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

一种小流量高扬程双壳多级泵及泵轴的制作工艺
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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