CN107035696B - 一种离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心泵，包括主轴、内部设有叶轮的泵体和轴承部组件，所述主轴穿过所述轴承部组件且与所述叶轮连接，泵体上设有进料口和出料口，所述叶轮包括中部与主轴连接的第一盖板，所述第一盖板朝向所述进料口的一面均布有多个主叶片，第一盖板背向进料口的一面均布有多个副叶片，副叶片直径为主叶片直径的1.05‑1.30倍。本发明提供的离心泵，其轴密封更可靠、耐磨性更好。

Description

一种离心泵

技术领域

本发明涉及离心泵设备领域，尤其涉及一种用于输送有磨蚀性介质的离心泵。

背景技术

在选矿和冶金行业，经常要求离心泵输送一些含有固、液二相流介质，这些泵常遇到以下两个问题：其一是磨损问题，其二是轴密封的可靠性问题。

解决磨损的常用方法是采用耐磨的材料制造过流件，常见的有橡胶、高铬合金等。

目前常见的几种轴密封方式是：机械密封、填料密封、副叶轮密封。这几种密封方式各有优缺点，机械密封的优势是密封效果好，缺点是成本高，且维修困难；填料密封的结构简单，成本低，但密封效果差，因此，目前很少在耐磨泵上单独应用；当前在耐磨泵上应用较多的是副叶轮+填料的组合密封方式，这种密封方式在合适的条件下，可以获得较好的密封效果，但在有些工作条件下，该密封方式的效果常无法满足工作要求，如泵处于小流量高扬程的工况点时，副叶轮的扬程往往小于叶轮的扬程，如果密封水的压力较低，介质就由压水室向副叶轮到灌，进入到填料处，从而损坏填料并导致密封失效。

在叶轮靠近轴密封处的盖板(也称后盖板)上设置副叶片是耐磨泵常用的改善轴密封效果的方法，后盖板上的副叶片的作用相当于一个开式叶轮，其扬程很大程度上取决于副叶片和泵体之间的间隙及副叶片的高度，理论上副叶片的高度是越高越好，其和泵体的间隙是越小越好，但在实际上，从工艺和维护的角度来看，副叶片和泵体之间的间隙太小是难以实现的，即使实现了，由于副叶片易被磨损，其效果也会在副叶片磨损后明显下降。

副叶片的高度大于某一值后，继续增加高度对提高扬程的作用极为有限，同时增加副叶片的高度会导致轴功率增加和泵的效率下降，另一方面，开式叶轮的叶片磨损较闭式叶轮要严重得多，副叶片高度的增加会加速副叶片和泵体的磨损。实践中，只要副叶片和泵体之间的间隙小于2mm，副叶轮产生的扬程就接近其能产生的最高扬程。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心泵，其轴密封更可靠、耐磨性更好。

为实现上述目的，本发明提供一种离心泵，包括主轴、内部设有叶轮的泵体和轴承部组件，所述主轴穿过所述轴承部组件且与所述叶轮连接，泵体上设有进料口和出料口，所述叶轮包括中部与主轴连接的第一盖板，所述第一盖板朝向所述进料口的一面均布有多个主叶片，第一盖板背向进料口的一面均布有多个副叶片，副叶片绕主轴轴线旋转外圆周的直径(也称为副叶片直径)为主叶片绕主轴轴线旋转外圆周的直径(也称为主叶片直径)的1.05-1.30倍。

作为本发明的进一步改进，所述主叶片的出口安装角为β1，所述副叶片的出口安装角为β2，所述β2大于β1。

作为本发明的更进一步改进，所述副叶片的高度为4-40mm。

作为本发明的更进一步改进，所述泵体内设有与主轴连接的副叶轮，所述叶轮位于所述副叶轮与所述进料口之间。

作为本发明的更进一步改进，所述第一盖板和主叶片采用复合耐磨材质，叶轮中部与所述主轴连接的部分设有金属材质的轮毂，在叶轮的第一盖板内设有金属材质的骨架，所述轮毂与所述骨架相互固接。

作为本发明的更进一步改进，所述副叶片采用复合耐磨材质，副叶片、所述第一盖板和主叶片三者为一体成型结构。

作为本发明的更进一步改进，所述副叶片的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合，所述副叶片嵌入在所述第一盖板上。

作为本发明的更进一步改进，所述泵体包括相互扣合的第一泵体和第二泵体，所述进料口设置在第一泵体上，第一泵体和第二泵体的内侧分别设有第一内衬和第二内衬，所述第一内衬和第二内衬均为复合耐磨材质。

作为本发明的更进一步改进，所述第一内衬和第二内衬上设有多个第一耐磨片，所述第一耐磨片的一个面设置在第一内衬和第二内衬的过流面上，第一耐磨片为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。

作为本发明的更进一步改进，所述主叶片的工作面上设有第二耐磨片，所述第二耐磨片的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。

有益效果

与现有技术相比，本发明的离心泵的优点为：

1、叶轮的第一盖板上设置有副叶片，副叶片直径为主叶片直径的1.05-1.30倍，由于副叶片和主叶片产生的扬程和其直径的平方成正比，这样可以让副叶片产生更高的扬程，有利于阻止介质从第一盖板和泵体之间的间隙向轴封处移动；当然，将副叶片直径继续加大，如大于主叶片直径的1.3倍时，密封效果会更好，但会造成泵的效率和扬程明显下降，从而在实践中失去应用价值；

2、副叶片的高度太小，工作时产生的扬程不足，但高度太高，在增加能耗的同时，也会增加副叶片和泵体的磨损，因此副叶片的高度应为3-40mm之间，最佳的高度是在4-20mm；

3、叶片的出口安装角度对效率和扬程影响较大，较大的出口安装角可以产生较高的扬程，但往往效率较低，较小的出口安装角有利于提高效率，但又会导致扬程下降，设置时使副叶片的出口安装角大于主叶片的出口安装角，可以在提高副叶片扬程的同时，保证其有较高的效率；

4、设置副叶轮后，相当于副叶轮与副叶片组成一个串联的泵送装置，可获得更高的扬程，有利于防止介质从轴密封处泻漏；

5、复合耐磨材质有比耐磨合金或橡胶高得多的耐磨性，叶轮采用复合耐磨材质制造，有利于提高叶轮的耐磨性，特别是能大幅提高易被磨损的副叶片的耐磨性，防止副叶片因早期磨损导致副叶片和泵体之间的间隙显著增加，从而使副叶片的扬程显明下降；

6、复合耐磨材料的机械强度不足，通过在叶轮中设置金属材质的轮毂和骨架，从而提高叶轮的机械强度；

7、泵体内的第一内衬和第二内衬均为复合耐磨材料层，可以使泵体的耐磨性显著提高，从而使延长泵体的寿命，同时防止副叶片和泵体之间的间隙急剧增大而降低副叶片产生的扬程；

8、第一耐磨片可进一步提高泵体的耐磨性；

9、第二耐磨片可进一步提高主叶片的耐磨性；

10、将副叶片材质设置为陶瓷材质，并将其嵌入所述复合耐磨材质中，可以进一步提高副叶片的耐磨性。

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中离心泵的正面剖视图；

图2为实施例1中叶轮的立体图；

图3为实施例1中主叶片的侧视图；

图4为实施例1中副叶片的侧视图；

图5为实施例1叶轮的正面剖视图；

图6为实施例2中第一泵体的正面剖视图；

图7为实施例2中叶轮的正面剖视图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

实施例1

本发明的具体实施方式如图1至图5所示，一种离心泵，包括主轴1、内部设有叶轮8的泵体和轴承部组件2，所述主轴1穿过所述轴承部组件2且与所述叶轮8连接，泵体上设有进料口9和出料口10，所述叶轮8包括中部与主轴1连接的第一盖板81，所述第一盖板81朝向所述进料口9的一面均布有多个主叶片82，第一盖板81背向进料口9的一面均布有多个副叶片83，副叶片83直径为主叶片82直径的1.05-1.30倍。

叶轮8上的主叶片82为闭式或半开式结构，本实施例中，主叶片82为闭式结构，叶轮8还包括与各主叶片82连接的第二盖板84，第二盖板84与第一盖板81相互平行，主叶片82位于第二盖板84与第一盖板81之间。当主叶片82为半开式结构时，叶轮8不包括第二盖板84。

所述主叶片82的出口安装角为β1，所述副叶片83的出口安装角为β2，所述β2大于β1。

所述副叶片83的高度为4-40mm。

所述泵体内设有与主轴1连接的副叶轮3，所述叶轮8位于所述副叶轮3与所述进料口9之间。

所述叶轮8上的第一盖板81和主叶片82采用复合耐磨材质，叶轮8中部与所述主轴1连接的部分设有金属材质的轮毂11，在叶轮8的第一盖板81内设有金属材质的骨架12，所述轮毂11与所述骨架12相互固接。

所述副叶片83采用复合耐磨材质，副叶片83、所述第一盖板81和主叶片82三者为一体成型结构。

所述泵体包括相互扣合的第一泵体6和第二泵体5，所述进料口9设置在第一泵体6上，第一泵体6和第二泵体5的内侧分别设有第一内衬4和第二内衬7，所述第一内衬4和第二内衬7均为复合耐磨材质。

所述复合耐磨材质的成份为耐磨颗粒和树脂结合剂，所述耐磨颗料的材质为碳化硅、刚玉、氧化锆、石榴石、氮化硅的其中一种或若干种的组合。

本实施例中，复合耐磨材质的主要成分(重量)为：碳化硅60-90％，酚醛树脂10-40％。

在本实施例中，第一盖板81及副叶片83的直径为420mm，主叶片82的直径和第二盖板84的直径均为390mm，副叶片83的直径为主叶片82直径的1.076倍，副叶片83的高度为12mm。

叶片的出口安装角，即叶片出口处叶片切线和该处外圆切线的夹角。在本实施例中，副叶片83的出口安装角β2为45°，主叶片82的出口安装角β1为38°。

为检测本发明的密封效果，在本实施例中图1的A处安装一个真空压力表，该真空压力表反映的即是填料处的压力，为便于比较，对比泵除叶轮不同外，其余全部相同，即第一组数据采用的是本发明的叶轮(表中标为叶轮1)，第二组数据是采用的普通叶轮(表中标为叶轮2)，两个对比叶轮除了第一盖板81及副叶片83不同外，其余尺寸完全相同，本发明的叶轮的第一盖板81及副叶片83的直径为420mm，而普通叶轮的第一盖板及副叶片的直径为390mm。

从上表可以看出，本发明相对普通技术的离心泵，一方面由于第一盖板及副叶片的直径加大，导致泵的效率下降约0.1％-0.2％，应该说这个幅度是很小的，另一方面，除了第6点外，本发明在任何一个工况点密封处的压力都要明显低于普通技术的离心泵，特别在渣浆泵经常运行的第3至第6点，密封处均能保持零压或负压，而普通技术在第3点密封处压力达到了0.06Mpa，说明本发明对改善密封效果是十分明显的。

实施例2

如图6至图7所示，与实施例1的主要不同之处在于，所述副叶片83的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合，所述副叶片83嵌入在所述第一盖板81上。

所述第一内衬4和第二内衬7上设有多个第一耐磨片13，所述第一耐磨片13的一个面设置在第一内衬4和第二内衬7的过流面上，第一耐磨片13为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。

所述主叶片82的工作面上设有第二耐磨片14，所述第二耐磨片14的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。

副叶片83的直径和第一盖板81的直径均为740mm，主叶片82的直径为630mm，副叶片83直径为主叶片82直径的1.17倍。

当然，在某些磨蚀不严重的工况，也可采用高铬合金、橡胶等材料制造叶轮或泵体，以降低制造成本。

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本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (9)

1.一种离心泵，包括主轴(1)、内部设有叶轮(8)的泵体和轴承部组件(2)，所述主轴(1)穿过所述轴承部组件(2)且与所述叶轮(8)连接，泵体上设有进料口(9)和出料口(10)，其特征在于，所述叶轮(8)包括中部与主轴(1)连接的第一盖板(81)，所述第一盖板(81)朝向所述进料口(9)的一面均布有多个主叶片(82)，第一盖板(81)背向进料口(9)的一面均布有多个副叶片(83)，副叶片(83)的直径为主叶片(82)直径的1.05-1.30倍；所述主叶片(82)的出口安装角为β1，所述副叶片(83)的出口安装角为β2，所述β2大于β1。

2.根据权利要求1所述的一种离心泵，其特征在于，所述副叶片(83)的高度为4-40mm。

3.根据权利要求1所述的一种离心泵，其特征在于，所述泵体内设有与主轴(1)连接的副叶轮(3)，所述叶轮(8)位于所述副叶轮(3)与所述进料口(9)之间。

4.根据权利要求1所述的一种离心泵，其特征在于，所述第一盖板(81)和主叶片(82)采用复合耐磨材质，叶轮(8)中部与所述主轴(1)连接的部分设有金属材质的轮毂(11)，在叶轮(8)的第一盖板(81)内设有金属材质的骨架(12)，所述轮毂(11)与所述骨架(12)相互固接。

5.根据权利要求4所述的一种离心泵，其特征在于，所述副叶片(83)采用复合耐磨材质，副叶片(83)、所述第一盖板(81)和主叶片(82)三者为一体成型结构。

6.根据权利要求4所述的一种离心泵，其特征在于，所述副叶片(83)的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合，所述副叶片(83)嵌入在所述第一盖板(81)上。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种离心泵，其特征在于，所述泵体包括相互扣合的第一泵体(6)和第二泵体(5)，所述进料口(9)设置在第一泵体(6)上，第一泵体(6)和第二泵体(5)的内侧分别设有第一内衬(4)和第二内衬(7)，所述第一内衬(4)和第二内衬(7)均为复合耐磨材质。

8.根据权利要求7所述的一种离心泵，其特征在于，所述第一内衬(4)和第二内衬(7)上设有多个第一耐磨片(13)，所述第一耐磨片(13)的一个面设置在第一内衬(4)和第二内衬(7)的过流面上，第一耐磨片(13)为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的一种离心泵，其特征在于，所述主叶片(82)的工作面上设有第二耐磨片(14)，所述第二耐磨片(14)的材质为陶瓷、硬质合金、金刚石制品的其中一种或若干种的组合。