CN217327792U - 一种陶瓷叶轮以及中开泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及离心泵技术领域，具体公开了一种陶瓷叶轮以及中开泵，陶瓷叶轮其包括金属骨架以及设于所述金属骨架上的陶瓷包覆层；其中，所述金属骨架包括轮毂，所述轮毂的两端设置有装配台阶，所述装配台阶沿所述轮毂的径向方向并向远离所述轮毂的轴心线的一侧凸出，所述陶瓷包覆层靠近所述轮毂的一端抵靠在所述装配台阶的内侧面上。本方案装配台阶在轮毂外周面上形成止挡结构，使陶瓷包覆层成型后其端部会抵接在装配台阶的内侧面上，通过金属的装配台阶与轴向固定装置进行配合接触，可以保障叶轮和泵体装配的稳定性和可靠性，也避免了陶瓷包覆层与轴向固定装置的接触，确保陶瓷包覆层的完好。

Description

一种陶瓷叶轮以及中开泵

技术领域

本申请涉及离心泵技术领域，特别是涉及一种陶瓷叶轮以及中开泵。

背景技术

中开泵是最常见的泵类设备之一，因其效率高、流量大、结构对称稳定，广泛应用于工业、市政供水、农业灌溉、取水调水等工程项目。其所泵送的介质种类繁多，有酸碱性介质、清水、含沙水、纸浆等，大致可分为腐蚀性介质和中性介质，柔和介质和磨损性介质。

其中，中开泵泵送磨损性或高含沙量介质时，叶轮作为中开泵的主要过流部件，磨损性介质随叶片选择作离心运动，速度加快，叶片及叶轮过流部分受到剧烈且快速的磨损，中开泵的流量扬程下降、功耗增加、噪音增加。

现有技术中，常采用以下几种方案解决上述问题，以叶轮金属材质的高硬度的特性抵抗磨损，其缺点也是显而易见的：硬质耐磨合金的堆焊难度大，需要先人工刨出凹坑，再进行合金堆焊，过程中需严格控制焊接温度和速度，容易产生裂纹而导致返工，堆焊的人力和时间成本极高；在叶轮过流面喷涂硬质合金，但是合金层厚度小，效果极其有限，附着力较低，合金层极其容易整片剥落，工艺造价昂贵；在叶轮过流面用树脂砂耐磨材质包覆，一般用于修复磨损严重的金属叶轮，需人手涂覆，且只能修复人手可以操作的较大尺寸的叶轮，操作极不方便，受操作空间限制大。

因此，本领域技术人员也开始考虑陶瓷和金属复合的叶轮结构，但是现有陶瓷-金属复合的叶轮通常采用陶瓷全包覆金属骨架的结构，例如，参见图6，现有技术公开了一种装配有陶瓷叶轮的泵，其包括泵轴1、陶瓷层2、轮毂3和机封短套4，该结构在装配时，机封短套4会直接与陶瓷层2接触，机封短套4与陶瓷层2接触时以及在叶轮的运行过程中会对陶瓷层2产生一定的冲击力，该冲击力容易导致陶瓷层2破裂，影响叶轮的运行稳定性。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种陶瓷叶轮以及中开泵，以解决现有技术中陶瓷叶轮与泵体装配时泵体的其他部件容易对陶瓷包覆层产生冲击力，导致陶瓷包覆层损坏的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种陶瓷叶轮，其包括金属骨架以及设于所述金属骨架上的陶瓷包覆层；其中，所述金属骨架包括轮毂，

所述轮毂的两端设置有装配台阶，所述装配台阶沿所述轮毂的径向方向并向远离所述轮毂的轴心线的一侧凸出，所述陶瓷包覆层靠近所述轮毂的一端抵靠在所述装配台阶的内侧面上，以避免装配时所述陶瓷包覆层被冲击损坏。

在其中一个实施例中，所述金属骨架还包括设置于所述轮毂的外周面上的叶片组件，所述叶片组件包括叶片组以及位于所述叶片组两侧的前盖板和后盖板。

在其中一个实施例中，所述叶片组件还包括位于所述前盖板和所述后盖板之间的中间盖板，所述中间盖板与所述轮毂固定配合；

所述叶片组包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片固定设置于所述中间盖板与所述前盖板之间，所述第二叶片固定设置于所述中间盖板与所述后盖板之间。

在其中一个实施例中，所述第一叶片和所述第二叶片均绕所述轮毂的周向间隔设置，且所述第一叶片和所述第二叶片偏转布置。

在其中一个实施例中，所述第一叶片和所述第二叶片的偏转角度为360度除以一预设数值的所得数，所述预设数值为所述第一叶片的数量的2倍或所述第二叶片的数量的2倍。

在其中一个实施例中，所述叶片组和/或所述前盖板和/或所述中间盖板和/或所述后盖板上布置有通孔，所述通孔用于固持陶瓷包覆层。

在其中一个实施例中，所述前盖板、所述中间盖板、所述叶片组以及所述后盖板上均布置有所述通孔，且所述通孔在所述前盖板、所述中间盖板、所述叶片组以及所述后盖板上呈均匀分布。

在其中一个实施例中，所述金属骨架上的所述通孔分别分布在以所述轮毂中心为圆心的若干个分布圆上，每个所述分布圆上的若干所述通孔均周向均匀分布。

在其中一个实施例中，所述通孔的直径为10～40mm，每相邻两个所述通孔的中心距大于或等于所述通孔的直径的1.5倍。

在其中一个实施例中，所述叶片组件以及所述轮毂的外表面上均包覆有所述陶瓷包覆层，所述陶瓷包覆层的单侧厚度为5～30mm。

在其中一个实施例中，所述陶瓷包覆层各部位的厚度差在正负60％以内。

在其中一个实施例中，所述金属骨架的厚度为4～25mm。

在其中一个实施例中，所述装配台阶的高度为4～20mm。

在其中一个实施例中，所述陶瓷包覆层的表面粗糙度在Ra3.2～Ra12.5之间。

另一方面，本实用新型还公开了一种中开泵，其包括上述的陶瓷叶轮。

本方案的有益效果：本方案装配台阶由轮毂的外周面向远离轮毂轴心线的一侧凸起，使其凸出的位于轮毂外周面上并构成止挡结构。在浇注陶瓷包覆层时，陶瓷材料流动至装配台阶处时会被其挡住，使陶瓷包覆层成型后其端部会抵接在装配台阶的内侧面上，即装配台阶会阻隔在陶瓷包覆层与轮毂的外端面之间，本方案通过金属的装配台阶与泵体的轴向固定装置进行配合接触，可以保障叶轮与泵体装配的稳定性和可靠性，也避免了陶瓷包覆层与轴向固定装置的接触，确保陶瓷包覆层的完好，保证叶轮的运行稳定性。

附图说明

图1为本实用新型陶瓷叶轮一实施例的示意图；

图2为本实用新型陶瓷叶轮一实施例的金属骨架的示意图；

图3为本实用新型陶瓷叶轮一实施例的金属骨架的左视图；

图4为本实用新型陶瓷叶轮一实施例的剖视图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为现有技术中泵轴与叶轮的配合示意图。

说明书附图中的附图标记包括：金属骨架10、陶瓷包覆层20、前盖板101、中间盖板102、后盖板103、叶片组104、第一叶片1041、第二叶片1042、轮毂105、装配孔106、装配台阶107、减重槽108、通孔109、平键键槽110、分布圆111。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，亦仅为了便于简化叙述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1至图5，本实施例提供了一种陶瓷叶轮，其包括金属骨架10以及包覆在金属骨架10上的陶瓷包覆层20。

参见图2，金属骨架10包括轮毂105以及设置于轮毂105的外周面上的叶片组件，叶片组件包括叶片组104以及设置于叶片组104两侧的前盖板101和后盖板103。

需要说明的是，上述金属骨架10的结构仅为示例性的描述，针对于泵类型的不同，金属骨架10的结构也可做适应性的调整。

参见图2，在本实施例中，以中开泵为例，叶片组件还可以包括位于前盖板101和后盖板103之间的中间盖板102，且中间盖板102一体成型或者焊接在轮毂105上。

对应的，叶片组104包括第一叶片1041和第二叶片1042，第一叶片1041通过一体成型或者焊接的方式固定设置于中间盖板102与前盖板101之间，同样的，第二叶片1042也通过一体成型或者焊接的方式固定设置于中间盖板102与后盖板103之间，使其构成图示的双吸中开泵。

参见图2，在本实施例中，第一叶片1041和第二叶片1042偏转布置，偏转角度为360度除以一预设数值的所得数，预设数值为第一叶片1041的数量的2倍或第二叶片1042的数量的2倍，在本实施例中，第一叶片1041的数量和第二叶片1042的数量相同。具体地，第一叶片1041和第二叶片1042偏转布置可以理解为：第二叶片1042为第一叶片1041以中间盖板102为中心面进行镜像对称后，再以轮毂105的轴心线为圆心旋转一定角度后所得到的，该旋转角度即为偏转角度。

在本实施例中，金属骨架10的厚度为4～25mm，使其在保障金属骨架10强度的同时，尽可能的减小金属骨架10的重量，从而降低泵轴带动其转动时的能耗。

对应于上述结构的金属骨架10，陶瓷包覆层20是通过真空浇注的方式将陶瓷材料包覆在叶片组104、前盖板101、中间盖板102、后盖板103以及轮毂105上而形成，使得金属骨架10上的陶瓷包覆层20形成了陶瓷叶轮最终的过流面、密封面等，在泵送磨损性介质时其与陶瓷材料形成的过流面、密封面形成直接接触，确保金属结构不会接触到磨损性介质，保证了叶轮整体的耐腐蚀和耐磨损性能，提高了叶轮的使用寿命。

参见图1，在本实施例中，陶瓷包覆层20与金属骨架10连接的根部均具有R2～R20不等的倒圆角，圆角过渡的设计是为了消除陶瓷包覆层20在成型过程中的应力集中，避免在内部出现开裂、缩松等缺陷。

在本实施例中，陶瓷包覆层20的表面粗糙度在Ra3.2～Ra12.5之间，该表面粗糙度可减小介质流动的摩擦损失，提高叶轮的耐磨性。

进一步的，为了固持被浇注于金属骨架10上的陶瓷包覆层20，叶片组104和/或前盖板101和/或后盖板103和/或中间盖板102上布置有通孔109。

参见图1，作为优选，在本实施例中，叶片组104、前盖板101、中间盖板102和后盖板103上均设置有多个通孔109，浇注陶瓷材料时，陶瓷材料穿过金属骨架10上的通孔109，从而使金属骨架10和陶瓷包覆层20形成牢固的连接，提高陶瓷包覆层20的附着力。

在本实施例中，通孔109在前盖板101、中间盖板102、叶片组104以及后盖板103上呈均匀分布。

具体地，金属骨架10上的通孔109分别分布在以装配孔106中心为圆心的若干个分布圆111上，每个分布圆111上的若干通孔109均周向均匀分布。在本实施例中，分布圆111设置有2-5个，若干通孔109均匀分布在这2-5个分布圆111上。

在本实施例中，金属骨架10上的通孔109按照上述规律均匀的布置方式，更便于金属骨架10的生产，也保障了金属骨架10的质量均匀分布，降低运行中由于重量分布不均匀导致设备的异常振动。并且，均匀布置的通孔109也可使陶瓷材料的穿孔位置分布均匀，更有利于陶瓷包覆层20与金属骨架10的固定连接，连接稳定性更高，提高陶瓷包覆层20的附着力。

在本实施例中，通孔109的直径为10～40mm，每相邻两个通孔109的中心距大于或等于通孔109直径的1.5倍。

本实施例中，两个通孔109之间的中心距是指，任意相邻的两个通孔109圆心之间的直线距离。结合图3来看，以其中两个通孔109的中心距a为例，该中心距a需大于或等于通孔109直径的1.5倍。

采用该中心距可以使相邻两个通孔109之间保留至少二分之一孔径的孔间材料，既实现穿孔要求，又保证了金属骨架10的强度。

参见图1和图4，在本实施例中，前盖板101、中间盖板102、叶片组104、后盖板103以及轮毂105的外表面上均包覆有陶瓷包覆层20，陶瓷包覆层20的单侧厚度为5～30mm。

其中，单侧厚度是指在前盖板101、中间盖板102、叶片、后盖板103以及轮毂105上的其中任意一侧面上所包覆的陶瓷包覆层20的厚度。例如，结合图4，单侧厚度可以为包覆在中间盖板102的左侧面上的陶瓷包覆层20的厚度。

在本实施例中，单侧陶瓷包覆层20厚度设置在5～30mm之间，其可以保证叶轮的耐磨效果，使叶轮具有更长的使用寿命，并且该厚度下的陶瓷包覆层20也具有足够的强度，运行稳定性好，减少客户的备件成本、检修维护成本，保障泵站长期可靠运行。

优选的，在本实施例中，陶瓷包覆层20各部位的厚度差在正负60％以内，厚度均匀部分的体积总占比在50～95％。陶瓷包覆层20在各部位的厚度均匀，使叶轮各部位的质量均衡，降低运行中由于重量分布不均匀导致设备的异常振动。

图4示意性的展示了轮毂105与叶片组104、陶瓷包覆层20的配合关系。

在本实施例中，轮毂105的作用是连接泵轴和叶轮，并将泵轴的能量转换为叶轮的机械能。

具体地，参见图4，在本实施例中，轮毂105中部设置有装配孔106，装配孔106沿轮毂105的轴向方向延伸，装配孔106的侧部开设有轴向延伸的花键键槽或者1～2个平键键槽110，图3示意性的展示了装配孔106内开设一个平键键槽110的结构。

装配时，叶轮通过装配孔106与泵轴进行装配，在装配孔106上设置键槽使得泵轴可以与装配孔106通过键连接，减少装配零件，从而减轻叶轮的重量，进而降低泵轴带动叶轮转动时的能耗。

在本实施例中，装配孔106内壁上并未包覆陶瓷包覆层20，使叶轮与泵轴装配的部分仍为金属部分，确保装配的可靠性、稳定性。

参见图4，在轮毂105的外周面上包覆有陶瓷包覆层20，使陶瓷包覆层20为轮毂105的外周面也提供防护，并且靠近轮毂105处的陶瓷包覆层20在轴向方向上由轮毂105的中部逐渐向轮毂105的两端延伸。

通常，陶瓷包覆层20的端面与轮毂105的端面之间需要余留一定的间隙，主要是由于叶轮与泵轴装配时需要通过轴向固定装置(螺母、螺栓、轴套等)与轮毂105端部配合，若轮毂105外周面上的陶瓷包覆层20的端部延伸至与轮毂105外端面平齐或者超出轮毂105的外端面，那么装配时轴向固定装置会和陶瓷包覆层20直接接触，从而对陶瓷包覆层20产生一定的挤压力或者撞击力，使陶瓷包覆层20容易隐裂损坏。

虽然在陶瓷包覆层20的端面与轮毂105的端面之间余留间隙可以一定程度上的解决上述问题，但是其也带来一些其他问题，例如，对浇注的工艺要求高，陶瓷包覆层20与轴向固定装置之间的间隙中容易堆积杂质等。

针对上述问题，本实施例提供的陶瓷叶轮在轮毂105的两端设置有沿轮毂105的径向方向，并向远离轮毂105的轴心线的方向凸出的装配台阶107，陶瓷包覆层20靠近轮毂105的一端抵靠在装配台阶107的内侧面上。

具体地，参见图4，在本实施例中，装配台阶107为一体成型在轮毂105端部的环形台阶，装配台阶107与轮毂105材质相同均为金属材质。如图5所示，装配台阶107由轮毂105的外周面向远离装配孔106轴心线的一侧凸起，使其凸出的位于轮毂105外周面上并构成止挡结构。

在浇注陶瓷包覆层20时，陶瓷材料流动至装配台阶107处时会被其挡住，使陶瓷包覆层成型后其端部会抵接在装配台阶107的内侧面上，使装配台阶107会阻隔在陶瓷包覆层20与轮毂105的外端面之间。其中，装配台阶107的内侧面是指在轴向方向上装配台阶107靠近轮毂105中心一侧的侧面。

在本实施例中，装配台阶107为陶瓷包覆层20和金属骨架10在轴向方向上构建了止挡关系，并避免运行过程中陶瓷包覆层20与金属骨架10之间出现相对滑移。

同时，由于装配台阶107位于轮毂105的端面处，因此在叶轮轴向定位时，可以通过金属的装配台阶107与轴向固定装置进行配合接触，保障连接的稳定性和可靠性，也避免了陶瓷包覆层20与轴向固定装置的接触，确保陶瓷包覆层20的完好。

另外，本实施例还对装配台阶107的高度进行了限定，具体地，在本实施例中，装配台阶107高度在4～20mm。装配台阶107在此高度范围内，既能保障对陶瓷包覆层20的止挡作用，又使其具有足够的面积与供轴向固定装置进行配合。

参见图4，在本实施例中，轮毂105的内部还开设有减重槽108。在轮毂105内设置减重槽108可以减轻叶轮的自重，从而降低泵轴带动其转动时的能耗。

基于上述实施例，本方案具有如下效果：

在本方案中，金属骨架10单独生产，由铸造或板材焊接的方式生产，由于陶瓷包覆层20的存在，使金属骨架10表面无需打磨，省去至少90％的打磨成本，生产全过程不涉及大量的手工刨槽、合金堆焊、合金喷涂等成本极高、报废风险高的工艺过程，降低了加工难度，缩短了生产时限。

在本实施例中，金属骨架10的贯穿式通孔组、轮毂105掏空设置减重槽108、均匀的壁厚和叶片组104的偏转设计等，保证其生产过程的便利性和高成品率，也大大加强其结构稳定性和结构强度。

另外，在本实施例中，陶瓷包覆层20使用收缩率极低的耐磨陶瓷材质，以模具辅助浇筑到金属骨架10之上，可接近100％地保证产品形状与设计模型、图纸一致。并且，在生产过程中，不需手工涂覆陶瓷材质，由浇注机器自动完成，不受操作空间影响，可以兼容不同大小规格的叶轮，实用性好。

本实施例提供的陶瓷叶轮，生产工序简化，生产成本低，结构强度高，陶瓷包覆层20厚度大，使用寿命更长，减少备件成本、检修维护成本，通过装配台阶107的设计避免了轴向固定装置对陶瓷包覆层20的干扰，确保叶轮的运行稳定性。

基于同样的发明构思，本实施例还公开了一种中空泵，包括泵体、盖合于泵体上的泵盖、穿设于泵体的泵轴以及设置于泵轴上的叶轮，其中，叶轮为上述的陶瓷叶轮。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应理解以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种陶瓷叶轮，其包括金属骨架(10)以及设于所述金属骨架(10)上的陶瓷包覆层(20)；其中，所述金属骨架(10)包括轮毂(105)，其特征在于：

所述轮毂(105)的两端设置有装配台阶(107)，所述装配台阶(107)沿所述轮毂(105)的径向方向并向远离所述轮毂(105)的轴心线的一侧凸出，所述陶瓷包覆层(20)靠近所述轮毂(105)的一端抵靠在所述装配台阶(107)的内侧面上。

2.根据权利要求1所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述金属骨架(10)还包括设置于所述轮毂(105)的外周面上的叶片组件，所述叶片组件包括叶片组(104)以及位于所述叶片组(104)两侧的前盖板(101)和后盖板(103)。

3.根据权利要求2所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述叶片组件还包括位于所述前盖板(101)和所述后盖板(103)之间的中间盖板(102)，所述中间盖板(102)与所述轮毂(105)固定配合；

所述叶片组(104)包括第一叶片(1041)和第二叶片(1042)，所述第一叶片(1041)固定设置于所述中间盖板(102)与所述前盖板(101)之间，所述第二叶片(1042)固定设置于所述中间盖板(102)与所述后盖板(103)之间。

4.根据权利要求3所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述第一叶片(1041)和所述第二叶片(1042)均绕所述轮毂(105)的周向间隔设置，且所述第一叶片(1041)和所述第二叶片(1042)偏转布置。

5.根据权利要求4所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述第一叶片(1041)和所述第二叶片(1042)的偏转角度为360度除以一预设数值的所得数，所述预设数值为所述第一叶片(1041)的数量的2倍或所述第二叶片(1042)的数量的2倍。

6.根据权利要求3、4或5所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述叶片组(104)和/或所述前盖板(101)和/或所述中间盖板(102)和/或所述后盖板(103)上布置有通孔(109)。

7.根据权利要求6所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述前盖板(101)、所述中间盖板(102)、所述叶片组(104)以及所述后盖板(103)上均布置有所述通孔(109)，且所述通孔(109)在所述前盖板(101)、所述中间盖板(102)、所述叶片组(104)以及所述后盖板(103)上均呈均匀分布。

8.根据权利要求7所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述通孔(109)分别分布在以所述轮毂(105)的中心为圆心的若干个分布圆(111)上，每个所述分布圆(111)上的若干所述通孔(109)均周向均匀分布。

9.根据权利要求8所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述通孔(109)的直径为10～40mm，每相邻两个所述通孔(109)的中心距大于或等于所述通孔(109)的直径的1.5倍。

10.根据权利要求2所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述叶片组件以及所述轮毂(105)的外表面上均包覆有所述陶瓷包覆层(20)，所述陶瓷包覆层(20)的单侧厚度为5～30mm。

11.根据权利要求10所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述陶瓷包覆层(20)各部位的厚度差在正负60％以内。

12.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8、9、10或11所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述金属骨架(10)的厚度为4～25mm。

13.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8、9、10或11所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述装配台阶(107)的高度为4～20mm。

14.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8、9、10或11所述的陶瓷叶轮，其特征在于：所述陶瓷包覆层(20)的表面粗糙度在Ra3.2～Ra12.5之间。

15.一种中开泵，其特征在于：包括权利要求1-14任一项所述的陶瓷叶轮。

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