專利名稱：一種礦用防飛車渦輪氣動潛水泵的制作方法
技術領域：
:本發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控制式流體系統，可解決水泵空載狀態下的“飛車”現象。
背景技術：
:礦井下常用的小型潛水泵是電動潛水泵，經長時間的使用發現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時，會造成泵的阻力大，同樣會燒毀電機。經對國內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，結構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，從而將轉矩通過渦輪軸傳遞給葉輪，實現排水功能。但是，渦輪在實際工作過程中由于輕載或空載，易發生“飛車”現象。此類泵雖然能實現排水功能，但很難保證安全可持續的生產，暴露出其本身的局限性。在考察了礦井排水的現場后，根據排水環境惡劣，水中含有的雜質多，井下的輸氣管道布置的特點，本發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
發明內容
:為了解決礦用渦輪式氣動潛水泵在礦井等特殊環境的空載“飛車”問題，本發明提供一種可在內控式流體系統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、噪聲低和連續性平穩運行的工作狀態。該水泵通過獨特有的內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，實現了安全高效、連續無人監控的機械化排水作業。可以適應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。本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現:—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:包括設置有進風嘴的渦輪動力室，渦輪動力室內設置有渦輪，渦輪安裝在傳動軸一端，傳動軸另一端安裝葉輪，葉輪設置在底座上端的泵室內，泵室連接出水口，還包括消音罩及流體控制系統裝置，消音罩設置在出風罩上，利用進風嘴5的壓力變化及流體控制系統裝置實現葉輪的相對穩定旋轉，所述渦輪動力室上端設置有渦輪蓋板，從渦輪蓋板流出的氣體經消音罩、出風罩，再經流體控制系統裝置中消音器實現水泵的低噪工作。所述渦輪動力室內設有的渦輪，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對稱布置，上、下軸承套分別對上軸承與下軸承一側定位；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，可實現對敏感型氣控二位三通閥的閥芯換位，以達到內控式出口節流調速目的，實現泵安全、穩定和持續的無人監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，氣體經其進入渦輪動力室，通過渦輪蓋板的兩個板孔，再經消音罩，最后由消音器排出。所述動力部分包括設有渦輪的動力室以及設有葉輪的泵室兩部分構成；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，實現閥芯的左右換位，實現出口節流調速，以恒定渦輪的轉速，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，實現了渦輪式氣動潛水泵的安全高效、連續無人監控的功能。所述其動力部分裝置，主要是由設有渦輪的動力室、設有葉輪的泵室兩部分構成。依照汽輪機沖擊式原理，通過進風嘴的壓縮氣體，帶動渦輪的旋轉后，產生足夠大的轉矩，再經機械傳動部分裝置，將轉矩傳遞給葉輪，通過離心力作用實現水泵吸排水功能。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，實現了水泵泵軸的優秀的傳遞轉矩 的能力。本發明煤礦用渦輪式氣動潛水泵是在現有渦輪式氣動水泵的基礎上進行改進和創新的，其能夠更好地適應礦井安全高效、連續無人監控排水作業任務，結構巧妙，實用性強。本發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處于高效工作狀態。該流體控制部分與排氣部分的組合保證了渦輪穩定、低噪而高效轉動，達到控制目的。本發明的動力部分與機械傳動部分共同實現了水泵的主要吸排水功能。本發明的優點:1.體積小，重量輕，移動方便，可拆裝，便于設備管理；2.以壓力空氣管道接入壓縮氣體即可實現泵的作業，結構簡單巧妙，操作方便，安全可靠；3.無需作密封和隔爆處理即可實現泵在礦山各種易燃易爆惡劣工況下作業，經濟性好，能耗低；4.采用內控制式出口節流調速流體控制方式，能準確控制渦輪轉速，避免“飛車”現象，控制效果好，實現了安全高效、連續無人監控的作業功能。
:圖1是本發明的整體結構示意圖；圖2是本發明的流體控制裝置結構分布示意圖；圖3是本發明的葉輪示意圖。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、節流閥，2_5、消音器。
具體實施方式
:為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。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、節流閥2-4四個部分構成。煤礦用渦輪式氣動潛水泵整體結構分上中下三個部分，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，實現閥芯的左右換位，實現出口節流調速，以恒定渦輪9的轉速，成功避免渦輪9的“飛車”現象。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，實現了渦輪式氣動潛水泵的安全高效、連續無人監控的功能；動力部分裝置，主要是由設有渦輪的主動力部分和設有葉輪的從動力部分兩大部分構成。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的旋轉后，產生足夠大的轉矩，再經機械傳動部分裝置，將轉矩傳遞給葉輪15，使其轉動并產生壓力降，將污水由底座18的孔吸入泵室，在離心力作用下，經出水口 7直接排出，實現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，實現了水泵泵軸的優秀的傳遞轉矩的能力。本發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，通過輸入壓縮氣體使整個系統處于高效工作狀態。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發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明的優選例，并不用來限制本發明，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發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明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書 及其等效物界定。
權利要求
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，其特征在于包括設置有進風嘴的渦輪動力室，渦輪動力室內設置有渦輪，渦輪安裝在傳動軸一端，傳動軸另一端安裝葉輪，葉輪設置在底座上端的泵室內，泵室連接出水口，還包括消音罩及流體控制系統裝置，消音罩設置在出風罩上，利用進風嘴5的壓力變化及流體控制系統裝置實現葉輪的相對穩定旋轉，所述渦輪動力室上端設置有渦輪蓋板，從渦輪蓋板流出的氣體經消音罩、出風罩，再經流體控制系統裝置中消音器實現水泵的低噪工作。
2.根據權利要求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設有的渦輪，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.根據權利要求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對稱布置，上、下軸承套分別對上軸承與下軸承一側定位；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.根據權利要求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，可實現對敏感型氣控二位三通閥的閥芯換位，以達到內控式出口節流調速目的，實現泵安全、穩定和持續的無人監測的正常工作功能。
5.根據權利要求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，氣體經其進入渦輪動力室，通過渦輪蓋板的兩個板孔，再經消音罩，最后由消音器排出。
全文摘要
本發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，具有優良的氣體動力特性，氣動效率高。環形一體渦輪選用優質鋁合金，硬模澆注并經熱照料機加工而成，無需像氣動馬達那樣加油潤滑及調動維修葉片，經濟利用值高。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，結構簡單，自潤滑性好，平穩性優良，能有效保證泵在額定范圍內高速運行。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場，有壓縮氣體動力的施工排水作業。
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 優先權日2013年5月16日
發明者阮學云, 鄭禮強, 單軍, 張文寵, 孫曉飛, 李明 申請人:淮南市海鴻機電設備廠