一种复合陶瓷叶轮及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及渣浆泵技术领域，特别涉及一种复合陶瓷叶轮及其生产工艺。


背景技术：

2.渣浆泵是指通过借助离心力(泵的叶轮的旋转)的作用使固、液混合介质能量增加的一种机械，将电能转换成介质的动能和势能的设备。主要适用于：矿山、电厂、疏浚、冶金、化工、建材及石油等行业领域。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳；在蜗形泵壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。
3.其中叶轮是渣浆泵的核心元件之一，其主要功用是驱动流体活动，使得流体具备相应的动能；其中由于叶轮在工作时会高速旋转，同时由于渣浆泵的工作环境大多较为恶劣，因此叶轮受到的磨损也较为严重，导致了叶轮的使用寿命较短。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种复合陶瓷叶轮，旨在解决叶轮使用寿命短的问题。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种复合陶瓷叶轮，包括相对设置的前盖板、后盖板以及设置于所述前盖板和所述后盖板之间的若干个呈圆弧形的叶片，所述前盖板的中部开设有叶轮吸入口，所述叶轮吸入口的内壁设置有环形的吸入口环，所述吸入口环包括基体部以及与所述基体部相连的耐磨部，所述基体部与所述前盖板相连，所述耐磨部的开口侧呈圆台形，且所述耐磨部远离所述后盖板的一端的直径大于所述耐磨部靠近所述后盖板的一端的直径。
6.本发明的进一步设置为：所述前盖板正对于所述后盖板的一侧间隔设置有若干个第一耐磨体，所述后盖板正对于所述前盖板的一侧间隔设置有若干个第二耐磨体。
7.本发明的进一步设置为：所述第一耐磨体和所述第二耐磨体均呈三棱柱或四棱柱或五棱柱或六棱柱或梯形状或其他多棱柱状或圆柱状。
8.本发明的进一步设置为：所述第一耐磨体位于所述前盖板内和所述第二耐磨体位于所述后盖板内的边缘均呈凸起状或凹槽状或波浪状或腰鼓形。
9.本发明的进一步设置为：若干个所述第一耐磨体和若干个所述第二耐磨体分别位于所述叶片的边缘，且所述第一耐磨体和所述第二耐磨体靠近所述叶片的一侧为与所述叶片的侧部相配合的弧形。
10.本发明的进一步设置为：所述叶片包括截面呈尖状的叶轮入口边以及与所述前盖板和所述后盖板的边缘连接的连接端。
11.本发明的进一步设置为：所述叶轮入口边与所述连接端之间的连接面为平面，所述叶轮入口边的活动方向与所述叶轮入口边与所述连接端之间的连接面相垂直。
12.本发明的进一步设置为：所述连接端包括向外凸出的工作面，所述工作面上间隔设置有若干个第三耐磨体，所述第三耐磨体位于所述连接端的外的表面位于同一曲面。
13.本发明的进一步设置为，所述连接端与所述前盖板和所述后盖板的连接处之间均设置有若干个第四耐磨体，若干个所述第四耐磨体呈首尾依次连接，或相邻所述第四耐磨体之间具有设定间隔。
14.本发明还公开了一种用于生产如上任一项所述的一种复合陶瓷叶轮的工艺，包括以下步骤：
15.s1，烧制耐磨部，再将烧制好的耐磨部设置于模具上；
16.s2，将呈流体状的浇注成型料浇注在模具中形成叶轮雏形；
17.s3，进行高温氮化烧制成一体，耐磨部复合成叶轮的一部分；
18.s4，对烧结完成的叶轮与内嵌式金属骨架复合粘接。
19.本发明的有益效果是：叶轮在使用的时候，渣浆泵的前护板是正对于前盖板的，并且污水通过前护板之后通过叶轮吸入口进入到前盖板和后盖板之间，之后叶轮转动，同时叶片能够驱动液体产生动能。其中目前在实际使用过程中，许多的叶轮的损坏都是从叶轮中间承受冲击的位置处开始，即正对于前护板的叶轮吸入口，此时由于在叶轮吸入口的内壁上设置有吸入口环(并非在原有的基础上添加了吸入口环，而是通过吸入口环代替了原有的结构，使得叶轮的整体形状并未发生变化)，在本实施例中吸入口环中的耐磨部是通过相较于叶轮更耐磨的材料制成的，优选为反应烧结材料，也可以根据实际情况选用其他材料，因此当液体作用到叶轮的叶轮吸入口时，吸入口环能够很好的抵御液体的冲击和磨损作用，从而很好的防止前盖板发生破裂或损坏，使得叶轮以及整个渣浆泵的使用寿命得到了保证。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。
21.图1是本发明一种复合陶瓷叶轮一实施例的结构示意图；
22.图2是图1中a部分的放大图。
23.图中，1、前盖板；2、后盖板；3、叶片；3a、叶轮入口边；3b、连接端；4、叶轮吸入口；5、吸入口环；5a、基体部；5b、耐磨部；6、工作面；7、第三耐磨体。
具体实施方式
24.下面将结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.一种复合陶瓷叶轮，如图1和图2所示，包括相对设置的前盖板1、后盖板2以及设置于所述前盖板1和所述后盖板2之间的若干个呈圆弧形的叶片3，所述前盖板1的中部开设有
叶轮吸入口4，所述叶轮吸入口4的内壁设置有环形的吸入口环5，所述吸入口环5包括基体部5a以及与所述基体部5a相连的耐磨部5b，所述基体部5a与所述前盖板1相连，所述耐磨部5b的开口侧呈圆台形(即流体通过耐磨部5b时，流进耐磨部5b一侧的开口大于流出耐磨部5b一侧的开口，且耐磨部5b与基体部5a连接的一侧的中部开有凹槽，而基体部5a上具有与该凹槽相配合的凸起，提高了二者连接的稳定性)，且所述耐磨部5b远离所述后盖板2的一端的直径大于所述耐磨部5b靠近所述后盖板2的一端的直径。
26.所述前盖板1正对于所述后盖板2的一侧间隔设置有若干个第一耐磨体。所述后盖板2正对于所述前盖板1的一侧间隔设置有若干个第二耐磨体。
27.所述第一耐磨体和所述第二耐磨体均呈三棱柱或四棱柱或五棱柱或六棱柱或梯形状或其他多棱柱状或圆柱状；其中还可以根据实际情况选择其他的形状，比如长方体、正方体、圆柱形、八棱柱、土字形、工字形、王字形等，以及第一耐磨体和第二耐磨体的边长之间既可以是相等的，也可以是不相等的，同时二者的形状既可以是相同的，也可以是不同的，不同的形状和组合方式均在本技术所要求的保护范围之内。
28.并且第一耐磨体和第二耐磨体的排布方式也并非图示中的均匀间隔排布，根据实际情况可以是均匀间隔排布，也可以是杂乱或随机排布，或在不同的位置进行等距、不等距排布。
29.同时还应当理解为，只要是使用了第一耐磨体或第二耐磨体或第三耐磨体7或第四耐磨体中的一个或复数个的组合，并且只要其作用是起到了耐磨的作用，无论其使用哪种材料以及哪种形状，以及采用哪种形式进行排布，均在本技术的保护范围之内，本技术要求保护的范围，包括但不限于本技术中罗列以及图示的形状和材质，以及排布的方式。
30.其中，所述第一耐磨体位于所述前盖板1内和所述第二耐磨体位于所述后盖板2内的边缘均呈凸起状或凹槽状或波浪状或腰鼓形(图中未示出)，其中第一耐磨体和第二耐磨体的边缘是凹凸的形态，便于二者分别与前盖板1和后盖板2之间进行连接，不仅实现了类似于卡接的形式，同时也加大了连接的接触总面积，因此可以很好的防止第一耐磨体与前盖板1之间，以及第二耐磨体与后盖板2之间发生脱落或松动，减小了叶轮转动的阻力，同时也延长了叶轮的使用寿命。
31.若干个所述第一耐磨体和若干个所述第二耐磨体分别位于所述叶片3的边缘，且所述第一耐磨体和所述第二耐磨体靠近所述叶片3的一侧为与所述叶片3的侧部相配合的弧形；位于边缘的第一耐磨体和第二耐磨体能够很好的配合在叶片3的边缘上，同时又防止了叶片直接与第一耐磨体和第二耐磨体的外侧进行复合，保证了叶片复合的强度，即提高了叶片3与前盖板1和后盖板2之间连接的稳定性和强度，延长了整个叶轮的使用寿命。
32.所述叶片3包括截面呈尖状的叶轮入口边3a以及与所述前盖板1和所述后盖板2的边缘连接的连接端3b。所述叶轮入口边3a与所述连接端3b之间的连接面为平面，所述叶轮入口边3a的活动方向与所述叶轮入口边3a与所述连接端3b之间的连接面相垂直。
33.所述连接端3b包括向外凸出的工作面6，所述工作面6上间隔设置有若干个第三耐磨体7。所述第三耐磨体7位于所述连接端3b的外的表面位于同一曲面。
34.所述连接端3b与所述前盖板1和所述后盖板2的连接处之间均设置有若干个第四耐磨体，若干个所述第四耐磨体呈首尾依次连接，或相邻所述第四耐磨体之间具有设定间隔。并且第四耐磨体的形状优选为与流道的形状一致，这样便于液体进行流动。
35.其中，第一耐磨体、第二耐磨体、第三耐磨体7以及第四耐磨体的材料都是碳化硅复合陶瓷、氮化硅结合碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、反应烧结陶瓷中的一种，但是四个耐磨体的材料既可以是相同的，也可以是不相同的，同时也可以根据实际情况选用其他耐磨的材料制成，或者同一块耐磨块也可以选用不同的材质制成，各种组合使用的情况，在此不一会赘述。
36.本发明还提供了一种用于生产如上任一项所述的一种复合陶瓷叶轮的工艺，包括以下步骤：
37.s1，烧制耐磨部5b，再将烧制好的耐磨部5b设置于模具上；
38.s2，将呈流体状的浇注成型料浇注在模具中形成叶轮雏形；
39.s3，进行高温氮化烧制成一体，耐磨部5b复合成叶轮的一部分；
40.s4，对烧结完成的叶轮与内嵌式金属骨架复合粘接，其中金属骨架与叶轮之间是通过树脂结合碳化硅砂的混合物进行的粘接，也可以通过其他可达到相同效果的材料进行粘接。
41.其中，除了耐磨部5b需要预设在模具上，同时第一耐磨体、第二耐磨体和第三耐磨体7也可以预设在模具上，从而使得整个叶轮能够一体烧制成型。
42.本发明提供的一种复合陶瓷叶轮，叶轮在使用的时候，渣浆泵的前护板是正对于前盖板1的，并且污水通过前护板之后通过叶轮吸入口4进入到前盖板1和后盖板2之间，之后叶轮转动，同时叶片3能够驱动液体产生动能。其中目前在实际使用过程中，许多的叶轮的损坏都是从叶轮中间承受冲击的位置处开始，即正对于前护板的叶轮吸入口4，此时由于在叶轮吸入口4的内壁上设置有吸入口环5(并非在原有的基础上添加了吸入口环5，而是通过吸入口环5代替了原有的结构，使得叶轮的整体形状并未发生变化)，在本实施例中吸入口环5中的耐磨部5b是通过相较于叶轮更耐磨的材料制成的，优选为反应烧结材料，也可以根据实际情况选用其他材料，比如反应烧结碳化硅、重结晶碳化硅、碳化硼复相陶瓷等，因此当液体作用到叶轮的叶轮吸入口4时，吸入口环5能够很好的抵御液体的冲击和磨损作用，从而很好的防止前盖板1发生破裂或损坏，使得叶轮以及整个渣浆泵的使用寿命得到了保证。
43.其中叶轮在转动驱动水流活动的时候，水流同时也会与前盖板1、后盖板2以及叶片3之间产生相互作用；其中前盖板1和后盖板2上分别设置有若干个第一耐磨体和第二耐磨体，因此第一耐磨体和第二耐磨体也分别开有很好的承受液体中的杂质、颗粒等等磨损，从而对前盖板1和后盖板2均起到了保护作用。同时第一耐磨体和第二耐磨体相邻之间的间隙都是通过叶轮材料进行填充的(以烧结成型的方式，或其他可实现连接的方式)，使得叶轮整体能够正常工作。同时第一耐磨体和第二耐磨体制成的是六棱柱形，所以首先其便于进行生产，其原因是第一耐磨体和第二耐磨体优选为反应烧结的材料，所以制成六棱柱形或类似矩形(第三耐磨体7)在实际生产中的难度都相对较小，其次六棱柱形状以及矩形形状都具备有一定的棱角，所以能够比较好的与叶轮中其他材料相互连接，提高叶轮的整体性。
44.其中烧结好的叶轮还需进行陶瓷增强处理，即通过陶瓷增强处理液对陶瓷本体和陶瓷本体与第一耐磨体和第二耐磨体之间的缝隙进行粘结强度增强，并封闭陶瓷材料单气孔，有助于提高陶瓷叶轮的一体性和防渗性、防腐蚀能力。
45.其中叶轮在转动的时候，叶片3的端部，即叶轮入口边3a是与水流之间产生作用最大的部分，其中叶轮入口边3a整个都是由相较于叶轮更耐磨的材料制成的，优选为反应烧结材料，也可以根据实际情况选用其他的材料，所以叶轮入口边3a首先能够很好的承受水流的作用，因此其自身结构的完整性能够很好的保持，其次由于其对水流起到了一个导向的作用，因此连接端3b能够很大程度的减小受到水流冲击的作用和程度。叶轮入口边3a的活动方向与叶轮入口边3a与连接端3b之间的连接面是相垂直，所以叶轮入口边3a在受到作用力的时候，该作用力除了能够传导到前盖板1和后盖板2上，同时也会与连接端3b之间产生相互的作用，由于该作用力的方向与叶轮入口边3a和连接端3b的连接面是相互垂直的，所以可认为是连接端3b“推着”叶轮入口边3a进行活动，且该“推”的方向正是叶轮入口边3a的前进方向，因此使得叶轮入口边3a与连接端3b之间没有产生相互偏移的趋势作用力，保证了二者能够稳定的进行连接。
46.不仅如此，连接端3b的凸出曲面部是用于驱动液体流动的，该面上也具备第三耐磨体7，所以也能够很好的起到防止磨损的作用，保证了叶片3的使用寿命。其中第三耐磨体7位于表面的一侧是微曲面的，并且所有第三耐磨体7的微曲面均在同一个叶片3的曲面上，保证了叶片3能够正常且平滑的驱动水流活动，保证了驱动稳定性，也对第三耐磨体7起到了保护作用，延长了其使用寿命。
47.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
48.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。