СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА


RU (11) 2007621 (13) C1

(51) 5 F04D7/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5050435/29 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.01 
(45) Опубликовано: 1994.02.15 
(71) Заявитель(и): Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов 
(72) Автор(ы): Малышенко Ф.В.; Григорьев Д.К.; Николаев В.В.; Пантелеймонов Е.Н.; Углицких А.В.; Кокоулин Н.А.; Осоргин Ю.К. 
(73) Патентообладатель(и): Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 

Сущность изобретения: перед изготовлением корпуса с проточным элементом и рабочего колеса изготовляют каркасы из деталей из углеродного волокнистого наполнителя. Затем каркасы деталей насыщают пироуглеродом и производят механическую обработку. После сборки корпуса и колеса донасыщают сборки пироуглеродом. Изготовление каркасов деталей корпуса и колеса производят путем прессования пропитанного органической смолой углеродного волокнистого наполнителя с последующей полимеризацией и карбонизацией. 1 з. п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в производстве, связанном с перекачиванием агрессивных сред, например, кислот, щелочей.

Известен способ изготовления центробежного насоса, предусматривающий изготовление проточного элемента из графитопласта АТМ-1. Изготовление корпуса насоса и рабочего колеса осуществляют путем прессования графитовой массы с последующей пропиткой фенолформальдегидной смолой и полимеризацией.

Известный способ не обеспечивает механической прочности, температура перекачиваемой жидкости не превышает 70oC, а при установке насоса предъявляются высокие технологические конструктивные требования для исключения ударных нагрузок на корпус и рабочее колесо.

В известном способе, включающем изготовление корпуса и рабочего колеса из углеволокнита, например, ЭПАН, за счет подготовки пресс-композиции из дискретных углеродных волокон и синтетической смолы, несколько повышается прочность деталей корпуса и рабочего колеса.

Однако, такой способ изготовления центробежного насоса не обеспечивает необходимой прочности в местах контакта корпуса и рабочего колеса, т. к. происходит истирание трущихся поверхностей. Температура перекачиваемой жидкости ограничивается температурой деструкции матрицы и допускается не выше 70oC.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить прочностные и улучшить эксплуатационные характеристики химического центробежного насоса за счет выбора оптимальной ориентации углеродного волокнистого наполнителя - анизотропии свойств получаемого композиционного материала с соответственным распределением нагрузок в деталях и донасыщения корпуса и рабочего колеса пироуглеродом, что дает возможность перекачивать жидкости при температуре до 450oC.

Это достигается тем, что в способе изготовления химического центробежного насоса, предусматривающем изготовление корпуса с проточным элементом и рабочего колеса, выполненных из углеродного материала, и сборку насоса, перед изготовлением корпуса и рабочего колеса изготавливают каркасы их деталей из углеродного волокнистого наполнителя, после чего каркасы деталей корпуса и рабочего колеса насыщают пироуглеродом и производят механическую обработку, затем проводят сборку корпуса и сборку рабочего колеса и донасыщают сборки корпуса и рабочего колеса пироуглеродом.

Кроме того, изготовление каркасов деталей корпуса и рабочего колеса можно производить путем прессования пропитанного органической смолой углеродного волокнистого наполнителя с последующей полимеризацией и карбонизацией.

Изготовление каркасов деталей корпуса и рабочего колеса из углеродного волокнистого наполнителя и насыщения их пироуглеродом позволяет реализовать прочностные характеристики углеродного волокнистого наполнителя, что увеличивает прочностные характеристики насоса (срок эксплуатации возрастает в 4 раза от 0,5 года до 2 лет по сравнению с прототипом) и повышает температуру перекачиваемой жидкости до 450оС.

Проведение механической обработки деталей корпуса и рабочего колеса после насыщения их пироуглеродом обеспечивает последующие сборку корпуса и сборку рабочего колеса с заданными геометрическими параметрами и повышает насыщаемость деталей пироуглеродом в объеме.

Донасыщение сборок корпуса и рабочего колеса пироуглеродом позволяет производить прочное соединение (сращивание) отдельных частей корпуса и рабочего колеса, с повышением плотности и уменьшением пористости, что обеспечивает непроницаемость деталей для рабочего жидкости.

Изготовление каркасов деталей корпуса и рабочего колеса прессованием пропитанного органической смолой углеродного волокнистого наполнителя с последующей полимеризацией и карбонизацией увеличивает плотность деталей за счет повышения степени заполнения объема деталей углеродными волокнами и сокращает объем механической обработки за счет получения точных размеров каркасов деталей.

По предлагаемому способу был изготовлен насос типа Х45/31 для перекачки смесей органических растворов с соляной кислотой при 125oC.

Корпус насоса выполняют разъемным из двух частей. Одну часть корпуса выполняют совместно с всасывающим патрубком, другую - совместно с патрубком уплотнения вала рабочего колеса. Разъем корпуса размещен в плоскости вращения рабочего колеса открытого типа, включающего диск с рабочими лопатками и ступицу.

Обе части каркаса корпуса изготавливают путем выкладки пакета углеродной ткани типа Урал-ТМ/4 с последующей прошивкой пакета углеродной нитью. В местах образования всасывающего патрубка и патрубка уплотнения выполняют на пакете ткани утолщения. Каркас рабочего колеса изготавливают аналогичным образом по форме близкой к размерам рабочего колеса с лопатками.

Каркас ступицы рабочего колеса получают путем намотки углеродной ткани на графитовую оправку.

Каркасы деталей помещают в печь СШВГ для изотермического насыщения пироуглеродом путем пиролиза природного газа (по известной технологии). Длительность процесса насыщения 320 ч. Плотность полученных заготовок 1,2-1,3 г/см3.

После насыщения заготовки корпуса и рабочего колеса обрабатывают до получения требуемых размеров.

Соединение ступицы и рабочего колеса резьбовое. После сборки рабочего колеса проводят донасыщение корпуса и собранного рабочего колеса пироуглеродом до плотности 1,5-1,6 г/см3. (56) Информационный сборник насосного оборудования, М. , ЦИНТИхимнефтемаш, 1991 г. , с. 53. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, предусматривающий изготовление корпуса с проточным элементом и рабочего колеса, выполненных из углеродного материала, и сборку насоса, отличающийся тем, что перед изготовлением корпуса и рабочего колеса изготавливают каркасы их деталей из углеродного волокнистого наполнителя, после чего каркасы деталей корпуса и рабочего колеса насыщают пироуглеродом и производят механическую обработку, затем проводят сборку корпуса и сборку рабочего колеса и донасыщают сборки корпуса и рабочего колеса пироуглеродом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изготовление каркасов деталей корпуса и рабочего колеса производят путем прессования пропитанного органической смолой углеродного волокнистого наполнителя с последующей полимеризацией и карбонизацией.