一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮制造技术

一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮，加工设备包括用于夹持叶轮的固定支架、用于驱动叶轮旋转的驱动设备、用于在叶轮表面加工超疏水表面的激光刻蚀设备、用于吸取粉尘颗粒的吸尘装置以及用于控制整个加工过程的控制器，驱动设备安装在所述固定支架上，激光刻蚀设备安装在驱动设备上；吸尘装置的吸尘口对准固定支架的工作区；驱动设备的控制端、激光刻蚀设备的控制端以及吸尘装置的控制端分别与控制器的相应引脚电连；叶轮包括叶轮本体，叶轮本体包括叶轮前盖板、叶轮后盖板和若干叶轮片，叶轮片的表面刻蚀出若干用于改善叶轮片表面润滑特性的凹槽。本实用新型专利技术的有益效果是：避免人工干扰，拆卸方便；叶轮减小黏性阻力和水力损失。

Machining equipment for super hydrophobic surface impeller and impeller thereof

A processing equipment and an impeller used for a superhydrophobic surface impeller. The processing equipment includes a fixed support for holding a impeller, a driving device for driving the impeller, a laser etching device for machining a super hydrophobic surface on the surface of the impeller, a dust absorbing device for absorbing dust particles, and used to control the whole processing. The drive equipment is installed on the fixed bracket, and the laser etching equipment is installed on the driving device; the dust suction port of the suction device is aimed at the working area of the fixed support; the control end of the driving device, the control end of the laser etching equipment and the control end of the vacuum device and the corresponding pin of the controller; The wheel consists of the impeller body. The impeller body consists of the front cover plate of the impeller, the rear cover plate of the impeller and a number of impeller blades. The surface of the impeller blade is etched out of a number of grooves to improve the lubrication characteristics of the surface of the impeller blade. The utility model has the beneficial effects of avoiding manual interference and convenient disassembly, and reducing the viscous resistance and hydraulic loss of the impeller.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮
本技术涉及一种用于超疏水表面叶轮的加工设备及其叶轮。
技术介绍
叶轮是离心泵的核心部分，叶轮上的叶片起到对流体做功的作用，传统工艺中，叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。而最新的理论证实，非光滑表面可以改变流体在固体表面的流线，如形成二次涡、改变湍流拟序结构，实现减振减阻。所以将非光滑表面应用至泵的叶轮有着很好的经济价值和研究意义。很多特殊场合也需要泵来泵送液体，化工生产中的腐蚀性介质输送、离子膜烧碱项目中的氯水废水处理和加酸工艺等众多行业，需要长期输送硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、王水、强碱、强氧化剂、有机溶剂、还原剂等强腐蚀介质，这就使得这些场合中的泵需要有极好的耐腐蚀能力。同时，低温泵中输送的低温介质，往往会在泵的叶轮表面凝结，这对叶轮的强度和寿命都会造成一定的影响。由此可见，叶轮还有很大的改进空间，通过材料、形状等方面的改善，以实现抗结冰、耐腐蚀、减阻效果。超疏水表面技术近几年蓬勃发展，并广泛应用于工业、军事和医学领域。水滴在稳定超疏水表面上的静态接触角大于150°，水滑动角小于10°。较大的静态接触角意味着水滴在固体表面上的接触面积相对较小，较小的水滑动动角意味着只要表面稍微倾斜，水滴便会从固体表面上滑落，所以超疏水表面球形水滴不会渗入内部，这也就使得腐蚀性介质不会渗入固体表面内部形成腐蚀性破坏，同时水滴不会停留在固体表面而在低温下冻结，使得超疏水表面具有极好的防腐蚀性和抗结冰能力。同时，超疏水表面的纳米级非光滑结构，可以改善流场的边界层，形成二次旋涡，使流体与叶轮之间的摩擦由滑动摩擦转为旋涡与叶轮之间的滚动摩擦，可以实现减阻的目的。根据以上的描述，在叶轮表面进行超疏水表面的加工，是一种提高离心泵抗腐蚀、抗结冰能力和提高效率的新颖和可行的思路，设计出加工叶轮超疏水表面的设备，并对叶轮进行超疏水表面改型，有很高的经济应用价值和科学研究价值。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种能够提高离心泵叶轮抗腐蚀、抗凝结能力，提高离心泵效率和抗汽蚀能力的超疏水表面改型思路，并设计能够在叶轮表面实现超疏水表面加工的设备，以提供工业生产和科学研究中需要的超疏水表面叶轮。本技术所述的一种用于超疏水表面叶轮的加工设备，其特征在于：包括用于夹持叶轮的固定支架、用于驱动叶轮旋转的驱动设备、用于在叶轮表面加工超疏水表面的激光刻蚀设备、用于吸取粉尘颗粒的吸尘装置以及用于控制整个加工过程的控制器，所述固定支架上设有用于安装叶轮的工作区，所述驱动设备安装在所述固定支架上，所述的激光刻蚀设备安装在所述驱动设备上，并且所述激光刻蚀设备的枪头对准待加工的叶轮表面；所述吸尘装置的吸尘口对准固定支架的工作区；所述驱动设备的控制端、激光刻蚀设备的控制端以及所述吸尘装置的控制端分别与所述控制器的相应引脚电连；所述固定支架包括固定底座、可移动底座、轴承支架、主轴、轴头端盖以及主轴直齿轮，所述固定底座与所述可移动底座滑动连接，所述可移动底座的侧面设有沿其轴向布置的齿条，并且所述齿条与可移动底座滑动方向一致；所述可移动底座上固装轴承支架，所述轴承支架与水平架设其上的主轴转动连接，其中主轴沿轴承支架的移动方向布置，主轴的动力输出端安装待加工叶轮，主轴的动力输出端贯穿待加工叶轮中心通孔后配装用于限制待加工叶轮周向以及轴向移动的轴头端盖；所述主轴直齿轮的动力输入端插入所述主轴直齿轮的中心孔，并且二者键连接，实现主轴与主轴直齿轮的同步转动；所述驱动设备包括机体、第一电机、第二电机、直线电机以及摇杆，第一电机、第二电机以及直线电机均安装在所述机体上，所述机体的底部固接在固定支架上；所述第一电机的第一输出轴通过传动齿轮组与所述可移动底座侧面的齿条啮合，以驱动可移动底座轴向移动；所述第二电机的第二输出轴键连接输出直齿轮，其中所述输出直齿轮与所述主轴直齿轮啮合，以驱动主轴的同步旋转；所述直线电机的动子与所述摇杆的第一端铰接，所述摇杆的第二端与所述激光刻蚀设备相连，实现摇杆以第一端铰接处为中心的上下摆动；所述激光刻蚀设备包括用于提供刻蚀能源的激光发射器以及用于在待加工叶轮表面刻蚀的红外激光枪，所述激光发射器的下部安装红外激光枪，并且所述激光发射器的发射的激光经红外激光枪射出；所述红外激光枪包括套筒、枪体、滑块和枪头，所述套筒垂直安装在激光发射器的激光发射端，并且所述套筒位于待加工叶轮正上方；所述枪体的上部嵌套在套筒内部，并与之滑动连接；所述滑块固定在枪体外部，并且所述滑块与所述摇杆的第二端铰接，实现枪体的伸长和缩短；所述吸尘装置的吸尘口对准待加工的叶轮；所述控制器包括人机交互界面、数据传输模块以及数据处理模块，所述人机交互界面的信号输出端与所述数据传输模块的信号输入端电连，所述数据传输模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述第一电机的控制端、第二电机的控制端、直线电机的控制端、激光发射器的控制端以及吸尘装置的控制端分别与所述所述数据处理模块的相应的信号输出端电连。所述可移动底座的底面沿其轴向设有滑槽，所述固定底座上设有能卡入滑槽内且与之配合的凸起。所述可移动底座的上表面对称安装两个轴承支架，并且每个轴承支架的上端均嵌有一个用于支撑主轴的轴承，并且两个轴承水平同轴。所述传动齿轮组包括输入锥齿轮、输出锥齿轮、传动轴以及传动直齿轮，所述输入锥齿轮安装在所述第一输出轴上，并与之键连接；所述传动轴的底部与所述固定底座转动连接，所述输出锥齿轮、所述传动直齿轮固装在传动轴上，实现输出锥齿轮、所述传动直齿轮以传动轴为中心的同步转动；所述输出锥齿轮与所述输入锥齿轮啮合；所述传动直齿轮与所述可移动底座侧面的齿条啮合。所述第一电机安装在机体的底部，所述第二电机安装在机体的中部，所述直线电机安装在机体的顶部，并且所述第一电机的第一输出轴、第二电机的第二输出轴均水平布置。所述主轴为二级阶梯轴，其中主轴的大端为叶轮安装端，小端为齿轮安装端，所述叶轮安装端的端面上设有第一螺栓孔，所述轴头端盖上设有第二螺栓孔，所述轴头端盖通过螺栓安装在所述叶轮安装端的端部。根据本技术所述的一种用于超疏水表面叶轮的加工设备制造的叶轮，其特征在于：包括叶轮本体，所述叶轮本体包括叶轮前盖板、叶轮后盖板和若干叶轮片，所述叶轮前盖板、所述叶轮后盖板均为盘状结构，且二者平行布置；所述叶轮片沿盘状结构周向均匀夹装在叶轮前盖板与叶轮后盖板之间；所述叶轮片的表面通过激光刻蚀出若干用于改善叶轮片表面润滑特性的微纳米结构。所述激光刻蚀采用超短飞秒激光脉冲轰击金属表面，这样的超高能激光脉冲可以在金属表面刻蚀出大量细纹，构成了密集分布且高低不平的微纳米结构，改变了金属表面的润湿性质，所述的微纳米结构宽度可以达到10～50μm，深度可以达到5～10μm，表面自由能小于水(72mN/m)，采用T字型或者蘑菇型的异型结构设计，进一步改进了周期性阵列疏水表面单元结构，辅以表面微观结构的调整，可以实现叶轮表面的超疏水表面改型。所述叶轮片为扭曲叶片、弯曲叶片或直叶片。本技术所述的叶轮超疏水表面改型，对叶轮表面进行激光刻蚀加工超疏水表面，得到的超疏水表面的水接触角大于150°，水滑动角小于10°，超疏水表面最初是在自然界的一些动植物身上发现的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超疏水表面叶轮的加工设备，其特征在于：包括用于夹持叶轮的固定支架、用于驱动叶轮旋转的驱动设备、用于在叶轮表面加工超疏水表面的激光刻蚀设备、用于吸取粉尘颗粒的吸尘装置以及用于控制整个加工过程的控制器，所述固定支架上设有用于安装叶轮的工作区，所述驱动设备安装在所述固定支架上，所述的激光刻蚀设备安装在所述驱动设备上，并且所述激光刻蚀设备的枪头对准待加工的叶轮表面；所述吸尘装置的吸尘口对准固定支架的工作区；所述驱动设备的控制端、激光刻蚀设备的控制端以及所述吸尘装置的控制端分别与所述控制器的相应引脚电连；所述固定支架包括固定底座、可移动底座、轴承支架、主轴、轴头端盖以及主轴直齿轮，所述固定底座与所述可移动底座滑动连接，可移动底座面向驱动设备的侧边设有沿其轴向布置的齿条，并且所述齿条与可移动底座滑动方向一致；所述可移动底座上固装轴承支架，所述轴承支架与水平架设其上的主轴转动连接，其中主轴沿轴承支架的移动方向布置，主轴的动力输出端安装待加工叶轮，主轴的动力输出端贯穿待加工叶轮中心通孔后配装用于限制待加工叶轮周向以及轴向移动的轴头端盖；所述主轴直齿轮的动力输入端插入所述主轴直齿轮的中心孔，并且二者键连接，实现主轴与主轴直齿轮的同步转动；所述驱动设备包括机体、第一电机、第二电机、直线电机以及摇杆，第一电机、第二电机以及直线电机均安装在所述机体上，所述机体的底部固接在固定支架上；所述第一电机的第一输出轴通过传动齿轮组与所述可移动底座侧面的齿条啮合，以驱动可移动底座轴向移动；所述第二电机的第二输出轴键连接输出直齿轮，其中所述输出直齿轮与所述主轴直齿轮啮合，以驱动主轴的同步旋转；所述直线电机的动子与所述摇杆的第一端铰接，所述摇杆的第二端与所述激光刻蚀设备相连，实现摇杆以第一端铰接处为中心的上下摆动；所述激光刻蚀设备包括用于提供刻蚀能源的激光发射器以及用于在待加工叶轮表面刻蚀的红外激光枪，所述激光发射器的下部安装红外激光枪，并且所述激光发射器的发射的激光经红外激光枪射出；所述红外激光枪包括套筒、枪体、滑块和枪头，所述套筒垂直安装在激光发射器的激光发射端，并且所述套筒位于待加工叶轮正上方；所述枪体的上部嵌套在套筒内部，并与之滑动连接；所述滑块固定在枪体外部，并且所述滑块与所述摇杆的第二端铰接，实现枪体的伸长和缩短；所述吸尘装置的吸尘口对准待加工的叶轮；所述控制器包括人机交互界面、数据传输模块以及数据处理模块，所述人机交互界面的信号输出端与所述数据传输模块的信号输入端电连，所述数据传输模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述第一电机的控制端、第二电机的控制端、直线电机的控制端、激光发射器的控制端以及吸尘装置的控制端分别与所述数据处理模块的相应的信号输出端电连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于超疏水表面叶轮的加工设备，其特征在于：包括用于夹持叶轮的固定支架、用于驱动叶轮旋转的驱动设备、用于在叶轮表面加工超疏水表面的激光刻蚀设备、用于吸取粉尘颗粒的吸尘装置以及用于控制整个加工过程的控制器，所述固定支架上设有用于安装叶轮的工作区，所述驱动设备安装在所述固定支架上，所述的激光刻蚀设备安装在所述驱动设备上，并且所述激光刻蚀设备的枪头对准待加工的叶轮表面；所述吸尘装置的吸尘口对准固定支架的工作区；所述驱动设备的控制端、激光刻蚀设备的控制端以及所述吸尘装置的控制端分别与所述控制器的相应引脚电连；所述固定支架包括固定底座、可移动底座、轴承支架、主轴、轴头端盖以及主轴直齿轮，所述固定底座与所述可移动底座滑动连接，可移动底座面向驱动设备的侧边设有沿其轴向布置的齿条，并且所述齿条与可移动底座滑动方向一致；所述可移动底座上固装轴承支架，所述轴承支架与水平架设其上的主轴转动连接，其中主轴沿轴承支架的移动方向布置，主轴的动力输出端安装待加工叶轮，主轴的动力输出端贯穿待加工叶轮中心通孔后配装用于限制待加工叶轮周向以及轴向移动的轴头端盖；所述主轴直齿轮的动力输入端插入所述主轴直齿轮的中心孔，并且二者键连接，实现主轴与主轴直齿轮的同步转动；所述驱动设备包括机体、第一电机、第二电机、直线电机以及摇杆，第一电机、第二电机以及直线电机均安装在所述机体上，所述机体的底部固接在固定支架上；所述第一电机的第一输出轴通过传动齿轮组与所述可移动底座侧面的齿条啮合，以驱动可移动底座轴向移动；所述第二电机的第二输出轴键连接输出直齿轮，其中所述输出直齿轮与所述主轴直齿轮啮合，以驱动主轴的同步旋转；所述直线电机的动子与所述摇杆的第一端铰接，所述摇杆的第二端与所述激光刻蚀设备相连，实现摇杆以第一端铰接处为中心的上下摆动；所述激光刻蚀设备包括用于提供刻蚀能源的激光发射器以及用于在待加工叶轮表面刻蚀的红外激光枪，所述激光发射器的下部安装红外激光枪，并且所述激光发射器的发射的激光经红外激光枪射出；所述红外激光枪包括套筒、枪体、滑块和枪头，所述套筒垂直安装在激光发射器的激光发射端，并且所述套筒位于待加工叶轮正上方；所述枪体的上部嵌套在套筒内部，并与之滑动连接；所述滑块固定在枪体外部，并且所述滑块与所述摇杆的第二端铰接，实现枪体的伸长和缩短；所述吸尘装置的吸尘口对准待加工的叶轮；所述控制器包括人机交互界面、数据传输模块以及数据处理模块，所述人机交互界面的信号输出端与所述数据传输模块的信号输入端电连，所述数据传输模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述第一电机的控制端、第二电机的控制端、直线电机的控制端、激光发射器的控制端以及吸尘装置的控制端分别与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文奇，牟成琪，钱亨，杜魏媛，刘涛，张冯烨，谷云庆，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33