适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置及系统的制作方法

1.本发明涉及水泵汽蚀和流体力学技术领域，尤其涉及一种适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置及系统。


背景技术：

2.煤矿安全生产有四大要件，俗称煤矿四大件：提升、通风、排水、压风。可见排水系统对煤矿安全生产极为重要。煤矿排水的设备为离心式水泵，通常水泵安置于水仓上方，起动前必须将水泵入水管和泵腔内注满水才能进入运行状态，否则水泵转动时将无法吸水，形成“干烧”，严重影响水泵的使用寿命。水泵每次起动都要灌水，这一工作通常由射流泵或真空泵完成，它们的工作原理不同，但都能使水泵工作腔达到一定的真空度，将水吸入水泵工作腔和吸水管，保证水泵正常启动。为防止水泵停止时吸水管内水倒流，通常会在吸水管底部安装底阀，用于提高真空泵、射流泵的工作效率，缩短灌水时间，同时在真空泵、射流泵故障时可实现人工灌水。因此真空泵、射流泵是辅助水泵启动的重要设备。然而，这种该控制方式也存在以下问题：
3.1)由于水泵存在盘根漏水、密封老化、密闭不实等问题，真空泵、射流泵无法将泵腔形成真空，从而使水泵无法注水或注水时间过长，使水泵无法正常工作。
4.2)由于水泵通常安置在水面上方几米处，水泵汽蚀余量小，造成水泵运行时进水口压力小于出水口压力，水泵腔内会产生汽蚀现象，汽蚀现象产生的冲击压力易使叶轮表面出现剥离，破坏叶轮动平衡，叶轮运行时会产生震动、噪音，降低水泵的工作效率和使用寿命，影响水泵的安全运行。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置及系统。
6.本发明的一个目的，是提供了一种煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置，采用如下的技术方案：包括负压储水罐和负压进水管，所述负压储水罐可选地在顶部或底部开设有进水口，所述负压进水管的第一端伸入下水仓的液面以下，所述负压进水管的第二端与所述进水口连通，当所述进水口设于所述负压储水罐的底部时，所述负压进水管的第二端自罐底部延伸罐顶部；所述负压储水罐的下端一侧设有出水口，所述出水口通过出水管与水泵的进水口连通；所述负压储水罐的顶端设有补液管和排气管，所述补液管与补水机构连通，用于向所述负压储水罐内补水，所述排气管用于向外排气，所述负压储水罐上设有水位传感器，用于检测所述负压储水罐内的水位。
7.作为优化方案,所述补液管包括自动补水管和手动补水管，所述自动补水管上设有电动补水阀，所述手动补水管上设有手动补水阀，所述自动补水管和手动补水管的末端通过第一三通件相连通，并与所述补水机构的送水管连通。
8.作为优化方案,所述排气管包括自动排气管和手动排气管，所述自动排气管上设
有电动排气阀，所述手动排气管上设有手动排气阀，所述自动排气管和手动排气管的末端通过第二三通件相连通，并可向外排气。
9.作为优化方案，所述负压储水罐上设有水位传感器。
10.作为优化方案，所述负压储水罐上设有负压传感器。
11.作为优化方案，所述出水管上设有流量传感器。
12.作为优化方案，所述负压储水罐上设有流量传感器。
13.作为优化方案，所述负压储水罐上设置有排污口，所述排污口可选的设置在负压储水罐的侧面或负压储水罐底部。
14.作为优化方案，所述负压储水罐设置有排污口，所述排污口可选的设置在负压储水罐的侧面或底部。
15.作为优化方案，所述所述负压储水罐底板上设有手动排水阀。
16.本发明的另一个目的，是提供一种适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除系统，本系统包括本发明所述的适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.本发明的煤矿井下水泵免灌无底阀汽蚀消除装置，前置了水泵的吸水水位，装置内的液面始终高于水泵平面，提高了水泵装置汽蚀余量，降低或消除汽蚀现象对水泵的危害。在水泵启动前腔体内始终充满液体，无需灌水，可以省去真空泵、射流泵、优化了控制流程，同时本装置省去底阀，消除底阀损坏无法灌水及底阀维修过程的安全隐患，达到水泵快速启动安全运行的目的。
19.本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除系统，能够实时地、有效地、自动地控制所述适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置的运行，实现各阶段中负压储水罐的内液位的精准控制。
附图说明
20.图1为本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置一种实施例的右视图；
21.图2为本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置一种实施例的左视图；
22.图3为本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置一种实施例的主视图；
23.图4为本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置一种实施例的俯视图；
24.图5本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置另一种实施例的剖视图；
25.其中，1-负压储水罐、2-负压进水管、3-进水口、4-出水管、5-水泵、6-补液管、7-排气管、8-第一三通件、9-第二三通件、10-水位传感器、11-负压传感器、12-流量传感器、13-排污口，14-手动排水阀、
26.61-自动补水管、62-手动补水管、63-电动补水阀、64-手动补水阀、
27.71-自动排气管、72-手动排气管、73-电动排气阀、74-手动排气阀。
具体实施方式
28.以下，为了便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现参照附图来做进一步说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
29.在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
30.实施例一：
31.请参考图1-4，为本发明的适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置多个角度的结构示意图,本装置包括负压储水罐1和负压进水管2，负压储水罐1可以为密封金属罐，当然，其形状也不限于圆柱体结构。本实施例中，负压储水罐1在其顶部开设有进水口3，负压进水管2的第一端伸入下水仓的液面以下，负压进水管2的第二端与进水口3连通，用于在罐内形成负压时，向负压储水罐1内蓄水。在负压储水罐1的下端一侧设有出水口，出水口通过出水管4与水泵5的进水口连通。负压储水罐1的顶端设有补液管6和排气管7，补液管6与补水机构连通，用于向负压储水罐1内补水，排气管7用于向外排气。负压储水罐1上设有水位传感器10，水位传感器10用于检测负压储水罐1内的水位是否符合水泵启动的要求水位。
32.通常状态下，补液管6和排气管7均处于关闭状态，本实施例在运行过程中，需要满足负压储水罐1内最低水位始终要高于出水管2内的最高水位。因而在水泵启动前，水位传感器10检测负压储水罐1内水位情况，若水位低于水泵启动要求时，同时打开补液管6和排气管7，补液管6通过补水机构，如生产用供水管路向负压储水罐1腔内补水，负压储水罐1腔内气体通过排气管7向外排出。当负压储水罐1内水位达到水泵启动要求时，关闭补液管6和排气管7，水泵可以启动。
33.水泵启动后负压储水罐1内水位急速下降会在罐体内产生负压，大气压强把下水仓内水通过负压进水管2压入负压储水罐1，从而形成连续抽水。当水泵停止运行时，负压储水罐1内负压逐步降低，负压储水罐1内水位上升，直到罐内外压强一致时，水位停止上升。
34.在本实施例中，补液管6包括自动补水管61和手动补水管62，自动补水管61上设有电动补水阀63，手动补水管62上设有手动补水阀64，自动补水管61和手动补水管62的末端通过第一三通件8相连通，并与补水机构的送水管连通。本实施例分别设置自动补水管61和作为备用的手动补水管62，可以根据实际需求进行自动启动或选择手动启动，便于现场施工。
35.同样的，排气管7包括自动排气管71和作为备用的手动排气管72，自动排气管71上设有电动排气阀73，手动排气管72上设有手动排气阀74，自动排气管71和手动排气管72的末端通过第二三通件9相连通，并可向外排气。
36.在本实施例中，负压储水罐1上设有负压传感器11，负压传感器11用于检测负压储水罐1内负压值，防止负压储水罐1内密封不到位，造成装置失灵，影响水泵正常使用。
37.在本实施例中，出水管2上设有流量传感器12，流量传感器12用于检测出水管2中流量，流量过低，则说明负压储水罐1水位较低，则容易造成水泵“干烧”，流量传感器12在水泵运行时检测，水泵停止时不检测。
38.在本实施例中，负压储水罐1设置有排污口13，排污口13可选的设置在负压储水罐1的侧面或底部。排污口13用于负压储水罐1内部检修和排出负压储水罐1内部淤泥或异物。
39.在本实施例中，还设有排水手动阀13，排水手动阀13用于排出负压储水罐1内积水，从而方便负压储水罐1内部检修和位置移动。
40.综上所述，本装置结构简单，不仅提高了水泵运行的可靠性，且对煤矿安全生产具有重要意义，由于本装置内始终充满水，水的液位始终高于水泵的最高液位，所以水泵启动前腔体内始终充满液体，启动前无需真空泵、射流泵对水泵抽真空，也不需要底阀防止灌水倒流。同时由于装置内液体平面高于水泵平面，提高了水泵装置汽蚀余量，有效的克服汽蚀现象对水泵的危害，提高了水泵的使用寿命和工作效率。
41.实施例二：
42.请参阅图5，为本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置另一种实施例的剖视图，本实施例与实施例一的主要区别在于，本实施例中，负压储水罐1的进水口3设置在罐底部，负压进水管2与进水口3连通后，负压进水管2的第二端自罐底部延伸罐顶部。此种情况下，仍然可以有效的利用负压储水罐1内形成的负压将下水仓内的水抽取到罐体内，从而从而形成连续抽水的效果。
43.本发明还提供了一种包含上述实施例一或实施例二的适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除系统，以更好地实现本发明的目的。本发明适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除系统，可采用plc-触屏自动控制系统和动力控制模块对本装置进行程序控制，plc-触屏自动控制系统与本装置中的各个控制阀以及传感器电性连接，用以监测和控制装置自动运转。整个处理过程无需人为干预，完全实现无人值守，能够实时地、有效地、自动地控制适用于煤矿井下水泵免灌水无底阀汽蚀消除装置的运行，实现各阶段中负压储水罐的内液位的精准控制，既满足数字化煤矿建设要求，又实现减人增效的经济目的。
44.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。