專利名稱：一種礦用防飛車渦輪氣動潛水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種新型礦用氣動水泵，尤其是該泵具有較敏感的內(nèi)控制式流體系統(tǒng)，可解決水泵空載狀態(tài)下的“飛車”現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
:礦井下常用的小型潛水泵是電動潛水泵，經(jīng)長時間的使用發(fā)現(xiàn)其隔爆防水性能難以保證；長期的使用，絕緣效果變差，易造成電機的燒毀；水中混有煤泥等雜質(zhì)時，會造成泵的阻力大，同樣會燒毀電機。經(jīng)對國內(nèi)的礦用氣動渦輪潛水泵廣泛及深入研究，用于礦用排水泵的實際性能與理論研究性能還有很大的差距，結(jié)構(gòu)性能等方面都有待提高。目前主要的礦用氣動水泵主要采用的是礦井的壓縮氣體，通過壓縮氣體帶動渦輪的旋轉(zhuǎn)，從而將轉(zhuǎn)矩通過渦輪軸傳遞給葉輪，實現(xiàn)排水功能。但是，渦輪在實際工作過程中由于輕載或空載，易發(fā)生“飛車”現(xiàn)象。此類泵雖然能實現(xiàn)排水功能，但很難保證安全可持續(xù)的生產(chǎn)，暴露出其本身的局限性。在考察了礦井排水的現(xiàn)場后，根據(jù)排水環(huán)境惡劣，水中含有的雜質(zhì)多，井下的輸氣管道布置的特點，本發(fā)明運用機械傳動及液壓控制理論，提出了一種針對于礦用的防飛車渦輪潛水泵
發(fā)明內(nèi)容
:為了解決礦用渦輪式氣動潛水泵在礦井等特殊環(huán)境的空載“飛車”問題，本發(fā)明提供一種可在內(nèi)控式流體系統(tǒng)下進行安全高效排水的水泵，可由進風嘴的壓力變化直接反饋控制二位三通閥閥芯移動，保證了泵啟動快、噪聲低和連續(xù)性平穩(wěn)運行的工作狀態(tài)。該水泵通過獨特有的內(nèi)控式流體控制裝置來有效解決了煤礦用渦輪式氣動潛水泵的空載“飛車”問題，實現(xiàn)了安全高效、連續(xù)無人監(jiān)控的機械化排水作業(yè)?？梢赃m應(yīng)于礦山各種易燃易爆惡劣工況，有壓縮氣體動力的施工排水作業(yè)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):—種礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，由動力部分、機械傳動部分、流體控制部分和排氣部分組成，其特征在于:包括設(shè)置有進風嘴的渦輪動力室，渦輪動力室內(nèi)設(shè)置有渦輪，渦輪安裝在傳動軸一端，傳動軸另一端安裝葉輪，葉輪設(shè)置在底座上端的泵室內(nèi)，泵室連接出水口，還包括消音罩及流體控制系統(tǒng)裝置，消音罩設(shè)置在出風罩上，利用進風嘴5的壓力變化及流體控制系統(tǒng)裝置實現(xiàn)葉輪的相對穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，所述渦輪動力室上端設(shè)置有渦輪蓋板，從渦輪蓋板流出的氣體經(jīng)消音罩、出風罩，再經(jīng)流體控制系統(tǒng)裝置中消音器實現(xiàn)水泵的低噪工作。所述渦輪動力室內(nèi)設(shè)有的渦輪，其周向通過鍵固定，上端面由螺母與彈性墊圈固定，下端面則由軸承蓋及套筒定位，位于傳動軸的上端，渦輪蓋板的下方。

所述機械傳動部分由傳動軸、軸承座、軸承端蓋、上軸承、上軸承套、下軸承、下軸承套和骨架油封多個部分組成；上軸承與下軸承采用軸向?qū)ΨQ布置，上、下軸承套分別對上軸承與下軸承一側(cè)定位；軸承端蓋直接與上軸承套配合裝配，下軸承套與骨架油封配合裝配。所述流體控制部分主要由進風嘴、渦輪、壓力敏感型氣控二位三通閥、節(jié)流閥四個部分組成，其中壓力敏感型二位三通閥的主閥口與消音罩出口采用螺紋鏈接，壓力敏感型二位三通閥的控制閥口直接與進風嘴三通連接，節(jié)流閥與消音器之間用三通管連接，其余部分用軟氣管鏈接，通過進風嘴處的壓力變化，可實現(xiàn)對敏感型氣控二位三通閥的閥芯換位，以達到內(nèi)控式出口節(jié)流調(diào)速目的，實現(xiàn)泵安全、穩(wěn)定和持續(xù)的無人監(jiān)測的正常工作功倉泛。所述排氣部分包括與渦輪座導通的進風嘴，氣體經(jīng)其進入渦輪動力室，通過渦輪蓋板的兩個板孔，再經(jīng)消音罩，最后由消音器排出。所述動力部分包括設(shè)有渦輪的動力室以及設(shè)有葉輪的泵室兩部分構(gòu)成；所述機械傳動部分由軸、軸承座、軸承端蓋、上軸承、上軸承套、下軸承、下軸承套和骨架油封等多個部分組成；所述流體控制部分由進風嘴、渦輪、壓力敏感型氣控二位三通閥、節(jié)流閥、消音器五個部分組成；所述排氣部分由消音罩、出風罩、消音器兩部分組成。所述流體控制部分裝置，主要是通過將進風嘴處的壓力變化反饋給二位三通閥，實現(xiàn)閥芯的左右換位，實現(xiàn)出口節(jié)流調(diào)速，以恒定渦輪的轉(zhuǎn)速，該流體控制部分的二位三通閥主閥口和以消音罩、出風罩組成的排氣部分的排氣口用螺紋連接，二位三通閥的控制閥口則與進風嘴處三通管連接。該流體控制部分與排氣部分有效組合，實現(xiàn)了渦輪式氣動潛水泵的安全高效、連續(xù)無人監(jiān)控的功能。所述其動力部分裝置，主要是由設(shè)有渦輪的動力室、設(shè)有葉輪的泵室兩部分構(gòu)成。依照汽輪機沖擊式原理，通過進風嘴的壓縮氣體，帶動渦輪的旋轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩，再經(jīng)機械傳動部分裝置，將轉(zhuǎn)矩傳遞給葉輪，通過離心力作用實現(xiàn)水泵吸排水功能。所述其機械傳動部分裝置，主要通過上下軸承的配合以及骨架油封的使用，實現(xiàn)了水泵泵軸的優(yōu)秀的傳遞轉(zhuǎn)矩 的能力。本發(fā)明煤礦用渦輪式氣動潛水泵是在現(xiàn)有渦輪式氣動水泵的基礎(chǔ)上進行改進和創(chuàng)新的，其能夠更好地適應(yīng)礦井安全高效、連續(xù)無人監(jiān)控排水作業(yè)任務(wù)，結(jié)構(gòu)巧妙，實用性強。本發(fā)明煤礦用渦輪式氣動潛水泵的流體控制部分、排氣部分、動力部分和機械傳動部分從上到下依次連接，流體控制部分二位三通閥主閥口通過螺紋和排氣部分相連接，流體控制部分的二位三通閥控制閥口與主動力部分的進風嘴出的三通管相連，渦輪室主動力部分置于排氣部分與上部機械傳動軸之間，泵室從動力部分置于機械傳動部分的下軸端，整個機械傳動軸采用上下軸承對稱布置方式，通過導入壓縮氣體使整個系統(tǒng)處于高效工作狀態(tài)。該流體控制部分與排氣部分的組合保證了渦輪穩(wěn)定、低噪而高效轉(zhuǎn)動，達到控制目的。本發(fā)明的動力部分與機械傳動部分共同實現(xiàn)了水泵的主要吸排水功能。本發(fā)明的優(yōu)點:1.體積小，重量輕，移動方便，可拆裝，便于設(shè)備管理；2.以壓力空氣管道接入壓縮氣體即可實現(xiàn)泵的作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單巧妙，操作方便，安全可靠；3.無需作密封和隔爆處理即可實現(xiàn)泵在礦山各種易燃易爆惡劣工況下作業(yè)，經(jīng)濟性好，能耗低；4.采用內(nèi)控制式出口節(jié)流調(diào)速流體控制方式，能準確控制渦輪轉(zhuǎn)速，避免“飛車”現(xiàn)象，控制效果好，實現(xiàn)了安全高效、連續(xù)無人監(jiān)控的作業(yè)功能。


:圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的流體控制裝置結(jié)構(gòu)分布示意圖；圖3是本發(fā)明的葉輪示意圖。其中:1、消音罩，2、出風罩，3、軸，4、軸承蓋，5、進風嘴，6、軸承座，7、出水口，8、渦輪蓋板，9、渦輪，10、密封墊，11、渦輪座，12、上軸承，13、下軸承，14、骨架油封，15、葉輪，16、泵體，17、泵蓋，18、底座，2-1、進風嘴，2-2、葉輪，2_3、二位三通閥，2_4、節(jié)流閥，2_5、消音器。
具體實施方式
:為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。參見圖1-3，該礦用防飛車渦輪氣動潛水泵動力部分主要由渦輪9、葉輪15構(gòu)成；參見圖1,機械傳動部分由軸3、軸承座6、軸承端蓋4、上軸承12、上軸承套、下軸承13、下軸承套和骨架油封14等多個部分構(gòu)成；參見圖1，排氣部分主要由消音罩1、出風罩2和消音器2-5 (參見圖2)三個部分構(gòu)成；參見圖2，流體控制部分主要由進風嘴2-1、渦輪2-2 (同圖1中渦輪9)、壓力敏感型氣控二位三通閥2-3、節(jié)流閥2-4四個部分構(gòu)成。煤礦用渦輪式氣動潛水泵整體結(jié)構(gòu)分上中下三個部分，最上部分是排氣部分與流體控制部分的組合部分，中間部分是渦輪室主動力部分，最下部分是泵室從動力部分，分布在在主動力部分與從動力部分之間的為機械傳動部分。礦用防飛車渦輪氣動潛水泵排氣部分與流體控制部分的組合裝置主要是通過將進風嘴5處的壓力變化反饋給·二位三通閥2-3，實現(xiàn)閥芯的左右換位，實現(xiàn)出口節(jié)流調(diào)速，以恒定渦輪9的轉(zhuǎn)速，成功避免渦輪9的“飛車”現(xiàn)象。該流體控制部分的二位三通閥2-3主閥口和以消音罩1、出風罩2組成的排氣部分的排氣口用螺紋連接，二位三通閥2-3的控制閥口則與進風嘴5處三通管連接，實現(xiàn)了渦輪式氣動潛水泵的安全高效、連續(xù)無人監(jiān)控的功能；動力部分裝置，主要是由設(shè)有渦輪的主動力部分和設(shè)有葉輪的從動力部分兩大部分構(gòu)成。依照汽輪機沖擊式原理，通過進風嘴5的壓縮氣體，帶動渦輪9的旋轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩，再經(jīng)機械傳動部分裝置，將轉(zhuǎn)矩傳遞給葉輪15，使其轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生壓力降，將污水由底座18的孔吸入泵室，在離心力作用下，經(jīng)出水口 7直接排出，實現(xiàn)水泵吸排水主要功能。機械傳動部分裝置，主要通過上下軸承與軸的配合以及骨架油封的使用，實現(xiàn)了水泵泵軸的優(yōu)秀的傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。本發(fā)明礦用防飛車渦輪氣動潛水泵的排氣部分、流體控制部分、主動力部分、機械傳動部分和從動力部分，依次連接，各部分以按中心線對稱方式組裝，流體控制部分二位三通閥主閥口通過螺紋和排氣部分相連接，流體控制部分的二位三通閥控制閥口與主動力部分的進風嘴5處的三通管相連，渦輪室主動力部分置于排氣部分與上機械傳動部分之間，泵室從動力部分置于機械傳動部分的下軸端，整個機械傳動軸采用上軸承12與下軸承13對稱布置方式，主動力部分和從動力部分分別布置在機械傳動部分的兩側(cè)，通過輸入壓縮氣體使整個系統(tǒng)處于高效工作狀態(tài)。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，由動力部分、機械傳動部分、流體控制部分和排氣部分組成，其特征在于包括設(shè)置有進風嘴的渦輪動力室，渦輪動力室內(nèi)設(shè)置有渦輪，渦輪安裝在傳動軸一端，傳動軸另一端安裝葉輪，葉輪設(shè)置在底座上端的泵室內(nèi)，泵室連接出水口，還包括消音罩及流體控制系統(tǒng)裝置，消音罩設(shè)置在出風罩上，利用進風嘴5的壓力變化及流體控制系統(tǒng)裝置實現(xiàn)葉輪的相對穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，所述渦輪動力室上端設(shè)置有渦輪蓋板，從渦輪蓋板流出的氣體經(jīng)消音罩、出風罩，再經(jīng)流體控制系統(tǒng)裝置中消音器實現(xiàn)水泵的低噪工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，其特征在于所述渦輪動力室內(nèi)設(shè)有的渦輪，其周向通過鍵固定，上端面由螺母與彈性墊圈固定，下端面則由軸承蓋及套筒定位，位于傳動軸的上端，渦輪蓋板的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，其特征在于所述機械傳動部分由傳動軸、軸承座、軸承端蓋、上軸承、上軸承套、下軸承、下軸承套和骨架油封多個部分組成；上軸承與下軸承采用軸向?qū)ΨQ布置，上、下軸承套分別對上軸承與下軸承一側(cè)定位；軸承端蓋直接與上軸承套配合裝配，下軸承套與骨架油封配合裝配。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，其特征在于所述流體控制部分主要由進風嘴、渦輪、壓力敏感型氣控二位三通閥、節(jié)流閥四個部分組成，其中壓力敏感型二位三通閥的主閥口與消音罩出口采用螺紋鏈接，壓力敏感型二位三通閥的控制閥口直接與進風嘴三通連接，節(jié)流閥與消音器之間用三通管連接，其余部分用軟氣管鏈接，通過進風嘴處的壓力變化，可實現(xiàn)對敏感型氣控二位三通閥的閥芯換位，以達到內(nèi)控式出口節(jié)流調(diào)速目的，實現(xiàn)泵安全、穩(wěn)定和持續(xù)的無人監(jiān)測的正常工作功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，其特征在于所述排氣部分包括與渦輪座導通的進風嘴，氣體經(jīng)其進入渦輪動力室，通過渦輪蓋板的兩個板孔，再經(jīng)消音罩，最后由消音器排出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種礦用防飛車渦輪氣動潛水泵，該水泵是一種防爆型井下設(shè)備，由動力部分、機械傳動部分、流體控制部分和排氣部分組成。其動力部分是依照汽輪機沖擊式原理，具有優(yōu)良的氣體動力特性，氣動效率高。環(huán)形一體渦輪選用優(yōu)質(zhì)鋁合金，硬模澆注并經(jīng)熱照料機加工而成，無需像氣動馬達那樣加油潤滑及調(diào)動維修葉片，經(jīng)濟利用值高。機械傳動部分主要靠上下兩個封閉軸承支承泵軸工作，且采用骨架油封，結(jié)構(gòu)簡單，自潤滑性好，平穩(wěn)性優(yōu)良，能有效保證泵在額定范圍內(nèi)高速運行。主要適用于礦山開拓、掘進巷道、豎井及化工、油輪等各種易燃易爆惡劣工況現(xiàn)場，有壓縮氣體動力的施工排水作業(yè)。
文檔編號F04D13/08GK103256231SQ201310180670
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者阮學云, 鄭禮強, 單軍, 張文寵, 孫曉飛, 李明 申請人:淮南市海鴻機電設(shè)備廠