CN105626545B - 一种小流量高扬程双壳多级泵及泵轴的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多级泵技术领域,特别是涉及到一种制作小流量高扬程双壳多级泵泵轴的工艺,泵体为双壳体结构,该泵体包括驱动端轴承体、机械密封、泵盖、吸入段、套筒联轴器、吸入端连接盖、泵筒体、泵转子、出口端连接盖、吐出段,所述驱动端轴承体的传动轴通过套筒联轴器与泵转子同轴连接;所述机械密封部套接在驱动端轴承体的传动轴上,并且机械密封外部与泵盖径向内侧相抵触;所述泵筒体设置在泵转子的外部,并与泵转子同轴布置,泵筒体一端通过吸入端连接盖与吸入段连接,泵筒体的另一端通过出口端连接盖与吐出段连接;本发明的设计比现有的小流量离心泵效率高出30%~280%,扬程高出50~100倍,有长期稳定运行的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于多级泵技术领域,特别是涉及到一种小流量高扬程双壳多级泵及泵轴的制作工艺。
背景技术
多级离心泵,采用了国家推荐使用的高效节能水力模型,具有高效节能、性能范围广,目前工业上广泛使用多级离心泵,但因原有泵设计理论局限,材料及加工能力限制,无法满足小流量,高扬程的需要,小流量泵最高扬程1000米,但也是牺牲使用寿命而取得的,并且泵效率低,经常维修,逐步被高速泵、柱塞泵所取代,但高速泵存在无法输送含有杂质的介质问题,且泵效率与多级泵持平,柱塞泵也无法输送含有杂质的介质,且还无法提供连续稳定无脉动的流速,这会对下游化工装置造成很大的伤害。
因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有小流量多级离心泵效率低、扬程低等问题,提供一种小流量高扬程双壳多级泵,比现有的小流量离心泵效率高出30%~280%,扬程高出50~100倍,有长期稳定运行的使用寿命。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案为提供一种小流量高扬程双壳多级泵,其特征是:泵体为双壳体结构,该泵体包括驱动端轴承体、机械密封、泵盖、吸入段、套筒联轴器、吸入端连接盖、泵筒体、泵转子、出口端连接盖、吐出段,所述驱动端轴承体的传动轴通过套筒联轴器与泵转子同轴连接;所述机械密封套接在驱动端轴承体的传动轴上,并且机械密封外部与泵盖径向内侧相抵触;所述泵筒体设置在泵转子的外部,并与泵转子同轴布置,泵筒体一端通过吸入端连接盖与吸入段连接,泵筒体的另一端通过出口端连接盖与吐出段连接;所述泵转子包括泵轴、叶轮、叶轮定位套、滑动轴承,所述泵轴通过膜片联轴器与驱动电机的轴连接;所述叶轮通过叶轮定位套与泵轴连接,叶轮的叶片数量为七枚,相邻叶片交错布置,叶片边缘为采用公式y2=2px绘制的曲线结构,其中x和y分别为平面内点的横坐表和纵坐标,p为参数,0<x<p/2,-p<y<p,0<p<1,叶轮口环部采用流线形结构;所述滑动轴承套设在泵轴上,并与泵筒体连接。
所述驱动端轴承体和泵盖内部均设置有冷却腔。
所述泵轴和叶轮均采用镍基高温合金CH4169材料。
制作泵轴的工业包括以下操作步骤,
步骤一、选取直径180mm镍基高温合金圆钢作为合金圆钢坯料;
步骤二、将所述合金圆钢坯料置于中频加热炉中加热至1000℃~1100℃,保温50~70小时,使合金圆钢内部分子结构熔合;
步骤三、将经过步骤二获得的合金圆钢移送到电阻加热炉加热至1200℃~1400℃进行结晶,结晶后冷却至常温;
步骤四、将经过步骤三获得的合金圆钢放入电阻加热炉加热至1200℃~1280℃,并将合金圆钢送至轧机,经2~3次轧制,获得直径为30mm~50mm的合金圆钢,放入水中冷却至常温;
步骤五、重复步骤四,获得直径为20mm~40mm的合金圆钢;
步骤六、经过步骤一到步骤五,切割去除合金圆钢端部蛇头弯,并将合金圆钢通过双曲线校直机进行挤压校直,其中挤压力为80KN,校直精度差为≤3mm/m,获得直径18.5mm~25.5mm的合金圆钢;
步骤七、通过车刀对经步骤六获得的合金圆钢进行外表车削加工,获得直径18mm~25mm的合金圆钢;
步骤八、经过车削加工后,将合金圆钢送至加热炉加热至9800C并保持48小时进行退火;
步骤九、经过步骤一到步骤八,用拉力80KN对合金圆钢进行拉拔处理;
步骤十、经过冷拔后,经数控机床加工成装配精度,获得直径18mm~25mm的泵轴;铣键加工,在泵轴上获得用于装配叶轮的键槽,键槽宽度为1.5mm~3mm;
步骤十一、泵轴加工完后再次采用双曲线校直机精校泵轴成品,其中挤压力为80KN,最终获得直径为18mm~25mm的泵轴。
通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:
第一、泵体为双壳体结构,双壳体结构增加了泵运行的安全稳定性;
第二、该双壳多级泵的核心部件泵轴及叶轮采用航空发动机镍基高温合金CH4169材料制得,可适应气、固、液三相混流介质,使用寿命长,泵体可安全运行20年以上;
第三、优化了叶片外形,减少了叶片尖端的涡流造成的损耗。
第四、叶轮采用自平衡结构,吸入段采用中心支撑重载荷结构,稳定可靠,安全性高;
第五、采用独创单轴承体结构及单密封结构,减少了维修强度并降低了制造成本提高了经济效益;
第六、与现有技术相比本发明的小流量多级离心泵效率高出30%~280%、扬程高出50~100倍,有长期稳定运行的使用寿命,详细参见本发明泵性能参数表。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明:
图1为本发明一种小流量高扬程双壳多级泵结构示意图。
图2为本发明泵转子结构示意图。
图3为本发明叶轮的结构示意图。
图4为本发明叶轮的结构剖视图。
图中:1-驱动端轴承体、2-机械密封、3-泵盖、4-吸入段、5-套筒联轴器、6-吸入端连接盖、7-泵筒体、8-泵转子、801-泵轴、802-叶轮、803-叶轮定位套、804-滑动轴承、9-出口端连接盖、10-吐出段。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示,一种小流量高扬程双壳多级泵,其特征是:泵体为双壳体结构,增加了泵运行的安全稳定性,该泵体包括驱动端轴承体1、机械密封2、泵盖3、吸入段4、套筒联轴器5、吸入端连接盖6、泵筒体7、泵转子8、出口端连接盖9、吐出段10,所述驱动端轴承体1的传动轴通过套筒联轴器5与泵转子8同轴连接;所述机械密封2套接在驱动端轴承体1的传动轴上,并且机械密封2外部与泵盖3径向内侧相抵触;所述泵筒体7设置在泵转子8的外部,并与泵转子8同轴布置,泵筒体7一端通过吸入端连接盖6与吸入段4连接,泵筒体7的另一端通过出口端连接盖9与吐出段10连接;泵体只有靠近吸入段4一侧设置有驱动端轴承体1及机械密封2,采用独创单轴承体结构及单密封结构,减少了维修强度并降低了制造成本提高了经济效益。所述泵转子8包括泵轴801、叶轮802、叶轮定位套803、滑动轴承804,所述泵轴801通过膜片联轴器与驱动电机的轴连接;所述叶轮802通过叶轮定位套803与泵轴801连接,叶轮802采用航空发动机涡轮叶片,叶轮802的叶片数量为7枚,相邻叶片交错布置,从入口看顺时针旋转,使水流脉冲下降到扬程的±3%,水流更加平稳,效率更高,必须汽蚀余量更低。叶片边缘为采用公式y2=2px绘制的曲线结构,其中x和y分别为平面内点的横坐表和纵坐标,p为参数,0<x<p/2,-p<y<p,0<p<1,优化了叶片外形,减少了叶片尖端的涡流造成的损耗,叶轮802口环部采用流线形结构以减少泄露量及容积损失,提高水泵效率;所述滑动轴承804套设在泵轴801上,并与泵筒体7连接。
所述驱动端轴承体和泵盖内部设置有冷却腔,有利于降低机械密封和滚动轴承的使用温度,保证了机械密封和轴承更有效地发挥作用。泵运行的更加安全可靠。泵使用周斯延长,降低了生产成本,最大限度地发挥作用。
所述泵轴801和叶轮802均采用镍基高温合金CH4169材料,采用航空发动机镍基高温合金CH4169材料,可适应气、固、液三相混流介质,使用寿命长,泵体可安全运行20年以上。
一种制作泵轴801的工艺,其特征是:包括以下操作步骤,
步骤一、选取直径180mm镍基高温合金圆钢作为合金圆钢坯料;
步骤二、将所述合金圆钢坯料置于中频加热炉中加热至1000℃~1100℃,保温50~70小时,使合金圆钢内部分子结构熔合;
步骤三、将经过步骤二获得的合金圆钢移送到电阻加热炉加热至1200℃~1400℃进行结晶,结晶后冷却至常温;
步骤四、将经过步骤三获得的合金圆钢放入电阻加热炉加热至1200℃~1280℃,并将合金圆钢送至轧机,经2~3次轧制,获得直径为30mm~50mm的合金圆钢,放入水中冷却至常温;
步骤五、重复步骤四,获得直径为20mm~40mm的合金圆钢;
步骤六、经过步骤一到步骤五,切割去除合金圆钢端部蛇头弯,并将合金圆钢通过双曲线校直机进行挤压校直,其中挤压力为80KN,校直精度差为≤3mm/m,获得直径18.5mm~25.5mm的合金圆钢;
步骤七、通过车刀对经步骤六获得的合金圆钢进行外表车削加工,获得直径18mm~25mm的合金圆钢;
步骤八、经过车削加工后,将合金圆钢送至加热炉加热至9800C并保持48小时进行退火;
步骤九、经过步骤一到步骤八,用拉力80KN对合金圆钢进行拉拔处理;
步骤十、经过冷拔后,经数控机床加工成装配精度,获得直径18mm~25mm的泵轴801,铣键加工,在泵轴801上获得用于装配叶轮的键槽,键槽宽度为1.5mm~3mm;
步骤十一、泵轴801加工完后再次采用双曲线校直机精校泵轴801成品,其中挤压力为80KN,最终获得直径为18mm~25mm的泵轴801。
本发明的一种小流量高扬程双壳多级泵的工作原理:
泵输送介质由吸入段4吸入,流经第一级中段,通过叶轮802输送到下一级,经每一级叶轮802加压后,达到所需参数,由吐出段10流出。
本发明的泵体为双壳体结构,双壳体结构增加了泵运行的安全稳定性;该双壳多级泵的核心部件泵轴801及叶轮802采用航空发动机镍基高温合金CH4169材料制得,可适应气、固、液三相混流介质,使用寿命长,泵体可安全运行20年以上;优化了叶片外形,减少了叶片尖端的涡流造成的损耗。叶轮采用自平衡结构,吸入段4采用中心支撑重载荷结构,稳定可靠,安全性高;采用独创单轴承体结构及单密封结构,减少了维修强度并降低了制造成本提高了经济效益。与现有技术相比本发明的小流量多级离心泵效率高出30%~280%、扬程高出50~100倍,有长期稳定运行的使用寿命,参见本发明泵性能参数表。
Claims (1)
1.一种制作小流量高扬程双壳多级泵泵轴的工艺,泵体为双壳体结构,该泵体包括驱动端轴承体(1)、机械密封(2)、泵盖(3)、吸入段(4)、套筒联轴器(5)、吸入端连接盖(6)、泵筒体(7)、泵转子(8)、出口端连接盖(9)、吐出段(10),所述驱动端轴承体(1)的传动轴通过套筒联轴器(5)与泵转子(8)同轴连接;所述机械密封(2)套接在驱动端轴承体(1)的传动轴上,并且机械密封(2)外部与泵盖(3)径向内侧相抵触;所述泵筒体(7)设置在泵转子(8)的外部,并与泵转子(8)同轴布置,泵筒体(7)一端通过吸入端连接盖(6)与吸入段(4)连接,泵筒体(7)的另一端通过出口端连接盖(9)与吐出段(10)连接;所述泵转子(8)包括泵轴(801)、叶轮(802)、叶轮定位套(803)、滑动轴承(804),所述泵轴(801)通过膜片联轴器与驱动电机的轴连接;所述叶轮(802)通过叶轮定位套(803)与泵轴(801)连接,叶轮(802)的叶片数量为七枚,相邻叶片交错布置,叶片边缘为采用公式y2=2px绘制的曲线结构,其中x和y分别为平面内点的横坐表和纵坐标,p为参数,0<x<p/2,-p<y<p,0<p<1,叶轮(802)口环部采用流线形结构;所述滑动轴承(804)套设在泵轴(801)上,并与泵筒体(7)连接;
所述驱动端轴承体(1)和泵盖(3)内部均设置有冷却腔;
所述泵轴(801)和叶轮(802)均采用镍基高温合金CH4169材料;
其特征是:包括以下操作步骤,
步骤一、选取直径180mm镍基高温合金圆钢作为合金圆钢坯料;
步骤二、将所述合金圆钢坯料置于中频加热炉中加热至1000℃~1100℃,保温50~70小时,使合金圆钢内部分子结构熔合;
步骤三、将经过步骤二获得的合金圆钢移送到电阻加热炉加热至1200℃~1400℃进行结晶,结晶后冷却至常温;
步骤四、将经过步骤三获得的合金圆钢放入电阻加热炉加热至1200℃~1280℃,并将合金圆钢送至轧机,经2~3次轧制,获得直径为30mm~50mm的合金圆钢,放入水中冷却至常温;
步骤五、重复步骤四,获得直径为20mm~40mm的合金圆钢;
步骤六、经过步骤一到步骤五,切割去除合金圆钢端部蛇头弯,并将合金圆钢通过双曲线校直机进行挤压校直,其中挤压力为80KN,校直精度差为≤3mm/m,获得直径18.5mm~25.5mm的合金圆钢;
步骤七、通过车刀对经步骤六获得的合金圆钢进行外表车削加工,获得直径18mm~25mm的合金圆钢;
步骤八、经过车削加工后,将合金圆钢送至加热炉加热至980℃并保持48小时进行退火;
步骤九、经过步骤一到步骤八,用拉力80KN对合金圆钢进行拉拔处理;
步骤十、经过冷拔后,经数控机床加工成装配精度,获得直径18mm~25mm的泵轴,铣键加工,在泵轴上获得用于装配叶轮的键槽,键槽宽度为1.5mm~3mm;
步骤十一、泵轴加工完后再次采用双曲线校直机精校泵轴成品,其中挤压力为80KN,最终获得直径为18mm~25mm的泵轴。
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