一种防渗漏的陶瓷内衬泵体的制作方法

本实用新型涉及回转动力泵设备领域，尤其涉及一种防渗漏的陶瓷内衬泵体。

背景技术：

在选矿和冶炼等行业，经常要用离心泵输送一些有磨蚀性的固液两相流，这时常选用渣浆泵。常见的渣浆泵常用cr26、cr15mo3等耐磨合金制造。这些耐磨材料制造的渣浆泵在很多工况下难以满足使用要求，主要存在以下问题使过流件的寿命常不能满足使用要求。

采用复合耐磨材料可以获得更好的耐磨性。这些复合耐磨材料主要由耐磨颗粒和结合剂组成。最常见的耐磨颗粒的材质是刚玉、碳化硅、氧化锆、石榴石、氮化硅、石英等组成，结合剂通常是树脂，如酚醛树脂等。这类复合材料制造的渣浆泵过流件寿命在很多使用条件下可以达到cr26的3倍以上，但是这种材质制造的过流件在介质中有较粗的颗料时，如介质中含有1mm左右的颗粒达到固体总重量的1％以上时其寿命较短，使用寿命常常不能满足使用要求。

烧结成形的陶瓷材料可以很好地抵抗1mm左右的颗料的浆料磨损，cn

205977702u公开了一种碳化硅重型渣浆泵，其泵体由前护板、涡壳及后护板固定连接而成，泵体内设置有碳化硅陶瓷内衬组，碳化硅陶瓷内衬组包括固定于前护板上的碳化硅陶瓷前衬板、固定于后护板上的碳化硅陶瓷后衬板和固定于涡壳上的碳化硅陶瓷涡壳内胆，碳化硅陶瓷前衬板、碳化硅陶瓷后衬板和碳化硅陶瓷涡壳内胆拼合形成封闭的涡流腔体，碳化硅陶瓷内衬组与泵体之间设置有固定结合层，固定结合层为树脂/碳化硅复合材料。这种结构的泵体有很好的抗粗颗粒冲击的性能。然而，这种结构也存在明显的缺点，其一是渗漏严重，由于陶瓷材料在烧结或后续加工中常出现微观气孔或裂纹，泵体在使用中液体会沿着这些气孔或裂纹向金属外壳渗漏，并从金属壳体的接合面向外漏出，实践表明即使在这些接合面涂防漏胶也无法避免渗漏；其二是介质会接触到密封圈所在位置的金属材质并对其产生磨蚀或腐蚀，使密封失效。密封圈或密封垫也可以设置在陶瓷材质所在的部位，但陶瓷材质在烧结过程中会产生变形，即使是采用烧结变形量较小的反应烧结碳化硅或氮化硅结合碳化硅陶瓷，烧结后的尺寸仍无法保证泵体和泵盖密封要求的配合精度。为实现后护板和涡壳之间、前护板和涡壳之间的可靠密封，应使前护板和涡壳之间、后护板和涡壳之间为较小的间隙配合以减小流体对密封圈和密封圈槽的冲刷，现有技术为此只能在烧结前预留余量，并在烧结后通过进行机械切削加工来实现较小的间隙配合。由于陶瓷的硬度极高，机械加工的难度极大，不但效率很低，成本也很高，这大大限制了其应用范围。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种防渗漏的陶瓷内衬泵体，不但可以避免出现介质的外渗漏，还可以防止介质中的粗颗粒直接冲刷到泵体的金属件，且无需在生产过程中对陶瓷内衬进行机械切削加工，不仅具有较好的耐磨性和可靠性，而且制造成本能控制在合适的范围。

为实现上述目的，本实用新型提供一种防渗漏的陶瓷内衬泵体，包括相扣合的涡壳和护板，所述涡壳包括前壳体、后壳体、第一内衬层、第一结合层；前壳体和后壳体为金属材质，第一内衬层为陶瓷材质，前壳体和后壳体通过连接件连接成一体；在第一内衬层和前壳体、后壳体之间设置有第一结合层将三者粘接成一个整体；所述护板包括骨架和第二内衬层，骨架和第二内衬层之间通过第二结合层粘接成一个整体，前壳体和后壳体两者的接合面均为机械切削加工面，在其中的至少一个接合面上设置有密封槽，在密封槽内设置有密封条。

作为本实用新型的进一步改进，所述涡壳中部由外向内依次设有通孔和锥孔，通孔通过第一轴向端面与锥孔连接；护板上依次设有轴体和锥轴，轴体通过第二轴向端面与锥轴连接；轴体与通孔配合、锥轴与锥孔配合；涡壳和护板之间设有通过所述第一轴向端面、第二轴向端面、通孔内壁和锥轴外壁围成的用于放置密封件的环形空间。

作为本实用新型的更进一步改进，所述环形空间的第一轴向端面上设有平均厚度不小于0.5mm的第一耐磨层，第一耐磨层为复合耐磨材料，第一耐磨层延伸至后壳体和第一内衬层之间并和第一结合层结合成一体。

作为本实用新型的更进一步改进，所述护板包括前护板和/或后护板。

作为本实用新型的更进一步改进，所述涡壳的锥孔表面设置有平均厚度在0.2-2mm之间的密封层，该密封层为复合耐磨材质。

作为本实用新型的更进一步改进，所述环形空间的第二轴向端面上设有第二耐磨层，第二耐磨层为复合耐磨材料，第二耐磨层延伸至骨架和第二内衬之间并和第二结合层结合成一体。

作为本实用新型的更进一步改进，所述第二内衬层的锥轴表面设置有平均厚度在0.2-2mm之间的密封层，该密封层为复合耐磨材质。

作为本实用新型的更进一步改进，所述第一结合层和/或第二结合层的材质为复合耐磨材料。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的防渗漏的陶瓷内衬泵体的优点为：

1、在前壳体和后壳体的接合面上设置密封槽，机械加工量小，增加成本较低，但其密封效果较现有方式要好得多，可以完全杜绝液体介质从该处渗漏的风险，从而大大提高泵体的可靠性。

2、涡壳的第一内衬层上设置有锥孔，在壳体和/或第一结合层上设置有通孔，在护板的第二内衬层上设置有一个和锥孔配合的锥轴，在护板上设置有和通孔配合的轴体,在涡壳和护板之间设置有放置密封件的环形空间。环形空间的第一轴向端面上设置第一耐磨层。这样可以采用模具使复合耐磨材料在泵体上直接成形制造锥孔和第一轴向端面。在不对陶瓷材质的涡壳第一内衬层进行机械磨削加工的前提下，就可以使环形空间第一轴向端面的尺寸精度达到配合密封的要求，从而使涡壳的制造过程可以取消成本高昂、效率低下的机械磨削加工；同时可以保证介质不接触耐腐耐磨性能较差的金属部位，以延长泵体的使用寿命。在后护板的锥轴上或在前护板上的锥轴上设置平均厚度0.2-2mm的复合耐磨材料可以有同样的效果。

3、采用锥孔和锥轴易于进行陶瓷件的成形和脱模，从而使陶瓷件有较高的成品率和尺寸精度。

4、涡壳由金属材质的壳体、复合耐磨材料的第一结合层、陶瓷内衬三层组成，其优点为金属壳体可以提高泵体的机械强度，以满足泵体的强度要求；在金属壳体和第一内衬层之间全部或局部充填复合耐磨材料，可以利用复合耐磨材料中的结合剂将陶瓷涡壳固定，当第一内衬层局部磨穿或出现裂纹时，复合耐磨层可以继续抵抗磨损并延长泵的使用寿命。

5、锥孔或锥轴上的复合耐磨材料密封层如果太厚，易被介质中的粗颗粒磨损；如果太薄则没有强度，且制造时复合耐磨材料中的颗粒不易进入模具和内衬之间的缝隙。当其平均厚度在0.2-2mm之间时，可以较均衡地解决上述两个问题。

6、由耐磨颗粒和树脂组成的复合耐磨材料，对细颗粒的冲刷磨损有较好的抵抗力，但对粗颗粒的冲刷抵抗力较差。本技术方案中将烧结陶瓷的内衬设置在受粗颗粒冲刷严重的部位，而将复合耐磨材料设置在只受细颗粒冲刷磨损的密封部位，只要将密封部位受冲刷磨损的复合耐磨材料的厚度控制在适当范围，就可以保证泵体的寿命不降低，同时还可以显著降低泵体的加工成本。

7、在涡壳或护板的结合层局部采用树脂或水泥，可以降低制造成本或提高施工难度。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的剖视图；

图2为图1在a处的局部放大图；

图3为后壳体上密封槽的示意图；

图4为图1上b处的局部放大图；

图5为图1上后护板在b处的局部放大图；

图6为图1上涡壳在b处的局部放大图；

图7为图1在c处的局部放大图；

图8为图1上涡壳在c处的局部放大图；

图9为在图1上前护板在c处的局部放大图；

图10为实施例2的剖视图；

图11为图10在d处的局部放大图；

图12为图10上后护板在d处的局部放大图；

图13为实施例3中涡壳的加工示意图；

图14为实施例4的后护板加工过程的示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例1

本实用新型的具体实施方式如图1至图9所示，一种防渗漏的陶瓷内衬泵体，包括相扣合的涡壳和护板。涡壳包括壳体和第一内衬层102，壳体由前壳体109和后壳体101组成。前壳体109和后壳体101通过连接件连接成一体，本实施例中，连接件为螺栓。护板包括骨架和第二内衬层。前壳体109和后壳体101的接合面为切削加工面，在后壳体101的接合面上加工有密封槽1011，密封槽1011绕壳体内腔布置，在密封槽1011内设置有密封条。壳体和第一内衬层102之间设置有第一结合层103。

涡壳中部由外向内依次设有通孔和锥孔，通孔通过第一轴向端面与锥孔连接。骨架和第二内衬层之间设置有第二结合层，护板上依次设有轴体和锥轴，轴体通过第二轴向端面与锥轴连接。轴体与通孔配合，锥轴与锥孔配合。涡壳和护板之间设有通过第一轴向端面、第二轴向端面、通孔内壁和锥轴外壁围成的用于放置密封件的环形空间。

本实施例中，第二结合层包括第二前结合层303和第二后结合层203。第一轴向端面包括第一轴向后端面1041和第一轴向前端面1051。第二轴向端面包括第二轴向后端面1042和第二轴向前端面1052。

护板包括前护板和后护板，前护板和后护板分别扣合在涡壳的前侧和后侧。前护板包括由外向内依次布置的前骨架301、第二前结合层303和第二前内衬层302。后护板包括由外向内依次布置的后骨架201、第二后结合层203和第二后内衬层202。前壳体109和后壳体101为金属材质，第一内衬层102为陶瓷材质，第二前内衬层302、第二后内衬层202为陶瓷材质。

第一内衬层102后侧设置有第一锥孔10，在后壳体101上设置有第一通孔20。涡壳的第一通孔20通过第一轴向后端面1041与第一锥孔10连接。在后骨架201和第二后内衬层202之间设置有第二后结合层203，在第二后内衬层202上设置有和第一锥孔10配合的第一锥轴11，第一锥轴11的最大直径为φ1’。在后骨架201上设置有和第一通孔20配合的第一轴体21，第一轴体21的外径为φ2’。后护板上的第一轴体21通过第二轴向后端面1042与第一锥轴11连接。第一轴向后端面1041和第二轴向后端面1042均呈环状。在涡壳和后护板之间设置有放置环形密封件的第一环形空间104，环形密封件为密封垫或密封圈。第一环形空间104的外径为φ2，内径为φ1'。第一环形空间104通过第一轴向后端面1041、第二轴向后端面1042、第一通孔20和第一锥轴11外壁围成。第一通孔20为直孔，第一轴体21为直轴。

第一环形空间104位于涡壳上的第一轴向后端面1041上设置有平均厚度不小于0.5mm的第一耐磨层，第一耐磨层为复合耐磨材料，第一耐磨层延伸至后壳体101和第一内衬层102之间并和第一结合层103结合成一体，第一内衬层102、第二后内衬层202和第二前内衬层302的材质为氮化硅结合碳化硅，后壳体101、前壳体109、后骨架201和前骨架301均为金属材质。第一结合层103、第二后结合层203、第二前结合层303的材质为乙烯基树脂和碳化硅颗粒的混合物固化物组成的复合耐磨材料。

在本实施例中，前护板上设置有第二锥轴31,第二锥轴31的最大外径为φ3’。前骨架301上设置有第二轴体41，第二轴体41的外径为φ4’。前护板的第二轴体41通过第二轴向前端面1052与第二锥轴31连接。在第一内衬层102前侧设置有和第二锥轴31配合的第二锥孔30，涡壳前侧还设置有和第二轴体41配合的第二通孔40。第二通孔40的直径为φ4。第二锥孔30的最大直径为φ3。涡壳的第二通孔40通过第一轴向前端面1051与第二锥孔30连接。第一轴向前端面1051和第二轴向前端面1052均呈圆环状。在涡壳和前护板之间设置有放置密封件的第二环形空间105，第二环形空间的外径为φ4，内径为φ3'。第二环形空间105通过第一轴向前端面1051、第二轴向前端面1052、第二通孔40内壁和第二锥轴31外壁围成。第二环形空间105的第一轴向前端面1051上设置有平均厚度不小于0.5mm的第一耐磨层，第一耐磨层为复合耐磨材。第二通孔40为直孔，第二轴体41为直轴。

在本实施例中，涡壳的第一锥孔10和第二锥孔30的表面分别设置有平均厚度在0.5mm左右的第一密封层106和第四密封层406。第一密封层106和第四密封层406均为复合耐磨材质。

在本实施例中，第一锥轴11和第二锥轴31的表面分别设置有平均厚度在0.5mm左右的第二密封层206和第三密封层306。第二密封层206和第三密封层306均为复合耐磨材质。

在本实施例中，第一环形空间104的第二轴向后端面1042和第二环形空间105的第二轴向前端面1052上均设有第二耐磨层，第二耐磨层为复合耐磨材料。

第一轴向前端面1051和第一轴向后端面1041均设置在第一结合层103上。第二轴向前端面1052和第二环形空间105的内圆周侧壁设置在第二前结合层303上；第二轴向后端面1042和第一环形空间104的内圆周侧壁设置在第二后结合层203上。

在本实施例中，第一结合层103未接触流体的局部还可以由水泥和骨料颗粒组成，其余部分由复合耐磨材料组成，这种结构的目的是降低制造成本。

涡壳的锥孔和护板的锥轴两者的锥角为3-15°。复合耐磨材料的成份包括树脂结合剂和耐磨颗粒，耐磨颗粒包括碳化硅、刚玉、石榴石、氮化硅、石英、氧化锆的一种或其任意组合。

实施例2

如图10-12所示，本实施例和实施例1大致相同，不同之处主要在于没有设置前护板，且第一环形空间104的第二轴向后端面1042为碳化硅陶瓷材料，第一锥轴11的材质也为碳化硅陶瓷。显然，这种结构的后护板一般需要进行械切削加工才能满足密封要求，但由于后护板的尺寸较小，且为加工轴的外圆，这种机械切削加工的成本相对较低，因此仍能适宜一些生产工艺的要求。

实施例3

本实施例和实施例2大致相同，如图13表示了其涡壳上第一锥孔10、第一通孔20的加工示意图，第一锥孔10的大端直径为φ1，第一通孔20的直径为φ2。先制作第一工装模具108，并在其上设置第三锥轴和第三轴体，第三锥轴的尺寸和第一锥孔10相同，第三轴体的尺寸和第一通孔20相同。密封条定位在后壳体101上设置的密封槽1011上。将第一工装模具108、后壳体101、前壳体109和第一内衬层102装配定位，向后壳体101、前壳体109和第一内衬层102之间的空腔107内加入复合耐磨材料。待复合耐磨材料硬化后，就会形成第一结合层103，同时也会形成第一锥孔10和第一通孔20，同时，也会形成第一密封层106和第一轴向后端面1041。由于复合耐磨材料在硬化后的变形量极小，这样不需要进行机械切削加工就可以制造出满足密封要求的几个配合面。

实施例4

本实施全和实施例1大致相同，图14表示了其后护板上第一锥轴11、第一轴体21的加工示意图。先制造第二工装模具208，第二工装模具208上设置的第四锥孔和第四通孔的尺寸分别和第一锥轴11、第一轴体21相同。将后骨架201和第二后内衬层202放入第二工装模具208中，向后骨架201和第二后内衬层202之间加入复合耐磨材料。硬化后就会在后护板上加工出第一锥轴11、第一轴体21，同时也会形成第二密封层206和第二轴向后端面1042。

显然，在上述几个实施例中，将涡壳的第一通孔20和/或第二通孔40设置为锥孔，同时将后护板的第一轴体21和/或后护板的第二轴体41设置成锥轴，也可以实现相似的效果，因此也是本实用新型的覆盖范围。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。