專利名稱：一種具有控制流量流速的濃漿充填泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采礦領域充填過程的充填漿體輸送裝置，尤其是一種能控制充填漿體的流量和流速的濃漿充填泵。
背景技術：
目前，公知的在采礦充填過程中，充填漿體的輸送遇到兩大難題困擾，一是流量，二是流速。由于采礦充填作業(yè)對充填漿體的濃度要求是越高越好，然而較高濃度的充填漿體卻變得無法正常輸送。這是因為充填漿體的特性是隨著漿體濃度的提高粘滯力增大、流動性變差、充填倍線減小，輸送難度增加的緣故。當充填漿體的重量濃度達到60%以上時，傳統(tǒng)的砂泵、渣漿泵、油(水)隔離泵都不能對其進行輸送，國產濃漿泵不能輸送含有大量粗粒固體顆粒的充填漿體，進口的和國產的柱塞泵，結構復雜，能耗大，輸送能力小，所以一直難于推廣應用?，F行的充填漿體的輸送方法大都是漿體自流輸送，這種方法只能限于較低濃度的充填漿體和深井近距離的充填作業(yè)。這種較低濃度的充填漿體，其相對流速較快，并且無法控制，因而加大了輸送管道特別是充填鉆孔的磨損。另外，較低濃度的充填漿體還會給充填作業(yè)帶來其它一系列的不利因素，應該盡量不使用這種方法。所以，對采礦充填作業(yè)如何實現高濃度充填漿體的正常輸送，以及如何能夠根據需要有效地控制充填漿體的流量和流速，已成為采礦充填過程急需解決的重要課題。

發(fā)明內容
為了解決采礦充填過程較高濃度的充填漿體不能使用傳統(tǒng)輸送設備進行輸送的問題和較低濃度的充填漿體靠自流輸送不能控制流速而嚴重磨損輸送管道及充填鉆孔的問題，本發(fā)明提供了一種濃漿充填泵，該濃漿充填泵利用高濃度充填漿體的粘滯力大、流動性差的特性，采用螺旋葉輪輸送的方式，憑螺旋葉輪與漿體之間的摩擦力、粘滯力，推動和拖拽漿體一起運動，從而完成輸送過程，這種濃漿充填泵不僅能順利輸送各類較高濃度的充填漿體，而且能在調頻電機的配合下，精確調控充填漿體的流量和流速，減輕輸送管道和充填鉆孔的磨損，節(jié)能降耗，實現低壓遠距離輸送。本發(fā)明提供的一種濃漿充填泵，其關鍵的技術方法是:將三個或多個不同的螺旋葉輪組裝在傳動軸上形成一段共三圈或多圈的螺旋體(泵芯)，將這段螺旋體套裝在由上泵體與下泵體組成的圓柱體空間(泵殼)內，圓柱體空間內壁與螺旋體外緣緊密配合，形成一個密封的螺旋空間；上泵體的一端開設進料口，下泵體的另一端開設出料口，兩口之間由螺旋空間自然聯(lián)通；螺旋葉輪和上下泵體由可切削加工的耐磨鑄鋼材料鑄造而成，螺旋葉輪由鍵槽過度配合組裝在傳動軸上，上下泵體由連接螺栓及泵體定位銷固定連接；泵體兩端安裝軸承座，由圓錐滾子軸承固定傳動軸,軸承座與泵體、軸承座與軸承座端蓋由六角盲螺絲連接固定并固定軸承。軸承內有潤滑通道外聯(lián)，由0形密封圈和內包骨架唇形密封圈密封，傳動軸與泵體之間的間隙采用填料密封即由盤根密封，盤根壓蓋壓緊；傳動軸在泵體一端設有凸臺，用于止推螺旋葉輪的正向竄動；傳動軸傳動一端安裝聯(lián)軸器與調頻驅動裝置聯(lián)接；上泵體一側開設矩形觀察視孔，用以檢查螺旋葉輪磨損情況，平時由視孔蓋及視孔蓋螺絲壓緊密封；下泵體設有地腳螺絲孔用于和基礎地腳螺絲連接固定。本發(fā)明提供的一種濃漿充填泵，其輸送能力的產生是這樣實現的，技術特征在于泵芯是一段外徑相等、變螺距、變螺旋根徑的螺旋體，即螺距由大變小，螺旋根徑由小變大的螺旋體，這段螺旋體不論是三圈或多圈，其螺距和螺旋根經的變化規(guī)律都類似于一個拋物線運行軌跡，這樣泵芯與泵殼所形成的螺旋空間也就成為一個縱斷面由大變小的楔形空間。當電動機驅動傳動軸做正向旋轉時，這個楔形空間就會連續(xù)地由大變小，這一過程是一個大空間壓向小空間的能量釋放過程，也是一個壓強由小變大的過程，從而對進入這個螺旋空間的介質產生輸送能力完成輸送過程。本發(fā)明提供的一種濃漿充填泵，其它技術特征還在于:進料口與出料口的內徑等于或大于最小的螺距，這是因為高濃度充填漿體的進料和出料過程都會產生一定的摩擦阻力，進料口小、阻力大，易出現進料不足和斷料的現象，一旦出現斷料現象，極易造成機器失能，這也是濃漿充填泵的一大特點，若出料口過小則會影響泵芯的螺旋輸送效果，并增加能耗。本發(fā)明提供的一種濃漿充填泵，其流量和流速的可調控性主要取決于以下技術特征:a、螺旋葉輪外徑與螺旋初始根經，兩者的比例關系，一般取值為3，在低壓、低速、大流量輸送時取值> 3，高壓、高速、小流量輸送時取值< 3 ;b、螺旋葉輪厚度與螺旋體平均螺距，兩者的比例關系，一般取值為5，在低壓、低速、大流量輸送時取值> 5，高壓、高速、小流量輸送時取值< 5 ;c、螺旋輸送方式不同于離心力輸送,它雖然具備隨著螺旋轉速的增加輸送能力增大的規(guī)律，但卻不是同比關系，它對粘滯力大、流動性差的介質，更適宜低速輸送，取值螺旋葉輪轉速為< 200r/min，輸送漿體在管道內的流速為< 2m/s ;d、引入調頻調速機能，只有引入調頻調速機能之后才可以根據需要靈活調整驅動裝置，以適應更加復雜的應用環(huán)境。在復雜的采礦充填過程，特別是在深井充填作業(yè)采用低濃度自流輸送過程中，會經常出現充填輸送管道呈現負壓狀態(tài)，自流漿體會嚴重危害輸送管道及充填鉆孔，而采用濃漿充填泵就可以避免危害的發(fā)生，這是因為濃漿充填泵的泵芯控制了充填漿體的運行速度，泵芯楔形螺旋空間中的充填漿體會對負壓力產生反方向的摩擦力，這種摩擦力會隨著負壓力的增大而增大，從而有效地控制充填漿體在輸送管道中的流速，減輕危害和損失。本發(fā)明的有益效果是:a.設備結構簡單,容易加工制造,安裝使用方便,工作性能穩(wěn)定；b.運行速度慢、能力大，可低壓遠距離輸送，節(jié)約能耗，安全可靠；c.適用于輸送各類不同濃度、不同粘度的漿體，更適應高濃度、高粘度的漿體；d.適用于輸送含有各類不同骨料的漿體，對粗粒骨料漿體輸送優(yōu)勢更明顯；e.具有抵抗負壓止推功能，可在驅動調頻系統(tǒng)的配合下，精確控制流量和流速；f.工作原理主要是發(fā)揮利用了被輸送介質的特性，節(jié)能環(huán)保，應用范圍廣。


圖1是本發(fā)明濃漿充填泵的主視圖。
圖2是本發(fā)明濃漿充填泵的縱剖面圖。圖3是本發(fā)明濃漿充填泵的螺旋葉輪主視圖。圖4是本發(fā)明濃漿充填泵的螺旋葉輪側視圖。圖中1.聯(lián)軸器2.六角盲螺3.潤滑油杯4.軸承座5.六角盲螺絲6.泵體定位銷
7.視孔蓋8.六角盲螺9.六角螺絲10.六角螺11.六角盲螺絲12.盤根壓蓋13.軸承端蓋14.聯(lián)軸器鍵15.〇形密封圈16.圓錐滾子軸承17.內包骨架唇形密封圈18.六角盲螺絲19.上泵體20.螺旋葉輪鍵21.螺旋葉輪22.傳動軸23.盤根24.下泵體25.軸承壓蓋26.進料口 27.出料口。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。在附圖中，濃漿充填泵的主體構件就是泵芯和泵殼，本實施例泵芯由三個螺旋葉輪〔21〕組成，這種泵芯適用于高濃度充填漿體近距離低壓輸送，三個以上或更多個螺旋葉輪組成的泵芯則可以輸送距離更遠、需要輸送壓力更大的充填漿體。需要指出的是，不論泵芯是由幾個螺旋葉輪組成，其每個螺旋葉輪的外形尺寸都是不一樣的。這是因為泵芯的螺距是由大到小、根經是由小到大逐漸變化的，其變化規(guī)律類似于一個拋物線運行軌跡，這是產生輸送能力的一個主要因素。三個或更多個螺旋葉輪〔21〕組成的泵芯，以過度配合螺旋葉輪鍵〔20〕固定方式組裝在傳動軸〔22〕上，套裝在由上泵體〔19〕與下泵體〔24〕組成的泵殼內，泵殼內壁與泵芯螺旋外徑緊密配合，以盡量避免和減少被輸送漿體在泵體內直線串動影響輸送效果。上泵體〔19〕的一端開設進料口〔26〕，下泵體〔24〕的另一端開設出料口〔27〕，兩口之間由密閉的螺旋空間自然聯(lián)通；上下泵體由六角螺絲〔9、10〕及泵體定位銷〔6〕固定連接，泵體兩端安裝軸承座〔4〕，由圓錐滾子軸承〔16〕固定傳動軸〔22〕，軸承座〔4〕與泵體由六角盲螺絲〔18〕鎖緊固定，軸承座〔4〕與軸承座端蓋〔13〕、軸承座壓蓋〔25〕由六角盲螺絲〔2、11〕連接固定并固定圓錐滾子軸承〔16〕。圓錐滾子軸承〔16〕由0形密封圈〔15〕和內包骨架唇形密封圈〔17〕密封，內有潤滑通道外聯(lián)潤滑油杯〔3〕，傳動軸〔22〕與泵體之間的間隙采用填料密封即由盤根〔23〕密封，盤根壓蓋〔12〕、六角盲螺絲〔5〕壓緊；傳動軸〔22〕在泵體一端設有凸臺，用于止推螺旋葉輪〔21〕的正向竄動；傳動軸〔22〕傳動一端安裝聯(lián)軸器〔1〕，由聯(lián)軸器鍵〔14〕鎖緊與調頻驅動裝置聯(lián)接；上泵體〔19〕一側開設矩形觀察視孔，用以檢查螺旋葉輪〔21〕磨損情況，平時由視孔蓋〔7〕及六角盲螺絲〔8〕壓緊密封；下泵體〔24〕設有地腳螺絲孔用于和基礎地腳螺絲連接固定。本發(fā)明結構簡單，容易加工制造，特別是對制作材料方面沒有嚴格的要求，只是對螺旋葉輪〔21〕、上泵體〔19〕和下泵體〔24〕的用料提出了要求，因為是為了適應其技術要求所設計的物理形狀的復雜性而采用了鑄造加工工藝，選用可切削加工的耐磨鑄鋼材料鑄造而成，機加工精度要求是，上泵體與下泵體的嚙合面為1.6級，軸承座與泵體的結合面為
1.6級；螺旋葉輪之間的接觸面、泵殼內壁，以及鏜、鉆孔內壁的加工精度為3.2級，泵芯螺旋外徑為6.3級；螺旋葉輪與傳動軸之間的槽、鍵過渡配合，按機械加工規(guī)范要求進行。利用傳統(tǒng)鑄造工藝和普通車、銑、刨床即可完成制作任務，傳動軸選用45#圓鋼切削加工，其它部件按一般要求加工處理。本實施例需要更加說明的是，濃漿充 填泵解決了采礦充填過程充填漿體無法正常輸送以及因此所帶來的一系列的問題，如何精確控制流量和流速的問題，則必須有驅動調頻裝置的配合；如何適用于條件復雜的工況環(huán)境，滿足充填作業(yè)必備的技術參數，這也是本實施例的一大優(yōu)勢，具體表現在:a、可以輸送任何濃度和粘度的漿體；b、可以根據需要任意調整輸送能力；c、可以根據輸送距離的遠近任意調整輸送壓力；d、可以在負壓輸送的情況下有效控制輸送流量，保證充填管道內漿體流速。這里需要說明的是，實現精確控制的前提還必須是設備規(guī)格選型與現場生產規(guī)模相匹配，必須是在允許范圍之內進行的。還有，濃漿充填泵的工作原理是靠漿體與泵芯之間的摩擦力完成輸送的，被輸送的任何介質都會對泵芯和泵殼產生磨損，磨損將導致泵芯與泵殼之間的間隙增大，被輸送介質串流增加，影響輸送效率，所以本實施例要求螺旋葉輪〔21〕及上泵體〔19〕、下泵體〔24〕要選用耐磨材料。在實施過程，采礦充填作業(yè)所輸送的充填漿體有砂礫等粗大固體骨料，對泵芯和泵體的磨損是較為嚴重的，特別是泵芯是主動器件，更容易被磨損，是易損件。實施例設計的螺旋葉輪〔21〕與傳動軸〔22〕過渡配合，這有利于拆卸更換。還有，在具體的生產使用過程，泵芯的磨損使其外徑變小影響輸送能力，螺旋根經變小，葉輪變薄，螺旋空間增大，輸送能力又會增加，這兩者可以互補而不真正影響輸送能力。隨著磨損時間的延長，泵芯的機械強度變小，最終影響輸送效能而更換新的泵芯。本實施例科學地利用和發(fā)揮了被輸送介質的自身特性，同時也說明了高濃度、高粘稠度漿體的可輸送性，并有著明顯的節(jié)能降耗作用。因此可以說，該濃漿充填泵具備較強的適應復雜應用環(huán)境的能力，用途廣泛，有著較好的推廣研究價值。
權利要求
1.本發(fā)明提供的一種濃漿充填泵，其關鍵的技術方法是:將三個或多個不同的螺旋葉輪組裝在傳動軸上形成一段共三圈或多圈的螺旋體(泵芯)，將這段螺旋體套裝在由上泵體與下泵體組成的圓柱體空間(泵殼)內，圓柱體空間內壁與螺旋體外緣緊密配合，形成一個密封的螺旋空間；上泵體的一端開設進料口，下泵體的另一端開設出料口，兩口之間由螺旋空間自然聯(lián)通。
2.根據權利要求1所述的一種濃漿充填泵，其技術特征在于泵芯是一段外徑相等、變螺距、變螺旋根徑的螺旋體，即螺距由大變小，螺旋根徑由小變大的螺旋體，這段螺旋體不論是三圈或多圈，其螺距和螺旋根經的變化規(guī)律都類似于一個拋物線運行軌跡。
3.根據權利要求1、2所述的一種濃漿充填泵，其特征在于進料口與出料口的內徑等于或大于最小的螺距。
4.根據權利要求1所述的一種濃漿充填泵，其流量和流速的可調控性主要取決于以下技術特征: a、螺旋葉輪外徑與螺旋初始根經，兩者的比例關系，一般取值為3，在低壓、低速、大流量輸送時取值> 3，高壓、高速、小流量輸送時取值< 3 ； b、螺旋葉輪厚度與螺旋體平均螺距，兩者的比例關系，一般取值為5，在低壓、低速、大流量輸送時取值> 5，高壓、高速、小流量輸送時取值< 5 ； C、螺旋輸送方式不同于離心力輸送，它雖然具備隨著螺旋轉速的增加輸送能力增大的規(guī)律，但卻不是同比關系，它對粘滯力大、流動性差的介質，更適宜低速輸送，取值螺旋葉輪轉速為< 200r/min,輸送衆(zhòng)體在管道內的流速為< 2m/s ； d、引入調頻調速機能，只有引入調頻調速機能之后才可以根據需要靈活調整驅動裝置，以適應更加復雜的應用環(huán)境。
5.根據權利要求1所述的一種濃漿充填泵，其特征在于具有以下有益效果: a.設備結構簡單，容易加工制造，安裝使用方便，工作性能穩(wěn)定； b.運行速度慢、能力大，可低壓遠距離輸送，節(jié)約能耗，安全可靠； c.適用于輸送各類不同濃度、不同粘度的漿體，更適應高濃度、高粘度的漿體； d.適用于輸送含有各類不同骨料的漿體，對粗粒骨料漿體輸送優(yōu)勢更明顯； e.具有抵抗負壓止推功能，可在驅動調頻系統(tǒng)的配合下，精確控制流量和流速； f.工作原理主要是發(fā)揮利用了被輸送介質的特性，節(jié)能環(huán)保，應用范圍廣。
全文摘要
一種具有控制流量流速的濃漿充填泵。一種濃漿充填泵，主體泵芯是一段外徑相等的變螺距、變根徑的螺旋體，由三個或多個不同的螺旋葉輪〔21〕組成，安裝在傳動軸〔22〕上，套裝在由上泵體〔19〕與下泵體〔24〕組成的圓柱體空間(泵殼)內，上泵體的一端開設進料口〔26〕，下泵體的另一端開設出料口〔27〕，泵殼內壁與泵芯外緣緊密配合，形成一個密封的楔形螺旋空間，此楔形螺旋空間與進料口〔26〕和出料口〔27〕自然聯(lián)通。當驅動傳動軸〔22〕做正向連續(xù)運轉時，這個楔形螺旋空間將會連續(xù)地由大變小，產生正向壓力，而進入這個螺旋空間的介質正是在這種壓力和自身粘滯力、摩擦力的作用下被拖拽、推動完成輸送過程的，這一工作原理更加適宜輸送濃度高、粘稠度高、粗粒骨料含量高的漿體。
文檔編號F04D3/02GK103206382SQ20131006850
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權日2013年3月5日
發(fā)明者邵志剛, 王曉明, 程興民, 王興民, 侯利民, 王傳宗, 潘明友, 王勇, 徐秋鑫, 張傳柱 申請人:王勇, 徐秋鑫