一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼玫闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼茫婕白內(nèi)荼弥谱黝I(lǐng)域，包括泵體，泵體內(nèi)的主軸、主軸中心的分隔盤(pán)、分隔盤(pán)兩端的旋片，旋片曲面上鑲嵌有一層金屬硬質(zhì)合金，分隔盤(pán)兩端工作面上包襯一層可塑性非金屬材料。有效防止旋片與分隔盤(pán)間隙增大，防止旋片氣蝕以及顆粒磨損、刮傷旋片和分隔盤(pán)工作面。
【專利說(shuō)明】一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明是對(duì)軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼玫母倪M(jìn)，尤其涉及一種可以防止旋片和分隔盤(pán)相向的表面受高壓流體的沖刷、磨損，旋片使用壽命長(zhǎng)，泵效率高，能氣、水、油三相混輸?shù)妮S對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼谩?br>
【背景技術(shù)】
[0002]軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼檬且环N新類型旋轉(zhuǎn)容積泵，其工作效率很高，泵送效率高達(dá)70?80%，要比普通離心泵效率高出30?40%左右，尤其在小流量、高壓力工況使用，效率會(huì)比離心泵高出40%左右。例如流量20?30m3 / h，揚(yáng)程0.8MPa的離心泵，一般效率只有35?40%，而輸送同樣流量及揚(yáng)程的軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼茫湫矢哌_(dá)75%左右。此外，此泵還因是容積漸變壓縮實(shí)現(xiàn)泵送，泵內(nèi)液體線速度較低，對(duì)泵沖刷性磨損較小，因而在輸送高粘度液體、含固相物料漿體具有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。例如使用在我國(guó)面廣量大的石油原油輸送，較現(xiàn)有原油輸送多級(jí)離心泵功率可以節(jié)省35%以上,是一種較理想的原油輸送泵。并且此泵可正/反向旋轉(zhuǎn)工作。
[0003]中國(guó)專利200620116360.9公開(kāi)了一種曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，基本結(jié)構(gòu)如圖1，包括內(nèi)腔呈圓筒形的泵殼3及兩端支承轉(zhuǎn)軸的裝配式泵蓋2，泵腔軸向中部的固定分隔盤(pán)5將泵分隔為左右二腔，與泵腔軸線重合穿過(guò)分隔盤(pán)的轉(zhuǎn)軸1，分隔盤(pán)兩側(cè)與泵腔周面轉(zhuǎn)動(dòng)配合、曲面相對(duì)并相錯(cuò)180度、固定在轉(zhuǎn)軸上的軸對(duì)稱曲面轉(zhuǎn)盤(pán)4，分隔盤(pán)中間有軸向滑槽，內(nèi)插可軸向往復(fù)滑動(dòng)的擋板組件6。工作原理:分隔盤(pán)兩側(cè)曲面相向、曲面錯(cuò)位180度的軸對(duì)稱曲面轉(zhuǎn)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)，在滑動(dòng)擋板兩側(cè)分別產(chǎn)生容積減少(排出)和容積增加(吸入)，左右共有2個(gè)排出工作腔，2個(gè)吸入工作腔，通過(guò)分隔盤(pán)上導(dǎo)液凹槽對(duì)外排出和吸入流體，從而實(shí)現(xiàn)泵的排、吸連續(xù)輸送?；瑒?dòng)擋板在分隔盤(pán)軸向滑槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由同步旋轉(zhuǎn)對(duì)置相錯(cuò)180度的曲面轉(zhuǎn)盤(pán)曲面推動(dòng)。然而此結(jié)構(gòu)只是提出了一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼玫脑O(shè)想，由于缺少工程運(yùn)行考慮，使得按此設(shè)計(jì)制作的變?nèi)荼?，在工程中缺乏?shí)際應(yīng)用價(jià)值，特別是使用壽命短，通常有效工作不超過(guò)20天，因而導(dǎo)致該變?nèi)荼脤?shí)際發(fā)明多年，只是停留在理論階段，至今未有達(dá)到滿足實(shí)際工程運(yùn)行需要的泵投入市場(chǎng)，所以市場(chǎng)沒(méi)有該泵實(shí)際存在，泵工程手冊(cè)上也未有報(bào)導(dǎo)，全國(guó)原油輸送泵至今仍采用效率較低的多級(jí)離心泵。
[0004]雖然通過(guò)本發(fā)明人多次持續(xù)的改進(jìn)，也公開(kāi)了進(jìn)一步改良的技術(shù)方案(專利:201220650411.1,201220650394.1,201220650414.5、 201220650412.6)，但尚存在著不足。例如:該泵在用于輸送約50%氣體、約50%液體(其中8?10%為原油、40%為水)及1%固體泥砂的混合物料時(shí)，當(dāng)泵出口壓力大于0.8MPa的情況下，泵出液口容腔內(nèi)的高壓氣體，夾雜著水和泥砂，從旋片曲面的凸部與分隔盤(pán)的配合部位，返流到泵腔的吸入口部位，由于夾泥砂的氣體，在高速返流的過(guò)程中，很容易沖刷磨損旋片和分隔盤(pán)的表面，進(jìn)而使兩者之間的間隙增大，使泵的容積效率下降。在油田采油隊(duì)輸送含氣、水、原油時(shí)，該變?nèi)荼檬褂脙蓚€(gè)月后，即出現(xiàn)高壓工作腔和低壓工作腔竄氣的現(xiàn)象，影響了泵的使用效果。因此，軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼靡谌珖?guó)油田開(kāi)采上成功應(yīng)用，還需改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種有效防止旋片與分隔盤(pán)間隙增大，防止旋片氣蝕以及顆粒磨損、刮傷旋片和分隔盤(pán)工作面的軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼谩?br> [0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供了以下技術(shù)方案:一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，包括泵體，泵體內(nèi)的主軸、主軸中心的分隔盤(pán)、分隔盤(pán)兩端的旋片，其特征在于旋片曲面上鑲嵌有一層金屬硬質(zhì)合金，分隔盤(pán)兩端工作面上包襯一層可塑性非金屬材料。首先在旋片曲面上覆合一層金屬硬質(zhì)合金，增加旋片與液體接觸部位的耐磨性能；再在分隔盤(pán)的兩側(cè)，與旋片配合面上，包覆一層耐磨性能好，但又要有一定可塑性的非金屬材料。本發(fā)明中旋片曲面鑲襯一層金屬硬質(zhì)合金，目的在于提升旋片曲面對(duì)帶泥砂流體的抗磨性能，而分隔盤(pán)的兩端工作面包覆一層有可塑性的非金屬材料，其目的在于:一是提升分隔盤(pán)工作面的耐磨性能；二是克服當(dāng)有細(xì)硬固體顆粒進(jìn)入旋片曲面與分隔盤(pán)表面之間的隙縫時(shí)，可以陷入分隔盤(pán)上的可塑性非金屬材料中，避免或減少嵌入隙縫中的細(xì)硬顆粒對(duì)運(yùn)動(dòng)的旋片的磨蝕或鋼性刮傷。旋片和分隔盤(pán)上兩種軟硬性質(zhì)不同，功能不同的材料配合，可以有效提升旋片和分隔盤(pán)的耐磨性和使用壽命。
[0007]其技術(shù)關(guān)鍵在于通過(guò)旋片與分隔盤(pán)上的可塑性非金屬材料，實(shí)現(xiàn)軟硬調(diào)和，在具有細(xì)硬顆粒時(shí)通過(guò)可塑性非金屬材料的彈性和可變形性將細(xì)硬顆粒包裹入內(nèi)，防止在旋片與分隔盤(pán)的間隙內(nèi)來(lái)回摩擦造成旋片曲面磨蝕或鋼性刮傷。
[0008]作為優(yōu)選，金屬硬質(zhì)合金為鶴鈷或鎳鈷合金。
[0009]作為優(yōu)選，可塑性非金屬材料為超高分子量聚乙烯或聚氨脂或改性聚四氟乙烯。
[0010]作為優(yōu)選，金屬硬質(zhì)合金層與旋片曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層上焊接有固定螺栓或螺母，通過(guò)在旋片上設(shè)置對(duì)應(yīng)的螺孔，兩者螺栓緊固連接。
[0011]作為優(yōu)選，金屬硬質(zhì)合金層與旋片曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層與旋片曲面焊接固定。
[0012]作為優(yōu)選，旋片曲面上堆焊有金屬硬質(zhì)合金層，打磨加工使兩者曲率一致。
[0013]作為優(yōu)選，分隔盤(pán)兩端工作面上設(shè)置有錨固可塑性非金屬材料層的孔或槽。
[0014]作為優(yōu)選，分隔盤(pán)兩端工作面與非金屬材料層，兩者熱壓鑄成型固結(jié)。
[0015]本發(fā)明的有益效果:可以使軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，能輸送氣、油、水、固體四相混合的復(fù)雜介質(zhì)。而且在出口壓力大于IMPa的情況下，旋片和分隔盤(pán)都能長(zhǎng)期使用，保證了泵的容積效率，提升了容積泵復(fù)雜工況下的使用壽命，比原有技術(shù)相比，泵的使用壽命從2個(gè)月提高到12個(gè)月。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為旋片工作面鑲硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4為旋片工作面鑲硬質(zhì)合金另一形式的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5為分隔盤(pán)兩側(cè)工作面包塑的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖6為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為實(shí)施例3另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，包括泵體3，泵體3內(nèi)的主軸1、主軸I中心的分隔盤(pán)5、分隔盤(pán)5兩端的旋片4，旋片4曲面上鑲嵌有一層金屬硬質(zhì)合金4.2，分隔盤(pán)5兩端工作面上包襯一層可塑性非金屬材料5.2。金屬硬質(zhì)合金層4.2與旋片4曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層4.2上焊接有固定螺栓或螺母4.2.1，通過(guò)在旋片4上設(shè)置對(duì)應(yīng)的螺孔4.1.1，兩者螺栓4.3緊固連接。具體為在旋片4的一側(cè)，先加工好旋片基體4.1所需要曲率的曲面，并打好螺孔4.1.1備用；另一方面制作金屬硬質(zhì)合金層4.2，首先開(kāi)制用于冷壓硬質(zhì)合金粉末的金屬模具，把配置好的硬質(zhì)合金金屬粉末，通過(guò)模具壓制成坯體，再將坯體放入爐窯中燒結(jié)成型，成型燒結(jié)的工藝和溫度，按一般的硬質(zhì)合金成型及燒結(jié)的工藝實(shí)施，燒結(jié)成型金屬硬質(zhì)合金層4.2，要求曲率與旋片的曲率一致。然后在金屬硬質(zhì)合金層4.2的一偵牝用銅焊的焊接方法焊上緊固螺母4.2.1。再將金屬硬質(zhì)合金層4.2鑲裝到旋片基體4.1上，在兩者之間的隙縫里涂上膠液，再緊固螺栓4.3。然后再通過(guò)打磨金屬硬質(zhì)合金層4.2表面，和磨削加工內(nèi)外圓后，即得到有高耐磨性能的旋片4備用。鑲襯在旋片4曲面上的硬質(zhì)合金4.2的厚度以較為經(jīng)濟(jì)，又符合強(qiáng)度要求為度，較好的選擇為厚度3_以上，12mm以內(nèi)。旋片基體4.1與硬質(zhì)合金4.2之間隙縫中加注的粘膠，可選用耐溫及高強(qiáng)度、高粘合力的固性膠粘劑，因膠粘劑品種極多，不作限定。
[0024]實(shí)施例2:參照實(shí)施例1，金屬硬質(zhì)合金層4.2與旋片4曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層4.2與旋片4曲面焊接固定。
[0025]實(shí)施例3:參照實(shí)施例1，如圖7所示，旋片4曲面上堆焊有金屬硬質(zhì)合金層4.2，打磨加工使兩者曲率一致。如圖6所示，具體為在兩個(gè)軸對(duì)稱旋片4的工作曲面上，用市售的鎢鈷硬質(zhì)合金焊條堆焊一層硬質(zhì)合金4.4后，再進(jìn)行磨削加工的工藝，磨出符合要求的工作面，其它泵組件的加工及安裝與實(shí)施例一相同，也可得到旋片耐磨性能好、能輸送水、氣、油、固四項(xiàng)混合的、油田原油的軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?。為了使制作成本和使用效率達(dá)到較好統(tǒng)一，旋片上堆焊的硬質(zhì)合金4.4厚度可以控制在2?8_之間。
[0026]實(shí)施例4:參照實(shí)施例1或2或3，分隔盤(pán)5兩端工作面上設(shè)置有錨固可塑性非金屬材料層5.2的孔或槽5.1.1。分隔盤(pán)5兩端工作面與非金屬材料層5.2，兩者熱壓鑄成型固結(jié)。具體步驟為，先加工分隔盤(pán)金屬基體5.1，并在基體上打若干錨固塑料的孔5.1.1，孔徑在8?16_之間均可，再把分隔盤(pán)基體5.1裝入已開(kāi)制的金屬模壓模具中，兩側(cè)均勻加入500萬(wàn)分子量的超高分子量聚乙烯，壓實(shí)后放入電爐中加溫，然后模壓成型，切削加工后，SP得到兩邊包襯超高分子聚乙烯的分隔盤(pán)備用。
[0027]本發(fā)明中的硬質(zhì)合金，可以選用鎢鈷或鎳鈷合金和其它材質(zhì)的硬質(zhì)合金。
[0028]旋片曲面上的金屬硬質(zhì)合金層4.2是采用粉末冶金一次成型的方法燒結(jié)而成，制作的具體方法為把按一比一配比的混合好的金屬粉末裝入鋼制的定型模具中，壓制成型，然后把型坯脫出模具，再把型坯放入指定的模具中，放入加溫爐，經(jīng)加溫、恒溫、降溫、冷卻等工序燒制而成，再經(jīng)過(guò)焊接打磨機(jī)加等工藝制作而成。
[0029]本發(fā)明中所述硬質(zhì)合金旋片鑲體，也可將旋片整體制作為硬質(zhì)合金，工藝與上述粉末冶金工藝相同，采用這種方案也有較好的使用效果，只是旋片制作成本增加了 51倍。
[0030]本發(fā)明中分隔盤(pán)上包襯的可塑性非金屬材料，可選擇50(Γ1000萬(wàn)分子量的超高分子量聚乙烯粉料作為模壓原料，也可以對(duì)超高分子量聚乙烯用晶須、片狀晶須、碳纖維等礦物材料進(jìn)行填充改性，以增強(qiáng)可塑性非金屬材料的耐磨性，可塑性非金屬材料也可選用改性聚四氟乙烯、改性功能性耐磨塑料或橡膠等材料，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031]本實(shí)施例中分隔盤(pán)上可塑性非金屬材料的厚度應(yīng)根據(jù)泵型號(hào)的大小，分隔盤(pán)直徑的大小而定，較好的厚度范圍設(shè)定在6?12_之間。可塑性非金屬材料薄了，可塑性降低，會(huì)影響旋片的耐磨性能；可塑性非金屬材料厚了，會(huì)因熱脹冷縮增大變形量，影響泵機(jī)的安裝精度。
【權(quán)利要求】
1.一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，包括泵體，泵體內(nèi)的主軸、主軸中心的分隔盤(pán)、分隔盤(pán)兩端的旋片，其特征在于旋片曲面上鑲嵌有一層金屬硬質(zhì)合金，分隔盤(pán)兩端工作面上包襯一層可塑性非金屬材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼茫涮卣髟谟诮饘儆操|(zhì)合金為鎢鈷或鎳鈷合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，其特征在于可塑性非金屬材料為超高分子量聚乙烯或聚氨脂或改性聚四氟乙烯?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，其特征在于金屬硬質(zhì)合金層與旋片曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層上焊接有固定螺栓或螺母，通過(guò)在旋片上設(shè)置對(duì)應(yīng)的螺孔，兩者螺栓緊固連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼茫涮卣髟谟诮饘儆操|(zhì)合金層與旋片曲面曲率一致，金屬硬質(zhì)合金層與旋片曲面焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼茫涮卣髟谟谛嫔隙押赣薪饘儆操|(zhì)合金層，打磨加工使兩者曲率一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，其特征在于分隔盤(pán)兩端工作面上設(shè)置有錨固可塑性非金屬材料層的孔或槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸對(duì)稱曲面旋轉(zhuǎn)變?nèi)荼?，其特征在于分隔盤(pán)兩端工作面與非金屬材料層，兩者熱壓鑄成型固結(jié)。
【文檔編號(hào)】F04C15/00GK204175592SQ201420608378
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】蔣龍福, 王岳平 申請(qǐng)人:宜興市宙斯泵業(yè)有限公司