[发明专利]一种水环式自吸泵耐磨口环制作方法

说明书

本发明属于水泵技术领域，具体公开了一种水环式自吸泵耐磨口环制作方法，本发明的过程为：以聚醚醚酮为基体，以木质素碳纤维为增强材料，采用精密热压膜或注塑成型的方式制备水环式自吸泵耐磨口环的复合材料；基于有限元方法分析碳纤维主要参数对复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响，得到一种力学性能和摩擦磨损性能均最优的碳纤维主要参数组合；试制水环式自吸泵耐磨口环，并采用电子显微镜和示差扫描量进行试验分析；采用CFD方法找出容积效率最高的水环式自吸泵口环间隙值；制作水环式自吸泵耐磨口环，并通过试验与传统水环式自吸泵的性能进行对比分析。本发明不仅能提高口环耐磨性及泵效率，还能进一步改善泵轴偏心时泵的运行稳定性。

技术领域

本发明属于水泵技术领域，特指涉及一种水环式自吸泵耐磨口环制作方法。

背景技术

水环轮式自吸泵是将水环轮和水泵叶轮组合在一个壳体内，借助水环轮将气体排出，实现自吸。当泵正常工作后，通过控制阀关闭水环轮和水泵叶轮的通道，并且放掉水环轮内的液体。而口环是易损件，其主要作用是保护水环式自吸泵叶轮和泵体的磨损。在口环磨损后，可以修复或更换口环、恢复正常装配间隙，便于检修的同时降低了维修成本。

水泵口环的材质要比过流部件的材质低一个等级，一般为灰铸铁HT200、铸钢、不锈钢、搪瓷、或石墨。目前，泵口环的研究大都是口环间隙对泵性能和内部流动的影响、以及口环的结构形式。排灌机械工程学报《叶轮口环间隙对井用潜水泵性能的影响》(2013年第8期)研究了不同口环间隙大小对井用潜水泵外特性和内部流场的影响；排灌机械工程学报《口环间隙对高速泵泵腔内流动特征的影响》(2017年第4期)分析了口环间隙变化对设计工况下高速泵性能及泵腔内流场结构的影响；中国专利文献记载的无密封自吸泵新型口环【申请号：CN200720073793.5】给出了一种无密封自吸泵新型口环，在泵体口环的下顶端有一凹槽，叶轮口环的下顶端位于凹槽内，泵体口环的凹槽与叶轮口环的下顶端之间的间隙构成一U字形流道；多级泵叶轮口环密封结构【申请号：CN201520374701.1】设计了一种多级泵叶轮口环密封结构，其中呈圆环状的密封本体的密封部的横截面呈U型；不锈钢多级泵的中段口环【CN201320226752.0】给出了不锈钢多级泵的中段口环，在管体的一端一体设置有法兰，且管体的内侧壁上设置若干均布的螺纹槽。

目前聚醚醚酮是韧性和刚性兼备的特种高分子材料，在耐疲劳性、自润滑性、耐腐蚀性、耐剥离性、阻燃性等方面的性能远超于同类材料。特别是当聚醚醚酮使用了碳纤维作为增强材料后，其机械性能和耐疲劳性等都得到了质的飞跃，已广泛应用于航空航天、汽车和医疗等领域。虽然尚未见到采用碳纤维增强聚醚醚酮复合材料制作水泵耐磨口环的公开报道，但采用复合材料来研制耐磨口环以提高泵效率和运行稳定性是一个跨学科的研究方向。

为此，本发明提出了一种水环式自吸泵耐磨口环制作方法，旨在对水环式自吸泵耐磨口环进行研究，从而进一步提高水环式自吸泵的效率及改善泵轴偏心时水环式自吸泵的运行稳定性。

发明内容

本发明旨在提供一种水环自吸泵耐磨口环制作方法，通过采用试验、有限元方法和CFD方法来解决水环式自吸泵耐磨口环的复合材料和间隙值问题，可以充分利用复合材料的特性，在提高泵效率的同时改善泵轴偏心时水环式自吸泵的运行稳定性。

为达到以上目的，采用如下技术方案：

一种水环式自吸泵耐磨口环制作方法，其特征在于：包含以下具体步骤：

(1)以聚醚醚酮为基体，以木质素碳纤维为增强材料，采用精密热压膜或注塑成型的方式制备水环式自吸泵耐磨口环的复合材料；

(2)基于有限元方法分析碳纤维主要参数对复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响，得到一种适用于制作水环式自吸泵耐磨口环的力学性能和摩擦磨损性能均最优的碳纤维主要参数组合；