CN102235370A - 浸水式立式泵浦结构改良 - Google Patents

Abstract

一种浸水式立式泵浦结构改良，包含正压排气轴封装置、泵浦连结组、出口管固定组等，其中正压排气轴封装置系安装在支撑管之容室空间及轴心上端的位置，能隔离并降低液体蒸气分子沉积产生的结晶及其表面覆盖速率，延长定期维修保养的时程与减少更换轴封零件的次数；泵浦连结组系安装在支撑管上方，用来连结支撑板能快速拆装以增加保养维修的便利性，出口管固定组也是用来提高维修时泵浦可拆装的方便性；本发明可降低结晶生成速率而减少对马达轴心轴封的伤害，及避免腐蚀性蒸气进入马达导致故障，并提供方便的拆装结构，且可改善定期清除结晶物的人力负担。

Description

浸水式立式泵浦结构改良

技术领域

本发明系有关于浸水式立式泵浦结构改良。

背景技术

在防止飞溅及液位的控制上，台湾专利第M360944号已有很好的成果，并有效延长泵浦使用寿命。但在长期使用下，靠近轴封附近的零件表面仍会有因高温液体蒸气分子沉积产生的结晶，而此种结晶的硬度及表面附着力都相当高并不容易清除，因此必须定期保养清理才能确保轴封的使用寿命。而在定期清理的工作程序是必须把整台泵浦做充分拆解的动作，因此增加定期维护的工作时间及人力负荷。

如图1所示习用之引证案1：在改善产品维护的方便性方面，习知的技术是有些厂商会在支撑管91上方与马达98的支撑板94下方加上容易拆装的连结件911，并同时在出口管92上位于支撑板94下方或泵浦前盖93出口处增加一组由任接头921，但此一由任接头921系处于沉浸高温药液中或处于高温筒槽内，而导致在高压力操作下而常有泄漏发生，甚至由任接头921无法锁紧而松动泄漏导致输出压力降低或压力不足。

如图所示，支撑管91用来连接支撑板94与泵浦前盖93，其中支撑管91上方的连结件911系为方便拆卸的连结装置，支撑管91的下方则连结泵浦前盖93，而且二者是以牢固焊接方式固定。另一个方便的拆卸装置为出口管92上的由任接头921，且由任接头921位于支撑板94的下方，出口管92系为泵浦前盖93的出口管路并直接牢固地焊接在泵浦前盖93上，由于上述二个装置，在维修保养时可以很容易地分开支撑板94与支撑管91，引证案一的弱点在于由任接头921处于支撑板94的下方，常因液温过高而导致强度降低而产生高压泄漏。

如图2所示习用之引证案2：在减少定期维护次数方面有些厂商则直接思考改用耐磨耗的材质，以延长定期维护保养的时程。其中一种方案，例如欧洲专利第EP0867620B1号，是使用陶瓷迷宫环组95来取代寿命较短的V形油封984，并在迷宫轴封的上方增加一个随轴转动(具混合功能)的旋转圆盘96，但此一方案需要较高的成本来制作陶瓷迷宫环组95，由于药液蒸气结晶的附着力很强，很不容易自行脱落而需要定期清理保养，当结晶颗粒尺寸过大时会加速磨损陶瓷迷宫环组95，导致迷宫之密封间隙扩大而使腐蚀性蒸气泄漏，虽然该方案进一步采用PTFE材质涂布在陶瓷迷宫环组95的表面，但在药液结晶颗粒磨蚀下该保护层容易破损，而使结晶颗粒在外露的陶瓷表面持续沉积成长进而磨损陶瓷表面，最后导致陶瓷迷宫环组95丧失隔离的效果，该方案又为避免磨损时药液蒸气直接附着在马达轴封982上，而增加了一个随轴转动的旋转圆盘96，来加强药液蒸气与外部空气的混合，以降低蒸气的浓度，但实际上此旋转圆盘96并没有把药液蒸气完全输送到外部，仍残留高浓度的蒸气停留在马达轴心981附近，并产生结晶导致马达轴封982磨损，进而损坏马达轴承。

如图所示，容室空间90系由马达座985与支撑座97所建构的空间，内部装设有一组陶瓷迷宫环组95与一个随轴转动的旋转圆盘96，此空间是透过固定螺丝941紧锁马达座985与支撑座97所构成，当药液蒸气穿过固定陶瓷环952与转动陶瓷环951之间的迷宫缝隙流动至旋转圆盘96时，希望透过旋转圆盘96的离心力将药液蒸气从马达座985之下方排气孔961与上方排气孔962排出，若有药液蒸气继续上升至容室空间90上方的马达98侧时，由固定密封环983与V形油封984作阻挡，由于迷宫缝隙仍持续会有少量的蒸气通过，且旋转圆盘96只有混合的功能，故仍会有蒸气残留沉积在固定密封环983上导致V形油封984损坏，加上旋转圆盘96在旋转时产生的离心力也会使得旋转圆盘96的下方侧接近迷宫出口的地方，产生离心负压而加速吸引蒸气向上通过，而导致容室空间90上方的蒸气浓度过高，加速蒸气沉积在固定密封环983的表面而产生结晶，这些因素为引证案二的设计弱点，也就是无法延长定期维护的间隔时间或因疏于维护时容易导致损坏。

综合以上习用的泵浦运转现象，针对蚀刻制程的应用需求，改善药液蒸气沉积产生结晶硬块问题的低成本解决方案，将是当前符合客户需求的方案，而解决方案必须面对的核心问题如下：

(1)气体分子沉积是无法避免的物理现象，定期清除是维护泵浦使用寿命必要手段，气体分子在不同材质的附着力有很大不同，若表面附着力比较低，将较不容易附着，若结晶的附着力太强，保养清理将变得不容易并会加速磨损。

(2)塑料材质的由任在高温高压条件下，结构强度降低导致由任接头泄漏的问题。

以上引证案的解决方案并无法有效解决问题，以下为本发明的对策：

(1)气体分子沉积问题：采用低附着力材质的正压排气轴封装置，引进外部空气降低药液蒸气浓度，以减少蒸气分子的沉积，其中正压排气的方法是把经由密封零件逸出的蒸气分子完全排出到泵浦外。

(2)快速拆装问题：采用新的出口管固定组，使由任能保持在支撑板上方，能获得厂房内空气充分冷却散热，而不必安装在高温槽内或沉进液面下，且能减轻拆装的人力负荷。

发明内容

本发明之主要目的在于提供一种浸水式立式泵浦结构改良，系在泵浦上装置正压排气轴封装置、泵浦连结组、出口管固定组等装置，正压排气轴封装置能隔离并降低液体蒸气分子沉积产生的结晶及其表面的覆盖速率，延长定期维修保养的时程与减少更换轴封零件的次数。泵浦连结组与出口管固定组系用来连结支撑板能快速拆装以增加保养维修的便利性，降低定期清除结晶物的人力负担。

为此提供一种浸水式立式泵浦结构改良，包含马达连结板、支撑板、支撑管、马达、泵浦本体组、正压排气轴封装置、泵浦连结组、出口管固定组等零件，其中：正压排气轴封装置，是由密封转子、V形油封及及低附着力内衬组所组成，密封转子被安置在低附着力内衬组中心孔内的相对位置，并被固定在轴心上使密封转子上的离心排气扇随轴旋转，而与低附着力内衬上方孔形成一个风扇流道，构成一完整风扇结构，离心排气扇出入口则装设在马达连结板上；低附着力内衬组系被安装在由马达连结板的中央孔、支撑板中央孔与支撑管上方开口所建构出的一个容室空间内，其内部的轴孔空间用来容纳密封转子；V形油封系被安装在密封转子的下方密封组沟槽上，用来配合低附着力内衬组的下表面形成轴封；正压排气轴封装置除了利用V形油封来减少药液蒸气进入马达轴封外，离心排气扇引进外部空气隔绝药液蒸气的向上扩散，低附着力内衬组配合密封转子提供风扇的功能与密封的功能以外，可以大幅减少药液结晶的生成并降低结晶物的表面附着力以方便清理；出口管固定组，配合泵浦连结组形成一个方便拆卸的泵浦本体，为了方便拆装并固定出口管，出口管连结件装设在出口管的上方，且出口管组连结件能经由O形环紧密安装在支撑板出口孔内，能确保由任接头位于支撑板的上方，且能与出口管及由任下方接头三者分别牢固焊接，其中出口管固定组的外径比由任下方接头的外径大，因此在维修保养时，出口管固定组能由支撑板出口孔下方取出，可以很容易地分开支撑板与泵浦本体。

兹佐以图式详细说明本发明如下：

附图说明

图1：系习用引证案一之立体示意图。

图2：系习用引证案二之剖面示意图。

图3A：系本发明之结构改良相关装置及功能示意图。

图3B：系本发明之正压排气轴封装置容室空间示意图。

图4A：系本发明之正压排气轴封装置立体示意图。

图4B：系本发明之低附着力内衬组剖面示意图。

图4C：系本发明之密封转子剖面示意图。

图5：系本发明之正压排气轴封装置的细部结构及功能示意图。

图6：系本发明之正压排气轴封装置安装位置示意图。

图7：系本发明之立式浸水泵浦结构剖面示意图。

图8：系本发明之泵浦零件拆解组装示意图。

主要组件符号说明

1：马达连结板

11：马达轴心与马达连结板的缝隙空间

12：马达连结板空气吸入口

13：马达连结板的空气排出槽

14：马达连结板下缘

15：马达连结板中央孔

16：缝隙空间

17：马达连结板上缘容室

2：支撑板

21：支撑板定位平面

23：支撑板下缘

24：容室空间

25：支撑板出口孔

26：支撑板中央孔

3：泵浦连结组

31：泵浦连结组的上缘

32：泵浦连结组的内孔

33：泵浦连结螺丝组

34：泵浦本体

4：前盖

41：前盖板

42：叶片组

43：叶轮螺帽

5：正压排气轴封装置

51：密封转子

511：密封组沟槽

512：密封组上端

513：转子肋盘

52：离心排气扇

521：离心排气扇出入口

53：低附着力内衬组

531：低附着力内衬上方孔

532：低附着力内衬下方孔

533：低附着力内衬组下表面

534：正压空气隔离室

535：低附着力内衬组内壁上环面

536：低附着力内衬组容室空间

54：V形油封

6：支撑管

61：支撑管最高孔位

62：支撑管上缘

63：支撑管上方开口

7：马达

71：马达轴心

8：出口管

81：出口管固定组

82：由任接头

821：由任下方接头

90：容室空间

91：支撑管

911：连结件

92：出口管

921：由任接头

93：泵浦前盖

94：支撑板

941：固定螺丝

95：陶瓷迷宫环组

951：转动陶瓷环

952：固定陶瓷环

96：旋转圆盘

961：下方排气孔

962：上方排气孔

97：支撑座

98：马达

981：马达轴心

982：马达轴封

983：固定密封环

984：V形油封

985：马达座

A1：流入流线

A2：流出流线

A3：向槽内流动之流线

具体实施方式

图3A和3B为本发明主要装置之位置及功能说明，如图3A所示，在马达7下方安装马达连结板1及支撑板2，在支撑管6上方焊接泵浦连结组3，用来与支撑板2连接，马达连结板中央孔15、支撑板中央孔26与支撑管上方开口63建构出一个容室空间24，如图3B所示，该容室空间24系位于马达轴心71上端用来放置正压排气轴封装置5，支撑板出口孔25则用来安装出口管固定组81。

图3B所示，泵浦连结组3与支撑管6牢固焊接一起，另外在出口管8上牢固地焊接出口管固定组81和由任下方接头821，出口管固定组81经由O形环固定在支撑板的出口开孔25；正压排气轴封装置5的V形油封54，系用来隔绝支撑管6上方的腐蚀性蒸气，隔绝功能系配合低附着力内衬组53来达成，正压排气轴封装置5的密封转子51，其上方设有离心排气扇52系用来排出经由V形油封54逸出之腐蚀性蒸气，其排气功能系藉由吸入泵浦外部空气来排除残留的腐蚀性蒸气；本发明之方便拆装功能系藉由拆装焊接在支撑管6上的泵浦连结组3的螺丝组与松开出口管上之由任接头82并把其上的由任下方接头821移出支撑板出口孔25来达成，其中由任下方接头821系与出口管固定组81焊接在一起，并可以经由支撑板出口孔25向下方移出，由以上的装置构成泵浦本体34(请参阅图7、8)方便拆装的结构及功能。

图4A为本发明之正压排气轴封装置5之3D立体图，正压排气轴封装置5是由密封转子51、V形油封54及低附着力内衬组53所组成；其中密封转子51被安装在低附着力内衬组容室空间536内，离心排气扇52位于密封转子51的上方并与低附着力内衬组上方孔531构成风扇流道，而在密封转子51的下方置放V形油封54与低附着力内衬组53构成接触式密封，成为一个功能完整的轴封结构。

图4B为本发明之低附着力内衬组53之剖面示意图，低附着力内衬组53系用来容纳密封转子51，其中低附着力内衬上方孔531与密封转子51的离心排气扇52形成一个风扇流道，而密封转子51分别都与低附着力内衬下方孔532及低附着力内衬组内壁上环面535形成高流动阻力的间隙，低附着力内衬组下表面533与V形油封54组成一个接触式密封，正压空气隔离室534用来容纳离心排气扇52运转所产生的正压流动空气。

图4C为本发明之密封转子51的剖面示意图，离心排气扇52位于密封转子51的上方，将泵浦外部空气从马达连结板1引入离心排气扇出入口521来稀释药液蒸气浓度，并可在密封转子51下方的密封组沟槽511置放V形油封54，不让药液蒸气向上逸出。

图5为本发明之正压排气轴封装置5之细部结构示意图，正压排气轴封装置5的密封转子51，被安置在低附着力内衬组53内的相对位置，藉由螺丝组通过密封组上端512与马达轴心71锁紧固定，使密封转子51上的离心排气扇52随轴旋转，并与低附着力内衬上方孔531形成一个风扇流道，构成一完整风扇结构；正压排气轴封装置5的低附着力内衬组53，被安装在由马达连结板中央孔15、支撑板中央孔26与支撑管上方开口63所建构出的一个容室空间24内，其内部的轴孔空间用来容纳密封转子51；正压排气轴封装置5的V形油封54，系被安装在密封转子51的下方密封组沟槽511上，用来配合低附着力内衬组53的下表面533形成轴封作为阻挡药液蒸气的第一道防墙。

蚀刻制程药液之桶槽本身系有通大气，桶槽内的蒸气会向外逸出到厂房内，这些药液蒸气会由厂房内的废气回收装置处理，以确保厂内空气为无污染。支撑管内部的高温高浓度气体分子会向上及向外扩散，其中槽内一部份的蒸气会接触到V形油封54及低附着力内衬下表面533，高温高浓度气体分子若由V形油封54的间隙往上方流动时，离心排气扇52运转时会吸入空气而把向上逸出的蒸气排出，其运作原理为由马达连结板空气吸入口12将外部低浓度气体带往离心排气扇吸入口521，如流线A1所示，并经由离心排气扇52的出口经马达连结板的空气排出槽13排出到泵浦外，如流线A2所示，也就是蒸气分子永远会受到吸入的空气循环(之稀释)而减缓沉积在马达轴心密封上，进而延长马达定期清理结晶物的时程，也就是泵浦密封装置的清理结晶时程也会延长。

一般运转情况下，离心排气扇52在运转时将吸入的空气藉由离心力的作用使空气的压力提高后再由马达连结板的空气排出槽13排出，并且会在低附着力内衬组53的正压空气隔离室534中产生环形流动，而这些正压的空气也会经由转子肋盘513下方与低附着力内衬组内壁上环面535所组成的间隙向下流动，并会穿过V形油封54的间隙向槽内产生微量的流动，如流线A3，这些向下流动的空气也会有效减少药液蒸气的向上逸出。

桶槽内部的高温高浓度气体分子会很容易在固体零件表面凝结或沉积，因此低附着力内衬组53的功能即是降低附着的可能性，并降低产生结晶物的附着力，使定期清理的工作变的更容易执行，其中低附着力内衬组下表面533是一圆锥斜面设计，让少量蒸气凝结的液体水滴能向侧边下方流动，而流到支撑管内的槽液中。

图6为本发明之正压排气轴封装置之安装位置说明，正压轴封装置5系置于由马达连结板中央孔15、支撑板中央孔26与支撑管上方开口63建构出一个容室空间24，安装完毕后会在马达7与马达连结板1中间形成三个气室空间，即马达连结板上缘容室17，马达轴心71与马达连结板的缝隙空间11及马达连结板下缘14与正压轴封装置5的缝隙空间16，正压轴封装置5的功用即是让气体分子容易从马达连结板空气吸入口12进入到缝隙空间16，并进入离心排气扇出入口521内，使药液蒸气不容易从缝隙空间11流动到马达连结板上缘容室17，进而在马达轴心密封装置上产生结晶损坏马达轴承。支撑管上缘62系嵌入在泵浦连结组的内孔32上并牢固焊接，泵浦连结组3的上缘31嵌入支撑板2的下方内孔，让泵浦连结组3与支撑板下缘23透过泵浦连结螺丝组33锁紧，且同时锁紧马达连结板下缘14与支撑板上缘22。

图7为本发明之立式浸水泵浦结构剖面图，泵浦连结组3的功用是与出口管固定组81形成一个方便拆卸的泵浦本体34，含泵浦连结组3、支撑管6、前盖4与出口管8，泵浦连结组3系置于为支撑管最高孔位61的上方，支撑管6系与前盖4作牢固焊接，另外，出口管8的中间不设有任何由任接头，出口管8在穿过支撑板出口孔25后，在支撑板2的上方设有由任接头82，为了方便拆装并固定出口管8，在出口管8的上方设有出口管固定组81并与由任下方接头821三者分别牢固焊接，由于出口管固定组81的外径比由任下方接头821的外径大，且出口管固定组81系经由O形环紧密安装在支撑板出口孔25，因此在维修保养时可以很容易地分开支撑板2与泵浦本体34，泵浦本体34的由任接头82位于支撑板2上方，平时运转时不会直接接触药液而受到影响。

图8为本发明之泵浦零件拆解组装示意图，维修保养时将出口管8上方的由任接头82松开后，将泵浦从机台搬运下来，接着将前盖板41、叶轮螺帽43及叶片组42拆解下来，再将泵浦连结组3上的泵浦连结螺丝组33松开，即可将支撑管6取出，连同出口管固定组81从支撑板出口孔25取出，反之即为组立过程，动作极为简单，可减少拆装的时间，降低维修的人力负荷。

综上所述，本发明适于发生蒸气分子沉积之浸水式立式泵浦，系于泵浦内部安装正压排气轴封装置5、泵浦连结组3及出口管固定组81等装置，此一低成本的简单结构可以有效地透过正压排气减少泵浦内部的蒸气分子沉积，以及提供方便的拆装结构降低维修保养的人力负荷。

Claims (13)

1.一种浸水式立式泵浦结构改良，包含马达连结板、支撑板、支撑管、马达、泵浦本体组、正压排气轴封装置、泵浦连结组、出口管固定组等零件，其特征如下：

正压排气轴封装置，是由密封转子、V形油封及及低附着力内衬组所组成，密封转子被安置在低附着力内衬组中心孔内的相对位置，并被固定在轴心上使密封转子上的离心排气扇随轴旋转，而与低附着力内衬上方孔形成一个风扇流道，构成一完整风扇结构，离心排气扇出入口则装设在马达连结板上；低附着力内衬组系被安装在由马达连结板的中央孔、支撑板中央孔与支撑管上方开口所建构出的一个容室空间内，其内部的轴孔空间用来容纳密封转子；V形油封系被安装在密封转子的下方密封组沟槽上，用来配合低附着力内衬组的下表面形成轴封；正压排气轴封装置除了利用V形油封来减少药液蒸气进入马达轴封外，离心排气扇引进外部空气隔绝药液蒸气的向上扩散，低附着力内衬组配合密封转子提供风扇的功能与密封的功能以外，可以大幅减少药液结晶的生成并降低结晶物的表面附着力以方便清理；

出口管固定组，配合泵浦连结组形成一个方便拆卸的泵浦本体，为了方便拆装并固定出口管，出口管连结件装设在出口管的上方，且出口管组连结件能经由O形环紧密安装在支撑板出口孔内，能确保由任接头位于支撑板的上方，且能与出口管及由任下方接头三者分别牢固焊接，其中出口管固定组的外径比由任下方接头的外径大，因此在维修保养时，出口管固定组能由支撑板出口孔下方取出，可以很容易地分开支撑板与泵浦本体。

2.如权利要求1所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心排气扇可以是密封转子上一体成型的叶片，也可以是独立的扇叶结构而附加在密封转子的上方部。

3.如权利要求1所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中低附着力内衬组可以为了降低成本而分成复数个零件。

4.如权利要求1所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心风扇出入口也可装设在支撑板上。

5.如权利要求1所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心风扇出入口也可分别装设在马达连结板与支撑板上。

6.如权利要求1所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中出口管固定组也可以与出口管一体成型者。

7.一种浸水式立式泵浦结构改良，包含马达连结板、支撑板、支撑管、马达、正压排气轴封装置等零件，其正压排气轴封装置特征如下：

正压排气轴封装置，是由密封转子、V形油封及低附着力内衬组所组成，密封转子被安置在低附着力内衬组中心孔内的相对位置，并被固定在轴心上使密封转子上的离心排气扇随轴旋转，而与低附着力内衬上方孔形成一个风扇流道，构成一完整风扇结构，离心排气扇出入口则装设在马达连结板上；低附着力内衬组系被安装在由马达连结板中央孔、支撑板中央孔与支撑管上方开口所建构出的一个容室空间内，其内部的轴孔空间用来容纳密封转子；V形油封系被安装在密封转子的下方密封组沟槽上，用来配合低附着力内衬组的下表面形成轴封，正压排气轴封装置除了利用V形油封来减少药液蒸气进入马达轴封外，离心排气扇引进外部空气隔绝药液蒸气的向上扩散；低附着力内衬组配合密封转子提供风扇的功能与密封的功能以外，可以大幅减少药液结晶的生成并降低结晶物的表面附着力以方便清理。

8.如权利要求7所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心排气扇可以是密封转子上一体成型的叶片，也可以是独立的扇叶结构而附加在密封转子的上方部。

9.如权利要求7所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中低附着力内衬组可以为了降低成本而分成复数个零件。

10.如权利要求7所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心排气扇出入口也可装设在支撑板上。

11.如权利要求7所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中离心排气扇出入口也可分别装设在马达连结板与支撑板上。

12.一种浸水式立式泵浦结构改良，包含泵浦本体、支撑板、泵浦连结组、出口管固定组等零件，其出口管固定组特征如下：

出口管固定组，配合泵浦连结组形成一个方便拆卸的泵浦本体，为了方便拆装并固定出口管，出口管固定组装设在出口管的上方，且出口管组连结件能经由O形环紧密安装在支撑板出口孔内，能确保由任接头位于支撑板的上方，且能与出口管及由任下方接头三者分别牢固焊接，其中出口管固定组的外径比由任下方接头的外径大，因此在维修保养时，出口管固定组能由支撑板出口孔下方取出，可以很容易地分开支撑板与泵浦本体。

13.如权利要求其12所述的浸水式立式泵浦结构改良，其特征在于，其中出口管固定组也可以与出口管一体成型者。

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