多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構的制作方法

專利名稱：多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，尤指一各適用于沈水泵的鈑金制多級泵，其葉輪上設有止推軸承結構且可沿著旋轉軸進行小距離之滑移，使葉輪于旋轉時能在鈑金泵的泵殼內保持適當的位置，以避免葉輪于軸向滑移時與泵殼發生劇烈摩擦并可方便組裝。
目前的多級式離心泵浦(例如沈水泵)多是將數個設有泵送流道導葉體的泵殼組與旋轉葉輪依序串接組合在一旋轉軸上，借由旋轉軸帶動葉輪使其在泵殼殼體內部進行相對旋轉運動，達到將泵殼內部之流體加壓泵送的目的。傳統以模具鑄造制成的多級式泵浦殼體結構由于較為笨重、材料特性較差、不易形成流道導致泵送效率較低等缺點，因此現今已漸漸被鈑金制之泵殼殼體結構所取代。
對于鈑金制之多級式離心泵浦來說，由于導葉體與泵殼殼體為固定不動，而葉輪則是在殼體內進行高速旋轉運動。然而，由于鈑金泵殼殼體在沖壓工藝下無法達到完美的加工精度，且鈑金制之殼體也相對較易產生變形。因此，當數個殼體組被施以軸向加壓以便組裝定位于旋轉軸上并達到密封止漏效果時，不僅各個殼體組的制造公差累積，且其各個泵殼殼體于壓力下或多或少還產生不同程度的變形，而此種沖壓加工精度與泵殼殼體變形量的不易控制，將增加葉輪于泵殼殼體內部定位的不確定性，使得葉輪在旋轉時有可能與殼體內側或導葉體發生摩擦而降低泵送效率與使用壽命。更何況，即使在組裝時沒有問題，一旦該泵浦正式運轉時，其泵送流體的壓力(尤其是葉輪出口壓力高時)更會對葉輪產生一軸向推力(推向進口側)，且又因為各個泵殼殼體所承受的泵送流體的壓力并不相同(愈近泵浦流體出口壓力愈大)其對于泵殼殼體的變形量亦不相同，而影響到葉輪的定位而可能與泵殼產生劇烈摩擦。反之，當泵送流體為大流量時，每一組葉輪所產生的壓力較低，有可能造成由軸向流入葉輪之流體沖力大于泵送壓力對葉輪背蓋產生之軸向推力，此時，葉輪的受力將成為由進口側推向背側而使葉輪向后移動，所以仍有可能產生劇烈摩擦。
有人曾針對使用塑料材質葉輪的多級式離心泵浦加以改進設計，使其塑料材質葉輪呈一浮動式狀態，亦即，葉輪于組裝后仍在軸向上可自由滑動一適當程度，因此，在進行數個泵殼組的組裝時，不需太在意葉輪于軸向上的定位，于是其組裝的困難度與成本均大幅降低。例如，中國臺灣專利申請號第86221555號專利案便是其中一例。然而，此種針對塑料材質葉輪的結構，因為其仰賴塑料材質葉輪來直接當作軸承與摩擦件來使用，倘若直接轉用于鈑金泵之鈑金葉輪上時，將導致葉輪因金屬與金屬之間快速劇烈的摩擦而損壞。所以，常用針對塑料材質葉輪所設計的浮動式葉輪結構無法適用于多級式鈑金泵上，而存有進一步改進的必要。
其他有關多級式離心泵的參考資料，請參考US.4,877,372、US.5,082,425、US.5,344,678、US.5,425,618、US.5,201,848US.5,234,317、US.5,133,639、EP(歐洲專利)0492575A1、EP.0257358A2、PCT.WO 94/23211、DE.4446193C2。然而，其中沒有任何一項公知專利相同于本案的結構特徵。
本實用新型之主要目的，在于提供一種多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其不僅可解決葉輪的軸向定位問題而且使組裝更為容易，且更針對鈑金制之葉輪結構設計若干獨特的軸套與止推環結構，來達到軸承與止推軸承的功效，使葉輪在運轉時完全不會產生金屬與金屬之間的劇烈摩擦。
本實用新型之另一目的，在于提供一種多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，于葉輪上所設置之軸套與止推環上，還設置有若干凹溝結構，可使軸套與止推環于旋轉摩擦時所產生的細屑、或是泵送流體中所含的砂粒，均可借由該凹溝結構迅速排離軸套或是止推環的摩擦面，而可降低摩擦系數、提高泵送效率、并延長軸套與止推環的使用壽命。
為達到上述目的，本實用新型之多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，該多級式鈑金泵由數個(數級)鈑金泵殼組依序串接組合于一旋轉軸上所構成，每一個(級)鈑金泵殼組均是由包括以鈑金制成之一葉輪及一導葉泵殼所構成，在泵殼內并設有一導葉體，旋轉軸可帶動葉輪于泵殼內旋轉，并因此將流體由葉輪之一入流口吸入并經導葉體泵送向下一級之泵殼組；該浮動式葉輪結構的特徵在于于鈑金制葉輪上增設有一葉輪轂及一葉輪前止推環；葉輪轂包括有由塑料注射一體成型之葉輪轂鈑金部與葉輪轂塑料部，葉輪轂鈑金部為金屬材料其可供焊接固定于該葉輪背蓋上，葉輪轂塑料部為塑料材質其具有一軸孔以供套合于該旋轉軸并與其同步旋轉；以及，葉輪前止推環包括有由塑料注射一體成型的止推環鈑金部與止推環塑料部，止推環鈑金部為金屬材料其可供焊接固定于該葉輪前蓋之入流口外周緣，止推環塑料部為塑料材質；所述數個鈑金泵殼組串接組合于一旋轉軸時，該葉輪可沿旋轉軸之軸向上自由移動一適當距離，并且，當旋轉軸帶動葉輪于泵殼中旋轉時，即高壓泵送流體時，葉輪可因泵送流體的壓力而朝向葉輪入流口側方向移動，并促使葉輪前止推環之止推環塑料部承靠于相鄰另一鈑金泵殼組的泵殼表面，而提供一類似止推軸承的作用，使本實用新型之鈑金制葉輪在運轉時完全不會產生金屬與金屬之間的劇烈摩擦。
較佳是，該鈑金泵殼組中還包括有一旋轉軸套及一導葉轂。旋轉軸套為塑料材質所制成且套合于旋轉軸上并與其同步旋轉，所述數個鈑金泵殼組串接組合于一旋轉軸上時，該旋轉軸套之一端鄰近于葉輪轂之葉輪轂塑料部。導葉轂包括有由塑料注射一體成型的導葉轂鈑金部與導葉轂塑料部，導葉轂鈑金部為金屬材料其可供焊接固定于該導葉體較近旋轉軸之內邊緣，導葉轂塑料部為塑料材質其設有一中心孔以供套合于該旋轉軸套上，旋轉軸套可在旋轉軸的帶動下而與導葉轂進行相對旋轉運動。并且，于葉輪轂的葉輪轂塑料部與導葉轂的導葉轂塑料部之間，還設置有一中空環狀電木片，該電木片套合于旋轉軸上。因此，當進行低壓大流量之流體泵送，使葉輪因入流口之流體沖力而后退時，導葉轂塑料部前側、電木片、與葉輪轂塑料部后側之間形成塑料與電木片的抵頂面，可大幅降低摩擦系數。
較佳是，于導葉轂塑料部朝向葉輪轂之側的表面上、該葉輪轂之葉輪轂塑料部較接近導葉轂之側的表面上、以及止推環塑料部朝向較遠離止推環鈑金部之側的表面上，均設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸的狹長凹溝。而葉輪轂塑料部之內側表面上則設有若干沿軸向延伸的狹長凹溝。使各元件旋轉摩擦時所產生的細屑、或是泵送流體中所含的砂粒，均可借由該凹溝結構迅速排離摩擦面，而可降低摩擦系數、提高泵送效率、并延長軸套與止推環的使用壽命。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的較佳實施例。其中


圖1為本實用新型之多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構的一較佳實施例圖。
圖2A、2B為本實用新型之浮動式葉輪結構之葉輪轂的剖面圖與正視圖。
圖3A、3B為本實用新型之浮動式葉輪結構之葉輪轂前止推環的剖面圖與正視圖。
圖4A、4B為本實用新型之浮動式葉輪結構的旋轉軸套的剖面圖與正視圖。
圖5A、5B為本實用新型之浮動式葉輪結構之導葉轂的剖面圖與正視圖。
圖6A、6B為本實用新型之浮動式葉輪結構的電木片的剖面圖與正視圖。
圖7為本實用新型之葉輪前止推環的另一實施例裝置于葉輪上的剖面示意圖。
圖8為多級式鈑金泵之浮動式葉輪結構的另一較佳實施例的剖面示意圖。
圖9為圖8中耐磨件63之一較佳實施例正視圖。
請參閱
圖1，為本實用新型之多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構的一較佳實施例。該多級式鈑金泵由數個(或稱為數級)鈑金泵殼組6(圖中僅表示其中兩相鄰泵殼組6)依序串接組合于一旋轉軸5上所構成，則該泵殼組6由包括一導葉泵殼(包括泵殼外殼61、泵殼內殼62、及一導葉體8)、一葉輪7、及一止漏環9等元件所構成，旋轉軸5可帶動葉輪7于泵殼61、62內旋轉，并因此將流體由葉輪7前側(
圖1右側)之一入流口71吸入并泵送經后方(
圖1左方)之導葉體8后流向下一個(級)泵殼組。由于前述之旋轉軸5、泵殼61、62、止漏環9、及導葉體8的細部結構并非本實用新型之要求特徵所在，因此于以下說明中將不加以贅述。
本實用新型之特點主要有于該浮動式葉輪結構，如
圖1至圖6所示，于本實用新型之浮動式葉輪結構的一較佳實施例中，該鈑金制葉輪7除了一般所具有之一前蓋711、一背蓋712、及數個葉片(未編號)結合于前蓋711與背蓋712之間等元件之外，于鈑金制葉輪7上還包括一葉輪轂72、一葉輪前止推環73、一旋轉軸套74、一導葉轂75、及一電木片76。
如
圖1與圖2A、2B所示，葉輪轂72包括有由塑料注射一體成型之葉輪轂鈑金部721與葉輪轂塑料部722。葉輪轂鈑金部721為金屬材料(以不銹鋼為較佳)其可供焊接固定于該葉輪7之背蓋712，葉輪轂塑料部722為塑料材質(以公知之PBT或是工程塑鋼材質為較佳)其具有一軸孔724以供套合于該旋轉軸5并與其同步旋轉，以傳遞動力。該葉輪轂72之葉輪轂鈑金部721之構形是對應配合于葉輪7較近旋轉軸5之內邊緣形狀所設計。葉輪轂72之葉輪轂塑料部722較接近導葉轂75之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝723。
如圖3A、3B所示，葉輪前止推環73包括有由塑料注射一體成型之止推環鈑金部731與止推環塑料部732。止推環鈑金部731為金屬材料其可供焊接固定于該葉輪7前蓋711之近入流口71外周緣附近。止推環塑料部732為塑料材質。該葉輪前止推環73之止推環鈑金部731之構形是對應配合于葉輪7較近入流口71側外周緣的形狀所設計。并且，于止推環塑料部732朝向較遠離止推環鈑金部731之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝733。
當將數個鈑金泵殼組6串接組合于一旋轉軸5上時，該葉輪7可沿旋轉軸5之軸向上自由移動一適當距離，并且，當旋轉軸5帶動葉輪7于泵殼中旋轉時，葉輪7將因泵送流體的壓力而朝向葉輪入流口71側方向移動，并促使葉輪前止推環73之止推環塑料部732承靠于相鄰另一鈑金泵殼組6的泵殼外殼61表面，而提供一類似止推軸承的作用。因此，當本實用新型之葉輪7運轉時，止推環塑料部732可作為一止推軸承，使鈑金材質之葉輪7與泵殼61完全不會產生金屬與金屬之間的劇烈摩擦，而可克服公知技術的缺點。
如圖4所示，該旋轉軸套74具有一軸孔741，其為塑料材質所制成且套合于旋轉軸5上并與其同步旋轉，當將數個鈑金泵殼組6串接組合于一旋轉軸5上時，該旋轉軸套74之一端是鄰近于葉輪轂72之葉輪轂塑料部722。
如圖5A、5B所示，該導葉轂75包括有由塑料注射一體成型之導葉轂鈑金部751與導葉轂塑料部752，導葉轂鈑金部751為金屬材料其可供焊接固定于該導葉體8上，導葉轂塑料部752為塑料材質其設有一中心孔754以供套合于該旋轉軸套74上，旋轉軸套74可在旋轉軸5的帶動下而與導葉轂75進行相對旋轉運動。導葉轂鈑金部751的構形是對應配合于導葉體8較近旋轉軸5之內周緣形狀設計。并且，于導葉轂塑料部752朝向葉輪轂72之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之凹溝753。此外，于導葉轂塑料部752朝向旋轉軸套74之側(內側)的表面上，則設有若干沿軸向呈平行延伸之狹長凹溝754。借由此種構造，導葉轂75與旋轉軸套74將會在旋轉軸5旋轉時產生相對旋轉運動，而提供軸承作用。顯然，亦可選擇將前述該平行延伸之狹長凹溝754改設置在旋轉軸套74之外側表面上(圖中未示)而可具有相同的效果。
如圖6A、6B所示，該電木片76是呈一中空環狀結構，其設置于葉輪轂72的葉輪轂塑料部722與導葉轂75的導葉轂塑料部752之間，且可與旋轉軸5同步旋轉。因此，當進行低壓大流量之流體泵送使葉輪7因入流口71之流體沖力而后退時，導葉轂塑料部752前側、電木片76、與葉輪轂塑料部722后側之間形成塑料與電木片的抵頂面，提供類似止推軸承的作用，不至于產生金屬與金屬之間的摩擦，可大幅降低摩擦系數。
請參閱圖7，為本實用新型之葉輪前止推環73a之另一實施例裝置于葉輪上的剖面示意圖。于該較佳實施例中，該葉輪前止推環73a也同樣包括有由塑料注射一體成型之止推環鈑金部731a與止推環塑料部732a，于止推環塑料部732a上也同樣設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝(此圖未示)。不同的是，于圖7的示之實施例中，在止推環鈑金部731a較外緣處(半徑較大處)還設有一彈性結構734，而止推環鈑金部731a與葉輪7前蓋711相互焊接固定的位置，是在彈性結構734更外緣(半徑更大)之焊接區域735，而止推環鈑金部731a較彈性結構734更內緣(半徑較小)的部分則不焊接而呈一自由狀態。借由此種結構，當葉輪7于運轉或受到泵送流體的高壓時，即使葉輪7本身并未與旋轉軸呈百分之百垂直的狀態，然而因本實用新型之止推環鈑金部731a內緣是成一自由狀態，因此可進行小幅度的角度校正，使止推環塑料部732a得以完全平貼于相鄰一組(級)的鈑金泵殼殼體上，以降低摩擦力。
如圖所示，于該較佳實施例中，該旋轉軸5呈六角柱狀，且葉輪轂72之軸孔724、及旋轉軸套74之軸孔741，均設計成六角狀以對應套合于六角柱狀之旋轉軸5上，使葉輪轂72與旋轉軸套74可受旋轉軸5所帶動旋轉。然而，于本實用新型中，此處所提之六角柱狀之旋轉軸5僅為本實用新型之傳動方式的一較佳實施例，并非唯一實施例。凡是任何常用之傳動方式，例如借由方鍵或是卡榫、凸齒結構來結合葉輪轂與旋轉軸套于旋轉軸上并與其同步旋轉者，均應屬于本實用新型之可實施范圍。
并且，于導葉轂塑料部752、葉輪轂72之葉輪轂塑料部722、以及止推環塑料部732的適當表面(即，會受到相對摩擦運動之表面上)，均分別各設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝753、723、733。而導葉轂塑料部752之內側表面上則設有若干沿軸向延伸之狹長凹溝752。使各元件(尤指塑料部分)旋轉摩擦時所產生的細屑、或是泵送流體中所含的砂粒，均可借由這些凹溝結構迅速排離摩擦面，而可降低摩擦系數、提高泵送效率、并延長各軸套與止推環的使用壽命。
請參閱圖8及圖9，為本實用新型之多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構的另一較佳實施例。其大部分元件相同于前述實施例，故相同或類似的元件將給予相同的名稱及編號，然而，若有改變不同之元件則將在原編號后另增加一英文字母以便區別，且不重復贅述其結構與功效，而新增之元件則以新名稱及編號加以識別。如圖8所示之較佳實施例中，其最大的不同點是在外殼61b之前端內周緣611與內殼62前端周緣621之間更增設置有一陶瓷耐磨件63，而該前端內邊緣611的內徑亦對應增大以容納該耐磨件63。并且，葉輪前止推環73b之止推環塑料部732則由止推環鈑金部731b向前突伸出朝向該耐磨件63，使得當葉輪7于受到高壓泵送流體的推動而浮動位移向前一級泵殼組時，該止推環塑料部732b將抵靠于該陶瓷耐磨件63?？山栌商沾膳c塑料之間相對較低的摩擦系數來降低泵浦運轉時之摩擦噪音并提高泵送效率，且陶瓷的耐磨性較佳亦使得泵浦的使用壽命得以延長。如圖9所示，為該陶瓷材料耐磨件63，于本較佳實施例中可以緊配的方式裝配于外殼61b之前端內周緣611中，且于耐磨件63之外周緣631以及該前端內邊緣611之間均可分別設計成相互對應嵌合之凹凸齒狀結構，不僅借由對于該前端內周緣611二次加工形成該凹凸齒狀結構可提高加工尺寸精度，且此種前端內周緣611與耐磨件63之外周緣631之間的凹凸齒狀嵌合方式更可增加結合的穩固及可靠度。
顯然，以上所述是通過數個較佳實施例詳細說明本實用新型，而非限制本實用新型之范圍，而熟悉此技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內所作的改變及替換，應視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，該多級式鈑金泵由數個(數級)鈑金泵殼組依序串接組合于一旋轉軸上所構成，每一個(級)鈑金泵殼組均由包括以鈑金制成之一葉輪及一導葉泵殼所構成，于泵殼內并設有一導葉體，旋轉軸可帶動葉輪于泵殼內旋轉，該浮動式葉輪結構的特徵在于所述鈑金制葉輪上還設有一葉輪轂及一葉輪前止推環；所述葉輪轂包括有由塑料注射一體成型之葉輪轂鈑金部與葉輪轂塑料部，葉輪轂鈑金部為金屬材料其可供焊接固定于該葉輪之背蓋，葉輪轂塑料部為塑料材質其具有一軸孔以供套合于該旋轉軸并與其同步旋轉以傳遞動力；所述葉輪前止推環包括有由塑料注射一體成型之止推環鈑金部與止推環塑料部，止推環鈑金部為金屬材料其可供焊接固定于該葉輪之前蓋近入流口處，止推環塑料部為塑料材質；所述數個鈑金泵殼組串接組合于一旋轉軸，該葉輪可沿旋轉軸之軸向上自由移動一適當距離，所述旋轉軸可帶動葉輪于泵殼中旋轉，葉輪由于泵送流體的壓力而朝向葉輪入流口側方向移動，并促使葉輪前止推環之止推環塑料部承靠于相鄰另一鈑金泵殼組的泵殼表面。
2.如權利要求1所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述鈑金泵殼組還包括有一旋轉軸套，為塑料材質所制成且套合于旋轉軸上并與其同步旋轉，所述數個鈑金泵殼組可串接組合于一旋轉軸，該旋轉軸套之一端是鄰近于葉輪轂之葉輪轂塑料部；以及，一導葉轂，包括有由塑料注射一體成型之導葉轂鈑金部與導葉轂塑料部，導葉轂鈑金部為金屬材料其可焊接固定于該導葉體，導葉轂塑料部為塑料材質其設有一中心孔以供套合于該旋轉軸套上，旋轉軸套可在旋轉軸的帶動下而與導葉轂進行相對旋轉運動。
3.如權利要求2所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述葉輪轂的葉輪轂塑料部與導葉轂的導葉轂塑料部之間，設置有一中空環狀之電木片，該電木片套合于旋轉軸上。
4.如權利要求2所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述導葉轂塑料部朝向葉輪轂之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之凹溝。
5.如權利要求2所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述導葉轂塑料部朝向旋轉軸套之內側表面上設有若干沿軸向延伸之狹長凹溝。
6.如權利要求2所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述葉輪轂之葉輪轂塑料部較接近導葉轂之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝。
7.如權利要求1所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述止推環鈑金部較外緣處(半徑較大處)可設有一彈性結構，而止推環鈑金部與葉輪前蓋焊接固定的位置，是在彈性結構更外緣(半徑更大)之一焊接區域，而止推環鈑金部較彈性結構更內緣(半徑較小)的部分則不焊接而呈一自由狀態。
8.如權利要求1所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述止推環塑料部朝向較遠離止推環鈑金部之側的表面上，設有若干沿徑向呈輻射放射狀延伸之狹長凹溝。
9.如權利要求2所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述旋轉軸為六角柱狀，所述葉輪轂之軸孔、及旋轉軸套之中心孔，均設計成可對應套合于六角柱狀之旋轉軸上，即葉輪轂與旋轉軸套可受旋轉軸所帶動旋轉。
10.如權利要求1所述的多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構，其特征在于，所述泵殼之前端內周緣可設置有一陶瓷耐磨件，而葉輪前止推環之止推環塑料部則突伸朝向該耐磨件一適當長度，即葉輪被泵送流體的壓力推動而浮動位移向相鄰一級泵殼組時，該止推環塑料部將抵靠于該陶瓷耐磨件上。
專利摘要一種多級式鈑金泵的浮動式葉輪結構,其設有一葉輪轂及一葉輪前止推環。葉輪轂包括有葉輪轂鈑金部與葉輪轂塑料部,葉輪轂鈑金部焊接于葉輪內周緣,葉輪轂塑料部套合于旋轉軸受其帶動旋轉。葉輪前止推環包括有止推環鈑金部與止推環塑料部,止推環鈑金部焊接于葉輪前緣。葉輪運轉時,止推環塑料部承靠于另一鈑金泵殼的表面而起止推軸承作用,因此運轉時不會產生金屬間的劇烈摩擦。于葉輪轂與止推環的塑料部上還設有若干凹溝。該結構可降低摩擦系數、提高泵送效率、并延長使用壽命。
文檔編號F04D1/00GK2409357SQ0023189
公開日2000年12月6日 申請日期2000年3月21日 優先權日2000年3月21日
發明者簡煥然, 歐寶蔭, 高淑芬, 廖榮釗 申請人:財團法人工業技術研究院