CN105179304A - 一种塑料防腐耐磨泵及其叶轮的成型模具 - Google Patents

Abstract

一种塑料防腐耐磨泵及其叶轮的成型模具,？通过改进塑料叶轮的模具结构和成型方法，获得叶轮吸入口前幅板内腔拐角处大R状流道阻力小，叶轮叶片弧度满足常规高效率叶轮设计的要求，同时叶轮叶片与前后幅板之间的倾斜角度好的超高分子量聚乙烯材质塑料离心泵闭式叶轮，进而改进塑料离心泵的效率性能，通过上述技术的改进，制作出泵运行效率在68～78%之间的高效率塑料离心泵，使塑料离心泵同时具备耐磨性好、效率高的优点。

Description

一种塑料防腐耐磨泵及其叶轮的成型模具

技术领域

本发明涉及防腐、高效、耐磨的离心泵、混流泵，属机械行业。

塑料离心泵有极好的防腐性，尤其是用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制作的衬塑大型离心式循环泵，有极好的耐磨性，已广泛应用于电力、冶炼、化工、硫酸等各业的烟气脱硫循环喷淋***，具有防腐、耐磨、使用寿命长、价格经济等突出的优势。但也存在着如下难以克服的不足：泵的工作效率低，以流量1000～3000m³/h、扬程20m左右的塑料离心泵为例，平均效率只有58～66%，而同型号的金属离心泵的效率一般在76～82%之间，效率比金属泵要同比下降15～20%左右。造成上述塑料泵效率低的主要原因，为塑料叶轮的流道扭曲度达不到高效率叶轮的要求。高效率的离心泵叶轮，要求叶轮流道的轴向和径向都要有符合水力模型的扭曲度，而塑料离心泵的塑料闭式叶轮，受制于塑料叶轮的模压成型工艺，以构成叶轮流道的金属成型模，难以从扭曲度很大的流道中脱出来。而金属叶轮的成型是用铸造工艺成型，型块可以用击碎的方法脱出，因此可以浇注制作符合要求的叶轮扭曲流道，所以金属的离心泵闭式叶轮效率就高。而塑料叶轮受限于用金属模具热压成型，冷却脱模的工艺，流道中的金属型块就不能从叶轮流道中脱出来，因此按原有技术就加工不出高效的塑料离心泵叶轮。现有市场上的钢衬超高分子量聚乙烯离心式脱硫循环泵，虽然有极好的防腐性能和高耐磨性，但泵效率低的缺点终究难以克服。钢衬超高分子量聚乙烯离心泵在环保脱硫行业中，也未得到大面积推广应用。

另外，与塑料离心泵结构形式类似的金属混流泵，在用于大流量、低扬程的岗位时，效率也很高，能达到82%左右。但是也是因为叶轮扭曲度大的原因，至今也难以制作出符合高效率要求的塑料叶轮，因此制作高效率、高扭曲度的混流泵整体塑料叶轮，至今是个难题。尤其能将耐磨性能、防腐性能都极好，而注塑流动性却很差的500万分子量以上的超高分子量聚乙烯功能性塑料，用于混流泵全塑叶轮的制作，进而提升混流泵的高耐磨性能方面，至今未发现有实质性的进展。因此在混流泵的制造方面，能同时解决塑料混流泵的高效、防腐、耐磨三大技术难关，至今没有好的方法，市场上也未发现具有上述功能的混流泵产品。专利CN200710133277.1公开了一种防腐混流泵，解决耐磨和防腐的方法是在金属叶轮上涂衬加工流动性好的氟塑料，再在氟塑料的表面涂一层三氧化二铝陶瓷，来达到上述耐磨的目的。但仍存在着衬塑和涂陶瓷层厚度不够、耐磨性能不好，衬涂的陶瓷层受塑料的热胀冷缩和碰撞等因素，会引起破裂、剥离等缺点。

现市场上的塑料混流泵，只仅仅解决了防腐问题，而未有效解决耐磨问题，仍无法在磨蚀性要求高的、输送硫酸钙含量在15%以上的脱硫浆体的工况中应用。尤其是将耐磨性能好、防腐性能优、抗冲击能力强、而注塑成型性能差的超高分子量聚乙烯应用在塑料混流泵的制造方面，得不到有效的发挥。高效率的塑料混流泵的耐磨性优势不突出，混流泵在浆体输送方面的优势也无法发挥，因此仍有创新的空间。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种塑料防腐耐磨泵及其叶轮的成型模具，本发明通过改进塑料叶轮的模具结构和成型方法，获得叶轮吸入口前幅板内腔拐角处大R状流道阻力小，叶轮叶片弧度满足常规高效率叶轮设计的要求，同时叶轮叶片与前后幅板之间的倾斜角度好的超高分子量聚乙烯材质塑料离心泵闭式叶轮，进而改进塑料离心泵的效率性能，通过上述技术的改进，制作出泵运行效率在68～78%之间的高效率塑料离心泵，使塑料离心泵同时具备耐磨性好、效率高的优点。这是本发明的第一目的。

第二目的是解决塑料混流泵塑料叶轮的成型工艺，并能将热加工流动性能差、耐磨性能却极好的超高分子量聚乙烯材料应用于混流泵叶轮制作，制造出耐磨性好、防腐性优的全塑的超高分子量聚乙烯混流泵塑料叶轮，进而提升塑料混流泵的耐磨性能，使塑料混流泵也同时具备效率高、耐磨性能好的优点，能在电力脱硫工程中广泛应用。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳、泵壳两端前后泵盖、泵壳内的塑料叶轮、与塑料叶轮连接的主轴，主轴安装于轴承座上，通过轴密封密封，其特征在于塑料叶轮包括叶轮幅板以及在周方向隔开间隔配置在叶轮幅板上的呈放射状的多个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片，所述扭曲叶片吸入口冲角处设置一道口环，所述口环直径等于多个扭曲叶片冲角围成的圆的直径，口环底端与扭曲叶片每个冲角固定连接，扭曲叶片位于口环***的部分处于开放式状态，口环内表面末端设置有过渡圆角，过渡圆角R为口环直径数值的25%~40%，口环为截面为L型、方形或迷宫形，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片设置为3～8片，叶轮幅板中设有金属预埋骨架。

本发明另一可实现的技术方案:一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳、泵壳两端前后泵盖、泵壳内的塑料叶轮、与塑料叶轮连接的主轴，主轴安装于轴承座上，通过轴密封密封，其特征在于塑料叶轮包括前后辐板，前后辐板间在周方向隔开间隔配置在叶轮幅板上的呈放射状的多个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片，前幅板内侧末端设置有过渡圆角，过渡圆角R值为泵吸入口直径的15%～40%，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片设置为3～8片，叶轮幅板中设有金属预埋骨架。

为实现本发明目的，提供了一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，包括从下往上依次连接固定的底模、外模、料腔，料腔顶端内设置有上模，所述上模中心设置有定位芯棒，定位芯棒末端与插设于底模中心的芯模固定连接，料腔与外模间插设有叶轮流道型块，叶轮流道型块设置为若干组，围绕外模圆心间隔排布而成，其特征在于芯模上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块对应配合的延伸部，所述延伸部与叶轮流道型块构成完整的叶轮叶片型腔。

作为优选，每一组叶轮流道型块均包括相互拼接的第一流道型块和第二流两道型块，所述第一流道型块和第二流两道型块与芯模对应的延伸部拼接，第二流两道型块外表面与延伸部外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块第一流道型块的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔。

作为优选，每一组叶轮流道型块设置为从上往下相互叠合的若干层。

作为优选，芯模和叶轮流道型块形成的夹角之间，设置有辅助型块。

作为优选，所述芯模是分爿多块组合结构。

作为优选，塑料叶轮材质为PE、PP、UHMWPE、FET、PVDF的一种或多种组合。

本发明有益效果：1.提高了塑料离心泵的运行效率，能从原有的58～65%左右提升到68～78%左右，为用户节约了能原，降低了配套电机的功率，降低了功耗，节省了采购成本；

2.为化工、环保等工业领域提供了节能高效、防腐的塑料循环泵，由于提高了效率，降低了功耗，进而降低了运行成本10～15%，为用户节省了大量的能源电费，有极大的社会经济效益；3.通过塑料叶轮成型模具结构的改良，可以成型制作出整体的超高分子量聚乙烯材质的混流泵、轴流泵叶轮，能大幅度提升塑料混流泵的耐磨性能，扩展了混流泵、轴流泵的应用范围，使钢衬超高分子量聚乙烯混流泵的生产和应用成为可能。

附图说明

图1为原有技术塑料闭式叶轮的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为原有技术塑料闭式叶轮叶片形态的立体示意图。

图4为原有技术塑料闭式叶轮成型模具的结构剖视图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为原有技术叶轮成型模具中芯模的立体示意图。

图7为本发明闭式叶轮的塑料离心泵结构示意图。

图8为本发明塑料闭式叶轮的结构示意图。

图9为图8的A-A向剖视图。

图10为图9的A部剖视图（叶轮后幅板与叶片之间倾斜角示意图）。

图11为本发明塑料闭式叶轮叶片形态的立体示意图。

图12为半开式叶轮主视图。

图13为图12为左视图。

图14为图12的轴侧图。

图15为本发明半开式叶轮的塑料离心泵半结构示意图

图16为本发明塑料闭式叶轮成型模具的结构剖视图。

图17为图12的A-A向剖视图。

图18为本发明叶轮成型模具中芯模的立体示意图。

图19为不同叶片数量的芯模形状立体示意图。

图20为带口环的半开式扭曲叶片的叶轮结构示意图。

图21为本发明塑料混流泵结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳1、泵壳1两端前后泵盖（2、3）、泵壳1内的塑料叶轮4、与塑料叶轮4连接的主轴5，主轴5安装于轴承座6上，通过轴密封7密封，塑料叶轮4包括叶轮幅板4.1以及在周方向隔开间隔配置在叶轮幅板4.1上的呈放射状的4个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口8处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片4.2，所述扭曲叶片4.2吸入口冲角4.2.1处设置一道口环4.3，所述口环4.3直径等于多个扭曲叶片4.2冲角4.2.1围成的圆的直径，口环4.3底端与扭曲叶片4.2每个冲角4.2.1固定连接，扭曲叶片4.2位于口环4.3***的部分处于开放式状态，口环4.3内表面末端设置有过渡圆角4.3.1，过渡圆角4.3.1R为口环4.3直径数值的25%~40%，口环4.3为截面为L型、方形或迷宫形，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板4.1的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片4.2冲角4.2.1厚度为5~6mm，扭曲叶片4.2设置为4片，叶轮幅板4.1中设有金属预埋骨架8。

实施例2：一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳1、泵壳1两端前后泵盖（2、3）、泵壳1内的塑料叶轮4、与塑料叶轮4连接的主轴5，主轴5安装于轴承座6上，通过轴密封7密封，塑料叶轮4包括前后辐板(4.1a、4.1b)，前后辐板(4.1a、4.1b)间在周方向隔开间隔配置在叶轮后辐板4.1b不上的呈放射状的4个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口8处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片4.2，前幅板4.1a内侧末端设置有过渡圆角4.1.1a，过渡圆角4.1.1aR值为泵吸入口7直径的15%～40%，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板4.1的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片4.2冲角厚度为5~6mm，扭曲叶片4.2设置为4片，叶轮幅板4.1中设有金属预埋骨架。

实施例3：参照实施例1或2所述的塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，包括从下往上依次连接固定的底模9、外模10、料腔11，料腔11顶端内设置有上模12，所述上模12中心设置有定位芯棒13，定位芯棒13末端与插设于底模9中心的芯模14固定连接，料腔11与外模10间插设有叶轮流道型块15，叶轮流道型块15设置为3组，围绕外模10圆心间隔排布而成，芯模14上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块15对应配合的延伸部14.1，所述延伸部14.1与叶轮流道型块15构成完整的叶轮叶片型腔16.1。每一组叶轮流道型块15均包括相互拼接的第一流道型块15.1和第二流两道型块15.2，所述第一流道型块15.1和第二流两道型块15.2与芯模14对应的延伸部14.1拼接，第二流两道型块15.2外表面与延伸部14.1外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块15第一流道型块15.1的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔16.1。每一组叶轮流道型块15设置为从上往下相互叠合的3层。芯模14和叶轮流道型块15形成的夹角之间，设置有辅助型块17。

实施例4：参照实施例3，所述芯模14是分爿多块组合结构。

塑料叶轮材质为PE、PP、UHMWPE、FET、PVDF的一种或多种组合。

上述实施例1~4之一中塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，同样可以适用于叶轮流道扭曲度大的混流泵的塑料叶轮的生产制作，并能把耐磨性能极好的超高分子量聚乙烯材质应用于混流泵叶轮的制作。因此，本技术创新也为塑料混流泵的耐磨叶轮制作解决了技术难题，进而为耐磨型塑料混流泵的生产找到了克服瓶颈的方法。因此本专利保护的范围，也涵盖了耐磨型塑料混流泵的生产。

本发明中所述的塑料泵泵壳、前后泵盖可以是衬塑型，或是全塑型，在这里不作限定，其要义为过流部位是防腐性能、耐磨性能好的塑料层。

Claims (8)

1.一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳、泵壳两端前后泵盖、泵壳内的塑料叶轮、与塑料叶轮连接的主轴，主轴安装于轴承座上，通过轴密封密封，其特征在于塑料叶轮包括叶轮幅板以及在周方向隔开间隔配置在叶轮幅板上的呈放射状的多个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片，所述扭曲叶片吸入口冲角处设置一道口环，所述口环直径等于多个扭曲叶片冲角围成的圆的直径，口环底端与扭曲叶片每个冲角固定连接，扭曲叶片位于口环***的部分处于开放式状态，口环内表面末端设置有过渡圆角，过渡圆角R为口环直径数值的25%~40%，口环为截面为L型、方形或迷宫形，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片设置为3～8片，叶轮幅板中设有金属预埋骨架。

2.一种塑料防腐耐磨泵，包括泵壳、泵壳两端前后泵盖、泵壳内的塑料叶轮、与塑料叶轮连接的主轴，主轴安装于轴承座上，通过轴密封密封，其特征在于塑料叶轮包括前后辐板，前后辐板间在周方向隔开间隔配置在叶轮幅板上的呈放射状的多个纵向弯曲的圆柱叶片，圆柱叶片位于防腐泵吸入口处的端部的竖直端面的上下两端点沿水平面相互反向位移，使圆柱叶片径向扭曲形成扭曲叶片，前幅板内侧末端设置有过渡圆角，过渡圆角R值为泵吸入口直径的15%～40%，圆柱叶片的竖直端面经过上下两端点相互反向位移后与叶轮幅板的倾斜角为30°~80°，扭曲叶片设置为3～8片，叶轮幅板中设有金属预埋骨架。

3.一种如权利要求1或2所述的塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，包括从下往上依次连接固定的底模、外模、料腔，料腔顶端内设置有上模，所述上模中心设置有定位芯棒，定位芯棒末端与插设于底模中心的芯模固定连接，料腔与外模间插设有叶轮流道型块，叶轮流道型块设置为若干组，围绕外模圆心间隔排布而成，其特征在于芯模上端外表面加工有与每一组叶轮流道型块对应配合的延伸部，所述延伸部与叶轮流道型块构成完整的叶轮叶片型腔。

4.根据权利要求3所述的一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，其特征在于每一组叶轮流道型块均包括相互拼接的第一流道型块和第二流两道型块，所述第一流道型块和第二流两道型块与芯模对应的延伸部拼接，第二流两道型块外表面与延伸部外表面曲率一致，两者拼接出的曲面与相邻一组的叶轮流道型块第一流道型块的外表面之间的间隙构成叶轮叶片型腔。

5.根据权利要求1所述的所述的一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，其特征在于每一组叶轮流道型块设置为从上往下相互叠合的若干层。

6.根据权利要求1所述的所述的一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，其特征在于芯模和叶轮流道型块形成的夹角之间，设置有辅助型块。

7.根据权利要求1所述的所述的一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，其特征在于所述芯模是分爿多块组合结构。

8.根据权利要求1所述的所述的一种塑料防腐耐磨泵用叶轮模具，其特征在于塑料叶轮材质为PE、PP、UHMWPE、FET、PVDF的一种或多种组合。