一种PFA(Polyfluoroalkoxy)内衬泵的泵壳结构，其目的在提高生产效率，降低制造成本及生产不良率，尤其针对金属内衬PFA的泵壳结构做改良，降低泵壳生产成本，提升制造良率。金属外壳内衬PFA泵用于高腐蚀性化学液体输送，金属外壳用以抵抗泵压力及配管负荷，PFA内衬作为接液材质以抵抗化学药液腐蚀。本泵壳结构改良重点在以结构改变来降低射出成型的生产不良因素，特点包含有：一入口外壳内衬PFA作为泵吸入口；一涡卷外壳内衬PFA用以容纳叶轮并收集叶轮做功后的液体经由出口排出，入口外壳及涡卷外壳分别生产后组合成一完整的泵壳以降低射出成型的残留应力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于一种PFA(Polyfluoroalkoxy，四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)内衬的泵壳结构改良，为使生产成本降低并且提升泵入口口径在80毫米(mm)以上或者叶轮直径在200毫米(mm)以上的大型泵壳成型良率，并使泵能在温度200℃时还能有高可靠度。本专利技术是改良泵壳结构，以减少PFA成型过程的结构性拉伸，降低残留应力，使射出成型方式生产的泵壳内衬PFA良率提升。
技术介绍
按，一般金属内衬PFA(Polyfluoroalkoxy，四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)泵壳已广泛应用于许多化工用途泵，在结构设计上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，两端支撑或悬臂支撑都是使用塑胶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，但塑胶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随着降低，造成泵固定轴的歪斜与位移；同时对于大型金属内衬PFA泵壳也存在制造成本与良率的问题，为了能使PFA成型尺寸稳定及抗负压能力，金属内衬PFA泵壳制造过程是先将金属外壳置入模具中，再将PFA塑料注入后与金属结合成为一体不可分离的泵壳，其中金属外壳一般包含有若干鸠尾槽用以将PFA嵌住防止分离。PFA成型工艺一般使用转移成型(transfer molding)，回转成型(rotolining)或射出成型(injection molding)三种。转移成型是先将塑料在分离室中加热熔融，继而压入另一封闭的模腔中硬化定型，其整个成型过程需时8至12小时，故一般厂家均准备多组模具，但生产速度慢导致制造成本过高是转移成型尚无法克服的问题。回转成型仅利用离心力将PFA粉末黏附在封闭金属外壳上，由于并未使用模具，故其成型厚度无法精确控制，密度较低易被渗透，且因为利用离心力成型，故无法将位于泵壳中央的轴心支撑架一体成
型，也无法形成离心泵所需的非对称形状涡卷流道。射出成型的生产速度较快，一般在10分钟内可成型完成，但不适用于大型工件，例如入口口径在80毫米(mm)以上或者叶轮直径在200毫米(mm)以上，并且离心泵壳的入口流道与涡卷流道及出口相互成90度垂直，其内衬在成型后收缩的轴向拉伸及径向拉伸互相作用下形成残留应力，该残留应力容易造成内衬材料发生应力龟裂导致生产失败，残留应力也会在高温高腐蚀的严苛环境下释放出来，造成内衬材料在使用中发生龟裂，使泵无法使用于200℃的化学品输送。以下的引证文献及引证案将用来进一步说明金属内衬PFA泵壳在轴心支撑结构与制造上的问题及可能相关的潜在问题。引证文献1引证文献1为2001年10月WORLD PUMPS期刊刊载的一篇关于金属内衬PFA泵壳制造问题的文章The secret is in the lining:the use of fluoropolymer materials for corrosive pumping。本引证文献中指出转移成型需缓慢加热及冷却，且不适用于ETFE材料，回转成型因为没有使用模具及加压成型，故难以控制成型厚度，密度及平面度，射出成型因为收缩变形及残留应力不适合生产大型泵壳。引证文献2引证文献2为2014年美国ITT Goulds Pumps公司产品型录3298系列(www.itt.com)。本引证文献为ETFE内衬金属外壳的磁驱动泵，其内文指出ETFE内衬使用回转成型技术，型录中的图示显示其轴支撑为可分离工件，但泵壳为单一工件，包含入口法兰、入口流道、泵壳流道及出口法兰，其中泵壳流道并无离心式泵的涡卷面积变化。引证文献3引证文献3为2010年美国INNOMAG公司产品使用手册U-mag系列(www.innomag.com)。本引证文献为ETFE或PFA内衬金属外壳的磁驱动泵，其内文指出ETFE内衬使用回转成型技术，其轴支撑为悬臂支撑结构，手册中的图示显示其泵壳并未包含轴心支撑架，其中泵壳流道也并无离心式泵的涡卷面积变化。引证案1引证案1为1988年美国专利4722664号，专利名称为Lined corrosion
resistant pump。本引证案说明氟素材料泵是适合应用于腐蚀性液体，其中PFA材料性质类似于PTFE，且能以熔融方式生产泵元件，使用温度也能高于150℃，但氟塑材料内衬会有两个应力来源，分别是成型过程产生的内应力及PFA内衬相较于金属外壳的高热膨胀系数。本引证案针对氟塑材料在成型后收缩产生的应力龟裂问题提出对策，文中以锯齿沟及多孔网嵌住氟素胶，阻止其收缩来防止应力裂痕产生，但检视Duriron公司产品并未有使用本项专利的PFA泵产品，显见本引证案所提出的锯齿沟及多孔网方法成本过高且效果等同于现有技术鸠尾槽的固定方法而难以商业化生产，本引证案也未对大型泵壳，特别是入口口径在80mm以上或者叶轮直径在200mm以上的大型泵壳使用射出成型的可行性提出说明及在射出成型过程中产生的残留应力提出对策。引证案2引证案2为2002年中国专利2482597号，专利名称为Magnetic drive corrosion resistant fluorine plastic liner pump。本引证案为具PFA内衬金属外壳的磁驱动泵，目的在说明PFA内衬的结构及耐腐蚀用途，前轴心支撑架与入口法兰为一体成型，与泵壳为可分离结构，本引证案虽然将入口法兰及轴心支撑架分离出来成一独立工件，但并未包含入口流道，因此泵壳内衬的总披覆面积仍然相当大，入口流道与涡卷流道的拉伸应力仍未消除，且本引证案轴心支撑架并无强化材料提高刚性，内文中也未进一步说明200℃高温用途的结构强度与可靠度是否适用。引证案3引证案3为1999年美国专利5895203号，专利名称为Centrifugal pump having separable multipartite impeller assembly。本引证案为具塑胶内衬金属外壳的磁驱动泵，轴心支撑三脚架为可分离的元件，但泵壳仍然包含入口法兰、入口流道、泵壳流道及出口法兰，文中轴心支撑架与泵壳接合面仅以塑胶披覆安装，未有高刚性的金属或其他强化材料连接，内文中也未进一步说明200℃高温用途的结构强度与可靠度是否适用。引证案4引证4为2013年欧洲专利2589811号，专利名称为Magnetic drive pump。本引证案是专利技术人针对PFA内衬泵使用于高温度时的轴心支撑结构做一改良，文中说明塑胶强度随操作温度升高而下降，故必须使用与泵壳一体的金属轴心
支撑内衬PFA以满足高刚性的要求，本引证案的轴支撑结构确实解决了PFA塑胶在高温环境下强度减弱的问题，然而由于金属轴心支撑是与泵壳一体，故金属轴心支撑内衬必须与泵壳内衬一体成型PFA，方能完全密封金属以确保腐蚀性化学药液不会侵蚀金属外壳，离心泵壳的入口流道与涡卷流道及出口相互成90度垂直，其内衬在成型后收缩的轴向拉伸及径向拉伸互相作用下形成残留应力，该残留应力会集中在泵壳入口的止推环安装部，加上轴心支撑内衬也会有收缩的残留应力，会使得止推环安装部的残留应力集中更为严重，本引证案在小型泵壳的成型案例当中，该应力集中处并没有明显的龟裂问题本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PFA内衬泵壳的结构，其特征在于，PFA内衬泵壳包含入口外壳及涡卷外壳两个独立工件，入口外壳及涡卷外壳分别以射出成型方式完成PFA内衬，完全免除入口流道内衬与涡卷流道内衬的相互应力拉伸，并且降低单一大型泵壳射出成型的不良率：该入口外壳包含入口法兰、轴心支撑架、入口流道及入口PFA内衬，入口法兰、轴心支撑架与入口流道为一体结构；该涡卷外壳包含涡卷流道、出口流道、出口法兰及涡卷PFA内衬；入口外壳与涡卷外壳以金属安装面接触安装并固定组合成一完整的PFA内衬泵壳，提供轴心支撑架高刚性结构，入口外壳与涡卷外壳组立后其组合界面共同形成所需要的止推环安装部。
【技术特征摘要】
2015.06.12 CN 20151032347821.一种PFA内衬泵壳的结构，其特征在于，PFA内衬泵壳包含入口外壳及涡卷外壳两个独立工件，入口外壳及涡卷外壳分别以射出成型方式完成PFA内衬，完全免除入口流道内衬与涡卷流道内衬的相互应力拉伸，并且降低单一大型泵壳射出成型的不良率：该入口外壳包含入口法兰、轴心支撑架、入口流道及入口PFA内衬，入口法兰、轴心支撑架与入口...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锦城，施志贤，施志宽，张育纶，简焕然，简淑燕，
申请(专利权)人：协磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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