CN111120397A - 一种离心料浆泵 - Google Patents

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Abstract

一种离心料浆泵，包括泵壳，泵盖，泵壳内的主轴、叶轮、轴密封，叶轮包括叶轮幅板、叶轮幅板正面的叶轮叶片，叶轮幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道，叶轮幅板背面与泵壳内表面凸凹配设，使叶轮幅板背面与泵壳内壁、轴密封前端面、主轴外周面合围成存液容腔，减压流道贯通存液容腔与泵壳内腔。泵机工作效率高、能节能5~8%、密封部位流体不会升温发热、机械密封使用寿命长。

Description

一种离心料浆泵
技术领域
本发明涉及离心泵领域，尤其涉及离心泵叶轮和轴密封组合结构。
背景技术
衬塑型或全塑型防腐耐磨离心料浆泵是化工、环保、冶炼行业中常用的物料输送机械，尤其是用于输送腐蚀性料浆的防腐耐磨衬塑（全塑）离心泵，用途非常广泛。
原有技术中防腐料浆泵的常用轴密封有：带动静环的机械密封或橡胶唇形圈与机械密封组合的流体动力密封。这些轴密封都存在以下缺点：当为单纯的带动静环的机械密封时，在泵机有脉冲震动时，机械摩擦面会存在间隙；当泵腔处于正压环境时，流体种的颗粒会进入机械摩擦面会加速磨损；当为唇形圈和机械密封组合时，密封部位的压力升高，会导致前端的橡胶唇形圈加速磨损，进而导致流体中的颗粒物进入后端的机械密封的密封面，使离心泵的机封的动环、静环的镜面磨损损坏；
并且如果叶轮加设背叶片或叠加副叶轮，虽能降低离心泵机封部的流体压力，延长唇形密封的使用寿命，但需多消耗5~8%的机泵功率，使泵机的工作效率降低3~5%。并且现有技术中的叶轮背叶片幅条是敞开式设置，在叶轮运转工作时，背叶片会搅动泵腔体的浆液，使浆液产生涡流，涡流浆液中的固体颗粒物冲刷泵壳和泵盖，使之产生挖凿性磨损，进而损坏机泵。
为了克服上述的不足，延长料浆泵机封的使用寿命，专利ZL201820807683.5中公开了一种密封，在带动、静环的机封前端增设橡胶密封圈，为机封动环、静环挡砂，能有效提升机械密封在离心料浆泵上的使用寿命。但存在的缺点是仍然需要设置背叶片或叠加减压副叶轮，为密封进行减压，因此仍需消耗泵机的运行功率5~8%。
为了克服专利ZL201820807683.5的不足，专利ZL201821496767.8中公开了一种不带背叶片的叶轮，在叶轮的幅板上设置辐射状通孔，利用通孔在叶轮旋转时产生的离心力为轴密封降压，这样也能为泵机的轴密封部位的流体减压，同时又能减少轴功率的消耗5~8%，在达到改良为密封部位流体降压、提升密封效果的情况下，能提高泵机效率3~5%。
但上述改良技术仍存在以下不足：一是密封部位流体虽能形成很高的负压场，但由于流体的流动性差，流动性差的原因在于叶轮与泵壳形成的容液腔为接近封闭的腔体，其内的液体无法循环流动带走热量，导致流体与密封组件旋转摩擦会快速升温，使唇形橡胶密封圈、机封动环等组件因升温而损坏。不仅如此，局部的流体温度上升还会使泵壳、叶轮的塑料件熔胀而损坏。此种技术方案依旧有待进一步改进。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种泵机工作效率高、能节能5~8%、密封部位流体不会升温发热、机械密封使用寿命长；泵机叶轮、泵壳磨损小的离心料浆泵。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种离心料浆泵，包括泵壳，泵盖，泵壳内的主轴、叶轮、轴密封，叶轮包括叶轮幅板、叶轮幅板正面的叶轮叶片，叶轮幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道，其特征在于叶轮幅板背面与泵壳内表面凸凹配设，使叶轮幅板背面与泵壳内壁、轴密封前端面、主轴外周面合围成存液容腔，减压流道贯通存液容腔与泵壳内腔。
作为优选，叶轮幅板背面设置有环状凸部，对应的泵壳内壁设置有与之配合的环状凹部。匹配的目的是阻断存液容腔外的流体向容腔内流动，使存液容腔的流体与泵涡壳中的流体相对隔断，为密封部的流体降压提供容腔条件。
作为优选，叶轮幅板轴向开设有至少一个通液孔，通液孔贯通存液容腔和泵壳内腔。
作为优选，环状凹部的内周面镶嵌有陶瓷或金属环。
作为优选，叶轮上径向减压流道的截面积是轴向通液孔截面积的一倍以上。使存液容腔中的流体呈进少出多的状态，容腔中的流体就会呈负压状态，进而使泵机的机封处在一个负压流体的工作环境中工作，由于机封周围的流体为负压状态，流体中的颗粒就不易进入机械密封的动、静环的工作镜面，机械密封就不易损坏。最优选为：将叶轮幅板上的轴向通液孔与减压流道的截面积比设置在1：3以上。
作为优选，轴密封为唇形橡胶圈密封或机械密封或两者组合。
作为优选，所述叶轮为闭式叶轮或开式叶轮或带口环的半开式叶轮。
作为优选，通液孔或减压流道的截面为圆形、方形、矩形的一种或组合。
为实现本发明目的，提供另一种技术方案：一种离心料浆泵，包括泵壳，泵盖，泵壳内的主轴、叶轮、轴密封，轴密封包括密封盒，叶轮包括叶轮幅板、叶轮幅板正面的叶轮叶片，叶轮幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道，其特征在于叶轮幅板背面与泵壳内表面凸凹配设，叶轮后侧加设有副叶轮，副叶轮的幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个第二减压流道，副叶轮和密封盒之间构成第二存液容腔，第二减压流道贯通第二存液容腔和泵壳内腔。
作为优选，副叶轮的幅板轴向开设有第二通液孔，第二通液孔贯通第二存液容腔和泵壳内腔。
本发明有益效果： 1.降低了密封部位流体温度，降低了流体部位的压力，进而延长了密封的使用寿命一倍以上。
2.通过密封部位存液腔流体的旋流作用，减少了颗粒物与机封部位的冲击和摩擦，提升了机封的运行安全性。
3.由于叶轮幅板上采用了径向减压流道的结构，取消了原有技术中的用背叶片为密封部位流体减压的方式，降低了泵机轴功率的消耗5~8%，起到了节约能源的作用。
4.由于本技术不采用叶轮背叶片减压，使泵壳腔内减少了因背叶片旋转所产生的涡流，进而使泵壳、泵盖受输送流体中固体物的冲击减少，泵壳、泵盖的磨损也降低了，延长了泵机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为图1中密封部位的局部结构图；
图3为实施例2密封部位局部结构图；
图4为实施例3的密封部位局部结构图；
图5为图4中的叶轮的结构示意图；
图6为图5的右视图；
图7为实施例4中离心泵的结构示意图；
图8为图7中副叶轮的结构示意图；
图9为图8的右视图。
具体实施方式
实施例1：如图1、2所示，一种离心料浆泵，包括泵壳2，泵盖1、轴承5及轴承支架6，泵壳2内的主轴4、叶轮3、轴密封7，轴密封7为机械密封，叶轮3为带口环的半开式叶轮，叶轮3包括叶轮幅板3.1、叶轮幅板3.5正面的叶轮叶片3.7，叶轮幅板3.1曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道3.3，叶轮幅板3.5背面与泵壳2内表面凸凹配设，具体为叶轮幅板3.5背面设置有环状凸部9，对应的泵壳2内壁设置有与之配合的环状凹部2.1，使叶轮幅板3.1背面与泵壳2内壁、轴密封7前端面、主轴4外周面合围成存液容腔8，减压流道3.3贯通存液容腔8与泵壳2内腔。环状凹部2.1的内周面镶嵌有陶瓷或金属环。叶轮幅板3.1轴向开设有至少一个通液孔3.2，通液孔3.2贯通存液容腔8和泵壳2内腔。
实施例2：如图3所示，其余特征不变，叶轮3为开式叶轮，轴密封10为多个唇形密封圈。
实施例3：如图4、5、6所示，其余特征不变，叶轮3为闭式叶轮，轴密封7为前道唇形密封圈和机械密封的组合件，叶轮3为金属材质，金属叶轮的幅板3.5中的减压流道3.3的加工，采用先在叶轮幅板3.1上加工放射状凹槽，再在叶轮幅板上盖上带凸环的盖板3.6，用紧固件坚固后，即成为叶轮幅板有内置放射通孔的金属叶轮，这种叶轮也能有效把容腔中的液体与泵腔隔断，使密封部位形成负压，并使密封部位的流体循环置换，降低温度。
实施例4：如图7、8、9所示，一种离心料浆泵，包括泵壳2，泵盖1，泵壳2内的主轴4、叶轮3、轴密封7，轴密封7包括密封盒13，叶轮3包括叶轮幅板3.5、叶轮幅板3.5正面的叶轮叶片3.7，叶轮幅板3.5曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道3.3，叶轮幅板3.5背面与泵壳2内表面凸凹配设，具体为叶轮幅板3.5背面设置有环状凸部9，对应的泵壳2内壁设置有与之配合的环状凹部2.1，叶轮3后侧加设有副叶轮11，副叶轮11的幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个第二减压流道11.1，副叶轮11和密封盒13之间构成第二存液容腔13，第二减压流道11.1贯通第二存液容腔13和泵壳2内腔。副叶轮11的幅板轴向开设有第二通液孔11.2，第二通液孔11.2贯通第二存液容腔13和泵壳2内腔。
上述实施例1、2、3中为了降低泵机密封部流体的压力，较好的方法是增设叶轮幅板3.5的减压流道3.3的数量，减少叶轮幅板3.5上轴向通液孔3.2的数量，使减压流道3.3的过流截面积大于通液孔3.2的截面积，
上述实施例中，为了提升存液容腔内流体的负压度，有效的方法是为了使泵机密封部位的流体呈中心含固量相对减少、外周含固量增多的状态，达到机封或唇形橡胶密封圈的工作环境接近净液，进而提高密封的使用寿命，有效的方法是将存液容腔的直径增大，使存液容腔中的浆体在旋转中能产生固液分离，把质量重的颗粒固体带至容腔的外周，使容腔中心部位的流体中的颗粒数量降低，这样有利于机封的安全运行。而进入容腔边缘部位的固体颗粒物则通过离心力的作用，进入叶轮幅板上的径向减压流道3.3，被甩入泵蜗壳内，从泵出口排出。
上述实施例中，为了适应输送100℃以上较高温度料浆的岗位，较好的方法是泵壳和叶轮可以选用金属材料制作。
上述实施例中，所述金属材料可以是有防腐功能的各种金属合金，例如不锈钢、钛合金等。
上述实施例中，所述泵壳2、泵盖1为金属外壳内衬塑料结构。上述实施例中，所述泵盖1、泵壳2、叶轮3的塑料为超高分子量聚乙烯（UHMWPE）塑料。
上述实施例中，叶轮3也可为塑料叶轮，塑料叶轮中埋设有金属预埋件3.1。
在工作时，叶轮旋转的离心力把存液容腔8中的流体，通过叶轮幅板上的径向减压流道3.3抽吸至泵腔中，并把存液容腔8中的流体抽吸成负压状态。与之同时，存液容腔8中的负压力又把吸入口的流体，通过叶轮上的轴向通液孔3.2吸入存液容腔8内，起到冷却密封的作用，达到本发明的目的。
为了进一步增加存液孔容腔8中的负压值，有效的方法是增加叶轮幅板的外径，幅板上的减压流道3.3也加长，进而增加径向减压流道3.3的离心轴吸力，达到降低存液容腔8中液体压力值，提升机封安全性的作用。
上述实施例中，叶轮幅板上的径向通液孔的数和形状，可根据存液腔中的负压值要求设定孔数。径向孔的形状可根据加工的工艺确定，只要方便加工，孔的形状不作限定，也不影响本发明的实质。
上述实施例中，所述的叶轮幅板上的孔的角度，可选择与叶轮中心垂直的角度，也可选择与叶轮主叶同向的角度，在本发明中不作限定。
本发明采用了减压流道3.3呈封闭结构，叶轮就不会对泵腔中的浆体产生搅拌作用，减少了泵腔中输送浆体的涡流的形成，因而也减少了对泵壳、泵盖内腔部的磨损。因此本发明技术在提升泵机性能，降低轴功率消耗，节约能源消耗的同时，也有降低料浆泵壳体磨损、延长泵机使用寿命的作用。

Claims (10)

1.一种离心料浆泵，包括泵壳，泵盖，泵壳内的主轴、叶轮、轴密封，叶轮包括叶轮幅板、叶轮幅板正面的叶轮叶片，叶轮幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道，其特征在于叶轮幅板背面与泵壳内表面凸凹配设，使叶轮幅板背面与泵壳内壁、轴密封前端面、主轴外周面合围成存液容腔，减压流道贯通存液容腔与泵壳内腔。
2.根据权利要求1所述的一种离心料浆泵，其特征在于叶轮幅板背面设置有环状凸部，对应的泵壳内壁设置有与之配合的环状凹部。
3.根据权利要求1所述的一种离心料浆泵，其特征在于叶轮幅板轴向开设有至少一个通液孔，通液孔贯通存液容腔和泵壳内腔。
4.根据权利要求1所述的一种离心料浆泵，其特征在于环状凹部的内周面镶嵌有陶瓷或金属环。
5.根据权利要求3所述的一种离心料浆泵，其特征在于叶轮上径向减压流道的截面积是轴向通液孔截面积的一倍以上。
6.根据权利要求1所述的一种离心料浆泵，其特征在于轴密封为唇形橡胶圈密封或机械密封或两者组合。
7.根据权利要求1所述的一种离心料浆泵，其特征在于所述叶轮为闭式叶轮或开式叶轮或带口环的半开式叶轮。
8.根据权利要求1或3所述的一种离心料浆泵，其特征在于通液孔或减压流道的截面为圆形、方形、矩形的一种或组合。
9.一种离心料浆泵，包括泵壳，泵盖，泵壳内的主轴、叶轮、轴密封，轴密封包括密封盒，叶轮包括叶轮幅板、叶轮幅板正面的叶轮叶片，叶轮幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个减压流道，其特征在于叶轮幅板背面与泵壳内表面凸凹配设，叶轮后侧加设有副叶轮，副叶轮的幅板曲面壁厚内从外侧壁向内径向开设有若干个第二减压流道，副叶轮和密封盒之间构成第二存液容腔，第二减压流道贯通第二存液容腔和泵壳内腔。
10.根据权利要求9所述的一种离心料浆泵，其特征在于副叶轮的幅板轴向开设有第二通液孔，第二通液孔贯通第二存液容腔和泵壳内腔。
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