專利名稱：無(wú)軸封立式離心砂泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種無(wú)軸封立式離心砂泵，適用于輸送液體，特別是輸送含有固體顆粒的漿體物料。
目前，國(guó)外瑞典薩拉(SALA)公司生產(chǎn)的SPV型立式泵，國(guó)內(nèi)常熟機(jī)械廠生產(chǎn)的PKJL型立式離心泵，用于輸送礦漿，就是屬于這種泵，它是由泵槽、主軸裝配(包括主軸、軸承座、密封件、緊固件及大皮帶輪)、蝸殼、蓋板及葉輪等主要部分組成，沒(méi)有填料箱，不需用壓力水進(jìn)行軸封。但是這種泵吸入口是箱式緩沖泵槽，當(dāng)固體含量較多、固體顆粒比重較大的漿體物粒進(jìn)入泵槽時(shí)，由于槽體面積大，流速降低，固體顆粒沉積于槽底，進(jìn)入泵槽內(nèi)物料的波動(dòng)及泵軸旋轉(zhuǎn)所引起的擾動(dòng)，對(duì)堆積到一定高度的固體物料產(chǎn)生瞬間坍塌、滑移，進(jìn)入泵葉輪的吸入口及葉輪的流道，使其吸入口及流道局部堵塞，葉輪出口的流量下降，泵槽液面上升，甚至冒槽，泵的性能及效率明顯下降。
由于泵軸、葉輪的旋轉(zhuǎn)，物料進(jìn)入泵葉輪入口處產(chǎn)生預(yù)旋，此預(yù)旋與泵理論揚(yáng)程關(guān)系如下HT＝ 1/(g) (u2Vu2－u1Vu1)式中u2－葉輪出口處物料圓周速度，
Vu2－葉輪出口處物料絕對(duì)速度的圓周分速度，u1－葉輪入口處物料圓周速度，Vu1－葉輪入口處物料絕對(duì)速度的圓周分速度，由于預(yù)旋的存在而有u1Vu1，從而降低了泵的揚(yáng)程。
由于泵腔內(nèi)的壓力較葉輪入口處的壓力高，有一股物料通過(guò)密封間隙從葉輪出口流回葉輪入口，葉輪對(duì)這部分物料作的功沒(méi)有被有效利用，而損耗于克服密封間隙的阻力，造成容積損失。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種效率高、揚(yáng)程大、容積損失小的無(wú)軸封立式離心砂泵。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種無(wú)軸封立式離心砂泵，適用于輸送液體，特別是輸送含有固體顆粒的漿體物料，它包括泵槽、主軸裝配、蝸殼、蓋板及葉輪等。在泵槽內(nèi)和蓋板上設(shè)置使?jié){體物料中的固體顆粒不沉積及(或)破壞、消除物料在葉輪入口處預(yù)旋的構(gòu)件，以提高泵的效率和增大泵的揚(yáng)程，在蓋板與葉輪之間的回流間隙處設(shè)置提高泵容積效率的密封結(jié)構(gòu)，以減小泵容積損失。
上述的構(gòu)件可以是進(jìn)料管設(shè)在泵槽的前面或是后面或是右面，在泵槽內(nèi)設(shè)置小隔板和分流導(dǎo)向隔板，在蓋板入口錐面上設(shè)有導(dǎo)向筋板，使?jié){體物料在泵槽內(nèi)流動(dòng)速度大于漿體物料中固體顆粒臨界沉降速度，防止固體顆粒在泵槽底部的堆積；利用入口漿體物料的殘余能量作功，造成與漿體物料預(yù)方向相反的漿料流或徑向?qū)?，破壞、消除漿體物料在葉輪入口處的預(yù)旋。
上述構(gòu)件也可以是將進(jìn)料管在泵槽內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板上方，并設(shè)置小隔板，使?jié){體物料沿進(jìn)料管流動(dòng)，固體顆粒直接進(jìn)入葉輪入口，不致在泵槽內(nèi)堆積；同時(shí)使?jié){體物料流動(dòng)方向與其預(yù)旋方向相反，破壞、消除漿體物料在葉輪入口處的預(yù)旋。
上述構(gòu)件還可以是進(jìn)料管在泵槽上方垂直進(jìn)入蓋板上方，并在泵槽內(nèi)設(shè)置小隔板，使?jié){體物料中的固定顆粒經(jīng)蓋板直接進(jìn)入葉輪入口，防止其物料中的固體顆粒在泵槽內(nèi)堆積。小隔板使?jié){體物料徑向?qū)肷w板，破壞、消除其物料在葉輪入口處的預(yù)旋。
上述密封結(jié)構(gòu)可以是錐面平面密封環(huán)，在蓋板及葉輪密封面處分別設(shè)有錐面及平面。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力F，此力可分解為正壓力Fn和分力F1，分力F1的方向與泄漏漿料的流動(dòng)方向相反，由于密封環(huán)有錐面，漿料沿錐面的坡度流動(dòng)，使?jié){料由葉輪入口低壓端流向泵腔高壓端，減小了容積損失，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)較小的密封間隙。
上述密封結(jié)構(gòu)也可以是在蓋板設(shè)置右螺旋密封環(huán)，即在蓋板密封面設(shè)有右螺旋、錐面及平面，在葉輪密封面設(shè)有倒角、圓柱面、錐面及平面。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺旋和錐面的作用，漿料沿密封環(huán)流向泵腔，減少泄漏損失。
上述密封結(jié)構(gòu)還可以是在葉輪設(shè)置左螺旋密封環(huán)，即在葉輪密封面設(shè)有倒角、左螺旋、錐面及平面，在蓋板密封面設(shè)有圓柱面、錐面及平面。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺旋及錐面的作用，漿料沿密封環(huán)向泵腔流動(dòng)，減少泄漏損失。
上述的密封環(huán)平面間隙為0.5至1毫米。
上述密封環(huán)采用耐磨鑄鐵Cr15MO3等耐磨材料，其硬度HRC大于55。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比有如下優(yōu)點(diǎn)由于在泵槽內(nèi)設(shè)置了小隔板及分流導(dǎo)向隔板；在蓋板入口錐面處設(shè)有導(dǎo)向筋板；進(jìn)料管在泵槽內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板上方；進(jìn)料管在泵槽上方垂直進(jìn)入蓋板上方，使物料中的固體顆粒不沉積及破壞。消除物料在葉輪入口處的預(yù)旋，從而提高泵的效率和增大泵的揚(yáng)程。在蓋板和葉輪之間的回流間隙處設(shè)置錐面平面密封環(huán)；在蓋板設(shè)置右螺旋密封環(huán)；在葉輪設(shè)置左螺旋密封環(huán)，使物料沿密封環(huán)流向泵腔，減少泄漏損失，提高泵容積效率。
本實(shí)用新型的附圖圖面說(shuō)明如下


圖1是無(wú)軸封立式離心砂泵主視圖之一，圖2是
圖1的左視圖3是
圖1的泵槽俯視圖，圖4是圖3的A－A剖視圖；圖5是圖3B－B剖視圖，圖6是無(wú)軸封立式離心砂泵主視圖之二，圖7是圖6的泵槽俯視圖，圖8是圖7的C－C剖視圖，圖9是無(wú)軸封立式離心砂泵主視圖之三，
圖10是圖9的泵槽俯視圖，
圖11是
圖10的D－D剖視圖，
圖12是錐面平面密封環(huán)圖，
圖13是
圖12的局部放大圖IV，
圖14是物料在錐面上的受力分析圖，
圖15是在蓋板設(shè)置右螺旋密封環(huán)圖，
圖16是
圖15的局部放大圖V，
圖17是在葉輪設(shè)置左螺旋密封環(huán)圖，
圖18是
圖17的局部放大圖VI。
下邊結(jié)合本實(shí)用新型的附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述
圖1描述了本實(shí)用新型在泵槽內(nèi)設(shè)置使?jié){體物料中的固體顆粒不沉積及破壞、消除物料在葉輪入口處預(yù)旋的構(gòu)件的第一個(gè)實(shí)施例。它由電機(jī)座架1、電動(dòng)機(jī)2、小皮帶輪3、軸承座架4、主軸裝配5(包括主軸、軸承、軸承座、密封件、緊固件及大皮帶輪)、蓋板6a、葉輪7a、泵槽8、小隔板9、蝸殼10、升降架11、分流導(dǎo)向隔板12、進(jìn)料管13a組成。本實(shí)施例的特點(diǎn)是進(jìn)料管設(shè)在泵槽的前面或是后面或是右面的一定高度上，在泵槽內(nèi)設(shè)置小隔板和分流導(dǎo)向隔板，使?jié){體物料中的固體顆粒不沉積及破壞，消除物料在葉輪入口處的預(yù)旋，在葉輪與蓋板之間的回流間隙設(shè)置錐面平面密封環(huán)，也可以是在蓋板設(shè)置右螺旋密封環(huán)，還可以在葉輪設(shè)置左螺旋密封環(huán)，以減小容積損失。為了便于拆卸蝸殼及葉輪，設(shè)有升降架11。
圖2從左側(cè)面描述了本實(shí)施例。
圖3描述了在泵槽8內(nèi)設(shè)置小隔板9及分流導(dǎo)向隔板12。它們可以直接固定在泵槽上，也可以做成一個(gè)整體放在泵槽底板上。
分流導(dǎo)向隔板的作用是使?jié){料在泵槽內(nèi)的流速大于漿料中固定顆粒的臨界沉降速度，防止固定顆粒在泵槽底部堆積，提高泵的效率；利用入口漿料的殘余能量作功，造成與漿料預(yù)旋方向相反的漿料流，破壞消除漿料在葉輪入口處的預(yù)旋，提高泵的揚(yáng)程。分流導(dǎo)向隔板的數(shù)量根據(jù)泵槽大小及輸送漿料流量大小、固體比重、漿料液固比等因素確定，以保證漿料中的固體顆粒在泵槽底部不沉積為原則。分流導(dǎo)向隔板的進(jìn)口端板間距離可以是平行的，也可以是使板向右的延長(zhǎng)線匯集于一點(diǎn)或幾點(diǎn)。其出口端的切線延長(zhǎng)應(yīng)不包容旋轉(zhuǎn)泵軸的中心，使入口漿料的流向與漿料在葉輪入口處的預(yù)旋方向相反，小隔板的作用是使?jié){料徑向?qū)?，破壞由于主軸、葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的預(yù)旋，其數(shù)量根據(jù)入口漿料速度大小確定。
圖4描述了小隔板9、分流導(dǎo)向隔板12在泵槽8底部的固定。
圖5描述了根據(jù)漿料流量大小在分流導(dǎo)向隔板中流動(dòng)的情況。當(dāng)漿料流量小時(shí)，沿Ⅰ區(qū)流動(dòng)。流量大時(shí)，沿Ⅰ、Ⅱ區(qū)流動(dòng)。流量再大時(shí)，沿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)流動(dòng)。
圖6描述了本實(shí)用新型在泵槽內(nèi)設(shè)置使?jié){體物料中的固定顆粒不沉積及破壞。消除漿料在葉輪入口處預(yù)旋的構(gòu)件的第二個(gè)實(shí)施例。其特點(diǎn)是進(jìn)料管13b在泵槽8內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板6a(或6b、6c)上方。泵槽內(nèi)不設(shè)置分流導(dǎo)向隔板，只設(shè)置小隔板9，其余與第一個(gè)實(shí)施例相同。
圖7描述了進(jìn)料管13b在泵槽8內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板6a(或6b、6c)上方的泵槽俯視，漿料沿進(jìn)料管流動(dòng)，漿料中的固體顆粒直接進(jìn)入葉輪的入口，不致在泵槽內(nèi)堆積；同時(shí)漿料流動(dòng)方向與漿料在葉輪入口處的預(yù)旋方向相反，破壞、消除其預(yù)旋，小隔板9使?jié){料徑向?qū)耄茐?、消除漿料預(yù)旋。
圖8描述了進(jìn)料管13b在泵槽8內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板6a(或6b、6c)上方及小隔板9的固定。
圖9描述了本實(shí)用新型在泵槽內(nèi)設(shè)置使?jié){體物料中的固定顆粒不沉積及破壞，消除漿料在葉輪入口處預(yù)旋的構(gòu)件的第三個(gè)實(shí)施例。其特點(diǎn)是進(jìn)料管13c在泵槽8上方垂直進(jìn)入蓋板6a(或6b、6c)上方，只設(shè)置小隔板9，不設(shè)置分流導(dǎo)向隔板，其余與第一個(gè)實(shí)施例相同。

圖10描述了進(jìn)料管13c在泵槽8上方垂直進(jìn)入蓋板6a(或6b、6c)上方的俯視。漿料中的固體顆粒經(jīng)蓋板直接進(jìn)入葉輪入口，使其固體顆粒不沉積。小隔板9使?jié){體物料徑向?qū)?，破壞、消除漿料在葉輪入口處的預(yù)旋。

圖11描述了進(jìn)料管13c及小隔板9在泵槽8的固定。

圖12描述了本實(shí)用新型在蓋板與葉輪之間回流間隙處設(shè)置提高泵容積的密封結(jié)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例，即錐面平面密封環(huán)。PO為泵入口的壓力，P為泵腔壓力，P＞PO。n為葉輪旋轉(zhuǎn)方向。蓋板6a的入口錐面上有導(dǎo)向筋板，使?jié){體物料進(jìn)入葉輪的方向與漿料預(yù)旋的方向相反。

圖13是
圖12的局部放大圖IV。在蓋板與葉輪密封面處分別設(shè)有錐面及平面，其錐面角度為30°－60°。當(dāng)葉輪7a旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于錐面的作用，漿料沿途中箭頭所示方向流動(dòng)，減少漿料的泄漏損失。

圖14描述了漿料在錐面上受力分析。由于葉輪旋轉(zhuǎn)，錐面上的漿料產(chǎn)生離心力F，F(xiàn)分解為與錐面垂直的正壓力Fn和與錐面平行的分力FP、F1使物料沿圖中所示箭頭方向流動(dòng)，即流向泵腔。

圖15描述了本實(shí)用新型在蓋板與葉輪之間回流間隙處設(shè)置提高泵容積的密封結(jié)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例，即在蓋板6b上設(shè)置右螺旋密封環(huán)。

圖16是
圖15的局部放大圖V，具體描述了該密封環(huán)的結(jié)構(gòu)及作用。在蓋板6b密封面設(shè)有右螺旋、錐面及平面。在葉輪7b密封面設(shè)有倒角、圓柱面、錐面及平面。上述的錐面角度為30°－60°。螺紋的型式可選用普通三角螺紋或是鋸齒形螺紋或是矩形螺紋。螺紋的頭數(shù)可以是單頭，也可以是多頭，但對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的螺旋密封選用多頭螺紋為宜。螺旋密封的其它參數(shù)根據(jù)蓋板大小而定。當(dāng)葉輪7b旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺旋和錐面的作用，漿料沿圖中箭頭所示的方向流動(dòng)，即流向泵腔，減少泄漏損失。

圖17描述了本實(shí)用新型在蓋板與葉輪之間回流間隙處設(shè)置提高泵容積的密封結(jié)構(gòu)的第三個(gè)實(shí)施例，即在葉輪7c設(shè)置左螺旋密封環(huán)。

圖18是
圖17的局部放大圖VI，具體描述了密封環(huán)的結(jié)構(gòu)及作用。在葉輪7c密封面設(shè)有倒角、左螺旋、錐面及平面。在蓋板6c密封面設(shè)有圓柱面、錐面及平面。其錐面的角度以及螺紋的有關(guān)參數(shù)與在蓋板6b上設(shè)置右螺旋密封環(huán)的螺紋參數(shù)和錐面角度相同。當(dāng)葉輪7c旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺旋與錐面的作用，漿料沿圖中箭頭所示方向流動(dòng)，即流向泵腔，減少泄漏損失。
上述的三種密封結(jié)構(gòu)，其平面間隙為0.5至1毫米。
上述的蓋板6a、6b、6c及葉輪7a、7b、7c密封面采用耐磨的耐磨鑄鐵Cr15MO3等材料，其硬度HRC大于55。
權(quán)利要求1.一種無(wú)軸封立式離心砂泵，它包括泵槽8、主軸裝配5、蝸殼10、蓋板6a、6b、6c及葉輪7a、7b、7c等，其特征在于在泵槽8內(nèi)和蓋板6a、6b、6c上設(shè)置使?jié){體物料中的固體顆粒不沉積及(或)破壞、消除在葉輪7a、7b、7c入口處預(yù)旋的構(gòu)件，在蓋板6a、6b、6c與葉輪7a、7b、7c之間的回流間隙處設(shè)置提高泵容積的密封結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的構(gòu)件可以是進(jìn)料管13a設(shè)在泵槽8的前面或是后面或是右面，在泵槽8內(nèi)設(shè)置小隔板9和分流導(dǎo)向隔板12，在蓋板6a、6b、6c入口錐面上設(shè)有導(dǎo)向筋板。
3.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的構(gòu)件也可以是將進(jìn)料管13b在泵槽8內(nèi)沿水平方向延伸到蓋板6a、6b、6c上方，并設(shè)小隔板9，蓋板入口錐面設(shè)有導(dǎo)向筋板。
4.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的構(gòu)件還可以是進(jìn)料管13c在泵槽8上方垂直進(jìn)入蓋板6a、6b、6c上方，并在泵槽8內(nèi)設(shè)置小隔板9，蓋板入口錐面設(shè)有導(dǎo)向筋板。
5.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的密封結(jié)構(gòu)可以是錐面平面密封環(huán)，在蓋板6a及葉輪7a密封面處分別設(shè)有錐面及平面。
6.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的密封結(jié)構(gòu)也可以是在蓋板6b設(shè)置右螺旋密封環(huán)，即在蓋板6b密封面設(shè)有右螺旋、錐面及平面，在葉輪7b密封面設(shè)有倒角、園柱面、錐面及平面。
7.按照權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所說(shuō)的密封結(jié)構(gòu)還可以是在葉輪7c設(shè)置左螺旋密封環(huán)，即在葉輪7c密封面設(shè)有倒角、左螺旋、錐面及平面，在蓋板6c密封面設(shè)有園柱面、錐面及平面。
8.按照權(quán)利要求5、6或7所述的泵，其特征在于所說(shuō)的密封環(huán)平面間隙為0.5至1毫米。
9.按照權(quán)利要求5、6或7所述的泵，其特征在于所說(shuō)的密封環(huán)采用耐磨鑄鐵Cr15MO3等耐磨材料。
專利摘要一種無(wú)軸封立式離心砂泵，適用于輸送液體，特別是輸送含有固體顆粒的漿體物料，它由泵槽、主軸裝配、蝸殼、蓋板及葉輪等主要部分組成。其特點(diǎn)是在泵槽內(nèi)和蓋板上設(shè)置使?jié){體物料中的固體顆粒不沉積及破壞、消除物料在葉輪入口處的預(yù)旋構(gòu)件；在蓋板和葉輪之間的回流間隙處設(shè)置提高泵容積效率的密封結(jié)構(gòu)，因而本泵與現(xiàn)有泵比較，具有效率高、揚(yáng)程大、容積損失小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04D29/44GK2048907SQ8822015
公開(kāi)日1989年12月6日 申請(qǐng)日期1988年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月22日
發(fā)明者李玉山 申請(qǐng)人:核工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院