CN1182667A - 整体衬塑离心泵蜗壳及成型模具和成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心泵整体蜗壳衬里超高分子量聚乙烯和在大流量泵蜗壳直接衬塑及改进的衬塑模具和衬塑方法。其特征是通过双向挤压模具在具有渐开线或阿基米德蜗线蜗底和连续侧壁即腔大口小的整体蜗壳中直接模压衬里超高分子量聚乙烯,或在大型泵(如流量大于100T)整体蜗壳中直接模压衬塑以及衬塑方法。

Description

整体衬塑离心泵蜗壳及成型模具和成型方法

本发明涉及一种整体衬塑离心泵蜗壳及衬塑模具和成型方法，尤其涉及衬里流动性差的超高分子量聚乙烯和/或在大流量泵整体蜗壳衬塑及衬塑模具和衬塑方法。

为解决离心泵的防腐，使之能适用于输送腐蚀性介质，一种较好的方法是采用在泵体涡壳内过流部分衬里一层塑料。中国专利86100758公开了一种在整体离心泵蜗壳内衬塑的耐腐离心泵蜗壳及衬塑模具和衬塑方法，它是在整体泵蜗壳(即具有渐开线或阿基米德蜗线底和连续则壁，腔大口小，且带泵出口的涡壳)中以模压成型方式衬里一层氟塑料，衬里方式是以被衬里蜗壳作外模，采用分解组装的衬模作内模，以加热单向挤压方式，使受热呈熔流态的衬里氟塑料充实内外模衬塑空间，定型后再将模具分解脱出，从而达到泵整体蜗壳衬塑。然而这种用单向挤压模在蜗壳中衬塑，对于衬里一些熔融流动性好的塑料，尚可满足衬塑要求。但由于离心泵蜗壳内流道(由蜗壳底和两侧壁组成)形状复杂，加之熔融塑料粘性大流动性差，因此单向挤压模不仅只适用于衬塑量小的小型泵如流量在100T以下泵整体蜗壳衬塑，而且只能模压衬里分子量小，熔融粘度低，流动性相对好，即能以一般热塑性塑料加工方法成型的塑料例如氟塑料。对于大型泵整体蜗壳，由于衬塑量多，塑料熔融流动性有限，单向模压易导致衬塑前后密度不一，离模具压头远的衬塑密度低，而且易产生缩孔，降低了防腐性能。氟塑料虽具有较强的耐腐蚀性，但耐磨性不够，不适宜用于输送含颗粒的腐蚀性介质；其次，氟塑料价格昂贵，增加了泵制造成本。而既耐腐又耐磨，价格相对便宜，综合性能更好的超高分子量聚乙烯，由于熔融指数高，流动性更差，加工成型更困难，因此用这种成型模具及方法就很难得到理想、致密的衬塑层。

单向挤压模具的另一缺点，是由于塑料流动性相对较差，加压衬塑挤压过程中易造成铸件蜗壳受力不均匀(前泵盖部分受力大)，这样铸件蜗壳容易开裂而报废。

单向挤压模具的再一个缺点，是不能衬里较簿的衬塑层，这样加大了衬里塑料的用量，加重了制造成本。

中国专利94242592虽公开了一种衬里超高分子量聚乙烯的离心泵涡壳及衬塑模具，但衬里一是将泵涡壳做成可分开的组装式，两块泵体分别衬塑成型后再组合，然后用紧固件夹紧；二是为衬塑容易实现，泵壳采用较为简单的园形流道涡壳腔。这种形式，不仅泵壳体制造加工费工费时，衬塑腔内壁光滑度差，易造成摩擦阻力的增加而降低泵的效率；而且园形流道涡壳效率相对要低一些。

因此，目前尚没有一种在具有渐开线或阿基米德蜗线蜗底和连续则壁的蜗壳，即腔大口小的整体蜗壳(以下简称蜗壳)中直接模压衬里超高分子量聚乙烯的衬塑泵蜗壳，以及能在大型泵(如流量大于100T)整体蜗壳和/或直接在整体蜗壳内衬里超高分子量聚乙烯的模压衬塑模具及衬塑方法。

本发明的第一目的是要制造一种用模塑方法衬里具有一定厚度超高分子量聚乙烯内衬的整体离心泵蜗壳。

本发明的另一目的在于克服上述已有整体离心泵蜗壳单向挤压衬塑模具的不足，提供一种既适用于整体蜗壳中衬里熔融指数低、流动性差的塑料如超高分子量聚乙烯，又适用于大型(例如流量大于100T)离心泵蜗壳衬塑的衬塑模具。

本发明的再一目的在于提供一种使用上述模具衬塑成形的方法。

本发明所述衬塑离心泵整体蜗壳，包括一个具有渐开线或阿基米德蜗线的扁蜗园形蜗底和连续侧壁构成完整蜗道及泵出口的整体金属蜗壳，其特征在于所说整体金属蜗壳内过流部分模压衬里有一层超高分子量聚乙烯衬塑层。具体说，在有渐开线或阿基米德蜗线构成的扁蜗园形蜗壳底，蜗底两侧端面分别向中心收缩伸展，限定两个大小不等且小于蜗壳外形尺寸的孔，形成蜗壳连续侧壁，两端面侧壁间构成一连续曲线面即形成泵壳完整蜗道，扁蜗壳侧切或斜向伸展出一与泵腔相通的泵出口，所述蜗壳底和蜗壳侧壁及泵出口共同限定构成离心泵整体蜗壳，泵整体蜗壳过流部分模塑有一层一定厚度的均匀、致密的超高分子量聚乙烯衬塑层，与基体紧密结合，构成衬里超高分子量聚乙烯的离心泵整体蜗壳。

本发明所说蜗壳泵出口，可以是切向坚直，也可以是切向弯曲。蜗壳两侧或一侧的侧壁有一分别向外倾斜的小角度，以有利于衬塑模具的脱模。

本发明所述具有上述整体蜗壳衬塑模具，主要改进是在蜗壳的另一侧(后侧)增加一料筒及压料加压装置，从而形成双向加压挤压模具。它包括被衬塑整体金属蜗壳外模；一个在外模内有一长于蜗壳厚度的柱形芯棒，及围绕芯棒可分解，组合后外形与所述金属蜗壳内腔相似，且比蜗壳内腔略小的若干块蜗瓣芯块，以及带盖板的与泵出口内腔相似且略小的泵出口芯模共同组成的蜗壳衬模；蜗壳前侧装接的前料筒；料筒与芯棒间动配合的压料滑圈；其特征在于蜗壳后侧装接有带进料孔的后模料筒，所说料筒中有动配合的压料滑圈。

本发明所述可分解组合蜗瓣、泵出口芯模组成的外形构成了蜗壳内腔形状，与包围且大于它的整体金属蜗壳内面共同限定了模塑层的形状和厚度。蜗瓣芯块有径向朝里抽出的若干块组成，例如七块，其中六块是扇形状，一块是带锥度的条形，蜗瓣块靠近泵前侧端为大头，靠近泵后侧端为小头(也可以相反)，这种结构有利于装配和脱模，各块蜗瓣组合后中间孔正好与芯棒动配合。蜗瓣组合侧面可设有起抱笼作用的榫、凹，一种较好的构造是，各块蜗瓣在泵后侧端有一伸长肩，插入料筒里侧伸出的蜗瓣限位环，蜗瓣、料筒圈等定位，还可以是两者互相配合的环槽和凸起，及与芯柱配合的抱紧装置，这对衬里较大蜗壳是有利的。柱形芯棒作用一是为了支撑蜗瓣和脱模，二是与料筒配合组成环形料腔，其断面可以是各种多面棱形，其中尤以园形为佳。在衬塑较大蜗壳时，为防止蜗瓣过大而向外分离，柱形芯棒上可开设有环槽，各蜗瓣上端有与环槽配合的凸起。蜗壳衬塑料腔，可由料筒及芯棒限定的空间构成，也可以是由内外料圈(筒)所限定空间构成。前、后模料筒(圈)分别有定位螺钉装卸固定在蜗壳外模的前后侧上，并有定位台阶、凸环、凹槽等加以定位。前后料筒及型腔总容积，一般以模具衬塑料腔比，超高分子量聚乙烯为1∶2-2.5；氟塑料以1∶1-1.1。蜗壳两端的料筒(圈)及动配合的压料滑圈，将加热熔融的塑料如超高分子量聚乙烯压向内外模构成的空间，达到模压衬塑。所述压料圈压头端可设有脱模装置，如压板，脱模孔、螺钉等。泵出口芯模盖板与出口法兰装卸连接，封闭衬塑空间。

本发明所述在整体蜗壳内衬里塑料层的方法，包括以下步骤：衬塑金属蜗壳的后侧装接后模(下模)料筒，被衬塑金属蜗壳内组装蜗壳衬模，蜗壳前侧装接前模(上模)料筒；再将需要量的衬里塑料加入型腔及模具料室，合上两侧压圈，适当加压使塑料压实；加热蜗壳使模具中塑料熔融，对压圈加压使熔融塑料充实蜗壳型腔，保压冷却脱模。加热前的预压，使衬里塑料压实，有利于塑料传热及受热均匀。为不使塑料因过份受热而伤害性能，一般认为加热应低于塑料分解温度为好，如超高分子量聚乙烯的加热温度以200-260℃(料腔温度)为好，加压压力以每平方厘米60-100公斤为佳；四氟乙烯塑料的加热温度以250-300℃为好，加压压力以每平方厘米25-50公斤为佳。为方便脱模，模具使用前可涂履一层脱模剂。

本发明整体蜗壳衬里性能更好的超高分子量聚乙烯，较整体衬氟塑料蜗壳，不仅既耐腐蚀且又耐磨，尤其适合输送含颗粒介质的腐蚀性液体，扩大了离心泵的使用范围，又降低了耐腐泵的制造成本；较分体涡壳衬里超高分子量聚乙烯，具有衬里连续，流道光滑，泵效率高，可达70％，且连续壳体整体衬里，不仅腐蚀液体不易通过接缝渗漏腐蚀壳体，而且衬里不易脱落，具有足够的强度和钢度。

本发明整体蜗壳双向模压衬塑模具，较已有单向挤压模具有衬塑致密度好，质量高，不仅可以衬里流动性差的塑料如超高分子量聚乙烯，而且可以衬里如100T以上大流量泵整体蜗壳，及衬里较薄衬塑层。两侧双向加压，泵蜗壳受力均匀，蜗壳不至因受力不均而损坏开裂，克服了已有技术的多方面不足。

以下结合二个非限定性实施例的描述，进一步说明发明特征及优点，但实施例所给出的附图不作为本发明保护范围的限定。

图1是本发明实施例1模压状态轴向剖视结构图。

图2是本发明一种(带弯曲泵出口)整体蜗壳衬塑及模具截面剖视结构图。

图3是本发明实施例2模压状态轴向剖视结构图。

实施例1：参见图1图2，整体金属蜗壳1有渐开线或阿基米德蜗线形成的扁蜗园形蜗底9和连续侧壁10构成完整蜗道及泵出口组成。并以此作蜗壳衬塑外模，在蜗壳后侧接装下模，下模由定位凸肩6和固定螺钉定位固定。为模具加工方便及便于装拆模，下模可做成一侧为平面另一侧带凸环的托当底模14和环形外圈7组合而成，外圈与托挡底模间由定位肩11定位，凸环与外圈7空间构成下模料筒，托挡底模料室位置相间开有一圈进料孔13，料筒间有滑动配合的下模压圈8。为便于脱模，托挡底模中央可开有一脱模孔15。托挡底模朝向泵腔则有一芯瓣模块定位环18。下模料筒装接后，在蜗壳内组装蜗壳衬模，蜗壳衬模有圆柱形芯棒5和围绕芯棒可分解组合的蜗瓣块19及泵出口芯模2组成，其中蜗瓣块有七块组成。芯棒5上有一圈燕尾槽20，蜗瓣块上端有与之配合的凸起，下端有伸长肩21插入芯瓣模块定位环18定位。最后装接上模，上模有外料圈3、芯棒5、压圈12组成，并有定位肩4和固定螺钉17固定。为方便脱模，装模前可先在各芯模表面涂覆一层脱模剂如有机硅油或硅橡胶脱模剂。模具组装后，加入衬里塑料，加热模压。

以流量为440T蜗壳为例，将平均分子量450-550的超高分子量聚乙烯粉末以型腔2.3倍加料，合上两侧压圈，加压80-100T，使衬里塑料粉末压实，这样有利于模具内塑料粉末的传热，不至因加热过低，中间夹生，加热过高，损害塑料性能。后将蜗壳放入加热炉内加热至如230-250℃(料腔温度)使塑料熔融可流动，对两侧压圈加压如180-200T使料圈到位，保压冷却脱模，即得到有衬里层16的整体衬塑蜗壳。为提高衬塑后塑料层质量，对蜗壳加热可在升温至200℃左右后保温一时间如30分钟，再继续升温至250℃，这样有利于模具内塑料均匀受热并全部熔融，加压也可以是多次逐步进行，这样有利于塑料均匀充满型腔，冷却以自然冷却较好，这些对提高衬里质量都是有益的。

实施例2：如实施例1，参见图3，加长芯棒长度，以替代下模料筒内圈，这样下模由带进料孔的环形托挡底板22、芯棒5和外圈7组成。

发明所述离心泵蜗壳的泵出口，还可以是切向坚直。

特别说明：申请文件中所说涡壳是泛指离心泵壳体的统称，蜗壳则专指具有渐开线或阿基米德蜗线蜗底和连续则壁构成完整流道，即腔大口小的离心泵涡壳。

为描述方便，本发明所说下模、后模；及上模、前模为同义语。

Claims (11)

1、一种整体衬塑离心泵蜗壳，包括一个具有渐开线或阿基米德蜗线的扁蜗园形蜗底和连续侧壁构成完整蜗道及带泵出口的整体金属蜗壳，其特征在于所说整体金属蜗壳内过流部分模压衬里有一层超高分子量聚乙烯衬塑层。

2、根据权利要求1所述整体衬塑离心泵蜗壳，其特征在于所说超高分子聚乙烯的分子量为450-550万。

3、根据权利要求1所述整体衬塑离心泵蜗壳，其特征在于所说衬塑层厚度为10-15mm。

4、根据权利要求1、2或3所述整体衬塑离心泵蜗壳，其特征在于所说泵出口为切向弯折型。

5、一种离心泵整体蜗壳衬塑模具，包括被衬塑整体金属蜗壳外模；一个在外模内有一长于蜗壳厚度的柱形芯棒，围绕芯棒可分解，组合后外形与所述金属蜗壳内腔相似，且比蜗壳内腔略小的若干块蜗瓣芯块，以及带盖板的与泵出口内腔相似且略小的泵出口芯模共同组成的蜗壳衬模；蜗壳前侧装接的前料筒；料筒与芯棒间动配合的压料滑圈；其特征在于蜗壳后侧装接有带进料孔的后模料筒，所说料筒中也有动配合的压料滑圈。

6、根据权利要求5所述离心泵整体蜗壳衬塑模具，其特征在于所说柱形芯棒为园柱形，中部有一环形抱紧蜗壳芯模的燕尾槽。

7、根据权利要求6所述离心泵整体蜗壳衬塑模具，其特征在于所说各块蜗瓣芯块一端有与燕尾槽配合的凸起，另一端为定位伸长肩。

8、根据权利要求5所述离心泵整体蜗壳衬塑模具，其特征在于所说后模料筒有带凸环的托当底模和环形外圈组合而成.他们依靠定位凸台同心定位。

9、根据权利要求8所述离心泵整体蜗壳衬塑模具，其特征在于所说后模料筒里侧有一向内伸出的蜗瓣限位凸环。

10、根据权利要求5所述离心泵整体蜗壳衬塑模具，其特征在于所说下模上有芯棒顶推孔。

11、一种离心泵整体蜗壳内衬塑料层的方法，包括以下步骤：衬塑金属蜗壳的后侧装接后模料筒，被衬塑金属蜗壳内组装蜗壳衬模，蜗壳前侧装接前模料筒；再将需要量的衬里塑料加入型腔及模具料室，合上两侧压圈，适当加压使塑料压实；加热蜗壳使模具中塑料熔融，对压圈加压使熔融塑料充实蜗壳型腔，保压冷却脱模。

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