泡沫泵及泡沫输送系统的制作方法

本实用新型涉及泵设备领域，特别涉及一种泡沫泵及泡沫输送系统。

背景技术：

在选矿作业时经常要用离心泵输送矿浮选作业的泡沫。普通渣浆泵通常无法满足工艺要求。最常见的现象是泵的流量、扬程和效率远低于设计值或输送清水时的工况。其原因是：介质含有的大量汽泡，在进入叶轮吸入口之前会由于介质中的压力低于大气压而不断膨胀，越接近叶轮吸入口，汽泡膨胀得越大，使泵在流量远低于设计流量时就产生了严重汽蚀现象，从而导致泵的流量、扬程和效率显著低于设计值，同时由于汽蚀现象的产生，普通渣浆泵的耐磨合金过流件表明会产蜂窝状的汽蚀孔，并导致过流件早期失效，在这种工况下，必须采用泡沫泵。

在输送含汽量(指空气在介质中的体积比)低的泡沫，如当泡沫的含汽量在30％以下时，现有泡沫泵一般可以满足工艺要求，但当泡沫中含汽量达40％以上时，现有泡沫泵的输送效果很差。这是由于在输送选矿泡沫类介质时，除了汽蚀外，另一个因素也可能导致泵的流量、扬程显著下降，这就是叶轮内的环流现象，即介质在两个叶片之间与叶轮旋向相反的环状流动。这种环状流动不但导致泵的效率下降，同时也使泵的流量下降。由于选矿泡沫是一种固、液、汽三相流，其中的汽相比重和固相和液相的比重差非常大，环流作用造成介质在叶片之间产生分级，固体颗粒和液体由于比重较大，在离心力的作用下被甩到环的外侧，而气体则由于比重较小被液体和固体颗粒包裹在环的中部，形成气团。如果介质的含气量较低，气团的体积较小，易

泡沫泵及泡沫输送系统

技术领域

本实用新型涉及泵设备领域，特别涉及一种泡沫泵及泡沫输送系统。

背景技术

在选矿作业时经常要用离心泵输送矿浮选作业的泡沫。普通渣浆泵通常无法满足工艺要求。最常见的现象是泵的流量、扬程和效率远低于设计值或输送清水时的工况。其原因是：介质含有的大量汽泡，在进入叶轮吸入口之前会由于介质中的压力低于大气压而不断膨胀，越接近叶轮吸入口，汽泡膨胀得越大，使泵在流量远低于设计流量时就产生了严重汽蚀现象，从而导致泵的流量、扬程和效率显著低于设计值，同时由于汽蚀现象的产生，普通渣浆泵的耐磨合金过流件表明会产蜂窝状的汽蚀孔，并导致过流件早期失效，在这种工况下，必须采用泡沫泵。

在输送含汽量(指空气在介质中的体积比)低的泡沫，如当泡沫的含汽量在30％以下时，现有泡沫泵一般可以满足工艺要求，但当泡沫中含汽量达40％以上时，现有泡沫泵的输送效果很差。这是由于在输送选矿泡沫类介质时，除了汽蚀外，另一个因素也可能导致泵的流量、扬程显著下降，这就是叶轮内的环流现象，即介质在两个叶片之间与叶轮旋向相反的环状流动。这种环状流动不但导致泵的效率下降，同时也使泵的流量下降。由于选矿泡沫是一种固、液、汽三相流，其中的汽相比重和固相和液相的比重差非常大，环流作用造成介质在叶片之间产生分级，固体颗粒和液体由于比重较大，在离心力的作用下被甩到环的外侧，而气体则由于比重较小被液体和固体颗粒包裹在环的中部，形成气团。如果介质的含气量较低，气团的体积较小，易被液相和固相介质夹带排出泵内，故普通泡沫泵在输送低含气量的泡沫介质时，可以正常工作。但随着介质中含气量的不断提高，当介质中气体积达到或超过60％时，则会在叶片中形成大的气团，难以排出。严重时可导致泵间断发生断流，使泵的输送能力进一步下降。普通泡沫泵为提高效率，一般采用闭式叶轮，为减少叶轮进口处的排挤现象，一般设置3—5个叶片，叶片数量较普通渣浆泵少，因此叶片之间的环流现象较普通离心泵要严重得多，因此，当输送高含气量的泡沫介质时，普通泡沫泵的效率、流量等均难以满足生产要求。

因此，要解决泡沫泵的上述问题，必须从以下几个方面着手，其一是改进泵的结构，使介质易于进入叶轮，其二通过改进叶轮的结构来减少环流的影响，防止叶片之间产生大的气团，其三是设置配套的消泡装置，以尽可能的使空气从介质中释放出来，从而减少介质中空气的含量，以减少汽蚀及环流现象对泵的影响。其四是采用抗汽蚀的材料制造过流件，这是因为在上述工况中，汽蚀现象不可避免，必须采用抗汽蚀性能好的材料才能保证泵的寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适宜输送高含汽量三相流能够有效降低叶片内的环流现象的泡沫泵，同时提供三种泡沫输送系统。

本实用新型的技术方案提供的一种泡沫泵，包括泵体、设置在泵体内的叶轮、用于驱动叶轮的主轴，所述的泵体上设有吸入口和吐出口，所述的泵体内设有叶轮，所述的叶轮为开式或半开式，所述的叶轮上的叶片数量为3-7片，所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍，叶片在进口端向吸入口延伸，所述的叶片以叶轮轴线为中心呈环形均匀布置，所述的叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜。

在上述的一种泡沫泵中，所述的泵体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体内壁设有前内衬，所述的后壳体内壁设有后内衬，所述的前内衬和后内衬围成用于容纳叶轮的流体腔室和所述吐出口。

在上述的一种泡沫泵中，所述叶轮、所述前内衬或所述后内衬由复合耐磨材料构成。

在上述的一种泡沫泵中，所述前内衬或所述后内衬由橡胶制造，所述叶轮由复合耐磨材料或耐磨合金制造。

在上述的一种泡沫泵中，所述的后内衬和后壳体之间设有后内衬骨架；所述的前内衬和后内衬之间设有密封垫，所述的后内衬和后内衬骨架通过粘接剂接合成一个整体。

在上述的一种泡沫泵中，所述的主轴上设有副叶轮，所述的主轴和后壳体之间设有与后壳体连接的减压盖和设置在主轴外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；所述的减压盖、后内衬骨架、后内衬围成一个容纳腔，所述的副叶轮位于该容纳腔内。

同时，本实用新型还公开了三种泡沫输送系统，具体来说，第一种泡沫输送系统包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，所述的消泡槽的出口与泡沫泵的吸入口连通，所述泡沫泵的吐出口上设有一根或多根延伸到消泡槽上方的回流管，所述的回流管上设有若干喷嘴或孔。

第二种泡沫输送系统，包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，所述的消泡槽的出口与泡沫泵的吸入口连通，所述消泡槽内设有搅拌装置。

第三种泡沫输送系统，包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，被液相和固相介质夹带排出泵内，故普通泡沫泵在输送低含气量的泡沫介质时，可以正常工作。但随着介质中含气量的不断提高，当介质中气体积达到或超过60％时，则会在叶片中形成大的气团，难以排出。严重时可导致泵间断发生断流，使泵的输送能力进一步下降。普通泡沫泵为提高效率，一般采用闭式叶轮，为减少叶轮进口处的排挤现象，一般设置3—5个叶片，叶片数量较普通渣浆泵少，因此叶片之间的环流现象较普通离心泵要严重得多，因此，当输送高含气量的泡沫介质时，普通泡沫泵的效率、流量等均难以满足生产要求。

因此，要解决泡沫泵的上述问题，必须从以下几个方面着手，其一是改进泵的结构，使介质易于进入叶轮，其二通过改进叶轮的结构来减少环流的影响，防止叶片之间产生大的气团，其三是设置配套的消泡装置，以尽可能的使空气从介质中释放出来，从而减少介质中空气的含量，以减少汽蚀及环流现象对泵的影响。其四是采用抗汽蚀的材料制造过流件，这是因为在上述工况中，汽蚀现象不可避免，必须采用抗汽蚀性能好的材料才能保证泵的寿命。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适宜输送高含汽量三相流能够有效降低叶片内的环流现象的泡沫泵，同时提供三种泡沫输送系统。

本实用新型的技术方案提供的一种泡沫泵，包括泵体、设置在泵体内的叶轮、用于驱动叶轮的主轴，所述的泵体上设有吸入口和吐出口，所述的泵体内设有叶轮，所述的叶轮为开式或半开式，所述的叶轮上的叶片数量为3-7片，所述吸入口的截面面积是所述吐出口截面面积的3-10倍，叶片在进口端向吸入口延伸，所述的叶片以叶轮轴线为中心呈环形均匀布置，所述的叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜。

在上述的一种泡沫泵中，所述的泵体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体内壁设有前内衬，所述的后壳体内壁设有后内衬，所述的前内衬和后内衬围成用于容纳叶轮的流体腔室和所述吐出口。

在上述的一种泡沫泵中，所述叶轮、所述前内衬或所述后内衬由复合耐磨材料构成。

在上述的一种泡沫泵中，所述前内衬或所述后内衬由橡胶制造，所述叶轮由复合耐磨材料或耐磨合金制造。

在上述的一种泡沫泵中，所述的后内衬和后壳体之间设有后内衬骨架；所述的前内衬和后内衬之间设有密封垫，所述的后内衬和后内衬骨架通过粘接剂接合成一个整体。

在上述的一种泡沫泵中，所述的主轴上设有副叶轮，所述的主轴和后壳体之间设有与后壳体连接的减压盖和设置在主轴外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；所述的减压盖、后内衬骨架、后内衬围成一个容纳腔，所述的副叶轮位于该容纳腔内。

同时，本实用新型还公开了三种泡沫输送系统，具体来说，第一种泡沫输送系统包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，所述的消泡槽的出口与泡沫泵的吸入口连通，所述泡沫泵的吐出口上设有一根或多根延伸到消泡槽上方的回流管，所述的回流管上设有若干喷嘴或孔。

第二种泡沫输送系统，包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，所述的消泡槽的出口与泡沫泵的吸入口连通，所述消泡槽内设有搅拌装置。

第三种泡沫输送系统，包括泡沫泵和消泡槽，所述的泡沫泵如上所述，所述的消泡槽的出口与泡沫泵的吸入口连通，所述泡沫泵的吐出口上设有一根或多根延伸到消泡槽上方的回流管，所述的回流管上设有若干喷嘴或孔，所述消泡槽内设有搅拌装置。

有益效果：

在开式或半开式叶轮中，由于环流而产生的空气团可以从叶片和前内衬之间的间隙进入另一组叶片之间，从而有利于降低叶片之间环流的强度；减少叶轮内空气团的体积，防止或减少泵在输送高含气量的介质时出现断流，从而提高泵的流量。

叶片在进口端扭曲即主叶片靠近吸入口的一端向远离叶轮中心点的方向倾斜，有利于减少叶片在进口端产生的排挤现象，提高泵的抗汽蚀性能，减少泵出现断流的可能性。

叶片向吸入口延伸可以使叶片向介质提前作功，有利于提高泵的抗汽蚀性能，减少泵出现断流的可能性。

一般渣浆泵吸入口截面积是吐出口截面积的1.5-2.5倍左右，这样可以获得较高的清水效率。本实用新型将吸入室的截面积设置为吐出口截面积的3-10倍，会导致泵的清水效率有所下降，但有利于泡沫类介质进入叶轮内，可以防止介质在进入叶轮前因压力明显降低而导致介质中的气泡显著膨胀而出现严重的汽蚀。

本方案的叶片数量限制为3-7片，其输送结构更为简单，其叶片位置、形状的设置有利于提高抗气蚀能力。

复合耐磨材料有较好的抗汽蚀性能，前内衬、后内衬和叶轮采用复合耐磨材质制造，可以显著提高泵过流件的寿命，研究表明，复合耐磨材料不仅耐磨性明显强于耐磨合金，其抗汽蚀性的优势更为突出，其原因是非金属材料对汽蚀破坏不敏感。

在一些轻磨蚀的工况，采用橡胶制造前内衬、后内衬，可以获得较好的抗汽蚀性能，同时制造成本也有一定优势。采用耐磨合金制造的叶轮、前内衬、后内衬成本较低，在一些轻磨蚀工况也可以获得应用。

设置金属材质的前壳体、后壳体和叶轮骨架，可以保证泵体和叶轮的强度。

泡沫输送系统设置消泡槽及和泡沫泵吐出口连通的管道，将泡沫泵输出的部分介质通过管道回返消泡槽，这部分返回的介质由于经过泵内压力的急剧变化，从泵吐出口排出经过管道输送后后，大部分空气和固相、液相介质已分离开来，从喷嘴喷出后，只有极少数重新形成泡沫，大部分空气被排入大气中，这部分固相和液相介质重新进入消泡槽后，一方面可以提高介质的固相和液相的比例，另一方面被高速喷入消泡槽中时可以击碎浮在消泡槽中上层的含气量很高的的泡沫，两种作用的共同结果，可以显著降低消泡槽中介质的空气含量，从而改善介质的流动性，降低汽蚀和环流作用对泵的影响，并显著提高系统的输送量。

一般的选矿泡沫对搅拌作用较敏感，泡沫易在搅拌作用下破裂，泡沫破裂后空气被排入大气中，设置消泡槽及搅拌装置，可以利用搅拌装置破坏泡沫，并使消泡槽中介质的总体积量显著下降，同时介质中的空气含量的也显著下降，从而使介质的流动性得到提高，降低汽蚀和环流作用对泵的影响，并最终使泵的输送量也显著提高。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的剖视图；

图2是本实用新型实施例1中前泵体和后泵体组装在一起的剖视图；

图3是本实用新型实施例1中前泵体和后泵体组装在一起后的俯视图；

图4是本实用新型实施例1中前泵体和前内衬组装在一起的立体图；

图5是本实用新型实施例1中叶轮的立体图；

图6是本实用新型实施例1中叶轮的正视图；

图7是本实用新型实施例1中叶轮的剖视图；

图8是本实用新型实施例1中叶轮中环流的示意图；

图9是普通泡沫泵闭式叶轮中环流的示意图；

图10是本实用新型实施例2的剖视图；

图11是本实用新型实施例3的示意图；

图12是本实用新型实施例4的示意图；

图13是本实用新型实施例5的示意图；

图中，1、主轴；2、轴承部组件；3、轴密封机构；4、后壳体；5、后内衬骨架；6、后内衬；7、密封垫；8、螺栓；9、前壳体；10、前内衬；11、叶轮；12、吸入口；13、叶片；14、出料口；15、进口端；16、环流；17、环流(现有技术)；18、空气团；19、空气团(现有技术)；20、泡沫泵；21、出料管；22、回流管；23、喷嘴；24、料槽进料口；25、料槽；26、搅拌装置；27、吸入管；28叶轮骨架。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。

实施例1

如图1-8所示，一种泡沫泵，包括泵体，所述的泵体上设有吸入口12和吐出口19，所述的泵体内设有叶轮11，所述的叶轮11为半开式叶轮，其上设有3-5片叶片13。所述的叶片13在吸入口12处扭曲，具体来说，所述的叶片13以叶轮11中心点为中心呈环形整列布置，所述的叶片13靠近叶轮11中心点的一端向远离叶轮11中心点的方向倾斜，即叶片前端扭曲，所述的叶片13叶轮11中心点的一端延伸到吸入口12的位置，优选地，叶片13为4片，当然在生产应用中，也可以根据生产情况分别设置3片或者5片叶片13。

开式叶轮或半开式叶轮的清水效率虽然较低，且难以实现高扬程，但在输送高含气量的泡沫介质时，由于叶片13和前内衬10之间存在间隙，因此由于环流产生的空气团可以通过该间隙进入相邻的叶片之间，环流形成的空气团的稳定性较差，从而较闭式叶轮不易形成大体积的空气团，因此不易导致泵产生断流现象。如图9中为普通泡沫泵的闭式叶轮，其旋转方向如箭头所示为逆时针，产生的环流17为顺时针，因环流而产生的空气团19。而如图8所示实施例1的半开式叶轮，旋转方向也为逆时针，因产生环流16产生的空气团18体积对比普通叶轮中的空气团19明显要小，因此泵不易产生断流现象，有利于泡沫的输送。

在本实施例中，如图6图7所示，叶轮11的叶片13在进口端15处扭曲，有利于减少叶片在进口端产生的排挤现象，提高泵的抗汽蚀性能。

在本实施例中，叶片13向吸入口12延伸可以使叶片向介质提前作功，有利于提高泵的抗汽蚀性能。

在本实施例中，叶轮直径420mm，吐出口3的截面为圆形，直径为100mm，吸入口2的直径为250mm，吸入口2的截面面积为叶出口截面积的6.25倍，虽会导致泵的清水效率有所下降，但可以有效提高泵的汽蚀余量，避免泵在严重汽蚀的工况下运行，从而使泵在输送泡沫时其效率高于普通泡沫泵。

具体来说，本实施例的卧式泡沫泵包括主轴1、轴承部组件2、轴密封机构3，所述的泵体包括前壳体9和后壳体4，所述的前壳体9内壁设有前内衬10，所述的后壳体4内壁设有后内衬6，所述的前内衬10和后内衬6围成用于容纳叶轮11的流体腔室和所述吐出口19。

为提高后内衬6的强度，在后内衬上6上设置有后内衬骨架5，后内衬骨架5材质为碳钢。

前壳体9和前内衬10被粘合剂粘合成一个整体，后内衬6和后内衬骨架5被粘合剂粘合成一个整体，粘合剂可采用环氧树脂，通过这种粘接，部件的机械强度可以显著提高。

在后内衬6和后壳体4之间，设置有轴密封机构3实现轴的密封，本实施例中轴密封机构为副叶轮加填料密封，具体来说，为了实现密封，所述的主轴1上设有副叶轮，所述的主轴1和后壳体4之间设有与后壳体4连接的减压盖和设置在主轴1外周的填料，所述的减压盖和填料密封连接；显然，在某些实施例中，采用机械密封或填料密封同样可以实现轴的密封，在此不作过多限制。

通过螺栓8将前壳体9和后壳体4紧固在一起。

在本实施例中，叶轮11由复合耐磨材质制造，其上设置有金属材质的叶轮骨架28，这样可以大大提高叶轮11的强度。

在A—A平面设置的密封垫7为橡胶材质，厚度为1mm，太薄易发生渗漏，太厚密封垫7易被磨损。密封垫7被粘接剂粘接在前壳体9的A—A平面上

复合耐磨材料的主要成份是碳化硅80％(重量)，酚醛树脂17％(重量)。

实际应用表明，普通泡沫泵在输送含气量30-45％的萤石精矿泡沫时，泵的流量(指包括空气在内的体积量)逐步下降，当含气量达到48％左右时，开始出现断流现象，泵的流量仅为30％含气时的57％。本实施例的泡沫泵在输送同样的介质时，当含气量达62％左右时才开始出现断流现象。

实施例2

图10所示的实施例2中，叶轮11材质为高铬合金，其叶片13在进口端15处扭曲，这里所说的进口端15为叶片13靠近叶轮11的中心的一端，进口端15向吸入口12延伸，前内衬10、后内衬6的材质为橡胶，其余结构和实施例1相似。本实施例的制造成本较低，适宜于轻磨蚀的工况。

实施例3

图11所示实施例3为一泡沫输送系统，由实施例1所述的泡沫泵20及配套装置组成，配套装置包括出料管21、回流管22、喷嘴23、料槽25等组成，空气含量约70％左右的泡沫介质从料槽进料口24进入料槽25中，然后从吸入管27进入泵20，经泵20泵送，进入出料管21，出料管21连接有回流管22，回流管22上连接有5-10个喷嘴23，部分介质通过喷嘴23返回到料槽25中。

在本实施例中，约有25％的介质通过喷嘴23返回到料槽25中。通过喷嘴23返固介质的冲击，大量泡沫补击碎，使从吸入管27进入泵20的介质的空气含从70％左右下降至51％左右。系统的输送能力(指从料槽进料口24进入料槽25的体积量)从先前的120m³/h提高到190m³/h。

实施例4

图12所示实施例4为另一泡沫输送系统，由实施例1所述的泡沫泵20及配套装置组成，配套装置包括出料管21、搅拌装置26、料槽25等组成，空气含量约70％左右的泡沫介质从料槽进料口24进入料槽25中，经过搅拌后从吸入管27经泵20泵送。

在本实施例中，通过搅拌作用，使从吸入管27进入泵20的介质的空气含从70％左右下降至53％左右。系统的输送能力(指从料槽进料口24进入料槽25的泡沫体积量)从先前的120m³/h提高到180m³/h。

实施例5

图13所示实施例5为另一泡沫输送系统，由实施例1所述的泡沫泵20及配套装置组成，配套装置包括出料管21、回流管22、喷嘴23、料槽25、搅拌装置26等组成，空气含量约70％左右的泡沫介质从料槽进料口24进入料槽25中，被搅拌装置搅拌后从吸入管27进入泵20，经泵20泵送，进入出料管21，出料管21连接有回流管22，回流管22上连接有3-5个喷嘴23，部分介质通过喷嘴23返回到料槽25中。空气含量约70％左右的泡沫介质从料槽进料口24进入料槽25中，经过搅拌后从吸入管27经泵20泵送。

在本实施例中，通过搅拌装置26和喷嘴23的共同作用，使从吸入管27进入泵20的介质的空气含从70％左右下降至44％左右。系统的输送能力(指从料槽进料口24进入料槽25的泡沫体积量)从先前的120m³/h提高到220m3/h。

在磨蚀性较小的工况时，喷嘴23可取消，而用在回流管22上钻孔替代，钻孔的直径在10-15mm较好。

以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。