406166 A7 _B7五、發明說明（f ) 發 ___ 屬 域 領 術 技 明 發 本 有 是 乃 而 细 詳 更 若 置 裝 衡 平 力 推 關 有 t 者 mo置 d 裝 ne衡 an平 (C力 泵推 機之 動 性 電特 封衡 密平 在力 如椎 例其 關高 提 外 格 可 題 課 的 決 解 擬 明 發 和 術 枝 知 習 旋 此 在 裝 和 軸 轉 旋 有 具 泵 機 動 電 封 密 的 用 0 來 從 轉心轉 旋離旋 於之在 口輪於 開葉由 自的。 ，轉出 者旋排 泵由被 機藉 ， 動 ，口 電體出 封流排 密的的 種引向 此吸方 按所徑 〇 口 半 輪引於 葉吸口 動的開 的向自 蚰方而 轉蚰力 力 有此電 加填封 向裝密 方抵的 力壓來 推被年 在輪近 便葉 K 輪此所 葉即。 動泉轉 ，機旋 故動之 緣電輪 的封葉 口密礙 引的 g 吸統 ， 了傳壁 設，內 開而室 向從的 方。輪 蚰勁« 力衡 推平 生力 發推 體此 流 ， 的常 。引通 構吸。 機所礙 衡因阻 平止轉 力防旋 推是之 有乃輪 具構葉 都機的 乎衡來 幾平帶 謂力所 可推力 泵樺聒 機此向 動 方 體得 茼 使 圓 ， 的部 狀陷 環凹 為的 成面 形周 面内 背狀 輪筒 葉圓 的有 孔具 衡而 平殻 有機 具於 :於設 有將人 具).插 構(1藉 機 ， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 間 面 周 內 狀 茼 圓D 的禾 部 } 丨 Θ 陷 C 凹 f 述ri 上(0 和口 面孔 周定 外固 的的 體成 筒形 阆所 述隙 h 間 由之 面出 同凸 如一 及第 ， 的 面成 周形 内所 體殻 茼機 圓於 此出 和凸 面般 底間 體空 筒部 圖內 述體 上筒 由圓 ) 述 述出 上凸 起 2 比第 和狀 ，環 面的 的軸 向轉 面旋 隔繞 間圍 定而 所 ， 有成 具形 面出 底凸 述為 上更 自出 ,凸 上的 1 臨部第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406166 A7 _B7_ 五、發明說明（> ) 部外周而所形成的推力平衡室， (3)由面向上述第2凸出部的葉輪背面的先端面和葉 輪背而所形成的可變孔口。 依照此種推力平衡機構者，雖因動葉輪旋轉而藉其離 心力流體便自流體Μ徑向被排出去，但以雔心方向被排 出的流體的一部分即通過前述固定孔口流入推力平衡室 。流進此推力平衡室的流體乃經由可變孔口而流出推力 平衡室外，從推力平衡室流出的流體便通過平衡孔，而 和被排出的流體合流。 假如，被吸引棑出的流體壓力一高，葉輪即受自朝向 推力方向的壓力，葉輪背面便接近該背面擬往向的機殼 而。 可是，因流體的壓力而通過固定孔口的流體流量也增 加，推力平衡室内的流體壓力會上昇。這麽一來，藉由 椎力平衡室内的流體壓力之增加，使得自葉輪背面擬朝 向的機骹葉輪會遠離般，壓力便加在葉輪。而且，有時 杷此壓力稱之為自立力。因此推力平衡室内的流體壓力 ，奪輪乃杭其被吸引排出的流體壓力而移動。 如上所述，葉輪若從其背面擬往向的機骰遠離般移動 者，換言之，葉輪若從其背面擬注向的機殼面離開般偏 雛位置者，可變孔口的間隙即增大，流體壓力上昇的流 體更自此可變孔口迅速流出掉。其结果，推力平衡室內 的流體降低，因吸引排出的流體加諸於葉輪的推力方向 聒力會比推力平衡至內的流體壓力更大。藉Μ推力方向 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------ΓΊΙ —----X·'— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂!- -線- 406166 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明 ( ) 的 壓 力 > 葉 輪 即 朝 向 其 背 面 擬 往 向 的 機 殼 偏 wtn 離 其 位 置 〇 如 上 所 述 « 因 應 固 定 孔 口 的 間 隙 及 可 變 孔 □ 的 間 隙 甚 至 於 推 力 平 衡 室 的 容 積 • 俾 使 推 力 平 衡 室 内 的 壓 力 和 吸 引 排 出 流 體 的 壓 力 能 成 為 平 衡 般 » 使 葉 輪 的 位 置 可 變 而 謀 求 推 力 方 向 上 旋 轉 軸 之 平 衡 〇 但 是 9 按 習 知 具 有 這 種 構 造 的 推 力 平 衡 裝 置 者 > 當 注 η 到 推 力 平 衡 室 時 9 葉 輪 的 背 面 為 旋 轉 面 而 往 向 此 葉 輪 tflll 的 機 殻 面 卻 是 固 定 面 〇 從 而 9 流 入 此 推 力 平 衡 室 的 流 體 乃 受 白 因 葉 輪 旋 轉 的 角 運 動 能 * 而 和 葉 輪 之 旋 轉 一 起 旋 轉 0 故 在 推 力 平 衡 室 内 則 流 體 因 與 葉 輪 Tfnl 一 起 旋 轉 而 其 流 通 路 的 阻 力 會 極 為 增 大 〇 挟 在 旋 轉 面 和 固 定 面 間 的 流 Μ 體 流 通 路 阻 力 > 和 俱 與 旋 轉 面 旋 轉 的 流 體 周 速 之 平 方 成 比 例 〇 從 而 9 要 是 葉 輪 旋 轉 數 極 其 大 的 高 速 泵 或 班 非 高 速 泵 » 但 存 在 於 固 定 面 和 旋 轉 面 間 間 隙 的 流 體 量 增 多 9 结 果 旋 轉 的 流 體 周 速 會 變 大 的 大 型 泵 者 » 實 有 因 推 力 平 衡 室 內 的 流 體 流 通 路 阻 力 會 變 大 而 不 能 適 予 維 持 推 力 平 衡 的 問 題 〇 為 要 排 除 上 述 的 問 題 » UH. 趣 去 曾 經 講 究 過 設 置 被 稱 為 均 壓 穴 或 減 壓 穴 的 旁 道 (b y pa t h )， 可是， 尚不至於降低流 通 路 阻 力 而 適 予 保 持 推 力 平 衡 〇 這 是 因 為 藉 Μ 設 置 旁 道 9 即 使 可 增 大 白 立 力 » 但 不 至 於 使 推 力 平 衡 室 内 的 流 體 再 運 動 量 急 剌 減 少 所 致 〇 本 發 明 的 巨 的 乃 在 於 可 提 供 一 種 優 於 推 力 平 衡 特 性 之 推 力 平 衡 裝 置 者 〇 - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 406166_B7_ 五、發明說明（4 ) 本發明的目的在於可提供一種，即使增大泵排出量其 推力平衡特性仍然良好的推力平衡裝置者。 本發明的目的在於可提供一種即使為具有高速旋轉的 葉輪之泵.其推力平衡特性仍然良好的推力平衡裝置。 「為解決課題的手段] 太發明為解決上述習知癥結的問題之手段如下： Π)藉將具有平衡孔，且在裝於旋轉軸的葉輪背面Μ 環狀所形成的圓筒體，插人設於機殼而具有圓筒狀內周 而的Μ陷部，而由上述圓筒體外周面和上述凹陷部的圓 箇狀内周而間的間隙所形成之固定孔口； (2) 由上述圓筒體底面、和此圓筒體的內周面，和如 同而臨上述圓筒體内部空間般凸出形成於機骰的第1凸 出部，而自上述底面以所定間隔面向的面，及比上述第 1凸出部更為凸出形成，而圍繞旋轉轴的環狀之第2凸 出部外周面所形成的推力平衡室； (3) 由往向上述第2凸出部的葉輪背面之先端面和葉 輪背面所形成的可變孔口； (4) 如同圍繞上述旋轉軸般形成於上述第1凸出部的 環狀溝；和 (5) 聯通至上逑環狀溝和上述凹陷部的均壓部 為具有Κ上（1)至（5)所構成者為特徵的推力平衡裝置。 作為上述推力平衡裝置的較佳態樣，可舉例本發明申 請專利範園第1項所揭示者，亦即，Μ和均壓部軸線正 夺（育角相交）的剖面積之總和，及同第1項的環狀溝之 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） ：--.------------訂 *----,-----線 - * > 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 40Β16β β7 五、發明說明（r ) 上述第1凸出部的開口面積，形成為能較諸上述平衡孔 之開口面積的總和大者。 [發明之實施形態] (具體性說明） 此例一為本案申請專利範圍第1項所記載的推力平衡 裝置之一例。第1圖僳表示組裝了例一的推力平衡裝置 之離心泵的半截剖面。 如第1圖所示，為本發明的一例而組裝有推力平衡裝 置的離心泵1，具有機殼2和襯墊盤3,由此機殼2和襯 墊盤3所形成的泵室4内，具有裝於旋轉軸5的葉輪6。 比離心泵1的吸引口第1画雖無繪示，但在往向葉輪 6的軸向之處所被形成者。自此吸引口以至泵室4之間 ,存在著具有和旋轉軸5的軸線同一軸線之圓筒狀導引 路 上述葉輪6具有從軸線方向看時呈圓形的基台8。此 葉輪6乃藉由旋轉軸5的旋轉而旋轉，將自導引路7導 入的流體排出到離心方向。從而，在此離心泵1中以葉 輪6的離心方向，且在機殼2開設了排出口。 若按本發明的推力平衡裝置者，成為葉輪6 —部分的 上述基台8的背面，亦即，在向襯墊盤3的面，圓筒體 9如同朝向襯墊盤3凸出般被形成著。此基台8更開設 有，自偏靠旋轉軸5的基台8背面貫通至導引路7邊側 的商之平衡孔1 〇 » 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） III — I I--—.— — I— - I I I I — II ^ ill—1 — —— . : - 、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A〇6l^^_B7_ 五、發明說明（p ) 向襯塾盤3的上述基台8之面形成著，具有比上述圓 滸餺9的育徑僅小較大内徑的圓茼狀内周面之凹陷部11 。在此F1陷部1 1插入了上述圓简體9 。被插入的圓筒體 9的外固而和此凹陷部1 1內周面間形成了僅小間隙。此 問隙就杲因定孔口 1 2。 在卜.述m陷部U所形成了，為上述圓筒體9的内側， 而向莱輪6背側而凸出的圓盤狀第1凸出部13,更形成 了為眈第1凸出部1 3的内側，而形成於偏靠旋轉蚰5 ,在 h沭棻蚰（5的背側面具有比上述第1凸出部1 3更加接近 的環狀端而之第2凸出部14。朝向第1凸出部13的上述 阆简體9底面的端面為環狀。將於此凹陷部11插入上述 圓筒賻9的場合，在此第1凸出部13的外周面和圓筒體 9的內周面之間，會形成所定間隙。此間隙被設定為遠 比上述固定孔口的間隙大的寸尺。而且，此第1凸出部 1 4的環狀也自軸向看時，呈為環狀。 推力平衡室15被形成為，由第1凸出部13的環狀端面 (it而也是固定面），和上述圓筒體9底面（此面為葉輪背 而.亦係旋轉面）所挾住的空間。 由第2凸出部14的環狀端面和圓筒體9的底面乃基台 8背而間的間隙，形成可變孔口 1 6。 上述第1凸出部13偏靠第2凸出部14處，形成著Μ旋 轉軸5為中心的環狀溝17。此環狀溝17具有：在第i凸 出部〗3的環狀端面開口的開口部；為Μ同於旋轉軸5軸 矂為中心的圓筒體9外周面之内側內周面；和為以同於 -8 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---Ill--I*— — — — -—111 — — — 11-11.111 . -. . , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 406166 B7 五、發明說明（7 ) 旋轉軸5蚰線為中心的圓筒體9内周面之内側内周面所 圍繞的溝空間。此溝空間係K旋轉軸為中心的環狀空間 。而且，在龎於縱剖面圖的第1圖中，內側内周面的縱 剖面端緣線和外側內周面的縱剖面端緣線，被繪示為平 行。 均壓部18乃被形成為，自上述第1凸出部13的外周面 K至上述環狀溝17貫通的貫通孔。此均壓部18又和上述 環狀溝17及凹陷部11連通。為此貫通孔的均壓部18就在 該第1凸出部13設置了 12個。以和此均壓部的軸線正交 方向的剖面為圓形，從而，此均壓部具有圓茼形的内部 空間。 接著，擬就以上所構成的離心泵1及推力平衡裝置之 作用，加Μ說明。 旋轉軸一旋轉葉輪也隨著旋轉。從吸引口被導進的流 體便經由導引路7流入泵室4。在泵室4內由於葉輪在 旋轉的緣故，故藉其離心力流體便自排出口被排出。這 是通道離心泵1的作用。 泵室4内的流體之一部分乃經由上述固定孔口 12流入 推力平衡室15,通過可變孔口 16再溜出平衡孔10而返回 葉輪6的表面側。 假如葉輪6邊側的排出壓力上昇時，藉其排出壓力葉 輪6便接近移動至襯墊盤邊側。此時，可變孔口 16的間 隙會變成比一直維持過來的更加狹窄，自此可變孔口 16 流出的流體量會降低。一方面，儘管可變孔口 16的間隙 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ··' 『一 1---I — — — — — — II ^ >1111!111 - -- ' 、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 406x66- 67- 五、發明說明（^ ) 攀小，但固定孔口 1 2的間隙仍然不變，故流體便繼缠流 入椎力平衡室1 5內。似此，一方面流體仍繼續流入推力 平衡宰1 5內，一方面因排出壓力的上升而可變孔口 1 6的 問隙樂小.限制了自可變孔口 1 6溜出的流體之流量。其 結果.推力平衡室1 5内的流體壓力會上昇，终使推力平 衡宰1 5的潦體壓力較諸排出壓力更高。 若推力平衡室15的流體壓力較諸排出壓力更高者，葉 輪1就朝向自凹陷部11溜出圓筒體9的方向移動。藉由 眈奪輪β之移動，可變孔口 16的間隙便擴大。可變孔口 16的間隙一擴大，推力平衡室15内的流體從可變孔口 16 溜出的流量會增多，使得推力平衡室1 5内的流體量減少 ，其结果，當推力平衡室內的流體壓力和葉輪邊側的排 出顒力成為均稱時，葉輪6的移動就會停止。 可是，存在於推力平衡室15內的流體本身，會隨著葉 輪之旋轉而旋轉。在推力平衡室15內旋轉的流體具有角 揮動暈，使得產生流通路胆力。因而，仍然留有要是比 潦揷路瞄力大者，就算可變孔口 16的間隙增大，推力平 衡窣1 5內的潦體也不會迅速地從可變孔口 1 6流出的問題。 太發明的目的就是在於減少因流體的角運動量所引起 的滾埔路砠力者。從而，本發明的實施例乃設置了環狀 溝1 7及均壓部1 8。不具有角運動量的流體自該均壓部1 8 經由環狀溝17而流入推力平衡室15內，藉與具有角運動 最的流體混合，急剌減少推力平衡室15内流體的角運動 最。因而，由於減少推力平衡室15内流體角運動量所引 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----Ρ--------^--------訂---------Γ--線< . : . (請先閱讀背面之注意事項再填1) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4Q616 名！ 五、發明說明（9 ) 起的流通路阻力，推力平衡室内15内的流體便可迅速且 順暢地經由可變孔口 16而流出。 就具有均壓部18及環狀溝17的泵，和只具有均壓部的 兩種泵的旋轉軸之推力平衡，若按使用電腦的模擬試驗 的結果者，只具有均壓部18的泵在可變孔口 16的流體流 出量為2 9 0 1 / m，葉輪6背面的流體壓力（推力平衡室1 5内 的壓力）為2362N(241kgf)，具有均壓部18及環狀溝17的 泵在可變孔口的流體流出量為3011/1«，葉輪背面的流體 壓力為2 1 5 7 N ( 2 2 0 k g f )，顯然急劇地減少。此外，當計算 時所採用的泵規格為，SUC125A，DlS100A，200ni/hX 32m X 2 9 0 0 r p Bi、葉輪徑為 0 1 9 0。 例一的戀形例 在本案申請專利範圍第1項所記載的構成上，其環狀 溝17只要是如同圍繞上述旋轉軸5般形成於上述第1凸 出部13者，該溝的空間即如何形成都可以。例如，第2 圖所示，環狀溝可具有：開口於第1凸出部13的環 狀端面之開口部；由相當於以同於旋轉軸5軸線的軸線 為中心之外周面的内側内周面；和相同於以同於旋轉軸 5軸線的軸線為中心之圓錐體内固面之外側面所圍繞的 溝空間。在此場合，第2圖所示的縱剖面圖卽繪示此溝 空間的縱剖面為楔子型。此外，作為其他例的環狀溝17 亦可具有：開口於第1凸出部1 3的環狀端面的開口部； 由相當於以同於旋轉軸5軸線的軸線為中心之圓錐體外 周面的内側内周面；和相當於以同於旋轉軸5軸線的軸 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - \ ' -----------1---^-------訂------,11-- * _ · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 媿為中心的_筒體9内周面之外側内周面所圍繞的溝空 * 問。在此場合，如第3圖所示的縱剖面圖中，此溝空間 的縱剖而被繪示為楔子型。更作為另一其他例的環狀溝 17愀可亘有：開口於第〗凸出部13的環狀端面之開口部 ； 由相當於K同於旋轉軸5铀線的軸線為中心之圓錐 體外固而的內側內周面；和相當於Μ同於旋轉軸5軸線 的軸媿為中心之阆维體內周面之外側内周面所園繞的溝 空問。 具有無論那一種溝空間的環狀溝1 7 ,在均壓部1 8以與 其蚰媿正交的方向之圓形部面積ΑίΜΑ為ηΧ (π /Mxc^2 計簞。但η係表示均壓部1 8之數}較諸環狀溝1 7的開口面 積Β {Β係以（tt/4)X(CD22-D32)計算。丨小(亦即，Α<Β)，基本上實爲較佳。 而且，無論是上述均壓部1 8的上述圓形剖面積之總和 A .及上述環狀溝]7的開口面積Β ,俱被形成為較諸平衡孔 10在基台8的開口面積之總和大的推力平衡裝置，其推 力平衡特性特別良好，所K較佳。 此外，均壓部1 8的數量並無特別限制。 f實施例1 (買細例1 ) 就#於密封電動機泵（型式名：HN25E),設置具有第1圖 所示的構造之推力平衡裝置，使排出流量在1 0〜1 4 0〆/ h r 的範園內寒化，測定推力平衡室1 5内的流體壓力和葉輪 6邊側i排出壓力之差，亦即，測定殘留推力。 在上述密封電動機泵中的推力平衡裝置被形成為，上 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--.-------'線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _廳 106_21- 五、發明說明（// ). 沭均_部1 8上的上述圓形剖面積之總和A ,及上述環狀溝 1 7 h的開口而積B在在都能比平衡孔1 0的基台8上的開口 而精之總和大，更被形成為均壓部1 8的圓形斷面積之總 和A .能卜h環狀溝1 7的上述開口面積B較小。使上述密封電 動機泵M50HZ交流迴轉。其结果表示於第5圖。 如第5閫所示，若按上述密封電動機泵者，M10〜140 m3/hr範園的棑出流量中，其殘留推力幾乎為零，推力平 衡宰15内的流體壓力和葉輪6邊側的排出壓力大致上均 稱。 (比較例1 ) 就除了並無設置環狀溝17及均壓部18中任何一項之外 ，其餘具有和實施例1同樣的構造之密封電動機泵（型 式名：HN2 5E-F4)而言，Μ和實施例1同一條件下及同一 範圃的棑出流量，測定了殘留推力。將其結果表示於第 5阃0 如第5圖所示，在上逑密封電動機泵產生自推力平衡 宰15朝向莱輪6,最大約有70kgf的殘留推力。 「發明的效果Ί 若桉本發明者，可提供優於推力平衡特性的推力平衡 奘置。 若按本發明者，可提供縱使泵排出量增大，其推力平 衡特性仍然良好的推力平衡装置。 若按本發明者，即使為具有高速旋轉的葉輪之泵，亦 可提供推力平衡特性良好的推力平衡裝置。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ - I.-- 訂1·---_|1_線_ A7-獅·五、發明說明（π ) 圖 i mm2mm.3mm4m b 明 說 輩 簡 的 圖ΙΊ_η1圖al 鬧 圖圖圖 12 3 圖 面 剖 縱 的 例 明 發 本1 示 表 為 圖 面 咅 縱 的 例 他 其 明 發 本 示 表 為 圖 面 剖 縱 的 例 他 其1 另 明 發 本 示 表 為 圖 面 剖 縱 的 例 他 其 一 另 明 發 本 示 表 為 圖 4 圖 一 外表 泵之 ， 心置泵。 離裝機表 的衡動圖 置平電線 裝力封折 衡推密的 平述的化 力上樣變 推有同力 有具泵推 具不機留 圖除動殘 1 及電其 第，封時 於泵密化 示機述變 就動h量 係電和滾 圃封都出 密餘排 笫 之其使 例.示 明 說 之 虢 符 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 部室 , 出衡 泵盤軸路體部凸平溝 心塾轉引筒陷 1 力狀 離襯旋導阆问第推環 咅 口出口 孔孔 凸孔部 殼室輪台衡定 2 變壓 機泵葉基平固第可均 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -IHi、· I I I I I — I 訂 _Γ 1111! "^ -