CN103256231A

CN103256231A - 一种矿用防飞车涡轮气动潜水泵

Info

Publication number: CN103256231A
Application number: CN 201310180670
Authority: CN
Inventors: 阮学云; 郑礼强; 单军; 张文宠; 孙晓飞; 李明
Original assignee: HUAINAN HAIHONG ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT PLANT
Current assignee: HUAINAN HAIHONG ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT PLANT
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提供一种矿用防飞车涡轮气动潜水泵，该水泵是一种防爆型井下设备，由动力部分、机械传动部分、流体控制部分和排气部分组成。其动力部分是依照汽轮机冲击式原理，具有优良的气体动力特性，气动效率高。环形一体涡轮选用优质铝合金，硬模浇注并经热照料机加工而成，无需像气动马达那样加油润滑及调动维修叶片，经济利用值高。机械传动部分主要靠上下两个封闭轴承支承泵轴工作，且采用骨架油封，结构简单，自润滑性好，平稳性优良，能有效保证泵在额定范围内高速运行。主要适用于矿山开拓、掘进巷道、竖井及化工、油轮等各种易燃易爆恶劣工况现场，有压缩气体动力的施工排水作业。

Description

一种矿用防飞车涡轮气动潜水泵

技术领域：

本发明涉及一种新型矿用气动水泵，尤其是该泵具有较敏感的内控制式流体系统，可解决水泵空载状态下的“飞车”现象。

背景技术：

矿井下常用的小型潜水泵是电动潜水泵，经长时间的使用发现其隔爆防水性能难以保证；长期的使用，绝缘效果变差，易造成电机的烧毁；水中混有煤泥等杂质时，会造成泵的阻力大，同样会烧毁电机。

经对国内的矿用气动涡轮潜水泵广泛及深入研究，用于矿用排水泵的实际性能与理论研究性能还有很大的差距，结构性能等方面都有待提高。目前主要的矿用气动水泵主要采用的是矿井的压缩气体，通过压缩气体带动涡轮的旋转，从而将转矩通过涡轮轴传递给叶轮，实现排水功能。但是，涡轮在实际工作过程中由于轻载或空载，易发生“飞车”现象。此类泵虽然能实现排水功能，但很难保证安全可持续的生产，暴露出其本身的局限性。

在考察了矿井排水的现场后，根据排水环境恶劣，水中含有的杂质多，井下的输气管道布置的特点，本发明运用机械传动及液压控制理论，提出了一种针对于矿用的防飞车涡轮潜水泵。

发明内容：

为了解决矿用涡轮式气动潜水泵在矿井等特殊环境的空载“飞车”问题，本发明提供一种可在内控式流体系统下进行安全高效排水的水泵，可由进风嘴的压力变化直接反馈控制二位三通阀阀芯移动，保证了泵启动快、噪声低和连续性平稳运行的工作状态。该水泵通过独特有的内控式流体控制装置来有效解决了煤矿用涡轮式气动潜水泵的空载“飞车”问题，实现了安全高效、连续无人监控的机械化排水作业。可以适应于矿山各种易燃易爆恶劣工况，有压缩气体动力的施工排水作业。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种矿用防飞车涡轮气动潜水泵，由动力部分、机械传动部分、流体控制部分和排气部分组成，其特征在于：包括设置有进风嘴的涡轮动力室，涡轮动力室内设置有涡轮，涡轮安装在传动轴一端，传动轴另一端安装叶轮，叶轮设置在底座上端的泵室内，泵室连接出水口，还包括消音罩及流体控制系统装置，消音罩设置在出风罩上，利用进风嘴5的压力变化及流体控制系统装置实现叶轮的相对稳定旋转，所述涡轮动力室上端设置有涡轮盖板，从涡轮盖板流出的气体经消音罩、出风罩，再经流体控制系统装置中消音器实现水泵的低噪工作。

所述涡轮动力室内设有的涡轮，其周向通过键固定，上端面由螺母与弹性垫圈固定，下端面则由轴承盖及套筒定位，位于传动轴的上端，涡轮盖板的下方。

所述机械传动部分由传动轴、轴承座、轴承端盖、上轴承、上轴承套、下轴承、下轴承套和骨架油封多个部分组成；上轴承与下轴承采用轴向对称布置，上、下轴承套分别对上轴承与下轴承一侧定位；轴承端盖直接与上轴承套配合装配，下轴承套与骨架油封配合装配。

所述流体控制部分主要由进风嘴、涡轮、压力敏感型气控二位三通阀、节流阀四个部分组成，其中压力敏感型二位三通阀的主阀口与消音罩出口采用螺纹链接，压力敏感型二位三通阀的控制阀口直接与进风嘴三通连接，节流阀与消音器之间用三通管连接，其余部分用软气管链接，通过进风嘴处的压力变化，可实现对敏感型气控二位三通阀的阀芯换位，以达到内控式出口节流调速目的，实现泵安全、稳定和持续的无人监测的正常工作功能。

所述排气部分包括与涡轮座导通的进风嘴，气体经其进入涡轮动力室，通过涡轮盖板的两个板孔，再经消音罩，最后由消音器排出。

所述动力部分包括设有涡轮的动力室以及设有叶轮的泵室两部分构成；所述机械传动部分由轴、轴承座、轴承端盖、上轴承、上轴承套、下轴承、下轴承套和骨架油封等多个部分组成;所述流体控制部分由进风嘴、涡轮、压力敏感型气控二位三通阀、节流阀、消音器五个部分组成；所述排气部分由消音罩、出风罩、消音器两部分组成。

所述流体控制部分装置，主要是通过将进风嘴处的压力变化反馈给二位三通阀，实现阀芯的左右换位，实现出口节流调速，以恒定涡轮的转速，该流体控制部分的二位三通阀主阀口和以消音罩、出风罩组成的排气部分的排气口用螺纹连接，二位三通阀的控制阀口则与进风嘴处三通管连接。该流体控制部分与排气部分有效组合，实现了涡轮式气动潜水泵的安全高效、连续无人监控的功能。

所述其动力部分装置，主要是由设有涡轮的动力室、设有叶轮的泵室两部分构成。依照汽轮机冲击式原理，通过进风嘴的压缩气体，带动涡轮的旋转后，产生足够大的转矩，再经机械传动部分装置，将转矩传递给叶轮，通过离心力作用实现水泵吸排水功能。

所述其机械传动部分装置，主要通过上下轴承的配合以及骨架油封的使用，实现了水泵泵轴的优秀的传递转矩的能力。

本发明煤矿用涡轮式气动潜水泵是在现有涡轮式气动水泵的基础上进行改进和创新的，其能够更好地适应矿井安全高效、连续无人监控排水作业任务，结构巧妙，实用性强。

本发明煤矿用涡轮式气动潜水泵的流体控制部分、排气部分、动力部分和机械传动部分从上到下依次连接，流体控制部分二位三通阀主阀口通过螺纹和排气部分相连接，流体控制部分的二位三通阀控制阀口与主动力部分的进风嘴出的三通管相连，涡轮室主动力部分置于排气部分与上部机械传动轴之间，泵室从动力部分置于机械传动部分的下轴端，整个机械传动轴采用上下轴承对称布置方式，通过导入压缩气体使整个系统处于高效工作状态。该流体控制部分与排气部分的组合保证了涡轮稳定、低噪而高效转动，达到控制目的。本发明的动力部分与机械传动部分共同实现了水泵的主要吸排水功能。

本发明的优点：1.体积小，重量轻，移动方便，可拆装，便于设备管理；2.以压力空气管道接入压缩气体即可实现泵的作业，结构简单巧妙，操作方便，安全可靠；3.无需作密封和隔爆处理即可实现泵在矿山各种易燃易爆恶劣工况下作业，经济性好，能耗低；4.采用内控制式出口节流调速流体控制方式，能准确控制涡轮转速，避免 “飞车”现象，控制效果好，实现了安全高效、连续无人监控的作业功能。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的流体控制装置结构分布示意图；

图3是本发明的叶轮示意图。

其中：1、消音罩，2、出风罩，3、轴，4、轴承盖，5、进风嘴，6、轴承座，7、出水口，8、涡轮盖板，9、涡轮，10、密封垫，11、涡轮座，12、上轴承，13 、下轴承，14、骨架油封，15、叶轮，16、泵体，17、泵盖，18、底座，2-1、进风嘴，2-2、叶轮，2-3、二位三通阀，2-4、节流阀，2-5、消音器。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

参见图1-3，该矿用防飞车涡轮气动潜水泵动力部分主要由涡轮9、叶轮15构成；参见图1，机械传动部分由轴3、轴承座6、轴承端盖4、上轴承12、上轴承套、下轴承13、下轴承套和骨架油封14等多个部分构成；参见图1，排气部分主要由消音罩1、出风罩2和消音器2-5（参见图2）三个部分构成；参见图2，流体控制部分主要由进风嘴2-1、涡轮2-2（同图1中涡轮9）、压力敏感型气控二位三通阀2-3、节流阀2-4四个部分构成。煤矿用涡轮式气动潜水泵整体结构分上中下三个部分，最上部分是排气部分与流体控制部分的组合部分，中间部分是涡轮室主动力部分，最下部分是泵室从动力部分，分布在在主动力部分与从动力部分之间的为机械传动部分。

矿用防飞车涡轮气动潜水泵排气部分与流体控制部分的组合装置主要是通过将进风嘴5处的压力变化反馈给二位三通阀2-3，实现阀芯的左右换位，实现出口节流调速，以恒定涡轮9的转速，成功避免涡轮9的“飞车”现象。该流体控制部分的二位三通阀2-3主阀口和以消音罩1、出风罩2组成的排气部分的排气口用螺纹连接，二位三通阀2-3的控制阀口则与进风嘴5处三通管连接，实现了涡轮式气动潜水泵的安全高效、连续无人监控的功能；动力部分装置，主要是由设有涡轮的主动力部分和设有叶轮的从动力部分两大部分构成。依照汽轮机冲击式原理，通过进风嘴5的压缩气体，带动涡轮9的旋转后，产生足够大的转矩，再经机械传动部分装置，将转矩传递给叶轮15，使其转动并产生压力降，将污水由底座18的孔吸入泵室，在离心力作用下，经出水口7直接排出，实现水泵吸排水主要功能。机械传动部分装置，主要通过上下轴承与轴的配合以及骨架油封的使用，实现了水泵泵轴的优秀的传递转矩的能力。

本发明矿用防飞车涡轮气动潜水泵的排气部分、流体控制部分、主动力部分、机械传动部分和从动力部分，依次连接，各部分以按中心线对称方式组装，流体控制部分二位三通阀主阀口通过螺纹和排气部分相连接，流体控制部分的二位三通阀控制阀口与主动力部分的进风嘴5处的三通管相连，涡轮室主动力部分置于排气部分与上机械传动部分之间，泵室从动力部分置于机械传动部分的下轴端，整个机械传动轴采用上轴承12与下轴承13对称布置方式，主动力部分和从动力部分分别布置在机械传动部分的两侧，通过输入压缩气体使整个系统处于高效工作状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种矿用防飞车涡轮气动潜水泵，由动力部分、机械传动部分、流体控制部分和排气部分组成，其特征在于：包括设置有进风嘴的涡轮动力室，涡轮动力室内设置有涡轮，涡轮安装在传动轴一端，传动轴另一端安装叶轮，叶轮设置在底座上端的泵室内，泵室连接出水口，还包括消音罩及流体控制系统装置，消音罩设置在出风罩上，利用进风嘴5的压力变化及流体控制系统装置实现叶轮的相对稳定旋转，所述涡轮动力室上端设置有涡轮盖板，从涡轮盖板流出的气体经消音罩、出风罩，再经流体控制系统装置中消音器实现水泵的低噪工作。

2.根据权利要求1所述的矿用防飞车涡轮气动潜水泵，其特征在于：所述涡轮动力室内设有的涡轮，其周向通过键固定，上端面由螺母与弹性垫圈固定，下端面则由轴承盖及套筒定位，位于传动轴的上端，涡轮盖板的下方。

3.根据权利要求1所述的矿用防飞车涡轮气动潜水泵，其特征在于：所述机械传动部分由传动轴、轴承座、轴承端盖、上轴承、上轴承套、下轴承、下轴承套和骨架油封多个部分组成；上轴承与下轴承采用轴向对称布置，上、下轴承套分别对上轴承与下轴承一侧定位；轴承端盖直接与上轴承套配合装配，下轴承套与骨架油封配合装配。

4.根据权利要求1所述的矿用防飞车涡轮气动潜水泵，其特征在于：所述流体控制部分主要由进风嘴、涡轮、压力敏感型气控二位三通阀、节流阀四个部分组成，其中压力敏感型二位三通阀的主阀口与消音罩出口采用螺纹链接，压力敏感型二位三通阀的控制阀口直接与进风嘴三通连接，节流阀与消音器之间用三通管连接，其余部分用软气管链接，通过进风嘴处的压力变化，可实现对敏感型气控二位三通阀的阀芯换位，以达到内控式出口节流调速目的，实现泵安全、稳定和持续的无人监测的正常工作功能。

5.根据权利要求1所述的矿用防飞车涡轮气动潜水泵，其特征在于：所述排气部分包括与涡轮座导通的进风嘴，气体经其进入涡轮动力室，通过涡轮盖板的两个板孔，再经消音罩，最后由消音器排出。