CN106762701A - 用于减压法开采可燃冰的潜水泵 - Google Patents

用于减压法开采可燃冰的潜水泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵，包括有外壳体，安装在外壳体内的定子绕组，安装在定子绕组内周的非导磁金属材料的密封罩，通过轴承安装在密封罩内的电机转子，以及连接在外壳体和密封罩下端的泵体；定子绕组和电机转子构成一个电机，泵体内转动安装有叶轮，叶轮与电机转子的转轴之间连接有第一棘轮组件；电机转子的转轴向下穿过所述泵体，且转轴的下端通过第二棘轮组件连接有一个钻杆。当电机顺时针转动时可带动钻杆转动，这样潜水泵可通过钻杆钻到潜水泵安装位置下方的岩层内，这样潜水泵即可保持直立的状态，不需要额外的固定；当电机逆时针转动时仅带动叶轮转动使潜水泵处于工作状态。

Description

用于减压法开采可燃冰的潜水泵
技术领域
本发明属于水泵领域，具体涉及一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵。
背景技术
文献号为CN102195387B公开了一种潜水泵的密封结构，包括常规结构形式的由转子与嵌入绕组的定子二者构成的拖动电机通过它的转轴带动的液泵，以及位于最外层的防护外套；其特征在于：上述动子以及驱动上述液泵运转的且位于该液泵外部的转轴部分，是被金属密封隔离屏蔽以立体形式包围着的，并且，用于该转子与该定子二者之间的金属密封隔离屏蔽局部应该采用薄型非导磁材料来充当，而且，该薄型非导磁材料制作的金属密封隔离屏蔽局部是设置在紧贴着嵌入绕组的定子的内环圆周部位的，而且，在金属密封隔离罩呈倒锥形的底部设置了电机轴封；所述的金属密封隔离屏蔽本身涉及到的所有缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现的。——该专利方案中，由于金属密封隔离屏蔽罩仅在下端与电机轴封位置是不完全封闭的，所以该潜水泵必须保持电机在上液泵在下的状态才能保证其密封效果，故在使用时一般需要使用固定件将潜水泵固定稳定位置才能使用，当该种潜水泵在深度较大的海底使用时（比如在海底的可燃冰开采时，深度超过300米），该种潜水泵的固定就具有较大难度，而采用普通的潜水泵又难以达到长时间保持密封性能的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种能够保证密封效果且固定方便的用于减压法开采可燃冰的潜水泵。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵，包括有外壳体，安装在外壳体内的定子绕组，安装在定子绕组内周的非导磁金属材料的密封罩，通过轴承安装在密封罩内的电机转子，以及连接在外壳体和密封罩下端的泵体；所述定子绕组和电机转子构成一个电机，所述电机转子下端穿过密封罩且与密封罩下端之间通过密封轴承连接；所述密封罩下端呈外周高中间低的漏斗形；
所述泵体内转动安装有叶轮，所述叶轮与电机转子的转轴之间连接有第一棘轮组件；
所述电机转子的转轴向下穿过所述泵体，且转轴的下端通过第二棘轮组件连接有一个钻杆；
所述电机转子通过第二棘轮组件驱动钻杆顺时针转动，所述电机转子通过第一棘轮组件驱动叶轮反向转动。
作为优选方案：所述外壳体内位于密封罩的上方安装有气体发生装置，所述密封罩的上端焊接有一个竖直设置的金属材质的进气阀；所述气体发生装置与进气阀连接；所述气体发生装置内盛装有氯酸钾和二氧化锰的混合物，所述气体发生装置外安装有用以加热气体发生装置的加热装置，所述加热装置与安装在外壳体内顶部的控制器电联接；
所述进气阀内成型有一个水平的阀座板，阀座板中间成型有进气孔，所述阀座板下端安装有与阀座板密封相抵的阀片，所述阀片下端与进气阀下端之间安装有第一弹簧；所述进气阀内位于所述阀座板上方安装有一个环形的加热器；所述进气阀内位于加热器及阀片上方设置有卷绕成圆柱状的低熔点金属丝；所述进气阀内位于低熔点金属丝上方设有一个用以将熔化的低熔点金属丝向下压实的压紧阀片，所述压紧阀片上端与进气阀上端之间安装有一个第二弹簧；所述加热器与控制器电联接。
作为优选方案：还包括有遥控器，所述控制器包括有用以接收遥控器信号的无线电接收模块。
作为优选方案：所述外壳体外壁安装有第一压力传感器模块，所述密封罩内安装有第二压力传感器模块，所述第一压力传感器模块和第二压力传感器模块分别与控制器通过导线电联接或者通过无线电电联接；当所述第一压力传感器模块检测到的压力值大于第二压力传感器模块检测到的压力值，控制器控制加热装置启动工作，至第二压力传感器模块检测到的压力值大于第一压力传感器模块检测到的压力值后，控制器控制加热装置停止，随后控制加热器发热将低熔点金属丝熔化使进气阀被彻底封堵。
作为优选方案：所述低熔点金属丝为焊锡。
作为优选方案：所述气体发生装置为金属容器，气体发生装置内安装有温度传感器，气体发生装置外包覆有绝热材料；所述温度传感器与控制器电联接，在加热装置停止加热，且温度传感器检测到温度低于设定温度时，控制器才启动加热器工作。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明中潜水泵的电机具有两个功能，当电机顺时针转动时可带动钻杆转动，这样潜水泵可通过钻杆钻到潜水泵安装位置下方的岩层内，这样潜水泵即可保持直立的状态，不需要额外的固定；当电机逆时针转动时仅带动叶轮转动使潜水泵处于工作状态，由于设置了第二棘轮组件，钻杆不会随叶轮转动。所述气体发生装置在潜水泵下潜过程中往密封罩内充入气体，降低了密封轴承位置的密封要求，且能够根据潜水泵的工作深度位置的压力值充入对应压力值的气体。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是进气阀部分的结构示意图。
1、定子绕组；11、外壳体；
2、电机转子；21、密封罩；
3、泵体；31、出液接口；32、叶轮；321、第一棘轮组件；33、支撑脚；
4、钻杆；41、第二棘轮组件；
5、气体发生装置；
6、加热装置；
7、进气阀；70、阀座板；71、阀片；711、第一弹簧；72、加热器；73、低熔点金属丝；74、压紧阀片；741、第二弹簧；
8、控制器；
91、第一压力传感器模块；92、第二压力传感器模块。
具体实施方式
实施例1
根据图1和图2所示，本实施例所述的一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵，包括有外壳体11，安装在外壳体内的定子绕组1，安装在定子绕组内周的非导磁金属材料的密封罩21，通过轴承安装在密封罩内的电机转子2，以及连接在外壳体和密封罩下端的泵体3；所述定子绕组和电机转子构成一个电机，所述电机转子下端穿过密封罩且与密封罩下端之间通过密封轴承连接；所述密封罩下端呈外周高中间低的漏斗形。所述泵体下部设有进水口，所述泵体一侧上端连接有出液接口31，出液接头用于连接输液管道。
所述泵体内转动安装有叶轮32，所述叶轮与电机转子的转轴之间连接有第一棘轮组件321。
所述电机转子的转轴向下穿过所述泵体，且转轴的下端通过第二棘轮组件41连接有一个钻杆4。
所述电机转子通过第二棘轮组件驱动钻杆顺时针转动，所述电机转子通过第一棘轮组件驱动叶轮反向转动。
本发明中潜水泵的电机具有两个功能，当电机顺时针转动时可带动钻杆转动，这样潜水泵可通过钻杆钻到潜水泵安装位置下方的岩层内（可燃冰开采井底部的岩层），这样潜水泵即可保持直立的状态，不需要额外的固定；当电机逆时针转动时仅带动叶轮转动使潜水泵处于工作状态，由于设置了第二棘轮组件，钻杆不会随叶轮转动，确保叶轮正常工作。
所述泵体下端连接有多个支撑脚33，第二棘轮组件位于各个支撑脚之间，在钻杆钻入海底岩层之后，潜水泵通过支撑脚抵在岩层上，而钻杆则保证潜水泵保持直立状态。
所述外壳体内位于密封罩的上方安装有气体发生装置5，所述密封罩的上端焊接有一个竖直设置的金属材质的进气阀7；所述气体发生装置与进气阀连接；所述气体发生装置内盛装有氯酸钾和二氧化锰的混合物，所述气体发生装置外安装有用以加热气体发生装置的加热装置6，所述加热装置与安装在外壳体内顶部的控制器电联接。所述加热装置为陶瓷加热器或者电磁加热器。当加热装置加热时氯酸钾分解产生氧气，气体发生装置内的气压逐渐升高，并由进气阀充入电机壳体内。
所述进气阀7内成型有一个水平的阀座板70，阀座板中间成型有进气孔，所述阀座板下端安装有与阀座板密封相抵的阀片71，所述阀片下端与进气阀下端之间安装有第一弹簧711；所述进气阀内位于所述阀座板上方安装有一个环形的加热器72；所述进气阀内位于加热器及阀片上方设置有卷绕成圆柱状的低熔点金属丝73；所述进气阀内位于低熔点金属丝上方设有一个用以将熔化的低熔点金属丝向下压实的压紧阀片74，所述压紧阀片上端与进气阀上端之间安装有一个第二弹簧741。
所述加热器与控制器电联接。所述加热器为电磁加热器。
所述外壳体外壁安装有第一压力传感器模块，所述密封罩内安装有第二压力传感器模块，所述第一压力传感器模块91和第二压力传感器模块92分别与控制器通过导线电联接或者通过无线电电联接；当所述第一压力传感器模块检测到的压力值大于第二压力传感器模块检测到的压力值，控制器控制加热装置启动工作，至第二压力传感器模块检测到的压力值大于第一压力传感器模块检测到的压力值后，控制器控制加热装置停止，随后控制加热器发热将低熔点金属丝熔化使进气阀被彻底封堵。
所述控制器可为单片机系统，且控制器附带有蓄电池为其供电。所述控制器配有无线信号接收模块，可通过遥控器控制控制器启动工作。
所述低熔点金属丝为焊锡。所述阀片优选为耐热橡胶，在焊锡熔化并将阀座板上的进气孔完全封闭的过程中，确保阀片与阀座板之间的密封性能。更好是在阀片上端面对应进气孔的位置连接一层绝热层。
由于潜水泵的工作深度较大，若在潜水泵安装之前先往密封罩内充入高压气体，则密封轴承位置的密封性能要求要非常高，否则难以避免高压气体泄漏，一旦高压气体泄漏，又难以保证密封罩内的气压，且各个潜水泵由于工作环境不一样，所处水中的压力值不同，预先充气也难以做到所充气体压力恰到好处。故本实施例中在潜水泵的外壳体内先预置充有高压气体或液化气体的储气罐，待潜水泵下潜至工作位置的过程中将储气罐内的气体逐渐充入密封罩内。另外，为了保证密封罩上部的绝对密封，使用加热器加热焊锡使进气阀完全封闭，避免密封罩内气体分子的外泄。
此外，所述气泵在储气罐内的压力减小到与密封罩内压力相当时，可将储气罐内尽可能多的气体继续充入密封罩内，相对减少储气罐所需储气的量。所述气泵可选择两级或三级增压的柱塞泵。
所述气体发生装置为金属容器，金属容器内壁设有防腐层，气体发生装置内安装有温度传感器，气体发生装置外包覆有绝热材料；所述温度传感器与控制器电联接，在加热装置停止加热，且温度传感器检测到温度低于设定温度时，控制器才启动加热器工作。

Claims (5)

1.一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵，包括有外壳体，安装在外壳体内的定子绕组，安装在定子绕组内周的非导磁金属材料的密封罩，通过轴承安装在密封罩内的电机转子，以及连接在外壳体和密封罩下端的泵体；所述定子绕组和电机转子构成一个电机，所述电机转子下端穿过密封罩且与密封罩下端之间通过密封轴承连接；所述密封罩下端呈外周高中间低的漏斗形；
其特征在于：
所述泵体内转动安装有叶轮，所述叶轮与电机转子的转轴之间连接有第一棘轮组件；
所述电机转子的转轴向下穿过所述泵体，且转轴的下端通过第二棘轮组件连接有一个钻杆；
所述电机转子通过第二棘轮组件驱动钻杆顺时针转动，所述电机转子通过第一棘轮组件驱动叶轮反向转动；
所述外壳体内位于密封罩的上方安装有气体发生装置，所述密封罩的上端焊接有一个竖直设置的金属材质的进气阀；所述气体发生装置与进气阀连接；所述气体发生装置内盛装有氯酸钾和二氧化锰的混合物，所述气体发生装置外安装有用以加热气体发生装置的加热装置，所述加热装置与安装在外壳体内顶部的控制器电联接；
所述进气阀内成型有一个水平的阀座板，阀座板中间成型有进气孔，所述阀座板下端安装有与阀座板密封相抵的阀片，所述阀片下端与进气阀下端之间安装有第一弹簧；所述进气阀内位于所述阀座板上方安装有一个环形的加热器；所述进气阀内位于加热器及阀片上方设置有卷绕成圆柱状的低熔点金属丝；所述进气阀内位于低熔点金属丝上方设有一个用以将熔化的低熔点金属丝向下压实的压紧阀片，所述压紧阀片上端与进气阀上端之间安装有一个第二弹簧；所述加热器与控制器电联接。
2.如权利要求1所述的用于减压法开采可燃冰的潜水泵，其特征在于：还包括有遥控器，所述控制器包括有用以接收遥控器信号的无线电接收模块。
3.如权利要求2所述的一种用于减压法开采可燃冰的潜水泵，其特征在于：所述外壳体外壁安装有第一压力传感器模块，所述密封罩内安装有第二压力传感器模块，所述第一压力传感器模块和第二压力传感器模块分别与控制器通过导线电联接或者通过无线电电联接；当所述第一压力传感器模块检测到的压力值大于第二压力传感器模块检测到的压力值，控制器控制加热装置启动工作，至第二压力传感器模块检测到的压力值大于第一压力传感器模块检测到的压力值后，控制器控制加热装置停止，随后控制加热器发热将低熔点金属丝熔化使进气阀被彻底封堵。
4.如权利要求2所述的用于减压法开采可燃冰的潜水泵，其特征在于：所述低熔点金属丝为焊锡。
5.如权利要求3所述的用于减压法开采可燃冰的潜水泵，其特征在于：所述气体发生装置为金属容器，气体发生装置内安装有温度传感器，气体发生装置外包覆有绝热材料；所述温度传感器与控制器电联接，在加热装置停止加热，且温度传感器检测到温度低于设定温度时，控制器才启动加热器工作。
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