一种具有碳化硅过流件的陶瓷泵的制作方法

本技术属于陶瓷泵，具体的说，涉及一种具有碳化硅过流件的陶瓷泵。

背景技术：

1、在化工、矿山、冶金、电力脱硫、环保固废处理等工业领域，常需输送含高硬度固体颗粒、强腐蚀性介质（如酸碱溶液、矿浆、脱硫浆液、污泥等），这类工况对泵的耐磨、耐腐、抗冲刷性能提出了严苛要求。传统金属材质（高铬合金等）泵体及过流件，因硬度低、化学稳定性差，在恶劣介质长期作用下易出现磨损、腐蚀、泄漏等问题，导致设备使用寿命短、维护频率高、运行成本剧增，难以满足工业生产高效稳定的需求。

2、目前，传统陶瓷材质（氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等）虽在硬度与耐腐蚀性上优于金属，但存在脆性大、抗冲击性差、制备成本高等问题。近年来，碳化硅陶瓷凭借莫氏硬度9.0以上的高硬度、优异的耐强酸强碱腐蚀性能及良好的化学惰性，成为过流件材质的优选方案，基于碳化硅过流件的陶瓷泵逐渐成为行业研发热点。

3、申请号为cn2023209198898的一件中国专利，公开了一种防脱落耐磨耐腐蚀的碳化硅陶瓷泵，泵体碳化硅陶瓷材料、叶轮碳化硅陶瓷材料和泵盖碳化硅陶瓷材料采用反应烧结碳化硅、自蔓延高温合成碳化硅中的任意一种；所述的泵体涂层和泵盖涂层采用反应键合碳化硅或者氧化物键合碳化硅任意一种。本技术实施例由于采用了反应烧结碳化硅或者自蔓延高温合成碳化硅作为碳化硅陶瓷材料，所以，有效解决了现有技术中的碳化硅陶瓷材料的断裂韧性较低，容易发生脆性断裂，影响碳化硅陶瓷泵的可靠性和安全性的技术问题，进而实现了提高碳化硅陶瓷泵的耐腐蚀、耐高温等性能，延长使用寿命，降低维修成本。

4、但是该专利中选用的反应烧结、自蔓延高温合成碳化硅虽改善了断裂韧性，其在高硬度颗粒介质冲击下的抗崩裂能力仍显不足，且其涂层仅聚焦界面连接问题，未针对过流件易磨损区域进行强化设计，涂层厚度（0.1-0.5mm）较薄，长期冲刷下易出现涂层磨损失效，进而引发基材腐蚀；

5、另外，该专利中仅提及叶轮外表面设置碳化硅陶瓷材料，推测其采用的是整体陶瓷成型或简单涂层包覆结构，长期运行中易因振动产生应力集中，引发叶轮与轴连接松动甚至开裂。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的主要技术问题是提供一种整体结构简单，能够增强碳化硅过流件与基体的结合稳定性、提升碳化硅材质的抗冲击与耐磨耐腐协同性能、优化碳化硅过流通道的流阻特性，避免碳化硅部件出现脱落、崩裂或磨损失效，提高使用效果的具有碳化硅过流件的陶瓷泵。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种具有碳化硅过流件的陶瓷泵，包括泵体外壳，所述泵体外壳内部转动穿设有传动轴，传动轴上同轴固定装配有叶轮，泵体外壳的一端固定连接有护套，且叶轮适配转动设置于护套的腔体内，叶轮与泵体外壳的内壁之间密封装设有后护板，护套远离泵体外壳的一端固定盖合有泵盖，且叶轮与泵盖的内侧之间密封装设有前护板；

4、所述前护板与后护板均采用碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型制备而成；

5、所述叶轮包括叶轮主体，叶轮主体内部设置有金属骨架，叶轮主体两侧面均粘结有叶轮盖板，叶轮主体与叶轮盖板同样采用碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型制备而成。

6、以下是本实用新型对上述技术方案的进一步优化：

7、所述叶轮主体由两个结构对称的分体对接组成。

8、进一步优化：所述分体以碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型制备而成，且两个分体的对接面粘结固定。

9、进一步优化：所述分体外表面环形阵列有多个凸起块，分体外表面靠近多个凸起块位置处开设有多个圆孔，圆孔与凸起块一一对应，沿分体周向均匀排布。

10、进一步优化：所述分体外圆面均匀间隔布设有多个分叶片，各分叶片与分体的径向呈一定夹角向外延伸，且相邻分叶片之间呈等角度对称布设，相邻分叶片的中心夹角一致。

11、进一步优化：所述金属骨架包括架体，架体的表面与叶轮主体分体的凸起块一一对应的位置处均开设有定位孔。

12、进一步优化：所述凸起块的外形尺寸与定位孔的内孔尺寸相适配，二者采用过渡配合实现紧密贴合。

13、进一步优化：所述金属骨架沿两侧端面与分体的圆孔一一对应的位置处，均一体成型有定位柱，定位柱的外圆直径与圆孔的孔径相适配，二者采用过渡配合实现精准定位。

14、进一步优化：所述叶轮主体的两侧端面均粘结有叶轮盖板，叶轮盖板以碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型制备而成，与叶轮主体材质、工艺保持一致；

15、两块所述叶轮盖板背离叶轮主体的一侧表面，于靠近外圆边缘处均设有环形阵列分布的多个第一叶片，各第一叶片沿叶轮盖板的径向向外延伸布设。

16、进一步优化：所述护套包括支撑壳，支撑壳内壁粘结有衬套，衬套以碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型制备而成。

17、本实用新型采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，通过结构创新、材质优化与工艺升级的协同设计，解决了传统金属泵过流件易磨损腐蚀、常规陶瓷泵抗冲击性差、部件连接不稳定等技术痛点。

18、核心过流件（前护板、后护板、叶轮主体、叶轮盖板、衬套）均采用碳化硅粉体为原料，经三段式梯度烧制工艺一体成型，最终制件致密度高、莫氏硬度达9.0以上，兼具极强的耐磨性与耐酸碱腐蚀性能，可抵御高硬度颗粒介质冲刷与强腐蚀性介质侵蚀，相较于传统金属泵（高铬合金材质），使用寿命延长3-5倍，大幅降低恶劣工况下的设备更换频率；

19、碳化硅材质化学惰性强，与酸碱溶液、矿浆、脱硫浆液等介质不发生反应，避免了传统金属泵因腐蚀导致的介质污染与设备泄漏问题，提升了输送过程的安全性与介质纯度，适配化工、矿山、电力脱硫等多领域的严苛使用需求。

20、叶轮主体采用金属骨架+双碳化硅分体的复合结构，通过凸起块与定位孔的周向定位、定位柱与圆孔的轴向定位，形成双重精准约束，配合硅烷改性环氧基专用粘结剂的化学键合作用，实现金属骨架与碳化硅分体的稳固连接，有效分散叶轮旋转时的扭矩与介质冲击载荷，避免碳化硅部件因应力集中出现崩裂、脱落；

21、叶轮主体与叶轮盖板、护套的支撑壳与衬套均采用同款专用粘结剂固定，且耐高温、抗介质冲刷，结合定位结构的协同约束，确保各部件在高速旋转、温度波动等工况下始终保持结构整体性，解决了常规陶瓷泵因连接松动导致的运行失效问题。

22、叶轮采用分叶片+第一叶片的拼接式结构，分叶片与径向呈预设夹角布设，第一叶片沿叶轮盖板径向延伸，二者协同形成完整的导流流道，可减少介质流动过程中的湍流、涡流损耗，降低沿程阻力；前护板与后护板工作面的导流浅槽采用圆弧过渡设计，进一步规整流场，避免颗粒堆积，整体输送效率较传统泵高；

23、容液腔由后护板、前护板、叶轮外表面与衬套内壁共同围合形成密闭结构，配合叶轮盖板的第一叶片导流作用，避免介质回流与滞留，确保介质连续加压输送，提升了流量稳定性与压力输出精度。

24、另外，核心过流件统一采用低温排胶（850℃）-中温预致密（1650℃）-高温终致密（1850℃）的三段式梯度烧制工艺，各阶段均保温3小时，既规避了单一高温烧制易产生的坯体开裂、气孔等缺陷，又能逐层提升制件致密度与结构均匀性，确保各部件尺寸精度与材质性能一致。

25、下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。