CN107956703A - 一种耐磨耐腐泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨耐腐泵，包括叶轮、主轴和相互扣合的前泵体与后泵体，前泵体包括吸入口、前外壳和前内衬，后泵体包括后外壳和后内衬，后内衬的外侧设有副叶轮和减压盖，减压盖的密封端设有环状密封垫并朝向后内衬，后内衬上设有金属骨架，金属骨架包括朝向减压盖的暴露部，后内衬包括朝向减压盖的密封面，密封面与扣合在其上的减压盖共同形成容纳副叶轮的空腔，暴露部位于密封面外围，密封面的外轮廓尺寸大于或等于密封垫的内轮廓尺寸。本发明提供的耐磨耐腐泵，后内衬上的金属骨架不会与介质接触，金属骨架和后内衬的寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及回转动力泵设备领域，尤其涉及一种耐磨耐腐泵。
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或腐蚀性的固液两相流，这时采用金属材质的过流件往往不能获得理想的寿命，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耐磨泵过流件寿命在很多使用条件下可以达到Cr26的3倍以上，现开始被应用于制造耐磨的泵。
在上述工况中，采用带副叶轮的动力密封较为常用，相对机械密封方式，动力密封维修简单，成本较低。
中国专利文献CN106545497A、CN107288938A、CN107035696A、CN105134611A、CN105927595A提供了本发明人提出的5种耐磨泵，均采用复合耐磨材料制造过流件，采用带副叶轮的动力密封装置，其具体结构如图12、图13所示，泵包括轴承部101'、主轴102'，叶轮110',泵体被剖分成前泵体和后泵体两部分；前泵体由前外壳109'和前内衬108'组成，后泵体由后外壳106'和后内衬107'组成，在后外壳106'和后内衬107'之间设置有减压盖103'和副叶轮104'，为保证减压盖103'和后内衬107'之间不发生泻漏，在减压盖103'和后内衬107'之间设置有密封垫111'；在装配和使用中，为防止发生泻漏，减压盖103'和后内衬107'之间必须施加很大的压紧力以压紧密封垫111'，众所周知，复合耐磨材料的机械强度较差，如果将减压盖103'的压紧力直接施加到后内衬107'的复合耐磨材料上，容易导致后内衬107'发生破裂，因此在后内衬107'上设置了金属骨架105'，由金属骨架105'接触密封垫111'并承受减压盖103'通过密封垫111'施加的压力，金属骨架105'由碳钢制造，有较好的机械强度，这样一种结构使得后泵体的强度得到了保证，同时也获得了较好的密封效果，另一方面，在金属骨架105'上制造和密封垫111'配合的密封面工艺上较为简单，成本较低。
但上述现有技术制造的耐磨泵在下述两种下情况使用存在问题，其一是当密封水压力或流量不足时，磨蚀介质会倒流并接触到副叶轮104'和减压盖103'，在加速副叶轮104'和减压盖103'磨损的同时，也会快速地磨损金属骨架105'并导致在金属骨架105'上设置的密封面破坏，为解决这一问题，我们将金属骨架105'的材质更换成耐磨性更好的金属材料如高铬合金等，确实可以延长金属骨架105'的寿命，但即使如此，金属骨架105'的使用寿命仍明显短于后内衬107'的正常使用寿命并导致后内衬107'报废。其二是介质有腐蚀性时，金属骨架105'即便是采用耐腐不锈钢制造，同样也存在寿命较短的问题,这是因为现有的常用不锈钢不能同时解决耐磨和耐腐问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨耐腐泵，后内衬上的金属骨架不会与介质接触，寿命更长。
为实现上述目的，本发明提供一种耐磨耐腐泵，包括叶轮、主轴和相互扣合的前泵体与后泵体，前泵体包括吸入口、前外壳和前内衬，后泵体包括后外壳和后内衬，后内衬的外侧设有副叶轮和减压盖，减压盖的密封端设有环状密封垫并朝向后内衬，后内衬上设有金属骨架，金属骨架包括朝向减压盖的暴露部，后内衬包括朝向减压盖的密封面，密封面与扣合在其上的减压盖共同形成容纳副叶轮的空腔，暴露部位于密封面外围，密封面的外轮廓尺寸大于或等于密封垫的内轮廓尺寸。
作为本发明的进一步改进，所述密封面为环状平面。
作为本发明的更进一步改进，所述暴露部上设有基准平面，该基准平面位于密封面外围，两者相邻布置且位于同一平面上。
作为本发明的更进一步改进，所述金属骨架包括被所述后内衬包覆的隐没部，所述隐没部从所述暴露部的内轮廓边缘向金属骨架的中部延伸。
作为本发明的更进一步改进，所述隐没部为与所述密封面平行的环状结构，隐没部上有多个通道，所述通道的延伸方向与密封面相垂直。
作为本发明的更进一步改进，所述密封垫为截面呈圆形的O型圈。
作为本发明的更进一步改进，所述密封垫朝向所述减压盖密封端的一侧设有环形凹槽，减压盖的密封端嵌入至所述环形凹槽内。
作为本发明的更进一步改进，所述减压盖采用金属材质，减压盖的内侧壁上设有第一复合耐磨层。
作为本发明的更进一步改进，所述副叶轮上设置有骨架，所述骨架表面覆盖有第二复合耐磨层。
作为本发明的更进一步改进，所述前内衬和后内衬包括复合耐磨材料，所述复合耐磨材料的成分中包括重量比为50％-95％的耐磨颗粒，耐磨颗粒的成分包括碳化硅、刚玉、氮化硅、石榴石、氧化锆的一种或其组合，耐磨颗粒的成分还包括重量比为5-40％的树脂。
有益效果
与现有技术相比，本发明的耐磨耐腐泵的优点为：
1、后内衬上的密封面与减压盖的密封垫相配合，由于金属骨架的暴露部位于密封面外围，密封面的外轮廓尺寸大于或等于密封垫的内轮廓尺寸，进入减压盖与密封面之间空腔的介质不会与金属骨架的暴露部位接触，避免了金属骨架被介质腐蚀或磨损，大幅延长了金属骨架的使用寿命，从而延长了后内衬的使用寿命；
2、密封面垂直于主轴线；金属骨架还包括被后内衬包覆的隐没部，隐没部从暴露部的内轮廓边缘向金属骨架的中部延伸，这种设计可以使隐没部在不接触有磨蚀或腐蚀性的介质的同时，承受减压盖通过密封垫施加到后内衬上的压力，这样后内衬不会被压坏；
3、暴露部设置有垂直于主轴线的基准平面，其目的是可以利用该基准平面为加工基准对环形密封面的复合耐磨材料进行加工，以保证环形密封面相对主轴的垂直度,从而保证减压盖密封垫的密封效果；
4、隐没部上设置有若干贯穿的通道,可以提高金属骨架和后内衬的接合力,防止后内衬上的复合耐磨材料从金属骨架上脱落；
5、所述密封面为环形平面，且和基准平面在同一平面,可以进一步便于环形密封面的找正和加工；
6、减压盖的外侧为金属材质，内壁设置有第一复合耐磨层，副叶轮设置有金属材质的骨架，该骨架表面覆盖有第二复合耐磨层，这些结构可以在保证减压盖和副叶轮在有较好的强度的同时，有更好的耐磨耐蚀性能。
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为本发明实施例1的剖视图；
图2为图1在B处的局部放大图；
图3为图2所示局部在拆除减压盖、副叶轮、密封垫之后的剖视图；
图4为实施例1中金属骨架的立体剖视图；
图5为本发明实施例2的剖视图；
图6为图5在C处的局部放大图；
图7为图6所示局部在拆除减压盖、副叶轮、密封垫之后的剖视图；
图8为本发明实施例2中金属骨架的立体剖视图；
图9为本发明实施例2中减压盖的剖视图；
图10为本发明实施例2中密封垫的剖视图；
图11为本发明实施例2中副叶轮的剖视图；
图12是CN107035696A_公开的一种耐磨泵剖视图；
图13是图12在D处的局部放大图。
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4所示，一种耐磨耐腐泵，包括叶轮110、主轴102和相互扣合的前泵体与后泵体，前泵体包括吸入口、前外壳109和前内衬108，后泵体包括后外壳106和后内衬107，后内衬107的外侧设有副叶轮104和减压盖103，减压盖103的密封端设有环状密封垫111并朝向后内衬107，后内衬107上设有金属骨架105，金属骨架105包括朝向减压盖103的暴露部1054，后内衬107包括朝向减压盖103的密封面1071，密封面1071与扣合在其上的减压盖103共同形成容纳副叶轮104的空腔，暴露部1054位于密封面1071外围，密封面1071的外轮廓尺寸大于或等于密封垫111的内轮廓尺寸。
密封面1071与主轴102相垂直。
所述前内衬108和后内衬107包括复合耐磨材料，所述复合耐磨材料的成分中包括重量比为50％-95％的耐磨颗粒，耐磨颗粒的成分包括碳化硅、刚玉、氮化硅、石榴石、氧化锆的一种或其组合，耐磨颗粒的成分还包括重量比为5-40％的树脂。
本实施例中，前内衬108和后内衬107的主要成份是(重量)：36目碳化硅50-70％，100目碳化硅20-25％，乙烯基树脂15-25％。
主轴102的两端套设有轴承部101。
所述密封面1071为环状平面。
所述暴露部1054上设有与所述主轴102相垂直的基准平面1051，该基准平面1051位于密封面1071外围，两者相邻布置且位于同一平面上。
所述金属骨架105包括被所述后内衬107包覆的隐没部1052，所述隐没部1052从所述暴露部1054的内轮廓边缘向金属骨架105的中部延伸。
所述隐没部1052为与所述密封面1071平行的环状结构，隐没部1052上均布有多个通道1053，所述通道1053的延伸方向与密封面1071相垂直。
所述密封垫111为截面呈圆形的O型圈。
为保证密封面1071相对主轴轴线的垂直度，在加工后内衬107之前通过模具定位，使基准平面1051和主轴102的轴线垂直，这样在加工密封面1071时可以方便的利用基准平面1051作为基准，基准平面1051和密封面1071设置在同一个平面，基准平面1051的内径为335mm，密封面1071的外径为335mm。
减压盖103上设置有安置密封盖垫111的槽，密封盖垫111为一个丝径5mm的O形圈，O形圈的大径为330mm，小径为340mm。基准平面1051距主轴线的距离为335mm，因此基准平面1051至主轴线的距离大于密封垫111的内沿至主轴线的距离(即O形圈的小径)330mm，这样基准平面1051就不会接触到介质，从而避免因此受到磨损或腐蚀。
金属骨架105可为焊接件,焊接时形成若干贯穿的通道1053，这样可以保证后内衬107的耐磨复合材质可以和金属骨架105牢固地结合在一起，并具有较好的机械强度。
减压盖103通过密封盖垫111施加到后内衬107上的力，通过密封面1071传递到金属骨架105的隐没部1052上，这样在保证密封效果的同时，可防止后内衬107因强度不足而损坏。
实施例2
如图5至图11所示，与实施例1的不同之处在于，所述密封垫111朝向所述减压盖103密封端的一侧设有环形凹槽，减压盖103的密封端嵌入至所述环形凹槽内。
所述减压盖103采用金属材质，减压盖103的内侧壁上设有第一复合耐磨层1031。
所述副叶轮104上设置有骨架1042，所述骨架1042表面覆盖有第二复合耐磨层1041。
金属骨架105采用一块碳钢板或不锈钢板加工，其上加工有若干贯穿的通道1053；减压盖垫111断面为C形，即密封垫111设置有一个环形凹槽结构1111，减压盖103的端部设置在该环形凹槽结构1111中；减压盖103的内壁设置有第一复合耐磨层1031，副叶轮104设置有耐腐蚀钢材质的骨架1042，在骨架1042的表面设置有第二复合耐磨层1041，因此减压盖103和副叶轮104有很好的耐磨和耐腐性能。本实施例可以应用在同时有耐磨和耐腐要求的工况。
为验证本发明的实际效果，我们在两个泵位进行了应用对比试验，其中工位1是某选矿厂的尾矿输送站，原用泵采用已有技术制造，使用中密封水压力约为0.3Mpa，后内衬上金属骨架的材质为高铬合金，工位2是某湿法冶炼厂锌浸渣输送，介质有较强酸性(含硫酸)，PH值约为2，在本发明的技术应用之前，由于担心腐蚀性太强，没有尝试应用复合耐磨材质的泵，采用的是耐腐塑料泵，由于塑料的耐磨性较差，泵的平均寿命很短，约为540小时。
针对工位1，我们采用了实施例1所述技术的耐磨耐腐泵进行了替换，使后内衬的平均寿命从680小时左右提高至3820小时左右。
针对工位2，我们采用了实施例2所述技术的耐磨耐腐泵进行了替换，泵的平均寿命从540小时左右提高至4860小时左右。
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 (10)
1.一种耐磨耐腐泵，包括叶轮(110)、主轴(102)和相互扣合的前泵体与后泵体，前泵体包括吸入口、前外壳(109)和前内衬(108)，后泵体包括后外壳(106)和后内衬(107)，后内衬(107)的外侧设有副叶轮(104)和减压盖(103)，减压盖(103)的密封端设有环状密封垫(111)并朝向后内衬(107)，后内衬(107)上设有金属骨架(105)，金属骨架(105)包括朝向减压盖(103)的暴露部(1054)，其特征在于，后内衬(107)包括朝向减压盖(103)的密封面(1071)，密封面(1071)与扣合在其上的减压盖(103)共同形成容纳副叶轮(104)的空腔，暴露部(1054)位于密封面(1071)外围，密封面(1071)的外轮廓尺寸大于或等于密封垫(111)的内轮廓尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述密封面(1071)为环状平面。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述暴露部(1054)上设有与所述主轴(102)相垂直的基准平面(1051)，该基准平面(1051)位于密封面(1071)外围，两者相邻布置且位于同一平面上。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述金属骨架(105)包括被所述后内衬(107)包覆的隐没部(1052)，所述隐没部(1052)从所述暴露部(1054)的内轮廓边缘向金属骨架(105)的中部延伸。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述隐没部(1052)为与所述密封面(1071)平行的环状结构，隐没部(1052)上设置有多个通道(1053)，所述通道(1053)的延伸方向与密封面(1071)相垂直。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述密封垫(111)为截面呈圆形的O型圈。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述密封垫(111)朝向所述减压盖(103)密封端的一侧设有环形凹槽，减压盖(103)的密封端嵌入至所述环形凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述减压盖(103)采用金属材质，减压盖(103)的内侧壁上设有第一复合耐磨层(1031)。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述副叶轮(104)上设置有骨架(1042)，所述骨架(1042)表面覆盖有第二复合耐磨层(1041)。
10.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐泵，其特征在于，所述前内衬(108)和后内衬(107)包括复合耐磨材料，所述复合耐磨材料的成分中包括重量比为50％-95％的耐磨颗粒，耐磨颗粒的成分包括碳化硅、刚玉、氮化硅、石榴石、氧化锆的一种或其组合，耐磨颗粒的成分还包括重量比为5-40％的树脂。
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