一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵及排污系统

技术领域

本发明属于盾构隧道污水处理的技术领域，具体公开了一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵及排污系统。

背景技术

隧道掘进机在工作过程中，护盾处会积聚大量含有石块、淤泥等杂质的污水，如果不能及时排出，将会影响隧道掘进机的工作。现有的污水泵体积大、排污力不足，难以适应隧道掘进机护盾处空间狭小、振动大、污水中杂质含量高的复杂情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵及排污系统，可适用于隧道掘进机护盾处空间狭小、振动大、污水中杂质含量高的复杂情况。

为实现上述目的，本发明提供一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵，包括液压马达、外壳、叶轮、滤网和滤网支座；外壳为蜗壳结构，底面设置有吸液口，侧面设置有排液口；叶轮安装在外壳内，中心设置有内花键孔；液压马达固定在外壳的顶面，输出轴外固定有花键轴，花键轴的外花键段与叶轮的内花键孔配合；滤网设置在吸液口上；滤网支座为侧壁设置有滤孔的环状支座，固定环绕在吸液口外。

进一步地，叶轮为闭式叶轮，叶片采用三流道阿基米德螺线形式，顶面设置有内花键孔，底面设置有与吸液口配合的进液口以及用于防止泥水分层沉淀的扰流凸起，三道扰流凸起环绕进液口设置。

进一步地，叶轮的进液口和外壳的吸液口之间设置有腐蚀环，腐蚀环采用阳极材料制成。

进一步地，花键轴的光轴段与外壳之间通过圆锥滚子轴承转动连接，外花键段穿过内花键孔，底端安装有压盘。

进一步地，外壳包括泵壳、泵盖和底壳；泵壳的顶面和底面贯通，且对称设置；泵盖通过螺钉固定在泵壳的顶面，圆锥滚子轴承安装在泵盖上；底壳通过螺钉固定在泵壳的底面，吸液口设置在底壳上，滤网和滤网支座通过螺钉固定在底壳上。

进一步地，泵盖和叶轮的顶面之间设置有密封压环和接触密封环，泵盖上通过自锁螺母安装有弹簧柱塞，弹簧柱塞压靠在密封压环上。

进一步地，叶轮的顶面设置有环形凸起，接触密封环压靠在环形凸起上。

进一步地，泵盖和泵壳的连接处、泵盖与液压马达的连接处以及底壳和泵壳的连接处均设置有密封圈；花键轴的光轴段与泵盖之间通过设置有轴封，轴封位于圆锥滚子轴承下方。

本发明还提供一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的排污系统，包括液压泵站以及上述用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵；液压泵站包括油箱、油泵、电机、调速阀和顺序阀；油泵由电机驱动，进油口与油箱连接，出油口与调速阀的进油口连接；调速阀的工作油口与液压马达的进油口连接；液压马达的工作油口与顺序阀的进油口连接，回油口与油箱连接；顺序阀的出油口与油箱连接。

进一步地，油泵与油箱之间设置有吸油过滤器；油泵和调速阀之间引出油管接入溢流阀的进油口，溢流阀的出油口与油箱连接；液压马达和顺序阀之间设置有压力表；顺序阀和油箱之间设置有油水热交换器，油水热交换器和油箱之间设置有回油过滤器；油箱上设置有呼吸器；调速阀、顺序阀和溢流阀集成安装在控制阀座上。

本发明具有如下的有益效果：

1、污水泵采用液压驱动，与电力驱动相比，可以提供更强大的动力，液压马达通过花键轴与叶轮连接，使污水泵尺寸紧凑，适合于安装在隧道掘进机设备（如单/双护盾隧道掘进机、双模式隧道掘进机等）的护盾处，外壳底部还配有滤网及滤网支座，滤网支座支撑整个污水泵，且环向开孔，进行粗过滤，结构上下对称，可根据实际需要进行增减，滤网进行二次过滤，可采用系列化设计，根据实际需要更换滤孔尺寸；

2、叶轮为闭式叶轮，叶片采用三流道阿基米德螺线形式，效率高，底面设置三道扰流凸起，可有效防止污水的泥水分层沉淀，顶面设置环形突起，与密封压环、接触密封环及弹簧柱塞共同作用起到辅助密封的作用，弹簧柱塞的弹簧可保证接触密封环在达到磨损极限之前一直与环形凸起保持接触，始终保持接触式密封；

3、排污系统可通过调节调速阀的压力流量达到调节污水泵出水量和扬程的目的，简单方便；

4、排污系统采用标准化模块化设计，可以只用污水泵，污水泵动力站和液压管路均从隧道掘进机上借用从而减少初期采购成本。

附图说明

图1为用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵的结构示意图；

图2为图1所示污水泵的另一方向视图；

图3为图1所示污水泵的轴向剖视图；

图4为污水泵中叶轮的结构示意图；

图5为图4所示叶轮的另一方向视图；

图6为图4所示叶轮的剖视图；

图7为用于隧道掘进机护盾处污水处理的排污系统中液压泵站的结构示意图；

图8为液压泵站的另一方向视图；

图9为用于隧道掘进机护盾处污水处理的排污系统的液压原理图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-液压马达，2-叶轮，2.1-内花键孔，2.2-进液口，2.3-扰流凸起，2.4-环形凸起，2.5-叶片，3-滤网，4-滤网支座，5-花键轴，6-腐蚀环，7-圆锥滚子轴承，8-压盘，9-泵壳，10-泵盖，11-底壳，12-密封压环，13-接触密封环，14-自锁螺母，15-弹簧柱塞，16-密封圈，17-轴封，18-油箱，19-油泵，20-电机，21-调速阀，22-顺序阀，23-吸油过滤器，24-溢流阀，25-压力表，26-油水热交换器，27-回油过滤器，28-呼吸器，29-控制阀座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵，包括液压马达1、外壳、叶轮2、滤网3和滤网支座4；外壳为蜗壳结构，底面设置有吸液口，侧面设置有排液口；叶轮2安装在外壳内，中心设置有内花键孔2.1；液压马达1固定在外壳的顶面，输出轴外固定有花键轴5，花键轴5的外花键段与叶轮2的内花键孔2.1配合；滤网3设置在吸液口上；滤网支座4为侧壁设置有滤孔的环状支座，固定环绕在吸液口外。

污水泵采用液压驱动，与电力驱动相比，可以提供更强大的动力，液压马达1通过花键轴5与叶轮2连接，使污水泵尺寸紧凑，适合于安装在隧道掘进机设备（如单/双护盾隧道掘进机、双模式隧道掘进机等）的护盾处，外壳底部还配有滤网3及滤网支座4，滤网支座4支撑整个污水泵，且环向开孔，进行粗过滤，结构上下对称，可根据实际需要进行增减，滤网3进行二次过滤，可采用系列化设计，根据实际需要更换滤孔尺寸。

进一步地，叶轮2为闭式叶轮，叶片2.5采用三流道阿基米德螺线形式，顶面设置有内花键孔2.1，底面设置有与吸液口配合的进液口2.2以及用于防止泥水分层沉淀的扰流凸起2.3，三道扰流凸起2.3环绕进液口2.2设置。

进一步地，叶轮2的进液口2.2和外壳的吸液口之间设置有腐蚀环6，腐蚀环6采用铝、锌、镁等阳极材料制成，污水泵其它部位采用阴极材料，腐蚀环6与污水泵其它部分在污水中形成原电池，消耗阳极（腐蚀环6）保护阴极（污水泵其它部位）。

进一步地，花键轴5的光轴段与外壳之间通过圆锥滚子轴承7转动连接，外花键段穿过内花键孔2.1，底端安装有压盘8，压盘8通过螺钉与花键轴5连接。圆锥滚子轴承7可抵消叶轮2吸水时产生的径向力，且圆锥滚子轴承7承载能力更高，寿命更长。

进一步地，外壳包括泵壳9、泵盖10和底壳11；泵壳9的顶面和底面贯通，且对称设置，方便加工、检验及安装；泵盖10通过螺钉固定在泵壳9的顶面，圆锥滚子轴承7安装在泵盖10上；底壳11通过螺钉固定在泵壳9的底面，吸液口设置在底壳11上，滤网3和滤网支座4通过螺钉固定在底壳11上。

进一步地，泵盖10和叶轮2的顶面之间设置有密封压环12和接触密封环13，泵盖10上通过自锁螺母14安装有弹簧柱塞15，弹簧柱塞15压靠在密封压环12上。弹簧柱塞15的弹簧可保证接触密封环13在达到磨损极限之前一直与叶轮2保持接触，始终保持接触式密封。接触密封环13采用PTFE材料或其它类似耐磨、耐高温自润滑密封材料。

进一步地，叶轮2的顶面设置有环形凸起2.4，接触密封环压靠在环形凸起2.4上。环形凸起2.4与密封压环12、接触密封环13及弹簧柱塞15共同作用起到辅助密封的作用。

进一步地，泵盖10和泵壳9的连接处、泵盖10与液压马达1的连接处以及底壳11和泵壳9的连接处均设置有密封圈16；花键轴5的光轴段与泵盖10之间通过设置有轴封17，轴封17位于圆锥滚子轴承7下方。

实施例2

本实施例提供一种用于隧道掘进机护盾处污水处理的排污系统，包括液压泵站以及上述用于隧道掘进机护盾处污水处理的污水泵；液压泵站包括油箱18、油泵19、电机20、调速阀21和顺序阀22；油泵19由电机20驱动，进油口与油箱18连接，出油口与调速阀21的进油口连接；调速阀21的工作油口与液压马达1的进油口连接；液压马达1的工作油口与顺序阀22的进油口连接，回油口与油箱18连接；顺序阀22的出油口与油箱18连接。调速阀21有手动和电控两种模式，电控模式可接到隧道掘进机的操作室触摸屏上，操作方便。

进一步地，油泵19与油箱18之间设置有吸油过滤器23；油泵19和调速阀21之间引出油管接入溢流阀24的进油口，溢流阀24的出油口与油箱18连接；液压马达1和顺序阀22之间设置有压力表25；顺序阀22和油箱18之间设置有油水热交换器26，油水热交换器26和油箱18之间设置有回油过滤器27；油箱18上设置有呼吸器28；调速阀21、顺序阀22和溢流阀24集成安装在控制阀座29上，各种调节阀均集中在一个阀块上，有利于检修维护。

液压泵站通过液压管路为污水泵提供动力，同时液压管路回油时会带走大部分热量到液压泵站，再通过液压泵站上装备的油水热交换器25将这部分热量转移到冷却水中，从而进入到整个隧道掘进机的冷却水中，被施工消耗掉或循环到隧洞外。

油箱18的底部设置有长方形的框架，油泵19、电机20、控制阀座27均设置在框架内。通过模块化设计，油箱18可与下部框架结构分开布置，整体结构紧凑，长方体的状态容易在设备上摆放。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。