[发明专利]一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮。

背景技术

叶轮是离心泵的核心部分，叶轮上的叶片起到对流体做功的作用，传统工艺中，叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。而最新的理论证实，非光滑表面可以改变流体在固体表面的流线，如形成二次涡、改变湍流拟序结构，实现减振减阻。所以将非光滑表面应用至泵的叶轮有着很好的经济价值和研究意义。

很多特殊场合也需要泵来泵送液体，化工生产中的腐蚀性介质输送、离子膜烧碱项目中的氯水废水处理和加酸工艺等众多行业，需要长期输送硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、王水、强碱、强氧化剂、有机溶剂、还原剂等强腐蚀介质，这就使得这些场合中的泵需要有极好的耐腐蚀能力。同时，低温泵中输送的低温介质，往往会在泵的叶轮表面凝结，这对叶轮的强度和寿命都会造成一定的影响。由此可见，叶轮还有很大的改进空间，通过材料、形状等方面的改善，以实现抗结冰、耐腐蚀、减阻效果。

超疏水表面技术近几年蓬勃发展，并广泛应用于工业、军事和医学领域。水滴在稳定超疏水表面上的静态接触角大于150°，水滑动角小于10°。较大的静态接触角意味着水滴在固体表面上的接触面积相对较小，较小的水滑动动角意味着只要表面稍微倾斜，水滴便会从固体表面上滑落，所以超疏水表面球形水滴不会渗入内部，这也就使得腐蚀性介质不会渗入固体表面内部形成腐蚀性破坏，同时水滴不会停留在固体表面而在低温下冻结，使得超疏水表面具有极好的防腐蚀性和抗结冰能力。同时，超疏水表面的纳米级非光滑结构，可以改善流场的边界层，形成二次旋涡，使流体与叶轮之间的摩擦由滑动摩擦转为旋涡与叶轮之间的滚动摩擦，可以实现减阻的目的。

根据以上的描述，在叶轮表面进行超疏水表面的加工，是一种提高离心泵抗腐蚀、抗结冰能力和提高效率的新颖和可行的思路，设计出加工叶轮超疏水表面的设备，并对叶轮进行超疏水表面改型，有很高的经济应用价值和科学研究价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够提高离心泵叶轮抗腐蚀、抗凝结能力，提高离心泵效率和抗汽蚀能力的超疏水表面改型思路，并设计能够在叶轮表面实现超疏水表面加工的设备，以提供工业生产和科学研究中需要的超疏水表面叶轮。

本发明所述的一种用于超疏水表面叶轮的加工设备，其特征在于：包括用于夹持叶轮的固定支架、用于驱动叶轮旋转的驱动设备、用于在叶轮表面加工超疏水表面的激光刻蚀设备、用于吸取粉尘颗粒的吸尘装置以及用于控制整个加工过程的控制器，所述固定支架上设有用于安装叶轮的工作区，所述驱动设备安装在所述固定支架上，所述的激光刻蚀设备安装在所述驱动设备上，并且所述激光刻蚀设备的枪头对准待加工的叶轮表面；所述吸尘装置的吸尘口对准固定支架的工作区；所述驱动设备的控制端、激光刻蚀设备的控制端以及所述吸尘装置的控制端分别与所述控制器的相应引脚电连；

所述固定支架包括固定底座、可移动底座、轴承支架、主轴、轴头端盖以及主轴直齿轮，所述固定底座与所述可移动底座滑动连接，所述可移动底座的侧面设有沿其轴向布置的齿条，并且所述齿条与可移动底座滑动方向一致；所述可移动底座上固装轴承支架，所述轴承支架与水平架设其上的主轴转动连接，其中主轴沿轴承支架的移动方向布置，主轴的动力输出端安装待加工叶轮，主轴的动力输出端贯穿待加工叶轮中心通孔后配装用于限制待加工叶轮周向以及轴向移动的轴头端盖；所述主轴直齿轮的动力输入端插入所述主轴直齿轮的中心孔，并且二者键连接，实现主轴与主轴直齿轮的同步转动；

所述驱动设备包括机体、第一电机、第二电机、直线电机以及摇杆，第一电机、第二电机以及直线电机均安装在所述机体上，所述机体的底部固接在固定支架上；所述第一电机的第一输出轴通过传动齿轮组与所述可移动底座侧面的齿条啮合，以驱动可移动底座轴向移动；所述第二电机的第二输出轴键连接输出直齿轮，其中所述输出直齿轮与所述主轴直齿轮啮合，以驱动主轴的同步旋转；所述直线电机的动子与所述摇杆的第一端铰接，所述摇杆的第二端与所述激光刻蚀设备相连，实现摇杆以第一端铰接处为中心的上下摆动；

所述激光刻蚀设备包括用于提供刻蚀能源的激光发射器以及用于在待加工叶轮表面刻蚀的红外激光枪，所述激光发射器的下部安装红外激光枪，并且所述激光发射器的发射的激光经红外激光枪射出；所述红外激光枪包括套筒、枪体、滑块和枪头，所述套筒垂直安装在激光发射器的激光发射端，并且所述套筒位于待加工叶轮正上方；所述枪体的上部嵌套在套筒内部，并与之滑动连接；所述滑块固定在枪体外部，并且所述滑块与所述摇杆的第二端铰接，实现枪体的伸长和缩短；