CN111219366B - 一种矿用潜水泵前端自清洗机构 - Google Patents

Abstract

一种矿用潜水泵前端自清洗机构，包括泵体和清洗部；泵体包括外壳、导叶和滤网，导叶设置在外壳内部，滤网设置在外壳下方；清洗部包括活塞缸、清洗管和活塞，活塞缸固定设置在外壳外部，清洗管设置在活塞缸下部，活塞缸内部以滑动的方式设置有活塞；泵体还包括前端盖、叶轮、转轴、导叶、后端盖和底盖；外壳内部设置有导叶，外壳的中轴线上设置有转轴，转轴外套设有叶轮，叶轮设置在导叶内部；能够使矿用潜水泵在使用过程中过滤网不被煤渣堵塞，从而保证泵机组机械密封部件和电机的正常散热冷却，延长机组的使用寿命，提升机组的运行可靠性，降低检修费用。

Description

一种矿用潜水泵前端自清洗机构

技术领域：

本发明涉及矿用潜水泵技术领域，更具体地说是一种矿用潜水泵前端自清洗机构。

背景技术：

矿用潜水泵主要用于煤矿的中央泵房排水、煤矿受水淹灾害后的抢险排水或复矿排水。由于实际工作环境下，矿井水含有煤渣较多，为了保护过流部件，潜水泵前端一般都加装过滤网，对矿水进行过滤，以防止大颗粒煤渣进入流道。但在排水过程中，煤渣经常堵塞潜水泵过滤网，造成潜水泵流量减小甚至断流的情况。若潜水泵出现断流情况，会造成机械密封因冷却润滑失效而损坏以及电机因冷却散热不足而烧毁。

现有技术中对于滤网的清洁常采用可360旋转的刷子，通过刷子将堵塞滤网的煤渣等杂质刷掉，但这种结构需要设置单独的驱动装置，需要人工控制清洁，并且结构比较复杂。另外，刷子本身也容易缠绕杂质，在旋转过程中加剧堵塞情况。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、不需额外驱动结构、自动进行清洗的矿用潜水泵前端自清洗机构。

为实现上述目的，本发明提供的一种矿用潜水泵前端自清洗机构，包括泵体和清洗部；

泵体包括外壳、导叶和滤网，导叶设置在外壳内部，滤网设置在外壳下方；

清洗部包括活塞缸、清洗管和活塞，活塞缸固定设置在外壳外部，清洗管设置在活塞缸下部，活塞缸内部以滑动的方式设置有活塞。

进一步的，泵体还包括前端盖、叶轮、转轴、导叶、后端盖和底盖；外壳上端设置有后端盖，外壳下端设置有前端盖，前端盖下端设置有滤网，滤网下端设置有底盖；外壳内部设置有导叶，外壳的中轴线上设置有转轴，转轴外设置有叶轮，叶轮设置在导叶内部。

进一步的，清洗部还包括清洗管螺栓、弹簧、活塞缸螺栓和清洗支管；活塞缸通过活塞缸螺栓固定设置在外壳外部；活塞缸内部设置有空腔，活塞缸一端设置有进水口，空腔与进水口连通；空腔内部以可滑动的方式设置有活塞，活塞一端设置有弹簧，弹簧的另一端与活塞缸相连；活塞缸中部通过清洗管螺栓连接有清洗管，清洗管下端设置有若干清洗支管，清洗支管均朝向滤网设置。

进一步的，活塞缸一端设置有进水口，导叶上有导叶流道，进水口与导叶流道相连通。

进一步的，前端盖与叶轮之间设置有口环。

进一步的，清洗支管与滤网之间的夹角为30°。

进一步的，清洗管与外壳之间设置有清洗管密封圈，活塞缸与外壳之间设置有活塞缸密封圈。

本发明的有益效果是：

本发明提供的矿用潜水泵前端自清洗机构能够使矿用潜水泵在使用过程中过滤网不被煤渣堵塞，从而保证泵机组机械密封部件和电机的正常散热冷却，延长机组的使用寿命，提升机组的运行可靠性，降低检修费用。

不需要额外的控制结构，利用泵内压力及流量的关系而实现自动的清洗，在需要清洗滤网时自动开始清洗，在不需要清洗滤网时自动停止清洗，使用方便，结构简单高效。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的清洗部结构放大示意图；

附图中：1、活塞缸，2、清洗管，3、滤网，4、前端盖，5、叶轮，6、转轴，7、口环，8、导叶，9、后端盖，10、底盖，11、清洗管螺栓，12、弹簧，13、活塞，14、清洗管密封圈，15、活塞缸密封圈，16、活塞缸螺栓，17、清洗支管，18、外壳，19、空腔，20、进水口。

具体实施方式：

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图1和附图2，对本发明进行更加详细的描述。

本发明提供的矿用潜水泵前端自清洗机构，包括泵体和清洗部；泵体包括外壳18、导叶8和滤网3，导叶8设置在外壳18内部，滤网3设置在外壳18下方；清洗部包括活塞缸1、清洗管2和活塞13，活塞缸1固定设置在外壳18外部，清洗管2设置在活塞缸1下部，活塞缸1内部以滑动的方式设置有活塞13；泵体还包括前端盖4、叶轮5、转轴6、导叶8、后端盖9和底盖10；外壳18上端设置有后端盖9，外壳18下端设置有前端盖4，前端盖4下端设置有滤网3，滤网3下端设置有底盖10；外壳18内部设置有导叶8，外壳18的中轴线上设置有转轴6，转轴6外设置有叶轮5，叶轮5设置在导叶8内部；清洗部还包括清洗管螺栓11、弹簧12、活塞缸螺栓16和清洗支管17；活塞缸1通过活塞缸螺栓16固定设置在外壳18外部；活塞缸1内部设置有空腔19，活塞缸1一端设置有进水口20，空腔19与进水口20连通；空腔19内部以可滑动的方式设置有活塞13，活塞13一端设置有弹簧12，弹簧12的另一端与活塞缸1相连；活塞缸1中部通过清洗管螺栓11连接有清洗管2，清洗管2下端设置有若干清洗支管17，清洗支管17均朝向滤网3设置；活塞缸1一端设置有进水口20，导叶8上有导叶流道，进水口20与导叶流道相连通；前端盖4与叶轮5之间设置有口环7；清洗支管17与滤网3之间的夹角为30°；清洗管2与外壳18之间设置有清洗管密封圈14，活塞缸1与外壳18之间设置有活塞缸密封圈15。

本发明的其中一种实施例如下：

本发明提供一种矿用潜水泵前端自清洗机构，主要以机械结构并利用潜水泵内扬程与流量关系的远离进行自动的自清洁。

根据离心泵特性可知，当功率恒定，流量减小时，水泵产生的扬程会逐渐升高，流量越小，产生的扬程越高；扬程由进出口压差决定，扬程升高时即说明进出口压差也随之升高。

在煤泥堵塞时，会引起进入水泵内的矿井水流量减小，进而引起水泵内扬程升高，即导致水泵内叶轮5出口处压力升高。而叶轮5出口处不断升高的压力，便成为清洗滤网3的驱动力。

本发明包括外壳18，外壳18上部设置后端盖9，外壳18下部设置前端盖4，前端盖4下部设置滤网3，滤网3下部设置底盖10，其中外壳18和滤网3均为圆筒状结构，以上结构组合形成一个下端封闭的圆筒状结构，水能够从滤网3进入，然后流经泵进口，进过流部件流道流向泵出口，并排出。

内部设置有转轴6，在转轴6上套设有叶轮5，在转轴6转动时叶轮5也随之转动；在叶轮5和外壳18之间设置有导叶8；叶轮5的下端与前端盖4之间设置有口环7，一方面防止上部介质回流至下方起到密封作用，另一方防止叶轮5与前端盖4直接接触起到防磨保护作用。

外壳18上设置有通孔，并且在外壳18外部通过活塞缸螺栓16连接有活塞缸1，活塞缸1包括空腔19和进水口20，其中空腔19和进水口20连通，进水口20和外壳18上的通孔连通，水泵内的水介质能够通过通孔和进水孔进入到空腔19内。导叶8设置在外壳18内部，一方面从内部收集叶轮5甩出来的水介质，将部分速度能转变为压力能，并且导叶8上的流道与外壳18通孔连通，水介质能够从流道至通孔。

空腔19内设置有活塞13，空腔19此时被活塞13分隔为两部分，即腔室A和腔室B，与进水口20连通的腔室为腔室A，另一侧的腔室为腔室B；腔室A和腔室B的容量是可变的，但腔室A和腔室B的容积之和是不变的；当活塞13向左移动，此时腔室A变大，腔室B变小；当活塞13向右移动，腔室A变小，腔室B变大；在腔室B内设置有弹簧12，弹簧12一端与活塞缸1相连，另一端与活塞13相连；活塞13能够在空腔19内随意移动，但同时受到弹簧12的牵引限制，在活塞13受力平衡的状态下，活塞13处在偏右靠近进水口20的位置，此时腔室A比腔室B小。

在活塞缸1下部设置有清洗管2，清洗管2通过清洗管螺栓11与活塞缸1固定连接，清洗管2设置在活塞缸1的中部，清洗管2内部设置有流道，清洗管2的流道与活塞缸1的空腔19连通，在活塞13受力平衡的状态下，活塞13处在偏右靠近进水口20的位置，此时腔室A与清洗管2断开，腔室B与腔室A连通。

清洗管2下端设置有若干清洗支管17，清洗支管17的端部设置有开口，用于水介质喷出；清洗支管17与滤网3之间的夹角为30°，在这个角度滤网3上的煤泥堵塞物较为容易被冲掉。且清洗支管17距离滤网3的距离很近，这样从清洗支管17中喷出的水介质的冲击力便不会被滤网3附近的水抵消。

清洗管2与外壳18之间设置有清洗管密封圈14，活塞缸1与外壳18之间设置有活塞缸密封圈15，保证不会因为内部压力较大导致水介质从缝隙中泄露。

水介质的流动路线为两路：

路线一：外界——滤网3——叶轮5——导叶8——矿用潜水泵出水口；

路线二：外界——滤网3——叶轮5——导叶8——活塞缸1——清洗管2——清洗支管17——滤网3；

路线二也存在两种情况：

情况一：外界——滤网3——叶轮5——导叶8——活塞缸1；此时实际扬程小于额定扬程的1.2倍，空腔19内压力较小，不足以压缩弹簧12使活塞13向左移动至清洗管2左侧，此时腔室A仍然小于腔室B，腔室A和清洗管2不连通，水介质不能通过清洗管2喷出；

情况二：外界——滤网3——叶轮5——导叶8——活塞缸1——清洗管2——清洗支管17——滤网3；此时实际扬程大于额定扬程的1.2倍，空腔19内压力较大，足以压缩弹簧12使活塞13向左移动至清洗管2左侧，此时腔室A大于腔室B，腔室A和清洗管2连通，水介质能够通过清洗管2喷出。

本发明的自动清洗实现路线为路线二。

矿用潜水泵启动之后，水从滤网3进入潜水泵，进叶轮5经过导叶8向潜水泵出口移动，同时产生扬程和压力，当实际扬程小于额定扬程的1.1倍时，此时活塞13处在受力平衡状态，腔室A和清洗管2处在断开状态；

滤网3不断过滤煤泥堵塞物，当滤网3逐渐被淤堵后，进入潜水泵的流量减小，此时叶轮5产生的扬程随着流量减小不断升高，泵内压力也随之不断升高，当实际扬程处在额定扬程的1.1倍至1.2倍区间时，活塞13朝向腔室A的一面受到的压力变大，打破了活塞13的受力平衡，活塞13逐渐向左移动；此时腔室A和清洗管2处于初步连通状态，随着流量继续减小，泵内压力也随之不断升高，活塞13逐渐向左移动，腔室A和清洗管2之间连通的程度不断加大；

当进入潜水泵的流量继续减小，此时叶轮5产生的扬程随着流量减小不断升高，泵内压力也随之不断升高，实际扬程超过了额定扬程的1.2倍时，活塞13完全移动至清洗管2的左侧，此时清洗管2与腔室A完全连通，从导叶8、进水口20流过来的水通过清洗管2流向清洗支管17，并朝向滤网3喷出，将滤网3上的煤泥堵塞物冲掉。

当煤泥堵塞物被冲掉后，从滤网3进入潜水泵的流量变大，扬程和压力便随之减小，活塞13逐渐向右移动，当实际扬程小于额定扬程的1.2倍但大于1.1倍时，腔室A和清洗管2之间处于连通状态但连通的程度不断减小，当实际扬程小于额定扬程的1.1倍时，活塞13移动至清洗管2的右侧，腔室A与清洗管2断开，清洗结束；

以额定扬程的1.1倍为开始连通的界限，以额定扬程的1.2倍为完全连通的界限，重复以上过程便实现了自动清洗。

活塞缸1和清洗管2环绕外壳18一周设置有若干个，能够覆盖滤网3足够大的面积。

在其他实施例中，通过更换不同劲度系数的弹簧，可以使活塞13每移动一定距离所受到的力不同，进而改变开始连通和完全连通时的扬程数值，以此来适应不同环境的使用需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种矿用潜水泵前端自清洗机构，包括泵体和清洗部；其特征在于：

所述泵体包括外壳（18）、导叶（8）和滤网（3），所述导叶（8）设置在外壳（18）内部，所述滤网（3）设置在外壳（18）下方；

所述清洗部包括活塞缸（1）、清洗管（2）和活塞（13），所述活塞缸（1）固定设置在外壳（18）外部，所述清洗管（2）设置在活塞缸（1）下部，活塞缸（1）内部以滑动的方式设置有活塞（13）；

泵体还包括前端盖（4）、叶轮（5）、转轴（6）、导叶（8）、后端盖（9）和底盖（10）；所述外壳（18）上端设置有后端盖（9），所述外壳（18）下端设置有前端盖（4），所述前端盖（4）下端设置有滤网（3），所述滤网（3）下端设置有底盖（10）；所述外壳（18）内部设置有导叶（8），所述外壳（18）的中轴线上设置有转轴（6），所述转轴（6）外设置有叶轮（5），所述叶轮（5）设置在导叶（8）内部；

所述清洗部还包括清洗管螺栓（11）、弹簧（12）、活塞缸螺栓（16）和清洗支管（17）；所述活塞缸（1）通过活塞缸螺栓（16）固定设置在外壳（18）外部；所述活塞缸（1）内部设置有空腔（19），所述活塞缸（1）一端设置有进水口（20），所述空腔（19）与进水口（20）连通；所述空腔（19）内部以可滑动的方式设置有活塞（13），所述活塞（13）一端设置有弹簧（12），所述弹簧（12）的另一端与活塞缸（1）相连；所述活塞缸（1）中部通过清洗管螺栓（11）连接有清洗管（2），所述清洗管（2）下端设置有若干清洗支管（17），所述清洗支管（17）均朝向滤网（3）设置；

所述导叶（8）上有导叶流道，所述进水口（20）与导叶流道相连通。

2.根据权利要求1所述的矿用潜水泵前端自清洗机构，其特征在于：所述前端盖（4）与叶轮（5）之间设置有口环（7）。

3.根据权利要求1所述的矿用潜水泵前端自清洗机构，其特征在于：所述清洗支管（17）与滤网（3）之间的夹角为30°。

4.根据权利要求1所述的矿用潜水泵前端自清洗机构，其特征在于：所述清洗管（2）与外壳（18）之间设置有清洗管密封圈（14），所述活塞缸（1）与外壳（18）之间设置有活塞缸密封圈（15）。