專利名稱：一種密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心泵，特別是 一種密封性能優(yōu)異，且能有效防止碳化硅陶瓷的過(guò)流腔爆裂的、用于料漿輸送的化工泵。
背景技術(shù)：
料漿泵屬于化工泵范疇(相對(duì)于清水泵而言)，是一種液體輸送設(shè)備。泵以工作原理區(qū)分，有離心泵、齒輪泵等，以離心泵為例，主要包括泵體、主軸、軸承座、葉輪等，葉輪設(shè)置在泵體內(nèi)部的流體腔內(nèi)，依靠主軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力工作。泵體上設(shè)進(jìn)口管和出口管，作為流體的進(jìn)出端。由于料漿泵適用的工況比較惡劣，如用來(lái)輸送酸、堿性清液或含有大量砂石的料漿等，冶金行業(yè)各類腐性礦漿、環(huán)保行業(yè)的各種污水。所以，對(duì)于料漿泵不僅需要良好的密封性，尤其要求具有很強(qiáng)的耐磨和耐腐蝕性。考慮到過(guò)流部件的材料要耐磨耐腐蝕，所以現(xiàn)有的用于料漿的離心泵，其泵體和葉輪都盡可能采用高硬度的材質(zhì)，比如使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE，簡(jiǎn)稱UHPE)的工程塑料，雖然該工程塑料有著優(yōu)良的耐磨性能和耐腐性能，但是由于UHPE的使用條件的限制，此類型的離心泵工作溫度最高只能達(dá)到80°C，即使是通過(guò)改性的UHPE，其使用溫度目前也只能達(dá)到90°C，使用溫度已經(jīng)成為UHPE工程塑料料漿泵發(fā)展的瓶頸。另一方面，碳化硅(SiC)陶瓷材料是一種高硬度的材料，在如礦山選料等領(lǐng)域，有直接采用碳化硅陶瓷材料作為設(shè)備內(nèi)襯提高耐磨性的應(yīng)用，但是，由于碳化硅陶瓷材料硬度高、脆的特性，直接應(yīng)用為泵體的過(guò)流部件存在一些技術(shù)障礙，主要問(wèn)題有受限于燒結(jié)工藝，尺寸做不大；加工困難，尺寸精度低、密封性能難以提高；在高壓下容易爆裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決背景技術(shù)所述的碳化硅陶瓷材料在泵上的應(yīng)用的問(wèn)題，發(fā)明一種制造簡(jiǎn)單、密封性能好、防爆裂的碳化硅陶瓷離心泵。為此，采取的技術(shù)手段是
一種密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，包括由殼體和殼體內(nèi)部的碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔構(gòu)成的泵體，泵體上有進(jìn)口管和出口管，其特征在于在碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔和殼體之間，還設(shè)有密封保護(hù)層。所述的密封保護(hù)層設(shè)置在碳化硅陶瓷流體腔的徑向外圍，針對(duì)的是流體腔的受力方向。優(yōu)選的碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔是多個(gè)內(nèi)襯組件組合而成的腔體，其中包括有環(huán)狀的圓周殼內(nèi)襯組件，該組件的四壁在泵運(yùn)行時(shí)，受的壓力最大。所以，在圓周殼內(nèi)襯組件的外圍設(shè)有密封保護(hù)層。優(yōu)選的密封保護(hù)層固定在殼體上。具體連接方式是殼體上設(shè)有安裝工藝孔，密封保護(hù)層通過(guò)安裝工藝孔固定在殼體上。此舉還不僅解決了固定問(wèn)題，還能有效減少密封保護(hù)層的熱膨脹變形。
優(yōu)選的殼體是由圓周殼、前壓蓋、后壓蓋、前壓盤、接座盤和進(jìn)口法蘭組合而成的密封腔體，可以是金屬的，也可以是其他可用于制造泵體的材質(zhì)。與此對(duì)應(yīng)的，圓周殼的內(nèi)側(cè)和前后壓蓋連接圓周殼的一側(cè)均設(shè)有保護(hù)層，組合成本發(fā)明的完整密封保護(hù)層。所述的密封保護(hù)層是有機(jī)非金屬材料層，包括工程塑料層、橡膠(包括合成橡膠)層。與殼體內(nèi)表面是熱壓成形(模壓、注塑、擠壓)固定。進(jìn)一步優(yōu)選，為了提高密封保護(hù)的效果，在進(jìn)、出口管中也設(shè)有密封保護(hù)層。本發(fā)明的有益效果是
1，利用密封保護(hù)層的韌性，對(duì)應(yīng)著離心力方向，對(duì)硬度高但很脆的碳化硅陶瓷腔體進(jìn)行緩沖保護(hù)，防爆防開裂，提高整個(gè)泵的使用壽命。2，密封保護(hù)層具有良好的可加工性，可以組成密封水平較高的密封層。由于碳化 硅陶瓷腔體密封工藝難度太高，所以傳統(tǒng)技術(shù)依靠殼體補(bǔ)充密封，本發(fā)明將殼體的金屬密封變化為保護(hù)層密封，性能更好、制造更簡(jiǎn)單。3，作為碳化硅陶瓷腔體外圍的固定、密封、保護(hù)裝置，還有耐腐蝕要求，本發(fā)明的密封保護(hù)層耐腐蝕能力比殼體強(qiáng)的多，可以提高泵的使用壽命。


圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2，本發(fā)明的側(cè)面剖視圖。圖3，前壓蓋和側(cè)保護(hù)層的結(jié)構(gòu)圖。圖4，圓周殼和圓周保護(hù)層的結(jié)構(gòu)圖。圖中，I—碳化硅陶瓷進(jìn)口管襯，2—一碳化硅陶瓷前蓋襯，3—圓周殼內(nèi)襯組件，4—碳化硅陶瓷后蓋襯，5—出口管管襯，6—進(jìn)口法蘭，7—前壓盤，8—前壓蓋，9——圓周殼，10——后壓蓋，11——接座盤，12——葉輪，13——并帽，14——泵體，
15——主軸，16——軸承座，17——進(jìn)口管，18——出口管，19——圓周保護(hù)層，20——側(cè)面保護(hù)層，21—安裝工藝孔。
具體實(shí)施例方式如圖I的外形圖，泵體14上具有進(jìn)口管17和出口管18，液體(包括本發(fā)明所特別適用的料漿等具有高磨損能力的流體)就是從這里進(jìn)出整個(gè)泵。結(jié)合圖2可知，本發(fā)明的離心泵同樣具有軸承座16和主軸15，和軸承座16連接的是泵體14的接座盤11，進(jìn)口處設(shè)置進(jìn)口法蘭6。主軸15穿入泵體14內(nèi)部，主軸上連接碳化硅陶瓷葉輪12，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，帶動(dòng)流體流動(dòng)。殼體和碳化硅陶瓷流體腔的結(jié)構(gòu)
按照?qǐng)D2的實(shí)施例，泵體14由殼體和流體腔兩部分構(gòu)成。殼體使用具有較高強(qiáng)度、易于加工的材料制成，普遍采用的較多是球墨鑄鐵材料，可以金加工、穿孔、攻螺紋等，方便固定和連接，當(dāng)然也可以是工程塑料等非金屬材料制造。本實(shí)施例中，為安裝和組合方便，根據(jù)泵體的外形，殼體由進(jìn)口法蘭6、前壓盤7、前壓蓋8、圓周殼9、后壓蓋10和接座盤11組合而成，進(jìn)口管19安排在進(jìn)口法蘭6上，連通到圓周殼9內(nèi)，圓周殼9上同時(shí)設(shè)置出口管20，前、后壓蓋都是環(huán)形，合在圓周殼兩側(cè)，前后壓蓋外側(cè)分別合在進(jìn)口法蘭6和接座盤11，這些部件以螺栓連接,并要求密封連接,構(gòu)成一個(gè)密封的泵體殼。為提高泵的耐磨、防腐蝕性能，殼體內(nèi)的流體腔是碳化硅陶瓷材料的。為解決碳化硅陶瓷材料難以加工大尺寸的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)施例中，采取拼裝組合的方式制造流體腔流體腔由碳化硅陶瓷進(jìn)口管襯I、碳化硅陶瓷前蓋襯2、圓周殼內(nèi)襯組件3、碳化硅陶瓷后蓋襯
4、出口管管襯5這五個(gè)部件拼接組合成完整的碳化硅陶瓷流體腔。其中，圓環(huán)形的圓周殼內(nèi)襯組件3的四壁是承受葉輪旋轉(zhuǎn)離心力最大的組件，本發(fā)明的密封保護(hù)層重點(diǎn)保護(hù)這個(gè)組件。具體的連接結(jié)構(gòu)圓周殼內(nèi)襯組件3設(shè)置在圓周殼9內(nèi)，圓周殼內(nèi)襯組件3的兩側(cè)分別設(shè)置前蓋襯2和后蓋襯4，合成一個(gè)腔體，前后蓋襯分別以前后壓蓋8、10和圓周殼9的固定連接限位；進(jìn)口管襯I連接前蓋襯2的開口，以進(jìn)口法蘭6固定；出口管襯5和圓周殼內(nèi)襯組件3側(cè)面的開口連接；接座盤11連接在后壓蓋10上。這個(gè)優(yōu)選的連接結(jié)構(gòu)綜合 考慮了制造和裝配方便，同時(shí)也保證了殼體對(duì)流體腔的可靠固定。前壓蓋8和后壓蓋10與圓周殼9連接的一側(cè)，以及圓周殼9的內(nèi)側(cè)，組合以后是包覆在圓周殼內(nèi)襯組件3的殼體部分，按照本發(fā)明的優(yōu)選，需要設(shè)置密封保護(hù)層。具體的，前后壓蓋上固定有側(cè)保護(hù)層20，圓周殼9圈內(nèi)側(cè)固定有圓周保護(hù)層19，密封連接組合成完整的密封保護(hù)層。密封保護(hù)層優(yōu)選使用工程塑料，與殼體的連接，以圖3所示的前壓蓋8為例在前壓蓋8的需要固定側(cè)保護(hù)層20的一側(cè)，布置多個(gè)安裝工藝孔21，側(cè)保護(hù)層20通過(guò)熱壓固定上去，安裝工藝孔21的結(jié)構(gòu)形成了卯榫固定，保證側(cè)保護(hù)層20和金屬的前壓蓋8的可靠固定。同時(shí)還能減少因工程塑料熱脹冷縮引起的固定失效。為進(jìn)一步提高密封效果，設(shè)置殼體的密封。前壓蓋8和前蓋襯2之間以及后壓蓋10和后蓋襯4之間均設(shè)有密封圈。再有，在殼體和碳化硅陶瓷部件的接觸部分，為減少磨損和沖擊，在前壓盤7和前蓋襯2之間，以及接座盤11和后蓋襯4之間，設(shè)置緩沖墊片。本發(fā)明的碳化硅陶瓷葉輪12，中心具有碳化硅陶瓷的并帽13，這樣保證所有過(guò)流部件都是碳化硅陶瓷材料。本發(fā)明將碳化硅陶瓷材料引入到離心泵中，采取密封保護(hù)層的技術(shù)方案克服碳化硅陶瓷材料脆的弱點(diǎn)，大幅度提高了這種泵的耐壓、防爆、防裂能力(實(shí)踐中，液體不具備爆炸的能量，一般以開裂居多)，提高了泵的使用壽命。而且，將密封要求從金屬殼體和碳化硅內(nèi)腔轉(zhuǎn)移到了密封保護(hù)層和金屬殼體上，密封效果和防腐蝕能力強(qiáng)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，抗磨損能力超過(guò)一般不銹鋼5倍，而且疲勞實(shí)驗(yàn)沒有一例開裂和腐蝕情況，使用壽命超過(guò)一般不銹鋼泵的10倍，是料漿泵的發(fā)展史上具有突破性的重大技術(shù)進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，包括由殼體和殼體內(nèi)部的碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔構(gòu)成的泵體(14)，泵體上有進(jìn)口管(17)和出口管(18)，其特征在于在碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔和殼體之間，還設(shè)有密封保護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層設(shè)置在碳化硅陶瓷流體腔的徑向外圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的碳化硅陶瓷內(nèi)襯的流體腔具有圓周殼內(nèi)襯組件(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的圓周殼內(nèi)襯組件(3)的外圍是密封保護(hù)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層固定在殼體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的殼體上設(shè)有安裝工藝孔(21)，所述的密封保護(hù)層通過(guò)安裝工藝孔(21)固定在殼體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的殼體是由圓周殼(9)、前壓蓋(8)、后壓蓋(10)、前壓盤(7)、接座盤(11)和進(jìn)口法蘭(6)組合而成的密封腔體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的圓周殼(9)的內(nèi)側(cè)和前后壓蓋(8、10)連接圓周殼(9)的一側(cè)均設(shè)有保護(hù)層，組合成所述的密封保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層是有機(jī)非金屬材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層是工程塑料層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封防爆碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層是橡膠層。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是進(jìn)、出口管(17、18)中也設(shè)有密封保護(hù)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種密封防爆碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，其特征是所述的密封保護(hù)層和殼體內(nèi)表面是熱壓成形固定。
全文摘要
一種密封防裂碳化硅陶瓷內(nèi)襯離心泵，屬于一種泵，包括由殼體和殼體內(nèi)部的碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔構(gòu)成的泵體，泵體上有進(jìn)口管和出口管，其特征在于在碳化硅陶瓷內(nèi)襯流體腔和殼體之間，還設(shè)有密封保護(hù)層。本發(fā)明的泵，耐壓、防爆、防裂能力突出，使用壽命超長(zhǎng)。而且，將密封要求從傳統(tǒng)的金屬殼體和碳化硅內(nèi)腔轉(zhuǎn)移到了密封保護(hù)層和金屬殼體上，密封效果和防腐蝕能力大幅度提高。
文檔編號(hào)F04D29/42GK102954039SQ201210464178
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者陳佰生, 高孟平 申請(qǐng)人:宜興市靈谷塑料設(shè)備有限公司