专利名称：一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离 心泵，特别是一种过流腔为耐磨、防腐的碳化硅材料的用于输送料浆的离心泵。
背景技术：
料浆泵是一种液体输送设备，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、碱液或料浆，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具有高耐磨性能的材质，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，现有技术中也已经探索将这种材料应用到料浆泵中。如中国专利公布文献CN102261335A，“一种高韧高强聚醚陶瓷基复合泵工艺方法”，公开了一种过流部件上热压碳化硅陶瓷类材料的方案，以提高过流部件的耐磨性和防腐蚀性。这种方法是一种复合材料的方案，只是表层具有碳化硅材料，制造工艺麻烦，成本高、密封性差，并且，遇到尺寸较大的情况，热压加工难以实现，整个技术方案的可行性不高。还有，由于碳化硅陶瓷材料的硬度极高，成型以后加工及其困难，成本非常高，所以其精度难以保证，无法对其提出较高的密封性要求；而且碳化硅材料较脆，连接和固定是一项技术障碍，所以受限于烧结加工的尺寸限制，无法加工大尺寸的离心泵。
发明内容
本发明的目的是发明一种制造简单、性能出众的、具有组合式可拆卸碳化硅陶瓷内衬的离心泵。为达上述发明目的，采取以下技术手段
一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，含有泵体，泵体上具有进口管和出口管，其特征在于泵体由壳体(壳体并非金属一种选择，可以全塑料等其他材料)和壳体内部的组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔构成，碳化硅陶瓷内衬流体腔内设置碳化硅陶瓷的叶轮，所述叶轮上设有碳化硅陶瓷的并帽进口管和出口管连通到流体腔内，管内均有碳化硅陶瓷衬管。所述的壳体设置在碳化硅陶瓷内衬流体腔外层密封固定。考虑到制造便利性和可行性，优选的泵体具体包括碳化硅陶瓷进口管衬、碳化硅陶瓷前盖衬、圆周壳内衬、碳化硅陶瓷后盖衬、出口管管衬、进口法兰、前压盘、前压盖、圆周壳、后压盖和接座盘；
所述的碳化硅陶瓷进口管衬、碳化硅陶瓷前盖衬、圆周壳内衬、碳化硅陶瓷后盖衬、出口管管衬拼接组合成组合式碳化硅陶瓷流体腔；
所述进口法兰、前压盘、前压盖、圆周壳、后压盖和接座盘组合成壳体。更具体的说，壳体和内衬流体腔的组合结构是圆周壳内衬设置在圆周壳内，圆周壳内衬的两侧分别设置前盖衬和后盖衬，合成一个腔体，前后盖衬分别以前后压盖和圆周壳的固定连接限位；进口管衬连接前盖衬的开口，以进口法兰固定；出口管衬和圆周壳内衬侧面的开口连接；接座盘连接在后压盖上。本发明整个过流部分，包括流体腔、叶轮、并帽、进出口管都采用碳化硅陶瓷材料，强度高，耐磨、耐腐蚀，使用寿命是普通高强度工程塑料材质的5-10倍甚至更高。而且，本发明重点解决了碳化硅陶瓷材料的保护、密封和固定的问题，本发明的流体腔对密封要求 很低，可以实现以多个碳化硅陶瓷材料内衬部件组合成完整的流体腔，而外围以壳体组成部件来固定和实现密封。突破了传统的壳体和流体腔一体化的制造模式，部件虽多，但单体制造简单、成本反而大幅度降低，并且可以加工更大尺寸的碳化硅陶瓷内衬的离心泵。
图1，本发明的外形侧面图。图2，本发明的结构剖切视图。图3，本发明的并帽和叶轮连接在主轴上的结构图。图中，I——碳化硅陶瓷进口管衬，2——碳化硅陶瓷前盖衬，3——圆周壳内衬，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——密封装置，15——主轴，16——轴承座，17——金属连接件，18——泵体，19——进口管，20——出口管。
具体实施例方式如图I的外形图，泵体18上具有进口管19和出口管20，流体(包括本发明所特别适用的料浆等高磨损度的流体)就是从这里进出。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18的接座盘11，进口处设置进口法兰6。主轴15穿入泵体18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。按照图2的实施例，泵体18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有进口法兰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。密封措施有圆周壳9和前后压盖8、10的连接处设置密封圈，压盖和进口法兰6或接座盘11的连接处设置密封圈。为提高泵的耐磨、防腐蚀性能，在前述的壳体内，设置碳化硅陶瓷材料的流体腔。为解决碳化硅陶瓷材料难以加工大尺寸的技术问题，采取拼装组合式的内衬流体腔。本实施例中，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。如发明内容所述，本发明中，碳化硅陶瓷流体腔没有密封要求，为拼装组合的实现提供了可能。本实施例的拼装部件的分配只是一种选择方案，当要求更大尺寸的流体腔的时候，可以更细化的分割，比如由多个弧形部件组合成一个圆环形的圆周壳。这样，本发明可以应用于大尺寸的碳化硅陶瓷材料内衬的离心泵，突破了技术瓶颈。流体腔是安排在壳体内部，依靠壳体进行固定。壳体的密封和固定即可保证整个泵的密封和固定要求。按照本实施例，具体的壳体和流体腔的连接结构是圆周壳内衬3设置在圆周壳9内，圆周壳内衬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(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·靠固定和整个内部密封。为进一步提高密封效果，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。如图3，所述碳化硅陶瓷的并帽13里面内嵌有金属连接件17，这里使用金属螺母，通过金属螺母和主轴15固定连接。同时，碳化硅陶瓷的并帽13和叶轮12之间设有密封装置14，保证流体不会接触到主轴。使用本发明的技术方案，是一个采用碳化硅陶瓷材料制造离心泵的完整技术方案，这种泵的使用寿命显著提高(远远高于不锈钢泵，是比较先进的高强度工程塑料泵的5 10倍甚至更高)。由于本发明将壳体外形和内部的流体腔分立，对碳化硅陶瓷材料的流体腔而言，没有密封和固定连接要求，加工精度可以大幅度降低(实际上，这种材料无法实现密封和设置连接孔连接)，而且能以组合方式实现大尺寸腔体。单个高强度、高耐磨、高防腐蚀性的碳化硅陶瓷(SiC含量大于97%)的流体腔部件可以使用烧结工艺制造，结构形状简单，制造成本低，只要增加组合部件数量可以制造更大尺寸的流体腔，突破了现有碳化硅陶瓷材料在离心泵制造中的技术瓶颈。对壳体而言，不再对耐磨和防腐蚀有更高要求,只要保留壳体的优异的可加工性，同时采取具体的多组件连接的手段，对碳化硅陶瓷材料的流体腔进行全方位限位，解决了碳化硅陶瓷内衬流体腔的固定问题。并且，壳体还能起到保护内部的碳化硅陶瓷内衬流体腔的目的，防止爆裂，提高耐压性。
权利要求
1.一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，含有泵体(1)，泵体上具有进口管(2)和出口管(3)，其特征在于泵体(I)由壳体和壳体内部的组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔构成,碳化硅陶瓷内衬流体腔内设置碳化硅陶瓷的叶轮(6)，所述叶轮上设有碳化硅陶瓷的并帽(15)，进口管和出口管连通到流体腔内，管内均有碳化硅陶瓷衬管(13、14)。
2.根据权利要求I所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是所述的壳体设置在组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔外层密封固定。
3.根据权利要求I所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是所述的泵体，具体包括碳化硅陶瓷进口管衬(I)、碳化硅陶瓷前盖衬(2 )、圆周壳内衬(3 )、碳化硅陶瓷后盖衬(4)、出口管管衬(5)、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)； 所述的碳化硅陶瓷进口管衬(I)、碳化硅陶瓷前盖衬(2)、圆周壳内衬(3)、碳化硅陶瓷后盖衬(4)、出口管管衬(5)拼接组合成组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔； 所述进口法兰(6)、前压盘(7)、前压盖(8)、圆周壳(9)、后压盖(10)和接座盘(11)组合成壳体。
4.根据权利要求3所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是圆周壳内衬(3)设置在圆周壳(9)内，圆周壳内衬(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(3)侧面的开口连接；接座盘(11)连接在后压盖(10)上。
5.根据权利要求I或2所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是泵体的壳体组成部件的连接以及壳体和组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔之间的连接是密封连接。
6.根据权利要求3或4所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是前压盖(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；圆周壳(9)和前后压盖(8、10)的连接处设有密封圈。
7.根据权利要求I所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是所述的碳化硅陶瓷的并帽(13)和叶轮(12)之间设有密封装置(14)。
8.根据权利要求I或7所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是所述的碳化硅陶瓷的并帽(13)内嵌有与主轴连接的金属连接件(15)。
9.根据权利要求3或4所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是前盖衬(2)和前压盘(7 )之间设有保护垫圈。
10.根据权利要求3或4所述的一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，其特征是后盖衬(2)和接座盘(11)之间设有保护垫圈。
全文摘要
一种碳化硅陶瓷内衬的离心泵，含有泵体，泵体上具有进口管和出口管，其特征在于泵体由壳体和壳体内部的组合式碳化硅陶瓷内衬流体腔构成，碳化硅陶瓷内衬流体腔内设置碳化硅陶瓷的叶轮，所述叶轮上设有碳化硅陶瓷的并帽，进口管和出口管连通到流体腔内，管内均有碳化硅陶瓷衬管。本发明提供了碳化硅陶瓷的流体腔制造方案，突破了大尺寸碳化硅陶瓷内衬的技术瓶颈。整个流体腔的耐磨、耐腐蚀性好，使用寿命长；并且密封效果好、流体腔和壳体连接牢固、可靠、制造成本低。
文档编号F04D29/42GK102927032SQ20121046411
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19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