非金属泵的结构和性能特点

　　非金属泵在耐腐蚀、耐磨等方面有较强的竞争性，尤其是价格相对于金属泵要经济实惠，所以非金属泵在化工、冶炼、环保等行业有广泛的应用。

　　选用非金属泵要考虑以下因素：力学性能、耐腐蚀和耐磨性能、温度、重量和隔热性能、耐燃性。

　　常见的非金属泵有：氟塑料泵(聚全氟乙丙烯F46、氟合金、聚偏二氟乙烯PVF2等)、超高分子量聚乙烯泵、玻璃钢泵、增强聚丙烯泵。

　　1、非金属泵的结构

　　(1)泵体

　　泵体内腔为螺旋型流道，用来收集从叶轮中甩出的液体，并引向扩散管至泵出口。扩散管的液流断面由小到大，故能将液体的部分动能转换为静压能泵体的结构有整体泵体和衬里泵体两种。整体泵体指整个泵体均为非金属材料，一般仅适用于小口径离心泵。衬里泵体一般指泵体的材料为铸铁，衬里层为非金属。非金属泵一般均为单级、蜗壳式、径向剖分结构。

　　(2)叶轮

　　非金属泵的叶轮分为开式、半开式和闭式三种。一般闭式叶轮适合于输送不含固体颗粒的介质，而开式和半开式叶轮还可输送含固体颗粒的介质。

　　叶轮分整体和衬里两种。整体叶轮强度低，只能适用于小型泵。衬里叶轮内埋金属件，因此叶轮强度较高。

　　(3)密封环(口环)

　　金属泵中一般均设有口环，但在非金属泵中一般没有，而是用叶轮与泵体间的轴向间隙来调节运转间隙。

　　(4)轴和轴承

　　泵轴一端固定叶轮，一端装联轴器。非金属泵的泵轴与叶轮常用螺纹连接(如图298)。非金属泵的轴承常用球轴承，采用稀油润滑。

　　(5)轴封非金属泵的轴封型式有机械密封、动力密封和无轴封结构(

　　①机械密封国内许多非金属泵厂通常采用152型(或SB2型)外装式波纹管多弹簧单端面机械密封。该密封适用于密封腔压力0~0.5MPa，轴径25~55，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30%以上的盐酸，50%以下的稀硫酸，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4000小时。当工作介质特殊时，制造厂可根据介质特性选用其它型式的机械密封(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。该种密封型式常用于输送含固体颗粒的介质。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无轴封结构指非金属磁力驱动泵。磁力驱动泵可用于输送各种不允许泄漏的液体详

　　由于非金属材料与金属材料性能上的差异，非金属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

　　因塑料和玻璃钢的热膨胀系数比钢大2~6倍，沿用金属泵的运转间隙易发生咬合，使泵损坏。间隙过大又使泵的效率降低，并造成泵轴向力的不平衡。由于径向间隙不可调节，囡外非金属化工泵大多使用轴向间隙。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。此结构来源于金属泵，由于密封面多，可靠性较差。长时间使用后，轴易被介质腐蚀。

　　②叶轮内预埋金属件，与泵轴用螺纹连接，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，国内一些厂家的衬里层过薄(约1.52mm)，使压制过程易出现局部衬里缺陷，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取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。

　　(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。国内普遍采用背叶片平衡叶轮轴向力。

　　二、非金属泵的性能特点

　　非金属泵的结构、材料与金属泵差异甚大，因此，其性能特点也有较大区别

　　(1)泵体耐压性低

　　由于非金属材料的机楲性能，如拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性和硬度等指标远低于金属材料，因此，非金属泵的耐压较低

　　一般非金属泵壳体耐压≤1.6MPa。非金属材料可加入玻璃纤维或碳纤维增强，改善其机械强度，如聚丙烯的拉伸强度为30~38MPa，弯曲强度为38~-5MPa，经玻璃纤维增强后，拉仲强度达60~80MPa，弯曲强度达80~10MPa。

　　(2)允许使用温度非金属泵的允许最高使用温度远比金属泵低。其耐温范围受到很多因素限制，一是温度升高材料的强度下降(某些塑料低温下出现脆性);二是塑料的热膨胀系数是铸铁的2~6倍，使用温度较高时，运转间隙变小，泵无法安全运转，或衬里层与铸铁外壳不能很好贴合;三是在较高温度下连续运转时，某些塑料易发生“蠕变”，零件尺寸发生变化。因此非金属泵的允许使用温度与材料性能、结构设计等因素有关需要说明，不能将材料的耐热性误为泵的允许使用温度，如聚全氟乙丙烯的最高工作温度约为237℃。泵制造厂应根据材料品种和结构设计，并考虑泵的长期连续运行及可靠性在样本上正确规定非金属泵的允许使用温度。

　　(3)最小连续流量

　　为避免非金属泵在小流量下工作引起介质温度升高而导致泵的破坏，通常非金属泵的最小连续流量为30%的额定流量。即不允许泵在小于30%额定流量下工作

　　(4)耐腐蚀性

　　非金属材料与金属相比具有优良的耐腐蚀性，不存在金属中出现的缝隙腐蚀、点蚀、选择性腐蚀和电偶腐蚀等腐蚀形式。但塑料在某些腐蚀介质中受拉应力时，易产生应力开裂，这类似于金属的应力腐蚀。塑料和橡胶在某些有机溶剂中会发生溶胀或溶解，使用时应予重视表2-50列出了常用非金属材料的耐腐蚀性能

　　(5)耐磨性

　　非金属材料中耐磨性好的材料有工业陶瓷、耐磨橡胶和新型高性能工程塑料(超高分子量聚乙烯，聚偏氟乙烯等)。工业陶瓷(刚玉陶瓷、氮化硅陶瓷等)耐磨性最佳(其Mohs硬度为9)，但缺点是易碎易裂。橡胶的耐磨性很好，衬胶泵在输送含颗粒介质中应用最广泛，缺点是易老化且使用温度较低，一般为100℃以下。超高分子量聚乙烯( UHMWPE)和聚偏氟乙烯(PVDF)的耐磨性也较好(动摩擦系数为01~0.22)，尤其是 UHMWPE称为工程塑料中的耐磨之王，均可作为有磨蚀要求的耐磨泵材料，但加工制作要求高。一般认为热塑性塑料的耐磨性好，热固性塑料(酚醛玻璃钢)的耐磨性较差，但应注意随着温度的升高，耐磨性将会降低。