一种矿用多级排水系统自动引水装置的制作方法

本实用新型涉及引水装置技术领域，特别是涉及一种矿用多级排水系统自动引水装置。

背景技术：

离心式水泵是煤矿开采不可缺少的排水设备，排水设备能否正常运转直接影响着整个煤矿的安全生产。离心式水泵主要由叶轮、泵轴、泵壳、轴承等部件组成，水泵启动前，先灌满引水，然后启动电动机。通过电机带动水泵叶轮旋转，产生离心力，叶轮内的水在离心力的作用下由水泵入口流向出口，经螺旋形扩散室进入排水管道后被排除。同时叶轮入口处因水被排出而压力降低，形成局部真空，吸水井中的水在大气压力的作用下，通过吸水管被压入叶轮入口，于是旋转的叶轮就连续不断地把水吸入和排出。常规的排水系统在水泵启动前，要求水泵泵体和吸水管处于真空状态，而安装在吸水管下端的底阀，其作用相当于一个单向阀，当水泵在灌引水和停止运转时，底阀关闭使泵体内的水充满泵体和吸水管而不会泄漏；当水泵运转后，泵内的水被排出而形成真空，使吸水井中的水在大气压力的作用下，顶开底阀阀芯，经吸水管被压入叶轮，从而使水不断地被吸入和排出。

现有技术中水泵采用底阀排水，存在灌引水、排空气困难、启动频繁，且每启动一次都需要重复灌引水、排空气，加之一旦出现突然停电容易冲坏底阀胶垫和底阀，增加了维修量和费用，同时也影响生产和危及矿山的安全。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种矿用多级排水系统自动引水装置。

本实用新型提供了如下方案：

一种矿用多级排水系统自动引水装置，包括：

自动引水组件，所述自动引水组件包括密闭箱体、吸水管、排水管、排气阀以及具有密封机构的观察排污孔；所述吸水管与所述密闭箱体上部连通，所述排水管与所述密闭箱体下部连通，所述排气阀以及所述观察排污孔均位于所述密闭箱体顶部；所述密闭箱体容积为所述吸水管容积的2～3倍；

水泵组件，所述水泵组件包括水泵主体，所述水泵主体的进水端与所述排水管相连。

优选的：所述吸水管远离所述密闭箱体一端设置有第一过滤网，所述吸水管与所述密闭箱体连接处设置有第二过滤网，所述观察排污孔位于所述第二过滤网的上方。

优选的：所述密闭箱体下部设置有用于承载所述密闭箱体的支架。

优选的：所述密闭箱体采用厚6～8mm的Q235钢板制作而成。

优选的：所述密闭箱体内部设置有横纵交叉设置的加强筋。

优选的：所述密闭箱体具有圆形或方形的外部轮廓结构。

优选的：所述水泵主体包括出水端，所述出水端连接有引水阀。

优选的：所述密闭箱体顶部还设置有注水阀以及注水杯，所述密闭箱体底部还设置有清洗管，所述清洗管上设置有封堵用丝帽。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种矿用多级排水系统自动引水装置，在一种实现方式下，该装置可以包括自动引水组件，所述自动引水组件包括密闭箱体、吸水管、排水管、排气阀以及具有密封机构的观察排污孔；所述吸水管与所述密闭箱体上部连通，所述排水管与所述密闭箱体下部连通，所述排气阀以及所述观察排污孔均位于所述密闭箱体顶部；所述密闭箱体容积为所述吸水管容积的2～3倍；水泵组件，所述水泵组件包括水泵主体，所述水泵主体的进水端与所述排水管相连。该装置可以有效提高水泵的工作效率，降低电耗和维修成本，将原来的有底阀改为无底阀排水，不但提高了水泵的工作效率、降低了电耗，还减少了水泵的维修量和维修成本。在矿山排水实践应用中，减少操作工序及排水效率提高发挥了积极作用，为矿井提高抗灾能力提供了保障，在煤矿井下排水装置应用中值得大面积推广。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种矿用多级排水系统自动引水装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的自动引水组件的结构示意图。

图中：密闭箱体1、吸水管2、排水管3、排气阀4、观察排污孔5、水泵主体6、第一过滤网7、第二过滤网8、支架9、引水阀10、注水阀11、注水杯12、清洗管13。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种矿用多级排水系统自动引水装置，如图1、图2所示，该装置包括自动引水组件，所述自动引水组件包括密闭箱体1、吸水管2、排水管3、排气阀4以及具有密封机构的观察排污孔5；所述吸水管2与所述密闭箱体1上部连通，所述排水管3与所述密闭箱体1下部连通，所述排气阀4以及所述观察排污孔5均位于所述密闭箱体1顶部；所述密闭箱体1容积为所述吸水管2容积的2～3倍；

水泵组件，所述水泵组件包括水泵主体6，所述水泵主体6的进水端与所述排水管3相连。

进一步的，所述吸水管2远离所述密闭箱体1一端设置有第一过滤网7，所述吸水管2与所述密闭箱体1连接处设置有第二过滤网8，所述观察排污孔5位于所述第二过滤网8的上方。所述密闭箱体1下部设置有用于承载所述密闭箱体的支架9。所述密闭箱体采用厚6～8mm的Q235钢板制作而成。所述密闭箱体内部设置有横纵交叉设置的加强筋(图中未示出)。所述密闭箱体1具有圆形或方形的外部轮廓结构。所述水泵主体6包括出水端，所述出水端连接有引水阀10。所述密闭箱体顶部还设置有注水阀11以及注水杯12，所述密闭箱体底部还设置有清洗管13，所述清洗管上设置有封堵用丝帽。该装置安使用时，通过注水阀对泵体和水箱注水，在通常正常运行情况下是无需注水的，仅在箱内水被抽干的情况下才需要注水，注水杯仅要用于初次抽水时，对泵体注水而用。清洗管可用丝堵密封，用于清洗因长时间应用淤积的淤泥等杂质。

本申请提供的自动引水装置将水泵的底阀去掉，改为密封水箱。当水泵启动时，首先吸入水箱内的水，由于水箱内部的水在短时间内被排空，使水箱形成局部真空，从而使吸水井中的水在大气压力的作用下，通过吸水管被压入水箱，从而保证了水泵的正常排水。自动引水组件由箱体、进水管、出水管、过滤网、排气阀、排污口等组成；制作箱体一般采用厚6～8mm的Q235钢板制作，使用箱体可根据水泵的实际扬程来确定材料的厚度，若杨程较高的场所可使用较厚一点的材料，避免多次因水泵突然停电后高压水流反冲的冲击力和箱体因出现真空时大气压力对箱体的压力导致箱体焊接部位出现裂纹，使箱体无法正常工作。箱体的形状可制作成圆形和方形等形状，可根据使用地点的空间及水泵的大小来确定。根据使用经验箱体的容积一般达到2～3倍的吸水管容积即可满足实际使用要求，为保证箱体的密闭性，要求各焊接点要牢固、可靠、不漏气；同时箱体内部可加拉筋，以保证箱体的强度。为避免吸水管底部过滤器失效，应在箱体加装一个过滤网及观察口和排污口，以便于清理和排污，但要保证其达到密封要求。

本申请提供的矿用多级排水系统自动引水装置的性能参数验算：

在离心式水泵吸水管道上的滤水器中设置的底阀不仅增加了管道阻力，加大了能量消耗，降低了水泵效率，而且也减少了水泵的吸水，临矿集团株柏煤矿-400m中央水泵房配置的三台MD280-43×6型水泵，采用自动饮水装置进行真空，由于其真空状态与无底阀排水方式相同，因而其参数的确定计算与无底阀排水方式相同。计算过程如下：

①排水管流动阻力损失：hp＝λlpup²/dp2g+∑_ξp.up²/2g＝0.0312×291.9/0.181×1.67²/2×9.8+4.912×1.67²/2×9.8＝7.86(m)式中：λ—沿程阻力损失系数取0.0312.；lp—排水管总长度；∑_ξp—排水管路附件局部阻力损失系数之和：∑_ξp＝4×0.294+2×0.07+1×1.7+1×1.5+2×0.1+2×0.294×30/90＝40921。4×0.294表示有4个90°弯头；2×0.07表示有2个闸阀；1×1.7表示有1个逆止阀；1×1.5表示有1个转弯流三通；2×0.1表示有2个直流三通；2×0.294×30/90；表示有2个30°弯头。

②吸水管流动阻力损失：hx＝λlxux²/dx2g+Σξx..ux²/2g＝0.0301×8×1.28²/0.207×2×9.8+4.028×1.28²/2×9.8＝0.434。式中：λ—沿程阻力损失系数之和取0.0301；lx—吸水管长度8m，dx—吸水管内径，m；ux—吸水管中的水流速度，m/s；∑_ξx吸水管路附件局部阻力损失系数之和；∑_ξx＝2×0.294+2×0.22+3＝4.028；局部阻力损失系数中的2×0.294表示2个90°弯头；2×0.22表示有2个异径管；3表示无底阀。

③输水管总阻力损失：hw＝(hp+hx+up²/2g)×1.7＝(0.86+0.434+1.67²/2×9.8)×1.7＝14.3(m)。水泵管路特性曲线H＝Hsy+RQ²,R＝hw/Q2＝14.3/280²＝0.0006。H＝233.8+0.0006Q²，按此管路特性曲线与所选的MD280-43×6型水泵性能曲线按同一比例画在同一Q—H坐标上求得该工作点:流量Q_m＝279m3/h,扬程H_m＝236m,效率η_m＝0.77。均在水泵较佳的工作状态。式中：H_sy—水泵测地高度；Q—所选水泵的额定流量。

本申请提供的矿用多级排水系统自动引水装置在离心水泵上的应用效果主要有以下几点：

(1)由于矿井水中含有矿物质和大量煤泥沙石，长时间使用容易导致底阀腐蚀和损坏，特别是大型水泵，底阀体积大又笨重，加之井下条件差，环境恶劣；检修和更换底阀劳动强度大，还容易影响水泵的正常排水，该装置就不存在类似情况。

(2)运行中的水泵底阀经常会出现因质量问题导致损坏、吸入杂物和因突然停电或由于操作人员失误造成底阀密封损坏，灌不满引水而无法启动，该装置则不存在这种情况。

(3)由于该装置没有底阀相应减少了管道的阻力，降低了水泵自身的能量消耗，大大提高了水泵的工作效率；同时相对于有底阀排水泵而言，在相同的吸水高度的条件下，降低了水泵吸水口的真空度，减少了水泵运行中汽蚀现象的发生，降低了维修成本，就株柏煤矿-400m中央水泵房主排水泵来说，在使用底阀时每年必须升井大修，检修时发现水泵首级叶轮及导叶因发生汽蚀现象造成叶轮及导叶损坏较为严重，而自使用了无底阀水箱排水装置以后，基本上2年升井大修一次，每年只需在井下进行小修和日常维护，大大降低了维修成本和

检修劳动强度。

(4)制作成本低，只需2～3个底阀的材料费用就可以保证长时间使用。

(5)节电效果好，据初步估算同型号水泵每小时可比用底阀节约电能11～15％左右。通过实测，有底阀泵排出280m³水，耗电278.6kw.h；而无底阀泵每排280m³水，耗电257.7kw.h。每排280m³水，可节电20.9kw.h。株柏煤矿每天排水量约4000m³计算,通过改进比有底阀节电298.57kw.h,年节电107485kw.h.。

(6)推广使用性强，使用效果非常理想。

总之，该矿用多级排水系统自动引水装置在矿山排水实践应用中，减少操作工序及排水效率提高发挥了积极作用，为矿井提高抗灾能力提供了保障，是煤矿井下排水装置值得推广的技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。