(57)【要約】【課題】腐食性作動物質との適合性と、シールのないポンプ構造とを維持しながらも、製造のし易さ、再現性、および互換性を促進する、同軸の軸系部品を結合するキーレス結合を提供する。【解決手段】シールレスポンプにある同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリは、第１の軸系部材、第２の軸系部材、および複数のトルクストリップを有する。第１の軸系部材は、環状の胴体と、環状胴体内に配置された内側面とを有する。第２の軸系部材は、円筒状胴体および外側面を有する。円筒状胴体は、第１の軸系部材の内側面内に配置される。外側面は円筒状胴体を囲み、内側面と対向する。複数のトルクストリップは、外側面と内側面の間に配置されて、第１および第２の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成する。【選択図】図４
2009057967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールレスポンプにおける同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリであって、
環状の胴体と、
前記環状胴体内に配置された内側面と、
を有する第１の軸系部材と、
前記第１の軸系部材の前記内側面内に配置された円筒状胴体と、
前記円筒状胴体を囲み、前記内側面に対向する外側面と、
を有する第２の軸系部材と、
前記第２の軸系部材の前記外側面と、前記第１の軸系部材の前記内側面との間に配置された複数のトルクストリップと、
を備え、
前記複数のトルクストリップは、前記第１および第２の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成するように配置されることを特徴とするキーレス結合アッセンブリ。
【請求項２】
前記複数のトルクストリップは、前記円筒状胴体の前記外側面に配置され、
前記回転防止溝は、前記環状胴体の前記内側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の結合アッセンブリ。
【請求項３】
前記複数のトルクストリップは、前記環状胴体の前記内側面に配置され、
前記回転防止溝は、前記円筒状胴体の前記外側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の連結アッセンブリ。
【請求項４】
前記第２の軸系部材の前記円筒状胴体は、前記第１の軸系部材の前記内側面に圧力ばめされることを特徴とする請求項１に記載の連結アッセンブリ。
【請求項５】
前記複数のトルクストリップは、前記環状胴体と前記円筒状胴体の間で、圧力ばめ内で圧縮されることを特徴とする請求項４に記載の結合アッセンブリ。
【請求項６】
前記環状胴体の前記内側面および前記円筒状胴体の前記外側面は、変形可能で耐蝕性のポリマー材料で被覆されることを特徴とする請求項４に記載の結合アッセンブリ。
【請求項７】
前記ポリマー材料による被覆物は、圧力ばめ内で塑性的にかつ弾性的に変形することを特徴とする請求項６に記載の結合アッセンブリ。
【請求項８】
前記複数のトルクストリップは、前記キーレス結合部の中心軸に沿って配向された細長いリブで構成されることを特徴とする請求項１に記載の結合アッセンブリ。
【請求項９】
前記細長いリブは、前記外側面と前記内側面との係合の全長よりも短い長さにわたって延在することを特徴とする請求項５に記載の結合アッセンブリ。
【請求項１０】
磁気によって駆動されるポンプ用の内側駆動アッセンブリであって、
ポンプの羽根車と連結するための駆動胴体と、
前記駆動胴体内に延びる内側穴と、
を有する内側駆動体と、
前記ポンプ内で静止シャフトを受けるブッシュ胴体と、
前記内側穴に嵌合する大きさとされる外側面と、
前記外側面の周りに配置された複数のグリッパと、
を有するブッシュと、
を備え、
前記複数のグリッパが前記内側穴に沿って前記駆動胴体を変形させて、前記内側穴内で前記ブッシュ胴体が回転するのを妨げるように、前記ブッシュの前記ブッシュ胴体を前記駆動胴体の前記内側穴に挿入できることを特徴とする内側駆動アッセンブリ。
【請求項１１】
前記駆動胴体は、
磁気コアと、
前記磁気コアの周りに形成された変形可能なシェルと、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１２】
前記ブッシュ胴体は、
前記内側穴に挿入するように構成された変形可能な外側シェルと、
前記静止シャフトの周りに回転するように構成された内側ベアリング材と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１３】
前記内側穴および前記外側面は円形とされて、任意の相対的半径回転位置にある前記内側駆動体に前記ブッシュ胴体を挿入することができることを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１４】
前記複数のグリッパは細長いリブで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１５】
前記細長いリブは、前記ブッシュ胴体の中心軸に沿って配向されることを特徴とする請求項１４に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１６】
前記グリッパは、前記ブッシュ胴体の第１および第２の軸方向端部から軸方向にずれていることを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１７】
前記複数のグリッパは、前記内側穴内で圧縮されて圧力ばめを形成することを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１８】
前記内側駆動体の前記内側穴は、変形していない状態において平滑な面を有することを特徴とする請求項１０に記載の内側駆動アッセンブリ。
【請求項１９】
入口、出口および内部を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置された静止シャフトと、
ブッシュアッセンブリと、
内側駆動体と、
前記内側駆動体の周りに同軸に配置された外側駆動体と、
前記内側駆動体に連結された羽根車と、
を備える磁気駆動式遠心ポンプであって、
前記ブッシュアッセンブリは、
前記静止シャフトの周りに同軸に配置された内側ベアリングと、
前記内側ベアリングを覆う外側スリーブと、
前記外側スリーブの外側面のまわりに配置された複数のグリッパと、
を有し、
前記内側駆動体は、
前記ブッシュアッセンブリの周りに同軸に配置された内側磁石アッセンブリと、
前記内側駆動磁石アッセンブリを覆う外側シェルと、
を有し、
前記内側ベアリングは、前記外側シェルに沿った前記複数のグリッパが前記外側シェルを変形させて、前記ブッシュアッセンブリと前記内側駆動体の間の相対的な回転を防止するように、前記内側ベアリングが前記内側磁石アッセンブリ内に同軸に配置され、
前記外側駆動体は、前記内側駆動体を駆動する外側磁石アッセンブリを有し、
前記羽根車は、前記内側駆動体に連結されて前記ハウジングの入口から作動物質を受け、前記作動物質を前記ハウジングの出口に導くことを特徴とする磁気駆動式遠心ポンプ。
【請求項２０】
前記外側スリーブは、前記外側シェルに圧力ばめされることを特徴とする請求項１９に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
【請求項２１】
前記外側シェルは前記グリッパを圧縮することを特徴とする請求項２０に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
【請求項２２】
前記外側シェルおよび前記外側スリーブは、圧力ばめ内で塑性的にかつ弾性的に変形することを特徴とする請求項２０に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
【請求項２３】
前記グリッパは、前記外側スリーブの前記外側面に沿って軸方向に延びる細長いストリップで構成され、前記細長いストリップは、前記外側面の全長よりも短い長さにわたって延在することを特徴とする請求項２０に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
【請求項２４】
前記外側シェルおよび前記外側スリーブは、変形可能で耐蝕性のポリマー材料からなることを特徴とする請求項２０に記載の磁気駆動式遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト結合に関し、特に、磁気駆動式ポンプで使用する結合に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気駆動式ポンプは、電源に接続された乾燥（ドライ）部分と、作動物質源に連通された濡れ（ウエット）部分とを有する。濡れ部分は、乾燥部分から濡れ部分を遮断する、封止されたシェル内に別れて封入されるので、乾燥部分を封止する必要がなくなり、濡れ部分を作動物質と直接接触した状態に置くことができる。乾燥部分は通常、磁気外側駆動体を回転させる電気駆動モータを有し、一方、濡れ部分は通常、磁気内側駆動体に連結された遠心羽根車を有する。内側駆動体は、濡れ部分の封止シェルを介して外側駆動体に磁気的に連結されるように、外側駆動体内に同軸に配置される。したがって、外側駆動体が電気モータによって回転されると、内側駆動体が回転して羽根車を回し、作動物質を吸い込む。このように、内側駆動体を含む濡れ部分は、作動物質に直接さらされる。さらに、作動物質は潤滑剤として使用されて、羽根車がスリーブタイプのブッシュとともに非回転シャフトの周りに回転するのを容易にする。濡れ部分を封止する必要を低め、ポンプを腐食性物質とともに使用できるようにするために、羽根車、非回転シャフト、およびスリーブタイプのブッシュを含めた濡れ部分の作動部品は、ポリマーまたは樹脂などの耐蝕性材料に覆われるか、またはそれらで構成される。
【０００３】
一般的な内側駆動アッセンブリでは、シャフトは、回転しないように濡れ部分のハウジングに強固に取り付けられ、ブッシュは、回転できるようにシャフトに嵌合される。この場合に、ブッシュは内側駆動体および羽根車に強固に連結されて、内側駆動体が外側駆動体によって回転されると、羽根車が駆動されて作動流体を吸い込む。通常、ブッシュは、圧力ばめ結合やキー結合によって内側駆動体に結合される。しかし、キー結合では、組み立ての前にブッシュと内側駆動体が軸方向および半径方向に正確に整列する必要がある。さらに、キー結合では、キー結合のスリップと障害の可能性を低くするために、寸法公差を厳しくする必要がある。圧力ばめ結合も、内側駆動体からブッシュに必要なトルクを伝達するために、寸法公差を厳しくする必要があり、これはまた、圧力ばめを分解しづらくする。キー結合または圧力ばめ結合を含む内側駆動アッセンブリでは、結合に必要な寸法公差が厳しくなるために、製造コストが高くなる。さらに、キー結合および圧力ばめ結合では、各ベアリングと各内側駆動体が、特定のポンプごとに個別に整合される必要があり、これは、標準部品の互換性を妨げる。さらに、キー結合および圧力ばめ結合に関連する組み立ておよび分解上の問題により、ポンプのメンテナンスの実施に関する負担が増える。例えば、磁石が消磁された場合に、内側駆動体の交換が必要になることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、腐食性作動物質との適合性と、シールのないポンプ構造とを維持しながらも、製造のし易さ、再現性、および互換性を促進する結合が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、同軸の軸系部品を結合するキーレス結合アッセンブリに関する。１つの実施形態では、キーレス結合アッセンブリは、第１の軸系部材、第２の軸系部材、および複数のトルクストリップを有する。第１の軸系部材は、環状の胴体と、環状胴体内に配置された内側面とを有する。第２の軸系部材は、円筒状胴体および外側面を有する。円筒状胴体は、第１の軸系部材の内側面内に配置される。外側面は円筒状胴体を囲み、内側面と対向する。トルクストリップは、外側面と内側面の間に配置されて、第１および第２の軸系部材の間の相対的な回転を防止する回転防止溝を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明のキーレス軸系結合を使用する磁気駆動式遠心ポンプ１０を示している。ポンプ１０は、濡れ（ウエット）部分１２、乾燥（ドライ）部分１４、および磁気連結アッセンブリ１６を有する。濡れ部分１２は、羽根車部分２０、入口２２、および出口２４を含む濡れ（ウエット）ハウジング１８を有する。乾燥部分１４は、駆動モータ２６を有しており、この駆動モータ２６は、磁気連結アッセンブリ１６内に配置された磁気駆動連結器を介して、羽根車部分２０内の羽根車に連結されている。ポンプ１０は、プロセス流体や他の作動物質を、入口２２から濡れハウジング１８内に引き込むように構成されており、羽根車部分２０内の羽根車は、プロセス流体を他の場所に送出するように、プロセス流体を加速して出口２４に送る。例えば、ポンプ１０を使用して、ポンプ１０の下に配置された油だめから、ポンプ１０の上に配置された保存タンクに、プロセス流体を供給する。
【０００７】
磁気連結アッセンブリ１６は、濡れハウジング１８を駆動モータ２６と連結する連結ハウジング２８を有する。磁気連結アッセンブリ１６内では、モータ２６の駆動シャフトに連結された外側駆動体が、濡れハウジング１８内で静止シャフトの周りに回転する内側駆動体に磁気的に連結されている。内側駆動体は、モータ２６からのトルクが羽根車に伝達されるように羽根車に連結されている。ハウジング１８を流れるプロセス流体が乾燥部分１４から遮断されるように、外側駆動体は、濡れハウジング１８内の障壁によって内側駆動体から分離されている。したがって、乾燥部分をプロセス流体に対して封止する必要がないことから、ポンプ１０はシールレスポンプとも呼ばれる。このため、羽根車が安全で衛生的な態様でプロセス流体と直接接触した状態に置かれるので、ポンプ１０は、酸などの有害または危険なプロセス流体や食品とともに使用されることが多い。ポンプ１０の耐蝕特性と衛生的な特性をさらに促進し、かつ磁気連結器との干渉を低減するために、濡れ部分（すなわち、プロセス流体と接触する部分）は、耐蝕性の非金属材料で作られている。特に、内側駆動体内の磁石をプロセス流体から遮断するために、内側駆動体は、ポリマー材料内に密封されている。内側駆動体は、図２からよく分かるように、ポリマー材料で覆われたブッシュによって静止シャフトに取り付けられている。
【０００８】
図２は、磁気駆動アッセンブリ１６によって連結された遠心ポンプ１０の濡れ部分１２および乾燥部分１４の概略的な断面図を示している。濡れ部分１２は、濡れハウジング１８内に配置された、入口２２、出口２４、内側駆動アッセンブリ３０、およびシェル３２を有する。また、濡れ部分１２は、濡れハウジング１８の羽根車部分２０内に配置された、羽根車３４、スラストリング３６、およびスラストベアリング３８を有する。乾燥部分１４は、駆動モータ２６、連結ハウジング２８、モータシャフト４０、外側駆動体４２、および外側磁石アッセンブリ４４を有する。内側駆動アッセンブリ３０は、シャフト４６、ブッシュ４８、および内側駆動体５０を有する。ポンプ１０は、遠心力で軸Ａのまわりに作動物質Ｗを加速する手段を有していて、作動物質Ｗをある場所から別の場所に搬送することができる。作動物質Ｗは、流体、あるいは製造業や食品加工施設で通常使用される物質で構成される。作動物質Ｗは、入口２２からハウジング１８に入り、そこで、羽根車３４が作動物質Ｗを接線方向に加速させ、それにより、出口２４からハウジング１８の外に作動物質Ｗを送り出す。羽根車３４は、シェル３２を介して外側駆動体４２に磁気的に連結された内側駆動アッセンブリ３０によって駆動される。外側駆動体４２は、駆動モータ２６によって駆動され、この駆動モータは、作動物質Ｗの特定の流体特性に基づくポンプ１０の所望の出力に相当する速度でシャフト４０を回転させる。内側駆動アッセンブリ３０は、内側駆動体５０を有し、この内側駆動体５０は、羽根車３４に連結され、ブッシュ４８上でシャフト４６の周りに回転するように構成される。内側駆動体５０は、本発明のキーレス結合によってブッシュ４８に取り付けられている。
【０００９】
１つの実施形態では、磁気電気モータからなる駆動モータ２６は、電源に接続され、電気入力を駆動シャフト４０の機械的なシャフト出力に変換する。連結ハウジング２８は、駆動モータ２６を濡れ部分１２の濡れハウジング１８に連結している。連結ハウジング２８は、例えば、ねじ付き留め具５２で駆動モータ２６と濡れハウジング１８に連結されている。連結ハウジング２８は、円筒状シェルを有する。この円筒状シェルは、ポンプ１０用の構造フレームを形成するとともに、内部に磁気結合アッセンブリ１６が配置される封止筐体を形成し、これにより、過酷となり得る動作環境から外側駆動体４２およびモータ２６の作動側を遮断する。１つの実施形態では、濡れハウジング１８および連結ハウジング２８は、鋳鉄、ステンレス鋼、合金、または他の金属で構成される。外側駆動体４２は、例えば、キー連結（キーは図示せず）によって、連結部５１においてモータシャフト４０に連結されている。外側駆動体４２は、外側磁石４４が取り付けられた環状シリンダを有する。したがって、駆動モータ２６が出力シャフト４０を駆動すると、外側磁石アッセンブリ４４は、ポンプ中心線Ａのまわりに回転する。外側駆動体４２はまた、内側駆動アッセンブリ３０を収容する大きさとされる。内側駆動アッセンブリ３０の内側駆動体５０は、外側駆動体４２の外側磁石アッセンブリ４４と磁気結合を形成する、磁石からなる環状リングを有する。したがって、駆動モータ２６が外側磁石アッセンブリ４４を内側駆動アッセンブリ３０のまわりに回転させると、内側駆動体５０は、濡れハウジング１８内で羽根車３４を中心線Ａのまわりに回転させる。
【００１０】
濡れハウジング１８は環状の胴体を有し、この胴体内で、内側駆動アッセンブリ３０が外側駆動体４２と相互作用するように配置され、羽根車３４が入口２２で作動物質Ｗを受け入れるように配置されている。内側駆動アッセンブリ３０は、内側駆動体５０がシャフト４６の周りに羽根車３４を回転させることができるように、濡れハウジング１８内でシャフト４６を軸にして中心線Ａの周りに配置されている。羽根車３４は、流入する作動物質Ｗに作用を及ぼす複数の螺旋ブレードを含む環状ディスクを有する。羽根車３４は、入口２２から作動物質Ｗを受け入れる大きな軸方向開口と、作動物質Ｗを出口２４に放散する細長い環状開口と、を有する。外側駆動体４２が内側駆動体５０を回転させると、羽根車３４は、濡れハウジング１８のフランジ５６に連結されたパイプを通じてなどして、作動物質Ｗを軸方向開口に吸い込む。作動物質Ｗは連続して羽根車を通り、出口２４でポンプ１０から、例えば、濡れハウジング１８のフランジ５８に連結されたパイプに放出される。
【００１１】
シャフト４６は、シェル３２およびスラストリング３６によってポンプ１０内に固定されている。例えば、シャフト４６は、シェル３２およびスラストリング３６内の穴に圧力ばめされる。シェル３２の外縁部は、濡れハウジング１８と連結ハウジング２８の間に固定されている。スラストリング３６は、入口２２内に配置され、かつ環状ディスクを有しており、この環状ディスクを通って、作動物質Ｗがポンプ１０へ流入する。スラストリング３６は、ハウジング１８内にスラストベアリング３８を支持する助けとなる。スラストベアリング３８は、羽根車３４が回転できるようにする軸方向走行面を形成する。したがって、シェル３２、スラストリング３６、およびシャフト４６は、羽根車３４、内側駆動体５０、およびブッシュ４８がシャフト４６の周りに回転するポンプ１０の動作時に、濡れハウジング１８によって静止した状態に維持される。また、シェル３２は、ドーム状の環状胴体を有し、このドーム状の環状胴体内に、内側駆動アッセンブリ３０が、外側駆動体４と内側駆動アッセンブリ３０の間の障壁を形成するように配置される。封止された、衛生的で耐蝕性のチャンバに内側駆動アッセンブリ３０および羽根車３４が封入されるように、濡れハウジング１８の内部には裏当て５４が裏張りされる。１つの実施形態では、シェル３２、裏当て５４、およびスラストリング３６は、強化用に炭素繊維充填材が入ったエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などの非導電性プラスチック樹脂で構成される。同様に、ポンプ１０の他の濡れ部品はそれ自体耐蝕性材料で構成されるか、または耐蝕性材料に封入される。シャフト４６は、セラミック、炭化珪素、炭化タングステン、アルミナ、ボーキサイト、ジルコニア、ステンレス鋼、鍛造アルミニウムなどの高強度、耐蝕性、耐久性材料で構成される。羽根車３４は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維とＥＴＦＥからなる混合物などの繊維強化樹脂で構成される。作動物質Ｗは、パイプラインに直接組み込むことができる封止された流路を備え、異物が作動物質Ｗの流れに入る危険性が小さくなる。作動物質はまた、潤滑して、ブッシュ４８がシャフト４６の周りに回転するのを容易にするために、羽根車３４を通って循環する。例えば、作動物質Ｗは、シャフト４６上に配置された軸方向溝５９に沿ってブッシュ４８の内径部に流入することができる。
【００１２】
羽根車３４は、ブッシュ４８と内側駆動アッセンブリ３０の両方に連結されて、３つの部品がシャフト４６の周りに一体で回転する。ブッシュ４８は、摩耗面を有するベアリングを含み、このベアリングは、ブッシュ４８がシャフト４６の周りに回転するのを容易にする。内側駆動体５０は、磁石と、トルクをブッシュ４８および羽根車３４に伝達する他の手段と、を有する。内側駆動体５０は、本発明のキーレス結合によってブッシュ４８に連結されている。
【００１３】
図３は、ブッシュ４８および羽根車３４に取り付けられた内側駆動体５０の断面斜視図を示している。ブッシュ４８は、ラジアルベアリング６０、スペーサ６２、およびスリーブ６４を有する。内側駆動体５０は、ヨーク６６、駆動リング６８、磁石７０、スペーサ７２、および外側シェル７４を有する。羽根車３４は、ベーン７６を有する。ベーン７６は、羽根車３４内の半径方向開口を通って延びる螺旋分流器を有する。羽根車３４はベーン７６を利用して、ポンプ１０を流れる作動物質Ｗを加速する。作動物質Ｗはまた、通常はシャフト４６内の軸方向溝（図２）を通じて、ブッシュ４８の内径部と接触することができる。
【００１４】
ブッシュ４８は、作動物質Ｗを潤滑剤として利用する２つのジャーナルまたはスリーブタイプのベアリングを有する。１つの実施形態では、ブッシュ４８は、作動物質Ｗの薄膜がシャフト４６とベアリング６０の間に形成されて、ブッシュ４８の面を潤滑する部分流体膜潤滑を利用する。ラジアルベアリング６０およびスペーサ６２は通常、反応しないで作動物質Ｗと接触できる不活性材料からなる。１つの実施形態では、ラジアルベアリング６０は炭化珪素を含み、スペーサ６２はテフロンを含む。ラジアルベアリング６０は、静止シャフト４６の周りに回転する耐摩耗面を形成する。一方、スペーサ６２は、ラジアルベアリング６０よりも内径が若干大きいので、ブッシュ４８をシャフト４６に嵌合したときに、ラジアルベアリング６０の間に空洞が形成される。作動物質Ｗは、スペーサ６２とシャフト４６の間のこの空洞に閉じ込められて、ブッシュ４８を部分的に支持する薄膜ベアリングが形成される。スペーサ６２は、作動物質Ｗが循環する低抵抗面を提供する。通常、ブッシュ４８は、シャフト４６とラジアルベアリング６０の内径面との間に、約０．００３インチ（約０．００７６２ｃｍ）の空隙が形成されるように、シャフト４６に嵌合される。ラジアルベアリング６０およびスペーサ６２の外径部は、スリーブ６４内に封入されている。スリーブ６４もまた不活性材料からなり、反応しないで作動物質Ｗと接触することができる。ただし、スリーブ６４はまた、内側駆動体５０から伝達されたトルクを受け取るのに適切な材料で構成されなければならない。
【００１５】
内側駆動体５０は、外側駆動体４２から付与されたトルクを羽根車３４およびブッシュ４８に伝達する。内側駆動体５０は、ヨーク６６、駆動リング６８、磁石７０、スペーサ７２、および外側シェル７４を有する。ヨーク６６は、内側駆動体５０用の構造補強部材をなしている。ヨーク６６は、通常、鋳鉄や鋼などの磁性金属からなる。ヨーク６６はまた、駆動リング６８とともに、結合部７８で羽根車３４内の切欠きに挿入されたフランジを形成している。ヨーク６６の底部には、外側シェル７４と噛み合い連結をなすための隆起がつけられている。ヨーク６６は、磁石７０およびスペーサ７２を取り付けるプラットフォームを形成している。磁石７０は、外側駆動体４２の外側磁石アッセンブリ４４と磁気的に相互作用することができるように、外側駆動体４２（図２）内に収まる大きさとされた環状の磁石アレイを有する。磁石７０および外側磁石アッセンブリ４４は、電磁石、希土類磁石、鉄類などの任意の適切な磁性材料で構成されている。他の実施形態では、磁石７０は、外側駆動体４２の外側磁石アッセンブリ４４と相互作用する金属を含むトルクリングからなる。内側駆動体５０は、作動物質Ｗからヨーク６６、トルクリング６８、および磁石７０を遮断するために、外側シェル７４内に封入される。外側シェル７４は、シャフト４６のまわりに回転するように構成されたブッシュ４８を受ける内径部を有する環状部材で構成される。このため、駆動体５０の外側シェル７４は、ブッシュ４８のスリーブ６４に強固に結合される。具体的には、内側駆動体５０は、ブッシュ４８に圧力ばめされ、このブッシュは、内側駆動体５０に食い込んで、ブッシュ４８と内側駆動アッセンブリ３０の間の相対的な回転を防止する複数の保持部材を有する。
【００１６】
図４は、ポンプ１０のブッシュ４８、内側駆動体５０、および羽根車３４からなる分解図を示し、この図では、本発明のキーレス結合の回転防止グリップ８０が示されている。羽根車３４は、ポンプ１０を流れる作動物質Ｗをフロントシュラウド７７Ａとバックシュラウド７７Ｂの間で加速するベーン７６を有する。羽根車３４は、また、内側駆動体５０の複数の切欠き８４と結合する複数の突起８２を有する。突起８２および切欠き８４はともに圧力ばめされて、図３に示すように、結合部７８を形成する。内側駆動体５０はまた、内側面８８を含む中央穴８６を有する。内側駆動体５０は、概ね環状の形状を有する、全体的に平滑で封止された胴体を形成するように、外側シェル７４に封入されている。同様に、ブッシュ４８の外径部は、ブッシュ４８が、外側面９０を備えた、概ね円筒形状の、全体的に平滑な胴体を形成するように、外側スリーブ６４に覆われている。ブッシュ４８は、また、シャフト４６を受ける大きさとされた内側穴９２を有する。
【００１７】
外側面９０は、表面９０から半径方向に突出する突起からなる回転防止グリップ８０を有する。ブッシュ４８を内側駆動体５０の内側穴８６に完全に挿入すると、外側面９０は内側面８８に隣接して、回転防止グリップ８０が外側面９０と内側面８８の間に配置される。外側スリーブ６４の外径は、スリーブ６４と内側面８８の間がすきまばめになるような寸法とされる。他の実施形態では、ブッシュ４８を穴８６に挿入したときに、緩い圧力ばめとなるように、外側スリーブの外径が、内側穴８６の直径よりも若干大きくなっている。回転防止グリップ８０の高さは、ブッシュ４８が穴８６に十分遠くまで押し込まれて、回転防止グリップ８０が内側面８８と係合したときに、きつい圧力ばめ結合が形成されるような寸法とされる。回転防止グリップ８０は、スリーブ６４の端面まで延びていないので、ブッシュ４８は、回転防止グリップ８０が出現するまで、ブッシュ４８の片側から内側穴８６により容易に挿入される。例えば、１つの実施形態では、回転防止グリップは、スリーブ６４の約６０％にわたって延在する。さらに、外側面９０および内側面８８は、形状が円形であるので、ブッシュ４８は任意の半径の向きで内側穴８６に嵌合する。これは、半径の向きが合うようにブッシュ４８を内側駆動体５０と整列させる必要をなくして、組み立てを容易にする。さらに、ブッシュ４８を穴８８から繰り返して取り外すことができるので、内側駆動アッセンブリ３０の保守または修理を容易に行うことができる。
【００１８】
図５は、図４にある１つの回転防止グリップ８０の接近図を示している。回転防止グリップ８０の具体的な形状、数量、および配置は、回転防止グリップが使用されるポンプの特定の設計パラメータに合わせて設定される。例えば、回転防止グリップ８０の設計は、内側駆動体５０からブッシュ４８に必要なトルクを伝達するように、摩擦係数などの、スリーブ６４および外側シェル７４の材料特性に応じて選択される。回転防止グリップ８０の設計はまた、ブッシュ４８を内側駆動体５０に挿入するのに必要な力が所望のものとなるように選択することができる。示した実施形態では、回転防止グリップ８０は、ブッシュ４８の長さ方向に沿って軸方向に配置された細長いストリップからなる。この細長いストリップの特定の配置では、８つの回転防止グリップがスリーブ６４の外側表面の周りに等間隔に離間している。このため、スリーブ６４は、対称性の断面を有していて、ブッシュ４８は穴８６内で自己整列する、すなわち、それ自体で心出しをする。図３および図４の実施形態の場合、細長いストリップは、高さが約０．０１５インチ（約０．０３８１ｃｍ）で、幅が約０．０７５インチ（約０．１９０５ｃｍ）である。上記のように、回転防止グリップ８０は、スリーブ６４の端面まで延びていない。示した実施形態では、回転防止グリップ８０は、スリーブ６４の端から約１／２インチ（約１．２７ｃｍ）だけ離れて止まっている。スリーブ６４および外側シェル７４は、炭素充填材を２０％有するＥＴＦＥからなる。一方、他の実施形態では、外側シェル７４およびスリーブ６４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの他の高強度で耐蝕性のポリマー材料からなる。炭素充填材または他のかかる同様の添加物は、スリーブ６４およびシェル７４内に含有されて強度を高め、負荷がかかっているときに回転防止グリップ８０が剪断されるのを防止する。回転防止グリップ８０を使用すると、回転防止グリップ８０をスリーブ６４内にモールド成形するか、または機械加工することができ、一方、スリーブ６４は平滑なままなので、スリーブ６４とシェル７４の両方に高精度のキー溝を加工する必要がなくなる。一方、他の実施形態では、回転防止グリップ８０をシェル７４に作ることができ、一方、スリーブ６４は平滑なままである。いずれの実施形態でも、回転防止グリップ８０は、スリップなく係合するように、対向する平滑面を変形させる。
【００１９】
図６は、回転防止グリップ９４が第１の胴体９８の面９６から突出して、第２の胴体１０２の面１００と係合する本発明の実施形態を示している。第１の胴体９８および第２の胴体１０２は、同軸部品の結合部に見出すことができる任意のタイプの軸系部品を構成する。１つの実施形態では、第１の胴体９８はシャフトを構成し、第２の胴体１０２は、シャフト受けを構成する。別の実施形態では、第１の胴体９８はスリーブ６４を構成し、第２の胴体１０２はシェル７４を構成する。第１の胴体９８および第２の胴体１０２はともに嵌合されて、一方の胴体が他方の胴体内に同軸に配置される。したがって、面９６は面１００に隣接する。１つの実施形態では、第１の胴体９８と第２の胴体１０２は２つの胴体間に空隙が形成されないようにともに圧力ばめされる。図６に示すような他の実施形態では、面９６と面１００の間にギャップが残るようにすきまばめされる（図６に示すギャップは、説明のために誇張されている）。いずれの場合にも、第１の胴体９８と第２の胴体１０２の嵌合部には、回転防止グリップ９４が含まれて面１００を変形させる。具体的には、回転防止グリップ９４は、他方の平滑面１００を波形にする。この波形部は、回転防止グリップ９４と係合して、第１の胴体９８と第２の胴体１０２の間の相対的な回転を防止する。そのうえ、圧力ばめ結合によって、面９６が回転防止グリップ９４を圧縮するようになり、グリップ９４の縁部が丸くなる。さらに、グリップ９４は若干圧縮された状態になって、スリーブ６４をシェル７４にさらにロックする。これらの変形はほとんど弾性的であるので、圧力ばめ結合を解除すると、面１００およびグリップ９４は、それらの変形前の状態に実質的に戻る。第１の胴体９８および第２の胴体１０２によって保持されたままの塑性変形が幾らか残る。しかし、この塑性変形が第１の胴体９８および第２の胴体１０２の再組み立ての妨げにはならないという点で、塑性変形は限定される。例えば、グリップ９４の縁部は、丸みが付いたままになることがあり、非常にわずかな湾曲が面１００に残ることがある。しかし、グリップ９４の高さは、面１００に残る塑性湾曲よりも実質的に大きいので、第１の胴体９８および第２の胴体１０２の再結合時に、新たな圧力ばめ結合が確立される。
【００２０】
様々な実施形態では、回転防止グリップ９４の配置および数量は、速度が速くなりすぎた状況の場合に、第１の胴体９８および第２の胴体１０２の間でスリップが可能なように設定される。例えば、ポンプ１０（図２）の場合、駆動モータ２６は、過剰な電力を供給されることがあって、ポンプ１０が作動するように設計された速度を超えて駆動モータが回転し、これは、羽根車３４と裏当て５４またはシェル３２との望ましくない接触をもたらすことがある。したがって、回転防止グリップ９４は、最大量のトルクを伝達し、そのしきい値レベルを超えてスリップが発生するように設計することができる。ただし、回転防止グリップ８０を設計する際に、起こる可能性があるスリーブ６４およびシェル７４の溶解と焼き付きを回避するように、スリーブ６４およびシェル７４を構成する材料の温度限界に、特に注意を払わなければならない。したがって、所望の量のトルクを伝達する十分な歪力の圧力ばめと、スリップを可能にする能力がある圧力ばめとの間でバランスを取らなければならない。
【００２１】
このように、回転防止グリップ９４は、同軸の軸系部材を結合し、それらの相対的な回転を制限する、簡便で、低価格で、かつ効果的な手段を形成する。回転防止グリップ９４は、製造コストを増加させる厳しい寸法公差でキー溝を加工する必要なしに、軸系部材の対向面に容易に製造される。したがって、ブッシュ４８および内側駆動体５０の互換性がより高くなる。回転防止グリップ９４はまた、２つの部材を整列させる、またはクロックする（ｃｌｏｃｋｉｎｇ）必要なしに、一方の軸系部材を他方の軸系部材に容易に初期挿入する助けとなる。回転防止グリップ９４は、遠心ポンプおよび他の軸系用途に一般的に付随するトルク負荷を移送できる、きつく締まった堅固な結合を形成する。回転防止グリップ９４はまた、再組み立て可能な態様で、軸系部品を迅速かつ容易に分解するのを可能にする。
【００２２】
好ましい実施形態を参照して本発明について説明したが、当業者ならば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、基本形態および細部にわたって変更できると分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のキーレス軸系結合を使用する磁気駆動式遠心ポンプを示している。
【図２】内側駆動アッセンブリを示す、図１の遠心ポンプの概略的な断面図である。
【図３】図２の遠心ポンプの内側駆動アッセンブリの断面斜視図を示している。
【図４】本発明のキーレス結合の回転防止グリップを示す、図３の内側駆動アッセンブリの分解図を示している。
【図５】図４の回転防止グリップの接近図を示している。
【図６】本発明の回転防止グリップを用いてともに結合された２つの軸系部材を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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