CN105172014A - 一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具 - Google Patents

Abstract

一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，包括从下往上依次连接固定的底模、外模、料腔，料腔顶端内设置有上模，所述上模中心设置有定位芯棒，定位芯棒末端与插设于底模中心的芯模固定连接，料腔与外模间插设有叶轮流道型块，叶轮流道型块设置为若干组，围绕外模圆心间隔排布而成，芯模上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块对应配合的延伸部，所述延伸部与叶轮流道型块构成完整的叶轮叶片型腔。塑料叶轮流道径向和轴向扭曲度高、流道形态好、叶轮效率高，能使塑料脱硫循环泵的效率从60%左右提升至75～78%左右。

Description

一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具

技术领域

本发明属机械行业，尤其涉及离心泵、混流泵塑料叶轮的制作成型模具。

背景技术

塑料离心泵有极好的防腐性和耐磨性，尤其是用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制作的衬塑大型离心式循环泵，已广泛应用于电力、冶炼、化工、硫酸等各业的烟气脱硫循环喷淋系统，具有防腐、耐磨、使用寿命长、价格经济等突出的优势。但也存在着如下难以克服的不足：泵的工作效率低，以流量1000～3000m³/h的泵为例，平均效率只有58～66%，而同型号的金属离心泵的效率一般在76～82%之间，效率比金属泵要同比下降15～20%左右。造成上述塑料泵效率低的主要原因，为塑料叶轮的叶片、流道扭曲度达不到高效率叶轮的要求。高效率的离心泵叶轮，要求叶轮流道的轴向和径向都要有符合水力模型的扭曲度，而塑料离心泵的塑料闭式叶轮，受制于塑料叶轮的模压成型工艺，以构成叶轮流道的金属成型模，难以从扭曲度很大的流道中脱出来。而金属叶轮的成型是用铸造工艺成型，型块可以用击碎的方法脱出，因此可以浇注制作符合要求的叶轮扭曲流道，所以金属的离心泵闭式叶轮效率就高。而塑料叶轮受限于热压成型，冷却脱模的工艺，流道中的金属型块就不能从叶轮流道中脱出来，因此按原有技术就加工不出高效的塑料离心泵叶轮。

高效离心泵塑料叶轮的扭曲分为二个维度：一个是轴向扭曲，另一个是沿叶轮径向的扭曲，而脱模难增大的是径向和轴向二个维度的复合扭曲，使成型模具中的流道型块不仅形状复杂难以加工，而且扭曲度大，难脱模。本发明人在专利CN200610040950.2中公开了一种解决塑料叶轮轴向扭曲的技术方案，但高效塑料叶轮径向扭曲的成型方案仍未得到有效解决，因此大型塑料泵的效率仍处在55～65%的不高的现状，要达到72～78%的目标仍有提升解决的空间。

另外带有离心泵特性的混流泵，是一种适用于大流量、低扬程的高效泵。但是由于叶轮的叶片扭曲度更大，制作塑料混流泵的全塑叶轮至今仍是难题，尤其是制作熔融流动性差、而耐磨性能极好的超高分子量聚乙烯材质的全塑叶轮。同时解决塑料混流泵的高效、防腐、耐磨三大问题仍没有好的方法。专利CN200710133277.1公开了一种防腐混流泵，解决耐磨和防腐的方法是在金属叶轮上衬涂流动性能好的氟塑料，再在氟塑料上涂一层三氧化二铝陶瓷来达到上述耐磨的目的，但仍存在工艺复杂、衬塑和涂陶层厚度不够，耐磨性能不好、衬陶层受碰撞冲击会剥离的缺点，仍未解决防腐耐磨性好的混流泵的质量可靠性的缺陷。因此，现有市场上的衬塑混流泵，只解决了防腐问题，未解决耐磨问题，仍无法在磨蚀性要求高的、输送硫酸钙等脱硫浆体中得到应用。尤其是耐磨性能好、防腐性能优、原料成本低、流动性能差的超高分子量聚乙烯材质，无法应用在混流泵叶轮的制作。其优异的性能在混流泵的制造方面，得不到有效的发挥，因此在提升塑料混流泵的耐磨性方面仍有创新的空间。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种塑料叶轮流道径向和轴向扭曲度高、流道形态好、叶轮效率高的离心泵高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，能使塑料脱硫循环泵的效率从60%左右提升至75～78%左右。另一目的是同时解决塑料混流泵开发中整体超高分子量聚乙烯塑料叶轮制作的难题，有效解决塑料混流泵叶轮耐磨性能的不足，进而能使塑料混流泵在全国脱硫工程得到应用。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，包括从下往上依次连接固定的底模、外模、料腔，料腔顶端内设置有上模，所述上模中心设置有定位芯棒，定位芯棒末端与插设于底模中心的芯模固定连接，料腔与外模间插设有叶轮流道型块，叶轮流道型块设置为若干组，围绕外模圆心间隔排布而成，其特征在于芯模上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块对应配合的延伸部，所述延伸部与叶轮流道型块构成完整的叶轮叶片型腔。

作为优选，每一组叶轮流道型块均包括相互拼接的第一流道型块和第二流两道型块，所述第一流道型块和第二流两道型块与芯模对应的延伸部拼接，第二流两道型块外表面与延伸部外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块第一流道型块的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔。

作为优选，每一组叶轮流道型块设置为从上往下相互叠合的若干层。

作为优选，芯模和叶轮流道型块形成的夹角之间，设置有辅助型块。

作为优选，所述芯模是分爿多块组合结构。

作为优选，塑料叶轮材质为PE、PP、UHMWPE、FET、PVDF的一种或多种组合。

本发明有益效果：本发明设计出流道径向和轴向扭曲度符合高效率要求的塑料叶轮的流道形态，按原有模压技术制作叶轮的外模、上模、料腔、定位芯棒、底模、芯模、整套的叶轮流道型块，再在芯模上加设延伸部，使叶轮的扭曲叶片分段成型。叶片的外周段的成型，由向外周方向拉出脱模的型块来完成，而靠近轴中心方向的扭曲叶片的延伸段的成型，则由芯模上延伸部和叶轮流道型块的组合完成，通过上述模具结构的技术方案就可以获取高效率的，模压成型的塑料叶轮，进而提升塑料泵的效率至78%左右。

附图说明

图1为原有技术塑料闭式叶轮成型模具结构剖视图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为原有技术芯模形态的立体示意图。

图4为原有技术塑料叶轮结构示意图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为原有技术塑料叶轮叶片的立体示意图。

图7为本发明中塑料闭式叶轮成型模具结构剖视图。

图8为图7的A-A向剖视图。

图9为本发明中芯模形态的立体示意图。

图10为本发明中塑料叶轮结构示意图。

图11为图10的A-A向剖视图。

图12为本发明中塑料叶轮叶片的立体示意图。

图13为本发明中叶轮成型模具含辅助型块的结构剖视图。

图14为不同叶片数量的芯模形状立体示意图。

图15为本发明中芯模分爿结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种离心泵高扭曲闭式塑料叶轮的成型模具，包括从下往上依次连接固定的底模1、外模2、料腔3，料腔3顶端内设置有上模4，所述上模4中心设置有定位芯棒5，定位芯棒5末端与插设于底模1中心的芯模6固定连接，料腔3与外模2间插设有叶轮流道型块7，叶轮流道型块7设置为3组，围绕外模1圆心间隔排布而成，芯模6上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块7对应配合的延伸部6.1，所述延伸部6.1与叶轮流道型块7构成完整的叶轮叶片型腔9.1。每一组叶轮流道型块7均包括相互拼接的第一流道型块7.1和第二流两道型块7.2，所述第一流道型块7.1和第二流两道型块7.2与芯模6对应的延伸部6.1拼接，第二流两道型块7.2外表面与延伸部6.1外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块7第一流道型块7.1的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔9.1。每一组叶轮流道型块7设置为从上往下相互叠合的3层。开制塑料闭式叶轮金属压注模具时，把轴向和径向扭曲度大的叶轮叶片成型模具分为二段，即靠近叶轮外周的扭曲叶片为一段，设置可以向叶轮外径方向拉出脱模的叶轮流道型块7，进行完成成型和脱模的功能，而把靠近叶轮中心部位的叶轮扭曲叶片的成型结构，设置在叶轮成型模具的芯模6上，即在叶轮芯模6的外周设置延伸部6.1，再在芯模6延伸部6.1和叶片成型型块7之间构成扭曲叶片延伸段的型腔，在热压注制作塑料叶轮时，按常规的塑料成型工艺进行加温、加压、冷却后即可脱模，脱模时分别脱出上模4、料腔3、底模1、外模2、芯模6，再向外周方向拉出叶轮流道中的叶轮流道型块7，即可得到径向和轴向高度扭曲、符合高效率要求的塑料闭式叶轮毛坯，再进行切削加工后，即可得到效率接近于金属闭式叶轮，效率达到80%左右的高效塑料叶轮9。

实施例2：参照实施例1，在制作小流量（200m³/h以内），高扬程（50米以上）的塑料叶轮时，由于叶轮流道狭长，回旋余地小，有可能使芯模6轴向脱模和叶轮叶片径向脱模时会在叶轮流道中产生一死角，造成叶轮流道的型块难以脱模。有效的解决方法是在芯模6和叶轮流道型块7形成的夹角之间，设置有辅助型块8。待芯模6和叶轮流道型块7脱出后再脱出辅助型块。

实施例3：参照实施例1，所述芯模6是分爿多块组合结构。

上述模具结构及脱模方法的改良后，可以适用于氟塑料、普通聚乙烯、聚丙烯等流动性能好的材料的叶轮成型，也可适用于流动性能差的500万分子量以上的超高分子量聚乙烯的叶轮成型，所以可以适用于制作扭曲度更高的混流泵整体超高分子量聚乙烯塑料叶轮，为耐磨型塑料混流泵的制造打开空间。

本发明中的塑料成型模具，也可以用于带口环的半开式塑料叶轮的扭曲叶片的成型，也适用于扭曲度大的混流泵、轴流泵整体塑料叶轮的成型制作，也应在本发明的保护范围之内。

上述模具结构及脱模方法的改良后，可以适用于氟塑料、普通聚乙烯、聚丙烯等流动性能好的材料的叶轮成型，也可适用于流动性能差的500万分子量以上的超高分子量聚乙烯的叶轮成型，所以可以适用于制作扭曲度更高的混流泵整体超高分子量聚乙烯塑料叶轮，为耐磨型塑料混流泵的制造打开空间。

Claims (6)

1.一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，包括从下往上依次连接固定的底模、外模、料腔，料腔顶端内设置有上模，所述上模中心设置有定位芯棒，定位芯棒末端与插设于底模中心的芯模固定连接，料腔与外模间插设有叶轮流道型块，叶轮流道型块设置为若干组，围绕外模圆心间隔排布而成，其特征在于芯模上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块对应配合的延伸部，所述延伸部与叶轮流道型块构成完整的叶轮叶片型腔。

2.根据权利要求1所述的一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，其特征在于每一组叶轮流道型块均包括相互拼接的第一流道型块和第二流两道型块，所述第一流道型块和第二流两道型块与芯模对应的延伸部拼接，第二流两道型块外表面与延伸部外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块第一流道型块的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔。

3.根据权利要求1所述的所述的一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，其特征在于每一组叶轮流道型块设置为从上往下相互叠合的若干层。

4.根据权利要求1所述的所述的一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，其特征在于芯模和叶轮流道型块形成的夹角之间，设置有辅助型块。

5.根据权利要求1所述的所述的一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，其特征在于所述芯模是分爿多块组合结构。

6.根据权利要求1所述的所述的一种高扭曲闭式或半开式塑料叶轮的成型模具，其特征在于塑料叶轮材质为PE、PP、UHMWPE、FET、PVDF的一种或多种组合。