CN106837875A - 一种耐磨渣浆泵泵体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨渣浆泵泵体，属于回转动力泵设备领域，包括设有吸入口的前泵体、后泵体以及吐出口，所述前泵体和所述后泵体至少由三层材料组成，从外至内依次为金属外壳、复合耐磨材料以及嵌入在复合耐磨材料上的陶瓷片；所述陶瓷片的总数量至少为100片。本发明用于输送一些具有磨蚀性的固液两相流，陶瓷片固定可靠性更高，在工艺和成本上更具优势，使用寿命长，具有良好的防磨蚀效果。

Description

一种耐磨渣浆泵泵体

技术领域

本发明涉及回转动力泵设备领域，尤其涉及一种耐磨渣浆泵泵体。

背景技术

在选矿和冶炼等行业，经常要用离心泵输送一些有磨蚀性的固液两相流，这时常选用渣浆泵。常见的渣浆泵常用Cr26，Cr15Mo3等耐磨合金制造，这些材耐磨材料制造的渣浆泵在很多工况下难以满足使用要求，主要存在以下问题：1、磨损问题突出，过流件的寿命常不能满足使用要求。2、抗汽蚀性能差，这是由于随着两相流浓度的增高，介质的流动性不断下降，汽蚀余量远小于清水，导致泵的流量在远小于标定值就出现汽蚀现象，不但过流件容易损坏，泵的性能如效率、扬程、流量等均明显下降。

采用复合耐磨材料可以获得更好的耐磨性，这些复合耐磨材料主要由耐磨颗粒和结合剂组成，最常见的耐磨颗粒的材质是刚玉、碳化硅、氧化锆、石榴石、氮化硅等组成，结合剂通常是树脂，如酚醛树脂等。这类复合材料制造的渣浆泵过流件寿命在很多使用条件下可以达到Cr26的3倍以上，但是这种材质制造的过流件在介质中有较粗颗料，如介质中含有1mm左右的颗粒达到固体总重量的1％以上时寿命较短，使用寿命常常不能满足使用要求。

烧结成形的工程陶瓷材料可以很好地抵抗1mm左右的颗料的浆料磨损，因此很早就有人研究采用工程陶瓷烧制造渣浆泵的过流件，但由于工程陶瓷材料成形的工艺特点，要通过整体烧结制造大尺寸、形状复杂的过流件技术难度极大，直至目前，该技术仍未能取得突破，在实际应用中极为少见。

从上世纪90年代开始，出现了采用在泵的过流件的过流面上粘贴陶瓷片的方法来制造渣浆泵的过流件的技术，主要是用于制造泵体。比如CN201083212公开的技术，这些技术的陶瓷片一般采用氧化铝或碳化硅、氮化硅制造，形状为多为扁平的六面体，泵体的外壳采用金属制造，加工后将内表面清理干净，然后用结合剂将陶瓷片粘贴在金属外壳的内表面上。为保证粘贴的可靠性，一般是将陶瓷片面积最大的表面作为粘接面。这种技术一个最大的问题是粘贴的可靠性，这是因为一方面在泵体的内表面(即过流面)粘贴的陶瓷片数量较多，操作时难以保证每一片都可靠粘贴，另一方面，即使粘贴时陶瓷片均可靠粘接在金属外壳上，但在泵运行时，陶瓷片之间的粘接剂耐磨性很差，很快被磨损掉，这时陶瓷片就只有一个面和结合剂结合，陶瓷片脱落的可能性会明显增加，而陶瓷片一但脱落，金属外壳就直接受到介质的冲刷，由于金属的耐磨性较差，在较短的时间里泵体就会被磨穿而失效。

CN105201914A公开了本发明人提出的方案，在该方案中，在泵体的过流面设置了烧结成形的陶瓷片，陶瓷片可以是一个整体，也可以由多片陶瓷片拼合，陶瓷片通过结合剂和复合耐磨材料结合成一个整体。该方案在实践中存在以下问题，其一需要的陶瓷片的种类和规格太多，没有考虑陶瓷片的制造工艺和成本；其二是没有考虑陶瓷片固定的工艺和成本问题，这种结构在实际制造时需要像拼复杂积木一样将不同形状的陶瓷片放置到特定的位置，不能错位，这使得操作时难度很大且成本很高；其三是陶瓷片之间的隙较大，这种结构即使采用很多种形状不一的陶瓷片以适应过流面的复杂形状，陶瓷片之间还是不可避免的会存在较大的空隙，这些较大的空隙即使采用复合耐磨材料充填，也会成为结构的薄弱处而首先被磨损穿孔，其四是没有考虑陶瓷片在操作过程中如何定位的问题，即使花了很大精力和成本解决了前面两个问题，但在后面充填复合耐磨材料过程中如果陶瓷片没有固定好而发生位移，也会前功尽弃。

在另一些工况中，介质含有较大的固体颗粒，如颗粒尺寸达到5-10mm，运行时固体颗粒可能会被卡在叶轮和泵体的间隙之间并对泵体产生挤压，这种情况下，极易导致陶瓷片或复合耐磨材料材质的泵体的整体破裂，CN105201914A和CN201083212公开的技术是不能使用的。

因此，要解决上述问题，可以从几个方面着手，其一是提高陶瓷片固定的可靠性，减少陶瓷片脱落的概率，其二是对结构进行优化，降低陶瓷片固定的施工难度和泵体的制造成本，其三是提高泵体的抗挤压破坏的能力，使之可以在含5-10mm颗粒的介质中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷片固定可靠性更高，在工艺和成本上更具优势，使用寿命长，具有良好的防磨蚀效果的耐磨渣浆泵泵体。

本发明的技术方案是：一种耐磨渣浆泵泵体，包括设有吸入口的前泵体、后泵体以及吐出口，所述前泵体和所述后泵体至少由三层材料组成，从外至内依次为金属外壳、复合耐磨材料以及嵌入在复合耐磨材料上的陶瓷片；所述陶瓷片的总数量至少为100片。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述前泵体上依次设有前泵体外壳层、前泵体复合耐磨层、陶瓷片；所述前泵体外壳层、前泵体复合耐磨层、陶瓷片为一体式结构，有利于提高前泵体的强度和降低制造成本。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述后泵体上设有后泵体外壳层、后泵体复合耐磨层、陶瓷片，所述陶瓷片和所述后泵体复合耐磨层为一体式结构，与所述金属外壳层之间可以进行拆分和组装，二者之间设置副叶轮、填料或机械密封的安装空间，并为其拆装提供条件。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述后泵体中的所述陶瓷片和所述后泵体复合耐磨层组成的一体式结构中设置有金属骨架，提高该整体结构的机械强度。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述陶瓷片为六面体形状的陶瓷片，所述的陶瓷片的一个非最大面积的表面安置在过流面，其余表面嵌入复合耐磨材料中并和复合耐磨材料结合在一起，制造成本最低且易于固定操作。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，还在前泵体或(和)后泵体位于叶轮轴向投影区域的过流表面设置有由抗挤压耐磨板组成的环形，抗挤压耐磨板材质为陶瓷、硬质合金、金刚石耐磨制品板的一种或其中若干种的组合。

进一步的，上述耐磨渣浆泵泵体中，上述抗挤压耐磨板固定在抗挤压金属骨架上。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述陶瓷片的厚度为2-30mm，所述复合耐磨合耐磨材料的厚度为2-80mm。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述前泵体和所述后泵体之间的连接部上设有密封垫，保证整个渣浆泵系统的密封性。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述陶瓷片的内侧设置有纤维网。

进一步的，上述的一种耐磨渣浆泵泵体中，所述前泵体复合耐磨层和所述后泵体复合耐磨层的主要成份是10-90％重量的耐磨颗料和10-90的％结合剂，其中，所述耐磨颗料为碳化硅、刚玉、石榴石、氮化硅、氧化锆的一种或其中若干种的组合，所述结合剂为树脂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中，耐磨渣浆泵泵体由金属外壳层、复合耐磨材料、陶瓷片三层组成，其优点如下：金属外壳层可以提高泵体的机械强度，以满足泵体的强度要求；复合耐磨材料充填陶瓷片之间的间隙，并利用复合耐磨材料中的结合剂将陶瓷片固定，并利用复合耐磨材料抵抗介质细颗料的冲刷磨损；陶瓷片层具有极好的耐磨性能，通过嵌入的方式将陶瓷片除过流面的其余各面固定在复合耐磨材料上，且由于陶瓷片处在过流面上的那一面并非陶瓷片面积最大的那面，增加了陶瓷片安装的稳定性，可以抵抗1mm左右颗料的冲刷，泵体的的寿命延长。

(2)本发明陶瓷片结构简单，使用方便，固定可靠性更高，在工艺和成本上更具优势，使用寿命长，具有良好的防磨蚀效果，解决了现有技术中由于防磨蚀效果不理想而需要频繁维修更换渣浆泵的问题，减少了生产成本，提高了生产效率。

(3)本发明中在叶轮的轴向投影区域设置抗挤压耐磨板和抗挤压金属骨架，可以使泵体承受10mm左右颗料被叶轮挤压对泵体产生冲击，而不至破裂。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明实施例1的剖视图；

图2为本发明实施例1中后泵体的立体图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为本发明实施例1中陶瓷片的立体图；

图5为本发明实施例1中陶瓷片在固定时和模具之间的关系示意图；

图6为本发明实施例2的剖视图；

图7为本发明实施例3的剖视图；其中，1、前泵体；11、前泵体外壳层；12、前泵体复合耐磨层；2、后泵体；21、后泵体外壳层；22、后泵体复合耐磨层；3、陶瓷片；4、吸入口；5、金属骨架；6、吐出口；7、固定层；8、模具；9、抗挤压耐磨板；10、抗挤压金属骨架。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

实施例1

本发明的具体实施例1参阅图1-5所示，本发明的一种耐磨渣浆泵泵体，包括设有吸入口4的前泵体1、后泵体2以及吐出口6，前泵体1和后泵体2至少由三层材料组成，依次为金属外壳、复合耐磨材料以及嵌入在复合耐磨材料上的陶瓷片3。其中，金属外壳层可以提高泵体的机械强度，以满足泵体的强度要求。复合耐磨材料的作用有两点：一是充填陶瓷片3之间的间隙，并利用复合耐磨材料中的结合剂将陶瓷片3固定；二是利用复合耐磨材料抵抗介质细颗料的冲刷磨损。而且，陶瓷片层具有极好的耐磨性能，且可以抵抗1mm左右颗料的冲刷。陶瓷片3的总数量至少为100片。如果组成陶瓷片层的陶瓷片3的总数少，则单位面积所需用的陶瓷数量较少，为适应过流面的复杂曲面，不得不采用很多种尺寸不一的陶瓷片3，否则陶瓷片3之间就会出现较大的间隙，这对成本控制是很不利的。但当陶瓷片3的数量达到某个数量，如数量超过100以后，陶瓷片3的规格就可以大大减少，达到某一数量后，如300以后，甚至采用一种或两种陶瓷片3就可以满足要求，这就为降低成本创造了条件。

本实施例中，前泵体1上依次设有前泵体外壳层11、前泵体复合耐磨层12、陶瓷片3；前泵体外壳层11、前泵体复合耐磨层12、陶瓷片3为一体式结构，有利于提高前泵体1的强度和降低制造成本；后泵体2上设有后泵体外壳层21、后泵体复合耐磨层22、陶瓷片3，陶瓷片3和后泵体复合耐磨层22为一体式结构，与金属外壳层之间可以进行拆分和组装，其目的是在二者之间设置副叶轮、填料或机械密封的安装空间，并为其拆装提供条件。同时，后泵体2中的陶瓷片3和后泵体复合耐磨层22组成的一体式结构中设置有金属骨架5，提高该整体结构的机械强度，防止拆装时部件损坏。陶瓷片3为六面体形状的小型陶瓷片，六面体的陶瓷片3制造成本最低且易于固定操作，一般情况下六面体的陶瓷片3可占到陶瓷片3总数的90％以上，甚至可达100％。本实施例中只采用一种规格的陶瓷片3，材质为烧结成形的95％氧化铝，如图4所示，长×宽×高的尺寸为10×10×6。陶瓷片3的厚度为2-30mm，太薄抗磨损能力和抗冲击性能较差；复合耐磨合耐磨材料的厚度为2-80mm，太薄会导致施工困难，泵体的耐磨性下降明显。需要注意的是，陶瓷片3的某一非最大面积的表面安放在过流面，这样可以使陶瓷片3和复合耐磨材料的接结合面积较大或最大，且过流面更为平滑(这是由于数量越多、面积越小的平面组成的曲面越平滑)，流体的阻力较小，而同时单个陶瓷片3所受冲刷力最小，这些都有利于陶瓷片在使用中发生脱落的概率更低。当然，实际操作中，有个别冲刷强度较小的部位，或过流面曲率较大的部分，为施工方便，部分陶瓷片也可将最大面积的表面安放在过流面上，甚至在某些受冲刷很小的局部不设置陶瓷片。除此之外，前泵体1和后泵体2之间的连接部上设有密封垫，保证了整个渣浆泵泵体的密封性。

如图5所示，陶瓷片3的内侧设置有纤维网，泵体的模具8在加工过程中必需覆涂脱模剂，因此施工时陶瓷片3不能直接固定在模具8上，但如果不将陶瓷片3固定，后面的操作将无法继续，将纤维网或纤维布安放在涂有脱模剂的模具8表面上并覆涂结合剂硬化后，就可以在模具8表面上形成一个和模具8外形几乎完全一样的固定层7，这样就可以在该固定层7上用粘合剂固定陶瓷片3，为后续加工创造条件。由于该固定层7的厚度一般不超过0.5mm，且耐磨性差，因此可以在泵体加工完成时去除，以改善产品的外观。需要注意的是，在用粘接剂将陶瓷片3固定粘接在固定层7上的过程中，应将陶瓷片3之间留有适当的间隙，最好在0.5-1mm之间，间隙太小，复合耐磨材料难以进入间隙之间进行充填，陶瓷片3固定效果不好，易在运行中出现脱现象，间隙太大，陶瓷片3对复合耐磨材料的保护性变差，泵体的耐磨性较差。

另外，前泵体复合耐磨层12和后泵体复合耐磨层22的主要成份是10-90％重量的耐磨颗料和10-90的％结合剂，其中，耐磨颗料为碳化硅、刚玉、石榴石、氮化硅、氧化锆的一种或其中若干种的组合，结合剂为树脂。

在本实施例中，复合耐磨材料的主要成份是：碳化硅90％(重量)，酚醛树脂10％，纤维网材质为玻璃纤维，粘接剂为丙烯酸胶或502胶，脱模剂为凡士林。

实施例2

本发明的具体实施例2参阅图6所示，本发明的实施例2与实施例1的主要结构相同，不同处在于，本实施例中，在泵体位于叶轮轴向投影区域的过流面上设置有抗挤压耐磨板9，抗挤压板耐磨板9的面积较大,故其和粘接剂的结合面也较大，其固定可靠性仍较高。位于前泵体1上的抗挤压耐磨板9为一个外径300mm内径150mm厚12mm的氧化锆陶瓷环形板；而位于后泵体2上的抗挤压耐磨板9为8块外径300mm内径120mm，角度为45度，厚12mm的氮化硅陶瓷扇形板。抗挤压耐磨板片9的设置不但可以提高泵体抗挤压能力，同时还有利于减少陶瓷片3安放的工作量。

在本实施例中，作为粘接剂的树脂为不饱和树脂，耐磨颗料为刚玉，应指出的是，这种结构仍有不足之处，如果介质中颗粒在10mm左右且硬度较高时，抗挤压耐磨板9受到破坏的可能性仍较大。

实施例3

图7所示的本发明的实施3和实施例2大致相同，不同之处在于抗挤压耐磨板9设置在抗挤压金属骨架10上，抗挤压耐磨板9为3mm厚的硬质合金，材质为YG6钨钴合金，抗挤压金属骨架10为12mm厚的碳钢板，抗挤压耐磨板9可用铜钎焊固定在抗挤压金属骨架10上，也可采用粘接剂固定在抗挤压金属骨架10上。通过设置抗挤压金属骨架10，一方面可以提高泵体抵抗10mm左右且硬度较高的颗料造成的挤压破坏的能力，另一方面可以减少成本昂贵的抗挤压耐磨板9的厚度，从而降低制造成本。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种耐磨渣浆泵泵体，包括设有吸入口的前泵体、后泵体以及吐出口，其特征在于，所述前泵体和所述后泵体至少由三层材料组成，从外向内依次为金属外壳、复合耐磨材料以及嵌入在复合耐磨材料上的陶瓷片；所述陶瓷片的总数量至少为100片。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述前泵体上依次设有前泵体外壳层、前泵体复合耐磨层、陶瓷片；所述前泵体外壳层、前泵体复合耐磨层、陶瓷片为一体式结构。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述后泵体上设有后泵体外壳层、后泵体复合耐磨层、陶瓷片，所述陶瓷片和所述后泵体复合耐磨层为一体式结构，与所述金属外壳层之间可以进行拆分和组装。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述后泵体中的所述陶瓷片层和所述后泵体复合耐磨层组成的一体式结构中设置有金属骨架。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述陶瓷片为六面体形状的陶瓷片，所述的陶瓷片的一个非最大面积的表面安置在过流面，其余表面嵌入复合耐磨材料中并和复合耐磨材料结合在一起。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：在前泵体或/和后泵体位于叶轮轴向投影区域的过流表面设置有由抗挤压耐磨板组成的环形结构，抗挤压耐磨板材质为陶瓷、硬质合金、金刚石耐磨制品的一种或其中若干种的组合。

7.根据权利要求6所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述的抗挤压耐磨板固定在抗挤压金属骨架上。

8.根据权利要求1所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述陶瓷片层的厚度为2-30mm，所述复合耐磨材料的厚度为2-80mm。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述陶瓷片的内侧设置有纤维网。

10.根据权利要求1所述的一种耐磨渣浆泵泵体，其特征在于：所述前泵体复合耐磨层和所述后泵体复合耐磨层的主要成份是10-90％重量百分比的耐磨颗料和10-90％重量百分比的结合剂，其中，所述耐磨颗料为碳化硅、钢玉、石榴石、氮化硅、氧化锆的一种或其中若干种的组合，所述结合剂为树脂。