本實用新型涉及一種熔鹽泵組合式葉輪，特別涉及一種用來輸送導熱熔鹽介質的熔鹽泵的葉輪，屬于機械泵技術領域。
背景技術：
本實用新型所述熔鹽泵，主要是指太陽能光熱發電裝備中，用來輸送儲存在熔鹽儲熱系統高低溫儲罐內熔鹽的液下長軸熔鹽泵。
以往的這類熔鹽泵，使用溫度一般在400℃以下，且其熔鹽的流量也不大，因而采用通常精密制造工藝整體制造的熔鹽泵，即可以滿足其實際運行的需求。
然而，隨著太陽能光熱發電事業的迅猛發展，所述熔鹽泵不僅需求量大增，而且其使用溫度達到600℃。高溫、高速流動的熔鹽液流，必然會對熔鹽泵的葉輪造成快速損害的嚴重問題。
而當下已有技術的熔鹽泵的葉輪，均系不銹鋼整體鑄件制品。由于所述鑄件制品不僅不可避免地存在縮松，夾雜和氣孔等鑄造缺陷，而且其組織結構較多的是粗大的枝狀結晶體和柱狀晶粒，組織質地相對比較松軟，因而所述葉輪鑄件制品，不但其機械物理性能較差，而且缺乏耐高溫、耐磨損、抗氧化和抗腐蝕等功能，很難勝任長年累月高溫、高速輸送介質熔鹽的工作。
為了給太陽能能源開發利用，提供先進而可靠的裝備支持，對已有技術的熔鹽泵葉輪，進行具有實質性的改進，而提供一種能夠保障其長期處于良好工作狀態的熔鹽泵，便成為業內的迫切期待。
技術實現要素：
本實用新型旨在提供一種耐高溫、耐磨損、抗氧化和抗腐蝕的熔鹽泵組合式葉輪，以滿足太陽能光熱電站的需求。
本實用新型實現其目的的技術構想，一是用優質不銹鋼鍛件取代原來的鑄件，以其從本質上提升葉輪的力學性能，及其在高溫、高速和強腐蝕性之工作環境下的工作能力；二是將葉輪的結構分列為葉輪主體和端蓋2個制件，并通過兩者同中心固定連接而構成葉輪整體制品，以方便制造工藝的實施；三是在葉輪主體和端蓋兩者的凡是與熔鹽接觸的部位，均布設有膜系結構的保護層，以其保障葉輪在苛刻環境下長期存在并良好工作；四是葉輪主體采取不銹鋼鍛餅，并經多軸聯動加工中心雕切成型的工藝策略加工生產。通過以上4點技術構想的實施，從而實現本實用新型的目的。
基于以上所述技術構想，本實用新型實現其目的的技術方案是：
一種熔鹽泵組合式葉輪，其創新點在于：
a、所述葉輪由具有葉片的葉輪主體和端蓋兩者同中心固定連接而構成一符合設計要求的完整的葉輪；
b、所述葉輪主體和端蓋，兩者均是不銹鋼鍛餅經機械加工而成型的制成品；
c、所述葉輪主體和端蓋在兩者組合后的工況下，凡是與其所輸送介質熔鹽接觸部位的表面上，均布設有保障其長期良好工作狀態的保護層。
基于本實用新型技術構想，可以清楚地明了，本實用新型主旨技術方案，實現了其所要實現的目的。
為了讓本實用新型能夠在高溫、高速和高腐蝕的環境下長期勝任其工作，采用不銹鋼作為葉輪主體和端蓋的鍛餅原料，那是必須這樣做的。然而，本實用新型經驗證和分析了奧氏體不銹鋼OCr17Ni12Mo2N的化學物理性能后認知，由于這種所述不銹鋼中含有N，而提高了強度，但不降低其塑性，且具有非常良好的耐蝕性、耐熱性和沖壓、鍛造等熱加工性，無熱處理硬化現象。為此本實用新型優選奧氏體不銹鋼OCr17Ni12Mo2N，為本實用新型葉輪主體和端蓋鍛餅的材料。但并不局限于此。
有鑒于介質熔鹽的流速與熔鹽泵損害速率成正比，因而必須控制熔鹽流速在安全范圍之內。
為了防止熔鹽流速引起熔鹽泵葉輪的腐蝕損害，本實用新型特地對葉輪作了表面處理，以有效提升其自我保護功能。
而所述表面處理，本實用新型優選的是：在葉輪主體和端蓋工況下接觸熔鹽部位所布設的保護層是膜系結構層，所述膜系保護層自葉輪主體和端蓋表面起始，由內至外依次是表面不銹鋼重構層，TiN氮化鈦層和Si3N4氮化硅層。其中所述的表面重構層，是具有一定厚度的高強度離子轟擊層，它不單對產品主體表面作了十分有效的除害處理（去除氧化皮和油污等雜物），而且還有效提高了所述主體表面致密性和與在后鍍層的粘著牢度。
而其中Si3N4是一種共價化合物陶瓷，是一種結構單元為[Si3N4]四面體，即硅原子位于四面體的中心，其周圍有四個氮原子，且分別位于四面體的四個頂點，然后，以每三個四面體共有一個原子的形式，在三維空間形成連續又堅固的網絡結構。所述氮化硅的很多優異的化學物理性能都源于此結構。例如:其分解溫度在空氣中為1800℃，由于其熱膨脹系數低，導熱率高，而其耐熱沖擊性能極佳，具有很高的強度和抗沖擊能力，其使用溫度可達到1300℃，且受熱后不會熔成融體，一直到1900℃才會分解；另外Si3N4還具有良好的自潤滑性能，且使用在100-800℃溫度區間不會產生因溫差造成的膨脹和收縮。
基于Si3N4如上所述的化學物理性能，本實用新型優選其為所述保護層的面層，是有理由的，是謀求本實用新型實現其目的的正確選擇。但并不局限于此。
而所述TiN氮化鈦層，是所述葉輪主體和端蓋表面重構層與Si3N4外層之間的過渡連接層。通過TiN氮化鈦層的過渡，以令Si3N4氮化硅層與表面重構層牢固粘結在一起。
本實用新型基于其使用性能和性價比的考慮，其優選地所述表面不銹鋼重構層，是經高能離子束轟擊的組織致密的原子活化層，而所述TiN氮化鈦層的厚度在1~3μm范圍內，所述Si3N4氮化硅層的厚度在3~5μm范圍內。但并不局限于此。
本實用新型之葉輪主體與端蓋的同中心連接，應該是與其最終葉輪準確成型和長期正常工作至關重要的技術關鍵，而兩者連接的強度和連接部位的防泄漏問題，則是關鍵中的關鍵。本實用新型通過反復試驗論證，而主張所述葉輪主體制成品與端蓋制成品兩者同中心固定連接的結構方式，是以下三種連接結構方式中的一種，或者是其中所述二種以上連接結構方式的結合：
第一種連接結構方式是螺栓固定連接；所述的螺栓固定連接，是由至少三個雙頭螺栓均勻布置在所述葉輪1/2~2/3半徑范圍內所作的同一圓弧線上，且分別由2個扁平螺母對所述葉輪主體和端蓋實施無縫對栓的固定連接；
第二種連接結構方式是鉚合固定連接；所述的鉚合固定連接，是在所述葉輪1/2~2/3半徑范圍內所作的同一圓弧線上的葉片部位，分別沿軸向布設鉚合立柱，且分別通過鉚合立柱經由鉚釘對所述葉輪主體和端蓋實施無縫鉚合的固定連接；
第三種連接結構方式是釬焊固定連接；所述釬焊固定連接，是在所述葉輪主體和端蓋兩者的對合面之間，布設片狀鎳基釬料且通過加熱令釬料熔化，再經冷凝后所形成的釬焊接頭，將所述葉輪主體與端蓋實施無縫釬焊的固定連接。
在具體實踐中，要求有效提高葉輪主體和端蓋合縫面的加工精度，使之嚴格做到嚴絲合縫。必要時，可以在兩者對合合縫部位，且在螺栓連接和鉚接的條件下，加設純銅箔墊片，以嚴防熔鹽泵泄漏。
在所述三種連接結構形式中，本實用新型優選地是采用鎳基硬質焊片的釬焊連接。釬焊時，對被釬焊焊接葉輪主體和端蓋裝接表面經清洗后，把釬料布置在兩者的裝接面之間，經加熱至釬料熔化溫度后，釬料熔化并浸潤所述焊件表面，液態釬料借助毛細管作用，而沿裝接縫流動鋪展，且進行互相融合，相互滲透，繼而形成合金層，冷凝后即形成釬接接頭，而令葉輪主體與端蓋連接在一起。
而所述的螺栓固定連接和鉚合固定連接，應當注意其螺栓螺母和鉚釘的布置部位，絕對不能與其他機械構件發生相互干涉，而所述干涉包括靜止狀態和運動狀態。
上述技術方案得以全面實施后，本實用新型所具有的結構合理，耐高溫、耐磨損、抗氧化及抗腐蝕性能優異，和使用期限長等特點，是顯而易見的。
附圖說明
圖1為本實用新型的葉輪主體1的主視示意圖；
圖2為圖1的剖視圖；
圖3為本實用新型的端蓋2的主視剖面示意圖；
圖4為本實用新型葉輪的裝配示意圖（釬焊連接）；
圖5為保護層3的膜系結構示意圖；
圖6為葉輪主體1與端蓋2螺栓固定連接的結構局部剖面示意圖；
圖7為葉輪主體1與端蓋2鉚合固定連接的結構局部剖面示意圖。
具體實施方式
以下對照附圖，通過具體實施方式的描述，對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式之一，如附圖1~6所示，
一種熔鹽泵組合式葉輪，其：
a、所述葉輪由具有葉片1-1的葉輪主體1和端蓋2兩者同中心固定連接而構成一符合設計要求的完整的葉輪；
b、所述葉輪主體1和端蓋2，兩者均是不銹鋼鍛餅經機械加工而成型的制成品；
c、所述葉輪主體1和端蓋2在兩者組合后的工況下，凡是與其所輸送介質熔鹽接觸部位的表面上，均布設有保障其長期良好工作狀態的保護層3。
而所述葉輪主體1和端蓋2不銹鋼鍛餅，均是符合工藝要求的OCr17Ni12Mo2N奧氏體不銹鋼鍛餅。
而所述在葉輪主體1和端蓋2工況下接觸熔鹽部位所布設的保護層3是膜系結構層，所述膜系保護層3自葉輪主體1和端蓋2表面起始，由內至外依次是表面不銹鋼重構層3-1，TiN氮化鈦層3-2和Si3N4氮化硅層3-3。
而所述表面不銹鋼重構層3-1，是經高能離子束轟擊的組織致密的原子活化層，而所述TiN氮化鈦層3-2的厚度在1~3μm范圍內，所述Si3N4氮化硅層3-3的厚度在3~5μm范圍內。
而所述葉輪主體1制成品與端蓋2制成品兩者同中心固定連接的結構方式，是螺栓固定連接4；所述的螺栓固定連接4，是由至少三個雙頭螺栓4-1均勻布置在所述葉輪1/2~2/3半徑范圍內所作的同一圓弧線上，且分別由2個扁平螺母4-2對所述葉輪主體1和端蓋2實施無縫對栓的固定連接。
具體實施方式之二，如附圖1~5和7所示，
一種熔鹽泵組合式葉輪，其所述葉輪主體1與端蓋2兩者固定連接的結構方式，是鉚合固定連接5；所述的鉚合固定連接5，是在所述葉輪1/2~2/3半徑范圍內所作同一圓弧線上的葉片1-1部位，分別沿軸向布設鉚合立柱5-1，且分別通過鉚合立柱5-1經由鉚釘5-2對所述葉輪主體1和端蓋2實施無縫鉚合的固定連接。除此之外，其它均如同具體實施方式之一。
具體實施方式之三，如附圖1~5所示。
一種熔鹽泵組合式葉輪，其所述葉輪主體1與端蓋2兩者同中心固定連接的結構方式，是釬焊固定連接6；所述釬焊固定連接6，是在所述葉輪主體1和端蓋2兩者的對合面之間，布設片狀鎳基釬料6-1且通過加熱令釬料6-1熔化，再經冷凝后所形成的釬焊接頭6-2，將所述葉輪主體1與端蓋2實施無縫釬焊的固定連接。除此之外，其它均如同具體實施方式之一。
其它的具體實施方式，還可以是所述葉輪主體1與端蓋2的固定連接方式，是釬焊與螺栓兩者結合的固定連接方式，或者是釬焊與鉚合兩者結合的固定連接方式，或者是螺栓與鉚合兩者結合的固定連接方式，或者是釬焊、螺栓和鉚合三者結合的固定連接方式。
如以上實施方式所描述的熔鹽泵組合式葉輪初樣的實驗結果顯示，在500次冷熱循環條件下，即工作7小時，停運1小時，反復運行500次，未發現葉輪有任何損壞現象。試驗還在繼續進行中。根據業內專家預測，本實用新型比以往的鑄造型葉輪，具有顯著的技術經濟效益，從而實現其所要實現的目的。