CN108980110A - 一种耐磨泵体内衬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨泵体内衬，包括包围叶轮径向空间的护套和位于叶轮轴向两侧的护板，其中位于叶轮吸入口侧的护板为前护板，另一侧的护板为后护板，所述前护板的内侧壁上设有前护板内衬，所述后护板的内侧壁上设有后护板内衬；所述前护板内衬或后护板内衬的径向尺寸为叶轮直径的0.9‑1.3倍。本发明提供的一种耐磨泵体内衬，其结构巧妙，可显著提高耐磨泵的使用扬程，同时可以提高泵体耐磨内衬的寿命，降低使用成本。

Description

一种耐磨泵体内衬

技术领域

本发明涉及回转动力泵设备领域，尤其涉及一种耐磨泵体内衬。

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。为降低使用成本，渣浆泵常做成双壳泵，即泵体由可拆分的外壳和内衬两层材料组成，外壳为金属材料，通常采用灰铁、球墨铸铁等成本较低的材料制造；内衬采用耐磨材料制造，常见的耐磨材料有Cr26，Cr15Mo3等耐磨合金，也有采用橡胶的，其中橡胶应用于制造渣浆泵内衬已有100年左右历史，图8是一种典型橡胶耐磨内衬的剖视图，耐磨内衬由橡胶材质的前内衬100’和后内衬200’组成。由于橡胶价格低廉且有极好的弹性和很好的耐磨性能，因而受到较广泛应用，特别是在有大颗粒(一般是指粒度在1-10mm的颗粒)的球磨机排矿浆料输送等有广泛的应用；但衬胶泵的缺点也十分明显，就是橡胶的抗刮伤能力差和高速性能差，所谓抗刮伤性能差是指当矿石的硬度较高或当颗粒有尖锐的棱角时，易造成橡胶材料被刮伤脱落，使其寿命大大缩短，所谓高速性能差是指即当叶轮的圆周线速度超过某一临界值后(橡胶一般是30m/s左右)，过流件的磨损速度会出现急剧升高。由于叶轮的线速度受到临界流速的限制，导致衬胶泵不能用于高扬程的工况，一般其应用扬程不超过40米。

陶瓷材料有很好的高速性能和抗刮伤能力，但成形困难，不易做成形状复杂的泵体。随着陶瓷工艺技术的提高，现已有部分耐磨陶瓷内衬的渣浆泵已得到应用；但应用在有大颗粒的工况效果并不理想，同时由于其成本较高，应用中普遍存在在性价比较低的问题。

综上所述，现有技术的耐磨泵体内衬存在寿命短、使用成本较高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种结构巧妙，可显著提高耐磨泵的使用扬程，同时可以提高泵体耐磨内衬的寿命，降低使用成本。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种耐磨泵体内衬，包括包围叶轮径向空间的护套和位于叶轮轴向两侧的护板，其中位于叶轮吸入口侧的护板为前护板，另一侧的护板为后护板，所述前护板的内侧壁上设有前护板内衬，所述后护板的内侧壁上设有后护板内衬；所述前护板内衬或后护板内衬的径向尺寸为叶轮直径的0.9-1.3倍。

作为本发明的更进一步改进，所述护套的制作材料为橡胶；所述前护板内衬的制作材料为耐磨陶瓷或复合耐磨材料；所述后护板内衬的制作材料为橡胶、耐磨陶瓷或复合耐磨材料。

作为本发明的更进一步改进，所述前护板的外侧壁上设有前护板骨架，所述后护板的外侧壁上设有后护板骨架。

作为本发明的更进一步改进，所述前护板和前护套为分体式结构，所述前护板内衬的外侧粘接有金属材质的前护板骨架；所述前护板内衬的制作材料为复合耐磨材料。

作为本发明的更进一步改进，所述后护板和后护套为分体式结构，所述后护板内衬的外侧粘接有金属材质的后护板骨架；所述后护板内衬的制作材料为复合耐磨材料。

作为本发明的更进一步改进，所述前护板内衬与前护板骨架之间设置有第一缓冲层；

或者，所述后护板内衬与后护板骨架之间设置有第二缓冲层；

或者，所述前护板内衬与前护板骨架之间设置有第一缓冲层，所述后护板内衬与后护板骨架之间设置有第二缓冲层；

所述第一缓冲层和第二缓冲层的材质为橡胶、聚胺脂或复合耐磨材料。

作为本发明的更进一步改进，所述护套包括相对连接设置的前护套和后护套，所述前护套和后护套上设置有沿两者的连接面向外延伸的密封唇边。

作为本发明的更进一步改进，所述前护套沿径向延伸至前护板内衬的轴向投影内，所述前护板内衬与前护套粘接在一起。

作为本发明的更进一步改进，所述后护套沿径向延伸至后护板内衬的轴向投影内，所述后护板内衬与后护套粘接在一起。

作为本发明的更进一步改进，所述前护板内衬或后护板内衬为厚度为10-60mm的一块环形陶瓷块或多块扇形陶瓷块拼合而成的环形，所述陶瓷块为粘接表面作了粗糙处理的陶瓷块。

有益效果

与现有技术相比，本发明的一种耐磨泵体内衬的优点为：

1、在某些工况下，采用橡胶材质的护套和陶瓷材质的前护板或后护板组成内衬，将可以获得很好的效果，例如对前护板或后护板以划伤为主的磨损，采用陶瓷材质可以提高泵的扬程，还可以提高内衬的整体寿命，再如通过合理的局部应用廉价的橡胶材料，可以降低耐磨泵体内衬的整体制造成本或提高耐磨泵体内衬的性价比；

2、陶瓷材质或复合耐磨材质的前护板内衬或后护板的径向尺寸为叶轮直径的0.9-1.3倍时，前护板内衬或后护板内衬可以为简单的环形，使其易于制造和装配，同时可以降低制造成本；

3、分开制造的前护套和后护套有利于制造过程中的模具装配和拆出，密封唇边的设置可以解决前护套和后护套之间的密封问题；

4、由于橡胶材质和陶瓷材质之间有较好的粘接性能，将前护套或后护套的橡胶材质延伸至护板的轴向投影以内，前护板内衬或后护板内衬被粘接在前护套或后护套的径向延伸部位这种结构可以较可靠的将前护板内衬或后护板内衬粘接，同时，由于橡胶的缓冲作用，有利于防止前护板内衬或后护板内衬受冲击而发生破裂；另一个效果是，一旦陶瓷材质的前护板内衬或后护板内衬因某种原因发生破裂或脱落，橡胶材料仍可以继续工作一段时间；

5、将护套和护板采用分体式结构，这时在前护板或后护板的外侧设置骨架板，就可以将前护板内衬或后护板内衬固定在前护板骨架或后护板骨架上，通过固定前护板骨架或后护板骨架来实现前护板内衬或后护板内衬的定位；

6、在前护板内衬和前护板骨架之间，或在后护板内衬和后护板内衬之间设置缓冲层，缓冲层的材质为橡胶、聚胺脂或复合耐磨材料，这种设计有两个目的，其一是利用缓冲层吸收前护板内衬或后护板内衬受到冲击的能量，使陶瓷材质的前护板内衬或后护板内衬不易破碎，其二是一旦陶瓷材质的前护板内衬或后护板内衬因某种原因发生破裂或局部脱落时，有一定耐磨能力的缓冲层可以抵抗流体冲刷，从而延长泵体耐磨内衬的寿命；

7、耐磨泵的轴密封较难以解决，因此经常需要设置副叶轮或机械密封，在后护板的外侧，设置有和减压盖、填料箱或机械密封箱配合的密封面，可以解决这些密封部件的安装问题；

8、陶瓷材质的前护板内衬或后护板内衬在轴向的厚度太薄易导致陶瓷破裂，太厚又会明显增加制造成本，将前护板内衬或后护板内衬的厚度选择在10-60mm，可以兼顾这两个方面；

9、对大型泵体内衬，陶瓷材质的前护板内衬或后护板内衬的外形尺寸较大，不但制造难度大，而且在使用中容易发生破裂，将前护板内衬或后护板内衬由多块扇形陶瓷片组合而成，不但可以降低前护板内衬或后护板内衬的制造难度，而且可以降低其发生破裂的概率。

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为本发明实施例2的剖视图；

图3为本发明实施例3的剖视图；

图4为本发明实施例4的剖视图；

图5为本发明实施例5的剖视图；

图6为冲击角的示意图；

图7为颗粒在泵内运动速度分解的示意图；

图8为典型橡胶耐磨内衬的结构示意图；

图9为陶瓷内衬和橡胶内衬作耐磨对比试验的对比图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

通过大量的分析和研究，我们发现耐磨泵体内衬在不同工况下，其不同的部位的磨损速度和磨损方式是有显著差异的；这涉及到一个概念——冲击角α，如附图6所示，冲击角α的数值在0°-90°之间，介质中的颗粒以箭头方向冲击泵体内衬时，其冲击角度α确定了其对内衬的摩损形式，当α较小时(一般是小于15°)，泵体内衬的磨损形式主要是摩擦损伤，划伤是其主要方式；当α较大时(一般是大于35°)，泵体内衬的主要磨损形式是冲击损伤。图7所示为颗粒从叶轮出口流出后颗粒的速度图，在图7中，w为介质流出叶轮500流道的速度，u为介质随叶轮旋转的线速度，v为上述两个速度叠加后的速度，从图7看出，在泵的设计工况下，颗粒相对前护套100的速度分量v明显小于叶轮500外沿的线速度u，同时颗粒冲击护套的角度α1也较大，一般在30-60°之间，这也就是说，在正常工况下，颗粒相对护套的速度明显小于颗粒相对护板的速度。因此，护套和护板的磨损方式区别是：护板的磨损是以划伤为主的摩擦损伤，而护套的摩损是以冲击为主的冲击损伤。

(1)我们的研究还表明，橡胶材质和陶瓷材对于摩擦损伤和冲击损伤的抵抗能力差异是很大的，图9是我们通过试验得到的陶瓷内衬和橡胶内衬作耐磨对比试验的几组结果，通过对这几组结果的分析，我们可以得出陶瓷内衬和橡胶内衬磨损的基本规律。从图9可以看出，一方面，橡胶材质对于以划伤为主的摩擦损伤的抵抗能力明显低于陶瓷材质，当介质的中径粒度为0.1mm时，橡胶泵的扬程达到40米后，护板的磨损速度明显提高；而陶瓷护板只有当泵的扬程达到60米左右才会出现寿命急剧缩短；另一方面，随着颗粒的增大，橡胶护套对于以冲击为主的冲击损伤的抵抗能力大大高于陶瓷护套，如工况4，当扬程为30m，介质的中径粒度颗粒为0.1mm左右时，陶瓷护套的寿命是橡胶护套寿命的2倍左右，当介质的中径粒度到达0.5mm左右时，陶瓷护套的寿命只有橡胶护套的95％，而当中径粒度达到2mm左右时，陶瓷护套的寿命仅只有橡胶护套的寿命39.6％。

从图7可以看出，介质从叶轮出口流出后其速度方向是远离叶轮和护板的，由于颗粒的比重均明显大于水的比重，颗粒会在离心力的作用下向护套部位聚集，特别是大颗粒，绝大部分会在冲击护套后从泵的出口排出，只有部分小颗粒随液体的流动返回到叶轮和护板之间，这可以解释为什么陶瓷内衬的护套部分磨损速度较护板部位要快得多。

由上面的试验和研究结果可以发现，不论是单一的橡胶内衬还是单一的陶瓷内衬，都不能满足很多复杂工况的要求，如在有大颗粒的工况下，不适合于采用陶瓷材质的护套(因为陶瓷护套不但成本大大高于橡胶护套，而在工况5和工况6下的条件下前者寿命即低于后者)，又如在高扬程工况下，橡胶前护板寿命太短，有时甚至根本无法维持生产的正常进行。

实施例1

如图1所示，泵体耐磨内衬包括橡胶材质的前护套100、后护套200，碳化硅陶瓷材质的前护板内衬101、氧化铝陶瓷材质的后护板内衬201、金属材质的前护板骨架102、金属材质的后护板骨架202，吸入口300设置在前护板上，前护套100和后护套200上设置有用于密封的唇边400，前护套100的橡胶材质沿径向延伸至前护板内衬101的轴向投影内并和前护板内衬101粘接成一体，后护套200的橡胶材质沿径向延伸至后护板内衬201的轴向投影内并和后护板内衬201粘接成一体，在后护板上设置有用于和减压盖或机封箱密封配合的密封平面204，密封平面204的材质为橡胶，本实施例中，前护板内衬101和后护板内衬201均为平均厚度为15mm的环形板，其外径为390mm，为叶轮直径395mm的0.98倍。

本实施例适用于有1-10mm较大颗粒的工况，也适用于扬程40m-60m较高的工况，相对于全橡胶内衬的现有技术，全实施例可以应用于更高的扬程，相对于全陶瓷内衬的现有技术，本实施例不但有更低的成本，还更适宜用于有粗颗粒的工况。

实施例2

如图2所示，泵体耐磨内衬包括橡胶材质的前护套100、后护套200，碳化硅材质的前护板内衬101，前护板骨架102、后护板骨架202为金属材质，吸入口300设置在前护板上，前护套100的橡胶材质沿径向延伸至前护板内衬101的轴向投影内并和前护板内衬101粘接成一体，后护套200和后护板内衬201被制造成一体，均采用橡胶制造，在后护板上设置有用于和减压盖或机械密封箱配合的密封平面204，密封平面204的材质为橡胶。

本实施例适用于有较大颗粒且减压盖或机械密封箱侧有较大的清水量注入的工况，这样后护板内衬201侧的浆料会被清水稀释，颗粒较少，从而使橡胶后护板内衬201也可以获得较长的寿命。

实施例3

如图3所示，泵体耐磨内衬包括橡胶材质的前护套100、后护套200，碳化硅材质的前护板内衬101，金属材质的前护板骨架102、后护板骨架202，吸入口300设置在前护板上，前护板和前护套100为分体式结构，前护板内衬101和金属材质的前护板骨架102之间设置有第一缓冲层103，前护板内衬101、第一缓冲层103和前护板骨架102被粘接成一个整体，第一缓冲层103的材质可采用橡胶、聚胺脂或复合耐磨材料，后护板内衬201为耐磨复合材质，后护套200的橡胶材质沿径向延伸至后护板内衬201的轴向投影内，在后护板上设置有用于和减压盖或机械密封箱密封配合的平面204，密封平面204的材质为橡胶，前护板和前护套100之间为锥孔配合，前护板内衬101和后护板内衬201的厚度为20mm,外径为430mm，为叶轮直径380mm的1.13倍。

本实施例适用于介质有1-2mm中等颗粒的工况，也适合于扬程40m-60m较高的工况，相对全橡胶内衬的现有技术，本实施例可以应用于更高的扬程，相对于全陶瓷内衬的现有技术，本实施例具有更低的成本。

实施例4

如图4所示，泵体耐磨内衬包括橡胶材质的前护套100、后护套200，碳化硅材质的前护板内衬101和后护板内衬201，金属材质的前护板骨架102和后护板骨加202，吸入口300设置在前护板上；前护板和前护套100为分体式结构，后护板和后护套200为分体式结构，前护板内衬101和金属材质的前护板骨架102之间设置有第一缓冲层103，后护板内衬201和后护板骨架202之间设置有第二缓冲层203，第一缓冲层103和第二缓冲层203的材质为橡胶、聚胺脂或复合耐磨材料，在后护板上设置有用于和减压盖或机械密封箱密封配合的密封平面204，密封平面204的外沿设置在后护板内衬201上，密封平面204的内沿设置在第二缓冲层203上，前护板和前护套100之间为锥孔配合，后护板和后护套200之间为锥孔配合，本实施例中，前护板内衬101和后护板内衬201均为6块平均厚度为20mm的扇形陶瓷板拼合而成的环形，直径为630mm，为叶轮直径530mm的1.18倍，为提高陶瓷板的粘接可靠性，陶瓷板的粘接面作了表面粗糙处理。

本实施例适用于颗粒直径1-10mm的粗颗粒工况，也适合于扬程40-60m较高的工况，相对单一的橡胶内衬泵体，本实施例可以在更高的扬程下应用，相对于单一的陶瓷内衬泵体，本实施例具有更好的抗粗颗粒性冲击性能，同时更具成本优势。

实施例5

如图5所示，泵体耐磨内衬包括橡胶材质的前护套100、后护套200，前护板由前护板内衬101和前护板骨架102组成，后护板由后护板内衬201和后护板骨架202组成，前护板内衬101和后护板内衬201的材质为复合耐磨材料，所述复合耐磨材料主要成份为耐磨颗粒和树脂粘接剂，所述耐磨颗粒包括碳化硅、氮化硅、刚玉、石榴厂、氧化锆的一种或其任意组合，树脂粘接剂可为乙烯基树脂；在后护板上设置有用于和减压盖密封配合的密封平面204；密封平面204的外沿设置在后护板骨架202的金属材质上，内沿设置在后护板内衬201的复合耐磨材料上；前护板和前护套100之间为锥孔配合，后护板和后护套200之间为锥孔配合；前护板内衬101和后护板内衬均直径为630mm，为叶轮直径500mm的1.26倍。

本实施例适用于颗粒直径0.1mm左右的细颗粒，扬程40-60m较高的工况，本实施例在成本增加不多的情况下，可以明显提高泵的扬程，产品的性价比较高。

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)

1.一种耐磨泵体内衬，包括包围叶轮径向空间的护套和位于叶轮轴向两侧的护板，其中位于叶轮吸入口侧的护板为前护板，另一侧的护板为后护板，其特征是：所述前护板的内侧壁上设有前护板内衬(101)，所述后护板的内侧壁上设有后护板内衬(201)；所述前护板内衬(101)或后护板内衬(201)的径向尺寸为叶轮直径的0.9-1.3倍。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述护套的制作材料为橡胶；所述前护板内衬(101)的制作材料为耐磨陶瓷或复合耐磨材料；所述后护板内衬(201)的制作材料为橡胶、耐磨陶瓷或复合耐磨材料。

3.根据权利要求2所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述前护板的外侧壁上设有前护板骨架(102)，所述后护板的外侧壁上设有后护板骨架(202)。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述前护板和前护套(100)为分体式结构，所述前护板内衬(101)的外侧粘接有金属材质的前护板骨架(102)；所述前护板内衬(101)的制作材料为复合耐磨材料。

5.根据权利要求3或4所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述后护板和后护套(200)为分体式结构，所述后护板内衬(201)的外侧粘接有金属材质的后护板骨架(202)；所述后护板内衬(201)的制作材料为复合耐磨材料。

6.根据权4或权5所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述前护板内衬(101)与前护板骨架(102)之间设置有第一缓冲层(103)；

或者，所述后护板内衬(201)与后护板骨架(202)之间设置有第二缓冲层(203)；

或者，所述前护板内衬(101)与前护板骨架(102)之间设置有第一缓冲层(103)，所述后护板内衬(201)与后护板骨架(202)之间设置有第二缓冲层(203)；

所述第一缓冲层(103)和第二缓冲层(203)的材质为橡胶、聚胺脂或复合耐磨材料。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于：所述护套包括相对连接设置的前护套(100)和后护套(200)，所述前护套(100)和后护套(200)上设置有沿两者的连接面向外延伸的密封唇边(400)。

8.根据权利要求7所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于，所述前护套(100)沿径向延伸至前护板内衬(101)的轴向投影内，所述前护板内衬(101)与前护套(100)粘接在一起。

9.根据权利要求7或8所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于，所述后护套(200)沿径向延伸至后护板内衬(201)的轴向投影内，所述后护板内衬(201)与后护套(200)粘接在一起。

10.根据权利要求1所述的一种耐磨泵体内衬，其特征在于，所述前护板内衬(101)或后护板内衬(201)为厚度为10-60mm的一块环形陶瓷块或多块扇形陶瓷块拼合而成的环形，所述陶瓷块为粘接表面作了粗糙处理的陶瓷块。