正壓束管輸氣泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種礦井井下氣體采樣及輸送設(shè)備，特別涉及一種正壓束管輸氣泵。包括底座，底座上配裝有防爆電機和機箱，機箱的兩端安裝有泵頭，泵頭內(nèi)設(shè)置有隔膜和閥板，閥板上設(shè)置有進(jìn)氣門和排氣門，機箱內(nèi)設(shè)置曲軸，曲軸連接連桿托盤，連桿托盤與泵頭內(nèi)的隔膜相連接，連桿托盤與閥板之間形成可變?nèi)莘e的隔膜工作泵腔，曲軸的末端安裝飛輪扇，機箱的端蓋上設(shè)置散點式飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)口，機箱底部設(shè)置飛輪扇氣流出風(fēng)口。本實用新型解決了氣體輸送速度過慢、氣體輸送距離有限的問題，保證了檢測端采樣氣體的純凈，能夠有效的幫助工作人員發(fā)現(xiàn)判斷管束損壞與漏氣情況，提高系統(tǒng)能力，增加了工作效率和維修效率。
【專利說明】正壓束管輸氣泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種礦井井下氣體采樣及輸送設(shè)備，特別涉及一種正壓束管輸氣栗。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，在我國開采的煤礦中，存在自燃發(fā)火危險的礦井占總礦井?dāng)?shù)的70%左右，自燃發(fā)火煤層占累計可采煤層數(shù)的80%，且自燃火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)占礦井火災(zāi)總數(shù)的94%以上。因此，自燃發(fā)火事故的預(yù)防必然成為煤礦安全研究的重點。及時準(zhǔn)確地發(fā)出火災(zāi)早期預(yù)報，不僅可以及時采取防滅火措施，將火災(zāi)事故消除于萌芽狀態(tài)，而且還可以減少防滅火造成的經(jīng)濟(jì)損失，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。
[0003]研究表明，煤的自燃發(fā)展，一般要經(jīng)過三個時期，即潛伏期(也稱準(zhǔn)備期)、自熱期、燃燒期。在潛伏期，煤體溫度與周圍環(huán)境溫度基本沒有什么變化，但煤的著火溫度降低，化學(xué)活性增強。進(jìn)入自燃期，煤的氧化速度增加，并分解出水、二氧化碳和一氧化碳。氧化生成熱開始使煤體溫度升高，當(dāng)煤溫超過自熱的臨界值(60-80°C)時，煤溫將急劇上升，氧化速度加快，并出現(xiàn)煤的干餾，生成碳?xì)浠衔?CmHn)、氫氣(H2)及一氧化碳(CO)等可燃?xì)怏w。這時也是防火滅火最關(guān)鍵的時期。如果此時不及時采取一些防滅火措施，煤溫將繼續(xù)上升至著火溫度而進(jìn)入燃燒期。
[0004]煤在氧化自燃過程中，不僅放出一定的熱量，而且還會發(fā)生熱反應(yīng)釋放出CO、C2H4和C2H6等碳?xì)浠衔?，且分解的氣體成分及其濃度與煤溫之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。因此直接檢測煤的熱解氣體產(chǎn)物在空氣中成分濃度變化即可判斷煤的自燃發(fā)展程度，以便進(jìn)行火災(zāi)的早期預(yù)報。
[0005]目前，煤礦礦井安全束管監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)開始在煤礦中得到越來越多的普及和應(yīng)用。
[0006]礦井安全束管監(jiān)測系統(tǒng)是借助束管將井下各處的空氣抽取、匯總到指定地點，再借助色譜監(jiān)測裝置對管束所采集的空氣樣本進(jìn)行分析，實現(xiàn)對CO、CO2, CH4, C2H4, C2H6, 02、N2等氣體含量的在線監(jiān)測，其分析結(jié)果在以實時監(jiān)測報告、分析日報兩種方式提供數(shù)據(jù)的同時，亦可自動存入數(shù)據(jù)庫中，以便今后對某種氣體含量的變化趨勢進(jìn)行分析，從而實現(xiàn)了對礦井自燃火災(zāi)的早期預(yù)報。
[0007]在實際監(jiān)測采樣工作過程中，為了將井下的氣體樣本輸送至指定地點，需要借助各種抽氣裝置來實現(xiàn)氣體樣本的連續(xù)抽取工作。
[0008]現(xiàn)有的各種束管監(jiān)測系統(tǒng)都是采用負(fù)壓抽氣采樣的方式，即使用抽氣泵或者真空泵來完成井下氣體連續(xù)抽取采樣的工作，這也是目前國內(nèi)外束管監(jiān)測系統(tǒng)采用的主要氣體采樣方案。但無論是在理論上還是實際應(yīng)用中，負(fù)壓抽氣采樣都存在幾個難以克服的困難:
1、氣體輸送速度緩慢:當(dāng)采用負(fù)壓抽取井下氣體樣本時，因為氣體輸送壓力不會超過一個大氣壓，所以當(dāng)輸送距離變長時，增加的管道阻力會極大的減緩氣體輸送速度。2、氣體輸送距離受限:負(fù)壓抽氣壓力的極限是一個大氣壓，這就導(dǎo)致了氣體管束輸送距離的極限。這對于深層煤井中的氣體采樣工作造成了很大困難。3、采樣氣體易被沿途氣體污染:如果管束的某些部位發(fā)生破損或者泄漏時，于束管內(nèi)部是負(fù)壓狀態(tài)，導(dǎo)致外界環(huán)境氣體很容易被吸入束管內(nèi)，從而造成了檢測地點樣本氣體與泄漏處氣體的混合，污染了樣本氣體，進(jìn)而影響氣體的分析結(jié)果。4、束管的損壞與泄露難以被發(fā)現(xiàn):因為是地上負(fù)壓抽氣，即使束管上某處破損或者泄露，負(fù)壓泵依然能正常工作，地面工作人員難以覺察到束管的損壞進(jìn)而導(dǎo)致檢測人員對井下情況產(chǎn)生誤判。
[0009]專利號為CN202348627U的專利申請?zhí)岢隽艘环N束管輸氣泵，包括底座，底座上配裝防爆電機和機箱，機箱的兩端接有泵頭，其中，機箱內(nèi)設(shè)置有曲軸和連桿，泵頭內(nèi)有進(jìn)氣門、排氣門和隔膜，隔膜與連桿相連接。該專利雖然解決了氣體輸送速度過慢的問題，有效避免輸送過程中環(huán)境氣體的混入，能容易的判斷出束管的損壞漏氣部分，提高了維護(hù)效率，同時保證了檢測結(jié)果的及時有效，但是泵頭的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性得不到保證，且電流過大，工作溫度過高，導(dǎo)致連桿軸承的正常工作溫度過高，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。在研發(fā)過程中，也通過在曲軸末端増加飛輪用以降低電流和負(fù)荷，但是由于溫度過高導(dǎo)致軸承燒壞。因此，功率負(fù)載不穩(wěn)和散熱不良一直是發(fā)展這種泵機的兩大難題。
實用新型內(nèi)容
[0010]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型要解決的問題是:提供一種能夠采用正壓輸送氣體方式的設(shè)備，以解決氣體輸送速度過慢、氣體輸送距離有限的問題，保證檢測端采樣氣體的純凈，能夠有效的幫助工作人員發(fā)現(xiàn)判斷管束損壞與漏氣情況，提高系統(tǒng)能力，増加工作效率和維修效率，有效降低工作溫度，延長使用壽命的正壓束管輸氣泵。
[0011]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0012]所述的正壓束管輸氣泵，包括底座，底座上配裝有防爆電機和機箱，機箱的兩端安裝有泵頭，泵頭內(nèi)設(shè)置有隔膜和閥板，閥板上設(shè)置有進(jìn)氣門和排氣門，機箱內(nèi)設(shè)置曲軸，曲軸連接連桿托盤，連桿托盤與泵頭內(nèi)的隔膜相連接，連桿托盤與閥板之間形成可變?nèi)莘e的隔膜工作泵腔，曲軸的末端安裝飛輪扇，機箱的端蓋上設(shè)置散點式飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ，機箱底部設(shè)置飛輪扇氣流出風(fēng)ロ。
[0013]所述的正壓束管輸氣泵采用地下正壓輸送氣體，克服了負(fù)壓抽氣最大ー個大氣壓力的限制，從根本上解決了采樣氣體輸送速度過慢，氣體輸送距離受限的問題，實現(xiàn)了氣體的快速輸送和長距離輸送，保證了氣體樣本到達(dá)地面工作站時的可靠性，確保工作人員及時的發(fā)現(xiàn)束管管路的泄露問題，保證了對束管破損的快速檢查以及及時維護(hù)。曲軸的末端裝有一個飛輪扇，飛輪扇旋轉(zhuǎn)時一方面可以穩(wěn)定由于連桿托盤作往復(fù)運動時阻力不同而導(dǎo)致的功率不穩(wěn)；另ー方面可以將機箱飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ處的空氣吸入，然后通過自身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心カ把空氣通過出風(fēng)ロ排出機箱,過程中所形成的空氣對流對曲軸軸承和電機起到良好的散熱和降溫效果。另外在機箱底部的飛輪扇氣流出風(fēng)ロ到泵頭有通道連接，這個設(shè)計可以將有飛輪扇排出的機箱散熱空氣再次吹向兩個泵頭，通過散熱風(fēng)和散熱片的配合，可以對由空氣壓縮而升高溫度的泵頭起到非常好的散熱效果。飛輪扇與通風(fēng)道的設(shè)計，實質(zhì)上是把電機不穩(wěn)定的動能儲存起來，并將一部分轉(zhuǎn)化為風(fēng)能對泵機的兩處發(fā)熱源進(jìn)行兩次降溫。
[0014]其中，優(yōu)選方案為:[0015]泵頭的外部設(shè)置有泵頭蓋，泵頭蓋外設(shè)置散熱片。泵頭蓋可以對泵頭起到保護(hù)作用，防止井下惡劣環(huán)境對設(shè)備造成損害，并且散熱片對壓縮空氣所聚集的熱量起到散熱作用。
[0016]所述的飛輪扇包括飛輪扇主體，飛輪扇主體上設(shè)置有飛輪扇葉片，飛輪扇葉片上安裝飛輪扇端片。飛輪扇主體上有扇輪葉片，飛輪主體設(shè)計為較大的質(zhì)量屬性，并且與軸承端緊靠在一起，以提高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。為提高工作效率又加上了飛輪扇端片，克服短路氣流的影響。
[0017]所述的飛輪扇葉片呈放射狀等距離分布設(shè)置在飛輪扇主體上。束管輸氣泵工作時對旋轉(zhuǎn)方向不做要求，因此，將飛輪扇葉片做成直的放射狀等距分布，以適應(yīng)任意旋轉(zhuǎn)方向的現(xiàn)場使用要求。既保證了飛輪扇的較大質(zhì)量要求，滿足了泵頭穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的要求，同時又增加了一個經(jīng)過軸承的強迫氣流。
[0018]所述的飛輪扇主體上設(shè)置后進(jìn)風(fēng)口，飛輪扇端片上設(shè)置進(jìn)風(fēng)口。增加了散熱功能，降低了軸承工作溫度，延長了正壓束管輸氣泵的使用壽命。
[0019]所述的飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)口與飛輪扇主體上設(shè)置的后進(jìn)風(fēng)口相對應(yīng)。
[0020]所述的機箱內(nèi)設(shè)置排氣通道，排氣通道與泵體的內(nèi)腔相通。
[0021]所述的飛輪扇氣流出風(fēng)口設(shè)置在排氣通道的末端，飛輪扇氣流出風(fēng)口的開口方向與泵頭蓋外的散熱片相對應(yīng)。束管輸氣泵運轉(zhuǎn)時，周圍空間的空氣在飛輪扇的離心作用下，中心部位形成低壓區(qū)，外界的空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入泵體內(nèi)，然后在泵體內(nèi)經(jīng)過軸承、連桿等機件，將熱量帶走，在飛輪扇形成的氣壓下，氣流經(jīng)過導(dǎo)氣通道經(jīng)過飛輪扇氣流出風(fēng)口吹向泵頭散熱片，又一次將泵頭散熱片的壓縮氣體產(chǎn)生的熱量帶走。
[0022]所述的機箱兩側(cè)并列設(shè)置2-8組連桿托盤，每個連桿托盤均與相對應(yīng)泵頭內(nèi)的隔膜相連接。實現(xiàn)了機箱通過一個曲軸的運動控制控制多組泵頭，大大增加了工作效率。
[0023]本實用新型所具有的有益效果是:
[0024]所述的正壓束管輸氣泵由原來的地上負(fù)壓抽取氣體改為地下正壓輸送氣體，沒有了負(fù)壓抽氣最大一個大氣壓力的限制，從根本上解決了采樣氣體輸送速度過慢，氣體輸送距離受限的問題，實現(xiàn)了氣體的快速輸送和長距離輸送。在輸送氣體過程中，如果管道破損漏氣，負(fù)壓抽氣會將沿途環(huán)境氣體一起抽入管束中，而正壓輸氣則完全避免了這個問題，保證了氣體樣本到達(dá)地面工作站時的可靠性。另外如果管道破裂，正壓輸氣的地面工作末端會出現(xiàn)明顯的出氣壓強變低的現(xiàn)象，而負(fù)壓抽氣則不會出現(xiàn)，這樣可以確保工作人員及時的發(fā)現(xiàn)束管管路的泄露問題，保證了對束管破損的快速檢查以及及時維護(hù)。另外泵機中關(guān)于飛輪扇與通風(fēng)道的設(shè)計，解決了泵機實際運行中的功率不穩(wěn)，散熱不良的問題，提高了工作效率，增加了正壓泵的安全性和可靠性，延長了泵機壽命?？傮w上來說，本實用新型的發(fā)明解決了礦井井下正壓輸氣的最大難題，與以前的負(fù)壓抽氣米樣方案相比，礦井氣體輸送的效率大大提高，氣體樣品的可靠性也明顯提升，另外也極大地方便了地面工作人員對束管的維護(hù)與檢修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本實用新型飛輪扇結(jié)構(gòu)示意圖之一；[0027]圖3為本實用新型飛輪扇結(jié)構(gòu)示意圖之ニ ；
[0028]圖4為本實用新型的風(fēng)道布局示意圖；
[0029]其中:1、底座；2、飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ ；3、泵頭蓋；4、機箱；5、防爆電機；6、曲軸；7、泵頭；8、連桿托盤；9、排氣門；10、進(jìn)氣門；11、隔膜；12、閥板；13、飛輪扇氣流出風(fēng)ロ ；14、飛輪扇；15、飛輪扇主體；16、飛輪扇葉片；17、飛輪扇端片；18、后進(jìn)風(fēng)ロ ；19、進(jìn)風(fēng)ロ ；20、
排氣通道；21、隔膜工作泵腔；22、端蓋；23、泵體；24、散熱片。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做進(jìn)ー步描述:
[0031]如圖1-圖4所示，本實用新型所述的正壓束管輸氣泵，包括底座1，底座I上配裝有防爆電機5和機箱4，機箱4的兩端安裝有泵頭7，泵頭7內(nèi)設(shè)置有隔膜11和閥板12，閥板12上設(shè)置有進(jìn)氣門10和排氣門9，機箱4內(nèi)設(shè)置曲軸6，曲軸6連接連桿托盤8，連桿托盤8與泵頭內(nèi)的隔膜11相連接，連桿托盤8與閥板12之間形成可變?nèi)莘e的隔膜工作泵腔21，曲軸6的末端安裝飛輪扇14，機箱4的端蓋22上設(shè)置散點式飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ 2，機箱4底部設(shè)置飛輪扇氣流出風(fēng)ロ 13。
[0032]其中優(yōu)選，泵頭7的外部設(shè)置有泵頭蓋3，泵頭蓋3外設(shè)置散熱片。飛輪扇14包括飛輪扇主體15，飛輪扇主體15上設(shè)置有飛輪扇葉片16，飛輪扇葉片16上安裝飛輪扇端片17，飛輪扇葉片16呈放射狀等距離分布設(shè)置在飛輪扇主體15上，飛輪扇主體15上設(shè)置后進(jìn)風(fēng)ロ 18，飛輪扇端片17上設(shè)置進(jìn)風(fēng)ロ 19，飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ 2與飛輪扇主體15上設(shè)置的后進(jìn)風(fēng)ロ 18相對應(yīng)。所述的機箱4內(nèi)設(shè)置排氣通道20，排氣通道20與泵體23的內(nèi)腔相通。飛輪扇氣流出風(fēng)ロ 13設(shè)置在排氣通道20的末端，飛輪扇氣流出風(fēng)ロ 13的開ロ方向與泵頭蓋3外的散熱片24相對應(yīng)。機箱4兩側(cè)并列設(shè)置2-8組連桿托盤8，每個連桿托盤8均與相對應(yīng)泵頭內(nèi)的隔膜11相連接。
[0033]工作原理:
[0034]所述的正壓束管輸氣泵在防爆電機5的驅(qū)動下，機箱4內(nèi)的曲軸6帶動連桿托盤8作往復(fù)運動。在連桿托盤8的帶動下，當(dāng)隔膜11逼近曲軸6方向運動時，泵頭隔膜腔內(nèi)氣壓變低，通過進(jìn)氣門10吸入氣體；隔膜遠(yuǎn)離曲軸6方向運動吋，隔膜11壓縮腔內(nèi)空氣，經(jīng)壓縮過后的高壓氣體有排氣門9排出。圖4的箭頭方向為飛輪扇氣流的流動方向，在曲軸6旋轉(zhuǎn)吋，同時帶動飛輪扇14轉(zhuǎn)動，飛輪扇14的高速轉(zhuǎn)動一方面可以吸收動能穩(wěn)定功率負(fù)載，另一方面利用離心カ從進(jìn)風(fēng)ロ 2吸入空氣，然后從出風(fēng)ロ 13吹出空氣實現(xiàn)對曲軸6和泵頭蓋3兩次散熱的功能。泵頭7外面設(shè)置有泵頭蓋3。泵頭蓋3可以對泵頭7起到保護(hù)作用，防止井下惡劣環(huán)境對設(shè)備造成損害。泵頭蓋3上有散熱片設(shè)計，配合出風(fēng)ロ 13可以起到對泵頭良好的散熱效果。
[0035]本實用新型的運動部件及密封部件均采用耐磨材料制作，能保證束管輸氣泵長期連續(xù)正常工作，另外采取防爆措施，配用防爆電機5，保證在易燃易爆的工作環(huán)境中能夠正常工作。
[0036]本實用新型運行時，進(jìn)氣管道的空氣被隔膜11運動產(chǎn)生的負(fù)壓通過進(jìn)氣門10吸入隔膜腔內(nèi)，然后隔膜11的反向運動壓縮腔內(nèi)氣體，使之氣壓變高然后通過排氣門9推出到出氣管道，實現(xiàn)了負(fù)壓抽氣同時正壓輸氣的功能。這樣從根本上解決了氣體輸送速度過慢，氣體輸送距離受限的問題，實現(xiàn)了氣體的快速傳輸和長距離傳輸。另外也防止了氣體樣本傳輸過程中由于管道破損而混入沿途氣體的問題，并且能幫助地面工作人員發(fā)現(xiàn)束管泄露的問題，提高了工作效率和維護(hù)效率，讓氣體樣本的檢測能更加快速可靠。飛輪扇與通風(fēng)道解決了泵機實際運行中的功率不穩(wěn)，散熱不良的問題，提高了工作效率，増加了正壓泵的安全性和可靠性，延長了泵機壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種正壓束管輸氣泵，包括底座(1)，底座(I)上配裝有防爆電機(5)和機箱(4)，其特征在于:機箱(4)的兩端安裝有泵頭(7)，泵頭(7)內(nèi)設(shè)置有隔膜(11)和閥板(12)，閥板(12)上設(shè)置有進(jìn)氣門(10)和排氣門(9)，機箱(4)內(nèi)設(shè)置曲軸(6)，曲軸(6)連接連桿托盤(8)，連桿托盤(8)與泵頭內(nèi)的隔膜(11)相連接，連桿托盤(8)與閥板(12)之間形成可變?nèi)莘e的隔膜工作泵腔(21)，曲軸(6)的末端安裝飛輪扇(14)，機箱(4)的端蓋(22)上設(shè)置散點式飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ(2)，機箱(4)底部設(shè)置飛輪扇氣流出風(fēng)ロ(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的泵頭(7)的外部設(shè)置有泵頭蓋(3)，泵頭蓋(3)外設(shè)置散熱片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的飛輪扇(14)包括飛輪扇主體(15)，飛輪扇主體(15)上設(shè)置有飛輪扇葉片(16)，飛輪扇葉片(16)上安裝飛輪扇端片(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的飛輪扇葉片(16)呈放射狀等距離分布設(shè)置在飛輪扇主體(15)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的飛輪扇主體(15)上設(shè)置后進(jìn)風(fēng)ロ( 18)，飛輪扇端片(17)上設(shè)置進(jìn)風(fēng)ロ( 19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的飛輪扇氣流進(jìn)風(fēng)ロ(2)與飛輪扇主體(15)上設(shè)置的后進(jìn)風(fēng)ロ(18)相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的機箱(4)內(nèi)設(shè)置排氣通道(20)，排氣通道(20)與泵體(23)的內(nèi)腔相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的飛輪扇氣流出風(fēng)ロ(13)設(shè)置在排氣通道(20)的末端，飛輪扇氣流出風(fēng)ロ(13)的開ロ方向與泵頭蓋(3)外的散熱片相對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓束管輸氣泵，其特征在于:所述的機箱(4)兩側(cè)并列設(shè)置2-8組連桿托盤(8 )，每個連桿托盤(8 )均與相對應(yīng)泵頭內(nèi)的隔膜(11)相連接。
【文檔編號】F04B45/047GK203384015SQ201320420725
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】白光星, 白念祥 申請人:淄博祥龍測控技術(shù)有限公司