(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ装置、特に、磁気カップリングポンプ装置であって、
前記ポンプ装置のポンプケーシングによって形成された内部空間と、
閉込缶であって、前記閉込缶によって包囲されたチャンバを前記ポンプケーシングによって形成された前記内部空間に対して密封する、閉込缶と、
すべり軸受配列によって回転軸を中心として駆動回転可能に取り付けられているインペラシャフトと、
前記インペラシャフトの一端に配置されたインペラと、
前記インペラシャフトに一体回転可能に接続された第１の軸受スリーブと、
前記インペラシャフトに一体回転可能に接続された第２の軸受スリーブと、
前記第１の軸受スリーブとラジアル軸受面を介して相互作用する第１の軸受ブッシュであって、前記ポンプケーシングまたは前記ポンプケーシングに固定された構成要素に回転不可能に接続されている、第１の軸受ブッシュと、
前記第２の軸受スリーブとラジアル軸受面を介して相互作用する第２の軸受ブッシュであって、前記ポンプケーシングまたは前記ポンプケーシングに固定された構成要素に回転不可能に接続されている、第２の軸受ブッシュと、
前記第１および第２の軸受ブッシュ間に配置された保持リングと、
を備えるものにおいて、
第１のアキシャル軸受リング（３３）を受け入れる第１のリング溝（３２）が、前記保持リング（３１）内において前記第１の軸受ブッシュ（２７）の方を向く面側に形成されており、第２のアキシャル軸受リング（３５）を受け入れる第２のリング溝（３４）が、前記保持リング（３１）内において前記第２の軸受ブッシュ（３９）の方を向く面側に形成されており、
前記保持リング（３１）には、前記インペラシャフト（１３）に面した領域にリング溝（６２）が形成され、かつ、前記第１のリング溝（３２）および／または前記第２のリング溝（３４）を前記リング溝（６２）に連通させる少なくとも１つの孔（６１，６３）が形成されていることを特徴とする、ポンプ装置。
【請求項２】
前記第１の軸受スリーブ（２６）および前記第１の軸受ブッシュ（２７）は、前記ケーシングカバー（４）の開口（１５）内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記第１のアキシャル軸受リング（３３）は、波状ワッシャー（３６）によって前記第１のリング溝（３２）内に固定されており、前記第２のアキシャル軸受リング（３５）は、波状ワッシャー（３７）によって前記第２のリング溝（３４）内に固定されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ポンプケーシング（２）のケーシングカバー（４）の前記開口（１５）は、拡径された開口領域（２８）を有しており、該開口領域に、トレランスリング（２９）を受け入れる周回溝（３０）が形成されており、該開口領域において、第１の軸受ブッシュ（２７）が配置され、前記トレランスリング（２９）によって、前記ケーシングカバー（４）に回転不可能に接続されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
軸受リングキャリア（４７）の開口（５１）は、拡径された開口領域（５２）を有しており、該開口領域に、トレランスリング（５３）を受け入れる周回溝（５４）が形成されており、該開口領域において、前記第２の軸受ブッシュ（３９）が収容され、前記トレランスリング（５３）によって、前記軸受リングキャリア（４７）に回転不可能に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ装置、特に、磁気カップリングポンプ装置であって、ポンプ装置のポンプケーシングによって形成された内部空間と、閉込缶であって、前記閉込缶によって包囲されたチャンバをポンプケーシングによって形成された内部空間に対して密封する、閉込缶と、すべり軸受配列によって取り付けられたインペラシャフトであって、回転軸を中心として回転するように駆動可能になっている、インペラシャフトと、インペラシャフトの一端に配置されたインペラと、インペラシャフトに一体回転可能に接続された第１の軸受スリーブと、インペラシャフトに一体回転可能に接続された第２の軸受スリーブと、第１の軸受スリーブとラジアル軸受面を介して相互作用する第１の軸受ブッシュであって、ポンプケーシングまたはポンプケーシングに固定された構成要素に回転不可能に接続されている、第１の軸受ブッシュと、第２の軸受スリーブとラジアル軸受面を介して相互作用する第２の軸受ブッシュであって、ポンプケーシングまたはポンプケーシングに固定された構成要素に回転不可能に接続されている、第２の軸受ブッシュと、第１および第２の軸受ブッシュ間に配置された保持リングと、を備える、ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、すべり軸受配列を有する前記形式の磁気カップリングポンプを開示している。この場合、静止軸受部が外側ケーシングと呼ばれる軸受リングキャリア内に受け入れられ、回転軸を中心として回転する軸受部がシャフト上に配置されている。ここで、アキシャル軸受が、それぞれ、静止軸受部に外側から当接している。これは、以下の欠点、すなわち、インペラとインペラに近接して配置される軸受ブッシュとが比較的大きく離間し、これによって、前記軸受ブッシュと半径方向力を生じるインペラとの間の間隔が比較的大きくなるという欠点をもたらすことになる。さらに、大きな出費を伴ってかつ特別の工具を用いずに、静止軸受部を交換することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０７７１９５６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、アキシャル軸受の潤滑がさらに改良され、所定負荷下の半径方向支持力が低減され、かつ保守の容易さが高められるように、汎用ポンプ装置をさらに開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、第１のアキシャル軸受リングを受け入れる第１のリング溝が、保持リング内において第１の軸受ブッシュの方を向く面側に形成され、第２のアキシャル軸受リングを受け入れる第２のリング溝が、保持リング内において第２の軸受ブッシュの方を向く面側に形成されことによって、達成されることになる。
【０００６】
アキシャル軸受リングが第１および第２の軸受ブッシュ間に配置されることによって、このように形成されたアキシャル軸受配列の潤滑および冷却が、先行技術との関連で最適化されることになる。同様に、２つのアキシャル軸受配列がこのようにシャフト曲げが最小になる位置に配置されることによって、アキシャル軸受の傾きが、先行技術との関連で低減され、接触比率が増大されることになる。
【０００７】
有利な改良例では、第１の軸受スリーブおよび第１の軸受ブッシュは、ケーシングカバーの開口内に配置されるようになっている。
【０００８】
このようにして、第１の軸受スリーブおよび第１の軸受ブッシュをインペラのより近くに配置させることができ、これによって、軸受のラジアル力を低減させ、ラジアル・スラスト軸受に関して重要な作用点における軸受損傷の可能性を低減させることができる。
【０００９】
アキシャル軸受リングの確実な着座を達成するために、本発明の好ましい改良例では、
第１のアキシャル軸受リングは、波状ワッシャーによって第１のリング溝内に固定され、第２のアキシャル軸受リングは、波状ワッシャーによって第２のリング溝内に固定されるようになっている。
【００１０】
本発明の好ましい改良例では、すべり軸受配列の最適な潤滑および冷却のために、保持リング内に、少なくとも１つの孔が形成され、該孔は、第１のリング溝をインペラシャフトの方を向く領域において保持リングに形成されたさらなるリング溝に接続するようになっている。
【００１１】
同じ理由から、本発明によれば、保持リング内に、少なくとも１つの孔が形成され、該孔は、第２のリング溝をインペラシャフトの方を向く領域において保持リングに形成されたリング溝に接続するようになっている。
【００１２】
単純かつ安価なアセンブリを得るために、本発明の有利な改良例では、ポンプケーシングのケーシングカバーの開口は、拡径された開口領域を有しており、該開口領域に、トレランスリングを受け入れる周回溝が形成され、該開口領域において、第１の軸受ブッシュが配置され、トレランスリングによって、ケーシングカバーに回転不可能に接続されるようになっている。
【００１３】
さらに、好都合には、軸受リングキャリアの開口は、拡径された開口領域を有しており、該開口領域に、トレランスリングを受け入れる周回溝が形成され、該開口領域において、第２の軸受ブッシュが収容され、トレランスリングによって、軸受リングキャリアに回転不可能に接続されるようになっている。
【００１４】
ケーシングカバー内の第１の軸受ブッシュおよび軸受リングキャリア内の第２の軸受ブッシュからなる配列は、保守に関して、特別の工具を用いることなく、すべり軸受配列またはその部品を容易に交換することができるという利点を有している。
【００１５】
以下、図面に示されている例示的実施形態について、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるすべり軸受配列を有する磁気カップリングポンプの縦断面を示す図である。
【図２】図１に対応するすべり軸受配列を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、磁気カップリングポンプ装置の形態にあるポンプ装置１を示している。ポンプ装置１は、遠心ポンプの多部品ポンプケーシング２を有しており、該ポンプケーシングは、渦巻ケーシングの形態にある流体圧ケーシング３、ケーシングカバー４、軸受キャリアケージ５、軸受キャリア６、および軸受カバー７を備えている。
【００１８】
流体圧ケーシング３は、送達媒体の吸入のための入口開口８を有すると共に、送達媒体の排出のための出口開口９を有している。ケーシングカバー４は、入口開口８の反対側に位置する流体圧ケーシング３の側に配置されている。
【００１９】
軸受キャリアケージ５は、流体圧ケーシング３から逸れたケーシングカバー４の側に固定されている。軸受キャリア６は、ケーシングカバー４の反対側に位置する軸受キャリアケージ５の側に取り付けられている。軸受カバー７は、軸受キャリアケージ５から逸れた軸受キャリア６の側に固定されている。
【００２０】
閉込缶１０が、流体圧ケーシング３から逸れたケーシングカバー４の側に固定されており、前記閉込缶は、ポンプケーシング２によって、具体的には、ケーシングカバー４、軸受キャリアケージ５、および軸受キャリア６によって画定された内部空間１１内に少なくとも部分的に延在している。閉込缶１０は、前記閉込缶によって閉鎖されたチャンバ１２を内部空間１１に対して密封している。
【００２１】
回転軸Ａを中心として回転可能になっているインペラシャフト１３が、流体圧ケーシング３およびケーシングカバー４によって画定された流通チャンバ１４から、ケーシングカバー４に設けられた開口１５を通って、チャンバ１２内に延在している。
【００２２】
インペラ１６が、インペラシャフト１３の（流通チャンバ１４内に位置する）シャフト端に固定されており、チャンバ１２内に位置するインナーロータ１７が、反対側のシャフト端に配置されている。この反対側のシャフト端は、拡径された２つのシャフト区域１３ａ，１３ｂを有している。インナーロータ１７は、多数の磁石１８を備えている。これらの磁石１８は、閉込缶１０の方を向くインナーロータ１７の側に配置されている。
【００２３】
インペラ１６とインナーロータ１７との間に、すべり軸受配列１９が配置されている。すべり軸受配列１９は、インペラシャフト１３に操作可能に接続され、回転軸Ａを中心として回転するように駆動可能になっている。
【００２４】
図示されていない駆動モータ、好ましくは、電動モータが、駆動シャフト２０を駆動するようになっている。回転軸Ａを中心として駆動可能になっている駆動シャフト２０は、インペラシャフト１３と実質的に同心に配置されている。駆動シャフト２０は、軸受カバー７および軸受キャリア６を通って延在し、軸受キャリア６内に収容された２つのボール軸受２１，２２内に取り付けられている。駆動シャフト２０の自由端には、多数の磁石２３を保持するアウターロータ２４が配置されている。磁石２３は、閉込缶１０の方を向くアウターロータ２４の側に配置されている。アウターロータ２４は、閉込缶１０を少なくとも部分的に覆って延在しており、回転するアウターロータ２４が磁気力によってインナーロータ１７、従って、インペラシャフト１３およびインペラ１６を回転させるように、インナーロータ１７と相互作用するようになっている。
【００２５】
図２に拡大して示されているすべり軸受配列１９は、第１の保持リング２５を備えている。第１の保持リング２５は、インペラシャフト１３上に配置され、その片側がインペラ１６に当接している。インペラシャフト１３に同じように押し付けられている第１の軸受スリーブ２６は、インペラ１６の反対側に位置する保持リング２５の側に当接している。第１の軸受スリーブ２６が、ケーシングカバー４に回転不可能に接続された第１の軸受ブッシュ２７によって包囲されている。インペラ１３の近くに位置する第１の軸受スリーブ２６およびインペラ１３の近くに位置する第１の軸受ブッシュ２７は、ここではそれらの全体が、またはそれらの少なくとも一部または大部分が、ケーシングカバー４の開口１５内に配置されている。ケーシングカバー４の開口１５は、拡径された開口領域２８を有しており、該開口領域内に、トレランスリング２９を受け入れる周回溝３０が形成されている。開口領域２８内に位置する軸受ブッシュ２７は、トレランスリング２９によって、しっかりとケーシングカバー４に回転不可能に接続されている。
【００２６】
インペラシャフト１３に押し付けられている第２の保持リング３１は、保持リング２５の反対側に位置する軸受スリーブ２６の側に当接している。保持リング３１内に、第１の軸受ブッシュ２７の方を向く第１のリング溝３２が形成されており、第１のリング溝３２内に、第１のアキシャル軸受リング３３が配置されている。第１の軸受ブッシュ２７および第１のアキシャル軸受リング３３は、実質的に互いに向き合って位置するように、配置されている。第１のリング溝３２の反対側に位置する側において、保持リング３１は、第２のリング溝３４を有しており、第２のリング溝３４内に、第２のアキシャル軸受リング３５が収容されている。図示されている実施形態では、保持リング３１は、単一部品の形態にある。代替的実施形態では、保持リング３１は、２部品の形態にあってもよく、この場合、両方の保持リング部分の各々が、それぞれ、１つのリング溝３２，３４を有することになる。第１のアキシャル軸受リング３３は、波状ワッシャー３６によって第１のリング溝３２内に固定されている。同様に、第２のアキシャル軸受リング３５は、さらなる波状ワッシャー３７によって第２のリング溝３４内に固定されている。
【００２７】
インペラシャフト１３に配置された第２の軸受スリーブ３８が、第１の軸受スリーブ２６の反対側に位置する保持リング３１の側に当接しており、前記第２の軸受スリーブは、第２の軸受ブッシュによって包囲されている。第２の軸受ブッシュ３９および第２のアキシャル軸受リング３５は、実質的に互いに向き合うように、配置されている。インペラシャフト１３に押し付けられている第３の保持リング４０が、保持リング３１から離れる方を向く側において、第２の軸受スリーブ３８に当接している。
【００２８】
図１，２から分かるように、板バネパック４１が、保持リング４０とシャフト区域１３ａとの間に配置され、クランプされた組立体にバネ力を加えるようになっている。クランプ組立体は、インペラ１６、インペラ１６をディスク４２を介してインペラシャフト１３に固定するインペラナット４３、保持リング２５、第１の軸受スリーブ２６、保持リング３１、第２の軸受スリーブ３８、保持リング４０、およびインナーロータ１７から構成されている。具体的には、板バネパック４１は、クランプされた組立体が、ある程度の弾性によって、特にインナーロータ１７を介して、（シャフト区域１３ａ，１３ｂの異なる直径によって生じる）当接面４４に当接して保持されるように、クランプされた組立体にバネ力を加えることになる。シャフト区域１３ｂの直径は、シャフト区域１３ａの直径よりも大きく、シャフト区域１３ａの直径は、シャフト区域１３ｂから離れる方を向く側においてシャフト区域１３ａに隣接するインペラシャフト１３の部分の直径よりも大きくなっている。クランプされた組立体は、回転軸Ａを中心としてインペラシャフト１３と共に回転する構成部品から実質的に構成されている。
【００２９】
ポンプ装置１の作動中における異なって作用する軸方向スラスト力に起因して、第１のアキシャル軸受リング３３が第１の軸受ブッシュ２７に当接し、第１のアキシャル軸受リング３３および第１の軸受ブッシュ２７が第１のアキシャル軸受配列４５を形成するか、または第２のアキシャル軸受リング３５が第２の軸受ブッシュ３９に当接し、第２のアキシャル軸受リング３５および第２の軸受ブッシュ３９が第２のアキシャル軸受配列４６を形成することになる。
【００３０】
軸受リングキャリア４７が、ネジ接続部（図示せず）によって、フランジ状領域４８を介してケーシングカバー４に回転軸Ａに対して同軸になるように固定されており、前記軸受リングキャリアは、チャンバ１２内に延在している。ここで、前記軸受リングキャリアは、アキシャル軸受リング３３，３５を有する保持リング３１、第２の軸受スリーブ３８、第２の軸受ブッシュ３９、および少なくとも部分的に保持リング４０を実質的に包囲している。フランジ状領域４８からその自由端４９に向かって、軸受リングキャリア４７の外径は、その断面において減少している。軸受リングキャリア４７は、内部領域５０を有しており、該内部領域５０内に、保持リング３１が配置されている。自由端４９において、軸受リングキャリア４７は、開口５１を有しており、該開口５１を通って、インペラシャフト１３が延在している。開口５１は、内部領域５０に隣接して位置する拡径された開口領域５２を有しており、該開口領域５２内に、トレランスリング５２を受け入れる周回溝５４が形成されている。開口領域５２内に収容された第２の軸受ブッシュ３９は、トレランスリング５３によって、しっかりと軸受リングキャリア４７に回転不可能に接続されている。
【００３１】
当接面５５が、開口１５から拡径された開口領域２８への移行によって形成されており、当接面５６が、開口５１から拡径された開口領域５２への移行によって形成されている。これらの当接面は、すべり軸受配列１９をその意図された位置に保持することになる。
【００３２】
通路開口５７，５８がケーシングカバー４に設けられており、通路開口５９，６０が軸受リングキャリア４７に設けられている。通路開口５７，５８は、流通チャンバ１４を（閉込缶１０およびケーシングカバー４によって実質的に包囲された）チャンバ１２に接続しており、通路開口５９，６０は、チャンバ１２を軸受リングキャリア４７の内部領域５０に接続している。保持リング３１に、少なくとも１つの孔６１が形成されている。孔６１は、第１のリング溝３２を（インペラシャフト１３の方を向く領域において保持リング３１に形成された）さらなるリング溝６２に接続している。少なくとも１つの孔６３が、同じように、第２のリング溝３４をリング溝６２に接続している。さらに、回転軸と平行に延在する少なくとも１つの軸方向溝６４が、第１の軸受スリーブ２６と相互作用するラジアル軸受面上において第１の軸受ブッシュ２７に配置されている。軸方向溝６５が、第２の軸受スリーブ３８と相互作用するラジアル軸受面において第２の軸受ブッシュ３９に配置されている。
【００３３】
従って、すべり軸受配列１９の冷却および潤滑のために、送達媒体は、流通チャンバ１４から引き出され、通路開口５７，５８，５９，６０を介してアキシャル軸受リング３３，３５および軸受スリーブ２６，３８および軸受ブッシュ２７，３９の相互に割り当てられた表面に供給されることになる。孔６１，６３を介して、送達媒体は、リング溝６２内に送達される。インペラシャフト１３に形成された少なくとも１つの半径方向孔６６を介して、送達媒体は、インペラシャフト１３の全体を一端から他端に延在する（図示されていない）軸方向ダクト内に送達され、次いで、流通チャンバ１４内に戻ることになる。必要に応じて、少なくとも１つのさらなる半径方向孔６７が、保持リング４０または板バネパック４１に近いインペラシャフトに形成されており、この少なくとも１つのさらなる半径方向孔は、同じように、インペラシャフト１３を貫通する軸方向ダクトに接続されている。保持リング４０の（図示されていない）少なくとも１つの半径方向孔を介して、送達媒体は、軸受リングキャリア４８の内部領域５０から少なくとも１つの半径方向孔６７に送達される。半径方向孔６６，６７がインペラ１６から比較的に遠くに配置されている事実によって、インペラシャフト１３のより大きい疲労強度が得られることになる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ポンプ装置
２  ポンプケーシング
３  流体圧ケーシング
４  ケーシングカバー
５  軸受キャリアケージ
６  軸受キャリア
７  軸受カバー
８  入口開口
９  出口開口
１０  閉込缶
１１  内部空間
１２  チャンバ
１３  インペラシャフト
１３ａ  シャフト区域
１３ｂ  シャフト区域
１４  流通チャンバ
１５  開口
１６  インペラ
１７  インナーロータ
１８  磁石
１９  すべり軸受配列
２０  駆動シャフト
２１  ボール軸受
２２  ボール軸受
２３  磁石
２４  アウターロータ
２５  保持リング
２６  第１の軸受スリーブ
２７  第１の軸受ブッシュ
２８  開口領域
２９  トレランスリング
３０  溝
３１  保持リング
３２  第１のリング溝
３３  第１のアキシャル軸受リング
３４  第２のリング溝
３５  第２のアキシャル軸受リング
３６  波状ワッシャー
３７  波状ワッシャー
３８  第２の軸受スリーブ
３９  第２の軸受ブッシュ
４０  保持リング
４１  板バネパック
４２  ディスク
４３  インペラナット
４４  当接面
４５  第１のアキシャル軸受
４６  第２のアキシャル軸受
４７  軸受リングキャリア
４８  フランジ状領域
４９  自由端
５０  内部領域
５１  開口
５２  開口領域
５３  トレランスリング
５４  溝
５５  当接面
５６  当接面
５７  通路開口
５８  通路開口
５９  通路開口
６０  通路開口
６１  孔
６２  リング溝
６３  孔
６４  軸方向溝
６５  軸方向溝
６６  半径方向孔
６７  半径方向孔
Ａ  回転軸
【図１】
0006409053.tif 000002
【図２】
0006409053.tif 000003