[发明专利]一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法。首先对大型水环真空泵的叶轮分别进行喷砂和常规超声清洗，然后用气筒吹干。选取无水乙醇和二氧化钛粉体混合制备二氧化钛乙醇溶液，在超临界二氧化碳反应釜中，加入二氧化钛乙醇溶液，将温度和压力分别升高到80℃和10MPa，使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中，打开反应釜喷嘴阀门，将二氧化钛乙醇溶液喷射到直流等离子炬的高温区，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，二氧化钛纳米颗粒随之析出并快速熔化成二氧化钛熔滴，最终得到具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层。

技术领域

本发明属于水环式真空泵技术领域，特别涉及一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法。

背景技术

目前，国内煤矿井下瓦斯抽采系统主要是由抽采泵站、抽采管路及附属设备组成。大型水环式真空泵由于抽采距离远、极限负压高而被广泛使用。水环真空泵是一种输送气体的流体机械，当叶轮按规定方向转动时，工作循环水在泵体内壁形成与叶轮一起转动的水环，依靠叶轮的旋转把机械能传递给旋转水环，又通过旋转水环对气体的压缩，把能量传递给气体并使压力升高，达到抽吸真空的目的。水环真空泵工作时，必须连续不断地从外部向泵体内部注入一定量的新鲜工作液体，以补充随气体排走的液体。由于我国大部分地区水源水质硬度较大，并且井下环境恶劣，真空泵内部叶轮在此种介质条件下工作，经过一段时间的物理化学过程，就会形成结垢。

如果叶轮叶片之间及进、排气窗口上都有结垢，则水环真空泵内部密封室的容积就会缩小，进、排出气体的体积随之减少，真空泵也就逐渐失去抽取真空的作用。可见，水环真空泵内部叶轮的结垢，会引起抽气量明显下降、轴功率上升，甚至引起电机跳闸而被迫停机，严重影响着瓦斯抽采系统的稳定，因此如何预防和解决大型水环真空泵叶轮结垢的问题迫在眉睫。

为提高工作效率，不得不对水环真空泵内部叶轮进行除垢工作。目前处理结垢的方法主要有两种：机械除垢和化学除垢。前者主要通过人工利用工具清除结垢，是一种对各种结垢都极为有效的方法，但是必须对整机进行拆卸，工作量大，停机费时。化学除垢是通过在泵内注入除垢剂，使之与泵内水垢进行化学反应而实现结垢的去除，该方法较为简单，但普通材质及未作防腐处理的真空泵内部叶轮将受到一定程度的腐蚀，造成间隙增大，影响效率和使用寿命。

中国发明专利公开号CN108545840A公开了“节能磁水处理器”，利用在磁通管外壁设置强磁组件和弱磁组件，在磁通管内部形成垂直于磁通管轴线的磁场，对通过磁通管的水流实现垂直切割，防止硬垢产生，提高循环水的利用率。此外，中国发明专利公开号CN106430635A公开了“一种电子除垢仪”，通过通过高频电磁场对水质进行处理，改变水的物理结构与特性，增强水分子的极性，增大水分子的偶极距，提高水分子对钙镁离子、碳酸根离子等成垢组分的水合能力。以上方法只是着眼于对工作循环水的软化和极化处理，治标不治本，未能从根本上解决水环真空泵叶轮需要定期停机拆卸和除垢的问题。

中国发明专利公开号CN107931762A公开了“一种电火花加工制备铜抗垢微纳复合结构层的方法”，研究发现：低表面能可以影响结构在接触面的附着作用，最大结垢沉积量往往发生于具有较高表面能的接触面，而具有较低表面能的接触面结垢粘附强度较弱，易于脱除。因此降低大型水环真空泵叶轮的表面能将显著提高抗结垢能力。中国发明专利公开号CN101805908A公开了“一种在钢基表面制备二氧化钛耐蚀抗垢膜的方法”，虽然表明二氧化钛薄膜具有较好的抗垢自洁性和耐蚀性，但由于采用溶胶-凝胶法，工艺较为复杂，尤其需要放入马弗炉中进行焙烧，并不适用于大型水环真空泵叶轮表面的处理。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，由于制备的二氧化钛纳米涂层具有耐酸碱性、化学稳定性、疏水性和自清洁性，可显著增强水环真空泵叶轮表面的耐蚀抗垢效果。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：