CN106555773A - 一种海水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水泵，其包括泵筒、出口弯头、叶轮、喇叭口、叶轮室，其泵筒、出口弯头和喇叭口由石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料构成。本发明通过纤维缠绕工艺制备海水泵构件，将构件的材质由金属替换为复合纤维材料，能够提供远超于金属构件的强度，同时耐腐蚀性能又好于金属构件，因此能够完美的用于海底。

Description

一种海水泵
技术领域
本发明涉及泵送技术领域，尤其涉及一种海水泵。
背景技术
海水泵适用于海上平台的消防、设备散热，海水淡化，也可以作为临海地区地源热泵空调升温之用，一切海水提升之用，滨海广场喷泉景观，海水养殖等用途。
海水泵作为输送海水的关键设备广泛用于海洋平台、陆地终端等场合。海水泵长期浸泡在海水中，要求海水泵的材料具有很强的防腐蚀能力。海水泵的选材以及制造工艺至关重要。
海水腐蚀主要发生在三个方面：一是材料在海水中的自然氧化腐蚀；二是因材料自身原因引起的腐蚀，如晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀等；三是两种电位差较大的金属连接形成的电偶腐蚀、焊接腐蚀等。海水泵的材料通常使用H316L不锈钢、铸造镍铝青铜、双相不锈钢、超级双相不锈钢等。
随着新材料的兴起与应用，特别是复合材料的兴起与应用，纤维材料广泛应用于各种机械设备。但在海水腐蚀领域，特别是海水泵领域，其应用还鲜见报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种海水泵，其部分接触海水的零部件采用复合纤维材料制造，以解决海水腐蚀问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种海水泵，其包括泵筒、出口弯头、叶轮、喇叭口、叶轮室，其泵筒、出口弯头和喇叭口由石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料构成。
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。
但考虑到成本因素，本发明采用石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料制备海水泵构件。相较于传统的铁素体不锈钢构件，石墨烯/碳复合纤维排气管可以做的很薄，强度又远超铁素体不锈钢构件，因此其重量可以很轻，只有传统铁素体不锈钢构件重量的1/30左右。同时，由于石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料不属于金属材料，因此其不存在传统金属的氧化腐蚀、晶间腐蚀、焊接腐蚀等缺陷，能够提供远超于金属构件的强度，同时耐腐蚀性能又好于金属构件，因此能够完美的用于海底。
所述石墨烯纤维与碳纤维复合形成石墨烯/碳复合纤维的方法，是纤维领域的常规技术，本发明不做特别限定。石墨烯纤维与碳纤维的复合比例，以重量计为1:1～3:1，优选2:1。
所述泵筒、出口弯头和喇叭口由复合纤维通过纤维缠绕成型工艺制成。
优选的，所述纤维缠绕成型工艺为湿法缠绕。
本发明的目的之一还在于提供一种石墨烯/碳复合纤维海水泵构件的生产方法。
一种汽车石墨烯/碳复合纤维海水泵构件的生产方法，包括：将石墨烯纤维与碳纤维形成石墨烯/碳复合纤维，采用电加热芯模，石墨烯/碳复合纤维集束浸胶后，在张力控制下直接缠绕到电加热芯模上；在缠绕初期对芯模进行100-120℃之间的恒温加热，直至缠绕的石墨烯/碳复合纤维层厚度达到预设缠绕厚度的1/4；然后，以5-10℃/0.1mm缠绕厚度的升温速率对芯模进行梯度升温，直至达到预设缠绕厚度，缠绕停止；随后芯模在140-160℃之间进行恒温加热，直至完成石墨烯/碳复合纤维海水泵构件的固化成型。
本发明的石墨烯/碳复合纤维海水泵构件的生产工艺由于缠绕和固化在一体机上完成，因对于厚壁壳体可以在缠绕的初期对芯模进行恒温加热，使缠绕的石墨烯/碳复合纤维层逐渐固化，当缠绕到一定厚度时进行梯度升温，使内缠绕层固化，同时将热量传递到外层已缠绕和正在缠绕的复合材料，逐渐由内到外实现缠绕的同时进行固化，当达到预定缠绕厚度后，缠绕停止，固化继续进行，直至完成整个构件壳体的固化成型，从而实现缠绕的连续进行，克服了传统湿法缠绕需要多次固化、多次缠绕的缺陷。
本发明的生产工艺采用电加热芯模，排气管固化时的温度是由内向外逐渐传递的，排气管也是逐层固化。固化时芯模的热量和内层固化反应放出的热量传递给外层，致使外层升温速度加快，构件沿径向的固化速度也越来越快，最终导致筒体表面层温度迅速升高，并快速完成固化过程。因此本发明的石墨烯/碳复合纤维海水泵构件能够迅速固化，生产效率能够大幅提高。
优选的，在缠绕初期对芯模进行恒温加热时，加热温度为100-110℃，进一步优选105℃。
进行梯度升温时，升温速率优选5-8℃/0.1mm缠绕厚度，进一步优选5-6℃/0.1mm缠绕厚度。
优选的，缠绕时上下两层石墨烯/碳复合纤维集束交叉角度为30-90度，优选45-90度。
本发明通过纤维缠绕工艺制备海水泵构件，将构件的材质由金属替换为复合纤维材料，能够提供远超于金属构件的强度，同时耐腐蚀性能又好于金属构件，因此能够完美的用于海底。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种海水泵，包括泵筒、出口弯头、叶轮、喇叭口、叶轮室，其泵筒、出口弯头和喇叭口由石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料构成。
其采用电加热芯模，石墨烯/碳复合纤维集束浸胶后，在张力控制下直接缠绕到电加热芯模上；在缠绕初期对芯模进行100℃下的恒温加热，直至缠绕的石墨烯/碳复合纤维层厚度达到预设缠绕厚度的1/4；然后，以5℃/0.1mm缠绕厚度的升温速率对芯模进行梯度升温，直至达到预设缠绕厚度，缠绕停止；随后芯模在140℃下进行恒温加热，直至完成石墨烯/碳复合纤维泵筒、出口弯头和喇叭口的固化成型。
实施例2
一种海水泵，包括泵筒、出口弯头、叶轮、喇叭口、叶轮室，其泵筒、出口弯头和喇叭口由石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料构成。
其采用电加热芯模，石墨烯/碳复合纤维集束浸胶后，在张力控制下直接缠绕到电加热芯模上；在缠绕初期对芯模进行120℃下的恒温加热，直至缠绕的石墨烯/碳复合纤维层厚度达到预设缠绕厚度的1/4；然后，以10℃/0.1mm缠绕厚度的升温速率对芯模进行梯度升温，直至达到预设缠绕厚度，缠绕停止；随后芯模在160℃下进行恒温加热，直至完成石墨烯/碳复合纤维泵筒、出口弯头和喇叭口的固化成型。

Claims (3)

1.一种海水泵，其包括泵筒、出口弯头、叶轮、喇叭口、叶轮室，其泵筒、出口弯头和喇叭口由石墨烯纤维/碳纤维复合纤维材料构成。
2.如权利要求1所述的海水泵，其特征在于，石墨烯纤维与碳纤维的复合比例，以重量计为1:1～3:1，优选2:1。
3.如权利要求1或2所述的海水泵，其特征在于，所述泵筒、出口弯头和喇叭口由复合纤维通过纤维缠绕成型工艺制成。
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