(57)【要約】  ケーシングと、ロータ組立体の内側に配置された磁石カップリングの内側原動部とを有する回転装置が開示される。内側原動部およびロータ組立体は、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能である。ロータ組立体は、ロータ組立体の磁石間にブッシュを含み、かつ固定キャニスタは、ケーシングに封着されるとともに内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離する。固定キャニスタは、多部品構造または単体構造を有することができ、かつケーシングの前部により適所に保持される。【選択図】  図１
2017513445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、前記ロータ組立体に係合する径方向軸受面と、前記ロータ組立体に一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含み、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項２】
前記ロータ組立体が、前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置されたブッシュを更に備える、請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置された前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合する前記径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する前記軸線方向軸受面とを含むとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項２に記載の回転装置。
【請求項４】
当該回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングは、前記ロータ組立体がポンプキャビティ内に配置された状態で、前記ポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項１に記載の回転装置。
【請求項５】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、該固定キャニスタの前端部を密閉するとともに、前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部と、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である該固定キャニスタの後端部とを備え、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタ
を備え、
前記ロータ組立体が、前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタとの間に配置されたブッシュを更に備え、
前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合する径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、回転装置。
【請求項６】
当該回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングが、前記ロータ組立体を収納するポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項５に記載の回転装置。
【請求項７】
前記ロータ組立体がインペラを更に備える、請求項６に記載の回転装置。
【請求項８】
前記内側原動部の前記磁石および前記ロータ組立体の前記磁石が永久磁石である、請求項５に記載の回転装置。
【請求項９】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、前記ケーシングの前記前部と前記ケーシングの前記後部との間において前記略円筒部を通じて圧縮状態で径方向および軸線方向に所定位置に保持されるとともに、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項１０】
前記固定キャニスタが、前記固定キャニスタの前端部を密閉するとともに前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部を更に備える、請求項９に記載の回転装置。
【請求項１１】
前記固定キャニスタの前記前端部が、静的シールにより前記キャニスタ端キャップ部に封着される周縁フランジを含む、請求項１０に記載の回転装置。
【請求項１２】
前記固定キャニスタが、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である後端部を更に備える、請求項９に記載の回転装置。
【請求項１３】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
非導電性または半導電性である材料で作製されるとともに、前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置される略円筒部と、前記略円筒部を閉鎖するとともに、非導電性、半導電性または導電性である材料で作製される端キャップ部とを有する多部品の固定キャニスタであり、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する多部品の固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項１４】
ブッシュが、前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置され、前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合しかつ前記ロータ組立体の前記磁石の全長にわたって延びる径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを提供するとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１５】
前記固定キャニスタが、前記ケーシングの前記前部と前記ケーシングの前記後部との間において前記略円筒部を通じて圧縮状態で径方向および軸線方向に所定位置に保持される、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１６】
前記固定キャニスタの前端部が、静的シールにより前記固定キャニスタの前記端キャップ部に封着される周縁フランジを含む、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１７】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、該固定キャニスタの前端部を密閉するとともに、前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部と、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である該固定キャニスタの後端部とを備える固定キャニスタと、
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置されたブッシュと
を備え、
前記固定キャニスタが、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離し、前記キャニスタ端キャップ部は、前記ロータ組立体が前記ケーシングの前記後部内に保持される一方で、前記内側原動部にアクセスするために取り外し可能である、回転装置。
【請求項１８】
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置された前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合する径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項１７に記載の回転装置。
【請求項１９】
前記回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングは、前記ロータ組立体がポンプキャビティ内に配置された状態で、前記ポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項１７に記載の回転装置。
【請求項２０】
前記固定キャニスタが、非導電性または半導電性である材料で作製されるとともに、前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置される略円筒部と、前記略円筒部を閉鎖するとともに、非導電性、半導電性または導電性である材料で作製される端キャップ部とを有する多部品構造を有する、請求項１７に記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１４年３月１１日に出願された米国仮特許出願第１４／２０４５０９号明細書の利益を主張するものであり、その明細書は参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本発明は、一般に、ポンプ、攪拌機および圧縮機などの回転機器において使用され得る径方向磁気カップリングに関し、より詳細には、磁気カップリングが固定流体バリアを通してある構成要素から別の構成要素にトルクを伝達する径方向磁気カップリングを有する回転装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ポンプ、攪拌機および圧縮機などの多くの回転装置では、回転シールを避けることが望ましい。磁気カップリングは、従動構成要素が磁石の径方向の向きでの非接触永久磁石カップリングにより駆動されるという従動構成要素と原動部構成要素とを利用した磁石カップリングで開発されてきた。このような機器は、しばしばシールレスと称されるが、実際には、１つまたは複数の静的シールを用いて封止されるキャニスタにより隔離された内側磁石と外側磁石とを含む。
【０００４】
[0004]永久磁石を利用する径方向磁気カップリングは、例えば、（動力または遠心ポンプとしても知られる）ターボ形ポンプによく見られる。径方向磁気カップリングは、３つの主要な構成要素、すなわち、内側面に複数の永久磁石を備えたより大きな外側カップリング構成要素（外側磁石リングまたは外側ロータとしても知られる）と、外側面に複数の永久磁石を備えたより小さな内側カップリング構成要素（内側磁石リングまたは内側ロータとしても知られる）と、内側構成要素と外側構成要素とを隔離するとともに、流体室用の固定境界または固定バリアを形成する格納キャニスタ（缶、シェル、シュラウド、バリア、またはケーシングの一部としても知られる）とからなる。内側構成要素と外側構成要素における磁石は、内側構成要素と外側構成要素を一致させかつ同期させるために、互いに軸線方向に位置合わせされた状態で配置され、その結果、一方の構成要素を回転させると、他方の構成要素が同期して追従し、それにより、ポンプインペラまたはポンプロータが駆動される。内側カップリング構成要素または外側カップリング構成要素のいずれも他方に物理的に接触せず、内側カップリング構成要素および外側カップリング構成要素は、キャニスタにより隔離される、別々の環境において回転する。
【０００５】
[0005]径方向磁気カップリングは、「外側原動」と「内側原動」の２つの構成を有する。多くの径方向磁気カップリングは外側原動装置を有し、この外側原動装置においては、外側磁気カップリング構成要素は、キャニスタの外側にあり、それゆえ、キャニスタ内に収容される機器の流体室の外側にある。このような機器内の外側磁気カップリング構成要素は通常、モータなどの、外部動力源により駆動される。このような構成において、内側磁気カップリング構成要素は、機器の流体室の内側に配置され、かつ機器のロータに連結される。したがって、このような外側原動装置では、格納キャニスタが機器の流体室に境界を与え、流体室がキャニスタの内側にある。
【０００６】
[0006]一般的ではないが、いくつかの径方向磁気カップリングは、内側原動装置を有し、この内側原動装置では、同じ３つの一般的な構成要素が利用されるが、それらの役割が逆転している。内側磁気カップリング構成要素はキャニスタの内側にあり、機器の流体室は、キャニスタの外側とケーシングとの間の空間により画定される。外側磁気カップリング構成要素が、キャニスタの外側にあるとともに機器の流体室内にあり、機器のロータに連結される一方で、内側原動部も通常は、モータなどの外部動力源により駆動される。この場合もまた、キャニスタが機器の流体室に境界を与えるが、内側原動装置では、流体室がキャニスタの外側にある。
【０００７】
[0007]永久磁石結合ポンプは一般に、軸線方向入口を介しての端部吸引を利用し、単一段または多段構成を有し、オーバーハングインペラ設計構造を含むものとすることができる。オーバーハングインペラ設計構造は、ポンプ要素から間隔を置いて配置された磁石結合原動部の第１の磁石リングを収容するロータ組立体に取り付けられたインペラを有する。第２の磁石リングは、モータまたは動力駆動装置に結合されるフレームの回転可能なシャフトに取り付けられる。ポンプ、回転可能なシャフトを支持するフレーム、および動力駆動装置は、一般に、共通の基板に取り付けられる。直結型の永久磁石結合ポンプは、第２の磁石リングが動力駆動装置の駆動シャフトに直接取り付けられることを除いて、別個に結合されるバージョンにある程度類似した構造を有する傾向にある。駆動セクションは、インペラに動力を伝達するために永久磁石または渦電流駆動システムを利用する。この種類のシールレスポンプは、標準モータを使用して第２の磁石リングを駆動し、そして、この第２の磁石リングが、磁気カップリングにより、第１の磁石リングを駆動する。プロセス流体を収容する格納キャニスタは、磁石構成要素を封止状態で隔離する。
【０００８】
[0008]典型的には、キャニスタは、磁石間の薄肉の略円筒部と、一端部を閉鎖する平坦部またはドーム状部とを備えたカップ状の形状とされた単体（１部品）設計である。薄肉の円筒部は、所与の体積の磁石材料により大きなトルクを生じさせるために、内側磁石と外側磁石との間の径方向の全間隙を最小限に抑えるのに有効である。金属は頑丈だが薄い設計構造を実現するので、大部分の場合、キャニスタは金属で作られる。しかし、金属は導電性であるので、内側磁石と外側磁石との間の回転磁界によりカップリングを回転させると、キャニスタ内に渦電流が生じる。これらの渦電流は、伝達される動力の一部を熱に変換し、これにより、動力が浪費され、多くの場合、機器および／または機器内の流体に悪影響が及ぼされる。
【０００９】
[0009]いくつかのキャニスタ設計構造では、金属の代わりに非金属複合材料が使用される。非金属複合材料の使用は、渦電流加熱を排除するが、通常は、磁石間にかなり厚肉の円筒部をもたらし、このことが、磁石間の径方向の全間隙を増加させ、ひいては、所与の体積の磁石材料に生じるトルクを低減する。
【００１０】
[00010]また、多くの磁気カップリング設計構造では、機器内の流体との接触から磁石が保護される必要がある。流体室の内側にあるロータについて、ロータには通常、磁石とキャニスタとの間にスリーブまたはコーティングなどの、１つまたは複数の別個の構成要素が必要となり、このことが、残念ながら、磁石間の径方向の全間隙を増加させ、ひいては、トルクを低減する。
【００１１】
[00011]全ての磁気カップリング設計構造は、流体室の内側のロータを支持するためのいくつかの形態の軸受システムを有する。この支持は通常、径方向と軸線方向の両方で必要とされる。多くの場合、軸受システムは、互いに対して摺動する軸受面により支持が達成される簡素な軸受システムである。また、多くの場合、これらのシステムは、径方向または軸線方向の支持を提供するために各々が互いに係合する１つまたは複数の軸受面を備えた別個独立の固定構成要素と回転構成要素を有する。これらの構成要素のうちの１つの構成要素の唯一のまたは主要な目的が軸受面を提供することである場合に、その構成要素は、一般的にブッシュと称される。磁石間の径方向の全間隙を大幅に増加させ、ひいては、トルクを大幅に低減することになるので、ブッシュ構成要素は通常、磁石間の径方向の間隙内に配置されない。それよりむしろ、ブッシュ構成要素は一般的に、磁石の一端部または両端部を越えてロータに配置される。
【００１２】
[00012]ブッシュが一端部にのみ配置される場合には、ロータ支持体が片持ち状とされ、このことが、不都合なほどにロータのより一層の撓みをもたらす。ブッシュが磁石の両端部を越えて配置された場合には、望ましくない片持ち支持が排除されるが、ブッシュが互いに正確に配置されることを確実にするために特に注意しなければならず、機器により大きな軸線方向空間が必要となる場合がある。
【００１３】
[00013]また、一般に、特にブッシュが細長い設計構造を有する場合には、流体膜が摩擦および摩耗を低減するので、回転ブッシュの軸受面と固定構成要素との間に流体膜を有することが有効である。径方向ブッシュについて、流体膜を改善する１つの方法は、ブッシュの軸受面を軸線方向に長くすることである。しかしながら、ブッシュは典型的には磁石のどちらかの端部を越えて配置されるので、軸受面を長くするには、不都合なほどに実質的により大きな軸線方向空間が必要となる。
【００１４】
[00014]本開示は、本明細書で述べるように、従来技術に勝る数多くの利点をもたらし、磁気カップリングを有する従来技術の機器における問題点を解消する。
【発明の概要】
【００１５】
[00015]開示される主題の目的および利点は、以下の説明および図面に記載され、かつ以下の説明および図面から明らかであり、ならびに特許請求される主題の実施により学習される。本開示の回転磁気駆動システムは、ポンプの構成の回転装置に組み込まれた状態で示されているが、攪拌機、圧縮機などにおいて、固定流体バリアを通してトルクを伝達するために、構造および動作原理を他の回転機器にも利用し得ることが理解されるであろう。
【００１６】
[00016]第１の態様において、本開示は、前部と後部とを有するケーシングと、内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの回転可能な内側原動部と、ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体とを備え、内側原動部およびロータ組立体が、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能である、磁石カップリングを有する回転装置を提供する。回転装置は、内側原動部の磁石とロータ組立体の磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタを更に含み、かつ、ロータ組立体に係合する径方向軸受面と、ロータ組立体に一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含み、かつ内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離する。
【００１７】
[00017]第２の態様において、本開示は、前部と後部とを有するケーシングと、内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの回転可能な内側原動部と、ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体とを備え、内側原動部およびロータ組立体が、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能である、磁石カップリングを有する回転装置を提供する。回転装置は、内側原動部の磁石とロータ組立体の磁石との間に配置された略円筒部と、固定キャニスタの前端部を密閉するとともに、ケーシングの前部により支持されるかまたは前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部と、ケーシングの後部に接触するかまたは後部と一体である固定キャニスタの後端部とを備える固定キャニスタであって、内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタを更に含み、ロータ組立体が、ロータ組立体の磁石の内周面と固定キャニスタとの間に配置されたブッシュを更に備え、ブッシュが、固定キャニスタに係合する径方向軸受面と、固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むとともに、ケーシング内の流体との接触からロータ組立体の磁石を隔離する。
【００１８】
[00018]第３の態様において、本開示は、前部と後部とを有するケーシングと、内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの回転可能な内側原動部と、ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と、内側原動部およびロータ組立体が、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、内側原動部の磁石とロータ組立体の磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであって、ケーシング前部とケーシング後部との間において略円筒部を通じて圧縮状態で径方向および軸線方向に所定位置に保持されるとともに、内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタとを備える、磁石カップリングを有する回転装置を提供する。
【００１９】
[00019]第４の態様において、本開示は、前部と後部とを有するケーシングと、内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの回転可能な内側原動部と、ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と、内側原動部およびロータ組立体が、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、非導電性または半導電性である材料で作製されるとともに、内側原動部の磁石とロータ組立体の磁石との間に配置される略円筒部と、略円筒部を閉鎖するとともに、非導電性、半導電性または導電性である材料で作製される端キャップ部とを有する多部品のキャニスタであって、内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離する多部品の固定キャニスタとを備える、磁石カップリングを有する回転装置を提供する。
【００２０】
[00020]第５の態様において、本開示は、前部と後部とを有するケーシングと、内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの回転可能な内側原動部と、ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体とを備え、内側原動部およびロータ組立体が、ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能である、磁石カップリングを有する回転装置を提供する。回転装置は、内側原動部の磁石とロータ組立体の磁石との間に配置された略円筒部と、固定キャニスタの前端部を密閉するとともに、ケーシングの前部により支持されるかまたは前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部と、ケーシングの後部に接触するかまたは後部と一体である固定キャニスタの後端部とを備える固定キャニスタを更に含む。回転装置はまた、ロータ組立体の磁石の内周面と固定キャニスタの略円筒部との間に配置されたブッシュを含み、固定キャニスタが内側従動部からケーシング内の内部流体室を隔離し、かつキャニスタ端キャップ部は、ロータ組立体がケーシングの後部内に留まる一方で、内側原動部にアクセスするために取り外し可能である。
【００２１】
[00021]本開示は、３つの目的を果たすブッシュ、３つの目的を果たす固定キャニスタであって、固定キャニスタが、略円筒部とキャニスタ端キャップ部を含む２つの別個の部分で作られ、かつ２つの別個の部分が任意選択的に同じまたは異なる材料で作製され、装置が完全に組み立てられたときに、固定キャニスタが、ケーシング前部とケーシング後部との間において略円筒部を通じて圧縮状態で保持される、固定キャニスタなどの、回転磁気結合装置のための数多くの有効な特徴を含み得る回転装置を提供する。
【００２２】
[00022]これらの利点を、もっと別の方法で更に列挙しまたは説明してもよい。例えば、回転装置は、ブッシュおよび固定キャニスタの略円筒部が複数の役割を果たすので、部品点数がより少なくてもよい。径方向軸受面およびスラスト軸受面が単一のブッシュ構成要素上および相補的キャニスタ上にあるので、軸受面がずれる可能性がない。その設計はまた、最大トルクのために磁石の径方向の間隙を最小限に抑えつつ、渦電流によるエネルギー損失および発熱を排除する、薄肉の非導電性キャニスタ材料を実現する。加えて、ブッシュおよび固定キャニスタの略円筒部の簡単な形状は、炭化ケイ素、炭化タングステン、または他の好適な硬いブッシュ材料から作られる非常に頑丈なブッシュを実現する。ブッシュはまた、ブッシュの長い径方向軸受面により、優れた流体膜を提供する。
【００２３】
[00023]本開示の回転装置はまた、ポンプが組み付けられたときに略円筒部を介して固定キャニスタを圧縮状態に置くことにより、ケーシングに圧縮応力が付与されるので、ケーシングの疲労寿命を向上させ得る。この圧縮応力は、ポンプが加圧されたときに垂直応力の一部を打ち消すので、ケーシングが、垂直圧力のオン/オフサイクル中にあまり極端でない応力サイクルにさらされる。
【００２４】
[00024]加えて、固定キャニスタは、張力でではなく、略円筒部を通じて圧縮状態で軸線方向および径方向に所定位置に保持される。このことは、多くの好適なキャニスタ材料が張力よりも圧縮力に強いので望ましいが、この構成は、固定キャニスタの片持ち支持を不要にする。圧縮力またはクランプ力はまた、固定キャニスタとキャニスタ端キャップ部との間の静的シールに対する簡単な設計の使用を可能にする。
【００２５】
[00025]これに関連して、（頑丈でかつ薄肉の）典型的なキャニスタに好適である非導電材料は、高価でありかつ複雑な形状（円筒状側壁と閉鎖端壁とを有する典型的な単体（１部品）のカップ状キャニスタなどの）に成形するのが困難である。しかしながら、本開示は、別個の部品である略円筒部と端キャップ部とを有する固定キャニスタを含み、略円筒部を経済的に作ることができるように、より小さく（長さがより短く）、かつより一層簡単な形状（カップとは対照的にほぼ開放した円筒体）を有する略円筒部を含む利点をもたらす。このことはまた、（磁石間に位置決めされる）非導電性キャニスタ材料の使用を許容し、非導電性キャニスタ材料の使用により、渦電流によるエネルギー損失および発熱が排除され、また、キャニスタ端キャップ部は、非導電性である必要はなく、むしろ簡単で安価な部品であってもよい。
【００２６】
[00026]この設計はまた、２つの構成要素のみ、すなわち、ケーシング前部とキャニスタ端キャップ部が取り外されたときに、ポンプの前部から内側原動部が容易にアクセスされるという固有の特徴を有する。そして、このことは、回転装置の容易な組み立ておよび分解と、磁気結合構成要素を結合または分離するときの強い磁力に対処する簡単かつ安全な方法と、固定キャニスタが炭化ケイ素で作られ得る装置などにおいて、キャニスタが脆弱である場合に特に有益である、固定キャニスタの略円筒部を保護する正確な制御された仕方で磁気結合部を結合および分離する能力と、主要ポンプを分解せずに内側磁石部を迅速に検査するかまたは取り外す能力とを含む利点をもたらす。
【００２７】
[00027]本開示は、本明細書に示す例はポンプ構成の形態であるが、本発明の主題を種々の設計の機器に適用できることを強調する回転装置の代替的な実施形態の例を更に含む。その上、回転装置は、金属構造を有するか、または流体が非金属面のみに接触するポンプ用などに、少なくとも部分的に非金属構造を有してもよい。実際に、本開示によるポンプは、微生物増殖が防止されなければならない衛生用途でのポンプの使用を内面が許容する、特定の材料で作製されかつ／または特定の内面仕上げを有する内面を含み得る。
【００２８】
[00028]本開示における主題の利用は、磁石カップリングおよびブッシュが基本的に同じ軸線方向空間内に実装されるので、よりコンパクトである回転装置の構造をもたらすことができる。したがって、回転装置の軸線方向長さを低減することができ、このことは、同じ軸線方向空間内でのより大きなトルクの発生のためにより長い磁石を使用する能力をもたらす利点を有し得る。代替的に、このことは、従来の磁石カップリングを有する回転装置と比較して多くのより小さくおよび／またはよりコストのかからない構成要素を使用する選択肢を提供し得る。そして、このことは、取り付けにより小さな容積または空間があればよくならびにより軽量でありかつ取り扱いがより容易である回転装置をもたらすことができる。
【００２９】
[00029]前述の一般的な説明と以下の詳細な説明とは例示的なものであり、解説だけの目的で提供され、特許請求される主題を限定するものではないことは理解されるべきである。本開示の更なる特徴および課題は、好ましい実施形態の以下の説明において、そして添付の特許請求の範囲からより十分に明らかになろう。
【００３０】
[00030]なお、好ましい実施形態の説明する際、類似の部分は類似の参照符号を付した添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ポンプのインペラを含むロータ組立体内に配置される回転可能な内側原動部と磁石カップリングとを有する装置の第１の例の断面図である。
【図２】内周面にブッシュを含む図１に示すロータ組立体の拡大断面図である。
【図３】図１および図２に示すロータ組立体の斜視分解図である。
【図４】図１に示すロータ組立体と固定キャニスタの略円筒部の部分断面分解図である。
【図５】図１に示す固定キャニスタを伴う、組み立てられたケーシング前部とケーシング後部の断面図である。
【図６】図５に示す構成要素の斜視分解図である。
【図７Ａ】ケーシング前部が取り外された図１に示す装置の断面図である。
【図７Ｂ】内側原動部がロータ組立体に部分的に挿入された位置にある図７Ａに示す装置の断面図である。
【図７Ｃ】内側原動部がロータ組立体と位置合わせされ挿入可能な状態にある図７Ａに示す装置の断面図である。
【図８Ａ】図１の例に示すものと異なる、代替的なケーシング前部および別個のキャニスタ端キャップ部の断面図である。
【図８Ｂ】ケーシング前部を部分断面図で示す、図８Ａに示す構成要素の斜視分解図である。
【図９Ａ】図１および図８Ａの例に示すものと異なる、代替的なケーシング前部および別個の単体の固定キャニスタの断面図である。
【図９Ｂ】ケーシング前部を部分断面図で示す、図９Ａに示す構成要素の斜視分解図である。
【図１０Ａ】図１、図８Ａおよび図９Ａの例に示すものと異なる、別の代替的なケーシング前部および別個のキャニスタ端キャップ部の断面図である。
【図１０Ｂ】ケーシング前部を部分断面図で示す、図１０Ａに示す構成要素の斜視分解図である。
【図１１Ａ】内側原動部がロータ組立体と位置合わせされ挿入可能な状態にある、代替例の回転装置の図１０Ａおよび図１０Ｂに示すものに対する相補的な構成要素の断面図である。
【図１１Ｂ】内側原動部がロータ組立体に部分的に挿入された位置にある図１１Ａに示す装置の断面図である。
【図１１Ｃ】内側原動部がロータ組立体に完全に挿入された、図１１Ａに示す装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
[00049]図面が原寸に比例したものではないことが理解されるべきである。締結手段の細部と特定の構成要素の他の平面図および断面図とを含む、磁石カップリングを備えた回転装置のいくつかの機械的細部が含まれていないが、そのような細部は、本開示に照らして当業者の理解の範囲内で十分に考慮されべきである。本発明が図示された例示的な実施形態に限定されるものではないことも理解されるべきである。
【００３３】
[00050]全体的に図１〜図７Ｃを参照すると、ポンプの構成における回転装置１０、およびその構成部品が示されていることが認識されるであろう。回転装置１０は、ケーシング前部１４がケーシング後部１６に連結されたケーシング１２を含む。その連結は、例えば、ケーシング前部１４における穴２０を通過してケーシング後部１６におけるねじ穴２２に入るねじ付きボルトとして示される締結具１８を使用することにより、行われてもよい。ケーシング前部１４はまた、エラストマーＯリングまたは予め成形されたガスケットもしくは液状ガスケットなどの静的シール２４を用いてケーシング後部１６に封着され、このシール２４は、ケーシング前部１４におけるシール保持ウェル２６内に配置される。
【００３４】
[00051]ケーシング１２は、鋼、ステンレス鋼、鋳鉄もしくは他の金属材料、または構造用プラスチックなどの、硬質材料から作製され得る。しかしながら、ポンプを通って流れる流体に接触する全ての面およびケーシング１２が、ライナの使用または非金属コーティングの塗布などにより、非金属面を提示し得ることが認識されるであろう。したがって、本開示の回転機器は、微生物増殖が防止されなければならない衛生用途での機器の使用を許容する特定の材料で作製されかつ／または特定の内面仕上げを有する内面を有し得る。この例におけるケーシング１２はまた、軸線方向の向きを有するケーシング前部１４における入口ポート２８と、径方向の向きを有するとともに、ケーシング１２内にあるポンプ室３２と連通するケーシング後部１６における出口ポート３０とを含む。
【００３５】
[00052]回転可能な内側原動部３４は、ケーシング１２内に配置されるとともに、回転軸線Ｒを中心に回転可能である。内側原動部３４は、内側磁石リング３６を含む。内側磁石リング３６は、好ましくは炭素鋼または他の好適な強磁性材料で作製される。複数の磁石３８は、内側原動部３４の外周面の近傍に連結される。磁石３８は、永久磁石であるとともに、任意の構成を有してもよいが、好ましくは矩形であり、化学的手段により（エポキシもしくは接着剤などにより）内側磁石リング３６に連結されるか、または好適な締結具により（リベットなどにより）連結されてもよい。
【００３６】
[00053]内側原動部３４は、内側磁石リング３６における穴４４を通過するねじ付きボルトとして示される締結具４２を受け入れることにより、スピンドルまたはシャフト延在部４０に連結される。締結具４２は、内側磁石リング３６のすぐ内側で締結具４２のシャフト上の溝に保持リング４３を受け入れる。この構成において、内側磁石リング３６の端部は、締結具４２の頭部４５と保持リング４３との間にて拘束されるが、締結具４２に対して自由に回転する。締結具４２のねじ付きシャフトは、スピンドル４０におけるねじ穴４６に受け入れられる。そして、スピンドル４０は、スピンドル４０のキー溝５４およびシャフト４８の対応するキー溝５６内における軸線方向に配置されたキー５２を用いて、モータ５０のシャフト４８に連結される。加えて、止めねじ５８は、スピンドル４０におけるねじ穴６０内に径方向に配置され、モータのシャフト４８に係合する。スピンドル４０とロータ組立体７０の磁気カップリングに対して内側原動部３４を接近または離間させるように締結具４２を回転させてもよい。スピンドル４０は、スピンドル４０の設置中または取り外し中における磁石７４との相互作用を防止する、ステンレス鋼、アルミニウムまたは他の好適な非強磁性材料で作製されることが好ましい。
【００３７】
[00054]この例では、モータ５０をケーシング後部１６に対して配置するために、ブラケットまたはアダプタ６２が使用される。このことは、コストを抑制しようとする場合に望ましいように、ケーシング後部１６がステンレス鋼で作製されると同時に、ケーシング後部１６がブラケット６２と異なる材料で作製されることを許容する。ブラケット６２は、ブラケット６２における穴６６を通過してケーシング後部１６におけるねじ穴６８に入るねじ付きボルトとして示される締結具６４により、ケーシング後部１６に連結される。
【００３８】
[00055]ロータ組立体７０は、ケーシング１２のポンプキャビティ（空洞部）３２内に配置されるとともに、回転軸線Ｒを中心に回転可能である。ロータ組立体７０は、ロータ組立体７０の内周面の近傍に連結された複数の磁石７４を備えた外側磁石リング７２を含む。外側磁石リング７２は、好ましくは炭素鋼または他の好適な強磁性材料で作製される。内側原動部３４の磁石の３８と同じように、ロータ組立体７０の磁石７４は、永久磁石であるとともに、任意の構成を有し得るが、好ましくは矩形でありかつ磁石の端部間のより良好な磁束のために交互の極性で配設される。外側磁石リング７２および磁石７４は、カップ状保持リング７８により後部に接合されるインペラ７６内に配置され、ロータ組立体７０の後部におけるカップ状保持リング７８からロータ組立体７０の前部におけるインペラ７６の内側まで径方向外方に延びる前縁８４まで長手方向に延びる略円筒部８２を含むブッシュ８０により、内側が閉鎖される。ロータ組立体７０のこれらの構成要素は、化学的手段により（エポキシもしくは接着剤などにより）相互に保持されるか、または好適な締結具により（リベットなどにより）連結され得る。
【００３９】
[00056]固定キャニスタ８６は、ケーシング内の流体から内側原動部３４を保護する。固定キャニスタ８６は、略円筒部８８と、別個のキャニスタ端キャップ部９０とを含む。本回転装置１０の内側原動装置では、ケーシング１２と固定キャニスタ８６の外側面とが、入口ポート２８および出口ポート３０と連通するポンプキャビティ３２を画定する。略円筒部８８は、一体の閉鎖端部のない比較的簡単な構成を有し、その結果、略円筒部８８を、炭化ケイ素、炭素黒鉛、または強磁性材料以外の任意の他の好適な材料などの材料でより容易に作製することができる。略円筒部８８は、内側原動部３４の磁石３８とロータ組立体７０の磁石７４との間に延びるとともにロータ組立体７０の磁石７４から内側原動部３４の磁石３８を隔離する略円筒部９２を含む。略円筒部８８はまた、後端部における首部９４と、前端部において径方向外方に延びる前縁９６とを含む。
【００４０】
[00057]この例において、首部９４は、略円筒部９２よりも小さな直径を有する。首部９４は、ケーシング後部１６の中央穴９８内に嵌合し、かつ静的シール１００によりケーシング後部に封着される。ケーシング前部１４とケーシング後部１６との間のシール２４と同様に、シール１００を、エラストマーＯリングまたは予め成形されたガスケットもしくは液状ガスケットなどの、種々の材料で作製してもよく、このシール１００は、首部９４から略円筒部９２への直径における段差において略円筒部８８の外壁に位置決めされる。
【００４１】
[00058]この例において、キャニスタ端キャップ部９０は、ケーシング前部１４と一体に形成される。ケーシング前部１４におけるリブまたは脚部１０２の形態のウェブは、ドーム状のキャニスタ端キャップ部９０まで内方に延びる。キャニスタ端キャップ部９０は、固定キャニスタ８６の前縁９６と略円筒部８８の穴１０６内に嵌合するように後方に延びる位置決め用延在部１０４を含む。キャニスタ端キャップ部９０はまた、固定キャニスタ８６の前縁９６に封着される静的シール１１０を受け入れるシール保持ウェル１０８を有する。前述のシール２４、１００と同じように、シール１１０を、エラストマーＯリングまたは予め成形されたガスケットもしくは液状ガスケットなどの、種々の材料で作製してもよく、このシール１１０は、シール保持ウェル１０８と前縁９６との間に配置される。
【００４２】
[00059]図２〜図４で分かるように、ブッシュ８０は、略円筒部８２の内側に沿った細長い径方向軸受面１１２と、前縁８４の端部における軸線方向スラスト軸受面１１４とを含む。そのようなものとして、ロータ組立体７０のブッシュ８０は、固定キャニスタ８６に係合する径方向軸受面と、固定キャニスタ８６に一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むことにより、かつケーシング１２内の流体との接触からロータ組立体７０の磁石７４を隔離するまたは分離することにより、３つの目的を果たす。径方向軸受面１１２に沿った流体膜を強化するために、ブッシュ８０は、レリーフまたはアンダーカット１１６を含み得る。
【００４３】
[00060]固定キャニスタ８６は、略円筒部９２の外側面に沿った細長い径方向軸受面１１８と、前縁９６の後面上の軸線方向軸受面１２０とを提供するものであると図４で分かる。固定キャニスタ８６は、ロータ組立体７０に係合する径方向軸受面と、ロータ組立体７０に一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むことにより、かつ固定キャニスタ８６の外側とケーシング１２との間の空間により画定されるポンプ室３２内の流体から内側原動部３４およびその磁石３８を隔離するまたは分離することにより、３つの目的を果たす。ブッシュ８０の径方向軸受面１１２に配置されるレリーフまたはアンダーカット１１６の代替案として、固定キャニスタ８６の略円筒部９２の外側面に沿った径方向軸受面１１８にレリーフまたはアンダーカットを作ることができる。
【００４４】
[00061]図１〜図７Ｃに示す例のポンプの形態の回転装置１０を組み立てるときに、ブラケット６２は、締結具６４を使用してケーシング後部１６に連結され、次いで、ブラケット６２は、モータ５０と整列され、構成要素を互いに直接連結するためのまたは基板または他の構成要素（図示せず）などの、第３の取付構成要素に構成要素の各々をそれぞれ連結するための締結具などを用いて、連結される。そして、固定キャニスタ８６がロータ組立体７０のブッシュ８０に通される。次いで、静的シール１００が首部９４の周りに配置され、かつ首部９４がケーシング後部１６における中央穴９８に挿入される。その後、スピンドル４０が、キー５２および止めねじ５８を使用してモータ５０のシャフト４８に取り付けられる。
【００４５】
[00062]スピンドル４０が、首部９４よりも大きな直径を有する拡径部１１９を含み、それゆえ、固定キャニスタ８６の前進移動を阻止することが認識されるであろう。そして、キャニスタ８６は、前縁９６の後面上の軸線方向軸受面１２０においてロータ組立体７０の前進移動を阻止するが、さもなければ、ロータ組立体７０は、磁石３８と７４との間の引力に起因して、内側原動部３４を挿入するかまたは取り外すときに前方に移動しようとする。全ての構成要素が設置され、かつロータ組立体７０が軸線方向に移動するように磁力により付勢されない時点で、固定キャニスタ８６は、拡径部１１９にもロータ組立体７０の自由な回転移動にも干渉しない。
【００４６】
[00063]この接合部への構成要素の組み付けが、内側原動部３４を固定キャニスタ８６の略円筒部９２に挿入するための位置に移動させた状態で、図７Ｃに示されている。内側原動部３４の挿入を制御しかつ吸引磁力と反発磁力を克服するために、締結具４２を使用して内側原動部３４を組立位置に移動させる。このことは、締結具４２のねじ付きシャフトを内側磁石リング３６における穴４４に挿通し、かつ保持リング４３を締結具４２における溝内に係合させることにより達成される。締結具４２は、次いで、スピンドル４０におけるねじ穴４６に挿入される。その後、締結具４２の頭部４５が把持され、（７Ｂに中間位置で示し、そして図７Ａに完全挿入位置で示す）内側原動部３４を前進させるために締結具４２を回転させる。このことは、保持リング４３が、ロータ組立体７０に磁気吸引される内側原動部３４の急激な移動に抗する一方で、固定キャニスタ８６の略円筒部９２を保護する正確な制御された移動により、磁気結合構成要素を結合または分離するときの強い磁力に対処する簡単かつ安全な方法を提供する。このことは、炭化ケイ素などの、固定キャニスタ８６の略円筒部８８に脆弱な材料を使用する場合に特に有益である。
【００４７】
[00064]回転装置１０を組み立てる最終ステップとして、一体のキャニスタ端部９０を備えたケーシング前部１４が設置される。したがって、シール保持ウェル２６内の静的シール２４と、保持ウェル１０８内の静的シール１１０を備えた、ケーシング前部１４が、キャニスタ端キャップ部９０の位置決め用延在部１０４を略円筒部９２における穴１０６に挿入する位置に運ばれる。位置決め用延在部１０４が穴１０６に挿入されると、ケーシング前部１４における穴２０がケーシング後部１６におけるねじ穴２２と整列される。次いで、締結具１８を使用して、ケーシング前部１４をケーシング後部１６に引き寄せ、それにより、キャニスタ端部９０と固定キャニスタ８６の略円筒部８８の前縁９６との間のシール１００を圧縮すると同時に、ケーシング前部１４とケーシング後部１６との間のシール２４を圧縮する。
【００４８】
[00065]回転装置１０が完全に組み立てられるときに、内側原動部３４における磁石３８は、ロータ組立体７０の磁石７４にごく近接し、ロータ組立体７０の磁石７４と軸線方向に整列されるが、固定キャニスタ８６の比較的薄壁の略円筒部９２によりロータ組立体７０の磁石７４から隔離される。駆動モータ５０のシャフト４８が回転すると、そのシャフト４８の回転により内側磁石３８が回転し、この内側磁石３８が、外側磁石７４との磁気カップリングによりロータ組立体７０とそのインペラ７６とを回転させる。インペラ７６の回転により、ケーシング前部１４の前端部における軸線方向入口ポート２８を通して流体がケーシング１２内に引き込まれ、かつケーシング後部１６側の径方向出口ポート３０を通して流体が排出される。内側原動部３４とロータ組立体７０との間にブッシュ８０を備えた、密結合駆動構成はまた、より短く、より空間効率が良くかつより軽量な、駆動／回転装置の設置を実現する。
【００４９】
[00066]この構造はまた、主要ポンプを分解せずに磁気内側原動部３４を迅速に検査するかまたは取り外すために、ケーシング前部１４を取り外せるようにすることが有効である。加えて、ロータ組立体７０との磁気カップリングからの内側原動部３４の制御された隔離を達成するために、内側原動部３４を設置する工程を逆転させてもよい。このことは、締結具４２および内側原動部３４をスピンドル４０との係合から離脱させるために、締結具４２の頭部４５を把持して締結具４２を回転させることにより達成される。締結具４２を取り外すための回転の継続により、最終的にロータ組立体７０との磁気カップリングから内側原動部３４が取り外され、この取り外しは、締結具４２が引き抜かれるときに内側原動部３４を締結具４２と共に軸線方向に移動させる締結具４２の溝内の保持リング４３により容易になる。
【００５０】
[00067]図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、第２の例のケーシング前部１３０およびキャニスタ端キャップ部１３２は、第１の例の回転装置１０の組立体の残りの部分と共に使用されるように構成される。第２の例のケーシング前部１３０は、第１の例のケーシング前部１４と構造がある程度類似しており、軸線方向入口ポート１３４と、ケーシング後部１６との連結用の締結具を受け入れるための穴１３６と、ケーシング後部１６への封着用の静的シール２４を受け入れるシール保持ウェル１３８とを有する。
【００５１】
[00068]第２の例において、固定キャニスタは、ケーシング前部１３０とは別個の構成要素であるキャニスタ端キャップ部１３２と、固定キャニスタの略円筒部８８とを含む。先に説明した第１の例に対して、第２の例のキャニスタ端キャップ部１３２はまた、同様の位置決め用延在部１４０と、静的シール１１０を受け入れるシール保持ウェル１４２とを含む。キャニスタ端キャップ部１３２は、軸線方向入口穴１３４内における切り欠き１４６に係合する前方に延びるリブまたは脚部１４４を含む。リブ１４４が切り欠き１４６内に受け入れられるこの構成は、ケーシング前部１３０およびその位置決め用延在部１４０が回転装置のケーシング内に固定キャニスタを軸線方向および径方向に配置することを可能にする。
【００５２】
[00069]この例は、キャニスタ端キャップ部１３２が、固定キャニスタの略円筒部８８と同じかまたは異なる材料で作製されることが可能であると同時に、ケーシング前部１３０に使用される材料と異なる材料で任意選択的に作製されることを許容する。
【００５３】
[00070]図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、第３の例のケーシング前部１５０および代替的な固定キャニスタ１５２が図示されている。第３の例のケーシング前部１５０は、第１の例のケーシング前部１４と構造がある程度類似しており、軸線方向入口ポート１５４と、ケーシング後部１６との連結用の締結具を受け入れるための穴１５６と、ケーシング後部１６への封着用の静的シール２４を受け入れるシール保持ウェル１５８とを有する。
【００５４】
[00071]第３の例において、固定キャニスタ１５２は、単体構造、したがって、一体に形成された単一部品であり、略円筒部１６０とキャニスタ端キャップ部１６２の両方を含む。先の例と同様に、略円筒部１６０は、略円筒部１６４と、固定キャニスタ１５２の後部における首部１６６とを含む。固定キャニスタ１５２およびケーシング前部１５０は、第１の例の回転装置１０の組立体の残りの部分と共に使用されるように構成される。
【００５５】
[00072]代替的な第３の例では、固定キャニスタ１５２をケーシング前部１５０の材料と異なる材料で作製してもよい。キャニスタ端キャップ部１６２は、ケーシング前部１５０におけるリブまたは脚部１７２によりケーシング前部１５０に一体に連結される凸部１７０を受け入れる凹部１６８を含む。凹部１６８内に嵌合する凸部１７０は、ケーシング前部１５０が回転装置のケーシング内に固定キャニスタ１５２を軸線方向および径方向に配置することを可能にする。
【００５６】
[00073]図１０Ａおよび図１０Ｂに移ると、第４の例のケーシング前部１７６およびキャニスタ端キャップ部１７８は、第１の例の回転装置１０の組立体の残りの部分と一緒に使用されるように構成される。第４の例のケーシング前部１７６は、第１の例のケーシング前部１４と構造がある程度類似しており、軸線方向入口ポート１８０と、ケーシング後部１６との連結用の締結具を受け入れるための穴１８２と、ケーシング後部１６への封着用の静的シール２４を受け入れるシール保持ウェル１８４とを有する。
【００５７】
[00074]第４の例において、固定キャニスタは、ケーシング前部１７６とは別個の構成要素であるキャニスタ端キャップ部１７８と、固定キャニスタの略円筒部８８とを含む。先に説明した第１の例に対して、第４の例のキャニスタ端キャップ部１７８はまた、同様の位置決め用延在部１８５と、静的シール１１０を受け入れるシール保持ウェル１８６とを含む。キャニスタ端キャップ部１７８は、ケーシング前部１７６の前方端部に連結されるとともに軸線方向入口ポート１９２を含む前方フランジ１９０に接合される前方に延びるリブまたは脚部１８８を含む。ケーシング前部１７６がねじ穴１９６を含む一方で、前方フランジ１９０は、穴１９４を含み、ねじ付きボルトなどの、締結具１９８が、穴１９４を通過してねじ穴１９６に螺合可能に受け入れられる。リブ１８８が前方フランジ１９０に連結されるこの構成は、ケーシング前部１７６およびその位置決め用延在部１８４が回転装置のケーシング内に固定キャニスタを軸線方向および径方向に配置することを可能にする。
【００５８】
[00075]この第４の例は、キャニスタ端キャップ部１７８が、固定キャニスタの略円筒部８８と同じかまたは異なる材料で作製されることが可能であると同時に、ケーシング前部１７６に使用される材料と異なる材料で任意選択的に作製されることを許容する。例の各々は、固定キャニスタに係合するブッシュを有するロータ組立体を含み、これらの構成要素の各々が、図１〜図７Ｃの第１の例の実施形態に関して説明したのと同じ３つの目的を果たす。
【００５９】
[00076]一連の図７Ａ〜図７Ｃを第１の例の実施形態と、その実施形態の内側原動部３４が、締結具４２を使用して制御された方式で設置されることに加えて、ケーシング前部１４が取り外された状態でどのようにアクセスされ得るかに関して上で説明した。同じような方式で、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すケーシング前部１７６が設置される間に第４の例の内側原動部２００がどのように試験され、設置され、または取り外され得るかを確認するために図１１Ａ〜図１１Ｃを参照してもよい。
【００６０】
[00077]第４の例において、内側原動部２００は、永久磁石２０４を備えた内側磁石リング２０２を含む。内側磁石リング２０２は、中央開口２０６と、離間した１対の穴２０８とを有する。内側原動部２００は、中央ねじ穴２１２と離間した１対のねじ穴２１４とを含む代替的なスピンドル２１０に連結されるように構成される。細長いねじ付き締結具２１６を中央ねじ穴２１２に挿入してもよく、この中央ねじ穴２１２は、内側原動部２００をスピンドル２１０に対して前進または後退させるために、内側磁石リング２０２の前端部における中央開口２０６に通して回転させることでアクセス可能であってもよい。このことは、図１１Ａに内側原動部２００を初期係合位置で示し、そして図１１Ｂに内側原動部２００を中間の設置位置で示す、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照したときに、内側原動部２００とロータ組立体７０との間の磁気引力に抗するために、締結具２１６がスピンドル２１０からの内側原動部２００の隔離を制御するために使用されるジャッキねじの機能を果たすことを認識することにより認識することができる。
【００６１】
[00078]内側原動部２００がスピンドル２１０に比較的近接しているときに、１対の締結具２１８を、内側磁石リング２０２における穴２０８に挿通し、離間したねじ穴２１４に挿入してもよい。図１〜図７Ｃに示す第１の例の回転装置１０の場合と同じ方式で作製され得る、残りの部分のケーシング後部１６、モータ５０、ブラケット６２およびロータ組立体７０に加えて、１対の締結具２１８が完全に設置された状態で図１１Ｃに示されている。この例の回転装置の組み立てが先に説明した順序と同じ順序であるが、キャニスタ端キャップ部１７８およびその前方フランジ１９０および静的シール１１０が、最後に設置され得るか、またはケーシング前部１７６に連結され、ケーシング前部１７６およびその静的シール２４が最後に設置され得ることが認識されるであろう。
【００６２】
[00079]第４の例の回転装置が完全に組み立てられるときに、内側原動部２００における磁石２０４は、ロータ組立体７０の磁石７４にごく近接し、ロータ組立体７０の磁石７４と軸線方向に位置合わせされるが、固定キャニスタ８６の比較的薄壁の略円筒部９２によりロータ組立体７０の磁石７４から隔離される。駆動モータ５０のシャフト４８が回転すると、そのシャフト４８の回転により内側磁石２０４が回転し、この内側磁石２０４が、外側磁石７４との磁気カップリングによりロータ組立体７０とそのインペラ７６とを回転させる。インペラ７６の回転により、ケーシング前部１７６の前端部における軸線方向入口ポート１８０を通して、かつキャニスタ端部１７８の前方フランジ１９０における軸線方向入口ポート１９２を通してケーシング１２内に流体が引き込まれ、ならびにケーシング後部１６側の径方向出口ポート３０を通して流体が排出される。第１の例と同じように、内側原動部２００とロータ組立体７０との間にブッシュ８０を備えた、第４の回転装置の密結合駆動構成はまた、より短く、より空間効率が良くかつより軽量な、駆動／回転装置の設置を実現する。
【００６３】
[00080]上記開示から、本開示に従って作製された回転装置が、従来の構造に勝る数多くの利点をもたらす多くの構造的特徴を含み得ることが認識されるであろう。本明細書に示す例のポンプは、選択される特定の設計に応じて、上述の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を呈し得る。
【００６４】
[00081]本開示に従って作製された回転装置が種々の構造で提供され得ることが認識されるであろう。エンドユーザの特定の需要および要求を満たすために、構成要素のための構造、構成、形状および大きさの任意の様々な好適な材料、ならびに構成要素の連結方法を利用してもよい。特許請求される主題の範囲または精神から逸脱することなく、かかる回転装置の設計また構造に種々の修正を加えることができることと、特許請求の範囲が本明細書に例示した好ましい実施形態に限定されるものではないことが当業者には明らかであろう。重要な構成要素に重点を置くために、ならびに本開示に必要ではなくかつ図面を必要以上に複雑にする構造を含めることを避けるために、例の実施形態が簡略化された形態で示されていることも認識されるであろう。
【図１】
2017513445.tif 000003
【図２】
2017513445.tif 000004
【図３】
2017513445.tif 000005
【図４】
2017513445.tif 000006
【図５】
2017513445.tif 000007
【図６】
2017513445.tif 000008
【図７Ａ】
2017513445.tif 000009
【図７Ｂ】
2017513445.tif 000010
【図７Ｃ】
2017513445.tif 000011
【図８Ａ】
2017513445.tif 000012
【図８Ｂ】
2017513445.tif 000013
【図９Ａ】
2017513445.tif 000014
【図９Ｂ】
2017513445.tif 000015
【図１０Ａ】
2017513445.tif 000016
【図１０Ｂ】
2017513445.tif 000017
【図１１Ａ】
2017513445.tif 000018
【図１１Ｂ】
2017513445.tif 000019
【図１１Ｃ】
2017513445.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月17日(2015.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタを備え、前記略円筒部が、内側の前記磁石と外側の前記磁石との間に軸線方向に配置された径方向軸受面であり、前記ロータ組立体に係合する径方向軸受面と、前記ロータ組立体に前方への軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含み、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する、回転装置。
【請求項２】
前記ロータ組立体が、前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置されたブッシュを更に備える、請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置された前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合する前記径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する前記軸線方向軸受面とを含むとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項２に記載の回転装置。
【請求項４】
当該回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングは、前記ロータ組立体がポンプキャビティ内に配置された状態で、前記ポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項１に記載の回転装置。
【請求項５】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、該固定キャニスタの前端部を密閉するとともに、前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部と、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である該固定キャニスタの後端部とを備え、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項６】
当該回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングが、前記ロータ組立体を収納するポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項５に記載の回転装置。
【請求項７】
前記ロータ組立体がインペラを更に備える、請求項６に記載の回転装置。
【請求項８】
前記内側原動部の前記磁石および前記ロータ組立体の前記磁石が永久磁石である、請求項５に記載の回転装置。
【請求項９】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部を備える固定キャニスタであり、前記ケーシングの前記前部と前記ケーシングの前記後部との間において前記略円筒部を通じて圧縮状態で径方向および軸線方向に所定位置に保持されるとともに、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項１０】
前記固定キャニスタが、前記固定キャニスタの前端部を密閉するとともに前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成されるキャニスタ端キャップ部を更に備える、請求項９に記載の回転装置。
【請求項１１】
前記固定キャニスタの前記前端部が、静的シールにより前記キャニスタ端キャップ部に封着される周縁フランジを含む、請求項１０に記載の回転装置。
【請求項１２】
前記固定キャニスタが、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である後端部を更に備える、請求項９に記載の回転装置。
【請求項１３】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部を受容するように寸法が定められた前側の開口を有する略円筒部で、非導電性または半導電性である材料で作製されるとともに、前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置される略円筒部と、前記略円筒部を閉鎖するとともに、非導電性、半導電性または導電性である材料で作製される端キャップ部とを有する多部品の固定キャニスタであり、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離する多部品の固定キャニスタ
を備える、回転装置。
【請求項１４】
ブッシュが、前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置され、前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合しかつ前記ロータ組立体の前記磁石の全長にわたって延びる径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを提供するとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１５】
前記固定キャニスタが、前記ケーシングの前記前部と前記ケーシングの前記後部との間において前記略円筒部を通じて圧縮状態で径方向および軸線方向に所定位置に保持される、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１６】
前記固定キャニスタの前端部が、静的シールにより前記固定キャニスタの前記端キャップ部に封着される周縁フランジを含む、請求項１３に記載の回転装置。
【請求項１７】
磁石カップリングを有する回転装置であって、
当該回転装置が、
前部と後部とを有するケーシングと、
磁気カップリングの回転可能な内側原動部であり、該内側原動部の外周面の近傍に複数の磁石を有する内側原動部と、
ロータ組立体であり、該ロータ組立体の内周面の近傍に複数の磁石を有する前記磁気カップリングの従動部を含むロータ組立体と
を備え、
前記内側原動部および前記ロータ組立体が、前記ケーシング内に配置されるとともに、回転軸線を中心に回転可能であり、
当該回転装置が、
前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置された略円筒部で、前記内側原動部を受容するように寸法が定められた前側の開口を有する略円筒部を備える固定キャニスタであり、該固定キャニスタの前記前側の開口を密閉するとともに、前記ケーシングの前記前部により支持されるかまたは前記ケーシングの前記前部と一体に形成される別個独立のキャニスタ端キャップ部と、前記ケーシングの前記後部に接触するかまたは前記ケーシングの前記後部と一体である該固定キャニスタの後端部とを備える固定キャニスタと、
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置されたブッシュと
を備え、
前記固定キャニスタが、内側の前記従動部から前記ケーシング内の内部流体室を隔離し、前記キャニスタ端キャップ部は、前記ロータ組立体が前記ケーシングの前記後部内に保持される一方で、前記内側原動部にアクセスするために取り外し可能である、回転装置。
【請求項１８】
前記ロータ組立体の前記磁石の前記内周面と前記固定キャニスタの前記略円筒部との間に配置された前記ブッシュが、前記固定キャニスタに係合する径方向軸受面と、前記固定キャニスタに一軸線方向に係合する軸線方向軸受面とを含むとともに、前記ケーシング内の流体との接触から前記ロータ組立体の前記磁石を隔離する、請求項１７に記載の回転装置。
【請求項１９】
前記回転装置がポンプを更に備え、前記ケーシングは、前記ロータ組立体がポンプキャビティ内に配置された状態で、前記ポンプキャビティと連通する入口ポートと出口ポートとを更に備える、請求項１７に記載の回転装置。
【請求項２０】
前記固定キャニスタが、非導電性または半導電性である材料で作製されるとともに、前記内側原動部の前記磁石と前記ロータ組立体の前記磁石との間に配置される略円筒部と、前記略円筒部を閉鎖するとともに、非導電性、半導電性または導電性である材料で作製される端キャップ部とを有する多部品構造を有する、請求項１７に記載の回転装置。
【国際調査報告】
2017513445.tif 000021