CN102979735B - 双动力矿用气动潜水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双动力矿用气动潜水泵，马达与变转速传动装置之间形成一马达密封腔，水泵与变速传动装置之间形成一输出端密封腔，马达密封腔与输出端密封腔之间形成一变速密封腔，所述马达的输出轴为所述变转速传动装置的输入轴，所述变转速传动装置的输出轴为水泵的动力轴。通过上述方式，本发明适应性强，在两大类气动马达与水泵之间均可匹配减速和增速装置来设计双动力气动潜水泵，能彻底解决对易燃易爆潮湿等恶劣工况中，达到大流量、高扬程排水用泵要求，双动力传动转矩大，抗冲击性能高，机械效率高，起动灵活，在低气压起动即能排水，水泵性能曲线平坦，能在大流量、高扬程要求下运行。

Description

双动力矿用气动潜水泵

技术领域

本发明涉及气动水泵领域，特别是涉及一种双动力矿用气动潜水泵。

背景技术

煤矿用叶片式气动潜水泵标准中整机效率仅只有29%~48%。矿用气动（风动）水泵有一个显著特点，由于泵的可移动性，一台泵常在多种场合使用，运行条件极其复杂，实际运行工况点经常变化，其中包括压缩空气管路中的压力、流量变化；且出水排出管路没有流量调节阀，只说明矿用风泵都处于大流量工况下运行，而实际扬程大多数达不到用户要求，目前还只能解决作业面工作现场排水需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种双动力矿用气动潜水泵，能够经过两种能量转换装置，使气动水泵能在高扬程、大流量工况下运行，且水泵性能曲线平坦，效率提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双动力矿用气动潜水泵，包括：马达、水泵，所述马达与水泵之间设有一变转速传动装置，所述马达与变转速传动装置之间形成一马达密封腔，所述水泵与变速传动装置之间形成一输出端密封腔，所述马达密封腔与输出端密封腔之间形成一变速密封腔，所述马达的输出轴与所述变转速传动装置的输入轴连接，所述变转速传动装置的输出轴与水泵的动力轴连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述变转速传动装置为一闭式行星减速传动装置，其包括行星架，所述行星架上设有一太阳轮、多个行星轮，各行星轮内侧与太阳轮啮合连接，各行星齿轮***与一内齿圈啮合连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述马达为涡轮式气动马达，所述涡轮式气动马达包括涡轮输出轴、设于所述涡轮输出轴上的涡轮，所述太阳轮位于所述涡轮输出轴一端，并与所述涡轮输出轴形成一体结构，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片。

在本发明一个较佳实施例中，所述涡轮输出轴上分别设有涡轮输出轴上轴承与涡轮输出轴下轴承。

在本发明一个较佳实施例中，所述马达为容积叶片式气动马达，其包括叶片式转子轴，所述叶片式转子轴输出端与所述太阳轮连接，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片。

在本发明一个较佳实施例中，所述马达为容积齿轮式气动马达，其包括齿轮式转子轴，所述齿轮式转子轴输出端与所述太阳轮连接，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片。

在本发明一个较佳实施例中，所述齿轮式转子轴或叶片式转子轴上均设有转子轴上轴承与转子轴下轴承。

在本发明一个较佳实施例中，所述行星架上分别设有行星架上轴承与行星架下轴承。

在本发明一个较佳实施例中，所述行星轮上设有行星轮支柱。

在本发明一个较佳实施例中，所述马达密封腔、输出端密封腔与变速密封腔之间分别由输入端密封***和输出端密封***隔离，所述输入端密封***包括设于马达与变转速传动装置之间的多个O型密封圈，所述输出端密封***包括设于变转速传动装置与水泵之间的双骨架密封组合。

本发明的有益效果是：本发明双动力矿用气动潜水泵适应性强，在两大类气动马达与水泵之间均可匹配减速和增速装置来设计双动力气动潜水泵，能彻底解决对易燃易爆潮湿等恶劣工况中，达到大流量、高扬程排水用泵要求；

双动力传动转矩大，抗冲击性能高，机械效率高，起动灵活，在低气压起动即能排水，水泵性能曲线平坦，能在大流量、高扬程要求下运行；

无论匹配减速和增速装置均能直联柔性传动，达到外形体积小巧、结构紧凑，具有一体美观性、实用性；

核心受力部位、抗冲击部位、易损坏部件（如轴、齿轮等）均采用高强度材料加工，并进行热处理或调质处理，严格按高精度要求、高标准装配要求来保证产品质量和整机性能达标；

整机分隔为三个密封腔，输入端密封***和输出端密封***隔离，密封性能可靠，确保能潜入水下工作；

配套适应性好，组装联接性可靠，更换极少零部件，即能适应用户需求整体外观协调一致。

附图说明

图1是本发明双动力矿用气动潜水泵一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明双动力矿用气动潜水泵另一较佳实施例的结构示意图；

图3是图1所示的双动力矿用气动潜水泵中变转速传动装置的结构示意图；

图4是现有涡轮式气动潜水泵的性能曲线图；

图5是本发明的双动力矿用气动潜水泵的性能曲线图；

附图中各部件的标记如下：1、马达，2、水泵，3、变转速传动装置，4、O型密封圈，5、双骨架密封组合，6、行星架，7、太阳轮，8、行星轮，9、内齿圈，10、涡轮输出轴，11、涡轮，12、涡轮输出轴上轴承，13、涡轮输出轴下轴承，14、动力轴，15、叶轮片，16、叶片式转子轴，17、转子轴上轴承，18、转子轴下轴承，19、行星架上轴承，20、行星架下轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1-图3，本发明实施例包括：

一种双动力矿用气动潜水泵，包括：马达1、水泵2，所述马达1与水泵2之间设有一变转速传动装置3，所述马达1与变转速传动装置3之间形成一马达密封腔，所述水泵2与变速传动装置之间形成一输出端密封腔，所述马达密封腔与输出端密封腔之间形成一变速密封腔。

所述马达密封腔、输出端密封腔与变速密封腔之间分别由输入端密封***和输出端密封***隔离，所述输入端密封***包括设于马达1与变转速传动装置3之间的多个O型密封圈4，所述输出端密封***包括设于变转速传动装置3与水泵2之间的双骨架密封组合5。

每个腔既能保持独立性，又能服从整机协调工作。这种密封***和传动***交叉设计，合理组合，一体式布置就构成了双动力气动潜水泵新***结构，充分体现了它的专配性、简洁性、可靠性和水泵2配套的互换性。

此种积木式设计理念，可加速新产品的系列化生产。考虑到矿井下水中恶劣工况输入轴两端轴承采用全封闭式带级轴承，输入轴进行高频热处理结构紧凑、配合要求高。能满足支承，承受径向力、轴向力和冲击力的需要。

所述马达1的输出轴与所述变转速传动装置3的输入轴连接，所述变转速传动装置3的输出轴与水泵2的动力轴14连接，所述变转速传动装置3为减速装置或增速装置。在同等耗气量前提下使水泵2能在高扬程、大流量工况下运行，以达到节约能源为目的。

所述变转速传动装置3为一闭式行星减速传动装置，所述闭式行星减速传动装置包括单臂式行星架6，所述行星架6上设有一太阳轮7、多个行星轮8，各行星轮8内侧与太阳轮7啮合连接，各行星齿轮***与一内齿圈9啮合连接。

行星传动与普通齿轮传动比较具有体积小，重量轻，承载能力大，效率高和无脉动、工作平稳等优点。

但也可以是其他减速装置，但外壳设计会打破原设计的一致协调观念；用来降低转速和增大转矩，以满足匹配需要。

本发明的双动力矿用气动潜水泵中可以是涡轮式气动马达，也可以是容积叶片或齿轮式气动马达，马达1到水泵2叶轮之间根据输入和输出转速要求及矿井下水中恶劣工况的综合需要，巧妙分配传动比和精密设计传动件。减速结构优化为高速级和低速级，同时保证输入和输出同心传动保证了整个传动结构的小巧。

本发明的优选实施例一：马达1为涡轮式气动马达，所述涡轮式气动马达包括涡轮输出轴10、设于所述涡轮输出轴10上的涡轮11，所述涡轮输出轴10上分别设有涡轮输出轴上轴承12与涡轮输出轴下轴承13。

所述太阳轮7一体设置于所述涡轮输出轴10一端，所述水泵2包括动力轴14，所述动力轴14与所述行星架6一体设置，所述动力轴14输出端设有叶轮片15。

涡轮输出轴10即为变转速传动装置3的输入轴，变转速传动装置3的输出轴即为水泵2的动力轴14，涡轮输出轴10到动力轴14之间，中间无联轴器，无过渡性法兰，无不对称性，结构紧凑、传动简洁，布局合理；如使用其他减速装置结构，就有不对称性，外形结构大，缺乏紧凑感。

动力轴14与行星架6一体设置，所述行星架6上分别设有行星架上轴承19与行星架下轴承20。行星架6经高频热处理具有足够的抗扭、抗弯和抗冲击性能的机械强度，设置在轴承座内，有两只滚动轴承支承，动力轴14输出端的端盖中两只骨架密封圈密封，运转平稳可靠，如更换泵体与叶轮片15可快速形成系列型号水泵2，是适应客户需求的一大优势，更换易损骨架密封件也特别容易，此也是积木式设计理念的一种体现。

在实施例一中，是采用直联柔性传动，涡轮式气动马达支撑点距离近，加上密封可靠，无泄漏，能量利用率高，使动力部分起动快、灵活（在0.1Mpa时就可起动）运转平稳，转速更加提增在0.5Mpa时负载实测转速可达12000r/min，空载时可达18000r/min。而后通过能量转换装置匹配，减速达到最佳技术参数与优化的水泵2结构组合，使之确保满足气动水泵能在低耗气量，大流量，高扬程的工况下运行，提高了效率，节约了能源。

本发明的优选实施例二：马达1为容积叶片式气动马达，所述容积叶片式气动马达包括叶片式转子轴16，所述叶片式转子轴16上设有转子轴上轴承17与转子轴下轴承18。

所述叶片式转子轴16输出端与所述太阳轮7连接，所述水泵2包括动力轴14，所述动力轴14与所述行星架6一体设置，所述动力轴14输出端设有叶轮片15。

叶片式转子轴16为变转速传动装置3的输入轴，变转速传动装置3的输出轴即为水泵2的动力轴14，叶片式转子轴16到动力轴14之间，中间无联轴器，无过渡性法兰，无不对称性，结构紧凑、传动简洁，布局合理；如使用其他减速装置结构，就有不对称性，外形结构大，缺乏紧凑感。

动力轴14与行星架6一体设置，所述行星架6上分别设有行星架上轴承19与行星架下轴承20。行星架6经高频热处理具有足够的抗扭、抗弯和抗冲击性能的机械强度，设置在轴承座内，有两只滚动轴承支承，动力轴14输出端的端盖中两只骨架密封圈密封，运转平稳可靠，如更换泵体与叶轮片15可快速形成系列型号水泵2，是适应客户需求的一大优势，更换易损骨架密封件也特别容易，此也是积木式设计理念的一种体现。

在实施例二中，是采用直联柔性传动，容积叶片式气动马达支撑点距离近，加上密封可靠，无泄漏，能量利用率高，使动力部分起动快、灵活（在0.1Mpa时就可起动）运转平稳，转速更加提增在0.5Mpa时负载实测转速可达12000r/min，空载时可达18000r/min。而后通过能量转换装置匹配，减速达到最佳技术参数与优化的水泵2结构组合，使之确保满足水泵2能在低耗气量，大流量，高扬程的工况下运行，提高了效率，节约了能源。

本发明的优选实施例三：马达1为容积齿轮式气动马达，所述容积齿轮式气动马达包括齿轮式转子轴，所述齿轮式转子轴上设有转子轴上轴承17与转子轴下轴承18。

所述齿轮式转子轴输出端与所述太阳轮7连接，所述水泵2包括动力轴14，所述动力轴14与所述行星架6一体设置，所述动力轴14输出端设有叶轮片15。

齿轮式转子轴为变转速传动装置3的输入轴，变转速传动装置3的输出轴即为水泵2的动力轴14，齿轮式转子轴到动力轴14之间，中间无联轴器，无过渡性法兰，无不对称性，结构紧凑、传动简洁，布局合理；如使用其他减速装置结构，就有不对称性，外形结构大，缺乏紧凑感。

动力轴14与行星架6一体设置，所述行星架6上分别设有行星架上轴承19与行星架下轴承20。行星架6经高频热处理具有足够的抗扭、抗弯和抗冲击性能的机械强度，设置在轴承座内，有两只滚动轴承支承，动力轴14输出端的端盖中两只骨架密封圈密封，运转平稳可靠，如更换泵体与叶轮片15可快速形成系列型号水泵2，是适应客户需求的一大优势，更换易损骨架密封件也特别容易，此也是积木式设计理念的一种体现。

在实施例三中，是采用直联柔性传动，容积齿轮式气动马达支撑点距离近，加上密封可靠，无泄漏，能量利用率高，使动力部分起动快、灵活（在0.1Mpa时就可起动）运转平稳，转速更加提增在0.5Mpa时负载实测转速可达12000r/min，空载时可达18000r/min。而后通过能量转换装置匹配，减速达到最佳技术参数与优化的水泵2结构组合，使之确保满足水泵2能在低耗气量，大流量，高扬程的工况下运行，提高了效率，节约了能源。

请参阅表1，表1是现有的涡轮式气动潜水泵的在气压为0.4MPa及0.55MPa下的流量与对应扬程的数据：

表1：

请参阅表2，表2是马达1为涡轮式气动马达的双动力矿用气动潜水泵在气压为0.4MPa及0.55MPa下的流量与对应扬程的数据：

表2：

从以上数据可以看出，在原涡轮尺寸、进排位置不变、进气量及耗气量相等条件下，增设行星式减速装置后，极大的递增了泵轴的扭矩，使水泵的有效功率也提高了，同时对比图4和图5，泵性能曲线平坦，能在大流量高扬程范围内运行符合用户需求。

本发明双动力矿用气动潜水泵适应性强，在两大类气动马达1与水泵2之间均可匹配减速和增速装置来设计双动力气动潜水泵，能彻底解决对易燃易爆潮湿等恶劣工况中，达到大流量、高扬程排水用泵要求。

双动力传动转矩大，抗冲击性能高，机械效率高，起动灵活，在低气压起动即能排水，水泵性能曲线平坦，能在大流量、高扬程要求下运行。

无论匹配减速和增速装置均能直联柔性传动，达到外形体积小巧、结构紧凑，具有一体美观性、实用性。

核心受力部位、抗冲击部位、易损坏部件（如轴、齿轮等）均采用高强度材料加工，并进行热处理或调质处理，严格按高精度要求、高标准装配要求来保证产品质量和整机性能达标。

整机分隔为三个密封腔，输入端密封***和输出端密封***隔离，密封性能可靠，能确保潜入水下工作的特点。

配套适应性好，组装联接性可靠，更换极少零部件，即能适应用户需求整体外观协调一致。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种双动力矿用气动潜水泵，其特征在于，包括：马达、水泵，所述马达与水泵之间设有一变转速传动装置，所述马达与变转速传动装置之间形成一马达密封腔，所述水泵与变速传动装置之间形成一输出端密封腔，所述马达密封腔与输出端密封腔之间形成一变速密封腔，所述马达的输出轴与所述变转速传动装置的输入轴连接，所述变转速传动装置的输出轴与水泵的动力轴连接；

其中，马达为涡轮式气动马达、容积叶片式气动马达或容积齿轮式气动马达；

所述马达密封腔、输出端密封腔与变速密封腔之间分别由输入端密封***和输出端密封***隔离，所述输入端密封***包括设于马达与变转速传动装置之间的多个O型密封圈，所述输出端密封***包括设于变转速传动装置与水泵之间的双骨架密封组合；

所述变转速传动装置为一闭式行星减速传动装置，其包括行星架，所述行星架上设有一太阳轮、多个行星轮，各行星轮内侧与太阳轮啮合连接，各行星齿轮***与一内齿圈啮合连接；

所述马达为涡轮式气动马达，其包括涡轮输出轴、设于所述涡轮输出轴上的涡轮，所述太阳轮位于所述涡轮输出轴一端，并与所述涡轮输出轴形成一体结构，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片；

所述马达或为容积叶片式气动马达，其包括叶片式转子轴，所述叶片式转子轴输出端与所述太阳轮连接，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片；

所述马达或为容积齿轮式气动马达，其包括齿轮式转子轴，所述齿轮式转子轴输出端与所述太阳轮连接，所述动力轴与所述行星架一体设置，所述动力轴输出端设有叶轮片。

2.根据权利要求1所述的双动力矿用气动潜水泵，其特征在于，所述涡轮输出轴上分别设有涡轮输出轴上轴承与涡轮输出轴下轴承。

3.根据权利要求1所述的双动力矿用气动潜水泵，其特征在于，所述马达的转子轴上均设有转子轴上轴承与转子轴下轴承。

4.根据权利要求1所述的双动力矿用气动潜水泵，其特征在于，所述行星架上分别设有行星架上轴承与行星架下轴承。

5.根据权利要求1所述的双动力矿用气动潜水泵，其特征在于，所述行星轮上设有行星轮支柱。