CN1975172A - 组合式耐磨叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对离心泵叶轮的改进，尤其涉及一种半开式耐磨叶轮，其特征是叶片与腹板为两种不同材料，所说叶片采用高耐磨材料制作，然后与腹板组合。突破了人们仅从材质上思考的局限，克服了现有技术的不足，大大提高了叶轮整体使用寿命，较现有叶轮(超高分子量聚乙烯)提高使用寿命3倍以上。并且分离组合结构，制造也简单，成本增加也较少，以钴合金、氧化锆材质为例，可较同材质整体叶轮节省成本3/4左右。叶轮整体使用寿命提高，还有利于保持离心泵长期高效率运行，生产效率高，并且节约能源；以及降低了耐磨泵损坏频率，延长了维修周期，减少了用户维修费用，降低泵运行消耗成本，并减少了停机造成的生产损失，使用效益显著。

Description

组合式耐磨叶轮

技术领域

本发明是关于对离心泵叶轮的改进，尤其涉及一种半开式耐磨叶轮。

背景技术

离心泵，尤其是输送料浆的砂浆泵，其输送介质中因存在固体颗粒，会造成闭式叶轮流道堵塞，因而较多采用半开式叶轮。然而泵送料浆介质中的颗粒，极易磨损叶片，尤其是叶片与泵盖接触面的顶端和叶片冲角部位更易磨损，例如在有色金属冶炼和矿山输送离心泵，叶轮使用寿命大都只有一周至一个月左右。

叶片磨损，使得泵盖与叶轮间间隙增大，泵出口及吸入口液体回流量增大，造成泵容积效率下降，使泵处在低效率、高耗能运行状态；其次，叶片磨损，还会造成泵出口压力大幅度下降，试验表明叶片顶端磨损1mm，就会造成出口压力下降0.05Mpa，这对泵送压力敏感岗位害处较大，例如压滤机配用泵，压力下降会造成压滤速度下降，压滤时间延长，分离生产效率降低；再就是，叶片磨损，还会造成泵密封部位液体压力升高，直接损害密封，尤其是砂浆泵常用动力密封，密封部位高的压力使得密封极易损坏，使用寿命缩短。此外，叶片易磨损，还使得叶轮更换频繁，不仅增加运行费用，而且影响正常生产。

人们为提高半开式叶轮叶片的耐磨性，通常都采用在叶轮材料上下功夫思路，如采用高耐磨陶瓷(例如碳化硅、高纯度氧化铝)、微晶玻璃、耐磨合金(例如钴合金、高铬合金)等耐磨材料制作叶轮。然而由于叶片异型，使得叶轮形状复杂，成型难度较高，因此成品率不高，尤其是直径大于250mm以上的叶轮，成品率一般只有25％左右。其次，有些高耐磨材料成本较高，整体制作叶轮，叶轮成本极大，难以得到实际推广应用。再就是，有些耐磨材料还因存在一些自身固有缺陷，在实际应用中效果欠佳，如陶瓷整体叶轮不耐大颗粒物料冲击，以及使用过程的热胀冷缩，极容易开裂，使用寿命实际不长；再如超高分子量聚乙烯，在80℃以上温度中使用耐磨性会大大下降。另外，采用高耐磨材料整体制作叶轮，成型后加工比较困难，如高耐磨合金材质硬度较高，切削加工较为困难，加工成本较高，甚至超过材料成本。因此单纯采用高耐磨材质整体制造叶轮，实际收效不理想。

中国专利03260076.3公开了一种陶瓷金属复合叶轮，其结构是：在金属叶轮表面通过固定架装有交错排列的陶瓷片，以使陶瓷片可以根据叶片曲线布置，得到具有高强表面叶轮。然而，此结构采用的是小块陶瓷片拼接整体贴合，制作较为麻烦，制作成本仍然较高，并且陶瓷片镶嵌，必然存在缝隙，不仅整体性差，而且输送腐蚀性介质由缝隙进入，会造成对支撑金属体的腐蚀，同样会降低使用寿命。

由此，离心泵半开式叶轮叶片易磨损，已成为很难解决的行业性难题。例如湿法冶金工业中高温清出工段料浆输送泵，腐蚀与磨蚀产生的低效率运行，长期以来困扰该行业，至今未找到有效解决办法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种通过对叶轮结构加以改进，采用综合性能好材料制作叶片，然后与叶轮腹板组合的组合式耐磨叶轮。

本发明目的实现，主要改进是将原整体叶轮改为叶片与固定叶片的腹板分离，不易磨损的叶轮腹板采用现有通用材料，而叶片则采用高耐磨材料制作，然后将两者组合，不仅克服了高耐磨材料整体制作叶轮困难，及成本较高的不足，而且可使叶片耐磨性大幅度提高，延长叶轮整体使用寿命。具体说，本发明组合式耐磨叶轮，包括由叶片和固定叶片腹板组成的半开式叶轮，其特征在于所说叶片与腹板为两种不同材料，所说叶片采用高耐磨材料制作，然后与腹板组合。

叶片与腹板组合，视两者材料情况，可以采用镶嵌组合，也可以采用焊接组合，以及其他常用组合形式，此并非本发明限定。

本发明所说耐磨叶片可以是整体叶片，也可以是部分叶片如最易磨损的冲角部位，与普通叶片拼接组合。

叶片材质选用，可以根据使用要求、耐磨叶片结构形式及嵌放部位选择采用陶瓷材料、耐磨合金、微晶玻璃、耐磨高分子材料等。

叶轮叶片，由于与叶轮腹板分离，自身形状简单，因而成型也简单，可以采用高耐磨材料，如碳化硅、氧化锆、高纯(90瓷以上)氧化铝等高耐磨陶瓷；高耐磨合金；微晶玻璃等高耐磨材料制作，并适合精密铸型或浇注或模压制造，基本不需要加行加工，制造成本低，并且由于叶片本身体积较小，用材较少，因此并不会使组合叶轮增加较多成本。

而固定叶片的腹板，由于基本不存在流体冲击性磨损，因而可以采用现有叶轮使用材料，如超高分子量聚乙烯、硬化树脂、普通金属材料等制作。其形式可以是例如但不限于单纯金属叶轮腹板，也可以是金属垫芯外由高分子材料包覆的组合腹板。

本发明组合式耐磨叶轮，由于采用了与众不同思路，不是单纯从叶轮材料上思考，而是对叶轮结构加以改进，将叶片与叶轮分开变成组合结构，分别采用不同材料制作，对最易磨损的叶片或部分叶片采用高耐磨材料制作，而固定叶片的腹板采用现有通用材料制作，最后组合成整体叶轮，突破了人们单一仅从材质上思考的局限，克服了现有技术的不足，大大提高了叶轮整体使用寿命，较现有叶轮(超高分子量聚乙烯)提高使用寿命3倍以上。并且分离组合结构，制造也简单，成本增加也较少，以钴合金、氧化锆材质为例，可较同材质整体叶轮节省成本3/4左右。叶轮整体使用寿命提高，还有利于保持离心泵长期高效率运行，生产效率高，并且节约能源；以及降低了耐磨泵损坏频率，延长了维修周期，减少了用户维修费用，降低泵运行消耗成本，并减少了停机造成的生产损失，使用效益显著。

以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明及组合结构，以帮助理解本发明技术方案。

附图说明

图1为本发明叶轮实施例金属腹板示意图。

图2为图1俯视结构示意图。

图3为本发明一种组合叶轮结构示意图。

图4为图3俯视结构示意图。

图5为图4A-A剖视显示叶片与腹板一种连接结构示意图。

图6为本发明另一种组合叶轮结构示意图。

图7为图6实施例叶片与腹板焊接示意图。

图8为又一种组合叶轮结构示意图。

图9为图8俯视结构示意图。

图10为图9B-B剖视显示叶片焊接示意图。

图11为本发明再一种组合叶轮结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1-5，金属铸造有叶轮腹板芯1，表面按叶片弧形加工有嵌放叶片的凹槽2。采用耐磨陶瓷(例如碳化硅、Al₂O₃含量在95％以上的高纯氧化铝、氧化锆)、耐磨合金、微晶玻璃等制作叶轮叶片3。将叶片插入叶轮芯凹槽，放入模具内，在金属叶轮腹板芯周面浇注可硬化树脂4，从而得到带副叶片5的组合式耐磨叶轮。

此外，金属芯周面还可以是模注塑料，或其他有机高分子材料，以及可以在高分子材料中添加30-90％wt矿物微粒，或无杨纤维(例如陶瓷纤维、玻璃纤维)，以提高腹板的耐磨性。

为提高叶片与金属芯腹板的连接强度，防止高速运行叶片与腹板分离，叶片底部与金属芯腹板嵌接可以采用燕尾槽6等类似镶嵌防脱连接结构。

为提高有机高分子材料与金属芯的连接牢度，金属芯上可以加工有锚固孔、槽等咬合连接结构。

实施例2：参见图6、7，本发明组合式耐磨叶轮，有铸造金属叶轮腹板8，另行铸造的耐磨合金叶片7通过焊接9固定在腹板上。

实施例3：参见图8、9、10，本发明组合式耐磨叶轮，其耐磨叶片10还可以是叶片部分，即腹板与部分叶片制成一体(留出最易磨损的冲角部位)，耐磨叶片10焊接或镶嵌在叶片缺省部位。

实施例4：参见图11，部分耐磨叶片11还可以是镶嵌在叶片冲角部运转方向前侧。

根据使用场合，还可以省略副(背)叶片。

Claims (7)

1、组合式耐磨叶轮，包括由叶片和固定叶片腹板组成的半开式叶轮，其特征在于所说叶片与腹板为两种不同材料，所说叶片采用高耐磨材料制作，然后与腹板组合。

2、根据权利要求1所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说腹板由金属垫芯及外包高分子材料组成的组合腹板。

3、根据权利要求2所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说金属垫芯上有锚固孔、槽等咬合连接结构。

4、根据权利要求2所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说高分子材料中有30-90％wt矿物微粒或无机纤维。

5、根据权利要求1、2、3或4所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说腹板与叶片间有防脱连接结构。

6、根据权利要求5所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说防脱连接结构为燕尾配合。

7、根据权利要求1所述组合式耐磨叶轮，其特征在于所说高耐磨材料叶片为局部叶片，拼合在叶片缺省部位。

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