叶轮背叶片式衬塑磁力泵的结构改进方法研究

叶轮背叶片式衬塑磁力泵的结构改进方法研究

张伦 张晶 陈洪刚

杭州新安江工业泵有限公司 浙江杭州 311606

摘要：化工泵机械密封的泄露是造成化工事故和环境污染的主要问题。磁力泵的应用可彻底解决这一问题，实现无泄漏，无污染，减小由于泵泄露造成的事故发生。但是磁力泵只是设计无泄漏，在使用中，如果使用寿命过低，泄露以后造成的污染更大，所以必须从设计上提高磁力泵的使用寿命，减小故障发生，延长维护保养周期，尽可能减小磁力泵泄露。本着实用原则，在此以实例的形式，研究讨论衬塑磁力泵在使用中可能遇到的问题，阐述结构改进，工艺改进的研究。

关键词：衬塑磁力泵；结构优化；改进方法

引言：衬塑磁力泵的市场越来越大，随着塑料材料的更新换代，越来越多的工况对氟塑料磁力泵都可以正常运行。不管是材料的选择，尺寸的改进，工艺的提升都是为提高泵的使用寿命以及运行平稳性。因此对衬塑磁力泵的结构以及各种细节优化有着重要的意义。

1概述

磁力泵如图1.1所示，此泵采用动轴式结构，轴向力平衡采用叶轮背叶片式结构，内外磁钢采用单排，冷却循环采用内循环冷却，隔离套采用塑料隔离套与加固套结合的结构，主轴采用碳化硅材料。泵型IMD80-65-160F，流量50m³/h，扬程32m，匹配电机，15Kw-2，电机直联。图中标示从左到右依次为：1.泵体2.叶轮3、泵盖4.托架5.轴承6.隔离套7.加固套8.内磁转子9.主轴10.外磁转子11.电机12.底盘。

图1.1位衬塑磁力泵结构图

2、此泵主要出现的问题

①断轴，主轴材料是碳化硅或氮化硅材质，多次出现断轴现象。

②泵盖模压成以后，加工后成品率低，导致反复模压，造成很大的生产成本浪费。

③内磁转子成品率太低。主要是车加工后，电火花测试成品率太低。

④内磁转子与隔离套经常剐蹭。导致隔离套破损，泄露。

3问题分析与处理

3.1断轴问题

（1）问题分析

刚开始接触此泵，看到图纸后，发型纸质图纸与电子版图纸部分不符。电子版图纸出现很多尺寸问题，比如电子版实际尺寸与纸质尺寸不符，图纸比例不对，并不是1:1图纸。很多企业都存在这样的问题，设计人员由于各种原因，不愿意等比例修改图纸，直接在图纸上修改数据，而不是修改图形，导致后续的设计工作很难发现问题。电子版图纸装配起来没有任何问题，但是实际装配起来就会出问题。所以设计人员要尽可能做到电子版与纸质图纸比例、尺寸一致。特别是借用图纸，如果出现电子版不对，会导致后续一系列的问题。

（2）解决方法：

初步入手将电子版图纸按照纸质图纸尺寸重新画一遍。按照1:1比例，重新绘图，零件图纸画好以后，将每一个零件做成块，在电脑上装配一次，这样大部分问题都可以显示出来。

3.2泵盖模压成品率低

（1）问题分析

泵盖模压成品率低主要是循环孔成型困难。该泵原设计为斜孔加直孔结构。由于泵盖铸件加工的误差，导致模压以后打循环孔时，出现击穿现象。为了提高成品率，将原来的结构改成斜直孔结构。

（2）解决方法：

①将泵盖铸件的斜孔加直孔么改成斜直孔。

②将原来泵盖逐渐的斜孔直径适当加大，这样即使模压后，斜孔加工精度由波动，也不至于出现击穿。

③模具改进，可以采用拔模结构，直接将斜孔模压出，取消模压后的斜孔加工工艺。经过实践，这种设计可以大大提高成品率，减少了斜孔打孔环节。

3.3内磁转子成品率低

（1）问题分析

①原设计内磁铁心是八角铁结构，加工上需要铣加工八个面，并且是两两平行，对称度、同心度要求比较高。由于加工环节的问题，同心度与平行度问题，造成模压后磁钢凸起，车加工后容易击穿，成品率低。

②内磁钢选用钐钴材料，选用钐钴作为内磁材料的主要原因是其耐温性，钐钴耐温一般在350℃以内。包覆材料F46的模压温度在310℃左右，由于钐钴的耐温性能，保证了模压后磁钢的磁性基本没有变化。由于模压工艺是带磁模压，磁钢在模具内模压过程中受磁力作用，位置时常不稳定，经常是模压后磁钢倾斜。如果模压环境铁屑比较多，时常会有金属吸附在内磁贴上，经常导致加工后击穿。

（2）解决方法

①将内磁铁心的八角铁结构改成圆柱结构，磁钢内面改成圆弧面。这样内磁铁心就车加工就可以保证同心度，加工简单。磁铁可以直接贴上，模压成型简单，磁铁不会出现凸起现象，成品率比较高。

②采用不锈钢模具，减小磁钢在模具中的磁新引力，确保模压后同心度。同时做好模压环境工作，尽量减少铁磁材料吸附在磁铁上。

③采用充磁机，内磁转子模压时，磁钢不带磁性，模压、车加工后再充磁。此种方法是今后模压工艺发展的主要方向，可以大大提高成品率。

④建议在内磁钢加工后，在内磁转子前端增加一个台阶，主要是为装配时方向对正，避免出现由于磁钢装反造成内磁的位置不确定，造成一批次泵质量忽高忽低。

3.4内磁转子与隔离套剐蹭

（1）问题分析

经分析此泵内磁转子与隔离套剐蹭的主要原因是轴承问题和托架问题。此泵内磁转子与隔离套的设计间隙是3mm。如果加工没有问题，泵盖同心度，滑动轴承同心度都没有问题，轴承磨损要磨损1mm，需要很长时间。这样隔离套与内磁转子摩擦，直至泄露也需要很长时间，但是多次出现剐蹭。经过实物分析，原因是轴承的设计问题。轴承材料是F4填充C，这种材料受温度影响膨胀量比较大。原设计泵盖与轴承为过盈配合，可是由于温差的原因，当温度降低时，轴承收缩量比较大，导致原来的过盈配合变成了间隙配合。而轴承内孔变小，反而把主轴抱死，导致轴承与主轴一起转动，使轴承外圆与泵盖内孔摩擦。当轴承外圆磨损到一定的程度，就会出现内磁转子与隔离套剐蹭。

（2）解决方法

①将滑动轴承与泵盖的过盈量设计在-0.25mm到-0.35mm之间，这样温度低时也能保证过硬配合。与此同时将内孔加大，主要是为了避免当增加泵盖与轴承的过盈量时出现轴承将主轴抱死现象。建议内孔与主轴的间隙增加到0.4-0.5mm，这样当轴承与泵盖装配以后，轴承内孔至少可以保证是间隙配合。

②增加周向防转结构。即使过盈量比较大，也无法保证长时间运转导致的松动，所以要增加防转结构，以延长整泵使用寿命。

③增加放松结构。当主轴旋转时，如果过盈量太小，可能会造成轴承旋转。增加结构可以防止轴承旋转，起到周向放松。

结束语

当前如何提高磁力泵的可靠性及效率，降低生产成本是磁力泵发展的关键问题。本文研究一个衬塑磁力泵的改进实例，阐述故障原因，分析以及解决方案。在当前发展形势下，对衬塑磁力泵的机构改进研究，具有重要现实意义，可以延长使用寿命、降低材料成本、降低加工难度势、提高装配精度、扩大使用范围。

参考文献：

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