JPH062740Y2 - グランドレス攪拌機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、グランドレス撹拌機に関し、軸方向空隙型キ
ャンドモータまたは軸方向空隙型マグネットカップリン
グを採用したグランドレス撹拌機の運転に伴って撹拌液
中に生じる気泡が軸受周辺に滞留されるのを防いでこの
気泡に起因する軸受部の早期損耗を阻止する構造に係
る。

（従来の技術） 軸方向空隙型キャンドモータを採用したグランドレス撹
拌機は、例えば第３図に示すように、環状に巻き付けて
積層した固定子鉄心１に固定子巻線２を巻装してなる固
定子３を非磁性隔壁板17、すなわち非磁性薄肉金属から
なる中空円板状の固定子キャン４にて撹拌液18から隔離
し、環状に巻き付けて積層した回転子鉄心５と回転子導
体６とからなる回転子７を非磁性薄肉金属からなる回転
子キャン８にて撹拌液18から隔離し、この回転子キャン
８と固定子キャン４およびこの両キャン８，４の間隙９
とからなる磁気空隙19を介して回転子７を固定子３に対
向配設し、前記回転子７とこの回転子７を固着した回転
体基板10およびこの回転体基板10に羽根車ナット12にて
締結固定した撹拌羽根11aを有する撹拌羽根車11とから
なる回転体13を、この回転体13に装着した軸受14を介し
て固定子３部から突出した静止軸15に回転自在に支架し
て構成したもので、グランドパッキンやメカニカルシー
ルなどの軸封部を有さず完全無漏洩構造であるため、撹
拌タンク16内の撹拌液18の外部への漏洩や撹拌液18への
外気の侵入が嫌われる用途に最適であり、同様の完全無
漏洩構造の半径方向空隙型キャンドモータを採用したグ
ランドレス撹拌機に比べて極めて偏平で撹拌タンク16か
ら外部へ僅かしか突出しないので、撹拌タンク16の底部
に取り付ける場合はこの底部から据付基礎までの高さ、
すなわち据付け高さが低くてすみ、撹拌タンク16の側部
に取り付ける場合は隣設装置との設置間隔が短縮でき、
好都合である。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、前記第３図に示すグランドレス撹拌機におけ
る軸受14の潤滑は撹拌液18による自己潤滑方式にて行な
われ、すなわち、固定子キャン４に狭い間隙９を介して
対向する回転子キャン８が回転することによって前記狭
い間隙９に生じる弱い粘性ポンプ作用により、撹拌羽根
車11の上方の撹拌液18が羽根車ナット12の通孔20から吸
込まれ、軸受14の内周面に削設した螺旋状溝14aを含む
この軸受14と静止軸15の表面に溶着した軸受摺動相手部
材15aとの半径方向隙間21および軸受14の下端面に削設
した放射状溝14bを含むこの軸受14とスラストカラ22の
表面に溶着した軸受摺動相手部材22aとの軸方向隙間23
を通って環状の空間24に至り、この空間24から固定子キ
ャン４と回転子キャン８との狭い間隙９を通って回転体
13の外周側方へと流出されて撹拌タンク16内を循環さ
れ、前記撹拌液18による軸受14の潤滑が行なわれるが、
第４図に示すように、この撹拌機を撹拌タンク16の底部
に取り付けて数時間水運転を行なうと、撹拌機停止の瞬
間に羽根車ナット12の通孔20から気泡28が放出される現
象が確認された。

そこで、この現象を深るため次の試験を行なった。

〔試験１〕 第４図に示すように、撹拌タンク16に邪魔板を設けずに
３時間の連続水運転を行なった。この場合、撹拌液18の
回流を妨げる邪魔板が無いので、水面には刻々と渦巻25
が生じ、時々その渦巻糸26の下端が撹拌機まで到達して
空気が異音を発しながら羽根車ナット12の通孔20に吸込
まれ、そして、運転停止の際に約５０ccの気泡28が放出
された。

〔試験２〕 第５図に示すように、撹拌タンク16に邪魔板27を取り付
けて３時間の連続水運転を行なった。この場合、邪魔板
27によって撹拌液18の回流が妨げられて渦巻25の発生数
も少なく、渦巻25の深さも最大２０mm程度であるが、運
転停止の際に放出される気泡28は約５０ccで試験１の場
合と変わらなかった。

〔試験３〕 試験２と同じ状態で２時間の連続水運転を行なった。運
転停止の際に放出される気泡28は約２５ccであった。

〔試験４〕 試験２と同じ状態で１時間の連続水運転を行なった。運
転停止の際に気泡28は放出されなかった。

〔試験５〕 試験２と同じ状態で６０時間の連続水運転を行なった。
運転停止の際に放出される気泡28は約５０ccで試験２の
場合と変わらなかった。

上記各試験から、前記気泡28の発生原因と撹拌機の運転
時間による放出量の差異について次のことが推測され
る。

すなわち、撹拌液18中に溶解している空気などの気体の
一部が撹拌羽根車11にて生じる圧力降下や撹拌機の発熱
による昇温によって気泡28となって撹拌液18中に出現
し、この気泡28が軸受潤滑液としての前記循環流に混在
されて羽根車ナット12の通孔20から吸込まれて前記環状
の空間24に至り（試験２乃至５の場合）、また撹拌タン
ク16に邪魔板27を設けない場合は、これに加えて撹拌液
18に生ずる渦巻25に巻き込まれた外気がこの渦巻25と共
に時々羽根車ナット12の通孔20から異音を発しながら吸
込まれて環状の空間24に至り（試験１の場合）、さらに
羽根車ナット12の通孔20から吸込まれた撹拌液18中に溶
解している空気などの気体の一部が軸受14と静止軸15と
の間の狭い半径方向隙間21および軸受14とスラストカラ
22間の狭い軸方向隙間23を通過するために生じる圧力降
下や軸受14の発熱による昇温によって気泡28となって撹
拌液18中に出現して環状の空間24に至り、前記気泡28を
混在する撹拌液18の大部分は回転子キャン８と固定子キ
ャン４との狭い間隙９に生じる前記粘性ポンプ作用によ
ってこの間隙９を通って回転体13の外周側方へと流出さ
れるが、一部は環状の空間24において撹拌液18と気泡28
との比重差により気泡28が浮上される重力分離作用を受
け、および回転体13の回転に伴なう回転遠心力と前記比
重差により、環状の空間24の外径側に撹拌液18が内径側
に気泡28が分離される遠心分離作用を受け、そして、第
６図に示すように、環状の空間24の内側上部に前記分離
された気泡28が滞留されてゆき、第７図に示すように、
環状の空間24に一定量の気泡28が滞留されると（この量
は環状の空間24の形状寸法、軸受潤滑液としての前記循
環流の流量、および回転体13の回転速度などにて決定さ
れる）、それ以上の気泡28は前記循環流と共に回転子キ
ャン８と固定子キャン４との狭い間隙９を通って回転体
13の外周方向へと流出され、環状の空間24には前記一定
量の気泡28しか滞留されない（試験２と試験５との比較
から）。

また、運転時間が短くて停止時における環状の空間24内
の気泡28と撹拌液18との境界面が第８図に示すように軸
受14とスラストカラ22との当接面より上方にある場合
は、前記気泡28の全てが環状の空間24の上部に封じ込め
られるので撹拌機の停止の際に羽根車ナット12の通孔20
から放出されないが（試験４の場合）、運転時間が長く
なって停止時における環状の空間24内の気泡28と撹拌液
18との境界面が第９図に示すように軸受14とスラストカ
ラ22との当接面より下方にくる場合は、撹拌機の停止時
に前記当接面より上方にある気泡28は環状の空間24の上
部に封じ込められるが、前記当接面より下方にある気泡
28が撹拌液18と気泡28との比重差による浮力によって軸
受14とスラストカラ22との軸方向隙間23を通って軸受14
と静止軸15との半径方向隙間21を浮上し、羽根車ナット
12の通孔20から撹拌機の上方へ放出され（試験３の場
合）、さらに運転時間が長くなると前記羽根車ナット12
の通孔20からの放出量が増え、この放出量は環状の空間
24に前記一定量の気泡28が滞留される運転時間に至った
時に最大となり、運転時間がこれ以上長くなっても放出
量は同じてある（試験２と試験５から）。

なお、前記試験においては羽根車ナット12の通孔20から
の気泡28は、撹拌機への通電遮断後、慣性にて回転して
いる回転体13が減速されて停止する直前から停止の直後
にかけて放出されることを確認したが、これは回転体13
が低速であっても回転しているうちは前記粘性ポンプ作
用が生じていて撹拌液18が羽根車ナット12の通孔20から
吸込まれて軸受14と静止軸15との半径方向隙間21、軸受
14とスラストカラ22との軸方向隙間23および回転子キャ
ン８と固定子キャン４との狭い間隙９を通り回転体13の
外周側方へと流出されて循環されており、この循環流が
軸受14と静止軸15との半径方向隙間21を下降する勢いに
よって環状の空間24内の気泡28が前記半径方向隙間21を
浮上せんとするのが妨げられるために、前記循環流の作
用が無くなる回転体13の停止直前になって初めて環状の
空間24内の気泡28が軸受14とスラストカラ22との軸方向
隙間23を通って軸受14と静止軸15との半径方向隙間21を
浮上し、羽根車ナット12の通孔20から撹拌機の上方へ放
出されてゆくものと思われる。

而して、上記のように撹拌機の長時間連続運転によって
環状の空間24に気泡28が滞留されると、この気泡28の影
響で起動と停止の際はもちろん、運転中においても軸受
14が部分的に空運転となり、特に軸方向隙間23側が潤滑
不良となって、軸受14やスラストカラ22および静止軸15
の軸受摺動相手部材22aおよび15aの早期損耗を招く怖れ
がある。

また、前記軸方向空隙型キャンドモータを採用したグラ
ンドレス撹拌機のほか、軸方向空隙型マグネットカップ
リングを採用したグランドレス撹拌機、例えば第２図に
示すように、撹拌タンク16への取付板を兼ねたやや厚肉
の非磁性隔壁板17の中央部に静止軸15を一体に突出形成
し、従動側マグネット29を埋設した回転体基板10に撹拌
羽根11aを一体的に溶着してなる回転体13をこの回転体1
3に装着した軸受14を介して前記静止軸15に回転自在に
支架して撹拌タンク16の底部に配設し、駆動側マグネッ
ト31を埋設した駆動側回転板32をその駆動側マグネット
31が前記従動側マグネット29に前記隔壁板17を介して対
向するよう撹拌タンク16の外側に配設し、前記駆動側回
転板32を前記隔壁板17から撹拌タンク16の外側に一体的
に突出したフレーム33に取着したギアボックス34の出力
軸35に挿入固定し、前記ギアボックス34に取着した汎用
モータ36にて前記ギアボックス34を介して駆動する構成
のグランドレス撹拌機においても、同様の問題点があっ
た。

本考案は、上記問題点に鑑み成されたもので、撹拌機の
静止部分と回転体との間の空間に前記気泡が滞留される
のを防いで、この気泡に起因する潤滑不良によって軸受
およびその摺動相手部材が早期損耗するのを阻止する構
造の軸方向空隙型キャンドモータまたは軸方向空隙型マ
グネットカップリングを採用したグランドレス撹拌機を
提供する目的である。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本考案のグランドレス撹拌機の構成は、撹拌羽根を備え
た回転体を撹拌タンクの底部に配設すると共に非磁性隔
壁板を介して軸方向空隙型キャンドモータまたは軸方向
空隙型マグネットカップリングの回転磁界にて回転させ
るグランドレス撹拌機において、前記非磁性隔壁板を含
む前記撹拌機の静止部分と前記回転体との間に形成され
た前記キャンドモータまたは前記マグネットカップリン
グの磁気空隙よりも内径側で前記撹拌機の軸受よりも外
径側の空間に一端が開口し前記撹拌羽根側に他端が開口
する略軸方向の脱気孔を前記回転体に穿設してなるもの
である。

（作用） 本考案のグランドレス撹拌機は、非磁性隔壁板を含む前
記撹拌機の静止部分と回転体との間に形成された軸方向
空隙型キャンドモータまたは軸方向空隙型マグネットカ
ップリングの磁気空隙よりも内径側で前記撹拌機の軸受
よりも外径側の空間に一端が開口し撹拌羽根側に他端が
開口する略軸方向の脱気孔を前記回転体に穿設したの
で、撹拌液中に混在する気泡は前記空間で分離されても
この空間に滞留されず、撹拌機運転中に前記脱気孔から
前記撹拌機の上方へ浮上される。

（実施例） 次に、本考案の実施例を図面に基き説明する。

第１図は、軸方向空隙型キャンドモータを採用した前記
第３図に示す従来のグランドレス撹拌機に本考案を適用
した実施例を示し、従来例と同じ構成部分は同一符号で
表わし新たな説明は省略する。

第１図において、回転体基板10には、この回転体基板10
の軸受箱部10a近傍の撹拌羽根車11側の上面から回転子
７と軸受14との間の下面へと軸方向へ貫通する複数の脱
気孔37が空けられており、すなわち、固定子キャン４と
呼ぶ非磁性隔壁板17を含むグランドレス撹拌機の静止部
分と回転体13との間にあって固定子３と回転子７との磁
気空隙19よりも内径側で軸受14よりも外径側にある環状
の空間24に一端が開口し撹拌羽根車11側に他端が開口す
る軸方向の脱気孔37が回転体13に穿設されている。

このように構成した実施例によれば、羽根車ナット12の
通孔20から吸込まれて軸受14を潤滑し回転体13の外周側
方へ流出される前記循環流に混在された気泡28は、第３
図に示す従来例と同様に、環状の空間24において重力分
離作用および遠心分離作用を受けてこの環状の空間24の
内側上部へと分離移動されるが、さらに回転体13に穿設
した軸方向の脱気孔37を通って撹拌羽根車11と回転体基
板10との空間38へと浮上し、前記環状の空間24には滞留
されないので、前記気泡28に起因して起動と停止の際は
もちろん、運転中においても軸受14部が部分的に空運転
を生じて潤滑不良により軸受14やスラストカラ22および
静止軸15の軸受摺動相手部材22aおよび15aが早期損耗に
至るのが阻止される。

また、この実施例のグランドレス撹拌機を第５図と同様
に撹拌タンク16の底部に取りつけて、60時間の連続水運
転を行なったが、運転停止の際に気泡は放出されなかっ
た。

次に、前記第２図に示す軸方向空隙型マグネットカップ
リングを採用したグランドレス撹拌機に本考案を適用す
る場合は、同図に破線にて示すように、非磁性隔壁板17
を含むグランドレス撹拌機の静止部分と回転体13との間
にあって駆動側マグネット31と従動側マグネット29との
磁気空隙19よりも内径側で軸受14よりも外径側にある環
状の空間24に一端が開口し撹拌羽根11a側に他端が開口
する軸方向の脱気孔37を回転体13に穿設すれば、前記実
施例と同様の効果を得ることができる。

なお、前記各実施例において脱気孔37の一端が開口する
環状の空間24は環状に限定されるものではなく、非磁性
隔壁板17を含むグランドレス撹拌機の静止部分と回転体
13との間に形成された軸方向空隙型キャンドモータまた
は軸方向空隙型マグネットカップリングの磁気空隙19よ
りも内径側で前記撹拌機の軸受14よりも外径側にある空
間であればよく、前記脱気孔37も多少傾斜していてもよ
く、要するに前記空間24から気泡28が浮上するよう略軸
方向に穿設すればよい。

〔考案の効果〕

本考案のグランドレス撹拌機によれば、非磁性隔壁板を
含む前記撹拌機の静止部分と回転体との間に形成された
軸方向空隙型キャンドモータまたは軸方向空隙型マグネ
ットカップリングの磁気空隙よりも内径側で前記撹拌機
の軸受よりも外径側の空間に一端が開口し撹拌羽根側に
他端が開口する略軸方向の脱気孔を前記回転体に穿設し
たので、撹拌液中に混在する気泡が前記空間に滞留され
ず前記脱気孔から前記撹拌機の上方へ浮上することとな
り、前記気泡に起因する軸受部の早期損耗が阻止され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のグランドレス撹拌機の一実施例を示す
断面図、第２図は本考案の他の実施例を示す断面図、第
３図は従来のグランドレス撹拌機の断面図、第４図およ
び第５図はそれぞれ撹拌液の撹拌状態を示すタンク装置
の断面図、第６図乃至第９図はそれぞれ気泡の発生状態
を説明する撹拌機の一部の断面図である。 11a…撹拌羽根、13…回転体、14…軸受、16…撹拌タン
ク、17…非磁性隔壁板、19…磁気空隙、24…空間、37…
脱気孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】撹拌羽根を備えた回転体を撹拌タンクの底
   部に配設すると共に非磁性隔壁板を介して軸方向空隙型
   キャンドモータまたは軸方向空隙型マグネットカップリ
   ングの回転磁界にて回転させるグランドレス撹拌機にお
   いて、 前記非磁性隔壁板を含む前記撹拌機の静止部分と前記回
   転体との間に形成された前記キャンドモータまたは前記
   マグネットカップリングの磁気空隙よりも内径側で前記
   撹拌機の軸受よりも外径側の空間に一端が開口し前記撹
   拌羽根側に他端が開口する略軸方向の脱気孔を前記回転
   体に穿設したことを特徴とするグランドレス撹拌機。