一种磁驱动泵

摘要

本发明系提供一种磁驱动泵，其目的在改善固定轴的刚性，尤其针对有耐腐蚀内衬的金属磁驱动泵作一改良，以得到高刚性固定轴系统，本创作特别针对用于200℃以下高温高腐蚀用途作改良，以提高其内转子系统的刚性并满足高性能需求，包含有：一高刚性金属支撑座，位于泵入口内径的轴向内侧延伸构件，具有耐腐蚀氟塑料披覆，提供固定轴主要支撑强度；一后轴孔座，装设在密封后盖底部，用来提供固定轴之辅助支撑；一叶轮，具有特别流道设计能降低入口流速，以提供低NPSHr、高性能泵送输出；一固定轴，可以单一陶瓷轴，或高刚性复合固定轴；高刚性复合固定轴由陶瓷轴套、金属轴及密封螺帽构成，用来支持内转子的运转。

权利要求

1.一种磁驱动泵，系一种具有入口支撑架结构的前盖，铸铁或不锈钢制造的前盖设有一泵入口、涡卷流道、出口、后法兰及支撑架，前盖空间用来容纳叶轮，泵入口用来连接叶轮入口，叶轮叶片把轴功转换成施加在流体的流功后，流体进入涡卷流道并由出口流出，前盖内部接液侧装设有内衬以隔绝腐蚀液，其背侧之后法兰用来安装拖架与后盖，用来防止腐蚀液体的泄漏，而由泵入口内径空间成一体结构的支撑架，系一轴向延伸之悬臂结构用来装设固定轴并与内转子耦合以驱动叶轮；其特征在于：支撑架是前盖之泵入口内径的轴向内侧延伸的二片互为90度之肋板结构，肋板先由铸铁前盖之泵入口内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合处由入口侧形成以圆心为中心的弧形圆锥体，在其尾端装设有一轴座其轴孔用来支撑固定轴的一端；而肋板也随圆锥体之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座之外径，支撑架的外侧以氟塑料完全披覆包胶并与泵壳内衬成一体；轴孔的内衬包胶在安装固定轴时有足够的压缩量，以提供固定轴足够的预压应力，且轴孔的深度能提供握持长度L，来降低固定轴受力后轴孔内衬的变形量，使固定轴的位移量减少，且能将受力及力矩由支撑架传递到前盖上。

2.如权利要求1所述之磁驱动泵，其特征在于：其中磁驱动泵浦之前盖具有入口支撑架结构者，且该磁驱动泵浦为双边支撑固定轴结构，其零件包含有前盖含支撑架、叶轮、后盖、内转子、外转子、固定轴与拖架，其中：前盖为铸铁或不锈钢制造，包含有泵入口、涡卷流道、出口、后法兰及支撑架，前盖空间用来容纳叶轮，泵入口用来连接叶轮入口，叶轮叶片把轴功转换成施加在流体的流功后，流体进入涡卷流道并由出口流出，前盖内部接液侧装设有内衬以隔绝腐蚀液，其背侧之后法兰用来安装拖架与后盖，用来防止腐蚀液体的泄漏，而由泵入口内径空间成一体结构的支撑架，系一轴向延伸之悬臂结构用来装设固定轴并与内转子耦合以驱动叶轮；泵入口内径面向圆心伸出的二片互为90度的肋板，及尾端装设有一轴座及轴孔位在内径圆心的圆锥体，二者构成一轴向延伸穿过叶轮毂孔的悬臂结构，且与前盖成一体的支撑架，可以提供固定轴高刚性支撑；

支撑架是一氟塑料完全披覆包胶并与泵壳及其内衬成一体的悬臂结构，其构成包含有二片互为90度的肋板、轴向延伸的圆锥体；二片肋板系由泵入口内面向圆心伸出与圆锥体相结合；轴向延伸的圆锥体系以泵入口圆心为中心尾端装设有一轴座及轴孔；且轴座穿过叶轮毂孔，其锥形圆弧与叶轮之流道轮毂面成一平滑曲面；而肋板也随圆锥体之轴向延伸而加长，并收缩其宽度到轴座之外径而构成高刚性悬臂结构；轴座的轴孔同时提供轴握持长度L，以确保固定轴的支持刚性；

叶轮以氟塑料制造，被安装在泵前盖内部；叶轮毂用来与内转子的轴向延伸部结合，使叶轮与内转子构成一体或二者相互嵌入组合成一体；叶轮毂开孔可以让支撑架轴向穿过，其轮毂面与圆锥体之外形圆弧成一平滑曲面；

后盖为一杯状具有氟塑料内衬与强化层的二层壳体结构；底部有具轴孔座且无任何通孔，确保后盖不会有何泄漏产生；其前端之法兰部结合泵前盖背侧之后法兰及托架之法兰，用来防止腐蚀液体的泄漏；其法兰部之背侧有法兰强化件，用来确保其结构强度及紧锁效果；其侧边的圆筒部穿过外转子的内径空间；且其内部容室空间用来安装内转子；用来分隔内外转子并在相互之间保有一定间隙，以确保后盖不会被磨破损导致腐蚀液泄漏；轴孔座设在后盖底部中心且轴向外侧延伸在外转子内部空间，用来辅助支撑固定轴的一端；轴孔座之轴孔外部的二层壳体中间装设有金属环，用来强化轴孔座的氟塑料包胶以防止变形；

内转子是由内磁铁、轭铁与轴向延伸部所构成的环型结构；并由氟塑料包覆成一零泄漏缝的环状转子包胶；内转子的中间孔装设有轴承与固定轴耦合转动；叶轮毂用来与内转子的轴向延伸部结合，使叶轮与内转子构成一体或二者相互嵌入组合成一体；使用后盖用来分隔外转子并在后盖内外二侧保有一定间隙；

外转子是由外磁铁、轭铁与连结座所构成的环型杯状结构；链接座与驱动马达轴心相结合固定，由驱动马达带动外转子转动；当外转子转动时带动内转子转动；

固定轴为双边支撑结构，由耐腐蚀与耐磨耗的等直径陶瓷材料构成，其前端由前盖的支撑架支撑，后端由后盖的轴孔座支撑固定；与内转子的轴承耦合转动以承担内转子所受的复合力，而固定轴是由支撑架提供高刚性的支撑；

拖架为具双边法兰之环型结构；其一端面的法兰用来锁固定在马达端面法兰上，另一端面的法兰则用来结合后盖之法兰部及泵前盖背侧之后法兰。

3.一种磁驱动泵，系一种具有入口支撑架之复合固定轴结构的前盖，铸铁或不锈钢制造的前盖设有一泵入口、涡卷流道、出口、后法兰、支撑架及复合固定轴，前盖空间用来容纳叶轮，泵入口用来连接叶轮入口，叶轮叶片把轴功转换成施加在流体的流功后，流体进入涡卷流道并由出口流出，前盖内部接液侧装设有内衬以隔绝腐蚀液，其背侧之后法兰用来安装拖架与后盖，用来防止腐蚀液体的泄漏，而由泵入口内径空间成一体结构的支撑架，系一轴向延伸之悬臂结构用来紧锁复合固定轴并与内转子耦合以驱动叶轮；其特征在于：支撑架是前盖之泵入口内径的轴向内侧延伸的二片互为90度之肋板结构，肋板先由铸铁前盖之泵入口内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合处由入口侧形成以圆心为中心的弧形圆锥体，在其尾端装设有一轴座其中心设有一轴孔；而肋板也随圆锥体之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座之外径，支撑架的外侧以氟塑料完全披覆包胶并与泵壳内衬成一体；轴孔中心的螺牙孔用来紧锁复合轴之金属轴一端的螺牙部；轴座端面区分为二个环形面，迫紧面与密封面，迫紧面没有氟塑料包胶，用来与陶瓷轴套的端面做紧压贴合以确保固定轴的支持刚性，密封面有氟塑料包胶，当陶瓷轴套的端面被紧压贴合在迫紧面时，氟塑料包胶将被压缩且能确保压缩量及密封有效性，以防止腐蚀液的泄漏；

复合固定轴的金属轴穿过陶瓷轴套的中心孔，以其螺牙部紧锁在支撑架的轴座中心的螺牙孔；陶瓷轴套的前端面被紧压在支撑架轴座端面之迫紧面与密封面，而陶瓷轴套的后端面也被紧锁螺帽紧压，以构成高刚性复合固定轴；陶瓷轴套的前端面被紧压贴合迫紧面用来确保固定轴的支持刚性，同时前端面也紧压贴合有氟塑料包胶的密封面，氟塑料包胶将被压缩且能确保压缩量及密封有效性；有氟塑料包胶的螺帽为杯形圆筒金属件，密封螺帽无开口一端能用工具紧锁在金属轴尾端的螺牙上，其开口部的端面能与陶瓷轴套的之后端面紧压，以达成复合固定轴的密封耐蚀功能；

由于金属轴提供的高迫紧力施加在陶瓷轴套上，使复合固定轴成一骯刚性轴结构并减少变形量与位移量，且能将受力及力矩由支撑架传递到前盖上。

4.如权利要求3所述之磁驱动泵，其中，该磁驱动泵浦为双边支撑复合固定轴结构，其零件包含有前盖含支撑架与复合固定轴、叶轮、后盖、内转子、外转子与拖架，其特征在于：

其中，

前盖为铸铁或不锈钢制造，包含有一泵入口、涡卷流道、出口、后法兰、支撑架及复合固定轴，前盖空间用来容纳叶轮，泵入口用来连接叶轮入口，叶轮叶片把轴功转换成施加在流体的流功后，流体进入涡卷流道并由出口流出，前盖内部接液侧装设有内衬以隔绝腐蚀液，其背侧之后法兰用来安装拖架与后盖，用来防止腐蚀液体的泄漏，而由泵入口内径空间成一体结构的支撑架，系一轴向延伸之悬臂结构用来紧锁复合固定轴并与内转子耦合以驱动叶轮；泵入口内径面向圆心伸出的二片互为90度的肋板，及尾端装设有一轴座及轴孔位在内径圆心的圆锥体，二者构成一轴向延伸穿过叶轮毂孔的悬臂结构，且与前盖成一体的支撑架，可以提供固定轴高刚性支撑；

支撑架是一氟塑料完全披覆包胶并与泵壳及其内衬成一体的悬臂结构，其构成包含有二片互为90度的肋板、轴向延伸的圆锥体；二片肋板系由泵入口内径面向圆心伸出与圆锥体相结合；轴向延伸的圆锥体系以泵入口圆心为中心尾端装设有一轴座及轴孔；且轴座穿过叶轮毂孔，其锥形圆弧与叶轮之流道轮毂面成一平滑曲面；而肋板也随圆锥体之轴向延伸而加长，并收缩其宽度到轴座之外径而构成高刚性悬臂结构；轴孔中心的螺牙孔用来紧锁复合轴之金属轴一端的螺牙部；轴座端面区分为二个环形面，迫紧面与密封面，迫紧面用来与陶瓷轴套的端面做紧压贴合以确保固定轴的支持刚性，密封面有氟塑料包胶，当陶瓷轴套的端面被紧压贴合在迫紧面时，氟塑料包胶将被压缩且能确保压缩量及密封有效性，以防止腐蚀液的泄漏；

复合固定轴的金属轴穿过陶瓷轴套的中心孔，以其螺牙部紧锁在支撑架的轴座中心的螺牙孔；陶瓷轴套的前端面被紧压在支撑架轴座端面之迫紧面与密封面，而陶瓷轴套的后端面也被紧锁螺帽紧压，以构成高刚性复合固定轴；陶瓷轴套的前端面被紧压贴合迫紧面用来确保固定轴的支持刚性，同时前端面也紧压贴合有氟塑料包胶的密封面，氟塑料包胶将被压缩且能确保压缩量及密封有效性；有氟塑料包胶的螺帽为杯形圆筒金属件，密封螺帽无开口一端能用工具紧锁在金属轴尾端的螺牙上，其开口部的端面能与陶瓷轴套的之后端面紧压，以达成复合固定轴的密封耐蚀功能；密封螺帽的圆筒形外径能被后盖的轴孔座所支撑与固定；

叶轮以氟塑料制造，被安装在泵前盖内部；叶轮毂用来与内转子的轴向延伸部结合，使叶轮与内转子构成一体或二者相互嵌入组合成一体；叶轮之专利特征为：叶轮毂开孔可以让支撑架轴向穿过，用来支撑固定轴的一端，其流道轮毂面与圆锥体之外形圆弧成一平滑曲面；

后盖为一杯状具有氟塑料内衬与强化层的二层壳体结构；底部有具轴孔座且无任何通孔，确保后盖不会有何泄漏产生；其前端之法兰部结合泵前盖背侧之后法兰及托架之法兰，用来防止腐蚀液体的泄漏；其法兰部之背侧有法兰强化件，用来确保其结构强度及紧锁效果；其侧边的圆筒部穿过外转子的内径空间；且其内部容室空间用来安装内转子；用来分隔内外转子并在相互之间保有一定间隙，以确保后盖不会被磨破损导致腐蚀液泄漏；轴孔座设在后盖底部中心且轴向外侧延伸在外转子内部空间，用来辅助支撑复合固定轴的一端；

轴孔座之轴孔外部的二层壳体中间装设有金属环，用来强化轴孔座的氟塑料包胶以防止变形；

内转子是由内磁铁、轭铁与轴向延伸部所构成的环型结构；并由氟塑料包覆成一零泄漏缝的环状转子包胶；内转子的中间孔装设有轴承与固定轴耦合转动；叶轮毂用来与内转子的轴向延伸部结合，使叶轮与内转子构成一体或二者相互嵌入组合成一体；使用后盖用来分隔外转子并在后盖内外二侧保有一定间隙；

外转子是由外磁铁、轭铁与连结座所构成的环型杯状结构；链接座与驱动马达轴心相结合固定，由驱动马达带动外转子转动；当外转子转动时带动内转子转动；

拖架为具双边法兰之环型结构；其一端面的法兰用来锁固定在马达端面法兰上，另一端面的法兰则用来结合后盖之法兰部及泵前盖背侧之后法兰。

说明书

一种磁驱动泵

技术领域

[0001] 本发明系有关于一种磁驱动泵，尤指一种针对具有耐腐蚀内衬的铸铁磁驱动泵浦之固定轴结构作一改良，为使泵浦能在温度200℃时还能有高可靠度的运转能力，同时满足泵浦输送所需的高性能需求，本发明系改良铸铁泵壳的固定轴支撑结构及相关的流道结构，以增加固定轴的支撑刚性来减少氟塑料结构件受温度影响的不利因素，并增进泵浦的性能与增进可靠度及使用寿命。

背景技术

[0002] 按，一般无轴封磁驱动泵浦已广泛应用于许多耐腐蚀或防泄漏的用途，在结构设计有固定轴与转动轴两种，其中固定轴的支撑方式又有两端支撑及悬臂支撑等设计，材质上可分为塑料材料与有塑料内衬之金属外壳等；固定轴前后两端支撑都是使用塑料材质的入口轴心支撑三角架与密封后盖轴孔座来支撑固定轴，其后盖底部有纤维披覆的强化结构，但塑料的强度随操作温度升高而下降，这时支撑三角架与轴孔座的强度也会随之降低，造成泵浦固定轴的歪斜与位移；固定轴后悬臂支撑是使用金属强化塑料后盖底部来支撑，其支撑强度来自于施加在悬臂固定轴的径向力能被分布到后盖结构上，以减少后盖变形并提高固定轴的握持力，虽然如此，但其强度也将受限于后盖结构的强化纤维塑料之温度限制；以下的引证案将用来进一步说明磁驱动泵有关固定轴的问题及可能相关的潜在问题。

[0003] 引证案一：

[0004] 2006年美国专利US7033146Sealed magnetic drive sealless pump，本引证案在说明磁驱动泵干运转之轴承设计，但其图说有明确显示传统塑料磁驱动泵之双边支撑固定轴结构，三脚架位于泵入口内径空间，其轴向延伸穿过叶轮毂孔，其轴固定座设于三脚架尾端并位于叶轮毂孔内侧，用来支撑固定轴的一端，本引证案的三脚架已尽量降低对入口流道的流动阻力，后盖为一杯状壳体结构，底部有轴孔座且无任何通孔，用来支撑固定轴的另一端，其塑料三脚架与后盖的强度容易受温度影响而降低，本引证案之图说显示为了降低三脚架对入口流道的影响，刻意延伸三脚架的长度使其轴座穿过叶轮毂孔，但这样会大幅降低三脚架的径向支撑力，只适用于低温较低功率用途；

[0005] 引证案二：

[0006] 2006年美国专利US7057320Mechanical drive system operating by magnetic force，本引证案在说明磁驱动泵之外转子构造与设计，但其图说有明确显示传统塑料磁驱动泵之双边支撑固定轴结构，且三脚架位于泵入口内径空间与泵前盖为一体设出成形结构，三脚架轴向延伸到叶轮叶片入口附近，其止推轴承装设于三脚架之轴固定座端面上，且止推轴承位于叶轮毂板上但凸出于叶轮入口侧，后盖为一杯状壳体结构，底部有轴孔座且无任何通孔，用来支撑固定轴的另一端，本引证案为降低三脚架之轴固定座与止推轴承对入口流道的流动阻力，其设计方法为加大叶轮入口使比泵入口有更大的内径，来降低入口流动之阻力，也就是流体流经泵入口后会经过一段扩大内径的流道才会来到叶轮入口，而流道扩大的角度愈大流动阻力相对提高愈多。

[0007] 引证案三：

[0008] 2002年中国专利CN2482597Y Magnetic drive corrosion resistant fluorine plastic liner pump，本引证案为具塑料内衬金属外壳的磁驱动泵，目地在说明氟塑料内衬之结构及耐腐蚀用途，有氟塑料内衬一体成形的轴支撑架，氟塑料的后盖为一杯状壳体结构，底部有轴孔座且无任何通孔，用来支撑固定轴的另一端，但在其内文也指出双边支撑之固定轴由氟塑料构成的支撑结构会弹性变形，在泵浦运转时可以缓冲轴负载的振动，但本引证案并未进一步说明200℃高温用途的结构强度与可靠度是否适用。

[0009] 引证案四：

[0010] 1999年美国专利US5895203Centrifugal pump having separable multipartite impeller assembly，本引证案为具塑料内衬金属外壳的磁驱动泵，且为双边支撑的固定轴结构，可分离的支撑三脚架安装在泵入口的内径，其设有外环部用来安装在泵入口的内环面，中心设有轴固定座用来提供固定轴前端支撑，强调支撑三脚架内部设有强化材料，并有完整的耐蚀材料披覆其表面，以提高固定轴前端支撑对受力与振动的耐受性，但也特别强调固定轴的前端直径必须小于后端直径，这样支撑三脚架之轴固定座的外径才能缩小，而且鼻端作成符合流动要求的平滑曲面，这样固定轴前端位于泵入口处时，才可以降低叶轮入口的流动阻力。

[0011] 引证案五：

[0012] 2001年美国专利US6280156B1Magnetically coupled rotary pump，本引证案的磁驱动泵为外转子式，原案强调金属制立式竖轴磁驱动泵的结构可以完全排出输送液，其固定轴为单边支撑的结构，其固定轴之单边支撑结构是在泵入口由三脚架及圆锥形轴座支撑，三脚架及圆锥形轴座是与金属泵前盖连结在一起，或被紧锁在金属泵前盖上，由于圆锥形轴座位于泵入口流道内径空间，所以，入口流道内径的圆筒面也必须随锥形轴座而增大其内径；叶轮之金属轴承装设于朝入口侧延伸的轮毂轴向部之内径中，用来与圆锥形轴座的尾端的轴套及止推轴承相耦合，所以，圆锥形轴座的斜向逐渐增大的曲面可以与叶轮的轮毂轴向部曲面平顺相接，而且叶轮入口配合轮毂轴向部之外径而采用大口径设计，所以，目前的方案是可行的；但是本案若使用氟塑料内衬及接液外表面包胶且叶轮为氟塑料制造时，三脚架、轴座、轮毂轴向部的外径都必须加上二倍的包胶厚度，通常单边厚度3mm以上，也就是外径增加6mm以上，这还不含结构所需的包胶厚度所增加的外径，为了克服氢氟酸的腐蚀性，氟塑料制作的叶轮之轮毂板的内部还必须装设金属强化片，包含轴向延伸的轮毂轴向部，以提高轮毂的结构强度与传递扭矩能力，且安装在轮毂轴向部内径的金属轴承就必须换成厚度与轴套相当的陶瓷轴承，而且轮毂轮毂轴向部之厚度因包含金属强化片加上双面又要有3mm包胶厚度，这时轮毂轴向部之内外径都会大幅增加，若只对原有的圆锥形轴座进行包胶，其圆锥曲面的外径必然增大，但其外径仍小于轮毂轴向部之外径，所以圆锥形轴座的金属部份也必须改变其斜度以增大其外径，在包胶后圆锥形轴座才可以与叶轮的轮毂轴向部曲面平顺相接，也就是泵浦入口流道内径的圆筒面必须有大的扩张角度才能配合锥形轴座的曲面及轮毂轴向部之外径，这会使得原先已采用大口径设计的叶轮入口必须更加加大其尺寸，由泵入口的流体必须在短的轴向距离下，以大的扩张角度流向叶轮入口，还必须加速流经厚度大幅增加的三脚架，在这样的种种限制下，将无法获得原先金属泵的低流动阻力而且泵浦叶轮的设计困难度会大幅增加；氟塑料叶轮的另一问题是叶轮重量大幅减轻下，由转子与叶轮构成的转子系统其质心位置将移向外转子侧，也就是叶轮背侧而轴承的位置却位在轮毂轴向部的内径，这样容易造成轴承的长度及位置无法有效涵盖转子系统的质心位置，而使得运转寿命无法确保。

[0013] 引证案六：

[0014] 2001年美国专利US7101158B2Hydraulic balancing magnetically driven centrifugal pump，本引证案在说明磁驱动泵的轴向推力平衡问题，但在其引证图说中清楚显示其固定轴为等直径结构，且其支撑三脚架安装在泵入口内径时，支撑三脚架的轴固定座的外径过大，会影响叶轮入口流道而降低泵浦性能，必须在其入口流道的结构中必须增大其内径以降低叶轮入口的流动阻力。

[0015] 引证案七：

[0016] 2007年美国专利US7249939B2Rear casing arrangement for magnetic drive pump，本引证案适用于双边支撑固定轴与转动轴的磁驱动泵，本引证案清楚指出磁驱动泵的后盖强度是需要进一步关注的问题，因为外转子与内转子之间的间隙是狭窄，高耐腐蚀塑料材料是属于热塑性材料其强度随温度而降低，习知技术会在后盖耐腐蚀材料外部加上第二层加强结构，本引证案则在其侧边圆筒面的两层结构中间或外面加入一非金属带状圆形强化件，使后盖侧边的圆筒部提高其强度，此一方法比习知用直条纤维圆周方向多层缠绕方式更佳，但此一方式无法有效克服后盖底部轴孔座承受径向力时圆筒部的弯曲变形，而本引证案也间接证实固定轴的之撑力也会受后盖圆筒部强度的影响。

[0017] 引证案八：

[0018] 2001年美国专利US6293772B1containment member for a magnetic-drive centrifugal pump，应用于有耐腐蚀内衬的金属磁驱动泵，本引证案清楚指出磁驱动泵塑料三脚架及后盖的强度是需要进一步关注的问题，前支撑三脚架常常会影响叶轮入口流道而降低泵浦性能，后盖的强度是用来抵抗液体压力还要提供固定轴支撑，本引证案的方案是在后盖底部的第一层、第二层结构中间嵌入一圆盘型金属强化件，使悬臂固定轴承受的径向力会均匀传递到后盖的圆筒部，且强化件的形状并包含一直径较小且轴向内侧延伸部份，用来加强固定轴的支撑与握持力，使其强度足以达到悬臂方式支撑固定轴，这样就可以免用支撑三脚架而且固定轴有足够支撑强度，但并没有清楚说明后盖侧边圆筒部的强度，在经过强化后是否能避免固定轴受力后产生歪斜的问题。

[0019] 综合以上引证案，全氟塑料材料与有氟塑料内衬之铸铁外壳之磁驱动泵，有关固定轴之结构与强度所面临的问题可分为下列：

[0020] 1、氟塑料材料本身的强度弱点

[0021] 2、固定轴支撑结构刚性需求

[0022] 3、泵入口流道之流动阻力问题

[0023] 4、叶轮入口流道之抗空蚀能力问题(NPSHr)

[0024] 5、后盖强度问题，含圆筒部与底部

[0025] 但是这些引证案的各别解决方案及其解决方法，并无法同时满足高温200℃液体输送之高刚性固定轴之需求，本发明之磁驱动泵之结构改良能同时克服以上问题。

发明内容

[0026] 本发明之主要目的在于提供一种磁驱动泵，尤指一种前后支撑的固定轴强化结构，由于磁驱动泵的零件常用氟塑料制或作为内衬、包胶等，这里所称的氟塑料有PFA、ETFE等具有高延伸性与高耐压缩性等机械性质，例如泵壳前盖、叶轮、后盖，氟塑料的溶点温度超过300℃以上，但其强度会随温度升高而降低，所以，虽然氟塑料，本创作系以铸铁或不锈钢泵壳的结构刚性来取代对氟塑料结构件的强度依赖，使泵浦能在温度200℃时还能有高可靠度的运转能力，其中，高刚性入口支撑座能提供固定轴所需的刚性支撑力，配合固定轴的高刚性支撑需求，对高刚性支撑座、泵入口流道、涡卷流道与叶轮流道做一整体性设计，以获得固定轴的高刚性支撑，并大幅降低支撑座对泵入口流道产生的流动阻力；泵后盖的功能以提供密封无泄漏与耐温抗压，并对固定轴的一端提供辅助性支撑；

[0027] 支撑座是铸铁或不锈钢泵壳一体的轴向内侧延伸的二片肋板结构，肋板先由外壳之泵入口内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合处由入口侧形成以圆心为中心的弧形圆锥体，轴向内侧延伸到泵壳内侧，并在其尾端装设有一轴座，而肋板也随圆锥体之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座之外径，该轴座穿过叶轮毂孔且其外形圆弧与叶轮毂成一平滑曲面，支撑座的外侧以氟塑料完全披覆并与泵壳内衬成一体；

[0028] 涡卷流道之前侧边涡卷结构，使叶轮流道出口中心的轴向位置位于泵出口流道中心之内侧，确保由泵入口到叶轮入口有足够的流动长度，以减少支撑座引起的流场扰动对叶轮入口的不良影响；

[0029] 叶轮流道结构采取前盖为小后倾斜角度设计，而毂板采用前倾斜曲面设计以配合支撑座之轴座外形曲面，使叶轮之叶片前缘之入口流道有足构截面积；

[0030] 固定轴是由等直径陶瓷轴所构成，其前端由支撑座之轴座固定，用于高功率泵浦时复合固定轴将是较佳方案；复合固定轴是一种由金属轴与陶瓷轴套复合构成的高刚性轴，藉由金属轴直接连结支撑座之轴座金属，并对陶瓷轴套施以高张力迫紧以构成高刚性固定轴，固定轴的后端由后盖的轴孔座固定；

[0031] 后盖为一杯状具有氟塑料内衬与纤维强化层的二层壳体结构，由前端的法兰固定在泵前盖与托架上，成一圆筒形杯状悬臂结构，底部有具轴孔座且无任何通孔，确保后盖不会有何泄漏产生，其前端之法兰部结合泵前盖及拖架之法兰，用来防止腐蚀液体的泄漏，轴孔座之二层壳体中间装设有金属环，以减少氟塑料高温变形，并提供固定轴与止推轴承稳定的支撑，后盖的悬臂结构能辅助固定轴的支撑刚性；

[0032] 以下为本发明达成之效果说明如下：

[0033] 1，氟塑料的溶点温度超过300℃以上，200℃时其强度已大幅降低，以金属外壳结构刚性来取代对氟塑料结构件的强度依赖，使泵浦能在温度200℃时还能有高可靠度的运转能力；

[0034] 2，轴支撑座之结构与泵浦前盖做成一体，同时披覆氟塑料以阻绝腐蚀液体，使固定轴的支撑刚性多数来自支撑架，而后盖轴孔座仅为辅助作用；

[0035] 3，泵浦前盖之金属结构与支撑架成一体之结构并延长其轴向长度，使支撑架之轴固定座延伸到叶轮毂之开口内，以大幅降低支撑架在泵入口的流动阻力；

[0036] 4，改善叶轮之流道结构及其入口流道，使入口流道面积增大以降低入口流速增加抗空蚀能力(NPSHr)，且支撑架的截面形状与流动之流线相配合，使支撑架对流动的干扰降低；

[0037] 5，后盖的功能只用来承担密封无泄漏与耐温抗压的功能；后盖的结构有第一层结构为氟塑料、第二层加强结构，第一层为杯状氟塑料结构，其圆盘形底部中心设有向外延伸凸出且无通孔之轴孔座，第二层为热硬化树酯纤维强化结构用来减少高温下氟塑料的变形量，并承受液体压力以降低变形，及承受管路流动引起的冲击压力；

[0038] 本发明的结构改良使各种功率范围的磁驱动泵，能在温度200℃时还能有高可靠度的运转能力，且适用于简单固定轴结构与复合轴结构。

附图说明

[0039] 图1(A)：本发明第一实施例之剖面图，具有双边支撑之固定轴结构之剖面示意图。

[0040] 图1(B)：本发明第二实施例之剖面图，具有双边支撑之复合固定轴结构之剖面示意图。

[0041] 图2(A)：本发明第一实施例之入口前视图。

[0042] 图2(B)：本发明第二实施例之入口前视图。

[0043] 图3：本发明第一实施例之前盖3D后视图。

[0044] 图4(A)：本发明第一实施例之入口流道剖面示意图。

[0045] 图4(B)：本发明第二实施例之入口流道剖面示意图。

[0046] 图5：本发明第一实施例之后盖剖面示意图。

[0047] 图6：本发明第一实施例之固定轴承受力及力矩示意图。

[0048] 图7：本发明第二实施例之复合固定轴承受力及力矩示意图。

[0049] 3：固定轴                     3a：固定轴             32：金属轴[0050] 321：紧锁螺帽                 322：塑料包胶          323：密封螺帽[0051] 33：陶瓷轴套                  332：中心孔            4：前盖[0052] 4a：内衬                      41：后盖               41a：后盖内衬[0053] 41b：加强层                   411：法兰部            411a：强化板[0054] 412：圆筒部                   413：轴孔座            413a：轴孔[0055] 413b：环型槽                  414：止推环            415：容室空间[0056] 417：金属环                   42：后法兰             43：支撑架[0057] 43a：包胶                     43c：密封面            431：肋板[0058] 431a：前缘                    431b：后缘             432：锥体[0059] 432a：曲面                    433：轴座              433a：轴孔[0060] 433b：螺牙孔                  434：鼻端              435：迫紧面[0061] 44：泵入口                    44a：圆筒面            45：出口[0062] 451：出口中心                 46：止推环             47：涡卷流道[0063] 48：泄水口                    5：叶轮                51：叶片[0064] 511：前缘                     512：后缘              513：流道中心线[0065] 514：流道前盖面               514a：曲面             515：流道轮毂面[0066] 515a：内凹曲面                52：叶轮毂             53：止推轴承[0067] 54：叶轮毂孔                  56：强化构件           6：流动方向[0068] 61：流动方向                  62：流动方向           63：流动方向[0069] 64：流动方向                  65：流动方向           7：内转子[0070] 71：内磁铁                    72：轭铁               73：轻量构件[0071] 74：转子包胶                  76：轴向延伸部         79：轴承[0072] 91：托架                      911：托架法兰          92：外转子[0073] 92a：外转子轴套      92b：轭铁              93：外磁铁[0074] 95：马达轴           BL：肋板宽度           ψD：轴径[0075] ψD1：叶轮入口径    ψD2：叶轮外径          L：轴握持长度[0076] P：侧向力           PL：侧向力臂           RL：肋板宽度[0077] W：转子重力          WL：转子重力臂         X：偏心离心力[0078] XL：偏心离心力臂

具体实施方式

[0079] 兹佐以图式详细说明本发明如下：

[0080] 第一实施例：双边支撑固定轴结构之磁驱动泵浦，图1(A)；

[0081] 请参阅图1(A)所示，本实施例之磁驱动泵浦为双边支撑之固定轴结构，主要零件包含有：前盖4、支撑架43、叶轮5、后盖41、内转子7、外转子92、固定轴3与拖架91，其中：

[0082] 前盖4为铸铁或不锈钢制，设有一泵入口44、出口45及涡卷流道47，其内部用来容纳叶轮5，泵前盖4内侧在泵入口44处设有一入口止推环46，用来与叶轮5入口侧的叶轮止推轴承53耦合共同构成轴向止推轴承；前盖4内部接液侧装设有内衬4a以隔绝腐蚀液，在泵入口44内部有一体的支撑架43，其背侧之后法兰42(配合图3)用来安装泵后盖41之法兰411及强化板411a并结合拖架91之法兰911，用来防止腐蚀液体的泄漏；

[0083] 支撑架43是前盖4之泵入口44内径的轴向内侧延伸的二片肋板431结构，肋板431先由前盖4之泵入口44内径面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合由入口侧以圆心为中心的弧形圆锥体432，该弧形圆锥体432并轴向内侧延伸到泵壳内侧，在其尾端装设有一轴座433其轴孔433a用来支撑固定轴3的一端；而肋板431也随圆锥体432之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座433之外径；该轴座433穿过叶轮毂孔54且其外形圆弧与叶轮5之流道轮毂面515成一平滑曲面，支撑架43的外侧以氟塑料完全披覆包胶43a并与泵壳内衬4a成一体；

[0084] 叶轮5以氟塑料制作被安装在泵前盖4内部，叶轮毂52的中心设有一叶轮毂开孔54，支撑架43可以轴向穿过用来支撑固定轴3的一端，叶轮毂52的背侧用来与内转子7的轴向延伸部76结合，使叶轮5与内转子7构成一体或二者相互嵌入组合成一体，必要时叶轮毂
52内部装设有盘形强化构件56(配合图6)，以传递高功率轴功给输送流体，且也可以把强化构件56与内转子7的轭铁72成一体；

[0085] 后盖41为一杯状具有以氟塑料后盖内衬41a与强化层41b的二层壳体结构，底部有具轴孔座413且无任何通孔，确保后盖41不会有何泄漏产生，其前端法兰部411之强化板411a用来结合泵前盖4之后法兰42(配合图3)及托架91之法兰911，成一圆筒形杯状悬臂结构，用来防止腐蚀液体的泄漏，而强化板411a用来确保其结构强度及紧锁效果；后盖41侧边的圆筒部412(配合图5)穿过外转子92的内径空间，且后盖41内部容室空间415用来安装内转子7；后盖41系用来分隔二者并在相互之间保有一定间隙，以确保不会被磨破损导致腐蚀液泄漏；轴孔座413设在后盖底部中心且轴向外侧延伸在外转子92内部空间，用来支撑固定轴3的一端，其轴孔外缘装设有止推环414，用来与内转子7的轴承79耦合成轴向止推轴承，轴孔座413之轴孔外部的二层壳体中间装设有金属环417，以减少以氟塑料后盖内衬41a在高温下的变形，以提供固定轴3与止推轴承414稳定的支撑，后盖41能辅助固定轴3的支撑刚性；

[0086] 内转子7是由内磁铁71、轭铁72与轴向延伸部76所构成的环型结构，复数内磁铁71装设在轭铁72的外环面上，并由耐腐蚀的工程塑料包覆成一零泄漏缝的环状转子包胶74，内转子7的中间孔装设有轴承79，内转子7的轴向延伸部76用来与叶轮毂52结合，使内转子7与叶轮5构成一体或二者相互嵌入组合成一体；

[0087] 外转子92是由外磁铁93、轭铁92b与连结座92a所构成的环型杯状结构，链接座92a与驱动马达轴心95相结合固定，复数外磁铁93装设在轭铁92b的内环面上，由驱动马达轴心95带动外转子92转动，内转子7的内磁铁71与外转子92的外磁铁93隔着后盖41位于相同位置，且以极性相吸方式径向相对排列，当外转子92转动时外磁铁93会吸引着内磁铁71而带动内转子7转动；

[0088] 固定轴3为双边支撑结构，由耐腐蚀与耐磨耗的陶瓷材料构成，其前端由前盖4的支撑架43支撑与后端由后盖41的轴孔座413支撑固定，固定轴3中间部份与内转子7的轴承79耦合转动，且其中间部份长度以满足轴承79的长度以承担内转子7所受的复合力，并预留内转子7的轴向自由移动空间，支撑架43的肋板431与轴座433提供固定轴3高刚性的支撑与同时提供轴握持长度L，能克服塑料料强度因温度升高而降低的问题；

[0089] 拖架91为具双边法兰之环型结构；其一端面的法兰用来锁固定在马达端面法兰上(未图示)，另一端面的法兰911则用来结合后盖41法兰部411之强化板411a，用来防止腐蚀液体的泄漏，而法兰411之法兰强背板411a用来确保其结构强度及紧锁效果；

[0090] 当泵浦运转时，流体由泵入口流入，如流动方向6，并流向叶轮5之入口，如流动方向61，在流经叶轮5之流道后成为具有压力的流体，如流动方向62，并由泵出口45输出，同时有部分流体，如流动方向63，经由叶轮5的背侧进入后盖41的容室空间415，并经由转子外侧与后盖内径的间隙向后盖底部流动，如流动方向64，再经由固定轴3与轴承79之间隙流动，最后流经叶轮毂孔54，如流动方向65，回到叶轮入口，此一流体的循环流动用来提供陶瓷轴承润滑所需并带走转子产生的热；

[0091] 第二实施例：双边支撑复合固定轴结构之磁驱动泵，用于高温高功率用途，图1(B)；

[0092] 请参阅图1(B)所示，本实施例之磁驱动泵为双边支撑之固定轴结构，主要零件包含有：前盖4、支撑架431、叶轮5、后盖41、内转子7、外转子92、复合固定轴3a与拖架91，其中：

[0093] 前盖4为铸铁或不锈钢制，设有一泵入口44、出口45及涡卷流道47，其内部空间用来容纳叶轮5；泵前盖4内侧在泵入口44处设有一入口止推环46，用来与叶轮5入口侧的叶轮止推轴承53耦合共同构成轴向止推轴承；前盖4内部接液侧装设有内衬4a以隔绝腐蚀液；在泵入口44内径空间有一体的支撑架43；其背侧之后法兰42(配合图3)用来安装泵前盖4之法兰411及强化板411a并结合拖架91之法兰911，用来防止腐蚀液体的泄漏；

[0094] 支撑架43是前盖4之泵入口44内径的轴向内侧延伸的二片肋板431结构；肋板431先由前盖4之泵入口44内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该处结合由入口侧以圆心为中心的弧形圆锥体432，该弧形圆锥体432并轴向内侧延伸到泵壳内侧，并在其尾端装设有一轴座433其轴孔433a(配合图3)用来支撑固定轴3a的一端；而肋板431也随圆锥体432之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座433之外径；该轴座433穿过叶轮毂孔54且其外形圆弧与叶轮5之流道轮毂面515成一平滑曲面，支撑架
43的外侧以氟塑料完全披覆包胶43a并与泵壳内衬4a成一体；轴孔433a(配合图3)内部并无包胶，其中心有一螺牙孔433b，用来紧锁复合轴3a的金属轴32的一端之螺牙部，轴孔433a的内径则与金属轴32的外径做松配合；轴座433的端面区分为二个环形面，迫紧面435与密封面43c，迫紧面与陶瓷轴套33的端面做紧压贴合以确保固定轴3a的支持刚性，同时确保密封面43c之包胶43a，有足够的压缩量及密封有效性，以防止腐蚀液的泄漏；

[0095] 叶轮5被安装在泵前盖4内部，支撑架43可以轴向穿过叶轮毂开孔54，用来支撑固定轴3a的一端，叶轮毂52用来与内转子7的轴向延伸部76结合，使叶轮5与内转子7构成一体或二者相互嵌入组合成一体，必要时叶轮毂52内部装设有盘形强化构件56(配合图6)，以传递高功率轴功给输送流体，且也可以把强化构件56与内转子7的轭铁72或轻量构件73成一体；

[0096] 后盖41为一杯状具有后盖内衬41a与强化层41b的二层壳体结构，底部有具轴孔座413且无任何通孔，确保后盖41不会有何泄漏产生，其前端之法兰部411之强化板411a结合泵前盖4背侧之后法兰42及托架91之法兰911，成一圆筒形杯状悬臂结构，用来防止腐蚀液体的泄漏，而强化板411a用来确保其结构强度及紧锁效果；后盖41侧边的圆筒部412(配合图5)穿过外转子92的内径空间，且后盖41内部容室空间415用来安装内转子7，后盖用来分隔二者并在相互之间保有一定间隙，以确保后盖41不会被磨破损导致腐蚀液泄漏；轴孔座
413设在后盖底部中心且轴向外侧延伸在外转子92内部空间，其轴孔外缘装设有止推环
414，用来与内转子7的轴承79耦合成轴向止推轴承，轴孔座413之轴孔外部的二层壳体中间装设有金属环417，以减少以氟塑料后盖内衬41a在高温下的变形，以提供固定轴3与止推轴承414稳定的支撑，后盖41能辅助固定轴3a的支撑刚性；

[0097] 内转子7是由内磁铁71、轭铁72、轻量构件73与轴向延伸部76所构成的环型结构，复数内磁铁71装设在轭铁72的外环面上，并由耐腐蚀的工程塑料包覆成一零泄漏缝的环状转子包胶74，内转子7的中间孔装设有轴承79，内转子7的轴向延伸部76用来与叶轮毂52结合，使内转子7与叶轮5构成一体或二者相互嵌入组合成一体；高功率用途的内转子常有重量过重问题，由轻金属或强化纤维制成的轻量构件73成为减重的选择之一；必要时叶轮毂52内部装设有盘形强化构件56(配合图6)，以传递高功率轴功给输送流体，且也可以把强化构件56与内转子7的轭铁72或轻量构件73成一体；

[0098] 外转子92是由外磁铁93、轭铁92b与连结座92a所构成的环型杯状结构，链接座92a与驱动马达轴心95相结合固定，复数外磁铁93装设在轭铁92b的内环面上，由驱动马达轴心95带动外转子92转动，内转子7的内磁铁71与外转子92的外磁铁93隔着后盖41位于相同的轴向位置，且以极性相吸方式径向相对排列，当外转子92转动时外磁铁93会吸引着内磁铁
71而带动内转子7转动；

[0099] 复合固定轴3a为双边支撑结构，其前端由前盖4的支撑架43支撑与后端由后盖41的轴孔座413支撑固定，复合固定轴3中间部份与内转子7的轴承79耦合转动，且其中间部份长度以满足轴承79的长度以承担内转子7所受的复合力，并预留内转子7的轴向自由移动空间，金属支撑架43的肋板431与轴座433提供固定轴3a高刚性的支撑，能克服塑料料强度因温度升高而降低的问题；

[0100] 复合固定轴3a由耐腐蚀与耐磨耗的陶瓷轴套33、金属轴32与密封螺帽323构成；金属轴32穿过陶瓷轴套33的中心孔，以其螺牙部紧锁在支撑架43的轴座433中心的螺牙孔433b，并在另一端的螺牙部用螺帽321(配合图7)紧压陶瓷轴套的端面；

[0101] 陶瓷轴套33的之前端面被紧压在支撑架43的轴座433端面之迫紧面435与密封面43c，而陶瓷轴套33的后端面也被紧锁螺帽紧压，以确保固定轴3a的支持刚性，同时确保密封面43c之包胶43a，有足够的压缩量及密封有效性；密封螺帽323为杯形圆筒金属件，披覆以塑料包胶322(配合图7)作成，密封螺帽323的无开口一端能用工具紧锁在金属轴32尾端的螺牙上，用来把复合固定轴3a作完整的密封，其开口部的端面能与陶瓷轴套33的之后端面紧压，以达成密封耐蚀功能，而构成一高刚性的复合式固定轴3a，密封螺帽323的圆筒形外径能被后盖41的轴孔座413所支撑与固定；

[0102] 拖架91为具双边法兰之环型结构；其一端面的法兰用来锁固定在马达端面法兰上(未图示)，另一端面的法兰911则用来结合后盖41法兰部411之强化板411a及泵前盖4后侧之法兰42，用来防止腐蚀液体的泄漏，而强化板411a用来确保其结构强度及紧锁效果；

[0103] 当泵浦运转时，流体由泵入口流入，如流动方向6，并流向叶轮5之入口，如流动方向6，在流经叶轮5之流道后成为具有压力的流体，如流动方向62，并由泵出口45输出，同时有部分流体，如流动方向63，经由叶轮5的背侧进入后盖41的容室空间415，并经由转子外侧与后盖内径的间隙向后盖底部流动，如流动方向64，再经由固定轴3与轴承79之间隙流动，最后流经叶轮毂孔54，如流动方向65，回到叶轮入口，此一流体的循环流动用来提供陶瓷轴承润滑所需并带走转子产生的热。

[0104] 请参阅图2(A)与图2(B)所示，本图例为支撑架43的前视图，支撑架43系由泵入口44内面向圆心伸出的二片互为90度的肋板431，及尾端装设有一轴座433位在内径圆心的圆锥体432，二者构成一轴向延伸穿过叶轮毂孔54的悬臂结构且与前盖4成一体，而肋板431与圆锥体432的截面加上包胶43a厚度后，这些截面积的总和就是支撑架截面积，也就是入口流道截面的堵住面积，入口流道的其余截面积为流动面积，堵住面积愈大代表效流动面积愈小，流体之流速会与流动面积比例成线性反关系，且流动阻力会随流速的二次方线性正比增大，也就是有效流动面积愈小阻力会以二次方反比例大幅增加；以下的二个实施例都未特别增大入口44内径，图2(A)为第一实施例低功率小口径之规格，其堵住面积约小于入口截面积的28％，图2(B)为第二实施例高功率大口径之规格，其堵住面积约小于入口截面积的15％；堵住面积比例的高低也会跟制造方法有关，例如，砂模铸造其铸铁或不锈钢的肋板厚度至少6mm以上，再加上包胶厚度单边3mm以上，则肋板总厚度至少12mm以上，相对于入口口径50mm的低功率泵浦而言，堵住截面积比自然相对提高，而习知的铸铁三脚架同样用在入口口径50mm时，包胶之后其堵住面积比会超过40％，非常不利于降低流动阻力，这也是本创作必须创新支撑架结构的原因；而本创作的之撑架结构在克服堵住面积的作法，也是适当的配合支撑架截面积增大泵入口44内径直径，以第一实施例为例加大12％，即可确保流动阻力在合理范围，且不会对叶轮之入口口径造成重大影响；反之，习知的三角架结构其必须增大的入口口径比例可能高达20％，这会对叶轮之入口口径造成重大影响，而且泵入口44内径的圆桶面的扩张角度也大幅增大，也就是直接影响泵浦的性能。

[0105] 请参阅图3所示，本图例为第一实施例之前盖4的3D视图，对前盖4与支撑架43进行详细说明，前盖4设有一泵入口44、出口45及涡卷流道47，用来容纳叶轮5(配合图1(A))，前盖4内部接液侧装设有内衬4a以隔绝腐蚀液，在泵入口44内部有一体的支撑架43，其背侧之后法兰42用来安装拖架91(配合图1(A))与后盖4(配合图1(A))及强化板411a(配合图1(A))，用来防止腐蚀液体的泄漏；支撑架43是前盖4之泵入口44内径的轴向内侧延伸的二片互为90度之肋板431结构，肋板431先由铸铁前盖4之泵入口44内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合处由入口侧形成以圆心为中心的弧形圆锥体432(配合图1(A))，在其尾端装设有一轴座433其轴孔433a用来支撑固定轴3(配合图1(A))的一端，轴孔433a的内孔面显示固定轴3(配合图1(A))有对称且平行之切边以防止转动；而肋板431也随圆锥体432之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座433之外径，支撑架43的外侧以氟塑料完全披覆包胶43a并与泵壳内衬4a成一体。

[0106] 请参阅图4(A)所示，本图例为第一实施例之叶轮5与内转子7，叶轮5被安装在泵前盖4(配合图1(A))内部，支撑架43(虚线部份)可以轴向穿过叶轮毂开孔54，内转子7是由内磁铁71、轭铁72与轴向延伸部76所构成的环型结构，并由氟塑料包覆成一零泄漏缝的环状转子包胶74，内转子7的中间孔装设有轴承79，叶轮毂52用来与内转子7的轴向延伸部76结合，使叶轮5与内转子7构成一体或二者相互嵌入组合成一体；请同时参阅图1(A)之图示，涡卷流道47之前侧边涡卷结构，使叶轮5的流道中心线513位置位于泵出口中心451之内侧，使叶轮5入口之流动方向6有较长的流动长度。

[0107] 请参阅图4(A)所示，叶轮5为离心式之结构，其前盖面514为接进于垂直轴心的角度设计，并在叶轮入口的前缘511附近之曲面514a采适当的曲率半径；轮毂面515靠近前缘511附近采用内凹曲面515a设计，以配合支撑座之锥体432的曲面432a，而使叶轮之叶片51之前缘511有足够流动面积，并确保流动方向61有较佳的曲率半径，以减少支撑架43引起的流场扰动对叶轮入口的不良影响；

[0108] 流体由泵入口44由流动方向6与流动方向61流经叶轮5的流道中线513都可以保持平顺，泵入口44之内径圆筒面44a与前盖入口曲面514a及流道前盖面514成一平顺曲面，圆锥体432的前端的直径等于肋板的厚度，在轴向延伸到叶轮入口后以圆锥曲面方式加大直径到轴座433外径，锥体432的曲面432a与叶轮5之流道轮毂面515之内凹曲面515a成一平顺曲面，使流体由泵入口44沿轴向流动方向6流入后，经由流动方向61与中心流线513转成径向流动，这过程中泵入口内径的空间只有肋板431之厚度为流道的堵住面积，配合内径圆筒面44a的内径调整可以获得十分平顺的流道截面积变化，且把流道扩张角度降到最低，且流动方向61获得较佳的曲率半径，其间影响流动的主要因素为相互成90度角的肋板431之厚度及由鼻端434开始轴向延伸的锥体432直径变化，也就是流入泵入口44之流体之流动方向6在越过肋板431(虚线部份)之弧形前缘431a(虚线部份)后流速增加并有最低的扰动产生，由于流动方向6有较长的流动长度，流体在流经肋板431(虚线部份)后流体会被整流而平顺流动并降低其流动阻力，在肋板431(虚线部份)之弧形后缘431b(虚线部份)流出准备流入叶片前缘511，而叶片前缘511与肋板431(虚线部份)之弧形后缘431b(虚线部份)之间有一空间流场，加上流动方向61有较佳的曲率半径影响可以大幅降低流场干扰并确保低流动阻力；

[0109] 较低的NPSHr值代表有较佳抗空蚀能力，而其关键在于叶轮入口有较低的流速，以及流体在流经叶片51之前缘511时，有足够流道截面积而能保持较低流速，另外就是叶片角度是否与流体角度相同或接进，叶片角度与流体角度是设计问题不属本创作范围，但前缘511附近有足够流道截面积是本创作的重点；前盖面514虽然采用接进于垂直轴心的角度设计，但在前缘511附近之曲面514a采适当的曲率半径，使流体保持合理流速，又在轮毂面515靠近前缘511附近配合支撑座之锥体432的曲面432a采用内凹曲面515a设计，使流体沿锥体
432表面流动由轴向转成径向时，能让流动方向61有较佳的曲率半径，而不会过度局部增高流速，加上之撑架43有较长的肋板431之整流效果，能使叶轮5有较低的NPSHr值；

[0110] 请参阅图4(B)所示，本图例为第二实施例之叶轮5与内转子7，在图4(A)已经对入口流道与叶片流道作详细说明，在这里将以图4(B)进一步说明这样设计的优点，实务上的使用情形会有遇到需要车修叶轮5外径，以调整泵浦输出扬程使能配合制程或管路所需的情形，加上氟塑料成型不容易制造商不一定会有非常多的规格供用户选用，这时也会有车修叶轮5外径的做法可以满足顾客需求，车修的幅度有时会超过外径D2的20％以上，图4(B)为大流量的高功率规格，其叶轮5的入口口径D1与出口外径D2比值D1/D2是与图4(A)叶轮5的比值有很大不同，图4(A)为小流量高扬程的小功率规格，当叶轮5外径车修时，叶轮5的叶片51后缘512与叶轮5前盖都会因车修而减少外径，也就是车修后D1/D2的比值会增大，比值增的愈大泵浦效率愈低，因为流线513的工作条件离开原始最佳设计愈远，反过来说若支撑架
43的结构采用习知的三角架而采用加大泵入口44与叶轮入口直径D1的作法，虽然可以得到降低入口流速与减少流动阻力的效果，却会把车修后D1/D2的比值提高而降低车修叶轮外径D2的范围与效率，因为车修后D1/D2的比值提高更多而效率也降低更多，本创作特别用这二个图说来解释支撑架43的降低流动阻力及确保泵浦效率的设计原理，而且本创作的叶轮入口直径D1加大的范围在12％以内，可以确保泵浦有合理的性能与效率。

[0111] 请参阅图5所示，后盖41为一杯状具有后盖内衬41a与强化层41b的二层壳体结构，底部有具轴孔座413且无任何通孔，确保后盖41不会有何泄漏产生，其前端之法兰部411之强化板411a结合泵前盖4(配合图1(A))背侧之后法兰42(配合图3)及托架91之法兰911(配合图1(A))，成一圆筒形杯状悬臂结构，用来防止腐蚀液体的泄漏，而强化板411a用来确保其结构强度及紧锁效果；后盖41承受径向力时为悬臂结构，完全由其前端法兰411及其附属结构支撑；后盖41的强度完全依赖加强层41b的支撑，包含固定轴3(配合图1(A))承受的径向力与容室空间415的液体压力，后盖41的圆筒部412在承受压力时会有最大的变形量，习知技术会在加强层41b的圆筒部412，采用直条纤维圆周方向多层缠绕方式，以减少受压产生的膨胀变形，但此一方式无法有效克服后盖41底部轴孔座413承受径向力时圆筒部412的弯曲变形，虽然习知技术会采用耐高温塑料来结合纤维，但其效果仍受限于塑料材质的强度，以上的说明特别针对高温高压，≦200℃且≦16bar，下的高耐用性要求，不适用于一般用途之要求；后盖41内部容室空间415用来安装内转子7并隔绝外转子92(配合图1(A))以承受输送液体压力；轴孔座413设在后盖底部中心有中心轴孔413a且轴向外侧凸出，其轴孔413a的外缘装设有止推环414，用来与内转子7的轴承79耦合成轴向止推轴承，金属环417装设在轴孔413a之氟塑料后盖内衬41a与强化层41b之间且伸入之环形槽413b中，用来降低氟塑料后盖内衬41a在高温下的变形量，能给予固定轴3(配合图1(A))与止推环414辅助性的支持。

[0112] 请参阅图6所示，以双边支撑固定轴3的多重负载受力及其扭矩做详细说明，固定轴3由耐腐蚀与耐磨耗的陶瓷材料构成，其前端由氟塑料包胶43a的支撑架43支撑，后端由后盖41(配合图1(A))的轴孔座413(配合图1(A))所辅助支撑固定。

[0113] 请参阅图6所示，支撑架43是前盖4之泵入口44内径的轴向内侧延伸的二片互为90度之肋板431结构，肋板431先由铸铁前盖4之泵入口44内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该处结合由入口侧以圆心为中心的弧形圆锥体432，在其尾端装设有一轴座433其轴孔433a(配合图3)用来支撑固定轴3的一端；而肋板431也随圆锥体432之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座433之外径，支撑架43的外侧以氟塑料完全披覆包胶43a并与泵壳内衬4a成一体，由于氟塑料有很好的耐压缩性，能承担高比例的压缩量也不会疲劳破坏，固定轴3安装到轴座433时有适当的压缩量且有适当的握持长度L来减少轴孔433a的内衬包胶43a的变形量的影响，固定轴3承受径向力及力矩时首先会施加在有氟塑料完全披覆包胶43a的轴孔433a(配合图3)的内衬包胶43a上，由于包胶43a的变形量导致固定轴3有初步变形与位移，所以，安装时的足够的压缩量与握持长度L将愈容易把受力传递到支撑架43上，握持长度L至少为轴径的80％以上，以减少氟塑料内衬43a受力引起的变形量与位移，支撑架43受到轴座433传递过来的力及力矩会产生次要变形与位移。

[0114] 请参阅图6所示，固定轴3中间部份与轴承79耦合用来支撑内转子7的转动且其中间部份长度以满足轴承79的长度；固定轴3及其支撑结构须承受多重负载力，含重力W、离心力X、侧向力P及各施力之扭矩，其中重力W为转子重量所产生的力，离心力X为转子质心因轴承79间隙造成偏心离心力，侧向力P为泵前盖4之涡卷流道47之不均匀流体压力引起施加在叶轮5的力，后二者的施力方向随运转条件在径向变动。

[0115] 请参阅图6所示，多重负载力施加在固定轴3时还会有力臂产生的力矩，以引起初步变形的轴座433为例，力臂的参考位置以中心线B为准，重力矩就是重力W乘以力臂WL，离心力矩就是离心力X乘以力臂XL，侧向力矩就是侧向力P乘以力臂PL，这些力及力矩的合就成为施加在固定轴端的合力及扭矩，轴承79磨耗所引起偏心离心力X是固定轴3结构刚性最大的变动负载来源，磨耗量愈高偏心离心力X愈大，而且由轴承79之中心到轴座433中心B有最长的力臂XL，最短力臂为不均匀流体压力引起施加在叶轮的侧向力P，侧向力P会造成内转子7中心与固定轴3轴心之间产生歪斜导至支撑结构的持续变形，次要变形与位移是发生在支撑架43上，以其中心参考点之中心线A为准，重力W、离心力X与侧向力P的合力就是施加在轴座433的合力，也等于施加在支撑架43所承担的合力，由于支撑架43为悬臂结构，其承受的力矩会更为重要，轴座433的合力再乘上力臂AB就是力矩值，而多数的力及力矩将由固定轴3的支撑架43所承担。

[0116] 请参阅图6所示，因为耐腐蚀塑料的后盖41(配合图1(A))强度会因温度升高而降低，压力升高也会有变形问题，若以后盖轴孔座413的中心参考点之中心线C为准，施加在轴座433的合力也会有一部份施加在轴孔座413上，其承受的力矩也必须考虑，其力臂的长度将为由中心线B到中心线C的距离BC，也就是轴座433的合力再乘上力臂BC就是力矩值，由于力臂BC的长度大于AB，再加上后盖41的强度远比金属支撑架43的强度低，因此，固定轴3承受的多数的力及力矩将由支撑架43所承担。

[0117] 请参阅图6与图2(A)、(B)所示，支撑架43以二片肋板相结合成90度直角构件，而习知的三脚架的对称结构有很好的结构强度但其流道面积在本创作中无法满足需求，本创作的直角构件其流道面积由图4(A)已知能符合需求，而其强度又能满足所需的设计原理说明如下：

[0118] 当轴座433承受固定轴3的径向力与力矩时，力量与力矩会经由圆锥体432传递到肋板431上，再经由肋板431传递到泵入口44内径的前盖4上；施加在轴座433之径向力都可以解析为相互垂直而大小不同的二个分量，二片互为90度之肋板431结构正好可以同时承担这二个分量力，而且二片互为90度一体结构的肋板431，可以更有效的同时承担力矩；互为90度肋板431的结构强度之关键，在于板厚有足够厚度与宽度BL，及肋板431与轴座433结合有足够结合长度，此一长度就是圆锥曲面432a的长度，加上肋板431是由前盖4之泵入口44内面向圆心径向伸出时也有足够的宽度RL，也就是圆锥曲面432a不但能能提供流体平顺的流动还能够承担并传递力与力矩，使本创作的支撑架43结构同时满足降低流动阻力的功能，还能达到所需的支撑刚性。

[0119] 请参阅图7所示，以双边支撑固定轴3a的多重负载受力及其扭矩做详细说明，其前端由前盖4的支撑架43支撑与后端由后盖41的轴孔座413(配合图1(B))支撑固定，复合固定轴3中间部份与内转子7的轴承79耦合转动，且其中间部份长度以满足轴承79的长度以承担内转子7所受的复合力，金属支撑架43的肋板431与轴座433提供固定轴3a高刚性的支撑，能克服塑料料强度因温度升高而降低的问题；复合固定轴3a由耐腐蚀与耐磨耗的金属轴32、陶瓷轴套33与密封螺帽323构成；金属轴32穿过陶瓷轴套33的中心孔332，以其螺牙部紧锁在支撑架43的轴座433中心的螺牙孔433b，并在另一端的螺牙部用螺帽321紧压陶瓷轴套33的端面；陶瓷轴套33的之前端面被紧压在支撑架43的轴座433端面之迫紧面435，而陶瓷轴套33的后端面也被紧锁螺帽321紧压，而构成一高刚性的复合式固定轴3a，密封螺帽323的圆筒形外径能被后盖41的轴孔座413所支撑与固定。

[0120] 请参阅图7所示，支撑架43是铸铁前盖4之泵入口44内径的轴向内侧延伸的二片互为90度之肋板431结构，肋板431先由铸铁前盖4之泵入口44内面向圆心径向伸出，并在内径圆心相结合成二片肋板90度直角构件，并在该结合处由入口侧形成以圆心为中心的弧形圆锥体432，在其尾端装设有一轴座433其螺牙孔433b用来紧锁金属轴32的一端螺牙部，陶瓷轴套33的之前端面被紧压在支撑架43的轴座433端面之迫紧面435，陶瓷轴套另一端面用金属轴32的另一端螺牙部之紧锁螺帽321紧压，而构成一高刚性的复合式固定轴3a；而肋板431也随圆锥体432之轴向延伸而加长，并收缩其板件宽度到轴座433之外径，支撑架43的外侧以氟塑料完全披覆包胶43a并与泵壳内衬4a成一体，固定轴3a承受径向力及力矩时会等同施加在支撑架43上产生变形与位移；

[0121] 请参阅图7所示，固定轴3a中间部份与轴承79耦合用来支撑内转子7的转动且其中间部份长度以满足轴承79的长度，固定轴3a及其支撑结构须承受多重负载力，含重力W、离心力X、侧向力P及各施力之扭矩，其中重力W为转子重量所产生的力，离心力X为转子质心因轴承79间隙造成偏心离心力，侧向力P为泵前盖4之涡卷流道47之不均匀流体压力引起施加在叶轮5的力。

[0122] 请参阅图7所示，多重负载力施加在固定轴3a时还会有力臂产生的力矩，力臂的参考位置以撑架43中心A为准，重力矩就是重力W乘以力臂WL，离心力矩就是离心力X乘以力臂XL，侧向力矩就是侧向力P乘以力臂PL，轴承79磨耗所引起偏心离心力X是固定轴3a结构刚性最大的变动负载来源，磨耗量愈高偏心离心力X愈大，而且由轴承79之中心到之撑架43中心A有最长的力臂XL，最短力臂为不均匀流体压力引起施加在叶轮的侧向力P，侧向力P会造成内转子7中心与固定轴3a轴心之间产生歪斜导至支撑结构的持续变形，这些变形与位移是发生在支撑架43上，由于固定轴3a与支撑架43构成一刚性悬臂结构，其承受的力矩会更为重要，而多数的力及力矩将由固定轴3a的支撑架43所承担。请参阅图7所示，因为耐腐蚀塑料的后盖41强度会因温度升高而降低，若以后盖轴承座413的中心参考点之中心线C为准，施加在固定轴3a的合力也会有一部份施加在轴承座413(配合图1(B))上，其承受的力矩也必须考虑，其力臂的长度将为由各施力位置到中心线C的距离，但是由于固定轴3a为高刚性设计，多数的合力与力矩并不会施加在轴承座413(配合图1(B))上，因此，固定轴3承受的多数的力及力矩将由支撑架43所承担。