CN101787983A - 一种叶片式泵耐磨叶轮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种叶片式泵耐磨叶轮，该叶轮可以适应恶劣工况对耐磨性的要求，显著的提高密封环部位的耐磨性能，从而提高叶轮的整体寿命。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：叶轮的不同部位由不同的材料制造，其中叶轮的前盖板、后盖板及叶片的材质为含10-98％(重量)的磨料颗粒和2-90％(重量)的树脂接合剂的复合耐磨材料，叶轮密封环的材质为硬质合金、耐磨陶瓷、陶瓷基复合材料、金刚石制品、立方氮化硼制品的其中一种。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种叶片式泵的叶轮，尤其是用于输送有磨蚀性的固液两相流的叶片式泵耐磨叶轮。
背景技术
叶片式泵如离心泵、混流泵在输送有磨蚀性的固液两相流时，叶轮的磨损问题特别突出，尤其是叶轮密封环部位，由于受到泄漏流体的高速冲刷，磨损最为严重。而叶轮密封环部位的磨损会导致泄漏损失的显著增加，并使泵的流量、扬程及效率下降，从而导致叶轮早期失效。
为提高叶轮的耐磨性，现有技术开发了各种耐磨的叶轮，如采用耐磨金属、橡胶、聚胺脂制造叶轮等，从而使叶轮的寿命得到一定程度的提高。但这些技术还存在以下缺点：如材料的耐磨性仍不能适应很多恶劣工况条件，叶轮密封环的寿命明显低于叶轮其它部位，叶轮的整体寿命很多情况下不能满足用户的要求。
发明内容
为解决现有技术的上述不足，本发明提供一种叶片式泵耐磨叶轮，该叶轮可以适应恶劣工况对耐磨性的要求，显著的提高密封环部位的耐磨性能，从而提高叶轮的整体寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：叶轮的不同部位由不同的材料制造，其中叶轮的前盖板、后盖板及叶片的材质为含10-98％(重量)的磨料颗粒和2-90％(重量)的树脂接合剂的复合耐磨材料，叶轮密封环的材质为硬质合金、耐磨陶瓷、陶瓷基复合材料、金刚石制品、立方氮化硼制品的其中一种。
出于生产成本的考虑，对磨蚀性较强的工况，叶轮密封环可采用造价较高的金刚石制品或立方氮化硼制品制造，对中等磨蚀性的工况，叶轮密封环可采用硬质合金制造，而较轻磨蚀性的工况，叶轮密封环则采用造价相对较低的耐磨陶瓷或陶瓷基复合材料制造。为降低生产成本，上述磨料颗粒一般为造价较低且耐磨性较好的人造或天然磨料，如氮化硅、碳化硅、刚玉、石榴石、刚砂、氧化锆等。可采用其中的一种磨料，也可同时采用几种磨料组合增强复合耐磨材料的抗磨性。如果仅由磨料颗粒和树脂接合剂组成的复合耐磨材料的机械强度不能满足设计要求，可以在其中加入不超过49％(重量)的辅助材料提高叶轮的机械强度，这些辅助材料有纤维丝、纤维网、滑石粉、偶联剂、增塑剂等，加入时可加入其中一种，也可以加入其中的几种。还可以在叶轮上设置骨架提高机械强度。设计时应使骨架不受高速流体的冲刷，从而不必考虑骨架材料的耐磨问题。
为改善叶轮密封环的工作环境，可以在叶轮盖板上设置副叶片，这样可以降低密封环处流体的压力差，并防止被输送介质中的大颗粒接触叶轮密封环，延长叶轮密封环的寿命。
本发明的有益效果是：由于叶轮密封环材料的耐磨性显著高于叶轮的其它部位，这样可以使叶轮密封环的寿命和叶轮其它部位相近，使叶轮不至于因叶轮密封环较快磨损而早期失效，从而提高了叶轮的整体寿命。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的剖面结构示意图。
图2是本发明另一个实施例的剖面结构示意图。
图中1.叶轮密封环，2.骨架，3.前盖板，4.后盖板，5.叶片，6.副叶片。
具体实施方式
在图1所示实施例中，叶轮密封环(1)采用碳化钛硬质合金制造，骨架(2)采用Q235低碳钢制作。复合耐磨材料配比是：磨料颗粒为80％(重量)的36#碳化硅，接合剂为20％(重量)的酚醛树脂及固化剂。将制作完成的叶轮密封环(1)及骨架(2)在模具中定位，将混合均匀的复合耐磨材料注入模具中加压成形，经加温固化后形成前盖板(3)、后盖板(4)、叶片(5)、副叶片(6)。叶轮密封环(1)被树脂粘接，固定在叶轮上。为防止叶轮密封环(1)从叶轮上脱出，可以将叶轮密封环(6)内径为变直径，其中吸入口侧内径略大，另一侧的内径略小。本实施将密封环(1)的内环设计成为锥面。
在图2所示实施例中，采用聚晶金刚石制造叶轮密封环(1)，这是一种耐磨极好但价格较贵的金刚石制品，可以适应强磨蚀工况。复合耐磨材料的成份为：60％(重量)24#氮化硅磨料颗粒，20％(重量)100#碳化硅磨颗粒，13％(重量)聚胺酯树脂接合剂、5％(重量)玻璃纤维丝，2％(重量)滑石粉。在本实施例中，由于复合耐磨材料的机械强度已满足设计要求，故没有设置骨架。本实施例在密封环(1)的内径上设计有一个梯阶防止叶轮密封环(1)从叶轮上脱出。
Claims (6)
1.一种叶片式泵耐磨叶轮，由前盖板、后盖板、叶片、叶轮密封环组成，其特征是：叶轮的不同部位由不同的材料制造，其中叶轮的前盖板、后盖板及叶片的材质为含10-98％(重量)的磨料颗粒和2-90％(重量)的树脂接合剂的复合耐磨材料，叶轮密封环的材质为硬质合金、耐磨陶瓷、陶瓷基复合材料、金刚石制品、立方氮化硼制品的其中一种。
2.根据权利要求1所述的叶片式泵耐磨叶轮，其特征是设置有骨架。
3.根据权利要求1所述的叶片式泵耐磨叶轮，其特征是设置有副叶片。
4.根据权利要求1所述的叶片式泵耐磨叶轮，其特征是：叶轮密封环的内径为变直径，其中吸入口侧的内径较大，另一侧的内径较小。
5.根据权利要求1所述的叶片式泵耐磨叶轮，其特征是：所述磨料为氮化硅、碳化硅、刚玉、石榴石、刚砂、氧化锆的其中一种或其中若干种的组合。
6.根据权利要求1所述的叶片式泵耐磨叶轮，其特征是：在所述复合耐磨材料加入了0.1-49％(重量)的辅助材料，该辅助材料为纤维丝、纤维网、滑石粉、偶联剂、增塑剂的其中一种或其中若干种的组合。
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