專利名稱：：用于泵的保護(hù)性涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及泵，和尤其是用來泵送用于灌溉和其它用途的水的高容量泵。
背景技術(shù)：
：在農(nóng)業(yè)和城市地區(qū)的人類發(fā)展中，水是關(guān)鍵的元素。水被用于農(nóng)業(yè)用途以及人類和動(dòng)物的需要。在廣闊的地區(qū)都必須使用灌溉系統(tǒng)來發(fā)展的中國(guó)，更像上個(gè)世紀(jì)美國(guó)的發(fā)展，這一點(diǎn)比起任何地方都更顯而易見。在中國(guó)關(guān)鍵的河流是黃河。它之所以被這樣命名是因?yàn)樗念伾捎跀?shù)量相當(dāng)大的沙含量所導(dǎo)致。這條河流的泥沙含量在世界的主要河流中是最高的，如在下表中所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>沙礫是顯著的研磨性材料并且用來從底層結(jié)構(gòu)處除去材料。當(dāng)黃河材料被泵送時(shí)，沙礫被特意地使用來除去表面材料比如油漆和氧化微粒，而研磨沙粒也以幾乎相同的方式持續(xù)作用在泵送的表面上。在黃河流域中，黃河沙礫的微觀結(jié)構(gòu)具有0.29微米的平均顆粒大小。該顆粒大小明顯地小于平均沙礫。不是具有了更小的研磨性，而是具有了更加嚴(yán)重的研磨性，并且相比于世界上的其它主要河流，黃河提供了最嚴(yán)重的研磨環(huán)境中的一個(gè)。當(dāng)灌溉泵被設(shè)計(jì)用于泵送大量的液體水時(shí)，一般來講，它們是離心泵。這種泵的典型容量粗略地將是2000usgpm到180,000usgpm。同樣重要的還有包含細(xì)砂或泥沙微粒的水的流速。用來傳送這種大量的水的泵典型地具有不小于50米/秒的水流速度。包含研磨微粒的這種水的組合速度和數(shù)量不用兩個(gè)月就能將不銹鋼鑄件磨蝕完。沒有任何專門的處理形式，運(yùn)行在這些條件下的泵一般持續(xù)不會(huì)持續(xù)超過2個(gè)月。為了延長(zhǎng)這種類型的泵的壽命，前述的方法已經(jīng)對(duì)表面施加了硬質(zhì)材料，比如碳化鎢。這種在許多情形下被使用在切削工具上的材料具有特別堅(jiān)韌的表面?？墒?，在這種極端的環(huán)境中，碳化鎢一般也只能持續(xù)不超過八個(gè)月。盡管碳化鴒由于它的硬度可抵抗磨損，但是它易受氣穴現(xiàn)象的影響。氣穴現(xiàn)象是在液動(dòng)流體中的局部壓力降到被泵送的流體的蒸汽氣壓之下的現(xiàn)象。結(jié)果是沿著流路或流道的表面產(chǎn)生了蒸汽和氣泡。當(dāng)這些氣泡破裂時(shí)，水沖進(jìn)去以填充該空隙并且通道壁受到相當(dāng)高頻率的壓力波動(dòng)的影響，引起了氣穴現(xiàn)象發(fā)生。在通道表面上沖擊的結(jié)果在某種意義上引起了退化，即該退化與來自于沙含量的磨損效果是相等的。當(dāng)碳化鴒被磨蝕時(shí)，新的碳化鴒必須被施加到泵表面上。由于碳化鶴的施加是通過或者電弧噴涂、火焰噴涂和熔解或者高速氧燃料(HVOF)噴涂來完成的，所以表面的恢復(fù)變得極端地復(fù)雜和昂貴。在任一情形下，泵必須被拿回工廠或者發(fā)展技術(shù)以在原位處再次施加碳化鴒。因?yàn)楸贿@樣施加的材料一般必須以直角被直接地朝向表面，所以在原位處對(duì)涂層的再次施加變得更加復(fù)雜。當(dāng)用于泵的葉輪是具有閉合通道的閉式葉輪時(shí)，傳統(tǒng)地以直角涂敷碳化鴒的施加必須在極端限制的環(huán)境下來完成。在用于碳化鴒的施加的方法中，不允許工具以直角被定位到表面的比如需要用于通道的方法提供了更少的用于這種通道的碳化鎢的最佳施加。因此，在本領(lǐng)域中存在著對(duì)至少與碳化鵠和其它硬質(zhì)材料的使用壽命一樣長(zhǎng)的材料的需求，而且同時(shí)要易于^皮施加。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一種涉及用于保護(hù)泵的方法和設(shè)備，該泵用來傳遞高度研磨性的流體。泵的流體流動(dòng)表面被預(yù)備并且被這樣預(yù)備的表面尋皮涂附了聚脲涂層。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，涂層在適度的溫度下被施力。(apply)，以致使在原位處的施加成為可能。附圖的簡(jiǎn)要描述圖1是葉輪的透視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明被涂附的流路和流路的一部分，其中涂層被部分地除去以圖解在涂附過程中的中間步驟。圖2是背對(duì)背葉輪的透視圖，顯示了關(guān)聯(lián)的流路的不完整的視圖。選定實(shí)施例的描述為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)在將參考在本文中所圖解的實(shí)施例并且特定的語(yǔ)言將用來描述該實(shí)施例?？墒?，將被理解的是并沒有因此意在對(duì)本發(fā)明范圍的限制。對(duì)所描述的過程、系統(tǒng)或裝置中的任何備選和進(jìn)一步的修改，以及對(duì)如在本文中所描述的發(fā)明原理的任何進(jìn)一步的應(yīng)用，都是可預(yù)期的，正如是本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域中的一個(gè)技術(shù)人員通常將能想到的。參考圖1，所示為包括殼體12(為了簡(jiǎn)化對(duì)本發(fā)明的理解僅僅圖示了該殼體的一部分)的泵組件10。泵殼體12具有葉輪14,該葉輪由穿過中心開口16延伸的軸支撐并且繞著該軸被軸頸住(joumaled)。開口16被適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谳S上，該軸用來提供動(dòng)力使葉輪旋轉(zhuǎn)并且因此泵送液體，尤其是水或鹽水。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的描述，將軸裝配到開口16中的細(xì)節(jié)和用于驅(qū)動(dòng)葉輪14的機(jī)構(gòu)或馬達(dá)的細(xì)節(jié)并沒有被包括。然而，對(duì)本領(lǐng)域中那些技術(shù)人員將顯而易見的是許多可提供動(dòng)力的不同形式可被使用于旋轉(zhuǎn)葉輪14。如先前所討論的，泵10被設(shè)計(jì)以提供高的液體流率。這一般在2000usgpm以上到大約180,000usgpm。泵葉輪14具有多個(gè)由箭頭18指示的流路。流路18在軸向定向的中心環(huán)形入口20處開始并且以巻軸狀的方式延伸到繞著葉輪14的圓周24置位的外圍出口22。如在本文中所圖示的，葉輪14以由箭頭26所指示的逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。進(jìn)入到葉輪14的入口20中的液體進(jìn)入到每一個(gè)流路18中并且被轉(zhuǎn)動(dòng)和朝著環(huán)繞圓周24的出口22被徑向加速。葉輪14具有支撐板28和一般以直角延伸的葉片30,以致形成流動(dòng)通道18。葉輪14還具有使得葉^^成為領(lǐng)域中所公知的閉式葉輪的蓋板32。然而，應(yīng)該顯而易見的是本發(fā)明的益處可應(yīng)用于閉式以及除去了蓋板32的開式葉輪。到葉輪14的液體流動(dòng)穿過形成在殼體12中的通道34和開口進(jìn)入到葉輪14的入口20中。殼體12還具有也形成在殼體12中的出口室36。出口室36可呈渦形以用于穿過通道有效地泵送流動(dòng)。然后，出口室36連接到分配管道，以用于像灌溉和其它適當(dāng)?shù)睦媚康乃挠猛尽Ｈ缦惹八懻摰?，?0出于兩個(gè)原因在富有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中運(yùn)行。第一是相當(dāng)數(shù)量的液體流動(dòng)被用于泵送。第二是將被這樣泵送的液體的研磨性包含物是特別地高。在這些極端不利的環(huán)境下，流路18和/或流動(dòng)通道34與流動(dòng)通道36根據(jù)本發(fā)明被涂附以提供驚人的耐久力，其可相匹敵于先前的通過使用像碳化鴒的硬質(zhì)材料涂附這些通路和通道的嘗試。為了實(shí)行本發(fā)明，流路18和流動(dòng)通道34與流動(dòng)通道36被適當(dāng)?shù)仡A(yù)備。通過確保所有的油脂或油被除去來預(yù)備表面。一旦表面是清潔的和干燥的，那么它在100psig到125psig的氣壓下使用60砂礫或粗砂被噴砂。如果表面要被再涂附，那么重要的是所有的污染物都要從將被涂附的表面處除去，包括先前的環(huán)氧底漆和聚脲的殘留物。對(duì)于鋼、鐵或電鍍材料，在最小100psi的壓縮氣壓下，表面由噴砂40微米到70微米大小的清潔A1203砂礫進(jìn)行研磨。表面應(yīng)該被沖擊以暴露出清潔的金屬表面。應(yīng)該注意的是如果泵和流動(dòng)表面要被再涂附，那么要應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜軇┮猿ハ惹巴扛讲牧系暮圹E。然后，被這樣清潔的表面通過使用底漆來預(yù)備。如在本文中所圖解的，粘合底漆是由Reltek有限責(zé)任公司制造的兩部分環(huán)氧底漆。它包含專有的(proprietary)雙酚A型樹脂和環(huán)脂族胺硬化劑，該硬化劑被徹底地混合直到合成混合看起來是平滑的和均勻的一致。這可或者通過手或者通過商業(yè)上可獲得的靜態(tài)混合噴嘴來完成。環(huán)氧底漆的施加通過商業(yè)上可獲得的粘合涂附系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)可從比如TAHIndustries的制造商處獲得。底漆還可通過刷子或輥?zhàn)颖皇┘?，該輥?zhàn)邮褂枚痰街械鹊慕q毛輥(naproller)。根據(jù)下表環(huán)氧底漆被固化<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>五天后可獲得環(huán)氧底漆的完全固化。該底漆被施加到金屬表面上并且它產(chǎn)生了促進(jìn)在底漆和將被施加到底漆上的材料之間的分子化學(xué)聯(lián)接的表面。為了獲得最大的聯(lián)接，在底漆被完全固化之前就要施加隨后的材料。在施加聚脲之前的聯(lián)接成為可能。如所需要的，底漆可通過刷涂或噴涂(先前所提到的)被施加以獲得相對(duì)薄的大約0.1mm或更薄的涂層。備選地，表面可用溶劑型底漆來上漆，該底漆確保所有金屬的可用表面都可獲得聯(lián)接。這種底漆將含有溶劑型酒精、丁醇和曱苯。溶劑型底漆可從大量的制造商處獲得，比如SherwinWilliams和PPGIndustries。一旦底漆被施加，被這樣覆蓋的通道就涂附有了100%固體多種成分聚脲。聚脲是一類含有胺基的聚合物，然而，預(yù)聚合成分可包括純聚脲或混合單元二者，其可包含聚醚、聚四亞甲基二醇(polytetramethyleneglycol)、聚氨酯或相似的預(yù)聚合合成物。從Adiabatics股份有限公司可獲得聚脲的類型，該類型的聚脲在要經(jīng)歷所提到的嚴(yán)重的微粒磨蝕和氣穴現(xiàn)象的內(nèi)部泵零件上產(chǎn)生了最佳的性能。在從20。F到150。F范圍的溫度下,以大約30psi到80psi的低壓噴涂形式可施加聚脲。較高的溫度允許有較短的固化時(shí)間。優(yōu)選地，環(huán)氧底漆被施加的厚度是大約0.1mm，而聚脲被施加的涂層厚度是大約0.25mm到10mm，并且更優(yōu)選地為大約1.5mm到3mm。聚脲彈性體的典型特性是抗拉強(qiáng)度高達(dá)5,000psi，并且計(jì)示硬度的范圍是從肖氏硬度A30到肖氏硬度D80。令人滿意的基于聚合涂層的聚脲還可通過商業(yè)上可獲得的高壓多種成分施加設(shè)備被施加，該設(shè)備可從Graco股份有限公司或GlasCraft股份有限公司處購(gòu)買。這種類型的設(shè)備控制施加壓力和溫度二者以提供非常一致的聚脲涂層，該涂層比那些典型地由低壓設(shè)備施加的涂層固化地更快。由高壓設(shè)備施加的聚脲聚合涂層的最低可獲得的計(jì)示硬度典型地不和通過使用低壓施加設(shè)備來獲得的計(jì)示硬度一樣軟。從測(cè)試結(jié)果中，顯而易見的是對(duì)于水或鹽水的泵的應(yīng)用場(chǎng)合，中等到較高范圍的肖氏硬度A(60到70)的硬度計(jì)涂層比較軟和較硬的硬度計(jì)涂層二者耐用。然而，并不是說令人滿意的涂層不能通過使用高壓施加設(shè)備來獲得。在圖1中，流路18中的一個(gè)具有被向后拉的材料以圖解在流路18中所圖解的環(huán)氧底漆和聚脲。環(huán)氧底漆由參考字符38指代而聚脲由參考字符40指代。同樣地，在出口室36中，圖示了環(huán)氧底漆38和聚脲40被涂附在它的上方。相似地，進(jìn)口通道34具有環(huán)氧底漆38和聚脲涂層40。圖1圖解了將本發(fā)明應(yīng)用到單個(gè)閉式葉輪。對(duì)本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員顯而易見的是本發(fā)明可被同等成功地應(yīng)用到開式葉輪中，在該開式葉輪中蓋板32和入口20被除去了以致流路18的通道由從輪軸28處延伸的鄰近葉片30來形成。在這種情形下，流路的相應(yīng)邊界將是馬達(dá)14以足夠緊密的間隙被軸頸住的殼體，以維持正確的液動(dòng)條件。對(duì)于用于高容量和速度輸出的具有一對(duì)背對(duì)背馬達(dá)類型的泵，本發(fā)明具有相等的適用性。在圖2中圖解了這種布置。一般由參考字符42來指代的泵組件包括一對(duì)入口殼體44與入口殼體46、葉輪殼體48和公共的正切定向的出口50。成雙的背對(duì)背葉輪組件52包括中心輪軸54,該輪軸具有鄰近的流路56與流路58,每一個(gè)都從它們各自的入口處引導(dǎo)。入口60被圖示用于流路56。為了簡(jiǎn)化對(duì)本發(fā)明的理解，用于流路58的入口沒有圖示。流路56由公共的輪軸54和具有完整的軸向入口部件64的蓋板62被部分地界定。流^各58由中心輪軸54和蓋板66和關(guān)聯(lián)的軸向入口(也圖未示)來界定。圖2中所圖解的泵的類型特別地易于被磨蝕，這是因?yàn)樗璧挠靡酝七M(jìn)液體穿過出口的較高容量和較高功率。如在圖1的情形中，入口通道44與入口通道46、出口通道50和流路56與流路58可選擇性地或全體一致被涂附。這些表面^皮清潔，底漆^皮施加并且最后聚脲被施加。聚脲不是防水性材料。由于水將最終滲透和移動(dòng)到底層并且可導(dǎo)致涂層從基材處分離，所以聚脲不能被指定長(zhǎng)期地用于在液體的應(yīng)用中。在上面所圖解的極端的環(huán)境中，其中在要被泵送的液體中具有高度的研磨性材料，在液體的移動(dòng)導(dǎo)致聚脲從基材處分離之前，聚脲可保護(hù)基材，但是會(huì)機(jī)械地磨蝕。因此，通過使用通常不會(huì)被考慮用于這種研磨環(huán)境的材料可獲得協(xié)同作用。還要注意的是彈性聚脲的施加減少了氣穴現(xiàn)象。氣穴現(xiàn)象是由于在液動(dòng)條件下，鄰近流路的表面處局部的蒸汽壓力降到了液體處于蒸汽形式的點(diǎn)上的現(xiàn)象。被這樣引起的氣泡的破裂導(dǎo)致了液體以非常集中的方式用很大的力撞擊。此外，氣穴現(xiàn)象導(dǎo)致了流路表面的磨蝕。當(dāng)被泵送的液體具有研磨性材料時(shí)，氣穴現(xiàn)象的作用被加劇了。通過提供彈性聚脲材料，氣穴現(xiàn)象被減小了。在涂層在原位處的恢復(fù)中，聚脲的相對(duì)低溫的施加是非常可行的，因此避免了為了涂層的施加而從工地處將泵移去和運(yùn)輸?shù)街圃斓匾约?人制造地處運(yùn)回的需要。因此，可以看出的是，在保護(hù)苛刻地從泵送具有極端的研磨含量的液體(比如黃河)的泵中，聚脲的使用提供了協(xié)同的和非常意外的益處。盡管在附圖和前述描述中詳細(xì)地圖解和描述了本發(fā)明，但是上述的將被認(rèn)為在特性上是圖解性的而不是限制性的，可被理解的是僅僅優(yōu)選的實(shí)施例被圖示和描述了，而所有來自本發(fā)明的精神中的變化和修改也希望被保護(hù)。權(quán)利要求1.一種用于涂附泵的流路的方法，所述泵用來泵送包含高度研磨性材料的液體，所述方法包括步驟預(yù)備所述流路的至少一部分的表面；用聚脲或混合聚脲涂層涂附被這樣預(yù)備的所述流路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流路的所述表面的所述預(yù)備包括涂附環(huán)氧底漆。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述表面的所迷預(yù)備包括清潔所述表面和然后磨蝕所述表面的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述磨蝕通過氧化鋁或硅砂來執(zhí)行。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面選自鋼、不銹鋼和鐵的材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚脲涂層在中等溫度下被施加。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚脲涂層的施加的溫度是從20。F到150。F。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵是閉式離心葉輪并且在所述葉輪中的所述流路被涂附。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵是開式離心葉輪并且所述開口通路被涂附。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵包括可旋轉(zhuǎn)的葉輪和關(guān)聯(lián)的被固定的流路，所述涂層被施加到所述葉輪和所述被固定的流路的至少一個(gè)上。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵包括被固定的殼體，所述殼體具有水入口與水出口并且還環(huán)繞著包括關(guān)聯(lián)的被固定的流路的可旋轉(zhuǎn)的葉輪。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚脲涂層超過0.25mm厚。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述聚脲涂層厚度在0.25mm和10mm之間。14.一種用于泵送具有高研磨料數(shù)量的液體的設(shè)備，所述設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)的葉輪，所述可旋轉(zhuǎn)的葉輪具有用于接收和加速所述液體的流路，所述流路大小設(shè)置成用以提供不小于大約50米每秒的流體輸出速度，殼體，所述可旋轉(zhuǎn)的葉輪被軸頸在所述殼體中，所述殼體具有用于接收和排出所述液體的流路，所述流路的至少一個(gè)，并且所述流路具有它被預(yù)備和涂附有聚脲或混合聚脲的表面的至少一部分。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述葉輪被預(yù)備和被涂附有聚脲或混合聚脲。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述葉輪是無蓋板的。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子是有蓋板的o18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述葉輪和通路被涂附。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)備包括環(huán)氧底漆。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述聚脲涂層具有在0.25mm和10mm之間的厚度。全文摘要用來以高容量泵送高度研磨性液體的泵的葉輪、殼體、流路、入口流道與出口流道。流動(dòng)表面被預(yù)備，底漆被施加，并且聚脲被施加在底漆的上面以提供相匹敵于極端硬質(zhì)表面的保護(hù)性涂層。被這樣施加的涂層至少具有對(duì)施加而言是昂貴的硬質(zhì)涂層的耐久力，該硬質(zhì)涂層比如碳化鎢和siloxirane陶瓷與填充環(huán)氧樹脂的陶瓷金屬。此外，它減小了在泵殼體、流路和流道中的氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。文檔編號(hào)B05D7/22GK101316664SQ200680024237公開日2008年12月3日申請(qǐng)日期2006年5月2日優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日發(fā)明者D·薩德,L·卡莫,P·F·薩德申請(qǐng)人:亞大巴迪公司