CN105927595A - 一种抗气蚀渣浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗气蚀渣浆泵，包括泵体，所述的泵体上设有吸入口和吐出口，所述的泵体内设有叶轮，所述的叶轮上设有主叶片和诱导叶片，所述的诱导叶片延伸到吸入口内，所述的主叶片和诱导叶片连接；所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3‑10倍。本发明的目的在于提供一种抗汽蚀，可输送高浓度两相流或高含汽量三相流的渣浆泵。

Description

一种抗气蚀渣浆泵

技术领域

本发明涉及回转动力泵设备领域，特别是一种输送磨蚀性介质的离心式泵。

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性的固液两相流，这时常选用渣浆泵。常见的渣浆泵常用Cr26，Cr15Mo3等耐磨合金制造，在输送一些低浓度的固液两相流介质时，可以正常使用，但在输送高浓度特别是固液两相流的含固体重量达到55％以上时，普通渣浆泵就显露出以下问题：1、磨损问题突出，过流件的寿命常不能满足使用要求。2、抗汽蚀性能差，这是由于随着两相流浓度的增高，介质的流动性不断下降，汽蚀余量远小于清水，导致泵的流量在远小于标定值就出现汽蚀现象，不但过流件容易损坏，泵的性能如效率、扬程、流量等均明显下降。

在选矿和冶炼行业，还经常要求离心泵输送一些含有固、液、汽的三相流介质，最常见是选矿浮选作业产生的泡沫。如果介质中含汽量较少，且泡沫的持续性短(即泡沫能在较短的时间内破裂)，选用普通渣浆泵也可以满足工艺要求，但如果介质中含汽量较高，且泡沫的持续性长，选用普通渣浆浆泵通常无法满足工艺要求。最常见的现象是泵的流量、扬程和效率远低于设计值和输送清水时的工况。其原因是：介质中含有的大量汽泡，在进入叶轮吸入口之前会由于介质中的压力低于大气压而不断膨胀，越接近叶轮吸入口，汽泡膨胀得越大，使泵在流量远低于设计流量时就产生了汽蚀现象，从而导致泵的流量、扬程和效率显著低于设计值，同时由于汽蚀现象的产生，普通渣浆泵的耐磨合金过流件表面会产蜂窝状的汽蚀孔，并导致过流件早期失效。

因此，要解决上述问题，必须从两个方面着手，其一是采用抗汽蚀的材料制造过流件，这是因为在上述工况中，汽蚀现象不可避免，必须采用抗汽蚀性能好的材料才能保证泵的寿命。其二是改进泵的结构，减小叶轮吸入口的负压，从而使泵在设计流量时的汽蚀现象仍处于轻微状态，不至于导致流量、扬程和效率的明显下降。

申请号201520743981.9公开了本发明人针对上述问题提出的技术方案，该方案采用复合耐磨材料制造渣浆泵过流件以解决材料的抗汽蚀问题，在主轴上同时设置一个离心叶轮和轴流叶轮以提高汽蚀余量。实践表明，该技术方案可以较好的解决普通渣浆泵上述问题；但该技术方案的不足也在实践中暴露出来，其一是生产成本较高，导致产品的竞争力下降；其二是两个叶轮采用螺纹连接在一起的方式，使得叶轮的动、静平衡与螺纹的旋紧位置有关(即将两个叶轮旋紧到一定位置将组合叶轮做好平衡后，如果再继续旋紧组合叶轮的连接螺纹时，平衡就会被破坏)，工艺上要实现转子的动平衡或静平衡难度很大，其三是转子部分的轴向尺寸大，磨损后易产生动平衡破坏，并进一步造成轴承和主轴等部件的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗汽蚀，可输送高浓度两相流或高含汽量三相流的渣浆泵。

本发明的技术方案为：包括泵体，所述的泵体上设有吸入口和吐出口，所述的泵体内设有叶轮，其特征在于：所述的叶轮上设有主叶片和诱导叶片，所述的诱导叶片延伸到吸入口内，所述的主叶片和诱导叶片连接；所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述主叶片为离心叶片或混流叶片，诱导叶片为轴流叶片。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的泵体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体内壁设有前内衬，所述的后壳体内壁设有后内衬，所述的前内衬和后内衬围成用于容纳叶轮的流体腔室和所述吐出口；所述叶轮和所述前内衬、所述后内衬由复合耐磨材料构成。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的后内衬和后壳体之间设有后内衬骨架；所述的前内衬和后内衬之间设有密封垫，所述的后内衬和后内衬骨架通过粘接剂接合成一个整体。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，还包括穿过后壳体和后内衬后与叶轮连接的主轴，所述的主轴上设有副叶轮，所述的主轴和后壳体之间设有与后壳体连接的减压盖和设置在主轴外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；所述的减压盖、后内衬骨架、后内衬围成一个容纳腔，所述的副叶轮位于该容纳腔内。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的叶轮为封闭式叶轮，所述的叶轮包括后盖板和环状的前盖板，所述的主叶片设置在前盖板和后盖板之间，所述的诱导叶片设置在前盖板的环状中空部内，所述的主叶片和诱导叶片通过平滑过渡区连接。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的叶轮为半开式叶轮，所述的叶轮包括后盖板，所述的主叶片设置在后盖板上且通过一平滑过渡区与诱导叶片连接。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的叶轮由复合耐磨材料构成；所述的后盖板内设有金属材质的叶轮骨架。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的复合耐磨材料包括80-85wt％的耐磨颗粒和14-18wt％的树脂。

在上述的抗气蚀渣浆泵中，所述的叶轮骨架包括连接部以及设置在连接部外围的圆盘结构，所述的圆盘结构上设有多个用于复合耐磨材料的容纳凹部。

本发明的有益效果如下：

本发明的方案在主叶片上设置诱导叶片的结构，可以将叶轮看成是由两个叶轮组合而成的，如果主叶片为离心叶片或混流叶片，诱导叶片为轴流叶片，可以显著提高泵的汽蚀余量，或降低汽蚀的强度。

一般渣浆泵吸入口截面积是吐出口截面积的1.5-2.5倍左右，这样可以获得较高的清水效率，本发明中将吸入室的截面积设置为吐出口截面积的3-10倍，虽会导致泵的清水效率有所下降，但可以有效提高泵的汽蚀余量，避免泵在严重汽蚀的工况下运行，从而使泵在输送浓浆或泡沫时其效率高于普通渣浆泵。增大吸入口的另一目的是为诱导叶片的安放提供足够的空间，以进一步提高汽蚀余量。通过吸入口截面积是吐出口截面积3-10倍的设置和离心式的主叶片以及轴流式的诱导叶片配合，可以极大的提高泵的汽蚀余量，使本渣浆泵的抗汽蚀效果优异。

前内衬、后内衬和叶轮采用复合耐磨材质制造，可以显著提高泵的耐磨性和抗汽蚀性能，研究表明，复合耐磨材料不仅耐磨性明显强于耐磨合金，其抗汽蚀性的优势更为突出，其原因是非金属材料对汽蚀破坏不敏感。

将泵体在A—A平面分成两部分后，前内衬和后内衬成形后可以从A—A平面脱模，当A—A平面设置在适当的位置时，可以形成合理的脱模锥度，易于脱模，有利于延长前泵体、后泵体模具的寿命。

设置金属材质的前壳体、后壳体和叶轮骨架，可以保证泵体和叶轮的强度，在前壳体和后壳体外沿设置的螺栓，可以压紧A—A平面设置的密封垫，防止渗漏。

附图说明

图1为实施例1的剖视图；

图2为实施例1的泵体的剖视图；

图3为实施例1的主视图；

图4为实施例1的前壳体的示意图；

图5为实施例1的叶轮的主视图；

图6为实施例1的叶轮的剖视图；

图7为实施例2的剖视图；

图8为实施例2的叶轮的立体视图；

图9为实施例2的叶轮的主视图；

图10为实施例2的叶轮的剖视图；

图11为实施例1的叶轮骨架的立体图；

图12为实施例2的叶轮骨架的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

如图1-6以及图11所示，一种抗气蚀渣浆泵，包括泵体1，所述的泵体1上设有吸入口2和吐出口3，所述的泵体1内设有叶轮4，所述的叶轮4上设有离心式的主叶片5和轴流式的诱导叶片6，所述的诱导叶片6延伸到吸入口2的位置，所述的主叶片5和诱导叶片6连接。优选地，诱导叶片6和主叶片5均为4片，当然在生产应用中，也可以根据生产情况分别设置3片或者5片诱导叶片6和主叶片5。

在实际应用中，离心式的主叶片5和轴流式的诱导叶片6可以有效的提高泵的汽蚀余量，或降低汽蚀的强度。

为了进一步提高泵的汽蚀余量，所述吸入口2的截面面积是所述吐出口3截面面积的3-10倍。在本实施例中，吐出口3的截面圆形，直径为100mm，吸入口2的直径为250mm，吸入口2的截面面积为叶出口截面积的6.25倍，虽会导致泵的清水效率有所下降，但可以有效提高泵的汽蚀余量，避免泵在严重汽蚀的工况下运行，从而使泵在输送浓浆或泡沫时其效率高于普通渣浆泵。增大吸入口2的另一目的是为诱导叶片6的安放提供足够的空间，以进入步提高汽蚀余量。通过吸入口2截面积是吐出口3截面积设置和离心式的主叶片5以及轴流式的诱导叶片6配合，可以极大的提高泵的汽蚀余量，使本渣浆泵的抗汽蚀效果优异。

更为具体来说，所述的泵体1包括前壳体11和后壳体12，所述的前壳体11内壁设有前内衬13，所述的后壳体12内壁设有后内衬14，前壳体11和前内衬13之间通过粘接剂连接成一个整体，以提高其机械强度，所述的前内衬13和后内衬14围成用于容纳叶轮4的流体腔室17，所述的后内衬14和后壳体12之间设有后内衬骨架15，后内衬骨架和后内衬通过粘接剂结合成一个整体，从而可以提高后内衬的机械强度，防止后内衬在装配和拆卸时损坏；所述的前内衬13和后内衬14之间设有密封垫16。在前壳体11和后壳体12外沿设置的螺栓，可以压紧设置在前内衬13和后内衬14之间的密封垫16，防止渗漏。密封垫16为橡胶材质，厚度为1mm，太薄的话密封垫16易发生渗漏，太厚的话密封垫16易被磨损。

在本实施例中，还包括穿过后壳体12和后内衬14后与叶轮4连接的主轴7，主轴7上设有轴承组件71，所述的主轴7上设有副叶轮8，所述的主轴7和后壳体12之间设有与后壳体12连接的减压盖9和设置在主轴7外周的填料10，所述的减压盖9和填料10密封连接；所述的减压盖9、后内衬骨架15、后内衬14围成一个容纳腔，所述的副叶轮8位于该容纳腔内。副叶轮8的设置可以提高轴密封的效果，当然，在有些实施例中，采用机机械密封替代副叶轮可以取得同样的效果。

作为本实施例的进一步优选，所述的叶轮4为封闭式叶轮，所述的叶轮4包括后盖板41和环状的前盖板42，所述的主叶片5设置在前盖板42和后盖板41之间，所述的诱导叶片6设置在前盖板42的环状中空部内，所述的主叶片5和诱导叶片6通过平滑过渡区51连接。

进一步地，为了提高提高泵的效率和扬程，在前盖板42上设置有第一副叶片43；为了提高主轴7密封的效果，防止介质从轴密封处发生泄露，后盖板41上设置有第二副叶片44。

为了提高抗汽蚀效果，所述的叶轮4由复合耐磨材料构成；所述的后盖板41内设有碳钢材质的叶轮骨架45；所述的前内衬13和后内衬14由复合耐磨材料构成，所述的复合耐磨材料包括80wt％的碳化硅和17wt％的酚醛树脂。

究其原因在于，复合耐磨材料不仅耐磨性明显强于耐磨合金，其抗汽蚀性的优势更为突出，非金属材料对汽蚀破坏不敏感。

为了提高叶轮4强度，所述的叶轮骨架45包括连接部46以及设置在连接部46外围的圆盘结构47，连接部46用于和主轴7通过螺纹连接，所述的圆盘结构47上设有多个用于复合耐磨材料的容纳凹部48如图11所描述。这样就可以有效的避免复合耐磨材料的破裂。圆盘状结构的径向尺寸大于或等于叶轮后盖板41直径的50％。

本实施例提供的渣浆泵由于采用闭式叶轮4，特别适合用于输送高浓度的介质，易于实现高扬程，闭式叶轮4结构不但强度高，且其耐磨性、抗汽蚀性均明显高于普通渣浆泵。

实施例2

如图7-10以及图12所示，与实施例1大体相同，不同的是，所述的叶轮4为半开式叶轮，所述的叶轮4包括后盖板41，所述的主叶片5设置在后盖板41上且通过一平滑过渡区51与诱导叶片6连接。

主叶片5为混流叶片，诱导叶片6为轴流叶片。

吸入口2的直径为300mm，吐出口3的直径为150mm，吸入口2截面面积是吐出口3截面面积的4倍。

复合耐磨材料的主要成份是氧化铝82％(重量)，乙烯基树脂15％(重量)。

应该指出的是，由于主叶片5和诱导叶片6之间由平滑过渡区51连接，为提高水力效率，主叶片5和诱导叶片6在靠近平滑过渡区51的因平滑过渡而局部变形，从而导致主叶片5有时并不为严格的离心叶片或混流叶片，诱导叶片6也并不为严格的轴流叶片，但只要其主要几何尺寸符合离心叶片(混流叶片)或轴流叶片的特征，应纳入本发明的保护范围。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗气蚀渣浆泵，包括泵体，所述的泵体上设有吸入口和吐出口，所述的泵体内设有叶轮，其特征在于：所述的叶轮上设有主叶片和诱导叶片，所述的诱导叶片延伸到吸入口内，所述的主叶片和诱导叶片连接；所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍。

2.根据权利要求1所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述主叶片为离心叶片或混流叶片，诱导叶片为轴流叶片。

3.根据权利要求1所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的泵体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体内壁设有前内衬，所述的后壳体内壁设有后内衬，所述的前内衬和后内衬围成用于容纳叶轮的流体腔室和所述吐出口；所述叶轮和所述前内衬、所述后内衬由复合耐磨材料构成。

4.根据权利要求3所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的后内衬和后壳体之间设有后内衬骨架；所述的前内衬和后内衬之间设有密封垫，所述的后内衬和后内衬骨架通过粘接剂接合成一个整体。

5.根据权利要求4所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：还包括穿过后壳体和后内衬后与叶轮连接的主轴，所述的主轴上设有副叶轮，所述的主轴和后壳体之间设有与后壳体连接的减压盖和设置在主轴外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；所述的减压盖、后内衬骨架、后内衬围成一个容纳腔，所述的副叶轮位于该容纳腔内。

6.根据权利要求5所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的叶轮为封闭式叶轮，所述的叶轮包括后盖板和环状的前盖板，所述的主叶片设置在前盖板和后盖板之间，所述的诱导叶片设置在前盖板的环状中空部内，所述的主叶片和诱导叶片通过平滑过渡区连接。

7.根据权利要求5所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的叶轮为半开式叶轮，所述的叶轮包括后盖板，所述的主叶片设置在后盖板上且通过平滑过渡区与诱导叶片连接。

8.根据权利要求6或7所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的后盖板内设有金属材质的叶轮骨架。

9.根据权利要求8所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的复合耐磨材料包括80-85wt％的耐磨颗粒和14-18wt％的树脂。

10.根据权利要求9所述的抗气蚀渣浆泵，其特征在于：所述的叶轮骨架包括连接部以及设置在连接部外围的圆盘结构，所述的圆盘结构上设有多个用于复合耐磨材料的容纳凹部。