[0001] 本发明属于容积式螺转子泵制造技术领域，特别是涉及一种高温铝液输送泵。

[0002] 目前，随着机械、灌溉、化工、石油、核工业和航天等诸多领域的不断发展，需要输送高温、含颗粒性介质、腐蚀性介质和高扬程小流量泵的场合越来越多，与齿轮泵、螺转子泵和其它容积泵相比(扬程和流量相同)，这种新型泵要具有结构简单、小流量、高扬程、比转速低、效率高，能实现气、液混输等优点。现有技术中的齿轮泵、螺转子泵和其它容积泵由于其结构限制，无法满足高温、高压、易燃、易爆、腐蚀和含颗粒介质的工况使用要求。

[0003] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高温铝液输送泵。

[0004] 本高温铝液输送泵的转子和定子通过特殊材质的设计，能输送介质为1000℃左右高温的铝液实现小流量下获得高扬程。螺旋槽型的设计可防止气吞和气蚀的发生，由于其工作原理建立在紊流理论基础上，故被输送介质不受粘度限制，可实现液固、液气混输，进而拓宽了输送泵的使用空间。转子和定子均为高速均匀的旋转体，运转稳定，振动、噪音小，转子和定子不相接触，故可以输送含颗粒的介质。

[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

[0006] 高温铝液输送泵，包括泵壳、轴承箱、转子、定子、轴承和防尘盖，其特征在于：所述泵壳采用DSA-1.5特种化工陶瓷，在泵壳内装有采用DSA-1.5等静压特种石墨材料制作的转子和定子，所述定子一端连接随转轴同步转动的多头外螺纹杆；所述定子与转子之间留有微小间隙，在转子和定子的圆柱面上分别制有形状相同且旋向相反的螺纹，在泵壳一端固装有带进口法兰的轴承箱，泵体另一端固装有带出口法兰的轴承箱，所述轴承箱内装有采用DSA-1.5特种化工陶瓷制作且带防尘盖的球轴承，在定子的一端上开有U形槽，所述U形槽内安装有用于密封介质和隔离高、低压腔的O型圈。

[0007] 本发明还可以采用如下技术方案：

[0008] 所述螺纹的螺旋槽为梯形螺旋槽。

[0009] 所述螺旋槽的有效长度为200-400mm，螺旋槽的槽深为1.5-4.5mm，所述齿形角为20°-40°，所述螺棱宽为0.15-0.6mm。

[0010] 所述定子与转子之间的间隙为0.1-0.5mm。

[0011] 所述轴承箱和防尘盖均采用DSA-1.5特种化工陶瓷制作。

[0012] 本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，即高温铝液输送泵螺旋体的转子由动力带动旋转时，转子和定子配合间隙产生强烈的湍流剪切流动，湍流剪切力作用于转子、定子螺纹，分别形成了转子、定子压力面和吸力面。流体在转子压力面的作用下获得压力和速度，作复杂的三维流动。转子压力面周围流体产生强烈的离心运动，由转子进入定子，受定子螺纹壁阻滞，部分动能转变成压力能。同时，在定子压力面和转子吸力面压差作用下，定子的螺旋槽部分流体径向流回转子的螺旋槽，在转子中再次获得动量和能量。螺旋槽作为输送介质的作功组件，其槽型、槽深、间隙和螺旋槽的有效长度等参数设计至关重要。梯形螺旋槽有利于将液体束缚在槽内而在螺纹推动下获得较大的压能，液体在螺旋腔中周向流动时，易在螺纹背面形成旋涡，产生负压，负压高到一定值时会产生汽蚀，因此流体沿转子、定子表面周向流动截面是渐变的。为达到小流量、高扬程的要求，螺旋槽深采用3.8mm；同时为了减少阻力损失和泵的结构、装配、转速、加工精度等因素出发考虑，转子与定子之间的间隙采用0.2mm。综合介质的动力粘度、间隙等参数，将螺旋槽的有效长度选为300mm，即螺旋槽的有效长度加大，则介质在螺旋腔内有较长的增压过程，使得液体总压升高，扬程增加。本高温铝液输送泵螺能实现小流量下获得高扬程，且运转稳定，振动、噪音小，避免了气吞和气蚀的发生，因此可以输送高温、高压、易燃、易爆、腐蚀和含颗粒的介质。

[0013] 此外，本高温铝液输送泵无需进、排液阀、密封和安全阀等零部件，使其结构简单，维修方便，造价低；流量、扬程稳定，无脉动现象，尤其适用于精密生产工艺过程流；可以实现液固、液气混输，拓宽了使用空间；高温铝液输送泵转子部件为高速均匀的旋转体，运转稳定，振动、噪音均很小。泵壳转子和定子不相接触，故可输送含颗粒的介质且被输送介质不受粘度的限制。附图说明

[0014] 图1是本发明的结构示意图；

[0015] 图2是图1的俯视图；

[0016] 图3是本发明的转子与定子装配结构示意图。

[0017] 图中：1、泵壳；2、定子；3、转子；4、垫片；5、前轴承箱；6、前盖；7、键；8、后轴承箱；9、后盖；10、深沟球轴承；11、支撑垫圈；12、轴用挡圈；13、O型圈；14、螺钉。

[0018] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0019] 请参阅图1-图3，高温铝液输送泵，包括泵壳1、轴承箱、转子3、定子2、轴承和防尘盖，所述泵壳采用DSA-1.5特种化工陶瓷，在泵壳内装有采用DSA-1.5等静压特种石墨材料制作的转子和定子，所述定子一端连接随转轴同步转动的多头外螺纹杆。所述定子与转子之间留有微小间隙，在转子和定子的圆柱面上分别制有形状相同且旋向相反的螺纹，在泵壳一端固装有带进口法兰的前轴承箱5，泵体另一端固装有带出口法兰的后轴承箱8。所述前轴承箱和后轴承箱内分别装有采用DSA-1.5特种化工陶瓷制作且带防尘盖的深沟球轴承10、垫片4、支撑垫圈11和轴用挡圈12，所述前轴承箱外侧通过螺钉14固装有前盖6，所述后轴承箱外侧通过螺钉14固装有后盖9。在定子的一端上开有U形槽，所述U形槽内安装有用于密封介质和隔离高、低压腔的O型圈13。

[0020] 本实施例中，所述泵壳1、深沟球轴承10、轴承箱、防尘盖和紧固件螺钉14均采用DSA-1.5特种化工陶瓷制作，能实现液固、液气混输，并能输送1000℃左右的高温介质。机械强度和热力学仿真分析计算得出：抗压强度12000-15000kg/cm2,抗拉强度1410-2000kg/cm2,抗弯强度2100-2500kg/cm2,硬度HRC＞90，弹性模量＞3.94×106kg/cm2，吸水率＜0.05％，气孔率＜0.5％，抗冲强度7-8.6kg/cm2,热膨胀系数＜0.15(10-6/℃)，热传导300-
400(千卡/米.小时.℃)。

[0021] 氧化物含量要求：SiO2＝0.32％-0.82％,Al2O2＝98.66％-99.1％,Fe2O3＝0.07％-0.11％,CaO＝0.36％-0.42％,MgO＝0.04％-0.08％,Cr2O3＝1.86％-2.43％,Si3M4＝
98.3％-99.5％。

[0022] 本实施例中，所述转子和定子采用DSA-1.5等静压特种石墨材料制作，其机械强度和热力学试验分析计算参数要求：纯度(C)≥99.9999％，抗压强度≥250MPa，电阻率＜7μΩ.m，颗粒结构＜1μm，抗折强度＞130MPa，肖氏硬度87-90，弹性模量22-30MPa，洛氏硬度43-45HRC，气孔率＜10％。热膨胀系数＜1.6(10-6/℃)，热导率138-154W/(m.k)。主要元素含量要求：C＝93.85％-96.29％，O＝3.14％-4.08％，S＝0.26％-0.67％，Fe＝0.31％-1.4％。
通过上述分析计算，螺旋体的材质选用新型DSA-1.5热等静压特种石墨，满足上述强度要求和耐高温、耐磨、耐腐蚀性等特点，并能在1000℃下长期使用。

[0023] 本实施例中，为了防止气吞和气蚀的发生，应该考虑到由输送介质的粘性和流态对螺旋槽形状的要求，所述螺纹的螺旋槽为梯形螺旋槽。由于介质在粘性力的作用下，始终束缚在螺旋槽中，并在螺纹推动过程中获得反输压力，若介质的粘性小，则液体相互间的动压效应小，液体在离心力的作用下，轻易地被甩到螺旋套上，螺纹无法对其继续做功,从而影响了泵送效果。从螺旋槽的截面形状出发，梯形有利于将液体束缚在槽内而在螺纹推动下获得较大的压能。液体在螺旋腔中周向流动时，易在螺纹背面形成旋涡，产生负压，负压高到一定值时会产生汽蚀，因此流体沿杆、螺旋套表面周向流动截面是渐变的，经上述分析，螺旋槽选用梯型螺纹。

[0024] 本实施例中，所述螺旋槽的槽深为1.5-4.5mm，螺旋转子(杆)旋转所产生的粘性剪切力应带动流体介质在槽内形成周向运动，由流动的收敛性产生压力的增加，槽深的取值将影响液膜所产生的动压效应，槽深h越小动压效应越强，泵送能力增大，相应的扬程也就越高。另外，所输送介质的粘度、螺旋转子转速对h的取值也有要求。为达到小流量、高扬程，所述螺旋槽的槽深优选为3.8mm。

[0025] 本实施例中，所述螺旋槽的有效长度取200mm-400mm，螺旋槽的有效长度与扬程有直接关系，螺旋槽的有效长度加大，则介质在螺旋腔内有较长的增压过程，使得液体总压升高，扬程增加。综合介质的动力粘度、间隙等参数，所述螺旋槽的有效长度优选为300mm。

[0026] 本实施例中，所述齿形角为20°-40°，增大齿形角θ仅能使流量有不大的增加，但会影响泵的效率；对于输送水或低粘度液体时，θ通常取小值；随着输送液体的粘度增高，为增加液体在槽中的流动性，θ角增大。由于泵的过流断面面积与在螺旋转子、螺旋定子上面所车的螺纹头数z、螺旋升角 以及螺纹形状的几何参数有关，于是可以在满足螺旋转子(杆)强度要求的前提下，在直径不同的圆柱侧面上车达到过流面积要求的螺纹。因此螺旋转子齿顶圆半径R3的选取要兼顾强度和过流面积的需求。确定齿顶圆半径R3后，螺旋转子齿根圆半径R1、节圆半径R2可根据螺纹集合关系可求得。当螺旋升角 螺纹对液体的输送能力较低；而螺旋升角 时，扬程系数达到最大，并且基本不再随螺旋升角增大而变化。此时，泵H-Q曲线相对平缓，泵的效率较高，因此，螺旋升角 取10°-25°。

[0027] 本实施例中，为获得足够的强度，螺棱宽a应适当放大取值。螺棱宽a与螺槽宽b之和为常数时，螺棱宽a与螺槽宽b的比值增大，H-Q曲线平缓，扬程降低。这是由于螺纹对过宽螺槽中流体束缚减小，同时螺纹槽中流体动压效应相对减弱；若螺棱宽a与螺槽宽b的比值减小，螺旋腔内单位体积流体与各壁面接触面增大，磨损加剧，泵效率降低。因此在满足强度条件下，螺棱宽a取值为0.15-0.6mm。

[0028] 本实施例中，所述定子与转子之间的间隙为0.1-0.5mm，转子和定子之间的间隙过大会导致螺旋槽中的动压交换剧烈，从而使泵送能力下降，扬程降低。同时为了减少阻力损失和泵的结构、装配、转速、加工精度等因素出发考虑，所述定子与转子之间的间隙优选为0.2mm。

[0029] 本发明的工作原理为：

[0030] 泵工作时，介质由泵壳周向的进口处打入，在转子和定子的相互作用下不断被沿轴向推向前进，介质流过转子和定子上的螺纹，形成旋涡，方向与液体流出的方向相反。在通过转子与定子间隙的名义分界面上产生摩擦力，液体中产生的摩擦力就在转子和定子表面产生了压力和摩擦力形成轴向反压，转子和定子对液体的总轴向推力就形成了螺旋体的泵送压力。并在输送过程中经多头螺纹推进作用而使压力逐渐升高建立起压头，最后经泵壳的出口打出，完成介质的输送过程。

[0031] 本发明附图中描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。