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非金属工业泵的概述及特点
2015-11-02 09:40:30

由于非金属工业泵在耐腐蚀、磨蚀,以及价格方面有很强的竞争性,因此其在工业生产中的应用不断增加。选用非金属工业泵应考虑以下因素:

  1.力学性能

  泵承压部件必须能承受运行工况下的载荷或应力,如果把金属工业泵的设计简单地应用到非金属部件的设计中,则部件很可能失效。非金属工业泵在短接管区或轴承箱处的过大应力可能引起泵壳发生蠕变,结果引起部件变形或弯曲以及不良对中。解决这个问题的办法是计算非金属部件上的应力水平,并在许用应力范围内进行设计。

  2.耐腐蚀和耐磨性能

  非金属材料的耐腐蚀性能一般优于同价位的金属材料。

  金属材料的磨粒磨损是由金属表面的氧化物保护层不断地脱落造成的,而非金属材料不需要保护层,因此可以较好地抵抗不太严重的磨损。非金属中耐磨性好的材料有工业陶瓷、耐磨橡胶和超高分子聚乙烯等。

  3.温度

  非金属材料的耐温性能远低于金属材料。和金属一样,非金属随着温度的升高,力学性能随之下降。

  4.重量和隔热性能

  与金属工业泵相比,非金属工业泵的重量轻,便于安装和维修。此外非金属材料是一种天然的绝热体,无需在泵体上包覆保温材料。

  5.耐燃性

  在剧烈燃烧的火中,热塑性塑料会熔化、燃烧,热固性非金属会变成碳和灰。为防止非金属材料燃烧,可以考虑添加阻燃剂。此外泵厂在提供产品时应告知用户在材料遇火燃烧时,是否会出现毒性烟雾。

  非金属工业泵的结构

  1.非金属工业泵的结构特点

  典型衬塑非金属工业泵结构如图l-40所示。

  (1)泵体非金属工业泵泵体的结构有整体和衬里两种。整体泵体指整个泵体均为非金属,一般仅适用于小口径离心泵。衬里泵体一般指泵体材料为铸铁或铸钢,衬里层为非金属。整体泵体可以选用热固性材料、热塑性材料,衬里泵分为弹性衬里、喷涂衬里以及刚性衬里。非金属工业泵一般为单级、蜗壳式、径向剖分结构。

  对于整体泵体可以加入筋骨进行加强,为了防止非金属工业泵接口受力的脆弱性,可在非金属工业泵体两边增加前后盖板,并用螺栓进行连接加固。对于衬里泵可以通过金属工业泵壳开设合适的槽孔进行固定。此外还可考虑在泵壳上焊接龟甲丝网加强。

  (2)叶轮非金属工业泵的叶轮也可分为开式、半开式和闭式三种。闭式叶轮由热塑性塑料制成,前后盖板可以超声波或震动焊接在一起。半开式、开式叶轮可以用热塑性或热固性塑料制成。

  叶轮分整体结构和内埋金属件结构两种。整体非金属结构叶轮强度低,适用于小型泵;内埋金属件结构采用模压方式成型,叶轮强度高。

  1-泵壳;2-叶轮;3-泵益垫;4-泵盖;5-螺栓;6-垫片;7-弹垫;8-螺钥;9-轴套;10-密封;ll-支架;l2-油封;l3-油塞;l4-排油孔;15-轴承;l6-轴承座;17-主轴;l8-螺栓;l9-端盖;20-支脚;21-拉杆;22-底座

  (3)密封环(口环)非金属工业泵一般不设密封环。

  (4)轴非金属工业泵的泵轴一般不与介质接触,采用金属材料,一端用于固定叶轮,另一端用于安装联轴器。非金属工业泵的泵轴与叶轮常采用螺纹连接。

  (5)轴封非金属工业泵的轴封型式有机械密封、动力密封和无轴封结构(详见第一篇第二章)。

  ①机械密封国内许多非金属工业泵通常采用152型(或SBz)外装式波纹管多弹簧单端面机械密封。该密封适用压力范围为0~0.5MPa,轴径25~55mm,温度<120℃,动环材料为填充四氟,静环材料为氧化铝陶瓷。该密封可用于浓度30%以上的盐酸,50%以下稀硫酸,98%以上的磷酸和各种浓度的混合酸。该密封使用寿命较长,一般大于4000h。对于清水介质和酸性介质大部分选用WB2或152型机械密封,对于碱性介质一般选用l69型机械密封。当工作介质特殊时,应根据介质特性选用其他型式的机械密封,包括材料。

  ②动力密封包括副叶轮(或副叶片)密封和停车密封。该密封型式常用于输送含固体颗粒的介质,一般适用于含固量大于15%的介质。动力密封泵需要注明最大允许入口压力,以避免用户在较高入口压力下使用时产生大量泄漏。

  ③无轴封结构主要指非金属磁力驱动泵,可用于输送各种不允许泄漏的液体。

  2.非金属工业泵与金属材料泵的结构差异

  由于非金属与金属材料性能上的差异,非金属工业泵的结构设计有以下特殊性。

  (1)叶轮密封处和背叶片与泵体的运转间隙因塑料和玻璃钢的线胀系数比钢大2~6倍,沿用金属工业泵的运转间隙易发生咬合,使泵损坏。间隙过大又会使泵的效率降低,并造成泵轴向力的不平衡。由于径向间隙不可调节,也可考虑采用轴向间隙,这样无需拆泵,即可检查并调节运转间隙。

  (2)叶轮与轴的连接型式

  ①叶轮内预埋金属件,通过金属件与轴用键连接,或叶轮与轴直接用键连接,叶轮端部用叶轮螺母保护。此结构来源于金属工业泵,由于密封面多,可靠性差,长时间使用后,易被介质腐蚀。

  ②叶轮内预埋金属件,与轴采用螺纹连接,取消叶轮螺母。此结构可使轴完全受到保护,避免轴被介质腐蚀的可能。缺点是螺纹加工精度要求较高,运转时严禁电动机反转。

  (3)泵体衬里层厚度及其固定按国外泵企业标准,衬里层厚度一般为3~5mm,如果衬里过薄(如1.5~2mm),压制过程出现局部衬里缺陷,导致泵的允许使用温度和使用寿命有所下降,衬里层从泵体和后盖基体金属脱落的可能性也增大。

  衬里层固定方式可采用在基体金属上布置较密的环形燕尾槽方法,使衬里层固定牢靠,同时机加工量较小。也可用基体金属上布置较密小孔(或螺纹孔)的方法,衬里层固定不如燕尾槽牢靠,且机加工量较大。

  为了防止温度变化引起的非金属从泵壳上脱落或开裂,可考虑在泵壳上焊接龟甲丝网,从而使得衬塑泵可以做到较大规格型号,进口管径最大可达ф600mm。

  (4)轴向力平衡塑料泵的叶轮内大多埋有金属件,一般不宜用平衡孔的方法平衡轴向力。国内外普遍采用背叶片平衡轴向力。

  (5)接口非金属工业泵进出口接管的受力目前尚未有相关的标准加以限定,一般由设计单位提出要求,并根据制造厂自身的制造情况而定。对于整体非金属工业泵壳,一般采用活套法兰方式与管道连接,活套法兰与两端盖板连接;还可采用把法兰与盖板做成整体的方式与管道连接。