一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵的製作方法

2023-10-06 21:43:34 1

專利名稱：：一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵的製作方法
技術領域：
：本發明涉及化工耐腐蝕泵領域，具體的講是涉及一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵。
背景技術：
：各國化工機械領域科技人員、科研機構，針對化工液體介質的輸送，歷經幾十年的研究試驗，耐腐蝕泵應運而生。但耐腐蝕泵在很長一段時間內，仍存在一些關鍵問題沒有突破，如葉輪壓力只有前蓋板的1/2，揚程越高，壓力越大，軸向力越大，使得該泵只能用在低轉速、低揚程、沒有入口壓力的工況；入口壓力大，軸向力就大，軸承易損壞，而使該泵的應用研究在幾十年內沒有長足進步。又經過十幾年的應用研究、試驗，近年已經逐步解決上述二個關鍵問題。單級臥式動力密封泵，發明了不產生軸向力的設計方法，初步解決葉輪軸向力，該泵開始用在高速、高揚程的工況，但入口壓力仍不大。現有技術中輸送腐蝕性流體介質的離心泵有許多種，一般常採用鈦合金.不鏽鋼、玻璃鋼、氯塑料、超高分子量聚乙烯材料等製成。如中國專利89219239.9公開了一種"耐腐蝕塑料離心系"，它是在現有塑料離心泵結構的基礎上加以改進，將葉輪與葉輪軸注塑成一體.在葉輪輪表面塗一層塑料.達到葉輪軸耐腐蝕的目的，該泵耐腐蝕範圍窄，不能耐高溫和強腐蝕流體介質。中國專利91110983.8公開了"一種耐腐蝕泵及其過流部件的製備方法"，它雖然克服了公知技術中的一些缺點，可以提高泵的耐腐蝕性能和使用壽命。但是因其受所用原料和成形工藝的限制，影響其推廣應用，在輸送高溫和強腐蝕流體介質方面，還不能滿足實際需要。現有的玻璃鋼泵使用壽命短，耐腐蝕範圍窄，輸送介質溫度限於8(TC以下。陶瓷泵雖可輸送介質溫度高一些，但在使用溫度驟然變化時，會發生脆裂而報廢，影響使用壽命
發明內容本發明的目的是提供一種操作簡單、維修方便、維修費用少、使用壽命長、適應於輸送各種高溫、強腐蝕性的含結晶顆粒化工介質的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵。本發明是由以下技術方案實現的該裝置包括由泵體、葉輪、第一密封平墊、泵蓋、第二密封平墊、機械密封(雙封)、排液管、密封蓋(雙封)、前折流盤、前軸承蓋、擋圈、第一滾動軸承、軸承螺母、支腳、後折流盤、軸、後軸承蓋、軸承架、甩油環、恆位油杯、油分離器、第二滾動軸承、軸套、密封蓋(單封)、機械密封(單封)、第一O形密封圈、第二O形密封圈、第一葉輪口環、泵蓋口環、第二葉輪口環、泵體口環、葉輪螺母組成。其中泵體、泵蓋、葉輪、葉輪螺母、軸承螺母、軸套及軸採用碳/碳複合材料製造。本發明耐腐蝕泵的泵體、泵蓋、葉輪均採用耐高溫、耐腐蝕的碳/碳複合材料分段製作，且分別各自組裝成形。與現有技術相比，其模具加工容易，成形工藝簡便，故製造成本低，可在高溫條件下，長期連續輸送強腐蝕流體介質。有效地避免了流體介質對鋼製造傳動軸等部件的腐蝕；第一滾動軸承和第二滾動軸承是由碳/碳複合材料製造的，能達到不加潤滑油自潤滑的效果，其工藝流程為共知常識，本發明不加描述，為組成本發明可從市場購置使用。所述的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵，其泵體、泵蓋及葉輪採用各自分段注塑加壓成形後，經碳化爐燒制而成，經精加工後，再以碳/碳複合材料為原料採用澆注的方式製成螺絲杆進行組裝方式製造。精加工所用的與傳統整體製造方式相比，具有節能大量模具、內室過渡圓滑、無死角，水力性能好等優點，明顯提高泵的使用壽命和工作效率，同時還能大量節省成本。本發明密閉性好，無介質洩漏，可滿負荷起動，適合用於石油、化工、軍工、食品、製藥等領域。由於泵軸上裝有無油自潤滑軸承，所以大大的增加了承載能力和自潤滑性能，顯著地提高了泵的效率。圖1為本發明結構示意簡圖具體實施例方式圖1所示的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵結構示意簡圖中，該裝置包括由泵體l、葉輪2、第一密封平墊3、泵蓋4、第二密封平墊5、機械密封(雙封)6、排液管7、密封蓋(雙封)8、前折流盤9、前軸承蓋10、擋圈11、第一滾動軸承12、軸承螺母13、支腳14、後折流盤15、軸16、後軸承蓋17、軸承架18、甩油環19、恆位油杯20、油分離器21、第二滾動軸承22、軸套23、密封蓋(單封)24、機械密封(單封)25、第一0形密封圈26、第二O形密封圈27、第一葉輪口環28、泵蓋口環29、第二葉輪口環30、泵體口環31、葉輪螺母32相互連接、組合構成本發明。所述的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵，其中泵體l、泵蓋4、葉輪2、葉輪螺母32、軸承螺母13、軸套23及軸16採用碳/碳複合材料製造。該碳/碳複合材料可根據實際使用需要配製。主要原料為短切碳纖維或碳纖維粉(含碳量為96-99%);或碳纖維短切絲或碳纖維粉、脫摸劑、粘結劑。各成分的配比依據所需強度而定。本實施例優選短切碳纖維或碳纖維粉脫模劑粘結劑的重量比為14.5:0.5:5。所述的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵的泵體1、泵蓋4、葉輪2具體的製造工藝是這樣實現的首先將泵體l、泵蓋4、葉輪2各自分解成數塊製成分體模具備用；模具採用採用碳/碳複合材料，以共有技術製造成分段模具。碳/碳材料製作工藝是己有技術，即將碳纖維短切成0.5mm至5mmR短切絲或將碳纖維磨成200400目粉，再與粘結劑混配，用塑料造粒機在室溫下升溫至30050(TC製成專用混配顆粒，混配方式是採用氮氣保護下的風吹方式按比例將碳纖維短切絲或碳纖維粉吹入已熔化的粘結劑中攪拌均勻。然後將混配顆粒摻入脫模劑裝入分體模具中升溫至30050(TC熔化後熱壓成形，加熱速率不小子3(TC/小時。加熱時間視加工部件的壁厚或體積而定。待料加熱至300500"C左右時，恆溫至2小時左右，再降溫至室溫，脫模後進入碳化爐保持在無氧狀態下，在氬氣的保護下重新進行燒制，採用逐漸加溫至15001800°C，加溫速率不小於3(TC/小時，達到180(TC時保持恆溫2小時，然後逐漸降溫到室溫，降溫速率不大於25tV小時。然後分段各自進行精加工後，在各分段的連接部位，兩段對應用鑽螺絲孔設備鑽有帶螺絲紋理的螺絲孔，並且鑽透呈貫通式，然後用專用混配顆粒經加溫呈液態澆注進已鑽成的螺絲孔中，降至室溫後在螺絲孔中形成螺絲狀能將各分段緊固成一體而形成泵體l、泵蓋4、葉輪2的完整部件，最後將這些完整部件放入碳化爐中加溫碳化。所述的一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵，其葉輪螺母32、軸承螺母13、軸套23及軸16辱體的製造工藝是整體模具製造，是各自採用整體模具一次性注塑加壓力的方式製造，各自同時整體成形。所採取的工藝與以上相同。第一滾動軸承12和第二滾動軸承22是由碳/碳複合材料製造的，能達到不加潤滑油自潤滑的效果，其工藝流程為共知常識，本發明不加描述，為組成本發明可從市場購置使用。泵體1組裝後形成泵體1內腔加工成漸開線形壓出室，因與泵蓋4分別加工，故泵體1內腔無死角，達渡圓滑，使進入室內的流體介質在高速旋轉的葉輪2片外端面的作用下壓出，明顯提高泵的工作效率。將方形體端的中心軸孔露出葉輪2體，然後用粘結劑在孔端封裝碳/碳複合材料製成的密封帽。該種結構明顯優於現有技術中的葉輪2與傳動軸16成一體的結構，其原因在於與葉輪2製成一體的傳動軸16除更牢固的與葉輪2結合外，還可整體成形後進行機械加工，有利於提高裝配精度和使用性能。外露傳動軸16孔端封裝密封帽，可確保傳動軸16易於安裝和增加牢固性。為提高泵體1和泵蓋4結合處的密封性能，在其間可裝入防腐耐溫的密封裝置；泵蓋4的介質入口管既可製成一體，也可分體製造再粘接成一體。葉輪2的分段組裝結合部分經非金屬耐高溫的物質以螺絲孔、螺絲杆式固定連接，其介質的壓力作用下不會出現脫節現象。本發明碳/碳複合材料耐腐蝕泵與陶瓷耐腐蝕泵相比，其性能如下;tableseeoriginaldocumentpage8本發明的碳/碳複合材料耐腐蝕泵在300'C的條件下；可以長期穩定地連續輸送條種強腐蝕性流體介質，如鹽酸、硫酸或其混合酸等，故本發明很容易推廣應用。權利要求1、一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵，包括由泵體、葉輪、第一密封平墊、泵蓋、第二密封平墊、機械密封(雙封)、排液管、密封蓋(雙封)、前折流盤、前軸承蓋、擋圈、第一滾動軸承、軸承螺母、支腳、後折流盤、軸、後軸承蓋、軸承架、甩油環、恆位油杯、油分離器、第二滾動軸承、軸套、密封蓋(單封)、機械密封(單封)、第一O形密封圈、第二O形密封圈、第一葉輪口環、泵蓋口環、第二葉輪口環、泵體口環、葉輪螺母組成等部件；其特徵在於(1)泵體、泵蓋、葉輪具體的製造工藝是這樣實現的首先將泵體、泵蓋、葉輪各自分解成數塊製成分體模具備用；(2)將碳纖維短切成0.5mm至5mm短切絲或將碳纖維磨成200～400目粉，再與粘結劑混配，用塑料造粒機在室溫下升溫至300～500℃製成專用混配顆粒，混配方式是採用風吹的方式按比例將碳纖維短切絲或碳纖維粉吹入已熔化的粘結劑中攪拌均勻；(3)然後將混配顆粒摻入脫模劑裝人模具中升溫至300～500℃熱壓成形，加熱速率不小子30℃/小時；加熱時間視加工部件的壁厚或體積而定；待料加熱至300～500℃時，恆溫至2小時左右，再降溫至室溫；(4)脫模後進入碳化爐保持在無氧狀態下、在氬氣的保護下重新進行燒制，採用逐漸加溫至1500～1800℃，加溫速率不小於30℃/小時，達到1500～1800℃時保持恆溫2小時，然後逐漸降溫到室溫，降溫速率不大於25℃/小時；(5)然後分段各自進行精加工後，在各分段的連接部位，兩段對應用鑽螺絲孔設備鑽有帶螺絲紋理的螺絲孔，並且鑽透呈貫通式，然後用專用混配顆粒經加溫呈液態澆注進已鑽成的螺絲孔中，降至室溫後在螺絲孔中形成螺絲狀能將各分段緊固成一體而形成泵體1、泵蓋4、葉輪2的完整部件，最後將這些完整部件放入碳化爐中加溫碳化後組裝形成產品；(6)產品可達到抗拉強度30.67Mpa；抗彎強度55.4Mpa；導熱係數110千卡/米時℃；使用壽命36月；在300℃的條件下，可以長期穩定地連續輸送條種強腐蝕性流體介質。2、根據權利要求1所述的一種碳/碳複合材料耐腐蝕泵，其特徵在於短切碳纖維或碳纖維粉其中含碳量為96-99%;碳纖維、脫摸劑、粘結劑的重量比為14:1:5。3、根據權利要求1或2所述的一種碳/碳複合材料耐腐蝕泵，其特徵在於葉輪螺母、軸承螺母、軸套及軸的製法是各自採用整體模具一次性注塑加壓力的方式製造，各自同時整體成形，所採取的工藝與以上相同。4、根據權利要求1所述的-種碳/碳複合材料耐腐蝕泵，其特徵在於為使葉輪與傳動軸更好地結合成一體，事先將傳動軸與葉輪結合的一端加工出方形體，並使其與葉輪製成一體後，將方形體端的中心軸孔露出葉輪體，然後用粘結劑在孔端封裝碳/碳複合材料製成的密封帽。5、根據權利要求1所述的一種碳/碳複合材料耐腐蝕泵，其特徵在於模具採用採用碳/碳複合材料，以共有技術製造成分段模具。全文摘要一種碳/碳複合材料製造的耐腐蝕泵，包括利用聯軸器連接的電機、傳動軸、泵支架、壓蓋、泵體、泵蓋、葉輪、機械密封等部件；其特徵在於將碳纖維短切成0.5mm至5mm短切絲或將碳纖維磨成200～400目粉，再與粘結劑混配，製成專用混配顆粒，然後將混配顆粒摻入脫模劑裝人模具中升溫成型，進入碳化爐保持在無氧狀態下燒制、精加工，再與其它部件組裝得到產品；產品可達到抗拉強度30.67MPa；抗彎強度55.4MPa；導熱係數110千卡/米時℃；使用壽命36月；在300℃的條件下，可以長期穩定地連續輸送條種強腐蝕性流體介質。文檔編號F04D7/06GK101603539SQ200910012300公開日2009年12月16日申請日期2009年6月30日優先權日2009年6月30日發明者曲振徵申請人:曲振徵