盾构输浆泵的制作方法

1.本发明属于泵技术领域，更具体地说，是涉及一种盾构输浆泵。


背景技术：

2.隧道施工中，平衡盾构机挖掘出来的土渣用盾构输浆泵通过管段输送至地面。目前的盾构输浆泵的基本结构由泵壳、泵轴、轴承箱、托架以及泵壳内的叶轮等转子组件组成，动力包括电动机、对轮或胶带轮联轴器等，其工作原理是：当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞出，泵内的介质被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域，介质在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进料管内，这样循环补给，就可以实现连续供料，从而达到工艺设计要求的扬程和流量。但是，目前的盾构输浆泵的泵壳和泵盖多采用螺栓连接，因此需要在泵壳和泵盖上打孔，加工困难，同时打孔后常常会出现密封性差的问题，工作时的噪声也较大，这样也导致设备的使用寿命较短，维修成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种盾构输浆泵，旨在解决目前盾构输浆泵密封性能差，使用寿命短的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种盾构输浆泵，包括：
5.泵壳，所述泵壳的进出口均设有对开法兰；所述泵壳前后两端均设有泵盖；
6.连接结构，包括设于所述泵壳前后两端的延伸臂、设于所述泵盖外侧且与所述延伸臂贴合的连接臂以及多个沿周向套设于所述延伸臂和所述连接臂外侧的密封卡件；
7.轴封结构，设于所述泵壳的后端，所述轴封结构包括前水封环、填料压环和填料箱，所述填料箱设于所述前水封环和所述填料压环的外侧，并与所述前水封环和所述填料压环围设出密封腔，所述密封腔内设有填料，所述填料与轴套之间设有喷陶层。
8.作为本技术另一实施例，所述密封卡件的外侧设有限位环。
9.作为本技术另一实施例，所述填料箱与所述填料压环借助四方螺栓连接，所述填料箱的一侧设有限位螺栓头的矩形限位槽。
10.作为本技术另一实施例，所述填料采用芳纶材料。
11.作为本技术另一实施例，还包括：
12.防护罩，所述防护罩为半环形，所述防护罩连接在托架上并罩设在所述轴封结构的外侧。
13.作为本技术另一实施例，所述防护罩包括：
14.侧板，设于所述轴封结构的上方，所述侧板为半环形，所述侧板的两端设有安装板，所述安装板连接所述托架；
15.后挡板，设于所述侧板的后端，所述后挡板位于轴承箱的前方并与泵轴贴合。
16.作为本技术另一实施例，所述泵壳内设有叶轮，所述叶轮包含三片叶轮叶片。
17.作为本技术另一实施例，所述叶轮的前盖板上设有前背叶片，所述前背叶片的外侧设有保护层。
18.作为本技术另一实施例，还包括：
19.调节件，所述调节件连接所述泵壳和托架，所述调节件具有沿其长度方向的自由度，用于调节所述叶轮和所述泵壳的前护板之间的距离。
20.作为本技术另一实施例，所述托架上设有上端敞口的集水盒，所述集水盒位于所述轴封结构的下方。
21.本发明提供的盾构输浆泵的有益效果在于：与现有技术相比，本发明盾构输浆泵，通过设置密封卡件和对开法兰，只需单独制作密封卡件和对开法兰即可，避免了在泵壳和泵盖上打孔，降低了加工难度和加工成本；同时采用填料密封以及在填料和泵轴之间设置喷陶层，提高了泵轴的光滑度和耐磨性，提高了填料的使用寿命，减少了填料更换频率，提高了工作效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例提供的盾构输浆泵的结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的盾构输浆泵的侧视图；
25.图3为本发明实施例提供的盾构输浆泵的剖视图；
26.图4为本发明实施例提供的轴封结构的结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的防护罩的结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的防护罩的俯视图。
29.图中：10、泵壳；11、对开法兰；12、叶轮；20、泵盖；21、限位环；22、密封卡件；30、轴承箱；40、托架；41、调节螺栓；50、填料箱；51、防护罩；52、填料压环；53、四方螺栓；54、前挡板；55、侧板；56、后挡板；57、安装板；58、限位压板。
具体实施方式
30.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.请参阅图1至图6，现对本发明提供的盾构输浆泵进行说明。所述盾构输浆泵，包括泵壳10、泵盖20、连接结构以及轴封结构；泵壳10的进出口均设有对开法兰11；泵壳10前后两端均设有泵盖20；连接结构包括设于泵壳10前后两端的延伸臂、设于泵盖20外侧且与延伸臂贴合的连接臂以及多个沿周向套设于延伸臂和连接臂外侧的密封卡件22；轴封结构设于泵壳10和轴承箱30之间，轴封结构包括前水封环、填料压环52和填料箱50，填料箱50设于前水封环和填料压环52的外侧，并与前水封环和填料压环52围设出密封腔，密封腔内设有填料，填料的内侧设有喷陶层。
32.本发明提供的盾构输浆泵，与现有技术相比，盾构输送泵主要用于开发地下交通和开挖隧道工程中产生的土料及土渣和泥水的混合物的输送，泵壳10和泵盖20均需要采用高硬度的材料，以及满足抗磨蚀性，但是泵壳10和泵盖20上打孔困难；因此在泵壳10的前端和后端均设置有向外侧延伸的延伸臂，延伸臂的自由端与泵盖20上向外侧延伸的连接臂贴合，当延伸臂和连接臂完全贴合时，泵壳10处于密封状态；为保证延伸臂和连接臂完全贴合，在延伸臂和连接臂的外侧设有多个用于连接延伸臂和连接臂的密封卡件22，密封卡件22的内侧开设有限位槽，延伸臂和连接臂贴合且延伸臂和连接臂的另一侧壁分别与限位槽的两个侧臂贴合，且限位槽和位于限位槽内的延伸臂和连接臂为过盈配合。多个密封卡件22等间距设于泵盖20的周向，使泵壳10受力均匀。
33.在泵壳10的进出口处设置对开法兰11，并借助对开法兰11与输送管段连接，避免了在泵壳10的进出口端进行打孔，并且提高了泵壳10和输送管段连接处的密封性。
34.在泵壳10的后端，泵轴的轴套连接处设有填料箱50，填料箱50的两端分别连接前水封环和填料压环52，并形成密封腔，在密封腔内放置填料，填料在填料压环52的作用下具有一定的压力，以封堵泵轴的缝隙，防止泵内液体泄露；在填料内侧的轴套的外侧壁上进行喷陶处理，使填料与轴套之间形成喷陶层，提高轴套的耐磨性和表面光滑度，减小填料的磨损，以减少填料更换频率。
35.本发明提供的盾构输浆泵，通过设置密封卡件22和对开法兰11，只需单独制作密封卡件22和对开法兰11即可，避免了在泵壳10和泵盖20上打孔，降低了加工难度和加工成本；同时采用填料密封以及在填料和泵轴之间设置喷陶层，提高了泵轴的光滑度和耐磨性，提高了填料的使用寿命，减少了填料更换频率，提高了工作效率。
36.可选的，盾构输浆泵为单壳，泵盖20、泵壳10采用高铬耐磨材质，材料硬度高，热处理硬度≥56hrc。泵壳10既可承压又可耐磨，可承受高达1.6mpa压力；过流部件蜗壳、叶轮12、前、后护板均采用新型耐磨金属kb04及kb17，该材料硬度高韧性强，以达到使用安全可靠寿命长等效果。
37.可选的，一个对开法兰11包括对称的两个法兰分体，法兰分体为半环形，法兰分体的两个端部均设有连接部，当两个法兰分体贴合时，两个法兰分体上的连接部相互贴合。连接部上开设有螺栓孔。在安装时，螺栓贯穿两个贴合的连接部上的螺栓孔并锁紧，以实现对开法兰11的安装。
38.泵壳10的进出口处设有外沿，对应的对开法兰11的内侧壁上设有限位槽，外沿贴合在限位槽内，防止法兰自泵壳10的进出口脱出。
39.对开法兰11可采用钢板切割加工制作，工艺简单，成本低。
40.可选的，密封卡件22的外侧设有限位环21。
41.限位环21上等间距设有多个密封卡件22，多个密封卡件22设于泵盖20的一周时，限位环21绕设在泵盖20的周围，并实现对密封卡件22的压紧，使其贴合在连接臂和延伸臂的外侧端。
42.可选的，限位环21包括依次连接的四个限位弧板，每个限位弧板上连接有多个密封卡件22，每个限位弧板的两端均设有固定件。在安装时，将四个限位弧板依次设置在泵盖20的周向，并使相邻两个密封卡件22之间的间距均相等。相邻两个限位弧板之间借助螺栓连接。螺栓依次贯穿两个固定件上的螺栓孔，将两个限位弧板连接起来，并将密封卡件22压
紧在连接臂和延伸臂的外侧。
43.在一些可能的实施例中，请参阅图4，填料箱50与填料压环52借助四方螺栓53连接，填料箱50的一侧设有限位螺栓头的矩形槽。
44.具体地，填料箱50的前端与前水封环连接，填料箱50的后端借助螺栓连接在填料压环52上，且螺栓伸出填料压环52的一端设有锁紧螺母。锁紧螺母与螺栓配合将填料压环52压紧填料箱50内侧的填料。
45.可选的，在填料箱50的后端设有锁紧部，其中锁紧部远离填料压环52的一侧开设有矩形槽，矩形槽与锁紧部上的螺栓孔连通，螺栓依次贯穿矩形槽和螺栓孔延伸至填料压环52；对应的螺栓采用四方螺栓53，在锁紧时，四方螺栓53的头部限位于矩形槽内，四方螺栓53依次贯穿矩形槽和螺栓孔以及填料压环52，并借助锁紧螺母锁紧。
46.可选的，填料采用芳纶材料，芳纶材料具有较强的机械特性，包括较强的抗磨抗撕裂性，采用芳纶材料作为填料可增加耐磨性，以减少填料现场更换的频率，提高工作效率和泵的使用寿命。
47.可选的，填料装入填料腔以后，经四方螺栓53对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。良好的密封要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。
48.因此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
49.针对填料处泄露问题，在轴封结构的外侧设置防护罩51，防护罩51为半环形，防护罩51连接在托架40上，如图5及图6所示。
50.防护罩51设置在轴封结构的上方，将轴封结构包覆在其内部，防止轴封结构暴露，造成损害。保证了轴封结构长时间高效运行，延长了填料的更换周期，提高了工作效率。同时防护罩51防止填料处泄露的轴封水进入轴承箱30，保护轴承箱30内的轴承，提高泵的使用寿命。
51.防护罩51包括侧板55和后挡板56，其中侧板55设于轴封结构的上方，侧板55为半环形，侧板55的两端设有安装板57，安装板57连接托架40；后挡板56设于侧板55的后端，后挡板56位于轴承箱30的前方并与泵轴贴合。
52.当填料处于喷水状态时，自填料处喷射的水被挡水结构的侧板55和后挡板56挡住，避免其喷射至轴承箱30上；喷射至侧板55或后挡板56上的水受自身重力影响沿侧板55或后挡板56向下流动，直至自侧板55或后挡板56上滴落
53.两个安装板57分别设置在侧板55的两个下端面上。为便于安装和对中调整，安装板57上开设有长圆孔，螺栓贯穿长圆孔连接在支架上的螺栓孔中。在安装时，借助长圆孔调节安装板57和螺栓的相对位置，以使两个侧板55的上端贴合密封以及两个后挡板56的上端
贴合密封。长圆孔的长度方向垂直与泵轴的长度方向。长圆孔沿安装板57的长度方向间隔设于两个，两个长圆孔对称设置。
54.可选的，侧板55的前端设有前挡板54，前挡板54贴合在泵壳10的后端。
55.可选的，前挡板54、后挡板56以及侧板55均选用2mm厚的钢板。
56.在一些可能的实施例中，请参阅图5，侧板55包括对称设置的第一侧板55和第二侧板55，第一侧板55和第二侧板55均为弧形板，第一侧板55对应的圆心角和第二侧板55对应的圆心角均为90
°
。
57.第一侧板55和第二侧板55对称设置，且第一侧板55的上端与第二侧板55的上端抵接，第一侧板55和第二侧板55拼合成半环形结构，并围设于泵轴的上方。第一侧板55的下端和第二侧板55的下端位于同一水平面上。
58.为提高第一侧板55和第二侧板55的连接强度，在第一侧板55的上端设有限位压板58，限位压板58压紧在第二侧板55的上端。具体地，限位压板58连接在第一侧板55的上端面并向外延伸。在安装防水罩时，首先安装第二侧板55，然后将第一侧板55放置在第二侧板55的一侧并使其与第二侧板55对称；安装第一侧板55，使第一侧板55与第二侧板55抵接，且限位压板58按压在第二侧板55的上端面。
59.可选的，限位压板58为弧形，限位压板58的两端分别贴合在第一侧板55的上端和第二侧板55的上端。
60.可选的，限位压板58和第一侧板55焊接连接。
61.而第一侧板55和第二侧板55的下端分别连接第一安装板57和第二安装板57，且第一侧板55和第二侧板55借助第一安装板57和第二安装板57连接在泵托架40上并实现抵接，同时第一侧板55上的限位压板58按压在第二侧板55的上端。
62.轴封结构被罩设在挡水结构的内部，当填料密封磨损后，仅需要将第一安装板57打开，即可更换填料，提高了填料更换的效率。
63.侧板55包括对称设置的第一侧板55和第二侧板55，对应的，后挡板56包括设于第一侧板55后端的第一后挡板56和设于第二侧板55后端的第二后挡板56，第一后挡板56和第二后挡板56抵接。
64.第一后挡板56和第二后挡板56为对称设置的两个弧形板。第一后挡板56的外侧连接在第一侧板55上，内侧贴合在泵轴的外侧。当第一侧板55和第二侧板55抵接时，第一后挡板56与第二后挡板56抵接，形成半环结构。
65.对应的，前挡板54包括设于第一侧板55前端的第一前挡板54和设于第二侧板55前端的第二前挡板54，第一前挡板54和第二前挡板54的上端均设有前端让位部，当第一侧板55和第二侧板55抵接时，两个前端让位部连通形成前端让位槽。
66.对应的，第一侧板55和第二侧板55的前端均设有中间让位部，第一侧板55和第二侧板55抵接时，两个中间让位部连通形成中间让位槽，中间让位槽与前端让位槽连通，形成开口朝前的u形让位槽。
67.第一后挡板56和第二后挡板56的上端均设有后端让位部，两个后挡板56抵接时，两个后端让位部连通形成开口朝下的u形让位槽。
68.在一些可能的实施例中，请参阅图3，泵壳10内设有叶轮12，叶轮12包含三片叶轮叶片。
69.叶轮12的叶片数通常采取3-5片，由于盾构机输送泵输送的泥浆中含有土渣等，因此，采用三片叶片的叶轮，叶轮流道宽、过流能力强，汽蚀性能好，能够满足输送强磨蚀、砂砾、大颗粒或高温状态的渣浆介质。
70.在一些可能的实施例中，请参阅图3，叶轮12的前盖板上设有前背叶片，前背叶片的外侧设有保护层。
71.具体地，背叶片可减小填料处的压力，有利于填料密封，并可以减小泵的轴向力。为了保证泵的性能，将前端间隙调至最小，一般为2-3mm，这样后背叶片与后盖板的间隙增大，后背叶片有较多的密封效果，其高度应较前背叶片大，一般为前背叶片的高度的二倍以上。
72.可选的，背叶片的宽度取6mm。
73.可选的，由于叶片的转动，背叶片的区域内不会出现大颗粒固体，但细小颗粒浓度随半径增大而增加，所述背叶片的厚度由小半径到大半径递增，背叶片的磨损比叶片磨损轻。当叶轮12前端间隙磨损后，泄露量会增加，前背叶片区域会出现大颗粒固体，加快背叶片的磨损，所以前背叶片的外侧设置保护层，保护层的厚度为5-10mm，保护层的设置增加了叶片寿命。
74.在一些可能的实施例中，请参阅图3，盾构输浆泵还包括调节件，调节件连接泵壳10和托架40，调节件具有沿其长度方向的自由度，用于调节叶轮12和泵壳10的前护板之间的距离。
75.具体地，调节件为调节螺栓41，调节螺栓41的一端连接在托架40上，另一端连接在泵壳10上。当叶片磨损后，叶片与前护板之间的距离会增大，泄露量会增加，前背叶片区域会出现大颗粒固体，加快背叶片的磨损；调节螺栓41调节泵壳10与托架40之间的距离，驱动泵壳10与叶轮12发生位移，以缩小叶轮12和前护板之间的间隙，提高泵的寿命及效率。
76.在一些可能的实施例中，托架40和泵壳10之间的轴封结构的下方设有上端敞口的集水盒，集水盒螺栓连接在托架40上。
77.填料处的水呈滴状滴下或呈喷射状向后方喷出，当填料处于滴水状态时，水滴自填料处渗出并垂直滴落至集水盒内；当填料处于喷水状态时，自填料处喷射的水被挡水结构的侧板55和后挡板56挡住，避免其喷射至轴承箱30上；喷射至侧板55或后挡板56上的水受自身重力影响沿侧板55或后挡板56向下流动，直至自侧板55或后挡板56上滴落至集水盒内。
78.集水盒的下端设有排水管，排水管与集水盒的内腔连通。
79.集水盒的内部设有盛水的内腔，内腔与集水盒的上端的敞口连通。内腔的下端连通有贯穿集水盒的引水管，引水管的端部自集水盒的下端面伸出。引水管伸出集水盒的一端连接排水管端部的管接头。
80.可选的，管接头上设有启闭阀。排水管可借助启闭阀定时排放集水盒内的轴封水。
81.可选的，排水管为软管。
82.为提高轴封水的收集效率，在挡水结构的两个侧板55的下端均设置导流板，导流板向下方延伸直至集水盒的内部。侧板55上的轴封水沿侧板55的内侧壁向下流动至导流板上，在沿导流板流动至集水盒内。避免轴封水滴落时溅出。
83.导流板位于填料的两侧，当填料上的水滴落入集水盒内，飞溅的水珠会溅至导流
板上，再沿导流板流入集水盒内。
84.导流板沿轴向延伸至后挡板56的后方，用于遮挡自后挡板56滴落的水滴以及飞溅的水珠。
85.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。