用於水泵口環的防蝕層、含有該層的口環及其施工方法
2023-10-10 09:16:09 1
專利名稱：用於水泵口環的防蝕層、含有該層的口環及其施工方法
技術領域：
本發明涉及農業灌溉、城市和工業用水的大型水泵，尤其涉及該水泵的口環、口環的防蝕層及其施工方法。
背景技術：
大流量、高揚程的大型水泵，主要用於農業灌溉、城市和工業供水。此種水泵在多沙河流中運行，水泵的過流部件包括葉輪、泵殼體、外套環和口環，均會受到磨蝕等作用而遭到破壞，其中口環的受損破壞最為嚴重。目前水泵口環材質多為鑄鐵或鑄鋼製成，未加保護措施的口環一般使用壽命為200～1000小時，平均壽命500小時即報廢。口環的受損破壞，不僅影響到口環自身的使用壽命，也直接影響到水泵葉輪的使用壽命。水泵設計和使用者希望水泵口環的使用壽命與葉輪的使用壽命同步，因此水泵口環的有效防護措施不僅可延長口環的使用壽命，也直接影響到水泵的使用壽命和運行效率。口環使用壽命的提高不僅可延長水泵的檢修周期，且提高了農業灌溉和城市工業用水的供水效率，從而節省了電能，其產生的綜合經濟效益是十分巨大的。因此口環的有效防護措施，長期以來已受到水泵設計者和使用者的高度重視。
水泵口環的防護措施大體已有兩種一種是金屬粉未的防護，採用金屬陶瓷粉未或鎳基合金粉未等進行氧—乙炔火焰噴焊，此種防護措施因受高溫影響，口環基材易變形，造價也偏高，一般不被採用。另一種是非金屬塗層，七十年末到八十年代初，先後用複合尼龍塗層和聚氨酯澆鑄口環，前者因粘接不佳效果不理想，後者因韌性大易變形；後改用鑄鐵作骨架聚氨酯澆鑄成型，工藝條件很複雜對大型水泵無法應用。九十年代中期，曾採用環氧金剛砂作為口環保護塗層，但抗磨蝕效果差、效果也不理想。目前用於水泵口環防護塗層效果相對較好的是採用環氧—聚氨酯複合塗層，但此塗層也存在下列缺陷(1)若塗層採用常溫固化，則影響塗層抗磨性能，口環使用壽命也不高；(2)若塗層採用高溫固化，塗層抗磨性能雖得到了提高，但高溫固化工藝一般在黃河兩岸電灌站無法普遍推廣；(3)此種複合塗層需採用塗刷工藝，塗刷聚氨酯面層2～3mm厚度，需刷塗8～10次，工藝較繁瑣，且此種工藝不可避免面層帶來少量氣泡而影響塗層性能。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種用於水泵口環的防蝕層、含有該層的口環及其施工方法，旨在解決上述的缺陷。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的本發明的用於水泵口環的防蝕層由環氧膠為底膠、聚氨酯膠為中間層膠、聚氨酯膠帶預製件為面層組成；所述的環氧膠由甲組份和乙組份組成；其中甲組份由一種或幾種環氧樹脂、一種或幾種環氧稀釋劑和幾種固體填料組成，其配比是100份/10-40份/80-100份；乙組份一種或幾種胺類混合固化劑組成；甲組份和乙組份的配比是100份/35-45；所述的聚氨酯中間層膠由丙組份和丁組份組成；其中丙組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是50～55份/100份；丁組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；丙組份和丁組份的配比是100/16-20；所述的聚氨酯膠帶預製件是由戊組份和己組份組成的，其中戊組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是40～45份/100份；己組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；戊組份和己組份的配比是100/14-15；本發明的口環包括口環表面；還包括覆蓋在口環表面的環氧膠、覆蓋在環氧膠上的聚氨酯膠，覆蓋在聚氨酯膠上的聚氨酯膠帶預製件；本發明的施工方法是通過以下步驟實現的表面處理把需要進行防蝕保護的水泵口環用車床沿外徑車去3～5mm厚度，所述的厚度為環氧底膠，中間層膠和聚氨酯膠帶預製件三者之和；然後進行除鏽除油處理，再進行噴砂使表面粗化，再塗上一層化學表面處理劑鈦酸酯或矽烷類表面處理劑；預熱處理加熱到15～60℃，並保溫0.5～4小時；塗底膠將環氧底膠均勻地塗刷或噴塗經過預熱的口環上並在15～60℃加熱1～4小時，待表幹；塗中間層膠在塗好底膠並已表幹的口環上均勻地塗刷或噴塗中間層膠1～2遍；聚氨酯膠帶預製件的粘接先根據口環圓周尺寸量取膠帶，膠帶的尺寸比口環圓周大6～8cm，並把兩個接口用打磨機打磨成斜口；在口環上塗好中間層膠，在膠帶上也塗上中間層膠後把膠帶預製件粘接到口環上並在兩個斜口接口處也塗上中間層膠後連接起來；然後再用可伸縮卡環固定膠帶預製件並通過調節可伸縮卡環上的螺絲加適當的壓力，以便增加粘接效果；在15～60℃一定溫度下保溫24～48小時；室溫下放置5天以上；與現有技術相比，本發明的有益效果是(1)可常溫或中溫施工，且施工工藝簡便；(2)提高了水泵口環的防蝕性能；(3)提高了口環和水泵的運行效率和使用壽命，節省了成本；(4)節省了農業灌溉、城市和工業用水的綜合成本；也可適用於水電站水輪機轉輪和水泵用口環和工業用渣漿泵、油田用水泵以及城市供(排)水用的大型水泵的口環。
圖1是本發明的水泵口環結構示意圖；圖2是本發明聚氨酯膠帶預製件對接示意圖；具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述本發明的用於水泵口環的防蝕層由環氧膠為底膠、聚氨酯膠為中間層膠、聚氨酯膠帶預製件為面層組成；所述的環氧膠由甲組份和乙組份組成；其中甲組份由一種或幾種環氧樹脂、一種或幾種環氧稀釋劑和幾種固體填料組成，其配比是100份/10-40份/80-100份；乙組份一種或幾種胺類混合固化劑組成；甲組份和乙組份的配比是100份/35-45；所述的聚氨酯中間層膠由丙組份和丁組份組成；其中丙組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是50～55份/100份；丁組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；丙組份和丁組份的配比是100/16-20；所述的聚氨酯膠帶預製件是由戊組份和己組份組成的，其中戊組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是40～45份/100份；己組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；戊組份和己組份的配比是100/14-15；所述的甲組份中的環氧樹脂可以是雙酚A型環氧樹脂(E-55、E-56、E-51、E-44、E-42、E-20、E-12)，聚丁二烯環氧樹脂和雙酚F型環氧樹脂；甲組份中的環氧稀釋劑可以是選擇含1個、2個或3個環氧基的環氧化合物；甲組份中的固體填料可以是鈦白粉、滑石粉、矽微粉、炭黑、膨潤土、碳酸鈣、碳化矽、水泥和玻璃微珠；乙組份中的胺類混合固化劑可以是固化劑選自芳香族和脂肪族胺及其改性體；593(改性脂肪胺)、T-31(改性酚醛胺)、聚醯胺類、醚胺類、酮亞胺類及自製改性芳胺，選擇其中一種或幾種；固化促進劑選擇DMP-30及取代酚類；所述的自製改性芳胺由4，4』-二氨基二苯甲烷、甘油環氧樹脂、水揚酸(100∶10∶15)、加入少量四氫糠醇組成；所述的丙組份和戊組份中的多異氰酸酯可以是甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、MDI改性體(碳化二亞胺改性MDI、氨酯改性MDI)、摻混MDI(如MDI-50)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)；丙組份和戊組份中的聚醚多元醇可以是聚環氧丙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃、低不飽和度聚醚、聚環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚等多元醇；聚酯多元醇可以是己二酸-1，4丁二醇、己二酸-乙二醇、己二酸-丙二醇、間苯二甲酸-1，4丁二醇或乙二醇、丙二醇等二醇組成的聚酯多元醇；聚醚或聚酯多元醇官能度為2～3，數均分子量1000～8000；丁組份和己組份中的胺類和醇類組成的混合擴鏈劑可以是胺類擴鏈劑有N，N』二仲丁基亞甲基二苯胺、4，4』-二氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、3，3』-二氯-4，4』二氨基二苯基甲烷和脂肪族多元醇及它們的改性體；醇類擴鏈劑有1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、三羥甲基丙烷、三乙醇胺。
環氧底膠製備方法環氧底膠由甲、乙兩個組分組成，其中1、甲組分配比環氧樹脂E-44(80份)、E-20(20份)、活性稀釋劑甲酚縮水甘油醚CGE(5～25份)、三羥甲基丙烷縮水甘油醚(10～30份)、填料水泥(70份)、滑石粉(18份)、白炭黑(1～2份)；2、乙組分配比聚醯胺650(65份)、改性芳胺(35份)、DMP-30(3份)；3、乙組分中改性芳胺(自製)製備由4，4』-二氨基二苯甲烷、甘油環氧樹脂、水揚酸(100∶10∶15)、加入少量四氫糠醇，在90～100℃下反應約2小時而製得；4、環氧底膠製備100份甲組分與35～45份乙組分混合，並充分攪拌即可製得。
聚氨酯中間層膠製備方法1、中間層膠丙組分製備將聚醚多元醇N210 40份，N330 40份和芳香烴聚酯多元醇PH-5620份加入反應釜中充分攪拌混合併升溫，當溫度升到80℃時，連接真空系統抽真空並在100～140℃溫度，高真空度下抽空2～3小時，直到水份＜0.05％，降溫到60℃備用，將IPDI 20.9份，ISONA TE143L 30.7份加入充氮的反應釜中加溫到60℃，向釜中滴加上述已脫水的聚合多元醇，滴加完畢後在60～90℃之間保溫3小時獲得NCO％為6.8～7.3％的預聚體，該預聚體即為聚氨酯面膠丙組分，並放入桶中密封保存。
2、中間層膠丁組分的製備將UNILINK-42001 6.3份，1.4-B0D 2.0份充分攪拌混合，該混合物即為聚氨酯面膠丁組分，並放入桶中密封保存。
3、聚氨酯中間層的製備在室溫下將面塗層丙組分100份和面塗層丁組分16～20份混合攪拌均勻，即可製得；聚氨酯膠帶預製件製備利用聚氨酯彈性體澆注機進行澆注成型，先把戊、己兩組份分別加入澆注機的A、B貯罐裡。戊組份升溫到60～80℃並開動攪拌，A、B兩貯罐充氣密封調整好兩組份比例泵的吐出比，並把模具(模具為平板式鑄鋼模具，型腔內壁尺寸為1400×700×10mm)預熱到80～120℃後把澆注機切換閥從自動循環切換至澆注模式，並把膠料注入模具，並充滿模具，澆注完後在室溫下停放0.5～1小時後進入烘房中80～120℃加熱4～6小時即可脫模。脫模後把膠帶盤成直徑為380mm的圓形再繼續在80～120℃加熱12～16小時即為膠帶成品，規格為24英寸水泵口環外徑為380mm，寬度為60mm，因此上面的膠帶沿寬度方向可切割或10～11條供使用。
由圖1可見本發明的口環包括口環表面1；還包括覆蓋在口環表面1的環氧膠2、覆蓋在環氧膠2上的聚氨酯膠3，覆蓋在聚氨酯膠3上的聚氨酯膠帶預製件4；所述的環氧膠2、聚氨酯膠3以及聚氨酯膠帶預製件4厚度之和在3-5mm之間；本發明的施工方法是通過以下步驟實現的表面處理把需要進行防蝕保護的水泵口環用車床沿外徑車去3～5mm厚度，所述的厚度為環氧底膠，中間層膠和聚氨酯膠帶預製件三者之和；然後進行除鏽除油處理，再進行噴砂使表面粗化，再塗上一層化學表面處理劑鈦酸酯或矽烷類表面處理劑1；預熱處理2加熱到15～60℃，並保溫0.5～4小時；塗底膠3將環氧底膠均勻地塗刷或噴塗經過預熱的口環上並在15～60℃加熱1～4小時，待表幹；塗中間層膠4在塗好底膠並已表幹的口環上均勻地塗刷或噴塗中間層膠1～2遍；聚氨酯膠帶預製件的粘接5先根據口環圓周尺寸量取膠帶，膠帶的尺寸比口環圓周大6～8cm，並把兩個接口用打磨機打磨成斜口(由圖2可見)；在口環上塗好中間層膠，在膠帶上也塗上中間層膠後把膠帶預製件粘接到口環上並在兩個斜口接口處也塗上中間層膠後連接起來；然後再用可伸縮卡環固定膠帶預製件並通過調節可伸縮卡環上的螺絲加適當的壓力，以便增加粘接效果；在15～60℃一定溫度下保溫24～48小時6；室溫下放置5天以上7；
本發明作為大型水泵口環的保護塗層，它具有以下三個突出優點一是塗層具有高的彈性性能故防蝕性能優異，其防蝕性能明顯高於環氧——聚氨酯複合塗層。二是該複合塗層與金屬底基的粘結強度高。三是該塗層可常溫(或中溫)施工，施工工藝簡便，易於推廣應用，因此本發明對大型水泵口環的防護效果明顯優於環氧——聚氨酯複合塗層。
本發明採取了在室溫或中溫下粘結預製的耐磨材料(PU、尼龍或PU與尼龍的複合件等)，解決了固化溫度與性能之間的矛盾(即常溫或中溫施工容易，但塗層性能較差，高溫性能好，但現場不易推廣實施)。本發明特點是可常溫或中溫施工、施工簡便、塗層可獲得在高溫下的優良防蝕性能。
權利要求
1.一種用於水泵口環的防蝕層，由環氧膠為底膠、聚氨酯膠為中間層膠、聚氨酯膠帶預製件為面層組成；所述的環氧膠由甲組份和乙組份組成；其中甲組份由一種或幾種環氧樹脂、一種或幾種環氧稀釋劑和幾種固體填料組成，其配比是100份/10-40份/80-100份；乙組份一種或幾種胺類混合固化劑組成；甲組份和乙組份的配比是100份/35-45；所述的聚氨酯中間層膠由丙組份和丁組份組成；其中丙組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是50～55份/100份；丁組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；丙組份和丁組份的配比是100/16-20；所述的聚氨酯膠帶預製件是由戊組份和已組份組成的，其中戊組份一種或幾種多異氰酸酯和一種或幾種聚醚(或聚酯)多元醇合成的預聚體組成，其配比是40～45份/100份；已組份一種或幾種胺類和醇類組成的混合擴鏈劑；戊組份和已組份的配比是100/14-15。
2.根據權利要求1所述的用於水泵口環的防蝕層，所述的甲組份中的環氧樹脂可以是雙酚A型環氧樹脂(E-55、E-56、E-51、E-44、E-42、E-20、E-12)，聚丁二烯環氧樹脂和雙酚F型環氧樹脂；甲組份中的環氧稀釋劑可以是選擇含1個、2個或3個環氧基的環氧化合物；甲組份中的固體填料可以是鈦白粉、滑石粉、矽微粉、炭黑、膨潤土、碳酸鈣、碳化矽、水泥和玻璃微珠；乙組份中的胺類混合固化劑可以是固化劑選自芳香族和脂肪族胺及其改性體；593(改性脂肪胺)、T-31(改性酚醛胺)、聚醯胺類、醚胺類、酮亞胺類及自製改性芳胺，選擇其中一種或幾種；固化促進劑選擇DMP-30及取代酚類；所述的自製改性芳胺由4，4』-二氨基二苯甲烷、甘油環氧樹脂、水揚酸(100∶10∶15)、加入少量四氫糠醇組成；所述的丙組份和戊組份中的多異氰酸酯可以是甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、MDI改性體(碳化二亞胺改性MDI、氨酯改性MDI)、摻混MDI(如MDI-50)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)；丙組份和戊組份中的聚醚多元醇可以是聚環氧丙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃、低不飽和度聚醚、聚環氧丙烷-環氧乙烷共聚醚等多元醇；聚酯多元醇可以是己二酸-1，4丁二醇、己二酸-乙二醇、己二酸-丙二醇、間苯二甲酸-1，4丁二醇或乙二醇、丙二醇等二醇組成的聚酯多元醇；聚醚或聚酯多元醇官能度為2～3，數均分子量1000～8000；丁組份和已組份中的胺類和醇類組成的混合擴鏈劑可以是胺類擴鏈劑有N，N』二仲丁基亞甲基二苯胺、4，4』-二氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、3，3』-二氯-4，4』二氨基二苯基甲烷和脂肪族多元醇及它們的改性體；醇類擴鏈劑有1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、三羥甲基丙烷、三乙醇胺。
3.一種水泵口環，包括口環表面(1)；其特徵在於還包括覆蓋在口環表面(1)的環氧膠(2)、覆蓋在環氧膠(2)上的聚氨酯膠(3)，覆蓋在聚氨酯膠(3)上的聚氨酯膠帶預製件(4)。
4.根據權利要求3所述的水泵口環，其特徵在於所述的環氧膠(2)、聚氨酯膠(3)以及聚氨酯膠帶預製件(4)厚度之和在3-5mm之間。
5.一種如權利要求3的施工方法是通過以下步驟實現的表面處理(1)；預熱處理(2)；塗環氧膠底膠(3)；塗聚氨酯膠中間層膠(4)；聚氨酯膠帶預製件的粘接(5)；在15～60℃一定溫度下保溫24～48小時(6)；室溫下放置5天以上(7)。
6.根據權利要求5所述的施工方法步驟(1)中把需要進行防蝕保護的水泵口環用車床沿外徑車去3～5mm厚度，所述的厚度為環氧底膠，中間層膠和聚氨酯膠帶預製件三者之和；然後進行除鏽除油處理，再進行噴砂使表面粗化，再塗上一層化學表面處理劑鈦酸酯或矽烷類表面處理劑；步驟(2)中加熱到15～60℃，並保溫0.5～4小時；步驟(3)中將環氧底膠均勻地塗刷或噴塗經過預熱的口環上並在15～60℃加熱1～4小時，待表幹；步驟(4)中在塗好底膠並已表幹的口環上均勻地塗刷或噴塗中間層膠1～2遍；步驟(5)中先根據口環圓周尺寸量取膠帶，膠帶的尺寸比口環圓周大6～8cm，並把兩個接口用打磨機打磨成斜口；在口環上塗好中間層膠，在膠帶上也塗上中間層膠後把膠帶預製件粘接到口環上並在兩個斜口接口處也塗上中間層膠後連接起來；然後再用可伸縮卡環固定膠帶預製件並通過調節可伸縮卡環上的螺絲加適當的壓力，用以增加粘接效果。
全文摘要
本發明涉及一種用於水泵口環的防蝕層、含有該層的口環及其施工方法，本發明的水泵口環包括口環表面(1)；還包括覆蓋在口環表面(1)的環氧膠(2)、覆蓋在環氧膠(2)上的聚氨酯膠(3)，覆蓋在聚氨酯膠(3)上的聚氨酯膠帶預製件(4)。本發明的有益效果是(1)可常溫或中溫施工，且施工工藝簡便；(2)提高了水泵口環的防蝕性能；(3)提高了口環和水泵的運行效率和使用壽命，節省了成本；(4)節省了農業灌溉、城市和工業用水的綜合成本；也可適用於水電站水輪機轉輪和水泵用口環和工業用渣漿泵、油田用水泵以及城市供(排)水用的大型水泵的口環。
文檔編號F04D29/16GK1840919SQ20051002484
公開日2006年10月4日 申請日期2005年4月1日 優先權日2005年4月1日
發明者陸企亭, 黃茂松, 史以洪, 雷永銘, 郭曉鶯, 侯一斌 申請人:上海康達化工有限公司