ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
ДЕТАЛЕЙ ПРОМЫСЛОВЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ С ПОМОЩЬЮ НАПЫЛЕНИЯ

 

Скоробогатов В.К., Веселов С.А. (УГТУ, г.Ухта, РФ)

 

The reasons of failures of details of trade centrifugal pumps are stated, the assaying of drawings of powder mattings, a master schedule of a spraying with the subsequent heat treatment is instanced.

 

Анализ причин отказов и характера разрушения различных деталей промысловых центробежных насосов показал, что к числу наиболее интенсивных разрушающихся деталей, требующих защиты полимерными покрытиями относятся: рабочие колеса, уплотнительные кольца, корпусы секций, всасывающая и  нагнетательная крышки, направляющие аппараты.

По геометрической форме перечисленные детали относятся к деталям типа (дисков). Покрытию подлежат как торцовые  поверхности этих деталей, так и узкие цилиндрические поверхности.

Высокие технические требования предъявляются к покрытиям рабочих колес и межступенчатых уплотнений. Покрываемые поверхности, которых сопрягаются с поверхностями других деталей насоса, поэтому необходимо обеспечить требуемую точность формы и размеров этих поверхностей после нанесения покрытия. Рабочие колеса являются наиболее сложными по конфигурации деталями насоса.

Закрытые внутренние каналы  и  их криволинейный  профиль затрудняет попадание порошка на проточные поверхности колес. Все поверхности рабочего колеса разбиваются на три вида:

- поверхности, на которые не должно наносится покрытие (отверстие колеса и торцовые поверхности ступиц);

- поверхности, на которые наносится жесткий слой покрытия 0,2-0,3 мм (внутренние каналы и наружные дисковые поверхности рабочих колес), нанесение более толстых слоев уменьшает сечение проточной части насоса и влечет к увеличению гидравлических потерь

- поверхности, на которые необходимо наносить слой покрытия большой толщины до 0,7 мм. / поверхности ступиц и канавок, которые сопрягаются с поверхностями других деталей /; должны быть подвергнуты механической обработке с целью обеспечения требуемой точности размеров и геометрической формы.

- Проведенный анализ целесообразности применения различных способов нанесения порошковых полимеров для покрытия деталей сложной формы с закрытыми поверхностями показал, наиболее эффективными являются струйный и электростатический способы напыления. С учетом технических требований предъявляемых к рабочему колесу для исследования применяем струйный способ напыления.

Технологический процесс нанесения покрытий из порошковых полимеров на детали насосов предусматривает выполнение ряда операций в следующей последовательности:

- подготовка деталей к покрытию

- предварительный нагрев детали

- напыление порошкового полимера на покрываемые поверхности детали

- термообработка покрытия

- механическая обработка на сопрягаемых поверхностях деталей насосов

- контроль

Рассмотрим технологический процесс напыления порошкового полимера марки ЭП-49ДЗ и П-ЭП-177.

Нанесение покрытий на детали рабочей части насосов осуществляется с помощью установки струйного напыления схема которой представлена на рисунке 1.

1 - порошковый материал; 2 - сопло; 3,5 - штуцер; 4 - пористая перегородка; 6 - пневмокамера; 7 - расширитель; 8 - шланг из диэлектрика; 9 - распылитель; 10- камера для напыления; 11- нагретая деталь; 12- подвеска; 13- вращающаяся оправка; 14-рукавный фильтр; 15-вентилятор; 16-сборник порошка; 17-редуктор; 18-электродвигатель; 19-поворотный стол; 20-ванна с псевдоожи-женным слоем порошка; 21-фильтр; 22 – корпус.            Рисунок 1 - Схема установки для струйного напыления порошковых                               полимеров  на детали ЦНС

 

Установка для напыления состоит из цилиндрического корпуса 22, соединенного с пневмокамерой 6. Между корпусом и пневмокамерой установлена пористая перегородка 4. В корпусе 22 расположено эжекторное устройство, состоящего из сопла? 2 и расширителя 7, соединенного с помощью шланга 8 с пистолетом распылителем 9 сверху корпус закрыт фильтром 21, изготовленным из плотной ткани для задержки пылевидных частиц порошка и беспрепятственного проникновения воздуха. После засыпки порошка в корпус и установки фильтра 21, включают подачу воздуха через штуцер 3 в электронное устройство, а затем через штуцер 5 в пневмокамеру.

Проходя через пористую перегородку 4, на которую насыпан порошок полимера, воздух переводит его в псевдоосжиженное состояние, что обеспечивает равномерную подачу воздушно-порошковой смеси в эжектор. Воздушно-порошковая смесь засасывается эжекторм в шланг 8 и с помощью предварительно нагретой детали 11.

Концентрацию порошка регулируют, изменяя подачу воздуха в пневмокамеру и эжекторное устройство. Для предохранения пористой перегородки 4 от разрушения и для предотвращения выноса порошка через фильтр 21 давление воздуха в пневмокамеру не должно превышать 1 МПа.

1 - корпус насоса; 2 - рабочее колесо; 3 - лопатки; 4 - горловина; 5 - щелевое уплотнение; 6 - вторая ступень щелевого уплотнения; 7 - первая ступень щелевого уплотнения; 8 - кольцевая камера; 9 - каналы; 10 - передняя пазуха.   Рисунок 2- Рабочее колесо центробежного насоса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Покрытие деталей насосов порошковыми полимерами производится в камере 10, соединенной с вытяжной системой. На выходе из камеры для предотвращения уноса порошка в вентиляционную сеть установлен фильтр 14,изготовленный из плотной ткани, под которым находится сборник 16, имеющий в нижней части откидное окно для удаления, скопившегося там порошка.

В связи с тем, что рабочее колесо (рисунок 2) имеет закрытые поверхности сложной конфигурации и качеству покрытия этих поверхностей, предъявляются повышенные требования, необходимо рабочее колесо в процессе напыления вращать с постоянной скоростью. С этой целью в камере установлена съемная оправка 12, вращаемая через редуктор 17 электродвигателем 18 с частотой вращения 60 об/мин, для получения равномерного покрытия. Продолжительность напыления зависит от толщины покрытия и выбирается опытным путем.

Рекомендуемая толщина покрытия 0.2-0.3мм. На сопрягаемых поверхностях рабочих колес и межступенчатых уплотнений толщина покрытия должна быть 0.4-0.6мм, так как необходимо иметь припуск для последующей механической обработки покрытия с целью получения требуемых размеров. После покрытия производиться термообработка с целью полимеризации термореактивных полимеров, к которым относятся порошковые материалы, а также для оплавления и окончательного структировании покрытий из термопластов, к которым относятся пентапласт и полиэтилен.

Температура, продолжительность нагрева и режим охлаждения существенно зависит от природы полимера. Так, например, режима термообработки эпоксидного компаунда П-ЭП-177 таковы: температура предварительного нагрева металла-150⁰C, температура оплавления -180мин, режим охлаждения вместе с охлаждаемой печью.

 

Выводы: В результате применения покрытий увеличивается долговечность насосов, повышается его КПД, снижение капитальных вложений в результате межремонтного периода насосов, экономия электроэнергии, потребляемой насосами с покрытиями за счет увеличения их КПД.