present invention is not limited only to the embodiments described later, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
好適な実施例としてのギアポンプ1は、一つの密閉型のケーシング2と、前記ケーシング2内に装着されるポンプ駆動体としてのギア機構3と、このギア機構3を駆動させるための減速機構4、および前記減速機構4を駆動させるためのマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネット5と、アウターマグネット6で構成されるものである。
A gear pump 1 as a preferred embodiment includes a sealed
このギアポンプ1の一つの筐体となる密閉型のケーシング2は、少なくとも一つの吸入口1Aおよび吐出口(図示せず)を有するものである。
この実施例においては、密閉型のケーシング2は、ヘッド部21、駆動体保持部22、ベース部23およびマグネット部24の、4つの構成体から構成されている。
A sealed
In this embodiment, the
前記ヘッド部21は、ギアポンプ1の駆動体を構成する駆動ギア31の駆動シャフト32の一端部を支承するもので、有底円柱体の開口部に接続用のフランジが一体的に形成され、その内部には、前記駆動ギア31の一端部を支承する円筒状の軸受け部21aが軸方向に沿って偏倚させて形成されている。
The head portion 21 supports one end portion of the
前記駆動体保持部22は、内部に駆動ギア31と従動ギア33が配置可能な空隙部を有する円筒状部材から形成されたもので、一方の開口部には前記ヘッド部21が、他方の開口部には、後述するベース部23がボルトによって一体的に連設されるものである。
The driving
この駆動体保持部22内には、前記ギア機構3を構成する駆動ギア31と従動ギア33とが、互いに噛合った状態で保持されるものである。
その際、前記駆動シャフト32の一端部は、前記ヘッド部21に偏倚形成された前記軸受け部21aにリング状の軸受け部材Bを介して回転自在に保持されている。
In this drive
At that time, one end portion of the
前記ベース部材23は、異形の円柱体の所要部位に、軸と直交させて、減速機構4を装着するための所要の径と幅を有する空隙部Sが形成されたものである。
この空隙部Sに対し、駆動体保持部22側の端面からは、軸と平行に前記駆動シャフト32の他端部を挿通させるための挿通孔Hが、また、反対側の端面からは、前記減速機構4を構成する一方のギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔Hが、いずれも前記空隙部Sと連通するように形成されている。
また、駆動体保持部22側の端面には、軸と平行に前記従動ギア33の駆動シャフト34を、リング状の軸受け部材Bを介して回転自在に支承するための軸受け部35が偏倚形成されている。
The
An insertion hole H for inserting the other end portion of the
Also, a
この空隙部S内に装置される減速機構4は、所望の変速比を有する径の異なる一対のギアg,Gとから構成されている。
他方のギアGの中心部には、前記駆動ギア31の駆動シャフト32の先端部が、キーとキー溝とによって一体的に回転できるよう設けられている。
なお、変速比は使用する液体によって異なるので、適宜設定することができるが、1:3〜40程度が実用的に好ましいものである。
The speed reduction mechanism 4 installed in the gap S is composed of a pair of gears g and G having different diameters having a desired speed ratio.
At the center of the other gear G, the tip of the
Note that the transmission ratio varies depending on the liquid used, and can be set as appropriate. However, about 1: 3 to 40 is practically preferable.
なお、この減速機構4は、図示した実施例においては、一般的な平歯車を使用する歯車減速機を使用しているが、ポンプの用途に応じて適宜変更が可能なもので、歯車の種類に特段の限定はないものである。
また、例えば、内接式遊星歯車と円弧系歯車で構成されるサイクロ減速機(住友重機工業の登録商標)など、特殊な構成の減速機構を使用することもでき、その種類にも特段の制限はないものである。
In the illustrated embodiment, the speed reduction mechanism 4 uses a gear speed reducer that uses a general spur gear. However, the speed reduction mechanism 4 can be appropriately changed depending on the application of the pump. There is no particular limitation on the above.
In addition, for example, a specially configured reduction mechanism such as a cyclo reducer (registered trademark of Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) composed of an inscribed planetary gear and an arc-type gear can be used. There is nothing.
前記マグネット部24は、開口部にフランジを有する有底円筒体からなるもので、内部には、前記ギアgの駆動シャフト41の他端部に設けられたローター51が回転自在に配置されたものである。
The
このローター51は、円柱状のローター主体の中心部に前記ギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔を有し、外周部には所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する一方のインナーマグネット5を固定したもので、前記挿通孔にはギアgの駆動シャフト41が、キーとキー溝によって固定されたものである。
The
前記マグネット部24の外周部には、所要間隔を存して有底円筒状の回転部材61が、前記マグネット部24の外周部を覆うようにして回転自在に配置されている。
A bottomed cylindrical rotating
この回転部材61の内周部の、前記マグネット部24に固定されたインナーマグネット5と相対する部位には、所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する他方のアウターマグネット6が固定され、その底部の中心部には、先端部がモータなどの外部駆動源と連結する駆動シャフト26の基端部が固定されている。
A concave portion is formed in a ring shape with a required width at a portion of the inner peripheral portion of the rotating
なお、前記駆動シャフト26の基端部側は、前記ケーシング2を構成するベース部23に接して配置された、円筒状のカバー部材25に連設して設けられたベアリング部27のベアリングによって回転自在に支承されている。
Note that the base end side of the
これら記ヘッド部21,駆動体保持部22,ベース部23およびマグネット部24は、いずれも隣接する部材同士がOリングを介して相互に連結され、ギアポンプ1内を流出入する流体が外部に漏れ出すことを防止するよう構成されている。
The head part 21, the driving
かかる構成からなるギアポンプ1は、モータなどの外部駆動力を作動させると、駆動シャフト26が同時に回転し、この駆動シャフト26と一体の回転部材61も同時に回転することになる。
この回転部材61の内周面には、前記したリング状のアウターマグネット6が配置されているので、アウターマグネット6も同時に回転する。
In the gear pump 1 having such a configuration, when an external driving force such as a motor is operated, the driving
Since the ring-shaped
このアウターマグネット6の回転によって、有底筒状のマグネット部24を介して相対配置されたインナーマグネット5が磁気結合作用によって作動すると、ローター51も回転し始め、その回転は、駆動シャフト41を介して減速機構4を構成するギアgに伝えられる。
When the
このギヤgの回転によってギアGが回転すると、ギアGと連結するギア機構3の駆動シャフト32が回転するので、駆動ギア31と従動ギア33も同時に回転し、流体が吸入口1Aからギアポンプ1内に吸い込まれ、吐出口から定量排出されるものである。
When the gear G is rotated by the rotation of the gear g, the
したがって、ギアポンプ1内に流入する流体の抵抗によってギア機構3に大きな負荷が作用しても、あらかじめ設定された減速比で対応できる場合には、インナーマグネット5とアウターマグネット6との間でスリップ現象が発生することがなく、円滑に流体を処理することができるものである。
Therefore, even if a large load is applied to the gear mechanism 3 due to the resistance of the fluid flowing into the gear pump 1, the slip phenomenon between the inner magnet 5 and the
前記ギア機構3は、インナーマグネット5とアウターマグネット6との磁気結合作用で直接駆動されず、減速機構4を介して駆動されるよう構成されているので、外部動力としてのモータの小型化と、マグネットカップリングを構成するインナーマグネット5とアウターマグネット6の大型化をさせることなく、低粘度から高粘度の流体まで、ギアポンプの特性を最大限に利用しながら、効果的に処理することができる。
Since the gear mechanism 3 is configured not to be driven directly by the magnetic coupling action between the inner magnet 5 and the
上記実施例では、ポンプとしてギアポンプを示したが、うずまきポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプ、ロータリーポンプ、ピストンポンプなど各種のポンプにも利用可能なものである。
また、こられポンプは、「動力源→仕事」として利用するが基本的なメカニズムとなっているが、油圧モータのように仕事(エネルギー)→動力源としても利用可能である。
In the above embodiment, the gear pump is shown as the pump. However, the pump can also be used for various pumps such as a spiral pump, a screw pump, a vane pump, a rotary pump, and a piston pump.
Although these pumps are used as “power source → work”, they are a basic mechanism, but they can also be used as work (energy) → power source like a hydraulic motor.
この発明のマグネットカップリング機構を有するポンプは、ポンプの駆動体を小さな外部動力によって効率的に駆動させることができ、マグネットカップリング機構の構成のためにネオジウム系磁石などの高価なものを使用する必要がないので、多くのポンプに利用することができる。
The pump having the magnet coupling mechanism of the present invention can efficiently drive the pump drive body with a small external power, and uses an expensive one such as a neodymium magnet for the configuration of the magnet coupling mechanism. Since it is not necessary, it can be used for many pumps.
1 ギアポンプ
2 ケーシング
21 ヘッド部
22 駆動体保持部
23 ベース部
24 マグネット部
25 カバー部材
26 駆動シャフト
27 ベアリング部
3 ギア機構
31 駆動ギア
32 駆動シャフト
33 従動ギア
34 駆動シャフト
B 軸受け部材
4 減速機構
41 駆動シャフト
S 空隙部
g,G ギア
5 インナーマグネット
51 ローター
6 アウターマグネット
61 回転部材
B 軸受け部材
H 挿通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
この発明は、低粘度から高粘度までの流体や高粘度・高圧流体の移送に際し、二つのマグネットの磁気作用によって、流体を外部に漏らすことなく、効率的に送液することが可能なポンプ、特に、マグネットカップリング機構(無軸封機構)を有するポンプに関するものである。
This invention is a pump capable of efficiently feeding fluid without leaking to the outside by the magnetic action of two magnets when transferring a fluid from low viscosity to high viscosity or a high viscosity / high pressure fluid, In particular, the present invention relates to a pump having a magnet coupling mechanism (no shaft seal mechanism).
磁気作用によってギアなどの駆動体を駆動させる、マグネットカップリング機構を有するポンプの市場ニーズは、近年、さらに高まる傾向にある。
最近の動向としては、根幹技術である磁石業界において、ネオジム系磁石を始めとしたマグネットの高性能化により、数十年前に比べ、ハイパフォーマンスなポンプの提供が可能になりつつある。
In recent years, market needs for pumps having a magnet coupling mechanism that drives a driving body such as a gear by a magnetic action have been increasing.
As a recent trend, in the magnet industry, which is the core technology, higher performance of magnets such as neodymium magnets has made it possible to provide high performance pumps compared to decades ago.
このようなマグネットカップリング機構を有したポンプ業界において、殆どの機種は、遠心式ポンプである。
この遠心式ポンプは、他の様式のポンプに比べ低揚程、大容量、低粘度の流体を移送する目的に適し、マグネットカップリングに大きな伝達能力を要求されない。
そのため、ポンプのサイズに対し、マグネットカップリングの大きさを比較的小さく設計できる。このことは、コストの面でも大きく寄与している。
In the pump industry having such a magnetic coupling mechanism, most models are centrifugal pumps.
This centrifugal pump is suitable for the purpose of transferring a fluid having a low head, a large capacity, and a low viscosity as compared with other types of pumps, and does not require a large transmission capacity for the magnetic coupling.
Therefore, the size of the magnet coupling can be designed relatively small with respect to the size of the pump. This greatly contributes to cost.
この遠心式ポンプに対し、ギアポンプにおいては、マグネットカップリングに使用される磁石の高性能化により、最近、漸く実用化され、市場にも受け入れられつつある。 In contrast to this centrifugal pump, gear pumps have recently been gradually put into practical use and accepted by the market due to the high performance of magnets used for magnet coupling.
かかるマグネットカップリング機構を有するギアポンプとしては、例えば、特開2006− 52652号公報(特許文献1)に示されるギアポンプがある。
このギアポンプは、ギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成しようとするものである。
具体的には、連動する複数のギアと、外部と隔離した状態で該ギアを密閉収納する収納体と、この収納体内に流体を流入する流入経路と、前記収納体内から流体を吐出する吐出経路とを備えるギアポンプにおいて、前記複数のギアのうち少なくとも一つ以上が転位平歯車であって、前記ギアのうち少なくとも一つに磁性体が取り付けられ、前記外部に駆動源が配置され、前記駆動源の通電により、前記磁性体が取り付けられたギアに回転駆動力を与える構成としたものである。
As a gear pump having such a magnet coupling mechanism, for example, there is a gear pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-52652 (Patent Document 1).
This gear pump can simplify the rotation force transmission mechanism to the gear and the structure for preventing liquid leakage to the outside of the storage body, and to achieve downsizing.
Specifically, a plurality of gears that are interlocked, a storage body that hermetically stores the gear while being isolated from the outside, an inflow path through which fluid flows into the storage body, and a discharge path that discharges fluid from the storage body And at least one of the plurality of gears is a shift spur gear, at least one of the gears is provided with a magnetic body, a drive source is disposed outside, and the drive source Is configured to apply a rotational driving force to the gear to which the magnetic body is attached.
また、特開2007−285270号公報(特許文献2)においては、低速回転時においても、駆動軸からポンプ駆動回転体(又は駆動ギア)への動力伝達ロスが、殆ど生じない可変容量ポンプが提案されている。
この可変容量ポンプは、ポンプハウジングと、外部駆動源によって回転駆動される駆動軸及び、前記ポンプハウジング内に回転可能に設けられたポンプ駆動回転体を備えたものであって、前記ポンプ駆動回転体の中央には、前記駆動軸を挿通するための軸孔が設けられ、前記ポンプ駆動回転体の軸孔を区画している内周壁部、及び前記軸孔の内周壁部に対向する前記駆動軸の、外周部のうちの一方が永久磁石で形成され、他方が磁性材料で形成されたものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-285270 (Patent Document 2) proposes a variable displacement pump in which power transmission loss from the drive shaft to the pump drive rotor (or drive gear) hardly occurs even at low speed rotation. Has been.
The variable displacement pump includes a pump housing, a drive shaft that is rotationally driven by an external drive source, and a pump drive rotator that is rotatably provided in the pump housing. A shaft hole for inserting the drive shaft is provided at the center of the shaft, an inner peripheral wall portion defining the shaft hole of the pump drive rotor, and the drive shaft facing the inner peripheral wall portion of the shaft hole One of the outer peripheral portions is made of a permanent magnet, and the other is made of a magnetic material.
また、特表2007−531844号公報(特許文献3)においては、磁気駆動型ギアポンプが提案されている。
この磁気駆動型ギアポンプは、ハウジングと、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリに磁気結合されているが、それから間隔をおいて配置され、それらの間に配置された環状キャニスタが備わった回転可能な環状磁気駆動アセンブリとを有し、環状磁気駆動アセンブリが回転すると、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリが、偏位状静止シャフトの第1シャフト部分において回転するとともに、ロータギアが、偏位状静止シャフトの第2シャフト部分において回転するアイドラーギアを駆動するというものである。
The magnetically driven gear pump is rotatably coupled to a housing and an annular driven magnet / rotor gear assembly but spaced from it and having an annular canister disposed therebetween. And when the annular magnetic drive assembly rotates, the annular driven magnet and rotor gear assembly rotates in the first shaft portion of the offset stationary shaft and the rotor gear rotates in the second position of the offset stationary shaft. The idler gear that rotates in the shaft portion is driven.
これらのギアポンプは様々な流体に採用されており、特に、高粘度流体の定量移送や計量移送や油圧動力伝達装置においては、高圧力発生器として様々な回転速度域において使用されている。
しかしながら、これら高粘度・高圧流体の移送等には、必然的に大きな伝達トルクを有する大型のマグネットカップリングが必要となる。
すなわち、ギアポンプで高粘度又は高圧流体を移送しようとする場合、ギアポンプに大きな負荷が作用するため、マグネットカップリング機構部において、いわゆるスリップ現象が発生し、外部駆動源のトルクがそのままギアポンプに反映されなくなって、定量移送や計量移送が望まれるギアポンプにおいては、致命的な問題が生じる。
そのため、マグネットカップリングに高いトルク伝達能力を要求する仕様のものについては、マグネットカップリングの性能を向上させるため、マグネット自体の表面積を大きくする必要があるので、装置を大型化せざるを得ない。
These gear pumps are used for various fluids, and are used in various rotational speed ranges as high pressure generators, particularly in metered and metered transfers of high viscosity fluids and hydraulic power transmission devices.
However, in order to transfer these high viscosity and high pressure fluids, a large magnet coupling having a large transmission torque is inevitably required.
That is, when a high-viscosity or high-pressure fluid is transferred by the gear pump, a large load acts on the gear pump, so that a so-called slip phenomenon occurs in the magnet coupling mechanism, and the torque of the external drive source is reflected as it is in the gear pump. A fatal problem arises in a gear pump that is lost and a quantitative transfer or metering transfer is desired.
Therefore, for the specification that requires a high torque transmission capability for the magnet coupling, the surface area of the magnet itself needs to be increased in order to improve the performance of the magnet coupling, so the device must be enlarged. .
一方、マグネットカップリングの性能は、磁石の性能に大きく影響されるため、高性能なマグネットカップリングは、前記理由で装置自体を大型化せざるを得ないので、より効率の良いネオジウム磁石の利用が試みられている。
しかしながら、ネオジウム磁石のようなレアメタルは、きわめて高価であるとともに、近年入手が困難になりつつあるため、小さなマグネットカップリングで、大きな伝達トルクの得られるギアポンプの提供が求められている。
On the other hand, since the performance of the magnet coupling is greatly influenced by the performance of the magnet, the high-performance magnet coupling has to increase the size of the device itself for the above-mentioned reason. Has been tried.
However, since rare metals such as neodymium magnets are extremely expensive and are becoming difficult to obtain in recent years, provision of a gear pump capable of obtaining a large transmission torque with a small magnet coupling is required.
この発明はかかる現状に鑑み、ポンプの駆動部における流体漏出のおそれがなく、比較的小さい伝達トルクを有するマグネットカップリングを用いて、ポンプ側が必要とする大きな伝達トルクを発生させることができ、かつ機構が簡単で、レアメタルなどの高価な材料を必要としない、コストパフォーマンスの高いマグネットカップリング機構を有するポンプを提供せんとするものである。
In view of the present situation, the present invention is capable of generating a large transmission torque required on the pump side by using a magnet coupling having a relatively small transmission torque without the risk of fluid leakage in the pump drive unit, and It is an object of the present invention to provide a pump having a magnet coupling mechanism that has a simple mechanism and does not require expensive materials such as rare metals and that has a high cost performance.
前記目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の発明は、
少なくとも一つの吸入口および吐出口を有する一つの密閉型のケーシング内に、ポンプ駆動体としてのギア機構と、このギア機構を駆動させるための減速機構と、この減速機構を駆動させるマグネットカップリング機構を配置したものであって、
前記マグネットカップリング機構は、
外周部に円筒状のインナーマグネットが設けられ、中心部に減速機構を駆動させるための駆動シャフトの一端部が連結されたローターが内部に回転自在に配置された有底筒状のマグネット部と、内周部に前記インナーマグネットと相対する円筒状のアウターマグネットが設けられ、前記マグネット部の外周部との間に所要の間隔を存して配置され、かつ外部駆動源によって回転する円筒状の回転部材とからなること
を特徴とするマグネットカップリング機構を有するポンプである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A gear mechanism as a pump drive body, a speed reduction mechanism for driving the gear mechanism, and a magnet coupling mechanism for driving the speed reduction mechanism in one sealed casing having at least one suction port and discharge port Where
The magnet coupling mechanism is
A cylindrical inner magnet provided with a cylindrical inner magnet on the outer periphery, and a rotor connected to one end of a drive shaft for driving the speed reduction mechanism at the center, is rotatably disposed inside; Cylindrical rotation provided with a cylindrical outer magnet facing the inner magnet on the inner peripheral portion, with a predetermined gap between the outer peripheral portion of the magnet portion and rotating by an external drive source A pump having a magnetic coupling mechanism characterized by comprising a member .
また、この発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のマグネットカップリング機構を有するポンプにおいて、
前記ポンプは、
ギアポンプであること
を特徴とするものである。
The invention according to
In the pump having the magnet coupling mechanism according to claim 1,
The pump is
It is a gear pump.
この発明のマグネットカップリング機構を有するポンプは、ポンプを駆動させる駆動体の回転を、マグネットカップリング機構を使用して行なうに際し、前記ポンプの駆動体とマグネットカップリング機構との間に減速機構を介在させて行なうように構成されているので、小さな外部動力でも効率的に前記ポンプの駆動体を駆動させることができ、高粘度又は高圧力の流体であっても、マグネットカップリング機構部で、いわゆるスリップ現象を発生させることなく、ポンプを効率的に駆動させることができる。 In the pump having the magnet coupling mechanism of the present invention, when the drive body for driving the pump is rotated using the magnet coupling mechanism, a speed reduction mechanism is provided between the pump drive body and the magnet coupling mechanism. Since it is configured to intervene, the pump driver can be driven efficiently even with a small external power, and even with a high viscosity or high pressure fluid, the magnet coupling mechanism The pump can be driven efficiently without causing a so-called slip phenomenon.
また、ポンプの駆動体と減速機構およびマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットが、一つの密閉型のケーシング内に設けられているので、ポンプの駆動部における流体漏出のおそれがない。 Further, since the pump drive body, the inner magnet constituting the speed reduction mechanism and the magnet coupling mechanism are provided in one sealed casing, there is no risk of fluid leakage in the pump drive section.
また、このマグネットカップリング機構を有するポンプは、高粘度や高圧力の流体であっても、ケーシングに内蔵する減速機構の減速比を適宜選択することによって、マグネットカップリング機構を構成するマグネットを大型化させることなく、小型で制作が容易なポンプを得ることができる。
その結果、ポンプの汎用化、量産化、標準化がきわめて容易となる。
さらに、価格の高いレアメタル製のマグネットを使用する必要もないので、ポンプの省資源化になるとともに、安価に提供できるものである。
In addition, the pump having the magnet coupling mechanism has a large-sized magnet that constitutes the magnet coupling mechanism by appropriately selecting the reduction ratio of the reduction mechanism built in the casing, even if the fluid has high viscosity or high pressure. Therefore, it is possible to obtain a pump that is small and easy to manufacture.
As a result, it becomes very easy to generalize, mass-produce and standardize the pump.
Furthermore, since it is not necessary to use an expensive rare metal magnet, it is possible to save resources of the pump and to provide it at a low cost.
以下、この発明にかかるマグネットカップリング機構を有するポンプの好ましい実施の一形態を、ギアポンプの場合を例として、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は後述する実施例にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々改良することが可能なものである。
Hereinafter, a preferred embodiment of a pump having a magnetic coupling mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a gear pump as an example.
It should be noted that the present invention is not limited only to the embodiments described later, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
好適な実施例としてのギアポンプ1は、一つの密閉型のケーシング2と、前記ケーシング2内に装着されるポンプ駆動体としてのギア機構3と、このギア機構3を駆動させるための減速機構4、および前記減速機構4を駆動させるためのマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネット5と、アウターマグネット6で構成されるものである。
A gear pump 1 as a preferred embodiment includes a sealed
このギアポンプ1の一つの筐体となる密閉型のケーシング2は、少なくとも一つの吸入口1Aおよび吐出口(図示せず)を有するものである。
この実施例においては、密閉型のケーシング2は、ヘッド部21、駆動体保持部22、ベース部23およびマグネット部24の、4つの構成体から構成されている。
A sealed
In this embodiment, the
前記ヘッド部21は、ギアポンプ1の駆動体を構成する駆動ギア31の駆動シャフト32の一端部を支承するもので、有底円柱体の開口部に接続用のフランジが一体的に形成され、その内部には、前記駆動ギア31の一端部を支承する円筒状の軸受け部21aが軸方向に沿って偏倚させて形成されている。
The head portion 21 supports one end portion of the
前記駆動体保持部22は、内部に駆動ギア31と従動ギア33が配置可能な空隙部を有する円筒状部材から形成されたもので、一方の開口部には前記ヘッド部21が、他方の開口部には、後述するベース部23がボルトによって一体的に連設されるものである。
The driving
この駆動体保持部22内には、前記ギア機構3を構成する駆動ギア31と従動ギア33とが、互いに噛合った状態で保持されるものである。
その際、前記駆動シャフト32の一端部は、前記ヘッド部21に偏倚形成された前記軸受け部21aにリング状の軸受け部材Bを介して回転自在に保持されている。
In this drive
At that time, one end portion of the
前記ベース部材23は、異形の円柱体の所要部位に、軸と直交させて、減速機構4を装着するための所要の径と幅を有する空隙部Sが形成されたものである。
この空隙部Sに対し、駆動体保持部22側の端面からは、軸と平行に前記駆動シャフト32の他端部を挿通させるための挿通孔Hが、また、反対側の端面からは、前記減速機構4を構成する一方のギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔Hが、いずれも前記空隙部Sと連通するように形成されている。
また、駆動体保持部22側の端面には、軸と平行に前記従動ギア33の駆動シャフト34を、リング状の軸受け部材Bを介して回転自在に支承するための軸受け部35が偏倚形成されている。
The
An insertion hole H for inserting the other end portion of the
Also, a bearing
この空隙部S内に装置される減速機構4は、所望の変速比を有する径の異なる一対のギアg,Gとから構成されている。
他方のギアGの中心部には、前記駆動ギア31の駆動シャフト32の先端部が、キーとキー溝とによって一体的に回転できるよう設けられている。
なお、変速比は使用する液体によって異なるので、適宜設定することができるが、1:3〜40程度が実用的に好ましいものである。
The speed reduction mechanism 4 installed in the gap S is composed of a pair of gears g and G having different diameters having a desired speed ratio.
At the center of the other gear G, the tip of the
Note that the transmission ratio varies depending on the liquid used, and can be set as appropriate. However, about 1: 3 to 40 is practically preferable.
なお、この減速機構4は、図示した実施例においては、一般的な平歯車を使用する歯車減速機を使用しているが、ポンプの用途に応じて適宜変更が可能なもので、歯車の種類に特段の限定はないものである。
また、例えば、内接式遊星歯車と円弧系歯車で構成されるサイクロ減速機(住友重機工業の登録商標)など、特殊な構成の減速機構を使用することもでき、その種類にも特段の制限はないものである。
In the illustrated embodiment, the speed reduction mechanism 4 uses a gear speed reducer that uses a general spur gear. However, the speed reduction mechanism 4 can be appropriately changed depending on the application of the pump. There is no particular limitation on the above.
In addition, for example, a specially configured reduction mechanism such as a cyclo reducer (registered trademark of Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) composed of an inscribed planetary gear and an arc-type gear can be used. There is nothing.
前記マグネット部24は、開口部にフランジを有する有底円筒体からなるもので、内部には、前記ギアgの駆動シャフト41の他端部に設けられたローター51が回転自在に配置されたものである。
The
このローター51は、円柱状のローター主体の中心部に前記ギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔を有し、外周部には所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する一方のインナーマグネット5を固定したもので、前記挿通孔にはギアgの駆動シャフト41が、キーとキー溝によって固定されたものである。
The
前記マグネット部24の外周部には、所要間隔を存して有底円筒状の回転部材61が、前記マグネット部24の外周部を覆うようにして回転自在に配置されている。
A bottomed cylindrical rotating
この回転部材61の内周部の、前記マグネット部24に固定されたインナーマグネット5と相対する部位には、所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する他方のアウターマグネット6が固定され、その底部の中心部には、先端部がモータなどの外部駆動源と連結する駆動シャフト26の基端部が固定されている。
A concave portion is formed in a ring shape with a required width at a portion of the inner peripheral portion of the rotating
なお、前記駆動シャフト26の基端部側は、前記ケーシング2を構成するベース部23に接して配置された、円筒状のカバー部材25に連設して設けられたベアリング部27のベアリングによって回転自在に支承されている。
Note that the base end side of the
これら記ヘッド部21,駆動体保持部22,ベース部23およびマグネット部24は、いずれも隣接する部材同士がOリングを介して相互に連結され、ギアポンプ1内を流出入する流体が外部に漏れ出すことを防止するよう構成されている。
The head part 21, the driving
かかる構成からなるギアポンプ1は、モータなどの外部駆動力を作動させると、駆動シャフト26が同時に回転し、この駆動シャフト26と一体の回転部材61も同時に回転することになる。
この回転部材61の内周面には、前記したリング状のアウターマグネット6が配置されているので、アウターマグネット6も同時に回転する。
In the gear pump 1 having such a configuration, when an external driving force such as a motor is operated, the driving
Since the ring-shaped
このアウターマグネット6の回転によって、有底筒状のマグネット部24を介して相対配置されたインナーマグネット5が磁気結合作用によって作動すると、ローター51も回転し始め、その回転は、駆動シャフト41を介して減速機構4を構成するギアgに伝えられる。
When the
このギヤgの回転によってギアGが回転すると、ギアGと連結するギア機構3の駆動シャフト32が回転するので、駆動ギア31と従動ギア33も同時に回転し、流体が吸入口1Aからギアポンプ1内に吸い込まれ、吐出口から定量排出されるものである。
When the gear G is rotated by the rotation of the gear g, the
したがって、ギアポンプ1内に流入する流体の抵抗によってギア機構3に大きな負荷が作用しても、あらかじめ設定された減速比で対応できる場合には、インナーマグネット5とアウターマグネット6との間でスリップ現象が発生することがなく、円滑に流体を処理することができるものである。
Therefore, even if a large load is applied to the gear mechanism 3 due to the resistance of the fluid flowing into the gear pump 1, the slip phenomenon between the inner magnet 5 and the
前記ギア機構3は、インナーマグネット5とアウターマグネット6との磁気結合作用で直接駆動されず、減速機構4を介して駆動されるよう構成されているので、外部動力としてのモータの小型化と、マグネットカップリングを構成するインナーマグネット5とアウターマグネット6の大型化をさせることなく、低粘度から高粘度の流体まで、ギアポンプの特性を最大限に利用しながら、効果的に処理することができる。
Since the gear mechanism 3 is configured not to be driven directly by the magnetic coupling action between the inner magnet 5 and the
上記実施例では、ポンプとしてギアポンプを示したが、うずまきポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプ、ロータリーポンプ、ピストンポンプなど各種のポンプにも利用可能なものである。
また、こられポンプは、「動力源→仕事」として利用するが基本的なメカニズムとなっているが、油圧モータのように仕事(エネルギー)→動力源としても利用可能である。
In the above embodiment, the gear pump is shown as the pump. However, the pump can also be used for various pumps such as a spiral pump, a screw pump, a vane pump, a rotary pump, and a piston pump.
Although these pumps are used as “power source → work”, they are a basic mechanism, but they can also be used as work (energy) → power source like a hydraulic motor.
この発明のマグネットカップリング機構を有するポンプは、ポンプの駆動体を小さな外部動力によって効率的に駆動させることができ、マグネットカップリング機構の構成のためにネオジウム系磁石などの高価なものを使用する必要がないので、多くのポンプに利用することができる。
The pump having the magnet coupling mechanism of the present invention can efficiently drive the pump drive body with a small external power, and uses an expensive one such as a neodymium magnet for the configuration of the magnet coupling mechanism. Since it is not necessary, it can be used for many pumps.
1 ギアポンプ
2 ケーシング
21 ヘッド部
22 駆動体保持部
23 ベース部
24 マグネット部
25 カバー部材
26 駆動シャフト
27 ベアリング部
3 ギア機構
31 駆動ギア
32 駆動シャフト
33 従動ギア
34 駆動シャフト
B 軸受け部材
4 減速機構
41 駆動シャフト
S 空隙部
g,G ギア
5 インナーマグネット
51 ローター
6 アウターマグネット
61 回転部材
B 軸受け部材
H 挿通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
この発明は、低粘度から高粘度までの流体や高粘度・高圧流体の移送に際し、二つのマグネットの磁気作用によって、流体を外部に漏らすことなく、効率的に送液することが可能な、マグネットカップリング機構(無軸封機構)を有するギアポンプに関するものである。
In the present invention, when transferring a fluid from a low viscosity to a high viscosity or a high viscosity / high pressure fluid, the magnetic action of the two magnets allows the fluid to be efficiently fed without leaking to the outside . Gunetto coupling mechanism (Mujikufu mechanism) relates gear pump with.
磁気作用によってギアなどの駆動体を駆動させる、マグネットカップリング機構を有するポンプの市場ニーズは、近年、さらに高まる傾向にある。
最近の動向としては、根幹技術である磁石業界において、ネオジム系磁石を始めとしたマグネットの高性能化により、数十年前に比べ、ハイパフォーマンスなポンプの提供が可能になりつつある。
In recent years, market needs for pumps having a magnet coupling mechanism that drives a driving body such as a gear by a magnetic action have been increasing.
As a recent trend, in the magnet industry, which is the core technology, higher performance of magnets such as neodymium magnets has made it possible to provide high performance pumps compared to decades ago.
このようなマグネットカップリング機構を有したポンプ業界において、殆どの機種は、遠心式ポンプである。
この遠心式ポンプは、他の様式のポンプに比べ低揚程、大容量、低粘度の流体を移送する目的に適し、マグネットカップリングに大きな伝達能力を要求されない。
そのため、ポンプのサイズに対し、マグネットカップリングの大きさを比較的小さく設計できる。このことは、コストの面でも大きく寄与している。
In the pump industry having such a magnetic coupling mechanism, most models are centrifugal pumps.
This centrifugal pump is suitable for the purpose of transferring a fluid having a low head, a large capacity, and a low viscosity as compared with other types of pumps, and does not require a large transmission capacity for the magnetic coupling.
Therefore, the size of the magnet coupling can be designed relatively small with respect to the size of the pump. This greatly contributes to cost.
この遠心式ポンプに対し、ギアポンプにおいては、マグネットカップリングに使用される磁石の高性能化により、最近、漸く実用化され、市場にも受け入れられつつある。 In contrast to this centrifugal pump, gear pumps have recently been gradually put into practical use and accepted by the market due to the high performance of magnets used for magnet coupling.
かかるマグネットカップリング機構を有するギアポンプとしては、例えば、特開2006− 52652号公報(特許文献1)に示されるギアポンプがある。
このギアポンプは、ギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成しようとするものである。
具体的には、連動する複数のギアと、外部と隔離した状態で該ギアを密閉収納する収納体と、この収納体内に流体を流入する流入経路と、前記収納体内から流体を吐出する吐出経路とを備えるギアポンプにおいて、前記複数のギアのうち少なくとも一つ以上が転位平歯車であって、前記ギアのうち少なくとも一つに磁性体が取り付けられ、前記外部に駆動源が配置され、前記駆動源の通電により、前記磁性体が取り付けられたギアに回転駆動力を与える構成としたものである。
As a gear pump having such a magnet coupling mechanism, for example, there is a gear pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-52652 (Patent Document 1).
This gear pump can simplify the rotation force transmission mechanism to the gear and the structure for preventing liquid leakage to the outside of the storage body, and to achieve downsizing.
Specifically, a plurality of gears that are interlocked, a storage body that hermetically stores the gear while being isolated from the outside, an inflow path through which fluid flows into the storage body, and a discharge path that discharges fluid from the storage body And at least one of the plurality of gears is a shift spur gear, at least one of the gears is provided with a magnetic body, a drive source is disposed outside, and the drive source Is configured to apply a rotational driving force to the gear to which the magnetic body is attached.
また、特開2007−285270号公報(特許文献2)においては、低速回転時においても、駆動軸からポンプ駆動回転体(又は駆動ギア)への動力伝達ロスが、殆ど生じない可変容量ポンプが提案されている。
この可変容量ポンプは、ポンプハウジングと、外部駆動源によって回転駆動される駆動軸及び、前記ポンプハウジング内に回転可能に設けられたポンプ駆動回転体を備えたものであって、前記ポンプ駆動回転体の中央には、前記駆動軸を挿通するための軸孔が設けられ、前記ポンプ駆動回転体の軸孔を区画している内周壁部、及び前記軸孔の内周壁部に対向する前記駆動軸の、外周部のうちの一方が永久磁石で形成され、他方が磁性材料で形成されたものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-285270 (Patent Document 2) proposes a variable displacement pump in which power transmission loss from the drive shaft to the pump drive rotor (or drive gear) hardly occurs even at low speed rotation. Has been.
The variable displacement pump includes a pump housing, a drive shaft that is rotationally driven by an external drive source, and a pump drive rotator that is rotatably provided in the pump housing. A shaft hole for inserting the drive shaft is provided at the center of the shaft, an inner peripheral wall portion defining the shaft hole of the pump drive rotor, and the drive shaft facing the inner peripheral wall portion of the shaft hole One of the outer peripheral portions is made of a permanent magnet, and the other is made of a magnetic material.
また、特表2007−531844号公報(特許文献3)においては、磁気駆動型ギアポンプが提案されている。
この磁気駆動型ギアポンプは、ハウジングと、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリに磁気結合されているが、それから間隔をおいて配置され、それらの間に配置された環状キャニスタが備わった回転可能な環状磁気駆動アセンブリとを有し、環状磁気駆動アセンブリが回転すると、環状従動マグネット・ロータギアアセンブリが、偏位状静止シャフトの第1シャフト部分において回転するとともに、ロータギアが、偏位状静止シャフトの第2シャフト部分において回転するアイドラーギアを駆動するというものである。
The magnetically driven gear pump is rotatably coupled to a housing and an annular driven magnet / rotor gear assembly but spaced from it and having an annular canister disposed therebetween. And when the annular magnetic drive assembly rotates, the annular driven magnet and rotor gear assembly rotates in the first shaft portion of the offset stationary shaft and the rotor gear rotates in the second position of the offset stationary shaft. The idler gear that rotates in the shaft portion is driven.
これらのギアポンプは様々な流体に採用されており、特に、高粘度流体の定量移送や計量移送や油圧動力伝達装置においては、高圧力発生器として様々な回転速度域において使用されている。
しかしながら、これら高粘度・高圧流体の移送等には、必然的に大きな伝達トルクを有する大型のマグネットカップリングが必要となる。
すなわち、ギアポンプで高粘度又は高圧流体を移送しようとする場合、ギアポンプに大きな負荷が作用するため、マグネットカップリング機構部において、いわゆるスリップ現象が発生し、外部駆動源のトルクがそのままギアポンプに反映されなくなって、定量移送や計量移送が望まれるギアポンプにおいては、致命的な問題が生じる。
そのため、マグネットカップリングに高いトルク伝達能力を要求する仕様のものについては、マグネットカップリングの性能を向上させるため、マグネット自体の表面積を大きくする必要があるので、装置を大型化せざるを得ない。
These gear pumps are used for various fluids, and are used in various rotational speed ranges as high pressure generators, particularly in metered and metered transfers of high viscosity fluids and hydraulic power transmission devices.
However, in order to transfer these high viscosity and high pressure fluids, a large magnet coupling having a large transmission torque is inevitably required.
That is, when a high-viscosity or high-pressure fluid is transferred by the gear pump, a large load acts on the gear pump, so that a so-called slip phenomenon occurs in the magnet coupling mechanism, and the torque of the external drive source is reflected as it is in the gear pump. A fatal problem arises in a gear pump that is lost and a quantitative transfer or metering transfer is desired.
Therefore, for the specification that requires a high torque transmission capability for the magnet coupling, the surface area of the magnet itself needs to be increased in order to improve the performance of the magnet coupling, so the device must be enlarged. .
一方、マグネットカップリングの性能は、磁石の性能に大きく影響されるため、高性能なマグネットカップリングは、前記理由で装置自体を大型化せざるを得ないので、より効率の良いネオジウム磁石の利用が試みられている。
しかしながら、ネオジウム磁石のようなレアメタルは、きわめて高価であるとともに、近年入手が困難になりつつあるため、小さなマグネットカップリングで、大きな伝達トルクの得られるギアポンプの提供が求められている。
On the other hand, since the performance of the magnet coupling is greatly influenced by the performance of the magnet, the high-performance magnet coupling has to increase the size of the device itself for the above-mentioned reason. Has been tried.
However, since rare metals such as neodymium magnets are extremely expensive and are becoming difficult to obtain in recent years, provision of a gear pump capable of obtaining a large transmission torque with a small magnet coupling is required.
この発明はかかる現状に鑑み、ポンプの駆動部における流体漏出のおそれがなく、比較的小さい伝達トルクを有するマグネットカップリングを用いて、ポンプ側が必要とする大きな伝達トルクを発生させることができ、かつ機構が簡単で、レアメタルなどの高価な材料を必要としない、コストパフォーマンスの高いマグネットカップリング機構を有するギアポンプを提供せんとするものである。
In view of the present situation, the present invention is capable of generating a large transmission torque required on the pump side by using a magnet coupling having a relatively small transmission torque without the risk of fluid leakage in the pump drive unit, and mechanism is simple, does not require expensive materials, such as rare metals, there is provided St. gear pump having a high magnetic coupling mechanism cost performance.
前記目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の発明は、
少なくとも一つの吸入口および吐出口を有する一つの密封型のケーシング内に、ポンプ駆動体としてのギア機構と、このギア機構を駆動させるための減速機構と、この減速機構を駆動させるマグネットカップリング機構を配置したものであって、
前記マグネットカップリング機構は、
外周部に円筒状のインナーマグネットが設けられ、中心部に減速機構を駆動させるための駆動シャフトの一端部が連結されたローターが内部に回転自在に配置された有底筒状のマグネット部と、内周部に前記インナーマグネットと相対する円筒状のアウターマグネットが設けられ、前記マグネット部の外周部との間に所要の間隔を存して配置され、かつ外部駆動源によって回転する円筒状の回転部材とからなること
を特徴とするマグネットカップリング機構を有するギアポンプである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A gear mechanism as a pump drive body, a speed reduction mechanism for driving the gear mechanism, and a magnet coupling mechanism for driving the speed reduction mechanism in one sealed casing having at least one suction port and a discharge port Where
The magnet coupling mechanism is
A cylindrical inner magnet provided with a cylindrical inner magnet on the outer periphery, and a rotor connected to one end of a drive shaft for driving the speed reduction mechanism at the center, is rotatably disposed inside; Cylindrical rotation provided with a cylindrical outer magnet facing the inner magnet on the inner peripheral portion, with a predetermined gap between the outer peripheral portion of the magnet portion and rotating by an external drive source a gear pump having a magnetic coupling mechanism, characterized in that it consists of a member.
この発明のマグネットカップリング機構を有するギアポンプは、ギアポンプを駆動させる駆動体の回転を、マグネットカップリング機構を使用して行なうに際し、前記ギアポンプの駆動体とマグネットカップリング機構との間に減速機構を介在させて行なうように構成されているので、小さな外部動力でも効率的に前記ギアポンプの駆動体を駆動させることができ、高粘度又は高圧力の流体であっても、マグネットカップリング機構部で、いわゆるスリップ現象を発生させることなく、ギアポンプを効率的に駆動させることができる。 Gear pump with a magnetic coupling mechanism of the present invention, the rotation of the driver for driving the gear pump, when carried out using a magnetic coupling mechanism, between the driver and the magnet coupling mechanism of the gear pump since the speed reduction mechanism is configured to perform by interposing a small external power also can be driven efficiently driver of the gear pump, even fluid of high viscosity or high pressure, magnetic coupling in mechanism, without causing a so-called slip phenomenon, it is possible to drive the gear pump efficiently.
また、ギアポンプの駆動体と減速機構およびマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットが、一つの密封型のケーシング内に設けられているので、ギアポンプの駆動部における流体漏出のおそれがない。 Further, inner magnet constituting the driving body and the deceleration mechanism and the magnetic coupling mechanism of the gear pump, since the provided one of the sealed in the casing, there is no possibility of the fluid leakage in the driving of the gear pump.
また、このマグネットカップリング機構を有するギアポンプは、高粘度や高圧力の流体であっても、ケーシングに内蔵する減速機構の減速比を適宜選択することによって、マグネットカップリング機構を構成するマグネットを大型化させることなく、小型で制作が容易なギアポンプを得ることができる。
その結果、ギアポンプの汎用化、量産化、標準化がきわめて容易となる。
さらに、価格の高いレアメタル製のマグネットを使用する必要もないので、ギアポンプの省資源化になるとともに、安価に提供できるものである。
The gear pump with the magnetic coupling mechanism may be a fluid of high viscosity or high pressure, by appropriately selecting the reduction ratio of the reduction mechanism incorporated in the casing, a magnet constituting a magnetic coupling mechanism without increasing the size of, it can be produced in small obtained easily gear pump.
As a result, the general purpose of the gear pump, mass production, standardization becomes very easy.
Furthermore, it is not necessary to use a high rare metal-made magnets of price, it becomes a resource saving of the gear pump, in which can be provided inexpensively.
以下、この発明にかかるマグネットカップリング機構を有するギアポンプの好ましい実施の一形態を、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は後述する実施例にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々改良することが可能なものである。
Hereinafter, one preferred embodiment of a gear pump having a magnetic coupling mechanism according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings of Attach.
It should be noted that the present invention is not limited only to the embodiments described later, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
好適な実施例としてのギアポンプ1は、一つの密封型のケーシング2と、前記ケーシング2内に装着されるポンプ駆動体としてのギア機構3と、このギア機構3を駆動させるための減速機構4、および前記減速機構4を駆動させるためのマグネットカップリング機構を構成するインナーマグネット5と、アウターマグネット6で構成されるものである。
A gear pump 1 as a preferred embodiment includes a sealed
このギアポンプ1の一つの筐体となる密封型のケーシング2は、少なくとも一つの吸入口1Aおよび吐出口(図示せず)を有するものである。
この実施例においては、密閉型のケーシング2は、ヘッド部21、駆動体保持部22、ベース部23およびマグネット部24の、4つの構成体から構成されている。
A sealed
In this embodiment, the
前記ヘッド部21は、ギアポンプ1の駆動体を構成する駆動ギア31の駆動シャフト32の一端部を支承するもので、有底円柱体の開口部に接続用のフランジが一体的に形成され、その内部には、前記駆動ギア31の一端部を支承する円筒状の軸受け部21aが軸方向に沿って偏倚させて形成されている。
The head portion 21 supports one end portion of the
前記駆動体保持部22は、内部に駆動ギア31と従動ギア33が配置可能な空隙部を有する円筒状部材から形成されたもので、一方の開口部には前記ヘッド部21が、他方の開口部には、後述するベース部23がボルトによって一体的に連設されるものである。
The driving
この駆動体保持部22内には、前記ギア機構3を構成する駆動ギア31と従動ギア33とが、互いに噛合った状態で保持されるものである。
その際、前記駆動シャフト32の一端部は、前記ヘッド部21に偏倚形成された前記軸受け部21aにリング状の軸受け部材Bを介して回転自在に保持されている。
In this drive
At that time, one end portion of the
前記ベース部材23は、異形の円柱体の所要部位に、軸と直交させて、減速機構4を装着するための所要の径と幅を有する空隙部Sが形成されたものである。
この空隙部Sに対し、駆動体保持部22側の端面からは、軸と平行に前記駆動シャフト32の他端部を挿通させるための挿通孔Hが、また、反対側の端面からは、前記減速機構4を構成する一方のギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔Hが、いずれも前記空隙部Sと連通するように形成されている。
また、駆動体保持部22側の端面には、軸と平行に前記従動ギア33の駆動シャフト34を、リング状の軸受け部材Bを介して回転自在に支承するための軸受け部35が偏倚形成されている。
The
An insertion hole H for inserting the other end portion of the
Also, a bearing
この空隙部S内に装置される減速機構4は、所望の変速比を有する径の異なる一対のギアg,Gとから構成されている。
他方のギアGの中心部には、前記駆動ギア31の駆動シャフト32の先端部が、キーとキー溝とによって一体的に回転できるよう設けられている。
なお、変速比は使用する液体によって異なるので、適宜設定することができるが、1:3〜40程度が実用的に好ましいものである。
The speed reduction mechanism 4 installed in the gap S is composed of a pair of gears g and G having different diameters having a desired speed ratio.
At the center of the other gear G, the tip of the
Note that the transmission ratio varies depending on the liquid used, and can be set as appropriate. However, about 1: 3 to 40 is practically preferable.
なお、この減速機構4は、図示した実施例においては、一般的な平歯車を使用する歯車減速機を使用しているが、ポンプの用途に応じて適宜変更が可能なもので、歯車の種類に特段の限定はないものである。
また、例えば、内接式遊星歯車と円弧系歯車で構成されるサイクロ減速機(住友重機工業の登録商標)など、特殊な構成の減速機構を使用することもでき、その種類にも特段の制限はないものである。
In the illustrated embodiment, the speed reduction mechanism 4 uses a gear speed reducer that uses a general spur gear. However, the speed reduction mechanism 4 can be appropriately changed depending on the application of the pump. There is no particular limitation on the above.
In addition, for example, a specially configured reduction mechanism such as a cyclo reducer (registered trademark of Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) composed of an inscribed planetary gear and an arc-type gear can be used. There is nothing.
前記マグネット部24は、開口部にフランジを有する有底円筒体からなるもので、内部には、前記ギアgの駆動シャフト41の他端部に設けられたローター51が回転自在に配置されたものである。
The
このローター51は、円柱状のローター主体の中心部に前記ギアgの駆動シャフト41を挿通させるための挿通孔を有し、外周部には所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する一方のインナーマグネット5を固定したもので、前記挿通孔にはギアgの駆動シャフト41が、キーとキー溝によって固定されたものである。
The
前記マグネット部24の外周部には、所要間隔を存して有底円筒状の回転部材61が、前記マグネット部24の外周部を覆うようにして回転自在に配置されている。
A bottomed cylindrical rotating
この回転部材61の内周部の、前記マグネット部24に固定されたインナーマグネット5と相対する部位には、所要の幅でリング状に凹状部が形成され、この凹状部内に前記マグネットカップリング機構を構成する他方のアウターマグネット6が固定され、その底部の中心部には、先端部がモータなどの外部駆動源と連結する駆動シャフト26の基端部が固定されている。
A concave portion is formed in a ring shape with a required width at a portion of the inner peripheral portion of the rotating
なお、前記駆動シャフト26の基端部側は、前記ケーシング2を構成するベース部23に接して配置された、円筒状のカバー部材25に連設して設けられたベアリング部27のベアリングによって回転自在に支承されている。
Note that the base end side of the
これら記ヘッド部21,駆動体保持部22,ベース部23およびマグネット部24は、いずれも隣接する部材同士がOリングを介して相互に連結され、ギアポンプ1内を流出入する流体が外部に漏れ出すことを防止するよう構成されている。
The head part 21, the driving
かかる構成からなるギアポンプ1は、モータなどの外部駆動力を作動させると、駆動シャフト26が同時に回転し、この駆動シャフト26と一体の回転部材61も同時に回転することになる。
この回転部材61の内周面には、前記したリング状のアウターマグネット6が配置されているので、アウターマグネット6も同時に回転する。
In the gear pump 1 having such a configuration, when an external driving force such as a motor is operated, the driving
Since the ring-shaped
このアウターマグネット6の回転によって、有底筒状のマグネット部24を介して相対配置されたインナーマグネット5が磁気結合作用によって作動すると、ローター51も回転し始め、その回転は、駆動シャフト41を介して減速機構4を構成するギアgに伝えられる。
When the
このギヤgの回転によってギアGが回転すると、ギアGと連結するギア機構3の駆動シャフト32が回転するので、駆動ギア31と従動ギア33も同時に回転し、流体が吸入口1Aからギアポンプ1内に吸い込まれ、吐出口から定量排出されるものである。
When the gear G is rotated by the rotation of the gear g, the
したがって、ギアポンプ1内に流入する流体の抵抗によってギア機構3に大きな負荷が作用しても、あらかじめ設定された減速比で対応できる場合には、インナーマグネット5とアウターマグネット6との間でスリップ現象が発生することがなく、円滑に流体を処理することができるものである。
Therefore, even if a large load is applied to the gear mechanism 3 due to the resistance of the fluid flowing into the gear pump 1, the slip phenomenon between the inner magnet 5 and the
前記ギア機構3は、インナーマグネット5とアウターマグネット6との磁気結合作用で直接駆動されず、減速機構4を介して駆動されるよう構成されているので、外部動力としてのモータの小型化と、マグネットカップリングを構成するインナーマグネット5とアウターマグネット6の大型化をさせることなく、低粘度から高粘度の流体まで、ギアポンプの特性を最大限に利用しながら、効果的に処理することができる。
Since the gear mechanism 3 is configured not to be driven directly by the magnetic coupling action between the inner magnet 5 and the
上記実施例では、ポンプとしてギアポンプを示したが、うずまきポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプ、ロータリーポンプ、ピストンポンプなど各種のポンプにも利用可能なものである。
また、こられポンプは、「動力源→仕事」として利用するが基本的なメカニズムとなっているが、油圧モータのように仕事(エネルギー)→動力源としても利用可能である。
In the above embodiment, the gear pump is shown as the pump, but the pump can also be used for various pumps such as a spiral pump, a screw pump, a vane pump, a rotary pump, and a piston pump.
Although these pumps are used as “power source → work”, they are a basic mechanism, but they can also be used as work (energy) → power source like a hydraulic motor.
この発明のマグネットカップリング機構を有するギアポンプは、ポンプの駆動体を小さな外部動力によって効率的に駆動させることができ、マグネットカップリング機構の構成のためにネオジウム系磁石などの高価なものを使用する必要がないので、多くのポンプに利用することができる。
Gear pump with a magnetic coupling mechanism of the present invention, the driving of the pump by a small external force can be efficiently driven, use expensive, such as neodymium magnets for the construction of the magnet coupling mechanism It can be used for many pumps.
1 ギアポンプ
2 ケーシング
21 ヘッド部
22 駆動体保持部
23 ベース部
24 マグネット部
25 カバー部材
26 駆動シャフト
27 ベアリング部
3 ギア機構
31 駆動ギア
32 駆動シャフト
33 従動ギア
34 駆動シャフト
B 軸受け部材
4 減速機構
41 駆動シャフト
S 空隙部
g,G ギア
5 インナーマグネット
51 ローター
6 アウターマグネット
61 回転部材
B 軸受け部材
H 挿通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ポンプの駆動体と、外部駆動源によって駆動されるマグネットカップリング機構との間に減速機構を介在させるとともに、
前記ポンプの駆動体と減速機構、および少なくとも前記マグネットカップリング機構を構成するインナーマグネットが、一つの密閉型のケーシング内に配置されていること
を特徴とするマグネットカップリング機構を有するポンプ。 A pump having a magnet coupling mechanism that drives a driving body of the pump by magnetic coupling between an inner magnet and an outer magnet constituting the magnet coupling mechanism,
While interposing a speed reduction mechanism between the driving body of the pump and a magnet coupling mechanism driven by an external driving source,
A pump having a magnet coupling mechanism, characterized in that a driving body of the pump, a speed reduction mechanism, and at least an inner magnet constituting the magnet coupling mechanism are arranged in a single sealed casing.
外周部に前記インナーマグネットが設けられ、中心部に減速機構を駆動させるための駆動シャフトの一端部が連結されたローターが内部に回転自在に配置された、前記密閉型のケーシングを構成する有底筒状のマグネット部と、内周部に前記インナーマグネットと相対するようアウターマグネットが設けられ、前記マグネット部の外周部との間に所要の間隔を存して配置され、かつ外部駆動源によって回転する円筒状の回転部材とからなること
を特徴とする請求項1に記載のマグネットカップリング機構を有するポンプ。 The magnet coupling mechanism is
A bottomed portion constituting the sealed casing, in which the inner magnet is provided on the outer periphery, and a rotor having one end of a drive shaft for driving the speed reduction mechanism connected to the center is rotatably disposed inside. An outer magnet is provided on the inner peripheral portion of the cylindrical magnet portion so as to face the inner magnet, and is arranged with a predetermined interval between the outer peripheral portion of the magnet portion and rotated by an external driving source. The pump having a magnet coupling mechanism according to claim 1, wherein the pump has a cylindrical rotating member.
ギアポンプであること
を特徴とする請求項1に記載のマグネットカップリング機構を有するポンプ。 The pump is
The pump having a magnet coupling mechanism according to claim 1, wherein the pump is a gear pump.
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