专利名称：具有消气泡装置的浸水式立式泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有消气泡装置的浸水式立式泵，特别涉及一种浸在槽液中， 用一支撑管以连结槽体上方的驱动马达以及浸在槽液中的泵。
背景技术：
请参阅图l所示， 一般现有的浸水式立式泵，使用于化学电镀或蚀刻制程，用以抽送 强酸、强碱或腐蚀性液体，其中马达轴心3穿过支撑管1中心，马达轴心3下方系直接与叶 片5的叶轮毂52相接，叶片5背面设有背叶片51，用来平衡轴向推力，于叶片5则被安装在 前盖4中，前盖4对应马达轴心3开设一泵入口44、旁侧开设一泵出口45并衔接至出口管43; 实际状态下，液体由泵入口44被叶片5吸入，流体流经叶片5的流道后成为具有压力的液 体，并由泵出口45输出。
当泵运转时马达轴心3的密封轴套31的旋转切线速度U，会带动容室空间12的液体以 自由涡旋2的方式流动，其切线流速267分布如第二图所示，并在涡旋中心形成具有向下 延伸的漏斗部21，自由涡旋2的流动方向也同时具有r-z面的二次流线22，漏斗部21就是 被吸入空气24与液体互相混合产生微气泡241的主要区域，使得背叶片51得以吸引微气泡 241向下流动，例如，流向后盖板孔隙42的微气泡242，含微气泡流体经过后盖板孔隙42 后进入泵壳甜盖4内加压成直径更小的微气泡243，并由泵出口45经出口管43输出。微气 泡流动方向23也包含有由支撑管下方孔11、支撑管中间孔112、支撑管上方孔lll等流向 槽液中，这些槽中的微气泡231会因气泡直径微小浮力效应弱而能分布全部槽内空间，并 经由泵入口44被吸入加压成为更细的微气泡244，这些微气泡将对制程产生更大的威胁。
请参阅图2所示，马达轴心3的密封轴套31表面附近的液体，在接受泵轴转动的动能 后，其旋转流速Cu将接近密封轴套表面的旋转切线速度U，但自由涡旋的切线速度Cu是随 距离半径r增大而减少，与半径r的导数r-l成正比。所以，自由涡流的中央部份因流速快 液位低会成向下延伸的漏斗状，如第一图所示，也就是在轴心表面附近成为向下延伸的 漏斗部21，其涡旋曲面外侧2A因流速Cu较慢而有较高位能，而使其液位高于中心漏斗部 21并高于槽的液位29，其原因是液体吸收轴心动能后依流速动能与位能的转换关系，符 合柏努力定律的能量守恒原理。被吸入空气24会进入自由涡旋2的漏斗部21并在此激烈混 合而产生微气泡241。请参阅图3所示，当泵流量大输出压力低时且槽的液位29为低时，背叶片51产生的离 心力足以克服泵的输出压力时，而且背叶片51靠近叶轮毂52部份会产生足够的低压吸力， 此一低压吸力将经由后盖板孔隙42把容室空间12内的液体吸入泵壳前盖4内；使得容室空 间12内的自由涡旋2液位降低，虽然支撑管l上设有下方孔ll来补充槽内液体沿液体流动 方向26流入，但在容室空间12内的涡旋曲面外侧2A的液位与槽的液位29相差不多，这时 漏斗部21的液位大幅下降甚至会直接达到后盖板41，使得空气24会经由后盖板孔隙42被 吸入泵前盖4中。所以，最低液位是必要的管制。
当槽的液位29为最低液位时，有一部份微气泡231是经微气泡流动方向23而流到槽 中，另有很多微气泡243是由被吸入空气24所形成的，如箭头所示，在泵壳内液体流动方 向261 ，槽中的微气泡232则会由泵入口 44被吸入。
请参阅图4所示，当泵流量小输出压力高时且槽的液位29为高时，背叶片51的离心力 不足以平衡高输出压力时，液体会由背叶片51侧的后盖板41上的后盖板孔隙42泄漏流出， 泄漏流动方向262会流入容室空间12中；使得容室空间12内的液体液位面上升，也就是自 由涡旋2的液位会上升，虽然支撑管l开设有数个下方孔ll、中间孔112、上方孔lll (如 图4)，但液体在接受轴心所传来的旋转动能时，自由涡旋2液位仍会上升甚至涡旋曲面 外侧2A会达到支撑管上方的支撑板下方表面61，并使得液体飞溅在密封环座64、密封环 71及V型油封72表面上，进而在这些表面产生结晶并损坏V型油封72，使得腐蚀蒸气得以 进入马达导致马达故障，所以，最高液位是必要的管制。
在容室空间12产生的微气泡241，会沿流动方向23由容室空间12经下方孔11、中间孔 112、上方孔lll流入槽液中，并持续增加微气泡231的数量，被泵吸入的微气泡232也会 增加，但向下流动的微气泡242则显着减少，所以，经泵加压更细的微气泡244持续增加。
请参阅图5所示，停机时叶片5不再产生高的压力，这时管路系统内的高压液体会由 出口管43瞬间回冲，这些逆冲流体依流动方向271会由泵入口44沿流体逆冲方向28l流出， 也会冲向背叶片51 ，这些高动能逆冲流体264会经由后盖板孔隙42往上流出，逆冲流体265 进入容室空间12内，而容室空间12内的液体仍在作自由涡旋2，使得涡旋中心漏斗部21 的最低水位无法阻隔吸收逆冲流体265的动能，部份的逆冲流体266会向上喷溅，会喷到 支撑板下方表面61、支撑面轴心开口62、密封环71及V型油封72等，该喷溅的液体会残留 产生结晶，会伤害密封环71及V型油封72，进而使得液体蒸气渗进马达内部，引起马达轴 承及线圈的损坏。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种具有消气泡装置的浸水式立式泵，系于泵的支撑管内设置有圆盘状消气盘、内衬管及内衬板等消气泡装置，利用该装置可以改变自由 涡旋的漏斗部的流线流动方向避免气泡被背叶片吸入泵中，也可防止停机时，液体瞬间 逆冲向上而损坏马达侧的V型油封及密封环等装置。 本实用新型是采用以下技术手段实现的
一种具消气泡装置的浸水式立式泵浦，包含消气盘，安装在马达轴心的密封轴套 上，在泵壳后盖板上方位置，其旋转会导引流体产生径向流，使消气盘表面附近流体有 径向的流动方向，以避免微气泡被背叶片吸入泵浦中； 一内衬管，系外径小于支撑管的 空心管，在支撑管内与马达轴心同心安装，内衬管把容室空间分隔成内衬管外侧的外容 室空间及内衬管内侧的上容室空间与下容室空间，支撑管内衬管的内径比消气盘外径稍 大，二者保持微小的径向间隙，消气盘上方为上容室空间，消气盘下方为下容室空间， 上容室空间内的液体以自由涡旋流动，消气盘会引导微气泡先以径向流动再沿着内衬管 内璧向上方流动，部分微气泡穿过内衬管的复数内衬管孔而停留在外容室空间内，内衬 管孔有整流作用而降低流速，增加微气泡上浮气液分离的机会；下容室空间是由内衬管 底部无开孔的管状结构所构成，内衬管下部与泵壳后盖板间有较大圆周间隙，以方便槽 液的进出补充； 一下内衬板，为一密封圆孔板，外径与支撑管内径相接，内径与内衬管 外径相接用来固定内衬管在支撑管中，安装在内衬管底部无开孔位置与支撑管下方孔上 缘位置，下内衬板使外容室空间内的微气泡阻断，不与槽液及下容室空间相流通； 一上 内衬板，安装在内衬管顶部外径与支撑管内径相接，用来固定内衬管在支撑管中，中心 开孔与密封轴套有一径向孔隙可阻隔液体喷溅至液面上方的装置。
前述的消气盘为一圆盘状结构。
前述的上内衬板及下内衬板系与内衬管成一体者。
前述的上内衬管为一多孔管。
本实用新型还可以采用以下技术手段实现
一种具消气泡装置之浸水式立式泵浦， 一消气盘安装在马达轴心与密封轴套底部与 泵壳后盖板相邻位置，其旋转后产生的离心力会直接导引流体产生径向流，即改变原有 自由涡流向下延伸的漏斗部份结构，并中止气液混合液直接被背叶片吸入泵浦中。
前述的消气盘为一圆盘状结构。
前述的内衬管，外径小于支撑管的空心管，在支撑管内与马达轴心同心安装，内衬 管把容室空间分隔成内衬管外侧的外容室空间及内衬管内侧的上容室空间与下容室空 间，支撑管内衬管的内径比消气盘外径稍大，二者保持微小的径向间隙，消气盘上方为 上容室空间，消气盘下方为下容室空间，上容室空间内的液体以自由涡旋流动，消气盘 会引导微气泡先以径向流动再沿着内衬管内璧向上方流动，部分微气泡会穿过内衬管的复数内衬管孔而停留在外容室空间内，内衬管孔有整流作用而降低流速，增加微气泡上 浮气液分离的机会；下容室空间是由内衬管底部无开孔的管状结构所构成，内衬管下部 与泵壳后盖板间有较大圆周间隙，以方便槽液的进出补充。 前述的内衬管为一圆筒型多孔整流筒。
前述的下内衬板，为一密封圆孔板，外径与支撑管内径相接，内径与内衬管外径相 接用来固定内衬管在支撑管中，安装在内衬管底部无开孔位置与支撑管下方孔上缘位置， 下内衬板使外容室空间内的微气泡阻断，不与槽液及下容室空间相流通。
前述的上内衬板，安装在内衬管顶部外径与支撑管内径相接，用来固定内衬管在支 撑管中，中心开孔与密封轴套有一径向孔隙可阻隔液体喷溅至液面上方之装置。
前述的上内衬板、下内衬板与内衬管系一体成型。
本实用新型与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果
本实用新型一种具消气泡装置之浸水式立式泵浦，马达长轴心则直接穿过支撑管中 心直接驱动泵叶轮，马达长轴心在支撑管内容室空间内转动时，支撑管内容室空间的液 体会被转动轴带动成自然涡流，安装在支撑管内容室空间的消气盘，其旋转后产生的离 心力直接导引流体产生径向流，以改变原有自由涡流向下延伸的漏斗部份流动方向，并 中止微气泡直接被背叶片吸入泵前盖中。由于在泵内部安装有消气盘、内衬管、上内衬 板及下内衬板，可以彻底有效地隔绝微气泡被背叶片吸入泵中，以及防止停机时液体瞬 间逆冲而损坏液面上的V型油封及密封环等装置。
图1为现有产品的结构剖面示意图2为自由涡流的流体切线速度与轴外半径的曲线图； 图3为现有产品槽液位为最低液位的剖面示意图； 图4为现有产品槽液位为最高液位的剖面示意图； 图5为现有产品停机时的剖面示意图； 图6为本实用新型的剖面示意图7为本实用新型槽液位为最低液位的剖面示意图； 图8为本实用新型槽液位为最高液位的剖面示意图9为本实用新型停机时的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例加以说明请参阅图6所示，本实用新型主要在立式泵内安装有消气盘8、内衬管81及上内衬板 83、下内衬板82等消气泡装置，其中 一消气盘8，为一圆盘结构，系安装在马达轴心3 底端的密封轴套31上，消气盘上方有一上容室空间121，下方有一下容室空间123与泵壳 后盖板41相邻，消气盘8转动时会产生离心力将直接引导流体产生径向流，也就是改变原 有自由涡流向下延伸的漏斗部21结构(比对图l)，并改变微气泡流流动方向23，以阻止 气泡直接被背叶片51吸入泵中，消气盘8的外径与内衬管81的内径保持微小径向间隙422， 使消气盘8上容室空间121与下容室空间123内液体互不产生对流，以隔绝上方容室空间 121产生的微气泡逸入下容室空间123内。
一内衬管81，为一圆筒型的多孔整流筒，安装在支撑管1的容室空间12内，内衬管81 把容室空间12分隔成内衬管81外侧的外容室空间122及内衬管81内侧的上容室空间121与 下容室空间123，上容室空间121位于消气盘8的上方，下容室空间123位于消气盘8的下方， 外容室空间122则位于内衬管81与支撑管1之间的空间，上容室空间121的自由涡流2的漏 斗部21的微气泡流动方向23被消气盘8所改变，并使流动方向23的流向先由径向再转向上 方循环流动，微气泡会沿内衬管81的内侧壁流动，并穿过内衬管81上的复数内衬管孔811， 这会对流体产生整流降低流速度作用，这时微气泡233会因流速减缓而增加浮力影响而上 浮作气液分离，较小的微气泡也会因流速减缓而有较多的上浮机会以进行气液分离，消 气盘8的最高位置不会高于没有开孔的内衬管下部812，以确保微气泡流动方向23会由径 向转向上方进入内衬管孔811，内衬管下部812并会向下延伸接近于后盖板41， 二者之间 有一 圆周间隙423以确保槽液能遵循液体流动方向26顺利流入补充。下容室空间123内的 流体依二次流线222循环流动，但不会吸引空气产生微气泡，也进一步隔绝上容室空间121 内的微气泡进入，确保微气泡不会经由后盖板孔隙42被吸入泵前盖4中。
一下内衬板82，为一密封圆孔板用来固定内衬管81，被安装在内衬管下部812位置与 相对于支撑管l的下方孔ll上缘，进一步隔绝外容室空间122内的微气泡233，使无法由下 方孔ll流出到槽液中；同时也无法经由槽液流动方向26进入后盖板孔隙42而被吸入泵前 盖4中。
一上内衬板83，为一外侧开孔的圆孔板用来固定内衬管81，被安装在内衬管81顶部 与支撑管l内径相接，可阻隔液体喷溅至上容室空间121上方的密封装置，其可与下内衬 板82及内衬管8成一体成型或分离的结构。
请参阅图7所示，当泵流量大输出压力低且电镀槽的液位29低时，消气盘8上容室空 间121内的液体除了原有的密封轴套31对液体的旋转驱动以外，消气盘8表面对液体驱动 成为主要因素，上容室空间121内的液体涡旋流动成为强制涡旋9，这时涡旋外侧曲面9A 有最高切线速度，而微气泡也会在此激烈产生，由于涡旋外侧曲面9A拥有最大的动能也有最高的位能，气泡在此产生后会穿过内衬管孔811进入外容室空间122内并降低流速作 气液分离，这时会有大量补充槽液循流动方向26，由支撑管下方孔11经圆周间隙423，被 背叶片51吸引而进入泵前盖4内，消气盘径向间隙422系相对微小的缝隙具有较大的流动 阻力，以降低背叶片51的低压吸引力，而不会有微气泡被吸引流入泵内。
请参阅图8所示，当泵流量小输出压力高时且电镀槽的液位29高时，泵内部高压液体 会由泄漏流动方向262经由后盖板孔隙42到下容室空间123内，循液体流动方向263由下方 孔ll往外逆流到槽内，故在下容室空间123内不会有气泡产生，上容室空间121的流体为 自由涡流2，其中心漏斗部21会产生大量微气泡241并循微气泡流动方向23流动，流经内 衬管孔811微气泡233会滞留在外容室空间122内，小气泡结合成大气泡并由上方孔lll溢 出，成为停留在槽液表面的大气泡234，大气泡234受限于浮力只会停留在液体表面而无 法在槽液内散布，所以不会被泵吸入成为微气泡。
上内衬板83，安装在内衬管81顶部时，上内衬板83的中心开孔径小于内衬管81内径 并与密封轴套31外径保持一径向孔隙424，当涡旋曲面外侧2A发生液体飞溅时，上内衬板 83将可以发生遮蔽效果减少液体接触到支撑板下方表面61、支撑板轴心开口62、密封环 71及V型油封72等，可大幅降低密封环71及V型油封7的损害。当有过多液体飞溅时上内衬 板83的外侧孔831可以引导液体流入外容室空间122中。
请参阅图9所示，停机时，管路内高压液体瞬时逆冲由出口管43依流动方向271，逆 流入泵前盖4并由入口44流出，高速逆流的液体也会经由背叶片51再经后盖板孔隙42逆 冲，高压逆冲液体265由后盖板孔隙42向上流出时，会被消气盘8、内衬管81及下内衬板 82所隔绝，使得高压逆冲液体265以泄漏流动方向262由圆周孔隙423径向流出，并由下方 孔ll流到槽内。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述 的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的 说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同 替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用 新型的权利要求范围当中。
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权利要求1、一种具有消气泡装置的浸水式立式泵，包含消气盘、内衬管；其特征在于所述的消气盘，安装在马达轴心的密封轴套上，并位于泵壳后盖板上方位置；所述的内衬管，外径小于支撑管的空心管，在支撑管内与马达轴心同心安装，内衬管把容室空间分隔成内衬管外侧的外容室空间及内衬管内侧的上容室空间与下容室空间，支撑管内衬管的内径比消气盘外径稍大，二者保持微小的径向间隙，消气盘上方为上容室空间，消气盘下方为下容室空间，上容室空间内的液体以自由涡旋流动，消气盘会引导微气泡先以径向流动再沿着内衬管内璧向上方流动，部分微气泡穿过内衬管的复数内衬管孔而停留在外容室空间内；下容室空间由内衬管底部无开孔的管状结构所构成，内衬管下部与泵壳后盖板间有较大圆周间隙；还进一步设有下内衬板，其为一密封圆孔板，外径与支撑管内径相接，内径与内衬管外径相接用来固定内衬管在支撑管中，安装在内衬管底部无开孔位置与支撑管下方孔上缘位置；一个上内衬板，安装在内衬管顶部外径与支撑管内径相接，中心开孔与密封轴套有一径向孔隙可阻隔液体喷溅至液面上方的装置。
2、 根据权利要求l项所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于消气盘 为一圆盘状结构。
3、 根据权利要求l所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于上内衬板 及下内衬板系与内衬管成一体。
4、 根据权利要求1所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于上内衬管 为一多孔管。
5、 一种具有消气泡装置的浸水式立式泵，包括有消气盘；其特征在于所述的消 气盘安装在马达轴心与密封轴套底部与泵壳后盖板相邻位置。
6、 根据权利要求5所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于所述的消 气盘为一圆盘状结构。
7、 根据权利要求5所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于所述的内 衬管，外径小于支撑管的空心管，在支撑管内与马达轴心同心安装，内衬管把容室空间 分隔成内衬管外侧的外容室空间及内衬管内侧的上容室空间与下容室空间，支撑管内衬 管的内径比消气盘外径稍大，二者保持微小的径向间隙，消气盘上方为上容室空间，消 气盘下方为下容室空间，上容室空间内的液体以自由涡旋流动；下容室空间由内衬管底 部无丌孔的管状结构所构成，内衬管下部与泵壳后盖板间有较大圆周间隙。
8、根据权利要求7所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于所述的内衬管为一圆筒型多孔整流筒。
9、根据权利要求5或7所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于其中下内衬板，为一密封圆孔板，外径与支撑管内径相接，内径与内衬管外径相接用来固 定内衬管在支撑管中，安装在内衬管底部无开孔位置与支撑管下方孔上缘位置。
10、 根据权利要求5或7所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于所 述的上内衬板，安装在内衬管顶部外径与支撑管内径相接，用来固定内衬管在支撑管中, 中心开孔与密封轴套有一径向孔隙可阻隔液体喷溅至液面上方的装置。
11、 根据权利要求l所述的具有消气泡装置的浸水式立式泵，其特征在于其中上 内衬板、下内衬板与内衬管为一体成型。
专利摘要一种具有消气泡装置的浸水式立式泵，消气盘，安装在马达轴心的密封轴套上，并位于泵壳后盖板上方位置；内衬管，外径小于支撑管的空心管，在支撑管内与马达轴心同心安装，内衬管把容室空间分隔成内衬管外侧的外容室空间及内衬管内侧的上容室空间与下容室空间，支撑管内衬管的内径比消气盘外径稍大，内衬管下部与泵壳后盖板间有较大圆周间隙；下内衬板，为一密封圆孔板，外径与支撑管内径相接，内径与内衬管外径相接用来固定内衬管在支撑管中，安装在内衬管底部无开孔位置与支撑管下方孔上缘位置。可以彻底有效地隔绝微气泡被背叶片吸入泵中，以及防止停机时液体瞬间逆冲而损坏液面上的V型油封及密封环等装置。
文档编号F04D7/00GK201162681SQ20072031028
公开日2008年12月10日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者施志宽, 简焕然 申请人:协磁股份有限公司