专利名称：一种密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离心泵，特别是 一种密封性能优异，且能有效防止碳化硅陶瓷的过流腔爆裂的、用于料浆输送的化工泵。
背景技术：
料浆泵属于化工泵范畴(相对于清水泵而言)，是一种液体输送设备。泵以工作原理区分，有离心泵、齿轮泵等，以离心泵为例，主要包括泵体、主轴、轴承座、叶轮等，叶轮设置在泵体内部的流体腔内，依靠主轴带动叶轮旋转产生离心力工作。泵体上设进口管和出口管，作为流体的进出端。由于料浆泵适用的工况比较恶劣，如用来输送酸、碱性清液或含有大量砂石的料浆等，冶金行业各类腐性矿浆、环保行业的各种污水。所以，对于料浆泵不仅需要良好的密封性，尤其要求具有很强的耐磨和耐腐蚀性。考虑到过流部件的材料要耐磨耐腐蚀，所以现有的用于料浆的离心泵，其泵体和叶轮都尽可能采用高硬度的材质，比如使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE，简称UHPE)的工程塑料，虽然该工程塑料有着优良的耐磨性能和耐腐性能，但是由于UHPE的使用条件的限制，此类型的离心泵工作温度最高只能达到80°C，即使是通过改性的UHPE，其使用温度目前也只能达到90°C，使用温度已经成为UHPE工程塑料料浆泵发展的瓶颈。另一方面，碳化硅(SiC)陶瓷材料是一种高硬度的材料，在如矿山选料等领域，有直接采用碳化硅陶瓷材料作为设备内衬提高耐磨性的应用，但是，由于碳化硅陶瓷材料硬度高、脆的特性，直接应用为泵体的过流部件存在一些技术障碍，主要问题有受限于烧结工艺，尺寸做不大；加工困难，尺寸精度低、密封性能难以提高；在高压下容易爆裂。
发明内容
本发明就是为了解决背景技术所述的碳化硅陶瓷材料在泵上的应用的问题，发明一种制造简单、密封性能好、防爆裂的碳化硅陶瓷离心泵。为此，采取的技术手段是
一种密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，包括由壳体和壳体内部的碳化硅陶瓷内衬流体腔构成的泵体，泵体上有进口管和出口管，其特征在于在碳化硅陶瓷内衬流体腔和壳体之间，还设有密封保护层。所述的密封保护层设置在碳化硅陶瓷流体腔的径向外围，针对的是流体腔的受力方向。优选的碳化硅陶瓷内衬流体腔是多个内衬组件组合而成的腔体，其中包括有环状的圆周壳内衬组件，该组件的四壁在泵运行时，受的压力最大。所以，在圆周壳内衬组件的外围设有密封保护层。优选的密封保护层固定在壳体上。具体连接方式是壳体上设有安装工艺孔，密封保护层通过安装工艺孔固定在壳体上。此举还不仅解决了固定问题，还能有效减少密封保护层的热膨胀变形。
优选的壳体是由圆周壳、前压盖、后压盖、前压盘、接座盘和进口法兰组合而成的密封腔体，可以是金属的，也可以是其他可用于制造泵体的材质。与此对应的，圆周壳的内侧和前后压盖连接圆周壳的一侧均设有保护层，组合成本发明的完整密封保护层。所述的密封保护层是有机非金属材料层，包括工程塑料层、橡胶(包括合成橡胶)层。与壳体内表面是热压成形(模压、注塑、挤压)固定。进一步优选，为了提高密封保护的效果，在进、出口管中也设有密封保护层。本发明的有益效果是
1，利用密封保护层的韧性，对应着离心力方向，对硬度高但很脆的碳化硅陶瓷腔体进行缓冲保护，防爆防开裂，提高整个泵的使用寿命。2，密封保护层具有良好的可加工性，可以组成密封水平较高的密封层。由于碳化 硅陶瓷腔体密封工艺难度太高，所以传统技术依靠壳体补充密封，本发明将壳体的金属密封变化为保护层密封，性能更好、制造更简单。3，作为碳化硅陶瓷腔体外围的固定、密封、保护装置，还有耐腐蚀要求，本发明的密封保护层耐腐蚀能力比壳体强的多，可以提高泵的使用寿命。
图1，本发明的结构图。图2，本发明的侧面剖视图。图3，前压盖和侧保护层的结构图。图4，圆周壳和圆周保护层的结构图。图中，I—碳化硅陶瓷进口管衬，2—一碳化硅陶瓷前盖衬，3—圆周壳内衬组件，4—碳化硅陶瓷后盖衬，5—出口管管衬，6—进口法兰，7—前压盘，8—前压盖，9——圆周壳，10——后压盖，11——接座盘，12——叶轮，13——并帽，14——泵体，
15——主轴，16——轴承座，17——进口管，18——出口管，19——圆周保护层，20——侧面保护层，21—安装工艺孔。
具体实施例方式如图I的外形图，泵体14上具有进口管17和出口管18，液体(包括本发明所特别适用的料浆等具有高磨损能力的流体)就是从这里进出整个泵。结合图2可知，本发明的离心泵同样具有轴承座16和主轴15，和轴承座16连接的是泵体14的接座盘11，进口处设置进口法兰6。主轴15穿入泵体14内部，主轴上连接碳化硅陶瓷叶轮12，叶轮旋转产生离心力，带动流体流动。壳体和碳化硅陶瓷流体腔的结构
按照图2的实施例，泵体14由壳体和流体腔两部分构成。壳体使用具有较高强度、易于加工的材料制成，普遍采用的较多是球墨铸铁材料，可以金加工、穿孔、攻螺纹等，方便固定和连接，当然也可以是工程塑料等非金属材料制造。本实施例中，为安装和组合方便，根据泵体的外形，壳体由进口法兰6、前压盘7、前压盖8、圆周壳9、后压盖10和接座盘11组合而成，进口管19安排在进口法兰6上，连通到圆周壳9内，圆周壳9上同时设置出口管20，前、后压盖都是环形，合在圆周壳两侧，前后压盖外侧分别合在进口法兰6和接座盘11，这些部件以螺栓连接,并要求密封连接,构成一个密封的泵体壳。为提高泵的耐磨、防腐蚀性能，壳体内的流体腔是碳化硅陶瓷材料的。为解决碳化硅陶瓷材料难以加工大尺寸的技术问题，本实施例中，采取拼装组合的方式制造流体腔流体腔由碳化硅陶瓷进口管衬I、碳化硅陶瓷前盖衬2、圆周壳内衬组件3、碳化硅陶瓷后盖衬
4、出口管管衬5这五个部件拼接组合成完整的碳化硅陶瓷流体腔。其中，圆环形的圆周壳内衬组件3的四壁是承受叶轮旋转离心力最大的组件，本发明的密封保护层重点保护这个组件。具体的连接结构圆周壳内衬组件3设置在圆周壳9内，圆周壳内衬组件3的两侧分别设置前盖衬2和后盖衬4，合成一个腔体，前后盖衬分别以前后压盖8、10和圆周壳9的固定连接限位；进口管衬I连接前盖衬2的开口，以进口法兰6固定；出口管衬5和圆周壳内衬组件3侧面的开口连接；接座盘11连接在后压盖10上。这个优选的连接结构综合 考虑了制造和装配方便，同时也保证了壳体对流体腔的可靠固定。前压盖8和后压盖10与圆周壳9连接的一侧，以及圆周壳9的内侧，组合以后是包覆在圆周壳内衬组件3的壳体部分，按照本发明的优选，需要设置密封保护层。具体的，前后压盖上固定有侧保护层20，圆周壳9圈内侧固定有圆周保护层19，密封连接组合成完整的密封保护层。密封保护层优选使用工程塑料，与壳体的连接，以图3所示的前压盖8为例在前压盖8的需要固定侧保护层20的一侧，布置多个安装工艺孔21，侧保护层20通过热压固定上去，安装工艺孔21的结构形成了卯榫固定，保证侧保护层20和金属的前压盖8的可靠固定。同时还能减少因工程塑料热胀冷缩引起的固定失效。为进一步提高密封效果，设置壳体的密封。前压盖8和前盖衬2之间以及后压盖10和后盖衬4之间均设有密封圈。再有，在壳体和碳化硅陶瓷部件的接触部分，为减少磨损和冲击，在前压盘7和前盖衬2之间，以及接座盘11和后盖衬4之间，设置缓冲垫片。本发明的碳化硅陶瓷叶轮12，中心具有碳化硅陶瓷的并帽13，这样保证所有过流部件都是碳化硅陶瓷材料。本发明将碳化硅陶瓷材料引入到离心泵中，采取密封保护层的技术方案克服碳化硅陶瓷材料脆的弱点，大幅度提高了这种泵的耐压、防爆、防裂能力(实践中，液体不具备爆炸的能量，一般以开裂居多)，提高了泵的使用寿命。而且，将密封要求从金属壳体和碳化硅内腔转移到了密封保护层和金属壳体上，密封效果和防腐蚀能力强。经过实验，抗磨损能力超过一般不锈钢5倍，而且疲劳实验没有一例开裂和腐蚀情况，使用寿命超过一般不锈钢泵的10倍，是料浆泵的发展史上具有突破性的重大技术进步。
权利要求
1.一种密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，包括由壳体和壳体内部的碳化硅陶瓷内衬流体腔构成的泵体(14)，泵体上有进口管(17)和出口管(18)，其特征在于在碳化硅陶瓷内衬流体腔和壳体之间，还设有密封保护层。
2.根据权利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层设置在碳化硅陶瓷流体腔的径向外围。
3.根据权利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的碳化硅陶瓷内衬的流体腔具有圆周壳内衬组件(3 )。
4.根据权利要求3所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的圆周壳内衬组件(3)的外围是密封保护层。
5.根据权利要求I或2所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层固定在壳体上。
6.根据权利要求5所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的壳体上设有安装工艺孔(21)，所述的密封保护层通过安装工艺孔(21)固定在壳体上。
7.根据权利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的壳体是由圆周壳(9)、前压盖(8)、后压盖(10)、前压盘(7)、接座盘(11)和进口法兰(6)组合而成的密封腔体。
8.根据权利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的圆周壳(9)的内侧和前后压盖(8、10)连接圆周壳(9)的一侧均设有保护层，组合成所述的密封保护层。
9.根据权利要求I所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层是有机非金属材料层。
10.根据权利要求9所述的密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层是工程塑料层。
11.根据权利要求9所述的密封防爆碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层是橡胶层。
12.根据权利要求I所述的一种密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是进、出口管(17、18)中也设有密封保护层。
13.根据权利要求9所述的一种密封防爆碳化硅陶瓷内衬离心泵，其特征是所述的密封保护层和壳体内表面是热压成形固定。
全文摘要
一种密封防裂碳化硅陶瓷内衬离心泵，属于一种泵，包括由壳体和壳体内部的碳化硅陶瓷内衬流体腔构成的泵体，泵体上有进口管和出口管，其特征在于在碳化硅陶瓷内衬流体腔和壳体之间，还设有密封保护层。本发明的泵，耐压、防爆、防裂能力突出，使用寿命超长。而且，将密封要求从传统的金属壳体和碳化硅内腔转移到了密封保护层和金属壳体上，密封效果和防腐蚀能力大幅度提高。
文档编号F04D29/42GK102954039SQ201210464178
公开日2013年3月6日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者陈佰生, 高孟平 申请人:宜兴市灵谷塑料设备有限公司