(57)【要約】磁気駆動ポンプのインナードライブはヨークに支持されたマグネットを含む。インナードライブは軸を中心に駆動し、腐食性プロセス流体を汲み上げる。マグネットおよびヨークは型成形過程で完全に内包され、マグネットおよびヨークは保護プラスチックシェルに完全に囲い込まれる。更なる保護の目的でスリーブがマグネットの半径方向外側に配置される。裏当て金がマグネットの両側に配置される。結合剤がプラスチックシェルを裏当て金とスリーブに接着させてプラスチックシェルの下部に間隙が形成されるのを防ぐが、いったんプラスチックシェルに浸透するとプロセス流体はその間隙に充満する。マグネットをプロセス流体から更に防護するために、保護塗装をマグネットの少なくとも一部に施す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、
前記ヨークに支持されたマグネットと、
前記マグネットの少なくとも一部を覆う保護塗装と、
を備える磁気駆動エレメント。
【請求項２】
前記ヨークの半径方向外側に配置されるとともに、前記マグネットに隣接して軸方向に配置された裏当て金を備え、
前記保護塗装が、前記裏当て金と前記ヨークとの間および前記裏当て金と前記マグネットとの間に施されることを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項３】
裏当て金が前記マグネットの両側にそれぞれ配置され、前記保護塗装が前記裏当て金の各々の下の前記ヨークの両端まで及ぶことを特徴とする請求項２に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項４】
多数のマグネットが前記ヨークの外周囲に配置され、前記マグネットが互いの間で周方向に間隙を形成し、注封材料を施すことでマグネット間の間隙に隅肉が形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項５】
スリーブが前記保護塗装の半径方向外側に配置され、プラスチックシェルが前記スリーブの半径方向外側に配置され、前記隅肉と前記スリーブとの間の間隙に注封材料が施されることを特徴とする請求項４に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項６】
前記保護塗装が、エポキシブレンドであることを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項７】
前記エポキシブレンドが、エポキシとポリエステルの混合物であることを特徴とする請求項６に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項８】
マグネットと、
前記マグネットに近接して配置される金属部材と、
前記スリーブに近接して配置されるプラスチックシェルと、
前記プラスチックシェルと前記金属部材との間に施され、前記プラスチックシェルと前記金属部材を相互に接着させる結合剤と、
を備える磁気駆動エレメント。
【請求項９】
前記金属部材が、前記マグネットの半径方向外側に配置されたスリーブであり、前記結合剤が前記スリーブと前記プラスチックシェルを接着させることを特徴とする請求項８に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１０】
前記金属部材が、前記マグネットから軸方向に配置された裏当て金であり、前記結合剤が前記スリーブと前記裏当て金の少なくとも一つと、前記プラスチックシェルを接着させることを特徴とする請求項８に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１１】
前記結合剤が、ポリマ接着剤とフッ素重合体の混合物であることを特徴とする請求項８に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１２】
前記フッ素重合体が、ＥＴＦＥ粉末に由来することを特徴とする請求項１１に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１３】
ヨークと、
前記ヨークに支持されたマグネットと、
型成形された材料の連続層から成り、前記ヨークと前記マグネットを完全に内包するプラスチックシェルと、
を備える磁気駆動エレメント。
【請求項１４】
前記ヨークの末端が、前記シェルのプラスチック型成形中に型支持体を受け止める型支持面を有することを特徴とする請求項１３に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１５】
保護塗装が、前記マグネットと前記ヨークの少なくとも一部を覆い、前記保護塗装が型支持面まで及ぶことを特徴とする請求項１４に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１６】
前記プラスチックシェルが、ＥＴＦＥおよびＰＦＡ材料の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１３に記載の磁気駆動エレメント。
【請求項１７】
ＥＴＦＥおよびＰＦＡ材料の少なくとも一方が強化繊維を含むことを特徴とする請求項１６に記載の磁気駆動エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気駆動遠心式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気駆動遠心式ポンプには、吸い込まれたプロセス流体を含むウェットな部分と、ポンプ流に動力を与える駆動部を有するドライな部分が存在する。ドライな部分はポンプの周辺の空気に接するのみである。典型的な磁気駆動部の設計では、格納シェルによりインナードライブとアウタードライブが隔離され、格納シェルはポンプ流が環境中に流出するのを防ぐ。一般的に電気モータで駆動されるアウタードライブはドライな部分に配置され、ウェットな部分に存在しポンプインペラに連結するインナードライブを磁気的に駆動する。磁気駆動ポンプはシールレスなので、塩酸、硝酸、次亜塩素酸ナトリウムのような酸性度の非常に高い流体や腐食性の非常に強い流体を汲み上げる場合に選択されることが多い。
【０００３】
アウタードライブとインナードライブは、いずれもその周囲に一連のマグネットが取り付けられている。個々のマグネットは、他方のドライブ上の対極の対応するマグネットと同時に対を成す。マグネット間の引力により２つのドライブの間で磁気結合が生じるため、モータで駆動されるアウタードライブと同じスピードでインナードライブが回転する。動力を効率よく伝えるためにインナードライブとアウタードライブはなるべく近接に配置されるべきで、そのためには、格納シェルと各ドライブとの間の隙間を比較的狭く維持する必要がある。例えば、隙間幅は約０.０６０インチである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気駆動ポンプの一形式では、耐薬品性のプラスチックシェルによりインナードライブのマグネットを主に腐食性プロセス流体から保護しており、このようなプラスチックシェルは通常インナードライブのマグネット周囲に射出成形される。腐食性プロセス流体はやがてプラスチックシェルに浸透し、その下のマグネットが腐食される。いったん腐食性プロセス流体がプラスチック被覆に浸透するとシェルが膨潤し、インナードライブと格納シェルが接触して、ポンプが故障する。
【０００５】
従って、プロセス流体がプラスチックシェルに浸透した場合に、膨潤に対してより強い耐性を示すインナードライブが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、腐食性プロセス流体に対する付加的な防護部を含む磁気ポンプエレメント、例えば磁気駆動ポンプのインナードライブを提供する。インナードライブにはヨークが含まれ、ヨークには多数のマグネットが支持されている。保護塗装はマグネットの少なくとも一部を覆い、一実施例では、ヨークの一部にまで及ぶ。一般的に、ニッケル基合金スリーブのような金属部材をマグネットに近接して配置する。プラスチックシェルはスリーブに近接して配置される。一実施例では、型成形法によりシェルがヨークとマグネットを完全に内包するので、ヨークとマグネットを封じ込めるための別の処理、例えばプラスチック溶接、を実施する必要がない。
【０００７】
プラスチックシェルと裏当て金を含む金属スリーブとの間に結合剤を施し、プラスチックシェルと金属スリーブを相互に接着させる。結合剤のおかげで、腐食性プロセス流体がシェルに浸透した場合に充満し得る間隙が形成されない。さらに、結合剤は、プロセス流体がスリーブと反応したり、プラスチックシェルと金属スリーブ／裏当て金との間に拡散してジョイント部やマグネット部に侵入したりするのを防ぐ。
【０００８】
従って本発明は、プロセス流体がプラスチックシェルに浸透した場合に、膨潤に対してより強い耐性を示すインナードライブを提供する。
【０００９】
本発明のこのような特徴および追記すべき別の特徴は、以下の明細書および図面、それに続く簡単な説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
磁気駆動遠心式ポンプアセンブリ１０を図１に示す。アセンブリ１０にはモータ１２が含まれ、ポンプ１４を駆動する。モータ１２およびポンプ１４は架台１６に支持される。モータ１２には駆動軸１８が含まれ、ポンプ１４の従動軸２０に連結する。
【００１１】
アウタードライブ２２は従動軸２０に支持される。アウタードライブ２２は、インナードライブ２８を磁気駆動するようにアウタードライブ周囲に取り付けられたマグネットを含み、インナードライブ２８は、アウタードライブ２２上のマグネットと対極を成すマグネットを支持する。
【００１２】
ポンプ１４はハウジング２４を含み、ポンプ１４のドライな部分２６で従動軸２０とアウタードライブ２２を支持する。ポンプケーシング３４はプロセス流体を含むウェットな部分３６を形成し、ドライな部分２６と区分される。ポンプケーシング３４は、インペラ３０と連結するインナードライブ２８を収容する。インペラ３０は静軸３２を中心に回転する。プロセス流体は、インペラ３０により、吸込口３８から吐出口４０へ向かって汲み上げられる。
【００１３】
図２の実施例では、インナードライブ２８とインペラ３０は図に示すようにして、インナードライブとインペラとから成る一体型、または取り外し可能型、のアセンブリ４２を形成する。典型的なインナードライブ２８はヨーク４４を含み、ヨーク４４はその外周囲に多数のマグネット４６を支持する。ヨーク４４は、通常、マグネット４６の裏側で磁束線を吸収するように、ダクタイル鋳鉄のような磁気コンダクタで構成される。前部および／または後部の裏当て金４８は、ヨーク４４上に、マグネット４６の両側と隣接して配置される。裏当て金４８は、通常、ステンレススチールのような非磁気材料で構成されるので、マグネットが機能する側の磁束線を遮断しない。
【００１４】
スリーブ５６はマグネット４６の半径方向外側に配置され、マグネット４６をプロセス流体から保護している。スリーブ５６は、ハステロイまたはインコネルのようなニッケル基合金で構成されてよい。スリーブ５６はマグネット４６を覆うようにプレスされた薄い缶でもよい。また、スリーブ５６は、裏当て金４８の一方と一体化しかつそこから軸方向に伸長させるように機械加工したカバーでもよい。
【００１５】
シェル６０は、ヨーク４４、マグネット４６、裏当て金４８およびスリーブ５６の周囲に型成形され、プロセス流体から構成部品を保護している。シェル６０は、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）のようなフッ素樹脂で構成されてよい。ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）のような別の溶融加工可能なフッ素重合体を使用してもよい。樹脂はガラス繊維強化型または炭素繊維強化型のものでもよい。例えば１０〜３５％の範囲の繊維を使用してよく、一例は２０％である。
【００１６】
従来技術では、シェル６０とスリーブ５６のみでマグネット４６をプロセス流体から保護しており、プロセス流体はシェル６０に浸透する。しかし、腐食性のプロセス流体に対しては、より確実な保護が望まれる。その目的で、本発明のインナードライブ２８には、マグネット４６を覆うように施された粉体塗装５２も含まれる。粉体塗装５２は、ヨーク４４の一方の軸端からヨーク４４の他方の軸端まで及んでよく、ヨーク４４に付随するマグネット４６をシールするバリアとなる。実施例では、粉体塗装５２が裏当て金４８とヨーク４４との間に施される。図３のように、マグネット４６間の間隙４９には、一般的に注封材料５４を用いて作られる厚い隅肉５０が設けられる。隅肉５０がマグネット４６とヨーク４４の境界をなだらかにするので、ピットやクラックの無い滑らかで連続した塗装となる。射出成形でスリーブが破壊するのを防ぐために、インナードライブで一般的に使用する注封材料５４をマグネット４６とスリーブ５６との間の残りの間隙４９に充填する。
【００１７】
好適な粉体塗装の一例は、低い硬化温度（２５０〜２７５゜Ｆ）を有するエポキシポリエステルハイブリッドである。ハイブリッドの一例は、エポキシを約５０％およびポリエステルを約５０％含むものである。粉体塗装は、密着性が良好で、耐衝撃性や耐薬品性に優れたものが好ましい。二回以上の塗装が望ましいであろう。塗装はシェル６０の型成形時の温度（６００゜Ｆを越える）に耐え得るものでなければならない。実施例の好適な注封材料および粉体塗料の特性を以下の表に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
いったんプロセス流体がシェル６０に浸透すると、プロセス流体がスリーブ５６と反応して塩やその他の化合物を生じさせ、それがプラスチックシェル６０の下側に固形物を蓄積させる。蓄積物はしばしばシェル６０の局部的な膨潤を起こし、ポンプ１４の故障につながる。さらに、シェル６０に浸透したプロセス流体は、シェル６０の屈曲により、ポンプの影響を受ける。シェル６０に浸透したプロセス流体のこのような撹拌は、スリーブ５６の腐食に拍車をかけ、反応生成物をジョイント部およびマグネット部に押しやる。
【００２０】
この問題に焦点を当て、本発明のインナードライブ２８もスリーブ５６と、例えば裏当て金４８およびシェル６０のようなその他の潜在的な反応部材との間に、接着性インターフェースを採用している。これにより、固形物またはプロセス流体で充満し得る間隙の形成を防ぐ。
【００２１】
接着性インターフェース５８は、シェル６０の材料をスリーブ５６および／または裏当て金４８の材料へ密着させるのに適した結合剤である。一実施例では、結合剤はポリマ接着剤とフッ素重合体の混合物である接着性下塗り剤でよい。一実施例では、接着性下塗り剤はガス発生が無いに等しく、５５０゜Ｆでも安定である。好適な配合物の２つの実施例を以下に示す。
配合物１：
ＰｅｌＳｅａｌＰＬＶ２１００ＶＩＴＯＮエラストマ、固形分３３％−１３ｇ
ＰｅｌＳｅａｌアクセレレータｎｏ.４、０.５ｍｌ
ＤｕＰｏｎｔＥＴＦＥ粉末５３２−６２１０、４.５ｇ
配合物２：
メチルエチルケトン−１３ｇ
ＰｅｌＳｅａｌＰＬＶ２１００ＶＩＴＯＮエラストマ、固形分３３％−１３ｇ
ＰｅｌＳｅａｌアクセレレータｎｏ.４、０.５ｍｌ
ＤｕＰｏｎｔＥＴＦＥ粉末５３２−６２１０、４.５ｇ
配合物２は低い粘性を示し、はけ塗りや肉盛りではなくスプレー塗りが有利である。
【００２２】
ヨーク４４、マグネット４６、裏当て金４８およびスリーブ５６は通常ユニットに組み立てられ、シェル６０がユニット周囲に型成形される。一般的な型成形法では、型支持領域６２内に空隙が生じる。型支持領域６２は、型成形過程で使用した支持体６４の跡に形成され、支持体６４は、シェルをユニット周囲に型成形する際ユニットを所望の場所に位置づけるためのものである。型支持領域６２内の空隙は、プラスチック溶接のような二次的な融着処理により充填する必要がある。融着では、基材と溶接材料との間の結合不具合がある場所に境界面が形成される。これがしばしば弱化領域を生み、早い時期に腐食性プロセス流体の流入する漏れ経路が形成され、マグネット４６を腐食させる。
【００２３】
本発明では型成形法を利用してユニットを完全に内包するシェル６０を形成する。支持体６４は多数のピンでよく、型成形過程の所望の時期に収納し、型成形中にシェル６０の形成材料が型支持領域６２に充填される。シェル６０に使用したプラスチック配合物であれば、支持体６４の収納後すぐに、型内の材料流の先頭が型支持領域をより速やかに充填できる。
【００２４】
本発明の有利な形態を開示したが、多少の修正は本発明の範囲に含まれることを当業者は認識するであろう。特に、開示した材料およびその特性は例示したにすぎず、本発明の範囲を制限するものではない。これらの理由により、本発明の本来の範囲および趣旨を見極めるためにも以下の請求項を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】磁気駆動遠心式ポンプアセンブリの断面図。
【図２】一体成形されたインペラとインナードライブの部分断面図。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図。
【図４】図３の丸４部分の拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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