专利名称：耐磨抽砂泵及其铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种离心泵，特别是一种耐磨抽砂泵及其铸造方法。
背景技术：
泵是一种输送液体的流体机械，它把原动机的机械能或其它能源的能量传递给液体，使液体的能量增加，而抽砂泵主要用于江河采砂船用设备，它用于输送水、泥沙和石头， 泥沙泵和石头泵的泵体内的工作条件非常恶劣，因为这些泥沙和石头长期从吸入口经泵叶分送泵壳挤压后从泵口送出，泵内接触沙石的时间一长，造成了对泵体、泵叶的严重磨损， 所以，目前的泥沙泵和石头泵，有高合金铸钢泵和普通铸铁泵两种，都是整体外壳，泵壳一体化，体积大，笨重，不便安装，高合金铸钢泵虽然耐磨，但价格较贵，难以进行切削加工，部分磨漏后，整个泵体一次性报废，而且成本较高；普通铸铁泵，耐磨性能差，有些人为了延长使用寿命而增大泵的体积和壁厚，这样的泵较为笨重，针对这种情况，有人发明了一些在泵体增加水封件和衬套或缸套的抽砂泵。如1.中国专利耐磨抽砂泵，申请号CN01241463. 8，申请日:2001. 04. 30，公 开号 CN2479255，
公开日2002. 02. 27，申请人张文科，地址黑龙江省绥棱县天鼎特钢铸造厂， 摘要该实用新型公开一种耐磨抽砂泵，由传动带轮、主轴、泵座、挡水板、磨块式水封件、 左泵壳、右泵壳、衬套、挡水衬板、进水衬板、叶轮、进水板、进水接头和出砂接头组成，抽砂泵为左右泵体，泵壳内侧设置衬套，与两侧进水衬板和挡水衬板构成泵室，使整个泵体耐磨性能好，衬套可更换，从而延长泵体使用寿命，该抽砂泵采用磨块式水封件，密封效果好，叶轮叶片加长工作面，提高该抽砂泵的扬程和产量，并且该抽砂泵壁厚减薄，减少泵的整体重量，从而节省成本。2.中国专利一种高铬铸铁泥浆泵缸套，申请号CN00222546. 8，申请日 2000.03. 14，公开号:CN2407183，
公开日=2000. 11.22，申请人四川石油管理局，地址四川省成都一号桥石油管理局专利办公室，发明人严运纯；桑子才；陈贵华；邹华吉；摘要 一种高铬铸铁泥浆泵缸套及装配工艺，用于石油天然气钻井作业的泥浆泵，属于石油天然气钻井设备技术领域，该实用新型由过盈配合组装的内套和外套构成，采用了 KmTBCr27高铬铸铁为内套材料，优质碳素钢为外套材料，由中频感应加热外套后装入内套，在油中冷却，内套表面硬度可达HRC ^ 60，使用寿命1000小时以上，该实用新型具有高耐磨，抗腐蚀的优点，而且便于加工，成本也较低。但是，经本发明人研究后发现，由于在泵体内需要增加水封件和衬套或者缸套，泵壳还拆分为左泵壳和右泵壳，使得其结构较复杂，且它的耐用度只限于泵体，而其它的零部件仍然还没有达到耐磨的要求，如泵壳、轴，尤其是泵叶和泵体，其损坏程度很快，一般1 2个月则需要更换，于是，人们渴望设计一种高耐磨，抗腐蚀的抽砂泵，但是，如果抽砂泵的材料硬度过高，则要求精度较高的泵体、泵叶、泵壳和轴等零部件却又难以进行切削加工， 所以，切削加工和硬度永远是一对不可调和的矛盾。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种能解决上述不足，结构简单、铸造精度高，不需要切削加工的耐磨抽砂泵及其铸造方法。本发明的耐磨抽砂泵，包括泵座、皮带轮、轴承、轴、泵叶、入料口和泵体，泵座和轴之间安装有轴承，皮带轮固定在轴的左端，入料口、泵体以及90°弯头8三者之间通过螺钉连接，弯头的外端有管接头，其特征在于泵叶、入料口和泵体均采用真空消失模精密铸造， 轴和泵叶之间通过外锥和内锥连接，外锥和内锥的形状是矩形、棱形或六角形，它们之间通过螺钉紧固。以上所述的泵叶的内锥度形状结构；入料口的螺丝预留孔；泵体的螺丝预留孔以及六角预留孔均直接铸造成型，不需要切削加工。以上所述的耐磨抽砂泵的铸造方法，是采用真空消失模精密铸造法，包括以下工艺步骤1.用聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合的泡沫材料分块制成抽砂泵的主要零部件。2.将制成的各主要零部件采用粘结剂粘合成与铸件形状一致的整体模型，每个泡沫部件的主要尺寸和螺孔的预留量为1%。 6%。。3.涂淋、烘干。采用云母基涂料，将涂料打成浆糊，涂淋到泡沫模型外表，烘干。4.放入砂箱。把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，进行三维振荡紧实。5.真空负压。通过真空系统对砂箱抽真空。6.熔化金属铁水。7.浇注。对砂箱的冒口进行浇入熔化的金属铁水，在浇注的同时，由于空气在铸型真空负压作用下能顺利进入型腔，在云母基涂料的辅助作用下，加速了泡沫模型燃烧，泡沫模型“消失”后，铁水取代了泡沫铸造模型位置，得到相应的抽砂泵部件。8.冷凝，取出铸件。以上所述的聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是可发性材料(又称苯板)。以上所述的云母基涂料成分的重量份数为镁砂粉30 50 ；珠光粉25 35 ’云母粉10 20 ；白乳胶5 15 ；淀粉0. 1 0. 8 ；羧甲基纤维素钠0. 1 0. 8 ；阻燃剂0. 3 2。以上所述的金属铁水是包含有Mn、W、Cr、V高碳、高铬耐磨耐蚀铸铁，其材质化学成份及重量百分含量如下:C :3· 2 3. 6 ；Cr 14 16 ；Mo :2· 5 3 ；Cu :0· 4 1 ；Si :0. 3 0. 8 ；Mn :0· 8 1. 0 K 0. 07 ；S ^ 0. 05 ；V 0. 25 0. 35 ；Re 0. 03 0. 05 ；其余为 Fe。与传统的抽砂泵铸造工艺相比，本发明有以下优点1.铸件质量好，表面精度高。本发明对抽砂泵的主要零部件采用真空精密铸造，云母基 涂料能有效吸附泡沫塑料模型热解产生的液态产物，大大减少铸件的孔隙率，并在铸型一镁液界面间形成还原性保护气氛层，使镁合金表面形成保护膜，阻止氧化进行，有效防止了浇注时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的现象，浇注时金属液流动性好，充填能力强，生产周期短，铸件废品率降低，大大提高了铸件的内在质量，铸件表面光洁，轮廓清晰，尺寸准确，各装配面和连接的螺钉孔不需要切削加工，材料利用率较尚O2.硬度高，耐磨性能好。由于本发明采用真空精密铸造，铸造的零件尺寸精度高， 零件不需要切削加工，而且本抽砂泵的主要部件如泵体、入料口和泵叶等采用高碳(含碳量为3. 2 3. 6)；高铬(含铬量为14 16% )成份的铸铁，该铸铁是优良的抗磨和耐腐蚀材料，本抽砂泵的耐用度提高3倍以上，传统的抽砂泵一般1-2个月需要整体更换，本发明的抽砂泵经过了半年的试用，泵体和泵叶还完好无损。3.环保卫生，安全可靠。本发明利用真空负压下铸造工艺，模型和砂箱使用寿命长，浇注型砂中不用加入粘结剂、水以及其它附加物，因而减轻了砂处理的工作量，使造型和铸件落砂清理劳动量也大大减轻，旧砂回用率可达95%，型砂可反复使用，不存在废砂对环境造成的污染，由于采用无粘结剂的干砂，省去了其他铸造工艺中型砂中有毒的粘结剂、 附加物，还减少了烘干工序，降低了环境污染，工人操作安全。
以下结合附图作进一步详细说明。
图1是本发明抽砂泵的主视结构示意图。图2是泵叶5的主视结构示意图。图3是泵叶5的俯视结构示意图。图4是入料口 9的主视结构示意图。图5是入料口 9的左视结构示意图。图6是泵体10的主视结构示意图。图7是泵体10的左视结构示意图。图8是轴4的主视结构示意图。图9是轴4的A向结构示意图。图10是本发明实施例1铸造泵叶5的型砂结构示意图。图11是本发明实施例2铸造泵体10的型砂结构示意图。附图标记泵座1、皮带轮2、轴承3、轴4、泵叶5、45°弯头6、管接头7、90°弯头8、入料口 9、 泵体10、砂箱11、浇铸口 12、干砂13、真空入口 14。
具体实施方 式以下结合附图及实施例对本发明的耐磨抽砂泵及其铸造方法作进一步的说明。参看图1 9所示，本耐磨抽砂泵，包括泵座1、皮带轮2、轴承3、轴4、泵叶5、45° 弯头6、管接头7、90°弯头8、入料口 9和泵体10，泵座1和轴4之间安装有轴承3，皮带轮 2固定在轴4的左端，轴4的右端铸造为外锥，形状为矩形、棱形、六角形或者其它结构，泵体10的内孔为内锥，形状亦铸造与轴4的右端之相配合的结构，轴4和泵体9之间通过螺钉紧固，泵叶5置于泵体10内，入料口 9、泵体10以及90°弯头8三者之间通过螺钉连接， 泵体10的入口有入料口 9和90°弯头8，出口有45°弯头6，各弯头的外端连接有管接头 7，所述的泵叶5、入料口 9和泵体10均采用真空消失模精密铸造。真空消失模精密铸造耐磨抽砂泵是一种物理造型工艺方法，它将真空技术与砂型铸造结合，这种铸造工艺是利用泡沫做成部件的模型，采用特种涂料，涂料打成浆糊，再涂淋到泡沫外表，烘干，把烘干的泡沫放到特定的砂箱中，将干砂填入砂箱，借助真空泵抽气产生负压，造成砂型内、外气压差使型砂紧固成型，经下芯、合箱，再浇入金属铁水，铁水取代泡沫位置，待铸件凝固，解除负压或停止抽气，型砂便随之溃散而获得精 密的抽砂泵的精密铸件，铸件表面尤其是各零件之间的接合面精度高，如泵壳、泵叶、入料口、出砂口不需机加工切削，材料利用率较高，铸件废品率降低。实施例1以本发明抽砂泵的泵叶5的铸造工艺为实施例，说明本耐磨抽砂泵及其铸造方法。1.用聚苯乙烯ERS泡沫材料参照泵叶5的形状分成若干块，采用粘结剂粘合制成泵叶5的整体形状(参看图2 3所示)，泵叶5的内孔为棱形的内锥度形状结构，内锥度 A面的预留量为4%。。2.涂淋、烘干。采用云母基涂料成分的重量份数为镁砂粉40、珠光粉30、云母粉 12、白乳胶10、淀粉0. 8、羧甲基纤维素钠0. 6、阻燃剂1，将以上涂料打成浆糊、搅拌，涂淋到泡沫泵叶5模型外表，烘干。3.放入砂箱。把烘干的泡沫泵叶5模型放入砂箱11，用干砂13填入砂箱11，进行三维振荡紧实(如图10所示)。4.真空负压。通过真空系统由真空入口 14对砂箱抽真空。5.熔化金属铁水。金属铁水的材质化学成份及重量百分含量如下C 3. 3 ；Cr 15 ； Mo 2. 5 ；Cu 0. 5 ；Si 0. 6 ；Mn 0. 8 ；V 0. 32 ；Re 0. 035 ；其余为 Fe。6.浇注。对砂箱11的浇铸口 12进行浇入熔化的金属铁水，在浇注的同时，由于空气在铸造模型真空负压作用下能顺利进入型腔，加速泡沫泵叶5模型燃烧，泡沫泵叶5模型熔化“消失”，铁水取代了泡沫泵叶5模型位置，得到相应的泵叶5部件。7.冷凝。得到泵叶5的精密铸件成品。8.入库。实施例2以本发明抽砂泵的泵体10的铸造工艺为实施例，说明本耐磨抽砂泵及其铸造方法。1.用聚苯乙烯ERS泡沫材料参照泵体10的形状分成若干块，采用粘结剂粘合制成泵体10的整体形状(参看图6 7所示)，泵体10的螺丝预留孔B面的预留量为2%0 ；六角预留孔C面的预留量为4%。。2.涂淋、烘干。采用云母基涂料成分的重量份数为镁砂粉35 ；珠光粉28 ；云母粉 15 ；白乳胶8 ；淀粉0. 5 ；羧甲基纤维素钠0. 5 ；阻燃剂1. 5。3.放入砂箱。把烘干的泡沫泵体10模型放入砂箱11，用干砂12填入砂箱11，进行三维振荡紧实(如图11所示)。4.真空负压。通过真空系统由真空入口 14对砂箱抽真空。5.熔化金属铁水。金属铁水的材质化学成份及重量百分含量如下C 3. 5 ；Cr 14. 5 ；Mo 2. 8 ；Cu 0. 6 ；Si 0. 7 ；Mn 0. 6 ；V 0. 3 ；Re 0. 04 ；其余为 Fe。6.浇注。对砂箱11的浇铸口 12进行浇入熔化的金属铁水，在浇注的同时，由于空气在铸造模型真空负压作用下能顺利进入型腔，加速泡沫泵体10模型燃烧，泡沫泵体10模型熔化“消失”，铁水取代了泡沫泵体10模型位置，得到相应的泵体10部件。7.冷凝。得到泵体10的精密 铸件成品。8.入库。
权利要求
1.一种耐磨抽砂泵，包括泵座(1)、皮带轮(2)、轴承(3)、轴(4)、泵叶(5)、入料口 (9) 和泵体(10)，泵座(1)和轴(4)之间安装有轴承(3)，皮带轮(2)固定在轴(4)的左端，入料口(9)、泵体(10)以及90°弯头(8)三者之间通过螺钉连接，弯头的外端有管接头，其特征在于泵叶(5)、入料口(9)和泵体(10)均采用真空消失模精密铸造，轴(4)和泵叶(5) 之间通过外锥和内锥连接，外锥和内锥的形状是矩形、棱形或六角形，它们之间通过螺钉紧固。
2.根据权利要求1所述的耐磨抽砂泵，其特征在于所述的泵叶(5)的内锥度形状结构(A)、入料口(9)的螺丝预留孔(B)、泵体(10)的螺丝预留孔⑶以及六角预留孔(C)均直接铸造成型，不需要切削加工。
3.如权利要求2所述的耐磨抽砂泵的铸造方法，其特征在于采用真空消失模精密铸造法，包括以下工艺步骤(1)用聚苯乙烯(EPS)或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合的泡沫材料分块制成主要零部件；(2)将制成的各主要零部件采用粘结剂粘合成与铸件形状一致的整体模型，每个泡沫部件的主要尺寸和螺孔的预留量为1%。 6%。；(3)涂淋、烘干，采用云母基涂料，将涂料打成浆糊，涂淋到泡沫模型外表，烘干；(4)放入砂箱，把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，进行三维振荡紧实；(5)真空负压，通过真空系统将砂箱抽真空；(6)熔化金属铁水；(7)浇注，对砂箱的冒口浇入熔化的金属铁水，铁水取代泡沫铸造模型位置，得到相应的砂泵部件；(8)冷凝，取出铸件。
4.根据权利要求2所述的耐磨抽砂泵的铸造方法，其特征在于所述的聚苯乙烯(EPS) 或聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是可发性材料。
5.根据权利要求2所述的耐磨抽砂泵的铸造方法，其特征在于所述的云母基涂料成分的重量份数为镁砂粉30 50 ；珠光粉25 35 ；云母粉10 20 ；白乳胶5 15 ；淀粉 0. 1 0. 8 ；羧甲基纤维素钠0. 1 0. 8 ；阻燃剂0. 3 2。
6.根据权利要求2所述的耐磨抽砂泵的铸造方法，其特征在于所述的金属铁水是包含有Mn、W、Cr、V高碳、高铬耐磨耐蚀铸铁，其材质化学成份及重量百分含量如下C 3. 2 3. 6 ；Cr 14 16 ；Mo :2· 5 3 ；Cu :0· 4 1 ；Si 0. 3 0. 8 ；Mn 0. 8 1. 0 ;P 彡 0. 07 ；S (0. 05 ；V 0. 25 0. 35 ；Re 0. 03 0. 05 ；其余为 Fe。
全文摘要
一种耐磨抽砂泵的铸造方法，泵叶、入料口和泵体均采用真空消失模精密铸造，轴和泵叶之间通过外锥和内锥连接，外锥和内锥的形状是矩形、棱形或六角形，它们之间通过螺钉紧固，精密铸造包括以下工艺步骤1.泡沫材料分块制成主要零部件，采用粘结剂粘合制成与铸件主要形状一致的整体模型；2.用云母基涂料，涂淋到泡沫模型外表，烘干；3.把烘干的泡沫模型放入砂箱，用干砂填入砂箱，进行三维振荡紧实；4.通过真空系统将负压对砂箱抽真空；5.在砂箱的冒口浇入熔化的金属铁水，铁水取代了泡沫铸模型位置，得到相应的砂泵主要零部件；6.冷凝，本发明的耐磨抽砂泵具有铸件质量好，表面精度高，硬度高，耐磨性能好，环保卫生，安全可靠等特点。
文档编号B22C9/03GK102235365SQ20111011551
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者梁汉民 申请人:梁汉民