CN107288938A - 一种卧式泡沫泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式泡沫泵，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，所述的叶轮为开式叶轮，其上设有3‑5片主叶片和相同数量的分流叶片；所述分流叶片分布在相邻的两个主叶片之间；本发明的目的在于提供一种适宜输送高含汽量三相流、能够有效降低叶片排挤现象和叶片内的环流现象的卧式泡沫泵。

Description

一种卧式泡沫泵

技术领域

本发明涉及泵设备领域，特别是一种卧式泡沫泵。

背景技术

在选矿和冶金行业，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(含汽量指介质中空气所占的体积比)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或输送清水时的工况。其原因是：介质含有的大量汽泡，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严重汽蚀现象，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明会产蜂窝状的汽蚀孔，并导致过流件早期失效，在这种工况下，必须采用泡沫泵。

在输送选矿泡沫类介质时，除了汽蚀外，另一个因素也可能导致泵的流量、扬程显著下降，这就是叶轮内的环流现象，即介质在两个叶片之间与叶轮旋向相反的环状流动。这种环状流动不但导致泵的效率下降，同时也使泵的流量下降。从减小环流损失的角度，叶片的数量越多越好，因为叶片越多，叶片之间的间距越小，叶片之间的环流规模就越小，环流导致的能量损耗就越小。但在实践中，清水泵的叶片数量一般不超过10片，渣浆泵的叶片数量一般不超过7片，其原因有三点，其一是工艺原因，叶片太多，会给工艺带来很大困难，其二是叶片越多，摩擦损失越大，过多的叶片会导致泵的效率显著下降，因此常见叶片的数量在3-10片。对泡沫泵而言，由于介质的流动性差，叶片太多还会导致叶轮喉部的断面减少，叶片之间相互排挤而进料不畅，为避免出现这种情况，泡沫泵的叶片数量一般为3—5片，低于清水泵或渣浆泵的叶片数量，这使得泡沫泵的环流较其它离心泵更为严重。

由于选矿泡沫是一种三相流，其中的汽相比重和固相和液相的比重差非常大，环流作用造成介质在叶片之间产生分级，固体颗粒和液体由于比重较大，在离心力的作用下被甩到环的外侧，而气体则由于比重较小被液体和固体颗粒包裹在环的中部，形成气团。如果介质的含气量高，则会在叶片中形成大的气团，难以排出。严重时可导致泵间断发生断流，使泵的输送能力进一步下降，因此，环流对泡沫泵的影响不仅是效率下降，其对流量的影响比其它离心泵要大得多。

因些，要解决泡沫泵的上述问题，必须从以下几个方面着手，其一是改进泵的结构，使介质易于进入叶轮，其二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。其三是采取措施，在减轻叶片排挤现象的同时减少叶片内的环流现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种适宜输送高含汽量三相流、能够有效降低叶片排挤现象和叶片内的环流现象的卧式泡沫泵。

本发明的技术方案提供的卧式泡沫泵，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，所述的叶轮为开式或半开式，其上设有3-5片主叶片和相同数量的分流叶片；所述分流叶片分布在相邻的两个主叶片之间。

在上述卧式泡沫泵中，主叶片在进口端向吸入口延伸。

在上述卧式泡沫泵中，所述分流叶片长度为主叶片长度的0.15-0.9倍。

在上述卧式泡沫泵中，所述的主叶片和分流叶片均以叶轮中心点为中心呈环形整列布置，所述的主叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜。

更为详细的来说，主叶片为一弧形扭曲的叶片，其靠近叶轮中心的一端为近端，其远离叶轮中心的一端为远端，近端处由下而上向远离叶轮中心点的方向倾斜，而分流叶片同样为弧形叶片。

在上述卧式泡沫泵中，所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍。

在上述卧式泡沫泵中，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。

在上述卧式泡沫泵中，所述叶轮、所述前内衬或所述后内衬由复合耐磨材料构成。

在上述卧式泡沫泵中，所述前内衬或所述后内衬由橡胶制造，所述叶轮由复合耐磨材料或耐磨合金制造。

在上述卧式泡沫泵中，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。

在上述卧式泡沫泵中，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。

在上述卧式泡沫泵中，所述的复合耐磨材料包括80-85wt％的耐磨颗粒和14-18wt％的树脂。

在上述卧式泡沫泵中，在叶轮的后盖板上设置有副叶片，以减少轴密封装置的压力。

本发明的有益效果如下：

在开式或半开式叶轮中，由于环流而产生的空气团可以从叶片和前内衬之间的间隙进入另一组叶片之间，从而有利于降低叶片之间环流的强度；主叶片的数量设计太多，易在进口端产生排挤现象；主叶片太少，叶片之间的环流现象难以解决，因此叶片数量设置在3-5片易于兼顾摩擦损失和环流损失，设置和主叶片相同数量的分流叶片，不会导致叶片之间的排挤现象，虽会导致叶片的摩擦损失增加，但可以降低叶轮内环流的强度，防止叶轮内产生大的空气团，防止泵在输送高含气量的介质时叶片之间产生大的空气团或出现断流的现象，从而提高泵的运行效率。

过长的分流叶片会造成叶轮进料口发生排挤现象，过短的分流叶片对降低环流的强度效果不佳，因此分流叶片的长度设置为主叶片的0.15-0.9倍，最佳是0.4-0.8倍。

主叶片在进口端扭曲即主叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜，有利于减少叶片在进口端产生的排挤现象，提高泵的抗汽蚀性能。

主叶片向吸入口延伸可以使叶片向介质提前作功，有利于提高泵的抗汽蚀性能。

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，会导致泵的清水效率有所下降，但易于泡沫类介质进入叶轮内，可以防止介质在进入叶轮前因压力明显降低而导致介质中的气泡显著膨胀而出现严重的汽蚀，从而使泵在输送泡沫时获得较高的效率。

复合耐磨材料有较好的抗汽蚀性能，前内衬、后内衬和叶轮采用复合耐磨材质制造，可以显著提高泵过流件的寿命，实践表明，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。

在一些轻磨蚀的工况，采用橡胶制造前内衬、后内衬，可以获得较好的抗汽蚀性能，同时制造成本也有一定优势。采用耐磨合金制造的叶轮、前内衬、后内衬成本较低，在一些轻磨蚀工况也可以获得应用。

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。

附图说明

图1是本发明的实施例1的剖视图。

图2是本发明实例1中前泵体和后泵体组装在一起的剖视图。

图3是本发明实施例1中前泵体和后泵体组装在一起后的俯视图。

图4是本发明实施例1中前泵体和前内衬组装在一起的立体图。

图5是本发明实施例1中叶轮的立体图。

图6是本发明实施例1中叶轮的正视图。

图7是本发明实施例1中叶轮的剖视图。

图8是普通泡沫泵叶轮中环流的示意图。

图9是本发明实施例1中叶轮中叶片长度和环流的示意图。

图10是本发明实施例2的剖视图。

图11是本发明实施例2中前泵体的和前内衬组装在一起的立体图。

图12是本发明的实施例2中叶轮的剖视图。

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1-7以及图9所示，一种卧式泡沫泵，包括泵体，所述的泵体上设有吸入口12和吐出口19，所述的泵体内设有叶轮11，所述的叶轮11上设有3-5片主叶片13和相同数量的分流叶片14；所述分流叶片14分布在相邻的两个主叶片13之间。

在实际应用中，分流叶片14的设置可以显著降低叶片之间的环流强度，如图8中为普通泡沫泵叶轮，其旋转方向如箭头所示为逆时针，产生的环流16为顺时针。而如图6所示实施例1的叶轮，旋转方向也为逆时针，由于设置了分流叶片14，产生环流17的强度较图8所示普通泡沫泵叶轮中的环流16要小得多，因此在叶片之间难以形成大的空气团，有利于泡沫的输送。

具体来说，本实施例的卧式泡沫泵包括主轴1、轴承部组件2、轴密封机构3，所述的主叶片13在进口端20处扭曲，具体来说，所述的主叶片13和分流叶片14均以叶轮11中心点为中心呈环形整列布置，所述的主叶片13靠近吸入口12的一端向远离叶轮11中心点的方向倾斜，所述的主叶片13延伸到吸入口12的位置，优选地，主叶片13和分流叶片14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片主叶片13和分流叶片14。

在本实施例中，如图6图7所示，叶轮11的主叶片13在进口端20处扭曲，有利于减少叶片在进口端产生的排挤现象，提高泵的抗汽蚀性能。在本实施例中，主叶片13向吸入口12延伸可以使叶片向介质提前作功，有利于提高泵的抗汽蚀性能。

在本实施例中，在叶片流道宽度的中心垂直轴线的平面测量得主叶片13的长度如图6所示L2为277mm，在同一平面测得分流叶片14的长度L1为167mm，即分流叶片14的长度L1为主叶片13长度L2的0.603倍。过长的分流叶片14会造成叶轮进料口发生排挤现象，过短的分流叶片14对降低环流的强度效果不佳，因此分流叶片14的长度设置为主叶片13的0.15-0.9倍，最佳是0.4-0.8倍。

在本实施例中，叶轮直径420mm，吐出口3的截面为圆形，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。

在本实施例中，所述的泵体包括前壳体9和后壳体4，所述的前壳体9内壁设有前内衬10，所述的后壳体4内壁设有后内衬6，所述的前内衬10和后内衬6围成用于容纳叶轮11的流体腔室和所述吐出口19。

为提高后内衬6的强度，在后内衬上6上设置有后内衬骨架5，后内衬骨架5材质为碳钢。

前壳体9和前内衬10被粘合剂粘合成一个整体，后内衬6和后内衬骨架5被粘合剂粘合成一个整体，粘合剂可采用环氧树脂，通过这种粘接，部件的机械强度可以显著提高。

在后内衬6和后壳体4之间，设置有轴密封机构3实现轴的密封，本实施例中轴密封机构为副叶轮加填料密封，具体来说，为了实现密封，所述的主轴1上设有副叶轮，所述的主轴1和后壳体4之间设有与后壳体4连接的减压盖和设置在主轴1外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；显然，在某些实施例中，采用机械密封或填料密封同样可以实现轴的密封，在此不作过多限制。

通过螺栓8将前壳体9和后壳体4紧固在一起。

在本实施例中，叶轮11由复合耐磨材质制造，其上设置有金属材质的叶轮骨架15，这样可以大大提高叶轮11的强度。

在A—A平面设置的密封垫7为橡胶材质，厚度为1mm，太薄易发生渗漏，太厚密封垫7易被磨损。密封垫7被粘接剂粘接在前壳体9的A—A平面上，可以便于装配。

复合耐磨材料的主要成份是碳化硅80％(重量)，酚醛树脂17％(重量)。

实施例2

图10、图11、图12所示的实施例2中，叶轮11材质为高铬合金，其主叶片13在进口端18处扭曲，进口端18向吸入口12延伸，分流叶片的长度是主叶片长度的0.56倍，前内衬10、后内衬6的材质为橡胶，在前内衬上10的外沿设置有前密封唇边21，在后内衬6的对应位置上，也设置有后密封唇边22，其余结构和实施例1相似。本实施例的制造成本较低，适宜于轻磨蚀的工况。

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)

1.一种卧式泡沫泵，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：所述的叶轮为开式或半开式，其上设有3-5片主叶片和相同数量的分流叶片；所述分流叶片分布在相邻的两个主叶片之间。

2.根据权利要求1所述的卧式泡沫泵，其特征在于：所述分流叶片长度为主叶片长度的0.15-0.9倍。

3.根据权利要求1所述的卧式泡沫泵，其特征在于：所述的主叶片和分流叶片均以叶轮中心点为中心呈环形整列布置。

4.根据权利要求3所述的卧式泡沫泵，其特征在于：所述的主叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜。

5.根据权利要求1所述的卧式泡沫泵，其特征在于：所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍。

6.根据权利要求1至5任一所述的卧式泡沫泵，其特征在于：所述的主叶片向吸入口方向延伸。

7.根据权利要求1所述的卧式泡沫泵，其特征是：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。

8.根据权利要求7所述的卧式泡沫泵，其特征是：所述叶轮、所述前内衬或所述后内衬由复合耐磨材料构成；或者，所述前内衬或所述后内衬由橡胶制造，所述叶轮由复合耐磨材料或耐磨合金制造。

9.根据权利要求7所述的卧式泡沫泵，其特征是：所述后内衬上设置有后内衬骨架，所述后内衬骨架材质为金属，所述后内衬和所述后内衬骨架被粘接剂粘接成一个整体。

10.根据权利要求8或9所述的卧式泡沫泵，其特征是：所述的复合耐磨材料包括80-85wt％的耐磨颗粒和14-18wt％的树脂；叶轮上设置有金属材质的叶轮骨架；所述的卧式泡沫泵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。