Насосный агрегат для напыления и нагнетания герметизирующего состава в угольной шахте

Полезная модель насосного агрегата для напыления и нагнетания герметизирующего состава в угольной шахте.
Полезная модель относится к угольной промышленности к насосному агрегату для напыления и нагнетания герметизирующего материала. В патенте РФ №2681047 представлен способ снижения газовыделения из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров; снижения подсосов в барьерные дегазационные скважины; снижения газопроницаемости через изолирующие перемычки путем нанесения герметизирующего покрытия из негорючего клея на основе жидкого стекла с наполнителями, который наносится на поверхности слоем 1-3 мм в виде капель, эквивалентным диаметром не более 1000 мкм. В патенте описан специальный насос для напыления герметизирующего состава. Насос состоит из: рамы насоса; пневмопривода смесителя, мощностью не менее 1,5 кВт; емкости для перемешивания компонентов; передающего вала пневмопривода смесителя; крыльчатки смесителя; пневмопривода шнековой пары, мощностью не менее 3 кВт; передающего вала пневмопривода шнековой пары; шнековая пары, производительностью от 10 литров/минуту; подающего патрубка; подающего резинового армированного рукава; распылителя. В ходе применения технологии герметизации, указанной в патенте РФ №2681047 с использованием насосов представленных на рынке в РФ установлено, что необходимо изменить конструкцию насосов для увеличения эффективности смешивания компонентов в баке для смешивания путем изменения конструкции миксера, а также изменить конструкцию рамы для крепления частей насоса к несущей раме для достижения результата: увеличения объема бака для смешивания компонентов; установки мощного понижающего редуктора привода винтового насоса; быстрого и удобного демонтажа насоса для его доставки по горным выработкам угольной шахты в стесненных условиях.
Из общетехнической информации известно, что для создания прочных жестких и в то же время легких конструкций в строительстве и машиностроении применяются пространственные конструкции, выполненные из полых профилей, например стальных квадратных труб. Для увеличения эффективности смешивания компонентов применяются лопастные смесители, которые обеспечивают разнонаправленное движение материала равномерно во всем объеме смешивания, за счет чего достигается эффективное смешивание при снижении времени смешивания.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является разработка насосного агрегата для смешивания компонентов герметизирующего материала и последующего его нанесения путем напыления на поверхности горных выработок или нагнетания в массив горных пород в условиях угольной шахты. Насосный агрегат должен соответствовать техническим требованиям: наличие бака для смешивания компонентов с эффективным миксером для быстрого перемешивания компонентов; прочная и легкая рама для монтажа устройств насосного агрегата: пневматических моторов и понижающих редукторов, винтового насоса.
Поставленная задача решена путем разработки конструкции насосного агрегата НВНК РСДФ.612135.001 по ТУ РСДФ.612135.001 (далее по тексту насосный агрегат) с пространственной жесткой прочной рамой и баком для смешивания компонентов с миксером специальной конструкции.
Сущность полезной модели.
Для увеличения эффективности смешивания компонентов герметизирующего материала в насосном агрегате применяются лопастной смеситель - миксер (93) фиг. 1, 4, 5, 6, 7, установленный в баке для смешивания компонентов (4) рабочим объемом 140 литров. Миксер состоит из вала (23), который опирается в опорный подшипник, узел (14), установленный на днище бака для смешивания компонентов (4). К валу (23) миксера под углом 90° привариваются отрезки стальной квадратной трубы (24). К отрезкам стальной квадратной трубы привариваются лопатки (25) под углом 45° к оси, проходящей через центр вала и центр лопатки, из листового металла с вырезанными отверстиями круглой формы. При вращении миксера (3) в баке для смешивания компонентов (4) происходит перемешивание смеси компонентов как за счет движения лопатки (25) по кругу относительно центра вала (23), так и за счет протекания компонентов через отверстия в лопатке (25). В результате чего при перемещении лопатки (25) происходит разнонаправленное движение потоков смеси компонентов, смотри фиг. 7, что приводит к образованию зон турбулентности (27) вслед движения лопатки. Эти зоны турбулентности повышают интенсивность перемешивания смеси равномерно во всем объеме смешивания, снижая время необходимое для перемешивания.
Пространственная стержневая жесткая рамы рама насосного агрегата (1) фиг. 2 состоит из стержней (20) и (21), которые представляют собой отрезки стальной квадратной трубы. Стержни свариваются между собой так, что внешний контур рамы, состоит из стержней (20), которые ограничивают геометрические размеры насосного агрегата, а внутренние стержни (21) рамы привариваются под углом 90° к стержням внешнего контура (20) и создают пространственную жесткую геометрически неизменяемую конструкцию рамы. Устройства насосного агрегата: пневматический мотор (5); понижающий редуктор (6); винтовой насос (7) с героторной парой крепятся только на внутренние стержни (21) пространственной рамы (1). В целях снижения габаритных размеров насосного агрегата при его транспортировке по горным выработкам с ограниченными габаритами по высоте пневматический мотор-редуктор (2) привода миксера крепится к опорной съемной рамке (22) фиг. 3, которая в свою очередь крепится к пространственной раме (1) насосного агрегата при помощи болтов.
Соединение пневматического мотор-редуктора (2) с валом (23) миксера выполнено с использованием кулачковой муфты (16) с демпфирующим элементом. Такое конструктивное решение позволяет при транспортировке насосного агрегата по горным выработкам с ограниченными габаритами по высоте демонтировать пневматический мотор-редуктор (2) привода миксера с пространственной жесткой рамы (1) насосного агрегата путем откручивания болтов, в результате чего значительно уменьшаются размеры насосного агрегата по высоте. В месте применения насосного агрегата производится монтаж пневматического мотор-редуктора (2) привода миксера обратно к опорной съемной рамке (22) насосного агрегата. Конструкция винтового насоса (7) фиг. 8 состоит из корпуса (33) к которому приварен фланец (38), в который впрессовывается резиновая манжета (37), сверху резиновая манжета закрывается фланцем (36), в который вставляется подшипник (31), насаженный на вал (28), фланец (36) притягивается к фланцу (38) болтами (35) с фланцевыми гайками или гайкой с гровером. В вал (28) вставляется промежуточный вал (34) при помощи шарнирного соединения, состоящего из штифта (29) закрепленного с помощью заглушек (30). Промежуточный вал (34) вставляется в прорезь винта (ротора) (39) героторной пары. Крутящий момент от понижающего редуктора (6) передается на вал (28) через кулачковую муфту (16) с демпфирующим элементом, затем на промежуточный вал (34) через штифт (29) на винт (ротор) (39) героторной пары, при этом благодаря шарнирному соединению вала (28) с промежуточным валом (34) при передаче крутящего момента обеспечивается поперечное смещение промежуточного вала (34) относительно оси вращения, в результате чего исключается разрушение валов (28) и (34) при потери их соосности, разрушение опорного подшипника (31). Передача крутящего момента от понижающего редуктора (6) на вал (28) осуществляется с использование кулачковой муфты (16) с демпфирующим элементом, в результате чего исключается разрушение опорного подшипника выходного вала редуктора (6) при потере соосности выходного вала понижающего редуктора с валом (28).
Пример промышленного применения модели.
На фиг. 1 представлен общий вид насосного агрегата НВНК РСДФ.612135.001 по ТУ РСДФ.612135.001. Насосный агрегат фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 состоит из пространственной стержневой жесткой рамы (1). Стержни рамы выполнены из отрезков стальной квадратной трубы и соединены между собой при помощи сварки. Пространственная рама насосного агрегата состоит из стержней внешнего контура (20), которые ограничивают внешние габариты пространственной рамы и внутренних стержней (21), на которые монтируются устройства насосного агрегата: пневматический мотор (5), понижающий редуктор (6); винтовой насос (7); бак для смешивания компонентов (4). Миксер (3) насосного агрегата состоит из вала (23), который опирается в опорный подшипник, узел (14), установленный на днище бака (5). К валу (23) миксера присоединены при помощи сварки отрезки стальной квадратной трубы (24) под углом 90° к оси вала. К отрезкам стальной квадратной трубы присоединены при помощи сварки лопатки (25) из листового металла с вырезанными отверстиями круглой формы. Лопатки присоединены под углом 45° к оси, проходящей через центр вала (23) миксера и центр лопатки (25). При вращении миксера (3) в баке для смешивания компонентов (4) происходит перемешивание смеси компонентов как за счет движения лопатки (25) по кругу относительно центра вала (23), так и за счет протекания компонентов через отверстия в лопатке (25). В результате чего при перемещении лопатки (25) происходит разнонаправленное движение потоков смеси компонентов, смотри фигура 7, что приводит к образованию зон турбулентности (27) вслед движения лопатки. Эти зоны турбулентности повышают интенсивность перемешивания смеси равномерно во всем объеме смешивания, снижая время необходимое для перемешивания.
Пневматический мотор-редуктор (2) привода миксера крепится к опорной съемной рамке (22), которая в свою очередь крепится к пространственной раме (1) насосного агрегата при помощи болтов. Соединение пневматического мотор-редуктора (2) с валом (23) миксера выполнено с использованием кулачковой муфты (16) с демпфирующим элементом. Конструкция винтового насоса (7) состоит из корпуса (33) к которому приварен фланец (38), в который впрессовывается резиновая манжета (37), сверху манжета закрывается фланцем (36), в который вставляется подшипник (31), насаженный на вал (28), фланец (36) притягивается к фланцу (38) болтами (35) с фланцевыми гайками или гайкой с гровером. В вал (28) вставляется промежуточный вал (34) при помощи шарнирного соединения, состоящего из штифта (29) закрепленного с помощью заглушек (30). Промежуточный вал (34) вставляется в прорезь винта (ротора) (39) героторной пары. Крутящий момент от понижающего редуктора (6) передается на вал (28) через кулачковую муфту (16) с демпфирующим элементом, затем на промежуточный вал (34) через штифт (29) на винт (ротор) (39) героторной пары, при этом благодаря шарнирному соединению вала (28) с промежуточным валом (34) при передаче крутящего момента обеспечивается поперечное смещение промежуточного вала (34) относительно оси вращения, в результате чего исключается разрушение валов (28) и (34) при потери их соосности, разрушение опорного подшипника (31). Передача крутящего момента от понижающего редуктора (6) на вал (28) осуществляется с использование кулачковой муфты (16) с демпфирующим элементом, в результате чего исключается разрушение опорного подшипника выходного вала редуктора (6) при потере соосности выходного вала понижающего редуктора с валом (28).
Краткое пояснение к чертежам.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид насосного агрегата НВНК РСДФ.612135.001 по ТУ РСДФ.612135.001:
1. Пространственная рама РСДФ.612135.001;
2. Пневматический мотор-редуктор привода миксера насосного агрегата;
3. Миксер РСДФ.612135.001;
4. Бак для смешивания компонентов РСДФ.612135.001;
5. Пневматический мотор для привода винтового насоса насосного агрегата;
6. Понижающий редуктор привода винтового насоса насосного агрегата;
7. Винтовой насос РСДФ.612135.001;
8. Нагнетающий высоконапорный рукав насосного агрегата;
9. Распылитель РСДФ.612135.001;
10. Высоконапорный рукав для подачи сжатого воздуха на насосный агрегат;
11 Фильтр очистки сжатого воздуха РСДФ.612135.001;
12. Кран шаровый с БРС;
13 Высоконапорный рукав для подачи сжатого воздуха на 2,5,9;
14. Узел опорного подшипника вала миксера;
15. Защитная решетка РСДФ.612135.001;
16. Кулачковая муфта с демпфирующим элементом;
17. Защитный кожух РСДФ.612135.001;
18. Монтажные петли РСДФ.612135.001;
19. Стяжка РСДФ.612135.001;
20. Стержень внешнего контура из стальной квадратной трубы 50 мм × 50 мм толщиной 3 мм;
21. Стержень внутренний из стальной квадратной трубы 50 мм × 50 мм толщиной 3 мм;
22. Опорная съемная рама РСДФ.612135.001.
На фиг. 2 схематично представлен Вид А (вид сбоку) насосного агрегата НВНК РСДФ.612135.001 по ТУ РСДФ.612135.001.
На фиг. 3 схематично представлен вид сверху опорной съемной рамки (22) и разрез 1-1.
На фиг. 4 схематично представлен общий вид миксера (3).
23. Вал миксера.
24. Отрезок стальной квадратной трубы 40 ммх40 мм толщиной 5 мм.
25. Лопасть миксера сталь толщиной 5 мм.
На фиг. 5 схематично представлен разрез 2-2.
На фиг. 6 схематично представлен разрез 3-3.
На фиг. 7 схематично представлен условный разрез секущей плоскостью перпендикулярно оси миксера с обозначением зон турбулентности, образующихся при вращении миксера.
26. Направление вращения миксера.
27. Зоны турбулентности, образованные за счет движения лопаток миксера. На фиг. 8 схематично представлен вертикальный разрез по продольной оси винтового насоса РСДФ.612135.001.
28. Вал РСДФ.612135.001.
29. Штифт РСДФ.612135.001.
30. Заглушка штифта РСДФ.612135.001.
31. Шариковый подшипник.
32. Пресс-масленка.
33. Корпус винтового насоса.
34. Промежуточный вал РСДФ.612135.001.
35. Болт для крепления фланца №1.
36. Фланец №1 РСДФ.612135.001.
37. Резиновая манжета.
38. Фланец №2 РСДФ.612135.001.
39. Ротор героторной пары.
40. Статор героторной пары.
Литература.
1. РФ №2681047.
2. ТУ РСДФ.612135.001.