EA043765B1

EA043765B1 - SLURRY PUMP IMPELLER

Info

Publication number: EA043765B1
Application number: EA202192805
Authority: EA
Inventors: Стивен Хенри Маршалл; Тимоти Джастин Люсе; Ли Дженкинс; Рэнди Джеймс Космицкий; Роналд Джозеф Буржуа
Original assignee: Уэйр Минералз Острэйлиа Лтд
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2023-06-21

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится в общем к композитному металлическому компоненту и способу его изготовления.The present invention relates generally to a composite metal component and a method for making the same.

Уровень техникиState of the art

Различные технологические этапы в промышленности переработки минерального сырья включают эрозионный контакт с компонентами оборудования, что приводит к значительному износу до такой степени, что требуется частая замена. Однако часто износ компонента является неравномерным, в зависимости от характера технологического этапа.Various process steps in the mineral processing industry involve erosive contact with equipment components, resulting in significant wear to the point that frequent replacement is required. However, component wear is often uneven, depending on the nature of the process step.

Например, в процессе перекачивания абразивных шламов ограничивающим фактором в отношении срока службы до износа компонента проточной части насоса может быть локальный износ в виде глубокого абразивного истирания или очень высокие скорости износа в определенных местах, даже если другие участки этого же компонента могут подвергаться износу с относительно низкой скоростью. Конкретные примеры включают в себя (но не ограничиваясь этим) передний край рабочего колеса шламового насоса и водорез футеровки шламового насоса (также известной как улита).For example, in the process of pumping abrasive slurries, the limiting factor in the wear life of a pump wetted component may be local wear in the form of deep abrasion or very high wear rates in certain locations, even though other areas of the same component may be subject to relatively low wear. speed. Specific examples include, but are not limited to, the leading edge of the slurry pump impeller and the cutwater of the slurry pump liner (also known as the volute).

Один из подходов к решению этой проблемы на примере рабочих колес насосов заключается в изготовлении рабочего колеса, которое включает размещение обладающих высокой износостойкостью материалов особой формы в определенных местах во время изготовления рабочего колеса, которые подвергаются во время работы условиям сильного износа, при этом сохраняя относительно более дешевый металл в некритических областях рабочего колеса. Однако этот подход может добавить значительную стоимость, в частности, если износостойкий компонент изготовлен из дорогого износостойкого материала, и требует изготовления сложных трехмерных форм, чтобы соответствовать требованиям гидравлической конструкции рабочих колес.One approach to solving this problem using pump impellers as an example is to manufacture the impeller, which involves placing specially shaped, highly wear-resistant materials at specific locations during impeller manufacturing that are subject to high wear conditions during operation, while maintaining relatively more cheap metal in non-critical areas of the impeller. However, this approach can add significant cost, particularly if the wear component is made from an expensive wear material, and requires the manufacture of complex 3D shapes to meet the hydraulic design requirements of the impellers.

Другой попыткой обеспечить локальную защиту от износа для изнашиваемых компонентов является использование сварных накладок или других подобных облицовке способов, когда тонкий слой износостойкого материала накладывается на металлический компонент, состоящий из более дешевого металлического материала. Однако, хотя эти способы могут работать при наложении тонкого слоя износостойкого материала на изнашиваемые компоненты с плоскими поверхностями, изнашиваемые компоненты сложной формы, такие как рабочее колесо насоса или футеровка насоса, с трудом поддаются этому способу.Another attempt to provide localized wear protection to wear components is the use of welded overlays or other cladding-like methods where a thin layer of wear-resistant material is applied to a metal component composed of a lower-cost metal material. However, while these methods may work by applying a thin layer of wear resistant material to wear components with flat surfaces, complexly shaped wear components such as a pump impeller or pump liner are difficult to accommodate this method.

Кроме того, многие другие изнашиваемые компоненты, используемые в оборудовании для переработки минерального сырья, таком как дробилки и мельницы, также страдают от преждевременного выхода из строя из-за локального износа. Предполагается, что настоящее изобретение также будет полезным для этих типов оборудования.In addition, many other wear components used in mineral processing equipment, such as crushers and mills, also suffer from premature failure due to localized wear. It is intended that the present invention will also be useful for these types of equipment.

Настоящее изобретение направлено на создание относительно дешевого композитного металлического изнашиваемого компонента и способа его изготовления, которые обеспечивают изнашиваемый компонент, включающий в себя локальную защиту от износа, для использования в промышленности переработки минерального сырья.The present invention is directed to a relatively low cost composite metal wear component and a method for making the same that provides a wear component including localized wear protection for use in the mineral processing industry.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно одному аспекту предлагается способ изготовления композитного металлического изделия, включающий следующие этапы, на которых осуществляют:According to one aspect, there is provided a method for manufacturing a composite metal product, comprising the following steps:

(i) литье компонента, состоящего из композиции основного металла, при этом одну или более полостей формируют в компоненте во время литья;(i) casting a component consisting of a base metal composition, wherein one or more cavities are formed in the component during casting;

(ii) вставку износостойкой композиции в твердом виде в одну или более полостей, сформированных в компоненте, состоящем из композиции основного металла; и (iii) прикрепление износостойкой композиции в одной или более полостей компонента, состоящего из композиции основного металла, чтобы сформировать композитное металлическое изделие.(ii) inserting a wear-resistant composition in solid form into one or more cavities formed in the component consisting of the base metal composition; and (iii) attaching the wear-resistant composition to one or more cavities of the component consisting of the base metal composition to form a composite metal product.

В некоторых вариантах осуществления этап (i) литья включает следующие этапы, на которых осуществляют:In some embodiments, casting step (i) includes the following steps:

(ia) размещение одной или более формирующих полость частей в литейной форме для компонента;(ia) placing one or more cavity-forming parts in a mold for the component;

(ib) ввод композиции основного металла в жидком виде в литейную форму, в результате чего композиция основного металла окружает одну или более формирующих полость частей; и (ic) обеспечение возможности композиции основного металла в литейной форме охлаждаться и отвердевать, формируя компонент, состоящий из композиции основного металла.(ib) introducing the base metal composition in liquid form into the mold, causing the base metal composition to surround one or more cavity-forming parts; and (ic) allowing the base metal composition in the mold to cool and solidify to form a component consisting of the base metal composition.

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей состоят из материала, имеющего коэффициент теплового расширения, подобный или по существу такой же, как коэффициент теплового расширения композиции основного металла.In some embodiments, the one or more cavity-forming parts are comprised of a material having a coefficient of thermal expansion similar to or substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the base metal composition.

В некоторых вариантах осуществления одну или более формирующих полость частей удаляют из композиции основного металла, чтобы открыть одну или более полостей, после этапа (ic).In some embodiments, one or more cavity-forming parts are removed from the base metal composition to open one or more cavities after step (ic).

В некоторых вариантах осуществления одну или более формирующих полость частей удаляют из композиции основного металла с помощью сверления и/или другой механической обработки компонента, состоящего из композиции основного металла, после этапа (ic).In some embodiments, one or more cavity-forming parts are removed from the base metal composition by drilling and/or other machining of the base metal composition component after step (ic).

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей состоят изIn some embodiments, the one or more cavity-forming parts are comprised of

- 1 043765 материала, выбираемого из стали или другого металлического сплава, углерода или графита.- 1 043765 material selected from steel or other metal alloy, carbon or graphite.

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей по меньшей мере частично фрагментируются, когда композиция основного металла в литейной форме отвердевает, из-за усадки композиции основного металла во время этапа (ic).In some embodiments, one or more cavity-forming parts are at least partially fragmented when the base metal composition in the mold solidifies due to shrinkage of the base metal composition during step (ic).

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей включают в себя полый центр.In some embodiments, the one or more cavity-forming parts include a hollow center.

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей имеют более высокую температуру точки размягчения, чем температура заливки жидкой композиции основного металла.In some embodiments, one or more cavity-forming parts have a higher softening point temperature than the pouring temperature of the liquid base metal composition.

В некоторых вариантах осуществления одна или более формирующих полость частей имеют цилиндрическую или кубовидную форму.In some embodiments, the one or more cavity-forming portions are cylindrical or cuboid in shape.

В некоторых вариантах осуществления компонент, состоящий из композиции основного металла, после удаления одной или более формирующих полость частей из компонента, состоящего из композиции основного металла, подвергают термической обработке и/или отпуску, чтобы удалить любые остаточные напряжения, возникающие в результате формирования одной или более полостей,In some embodiments, the component consisting of the base metal composition, after removing one or more cavity-forming parts from the component consisting of the base metal composition, is subjected to heat treatment and/or tempering to remove any residual stresses resulting from the formation of one or more cavities,

В некоторых вариантах осуществления композицию основного металла выбирают из чугуна с высоким содержанием хрома.In some embodiments, the base metal composition is selected from high chromium cast iron.

В некоторых вариантах осуществления износостойкая композиция имеет более высокую износостойкость, чем композиция основного металла.In some embodiments, the wear-resistant composition has higher wear resistance than the base metal composition.

В некоторых вариантах осуществления износостойкую композицию выбирают из карбида вольфрама. В одном варианте карбид вольфрама имеет крупный размер зерна. В другом варианте размер зерна карбида вольфрама составляет от 2 до 6 мкм.In some embodiments, the wear-resistant composition is selected from tungsten carbide. In one embodiment, the tungsten carbide has a coarse grain size. In another embodiment, the tungsten carbide grain size is from 2 to 6 microns.

В некоторых вариантах осуществления износостойкая композиция имеет цилиндрическую, кубовидную или пуговичную форму.In some embodiments, the wear-resistant composition is cylindrical, cuboidal, or button-shaped.

В некоторых вариантах осуществления износостойкая композиция прикреплена в одной или более полостей в основном металле посредством адгезива или методом пайки.In some embodiments, the wear-resistant composition is attached to one or more cavities in the base metal by adhesive or soldering.

В некоторых вариантах осуществления композитное металлическое изделие представляет собой изнашиваемый компонент.In some embodiments, the composite metal product is a wear component.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены внутри корпуса композитного металлического изделия рядом с поверхностью износа изнашиваемого компонента.In some embodiments, one or more cavities are located within the body of the composite metal product adjacent to the wear surface of the wear component.

В некоторых вариантах осуществления изнашиваемый компонент представляет собой часть устройства, используемого в переработке минерального сырья. В этих вариантах устройство, используемое в переработке минерального сырья, может быть выбрано из центробежного шламового насоса, мельницы, дробилки или износной пластины.In some embodiments, the wear component is part of a device used in mineral processing. In these embodiments, the device used in mineral processing may be selected from a centrifugal slurry pump, mill, crusher or wear plate.

В некоторых вариантах осуществления изнашиваемый компонент выбирают из рабочего колеса шламового насоса или футеровки для центробежного шламового насоса.In some embodiments, the wear component is selected from a slurry pump impeller or a lining for a centrifugal slurry pump.

Согласно другому аспекту предлагается композитное металлическое изделие, изготовленное с использованием описываемого здесь способа.According to another aspect, there is provided a composite metal product manufactured using the method described herein.

Согласно другому аспекту предлагается композитный металлический изнашиваемый компонент, включающий в себя:According to another aspect, there is provided a composite metal wear component including:

основную корпусную часть, состоящую из композиции основного металла, причем основная корпусная часть включает в себя одну или более полостей, расположенных в ней; и износостойкую композицию, прикрепленную по меньшей мере частично внутри одной или более полостей основной корпусной части, при этом одну или более полостей формируют во время литья основной корпусной части.a main body portion consisting of a base metal composition, the main body portion including one or more cavities disposed therein; and a wear-resistant composition attached at least partially within one or more cavities of the main body portion, the one or more cavities being formed during casting of the main body portion.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены внутри основной корпусной части композитного изнашиваемого компонента рядом с поверхностью износа композитного металлического изнашиваемого компонента.In some embodiments, one or more cavities are located within the main body of the composite wear component adjacent to the wear surface of the composite metal wear component.

В некоторых вариантах осуществления композитный металлический изнашиваемый компонент представляет собой часть устройства, используемого в переработке минерального сырья. Устройство, используемое в переработке минерального сырья, может быть выбрано из центробежного шламового насоса, мельницы, дробилки или износной пластины.In some embodiments, the composite metal wear component is part of a device used in mineral processing. The device used in mineral processing may be selected from a centrifugal slurry pump, mill, crusher or wear plate.

Согласно другому аспекту предлагается композитный металлический изнашиваемый компонент для использования с центробежным шламовым насосом, включающий в себя:According to another aspect, there is provided a composite metal wear component for use with a centrifugal slurry pump, including:

основную корпусную часть, состоящую из композиции основного металла, причем основная корпусная часть включает в себя одну или более полостей, расположенных в ней; и износостойкую композицию, прикрепленную по меньшей мере частично внутри одной или более полостей основной корпусной части.a main body portion consisting of a base metal composition, the main body portion including one or more cavities disposed therein; and a wear-resistant composition attached at least partially within one or more cavities of the main body portion.

В некоторых вариантах осуществления одну или более полостей формируют во время литья основной корпусной части или одну или более полостей формируют с помощью механической обработки в основной корпусной части.In some embodiments, one or more cavities are formed during casting of the main body portion, or one or more cavities are formed by machining in the main body portion.

В некоторых вариантах осуществления композитный металлический изнашиваемый компонентIn some embodiments, the composite metal wear component

- 2 043765 представляет собой рабочее колесо шламового насоса или футеровку для центробежного шламового насоса.- 2 043765 is a slurry pump impeller or lining for a centrifugal slurry pump.

Согласно другому аспекту предлагается рабочее колесо шламового насоса, включающее в себя задний диск с внутренней основной поверхностью с наружным периферийным краем и центральной осью, множество насосных лопаток, продолжающихся от внутренней основной поверхности заднего диска, причем насосные лопатки расположены на расстоянии друг от друга, каждая насосная лопатка включает в себя противоположные основные боковые поверхности, передний край в области центральной оси и задний край в области наружного периферийного края заднего диска с проходом между соседними насосными лопатками, при этом насосные лопатки включают в себя одну или более полостей, расположенных в них, и при этом износостойкая композиция прикреплена по меньшей мере частично внутри одной или более полостей.According to another aspect, there is provided a slurry pump impeller including a rear disc having an inner main surface with an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pump vanes extending from the inner main surface of the rear disc, the pump vanes being spaced apart from each other, each pump the blade includes opposing main side surfaces, a leading edge in the region of the central axis and a trailing edge in the region of the outer peripheral edge of the rear disk with a passage between adjacent pump blades, wherein the pump blades include one or more cavities located therein, and when wherein the wear-resistant composition is attached at least partially within one or more cavities.

В некоторых вариантах осуществления рабочее колесо шламового насоса включает в себя передний диск, имеющий внутреннюю основную поверхность, при этом множество насосных лопаток продолжаются между внутренними основными поверхностями заднего и переднего дисков.In some embodiments, a slurry pump impeller includes a front disk having an inner main surface, with a plurality of pump vanes extending between the inner main surfaces of the rear and front disks.

В некоторых вариантах осуществления каждая из множества насосных лопаток включает в себя по меньшей мере одну полость. В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены внутри корпусной части каждой из множества насосных лопаток, в результате чего износостойкая композиция не открыта для прохода между соседними насосными лопатками.In some embodiments, each of the plurality of pump vanes includes at least one cavity. In some embodiments, one or more cavities are located within the housing portion of each of the plurality of pump vanes such that the wear-resistant composition is not exposed to passage between adjacent pump vanes.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей включают в себя отверстие, расположенное в верхней поверхности множества насосных лопаток между противоположными основными боковыми поверхностями и на удалении от заднего диска.In some embodiments, the one or more cavities include an opening located in the top surface of the plurality of pump vanes between opposing main side surfaces and away from the rear disk.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей продолжаются через корпусную часть каждой из множества насосных лопаток от отверстия в направлении заднего диска.In some embodiments, one or more cavities extend through the body of each of the plurality of pump vanes from the opening toward the rear disk.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей продолжаются через корпусную часть каждой из множества насосных лопаток от отверстия до линии, на которой множество насосных лопаток встречаются с задним диском.In some embodiments, one or more cavities extend through the body of each of the plurality of pump vanes from the opening to a line at which the plurality of pump vanes meet the rear disk.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены проксимально относительно переднего края множества насосных лопаток.In some embodiments, one or more cavities are located proximally relative to the leading edge of the plurality of pump vanes.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены в пределах от около 5 до около 25 мм от переднего края множества насосных лопаток.In some embodiments, one or more cavities are located within about 5 mm to about 25 mm from the leading edge of the plurality of pump vanes.

В некоторых вариантах осуществления износостойкая композиция постепенно открывается, когда насосные лопатки подвергаются износу во время работы.In some embodiments, the wear-resistant composition gradually opens as the pump vanes undergo wear during operation.

Согласно другому аспекту предлагается футеровка насоса для центробежного шламового насоса, включающая в себя основную насосную камеру, имеющую:According to another aspect, there is provided a pump lining for a centrifugal slurry pump, including a main pump chamber having:

впускное отверстие для ввода потока материала в основную насосную камеру во время работы;an inlet for introducing a flow of material into the main pump chamber during operation;

выпускное отверстие, продолжающееся от основной насосной камеры и предназначенное для выхода потока материала из основной насосной камеры во время работы; и переходную поверхность, продолжающуюся между внутренней периферийной поверхностью основной насосной камеры и внутренней периферийной поверхностью выпускного отверстия, причем переходная поверхность включает в себя водорез, выполненный с возможностью отделения рабочего выходного потока материала в выпускном отверстии от рабочего рециркуляционного потока материала в основной насосной камере, при этом область переходной поверхности включает в себя одну или более полостей, расположенных в ней, и при этом износостойкая композиция прикреплена по меньшей мере частично внутри одной или более полостей.an outlet extending from the main pump chamber and configured to discharge a flow of material from the main pump chamber during operation; and a transition surface extending between the inner peripheral surface of the main pump chamber and the inner peripheral surface of the outlet, wherein the transition surface includes a cutwater configured to separate a working output stream of material in the outlet from a working recirculating flow of material in the main pump chamber, wherein the transition surface region includes one or more cavities located therein, and wherein the wear-resistant composition is attached at least partially within the one or more cavities.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены внутри корпусной части области переходной поверхности, в результате чего износостойкая композиция не открыта основной насосной камере.In some embodiments, one or more cavities are located within the body portion of the transition surface region such that the wear resistant composition is not exposed to the main pump chamber.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей включают в себя отверстие, расположенное на наружной поверхности футеровки насоса в области переходной поверхности.In some embodiments, the one or more cavities include an opening located on the outer surface of the pump lining in the region of the transition surface.

В некоторых вариантах осуществления футеровка насоса включает в себя по меньшей мере одну полость, включающую в себя два отверстия, расположенных на наружной поверхности на противоположных сторонах футеровки насоса, при этом износостойкая композиция расположена проксимально относительно водореза.In some embodiments, the pump lining includes at least one cavity including two openings located on an outer surface on opposite sides of the pump lining, with the wear resistant composition proximal to the cutwater.

В некоторых вариантах осуществления одна или более полостей расположены в пределах от около 5 до около 25 мм от переходной поверхности.In some embodiments, one or more cavities are located within a range of about 5 mm to about 25 mm from the transition surface.

В некоторых вариантах осуществления износостойкая композиция постепенно открывается, когда водорез и/или переходная поверхность подвергаются износу во время работы.In some embodiments, the wear-resistant composition gradually opens when the cutter and/or transition surface is subject to wear during operation.

Другие аспекты, признаки и преимущества станут очевидны из последующего подробного описания вместе с прилагаемыми чертежами, которые являются частью настоящего раскрытия и которые иллюстрируют, в качестве примера, принципы раскрываемых изобретений.Other aspects, features and advantages will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, which form a part of the present disclosure and which illustrate, by way of example, the principles of the disclosed inventions.

- 3 043765- 3 043765

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Прилагаемые чертежи облегчают понимание различных вариантов осуществления.The accompanying drawings facilitate understanding of the various embodiments.

Фиг. 1 - схематический вид спереди в поперечном разрезе рабочего колеса шламового насоса для центробежного шламового насоса.Fig. 1 is a schematic front cross-sectional view of a slurry pump impeller for a centrifugal slurry pump.

Фиг. 2 - схематический вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе насосной лопатки рабочего колеса насоса для центробежного шламового насоса в соответствии с вариантом осуществления.Fig. 2 is an enlarged cross-sectional schematic view of a pump impeller pump blade for a centrifugal slurry pump according to an embodiment.

Фиг. 3 - вид в перспективе рабочего колеса шламового насоса для центробежного шламового насоса в соответствии с вариантом осуществления.Fig. 3 is a perspective view of a slurry pump impeller for a centrifugal slurry pump according to an embodiment.

Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе насосной лопатки рабочего колеса шламового насоса для центробежного шламового насоса в соответствии с вариантом осуществления.Fig. 4 is a cross-sectional view of a pump blade of a slurry pump impeller for a centrifugal slurry pump according to an embodiment.

Фиг. 5 - вид в поперечном разрезе футеровки для центробежного шламового насоса.Fig. 5 is a cross-sectional view of a lining for a centrifugal slurry pump.

Фиг. 6-11 - схематические виды в увеличенном масштабе водореза футеровки для центробежного шламового насоса в соответствии с различными вариантами осуществления.Fig. 6-11 are schematic enlarged views of a cutwater lining for a centrifugal slurry pump in accordance with various embodiments.

Фиг. 12 - вид в поперечном разрезе футеровки для центробежного шламового насоса в соответствии с вариантом осуществления.Fig. 12 is a cross-sectional view of a lining for a centrifugal slurry pump in accordance with an embodiment.

Фиг. 12A - вид в разрезе футеровки на фиг. 12.Fig. 12A is a sectional view of the lining of FIG. 12.

Фиг. 13 - вид с местным разрезом футеровки в соответствии с вариантом осуществления.Fig. 13 is a sectional view of a lining in accordance with an embodiment.

Фиг. 14, 15 - схематические виды водореза футеровки для центробежного шламового насоса в соответствии с другими вариантами осуществления.Fig. 14, 15 are schematic views of a cutwater lining for a centrifugal slurry pump in accordance with other embodiments.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

С помощью описываемого здесь способа было обнаружено, что может быть изготовлено композитное металлическое изделие, которое находит применение в качестве изнашиваемого компонента для использования в промышленности переработки минерального сырья. В частности, было обнаружено, что, когда одна или более полостей были сформированы во время процесса литья металлического компонента, одна или более полостей не оказывали существенного влияния на конструктивную целостность металлического компонента, а также позволяли прикрепить износостойкую композицию в твердом виде в одну или более полостей, чтобы изготовить композитное металлическое изделие с увеличенными характеристиками износостойкости.Using the method described herein, it has been discovered that a composite metal product can be produced that finds use as a wear component for use in the mineral processing industry. In particular, it was found that when one or more cavities were formed during the casting process of a metal component, the one or more cavities did not significantly affect the structural integrity of the metal component and also allowed the wear resistant composition to be attached in solid form to the one or more cavities to produce a composite metal product with increased wear resistance characteristics.

В некоторых вариантах осуществления описываемый здесь способ может использоваться для изготовления композитного металлического изнашиваемого компонента, включающего в себя износостойкую композицию, вставленную и прикрепленную внутри компонента рядом или проксимально относительно областей изнашиваемого компонента, которые подвергаются значительному износу во время работы. Например, описываемый здесь способ может быть использован для изготовления композитного металлического рабочего колеса шламового насоса, которое может состоять из композиции основного металла, включая износостойкий материал, прикрепленный внутри полостей, сформированных во время процесса литья композиции основного металла. Износостойкий материал может быть прикреплен внутри полостей, которые могут быть расположены внутри корпуса рабочего колеса шламового насоса, состоящего из композиции основного металла, рядом или проксимально относительно переднего края насосных лопаток рабочего колеса шламового насоса и/или расположены в корпусе рабочего колеса в других местах, которые могут подвергаться значительному износу во время работы.In some embodiments, the method described herein can be used to fabricate a composite metal wear component including a wear-resistant composition inserted and secured within the component adjacent to or proximal to areas of the wear component that are subject to significant wear during operation. For example, the method described herein may be used to manufacture a composite metal slurry pump impeller, which may be composed of a base metal composition including a wear resistant material bonded within cavities formed during the casting process of the base metal composition. The wear-resistant material may be attached within cavities that may be located within the slurry pump impeller housing composed of a base metal composition adjacent to or proximal to the leading edge of the slurry pump impeller pump vanes and/or located within the impeller housing at other locations that may be subject to significant wear and tear during operation.

В некоторых вариантах осуществления могут быть изготовлены другие типы композитных металлических изнашиваемых компонентов, в которых износостойкий материал может быть прикреплен внутри полостей, расположенных рядом или проксимально относительно областей, подвергаемых значительному износу. Например, металлическая футеровка для центробежного шламового насоса может быть изготовлена из композиции основного металла, включая износостойкий материал, прикрепленный внутри полостей, расположенных рядом или проксимально относительно водореза металлической футеровки. В соответствии с описываемым способом могут быть изготовлены другие примеры типов металлических изнашиваемых компонентов, которые могут найти применение для использования с мельницами, дробилками и износными пластинами.In some embodiments, other types of composite metal wear components may be fabricated in which wear-resistant material may be attached within cavities adjacent or proximal to areas subject to significant wear. For example, a metal lining for a centrifugal slurry pump may be made from a base metal composition, including wear resistant material, bonded within cavities adjacent or proximal to the metal lining's cutwater. Other examples of types of metal wear components that may find application for use with mills, crushers and wear plates can be manufactured in accordance with the described method.

В некоторых вариантах осуществления износостойкий материал расположен таким образом, что он заключен внутри основного корпуса металлического изнашиваемого компонента, где основные рабочие поверхности металлического изнашиваемого компонента состоят из композиции основного металла. Это позволяет не изменять гидродинамические рабочие поверхности изнашиваемого компонента из-за включения износостойкого материала. В этом варианте осуществления, когда основной корпус металлического изнашиваемого компонента начинает изнашиваться во время работы, металлический изнашиваемый компонент открывается для воздействия, что затем замедляет скорость износа, испытываемого металлическим изнашиваемым компонентом.In some embodiments, the wear material is positioned such that it is enclosed within a metal wear component main body, wherein the main working surfaces of the metal wear component are composed of a base metal composition. This makes it possible not to change the hydrodynamic working surfaces of the wear component due to the inclusion of wear-resistant material. In this embodiment, when the main body of the metal wear component begins to wear during operation, the metal wear component is exposed to impact, which then slows down the rate of wear experienced by the metal wear component.

В варианте осуществления предлагается способ изготовления композитного металлического изделия, которое может быть использовано в качестве композитного металлического изнашиваемого компонента. Способ включает следующие этапы, на которых осуществляют:An embodiment provides a method for manufacturing a composite metal product that can be used as a composite metal wear component. The method includes the following steps, which include:

- 4 043765 (ii) вставку износостойкой композиции в твердом виде в одну или более полостей, сформированных в компоненте, состоящем из композиции основного металла; и (iii) прикрепление износостойкой композиции в одной или более полостей компонента, состоящего из композиции основного металла, чтобы сформировать композитное металлическое изделие.- 4 043765 (ii) inserting a wear-resistant composition in solid form into one or more cavities formed in a component consisting of a base metal composition; and (iii) attaching the wear-resistant composition to one or more cavities of the component consisting of the base metal composition to form a composite metal product.

В описываемом здесь способе этап (i) литья может включать размещение одной или более формирующих полость частей в литейной форме для компонента. Литейная форма для компонента может иметь форму композитного металлического изделия, которое может быть использовано для композитного металлического изнашиваемого компонента. Формирующие полость части обеспечивают, что, когда композицию основного металла вводят в литейную форму в жидком виде, композиция основного металла окружает формирующие полость части, обеспечивая, что места литейной формы, занятые формирующими полость частями, не заполняются жидкой композицией основного металла. Именно в этих местах формируются полости. Поэтому формирующие полость части имеют форму, обеспечивающую получение последующей формы внутренней поверхности полостей. В предпочтительном варианте формирующие полость части имеют цилиндрическую или кубовидную форму, в результате чего получают полости, имеющие цилиндрическую или кубовидную форму внутренней поверхности.In the method described herein, casting step (i) may include placing one or more cavity-forming parts in a mold for the component. The component mold may be in the shape of a composite metal product, which may be used for the composite metal wear component. The cavity-forming parts ensure that when the base metal composition is introduced into the mold in liquid form, the base metal composition surrounds the cavity-forming parts, ensuring that the mold spaces occupied by the cavity-forming parts are not filled with the liquid base metal composition. It is in these places that cavities form. Therefore, the cavity-forming parts are shaped to provide the subsequent shape of the inner surface of the cavities. Preferably, the cavity-forming parts are cylindrical or cuboid in shape, resulting in cavities having a cylindrical or cuboidal inner surface.

Композиции основного металла в литейной форме обеспечивают возможность охлаждаться и отвердевать, формируя компонент, состоящий из композиции основного металла. Формирующие полость части могут быть расположены внутри композиции основного металла после охлаждения и отверждения компонента.The base metal compositions in the mold provide the ability to cool and solidify to form a component consisting of the base metal composition. The cavity-forming parts may be located within the base metal composition after the component has cooled and cured.

В качестве альтернативы формирующие полость части могут быть образованы из материала, который разрывается или иным образом конструктивно разрушается из-за усадки композиции основного металла, когда она охлаждается и отвердевает.Alternatively, the cavity-forming parts may be formed from a material that ruptures or otherwise fails structurally due to shrinkage of the base metal composition as it cools and solidifies.

Для обеспечения полостей в компоненте основного металла после охлаждения и отверждения жидкого основного металла одна или более формирующие полость части или их оставшиеся фрагменты могут быть удалены из композиции основного металла. Подходящие методы удаления могут включать в себя сверление и/или другую механическую обработку компонента.To provide cavities in the base metal component, after cooling and solidification of the liquid base metal, one or more cavity-forming parts or remaining fragments thereof may be removed from the base metal composition. Suitable removal methods may include drilling and/or other machining of the component.

В варианте осуществления одна или более формирующих полость частей могут быть образованы из материала, имеющего коэффициент теплового расширения подобный или по существу такой же, как коэффициент теплового расширения композиции основного металла. Дополнительно, формирующие полость части могут иметь более высокую температуру размягчения, чем температура заливки жидкой композиции основного металла. Например, одна или более формирующих полость частей могут состоять из материала, выбираемого из стали или другого металлического сплава, или одна или более формирующих полость частей могут состоять из углерода или графита.In an embodiment, the one or more cavity-forming parts may be formed from a material having a coefficient of thermal expansion similar or substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the base metal composition. Additionally, the cavity-forming parts may have a higher softening temperature than the pouring temperature of the liquid base metal composition. For example, the one or more cavity-forming parts may be composed of a material selected from steel or other metal alloy, or the one or more cavity-forming parts may be composed of carbon or graphite.

В варианте осуществления одна или более формирующих полость частей включают в себя полый центр. Такая форма может способствовать разрыву или иному конструктивному разрушению одной или более формирующих полость частей из-за усадки композиции основного металла, когда она охлаждается и отвердевает во время этапа литья. Формирующие полость части, включающие в себя полый центр, могут иметь цилиндрическую или кубовидную форму и могут быть образованы из таких материалов, как стекло или кварцевое стекло. Перед вставкой формирующих полость частей с полым центром в литейную форму они могут быть подвергнуты предварительному ослаблению, например, путем нанесения насечек на поверхность формирующей полость части. Предварительное ослабление может дополнительно способствовать разрыву или иному конструктивному разрушению одной или более формирующих полость частей во время процесса литья, что облегчает удаление во время выполнения описываемого способа.In an embodiment, the one or more cavity-forming parts include a hollow center. Such a shape may contribute to rupture or other structural failure of one or more cavity-forming parts due to shrinkage of the base metal composition as it cools and solidifies during the casting step. The cavity-forming portions including the hollow center may be cylindrical or cuboidal in shape and may be formed from materials such as glass or quartz glass. Before inserting the cavity-forming parts with a hollow center into the mold, they may be pre-weakened, for example by scoring the surface of the cavity-forming part. Pre-weakening may further promote rupture or other structural failure of one or more cavity-forming parts during the casting process, thereby facilitating removal during the described method.

После удаления формирующих полость частей из компонента, сформированного из композиции основного металла, компонент может быть подвергнут термической обработке или отпуску, чтобы удалить любые остаточные напряжения, возникающие в результате формирования одной или более полостей.After removing the cavity-forming parts from the component formed from the base metal composition, the component may be heat treated or tempered to remove any residual stresses resulting from the formation of one or more cavities.

Композиция основного металла может быть выбрана из любого металла или металлического сплава, подходящего для литья изнашиваемых компонентов, такого как, например, чугун с высоким содержанием хрома. Износостойкая композиция в идеале будет иметь более высокую износостойкость, чем композиция основного металла, и может быть выбрана из материала с очень высокой износостойкостью, такого как карбид вольфрама. Карбид вольфрама может быть спеченным и/или может иметь размер зерна от 2 до 6 мкм. В предпочтительном варианте износостойкая композиция имеет цилиндрическую, кубовидную или кнопочную форму или имеет другую форму, которая изготавливается обычным способом. Было обнаружено, что изготавливаемая обычным способом форма, такая как цилиндрическая, кубовидная или кнопочная форма, как правило, является более дешевой, чем другие, более неправильные формы, что уменьшает стоимость изготовления описываемого здесь композитного металлического изнашиваемого компонента.The base metal composition may be selected from any metal or metal alloy suitable for casting wear components, such as, for example, high chromium cast iron. The wear resistant composition will ideally have higher wear resistance than the base metal composition and may be selected from a very wear resistant material such as tungsten carbide. Tungsten carbide may be sintered and/or may have a grain size of 2 to 6 microns. Preferably, the wear-resistant composition is cylindrical, cuboidal, button-shaped, or other shape that is manufactured in a conventional manner. It has been found that a conventionally produced shape, such as a cylindrical, cuboid or button shape, is generally less expensive than other, more irregular shapes, thereby reducing the cost of manufacturing the composite metal wear component described herein.

В варианте осуществления износостойкая композиция прикреплена в одной или более полостей в основном металле с помощью адгезива. Адгезив может быть высокую заполняющую способность и высокий предел прочности при растяжении. Например, адгезив может быть выбран из LOCTITE EA 9497, или 3M Scotch-weld 7236 B/A, или другого конструкционного эпоксидного клея, или высокопрочногоIn an embodiment, the wear-resistant composition is attached to one or more cavities in the base metal using an adhesive. The adhesive can have high filling capacity and high tensile strength. For example, the adhesive may be selected from LOCTITE EA 9497, or 3M Scotch-weld 7236 B/A, or other structural epoxy adhesive, or high strength

- 5 043765 фиксирующего герметика, такого как Loctite 620, Loctite 638 or Loctite 660. В качестве альтернативы износостойкая композиция прикреплена в одной или более полостей с помощью метода пайки. В качестве другой альтернативы или дополнительно к приведенным выше примерам крепления, износостойкий компонент может быть прикреплен в одной или более полостей с помощью механического блокирующего устройства, такого как, например, резьбовая пробка, устанавливаемая по горячей посадке пробка или устанавливаемая по точной посадке пробка, закрепленные с помощью высокопрочного фиксирующего герметика. Эти средства используют для предотвращения выхода износостойкого компонента из полости, в которой он закреплен, во время работы оборудования.- 5 043765 of an adhesive sealant such as Loctite 620, Loctite 638 or Loctite 660. Alternatively, the wear-resistant composition is bonded into one or more cavities using a soldering method. As another alternative or in addition to the above fastening examples, the wear resistant component may be secured in one or more cavities using a mechanical locking device, such as, for example, a screw plug, a shrink-fit plug, or a precision-fit plug secured with using a high-strength adhesive sealant. These means are used to prevent a wear-resistant component from leaving the cavity in which it is secured during operation of the equipment.

На фиг. 1 показан в поперечном разрезе изнашиваемый компонент в виде рабочего колеса 10 центробежного шламового насоса. Рабочее колесо 10 включает в себя задний диск 11 с четырьмя насосными лопатками 12, продолжающимися от диска в направлении по существу в линию с осью вращения рабочего колеса шламового насоса во время работы. Четыре насосные лопатки 12 включают в себя задний край 13 и передний край 14, при этом передний край 14 насосных лопаток расположен рядом с центром или глазом 16 рабочего колеса 10, где шлам входит во время работы соответствующего центробежного шламового насоса (не показан). Шлам проходит через глаз и затем перемещается за счет вращения рабочего колеса через проходы 6 между насосными лопатками 12. Насосные лопатки далее включают в себя противоположные боковые поверхности 7, 8, которые образуют проходы вместе с задним диском 11 и передним диском 21 (не показан на фиг. 1). Расположение и функция переднего края 14 насосных лопаток 12 означает, что эта часть рабочего колеса 10 шламового насоса подвергается значительной ударной эрозии и износу во время работы центробежного шламового насоса, это означает, что передний край 14 часто является местом с высокой степенью износа.In fig. 1 shows a cross-section of a wear component in the form of an impeller 10 of a centrifugal slurry pump. The impeller 10 includes a rear disc 11 with four pump vanes 12 extending from the disc in a direction substantially in line with the axis of rotation of the slurry pump impeller during operation. The four pump vanes 12 include a trailing edge 13 and a leading edge 14, with the leading edge 14 of the pump vanes located adjacent the center or eye 16 of the impeller 10 where slurry enters during operation of the associated centrifugal slurry pump (not shown). The slurry passes through the eye and is then moved by the rotation of the impeller through passages 6 between pump vanes 12. The pump vanes further include opposing side surfaces 7, 8 which form passages together with rear disc 11 and front disc 21 (not shown in FIG. . 1). The location and function of the leading edge 14 of the pump vanes 12 means that this portion of the slurry pump impeller 10 is subject to significant impact erosion and wear during operation of the centrifugal slurry pump, which means that the leading edge 14 is often a high wear area.

На фиг. 2 показан вид в разрезе в увеличенном масштабе части рабочего колеса насоса в общем виде рабочего колеса на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, множество полостей 20 расположены внутри рабочего колеса в корпусной части насосных лопаток 12 между противоположными основными боковыми поверхностями насосных лопаток 12. Отверстия 22 полостей 20 расположены в верхней поверхности 9 насосных лопаток 12, и полости продолжаются от верхней поверхности 9 внутрь корпуса насосной лопатки 12 в направлении заднего диска 11. Полости 20 могут быть образованы таким образом, что они проходят в корпус диска 11 рабочего колеса в направлении по существу в линию с направлением оси вращения, и они могут продолжаться до тех пор, пока основание полости не будет расположено на линии, на которой основание насосной лопатки 12 встречается с задним диском 11.In fig. 2 shows a sectional view on an enlarged scale of part of the pump impeller in the general view of the impeller in FIG. 1. As shown in FIG. 2, a plurality of cavities 20 are located inside the impeller in the body portion of the pump vanes 12 between the opposite main side surfaces of the pump vanes 12. The holes 22 of the cavities 20 are located in the top surface 9 of the pump vanes 12, and the cavities extend from the top surface 9 into the body of the pump vanes 12. in the direction of the rear disk 11. The cavities 20 may be formed such that they extend into the impeller disk body 11 in a direction substantially in line with the direction of the axis of rotation, and they may continue until the base of the cavity is located in line, where the base of the pump vane 12 meets the rear disk 11.

На фиг. 3 показан схематический вид рабочего колеса для центробежного шламового насоса в общем виде рабочего колеса на фиг. 1, где показан передний диск 21. Отверстия 22 полостей 20 расположены в переднем диске 21 рабочего колеса, и полости продолжаются внутрь корпуса насосных лопаток 12 в направлении заднего диска 11. Полости могут быть образованы таким образом, что они проходят в корпус диска 11 рабочего колеса в направлении по существу в линию с осью вращения, и полости 20 могут останавливаться в точке, расположенной на линии, на которой основание насосной лопатки 12 встречается с диском 11. Полости 20 могут иметь цилиндрическую форму с отверстием 22 на одном конце и дном на другом конце (не показано) и боковыми стенками. Полости могут включать в себя центральную осевую линию, которая по существу параллельна противоположным боковым стенкам насосных лопаток, продолжающихся между передним диском 21 и задним диском 11.In fig. 3 shows a schematic view of an impeller for a centrifugal slurry pump in the general view of the impeller in FIG. 1, which shows the front disk 21. The openings 22 of the cavities 20 are located in the front impeller disk 21, and the cavities extend into the body of the pump blades 12 towards the rear disk 11. The cavities can be formed in such a way that they extend into the body of the impeller disk 11 in a direction substantially in line with the axis of rotation, and the cavities 20 may stop at a point located on the line where the base of the pump vane 12 meets the disk 11. The cavities 20 may be cylindrical in shape with an opening 22 at one end and a bottom at the other end (not shown) and side walls. The cavities may include a central centerline that is substantially parallel to opposing side walls of the pump vanes extending between the front disk 21 and the rear disk 11.

Полости 20, показанные на фиг. 2, имеют круглое отверстие 22 и по существу цилиндрическую форму, когда они продолжаются в корпус насосной лопатки 12. Полости 20 получают во время процесса литья рабочего колеса с использованием описываемого выше способа. Форма полостей, показанная на фиг. 2, указывает, что цилиндрические формирующие полость части были использованы во время процесса литья и что формирующие полость части были после этого удалены, оставляя полости в насосных лопатках 12 рабочего колеса 10.The cavities 20 shown in FIG. 2 have a circular opening 22 and a substantially cylindrical shape as they extend into the pump vane housing 12. The cavities 20 are produced during the impeller casting process using the method described above. The shape of the cavities shown in Fig. 2 indicates that cylindrical cavity-forming parts were used during the casting process and that the cavity-forming parts were thereafter removed, leaving cavities in the pump vanes 12 of the impeller 10.

Износостойкий материал, который может быть выполнен в виде цилиндра, который может быть немного меньше по диаметру, чем полости 20, может быть вставлен в полости после того, как рабочее колесо было отлито. Износостойкий материал может состоять из любого подходящего материала, который имеет более высокую износостойкость по сравнению с металлической композицией, используемой для литья корпуса рабочего колеса. В предпочтительном варианте износостойкий материал может быть выбран из цилиндра из спеченного карбида вольфрама, имеющего цилиндрическую форму, которая немного меньше полостей 20. Износостойкий материал может быть прикреплен внутри полостей посредством адгезива или методом пайки. На фиг. 4 износостойкий материал 54 может быть дополнительно закреплен с помощью способа механического крепления, такого как резьбовая пробка 55, устанавливаемая по горячей посадке пробка или устанавливаемая по точной посадке пробка, закрепленные с помощью высокопрочного фиксирующего герметика. После крепления внутри полостей износостойкий материал 54 обеспечивает, что насосные лопатки 12 рабочего колеса 14 имеют композитный вид, в котором корпус насосной лопатки 14 состоит из металлической композиции, используемой для литья рабочего колеса, а полости 20 заполнены износостойкой композицией.The wear resistant material, which may be in the form of a cylinder that may be slightly smaller in diameter than the cavities 20, may be inserted into the cavities after the impeller has been cast. The wear-resistant material may consist of any suitable material that has superior wear resistance compared to the metal composition used to cast the impeller housing. Preferably, the wear resistant material may be selected from a sintered tungsten carbide cylinder having a cylindrical shape that is slightly smaller than the cavities 20. The wear resistant material may be attached within the cavities by an adhesive or by soldering. In fig. 4, wear resistant material 54 may be further secured by a mechanical fastening method such as a threaded plug 55, a shrink fit plug, or a precision fit plug secured with a high strength locking sealant. Once secured within the cavities, the wear-resistant material 54 ensures that the pump vanes 12 of the impeller 14 have a composite appearance in which the body of the pump vane 14 is composed of the metal composition used to cast the impeller and the cavities 20 are filled with the wear-resistant composition.

Рабочее колесо 10, как показано на фиг. 2, включает в себя передний край, который состоит из металлической композиции, используемой для литья рабочего колеса 10. Рядом или проксимально относиThe impeller 10, as shown in FIG. 2 includes a leading edge which consists of a metal composition used to cast the impeller 10. Adjacent or proximal to

- 6 043765 тельно переднего края имеется полость 20, которая включает в себя износостойкий материал, прикрепленный внутри. Множество полостей 20 с износостойким материалом, вставленным и прикрепленным в них, и распределение на расстоянии друг от друга этих структур на корпусе 10 рабочего колеса обеспечивают, что любые остаточные напряжения в композиции основного металла рабочего колеса будут ниже, чем предел текучести композиции основного металла. Дополнительно, эти напряжения могут быть уменьшены или устранены с помощью последующей термической обработки. Как можно увидеть, расположение полостей 20 и износостойкого материала, прикрепленного в них, обеспечивает, что износостойкий материал не открыт для воздействия проходов 6 через рабочее колесо. Это обеспечивает, что изменение рабочего колеса шламового насоса путем включения износостойкого материала в определенных местах не влияет на гидродинамические свойства рабочего колеса.- 6 043765 At the front edge there is a cavity 20, which includes wear-resistant material attached inside. The plurality of cavities 20 with wear-resistant material inserted and attached thereto, and the spacing of these structures on the impeller body 10 ensure that any residual stresses in the impeller base metal composition will be lower than the yield strength of the base metal composition. Additionally, these stresses can be reduced or eliminated by subsequent heat treatment. As can be seen, the arrangement of the cavities 20 and the wear-resistant material attached thereto ensures that the wear-resistant material is not exposed to the passages 6 through the impeller. This ensures that modifying the slurry pump impeller by incorporating wear-resistant material at certain locations does not affect the hydrodynamic properties of the impeller.

Во время работы металлическая композиция рабочего колеса 10 начнет изнашиваться в определенных местах, таких как передний край 14 насосной лопатки 12. Это приведет к тому, что износостойкий материал с более высокой износостойкостью станет открытым для воздействия абразивного процесса при работе центробежного шламового насоса. В это время скорость износа будет уменьшаться из-за более высокой износостойкости износостойкого материала, прикрепленного внутри полостей 20. Полезным эффектом этого будет уменьшение общей скорости износа рабочего колеса 10 и увеличение его срока службы.During operation, the metal composition of the impeller 10 will begin to wear at certain locations, such as the leading edge 14 of the pump blade 12. This will cause the higher wear resistance wear material to become exposed to the abrasive process of operating the centrifugal slurry pump. At this time, the wear rate will decrease due to the higher wear resistance of the wear-resistant material attached inside the cavities 20. The beneficial effect of this will be to reduce the overall wear rate of the impeller 10 and increase its service life.

На фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления изнашиваемого компонента, который имеет вид футеровки 50 для центробежного шламового насоса. Футеровка 50 выполнена в виде улиты и включает в себя насосную камеру 52 и выпускное отверстие 51. Футеровка 50 включает в себя переходную поверхность 70, продолжающуюся между внутренней периферийной поверхностью 71 основной насосной камеры и внутренней периферийной поверхностью 72 выпускного отверстия, при этом переходная поверхность включает в себя водорез 53. Водорез 53 является частью футеровки 50, которая отделяет поток шлама от насосной камеры 52 и выпускного отверстия 51 во время работы центробежного шламового насоса. Водорез 53 часто представляет собой место значительного износа из-за ударной эрозии во время операции перекачивания шлама.In fig. 5 shows an alternative embodiment of a wear component that is in the form of a lining 50 for a centrifugal slurry pump. The lining 50 is volute-shaped and includes a pump chamber 52 and an outlet 51. The lining 50 includes a transition surface 70 extending between the main pump chamber inner peripheral surface 71 and the outlet inner peripheral surface 72, the transition surface including cutwater cutter 53. Cutwater cutter 53 is part of the lining 50 that separates the slurry flow from the pump chamber 52 and outlet 51 during operation of the centrifugal slurry pump. The cutwater 53 is often a site of significant wear due to impact erosion during the cuttings pumping operation.

На фиг. 6-11 показаны альтернативные варианты осуществления, в которых полости 20 сформированы во время процесса литья футеровки 50 в местах рядом с водорезом 53 футеровки 50 или на водорезе 53 футеровки 50. Футеровка типично будет состоять из композиции основного металла, и износостойкий материал будет далее прикреплен внутри полостей 20 с помощью адгезива или метода пайки. Износостойкий материал может быть выбран из спеченного карбида вольфрама и может быть в виде цилиндрических стержней.In fig. 6-11 show alternative embodiments in which cavities 20 are formed during the casting process of the lining 50 at locations adjacent to the cutwater 53 of the lining 50 or on the cutwater 53 of the lining 50. The lining will typically be composed of a base metal composition, and wear resistant material will be further attached within 20 cavities using adhesive or soldering method. The wear-resistant material may be selected from sintered tungsten carbide and may be in the form of cylindrical rods.

На фиг. 12, 12A и 13 показан вариант осуществления, в котором полость 20 сформирована во время процесса литья футеровки 50 на водорезе, при этом полость расположена в направлении, которое проходит от одной стороны футеровки 50 к другой стороне футеровки 50, это обеспечивает, что полость по существу параллельна оси вращения рабочего колеса насоса. Полость 20 в качестве альтернативы может быть получена с помощью механической обработки в водорезе после литья. После формирования полости 20 твердую вставку 54 вставляют в полость и закрепляют в положении с помощью адгезива и с помощью механических средств, которые в этом случае выполнены в виде резьбовых пробок 55, расположенных на каждом конце полости 20. Как можно увидеть, расположение полостей 20 и износостойкого материала 54, прикрепленного в них, обеспечивает, что износостойкий материал не открыт для воздействия насосной камеры 52 или выпускного отверстия 51 футеровки 50. Это обеспечивает, что изменение футеровки путем включения износостойкого материала рядом или проксимально относительно поверхности водореза 53 не влияет на гидродинамические свойства футеровки. Во время работы металлическая композиция футеровки 50 начнет изнашиваться в определенных местах, таких как водорез 53. Это приведет к тому, что износостойкий материал с более высокой износостойкостью станет открытым для воздействия абразивного процесса при работе центробежного шламового насоса. В это время скорость износа в месте расположения водореза будет уменьшаться из-за более высокой износостойкости износостойкого материала, прикрепленного внутри полости 20. Полезным эффектом этого будет уменьшение общей скорости износа футеровки 50 и увеличение ее срока службы.In fig. 12, 12A and 13 show an embodiment in which the cavity 20 is formed during the process of casting the lining 50 on a cutwater, the cavity being located in a direction that extends from one side of the lining 50 to the other side of the lining 50, this ensures that the cavity is substantially parallel to the axis of rotation of the pump impeller. The cavity 20 may alternatively be produced by machining in a cutwater after casting. Once the cavity 20 is formed, a solid insert 54 is inserted into the cavity and secured in position by adhesive and mechanical means, which in this case are screw plugs 55 located at each end of the cavity 20. As can be seen, the arrangement of the cavities 20 and wear-resistant material 54 attached therein ensures that the wear resistant material is not exposed to the pump chamber 52 or the outlet 51 of the lining 50. This ensures that altering the lining by including wear resistant material adjacent or proximal to the surface of the cutwater 53 does not affect the hydrodynamic properties of the lining. During operation, the metal composition of the lining 50 will begin to wear at certain locations, such as the cutwater 53. This will cause the higher wear resistance wear material to become exposed to the abrasive process of operating the centrifugal slurry pump. At this time, the wear rate at the cutwater location will decrease due to the higher wear resistance of the wear resistant material attached inside the cavity 20. The beneficial effect of this will be to reduce the overall wear rate of the lining 50 and increase its service life.

На фиг. 14 и 15 показан вариант осуществления, в котором твердая вставка 54 имеет паз 56 и соответствующий паз 57 обеспечен в полости 20. Это позволяет опционально использовать пружинное стопорное кольцо 58 для механического закрепления твердой вставки в положении.In fig. 14 and 15 show an embodiment in which the solid insert 54 has a groove 56 and a corresponding groove 57 is provided in the cavity 20. This allows the optional use of a snap ring 58 to mechanically secure the solid insert in position.

Еще одним преимуществом описываемого здесь способа является то, что модификацией, требуемой в отношении литья исходного изнашиваемого компонента, является размещение формирующих полость частей в стандартной литейной форме для изнашиваемого компонента. В результате получают конечную отливку, имеющую внешний вид, точно такой же, что и исходная деталь, за исключением того, что она будет иметь полости, обеспеченные для вставки износостойкого материала.Another advantage of the method described herein is that the modification required to the casting of the original wear component is the placement of the cavity forming parts in a standard wear component mold. The result is a final casting having an appearance exactly the same as the original part, except that it will have cavities provided for the insertion of wear-resistant material.

В приведенном выше описании некоторых вариантов осуществления для полной ясности была использована конкретная терминология. Однако изобретение не ограничено выбранными конкретными терминами, и следует понимать, что каждый конкретный термин включает в себя другие технические эквиваленты, которые работают аналогичным образом для выполнения аналогичных технических задач.In the above description of certain embodiments, specific terminology has been used for clarity. However, the invention is not limited to the specific terms selected, and it should be understood that each specific term includes other technical equivalents that operate in a similar manner to accomplish similar technical objectives.

--

Claims

Terms such as left and right, front and back, above and below, etc. are used as convenient words to provide points of reference and should not be construed as limiting terms.

In this description, the word containing should be understood in its open sense, i.e. in the sense of including, and it is not limited to its closed sense, i.e. meaning consisting only of. The corresponding sense refers to the corresponding words contain, contains, contained, etc., where they are used.

Further, only certain embodiments of the invention(s) are described above, and changes, modifications and additions may be made thereto without departing from the scope and spirit of the disclosed embodiments, which embodiments are illustrative and non-limiting.

Moreover, the invention(s) have been described with respect to what are currently considered to be the most practical and preferred embodiments, and it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but rather, it covers various modifications and equivalent devices found within the essence and scope of the invention(s). Also, various embodiments described above may be implemented in combination with other embodiments, for example, aspects of one embodiment may be combined with aspects of another embodiment. Additionally, each independent feature or component of any given device may form an additional embodiment.

List of reference items:

6 - channels;

7, 8 - opposite side surfaces;

9 - upper surface;

10 - impeller;

11 - rear disc;

12 - pump blade;

13 - rear edge;

14 - leading edge;

16 - eye of the impeller;

20 - cavity;

21 - front disc;

22 - hole;

50 - lining;

52 - pumping chamber;

51 - outlet;

53 - cutwater;

54 - solid insert;

55 - threaded plug;

56 - groove in solid insert;

57 - groove in the cavity;

58 - spring retaining ring;

70 - transition surface;

71 - inner peripheral surface of the pump chamber;

72 - inner peripheral surface of the outlet.

CLAIM

1. A slurry pump impeller comprising a main body portion including a rear disk with an inner main surface with an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pump vanes extending from the inner main surface of the rear disk, the pump vanes being spaced apart from each other , each pump blade includes opposing main side surfaces, a leading edge in a region of a central axis and a trailing edge in a region of an outer peripheral edge of a rear disk with a passage between adjacent pump blades, wherein the main body portion is composed of a base metal composition and includes one or more cavities located therein, wherein one or more cavities includes a wear-resistant composition attached therein, wherein the wear-resistant composition is enclosed within the main body portion of the impeller, resulting in the running surfaces of the impeller, including the surfaces of the pump blades, the leading edge of the pump blades and passages, are composed of a base metal composition without including a wear-resistant composition, wherein the wear-resistant composition has higher wear resistance than the base metal composition.

2. The slurry pump impeller according to claim 1, containing a front disk having an internal

-