CN113137339A - 一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，包括风洞，所述风洞一端连接风机，风机与回风井口对应安装，所述风洞另一端向上弯曲配合安装有风能转换器，所述风能转换器的输入端连接有位于风洞出口的风轮，风轮通过风能转换器的输出端连接有发电机组；所述风能转换器包括输入轴，输入轴下端转动安装有下支架，所述风轮与输入轴一体化安装且位于下支架上方；所述输入轴中部转动安装有上支架，所述下支架和上支架之间安装有与风洞另一端连接的环形支撑梁；本发明通过风洞、风轮、风能转换器和电机组，实现将矿井回风流的能量一部分回收转化为电能，另一部分转化成风轮的静压能。

Description

一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产领域，特别涉及一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置。

背景技术

前煤矿生产中由于有粉尘及有害气体的存在，为了矿井必须通风进行排除与稀释，风洞出口都是长方形，出口的风流速度一般在6米/秒，每个回风井的风量一般在100立方米/秒左右，并且每个回风井全年工作，每天24小时不间断地工作，而风机需要增加静压以提高风机克服井下巷道阻力的能力，从全国煤矿的矿井来说回风流的能量回收具有极大的潜能和重要的意义，所以急需一种具有回风流的能量回收、增加风机静压功能的矿井回风流的能量回收发电、增加风机静压的装置。

发明内容

本发明目的是为解决现有的矿井回风流能量回收过程中的防爆和便于安装的问题，提供一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置。

为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，安装在回风井口，包括风洞，所述风洞一端连接风机，风机与回风井口对应安装，所述风洞另一端向上弯曲配合安装有风能转换器， 所述风能转换器的输入端连接有位于风洞出口的风轮，风轮通过风能转换器的输出端连接有发电机组；所述风能转换器包括输入轴，输入轴下端转动安装有下支架，所述风轮与输入轴一体化安装且位于下支架上方；所述输入轴中部转动安装有上支架，所述下支架和上支架之间安装有与风洞另一端连接的环形支撑梁，所述下支架、上支架均与环形支撑梁内壁连接，所述上支架上设有安装箱，所述安装箱内安装有传动组，所述输入轴穿过上支架与传动组连接，所述传动组通过输出轴与电机组的输入端连接。

进一步，所述风洞为圆体形。

进一步，所述传动组包括上下相对设置的上锥齿和下锥齿，所述下锥齿的轴心处与输入轴配合一体安装，所述上锥齿的轴心处与输入轴转动配合安装；

所述上锥齿和下锥齿之间安装有输出锥齿，所述输出锥齿分别与上锥齿、下锥齿啮合安装，所述输出锥齿轴心处与输出轴配合一体安装。

进一步，所述输入轴与下支架之间、上支架之间、上锥齿之间分别通过第一轴承、第二轴承、第三轴承安装。

进一步，所述输出轴的中部安装有轴支架，所述输出轴与轴支架通过第四轴承配合安装。

本发明所具有的有益效果为：

本发明为一种矿井回风流能量回收发电装置，安装在回风井口外部，通过设置风洞、风轮、风能转换器和电机组，将风能转化为机械能，再转化为电能，实现将矿井回风流的能量一部分回收转化为电能，风流的能量另一部分转化成风轮的静压能，此外，通过将原始的长方体的风洞改成本发明的圆体型风洞，便于安装风轮。

本发明通过采用输出锥齿、上锥齿、下锥齿三个锥齿啮合，使输入轴和输出轴垂直设置，实现机械能的传递和改变转动方向，保证在风轮的动力稳定的传输至发电机组。

本发明通过安装有轴支架，轴支架可以对输出轴起到支撑作用，降低输出轴产生较大挠度的可能性，避免工作中输出轴发生严重的形变，从而延长装置寿命。

附图说明

图1为本专利发电装置三维结构示意图；

图2为本专利发电装置的俯视图；

图3为本专利发电装置内部剖视图；

图4为图3中A处放大图；

图5为本专利发电装置的风能转换器传动示意图；

图6为本专利发电装置的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1-6所示，一种增加风机2静压回收矿井回风流的发电装置，安装在回风井口，包括风洞3，所述风洞3一端连接风机2，风机2与回风井口对应安装，所述风洞3另一端向上弯曲配合安装有风能转换器4， 所述风能转换器4的输入端连接有位于风洞3内的风轮11，风轮11通过风能转换器4的输出端连接有发电机组， 所述风轮11与风能转换器4均采用防爆材料，所述风洞3下侧通过底座组31进行架设安装，所述发电机组通过安装台5安装，所述安装台5通过阶梯架7与地面连通。回风井的风流从风机的进口1进入风机2，然后从风机2的出口流出进入风洞3，风流从风洞3流出带动风轮11高速转动，风轮11通过风能转换器4带动电机组工作，从而将风能转化为电能，实现将矿井回风流的能量一部分回收转化为电能，风流的能量另一部分转化成风轮11的静压能。同时本专利通过将风轮11与风能转换器4均采用防爆材料，实现防爆的功能，保证装置的安全可靠性。通过安装台5与阶梯架7的设置，方便工作人员去维修和维护装置。

如图1-6所示，为了方便风轮11的安装，所述风洞3为圆体形。本实施例中，风洞3将原始的长方体的风洞3改成本发明的圆体型风洞3，以便于安装带动风能转换器4工作的风轮11安装。

如图1-6所示，为了实现将风能转化为电能，本实施例中，所述风能转换器4包括输入轴8，输入轴8下端转动安装有下支架41，所述风轮11与输入轴8一体化安装且位于下支架41上方，风轮11与输入轴8可以焊接或者采用键槽安装；所述输入轴8中部转动安装有上支架43，所述下支架41和上支架43之间安装有与风洞3另一端连接的环形支撑梁42，所述下支架41、上支架43均与环形支撑梁42内壁连接，所述上支架43上设有安装箱44，优选地，上支架43与安装箱44采用一体化加工，所述安装箱44内安装有传动组，安装箱44采用防爆材料制作，且对传动组具有保护作用；所述输入轴8穿过上支架43与传动组连接，所述传动组通过输出轴9与电机组的输入端连接。风轮11转动时，带动输入轴8一起转动，输入轴8通过传动组带动输出轴9转动，输出轴9带动电机组工作将风能转化为电能。风轮11的作用是减小动压和增大静压，利用所吸收的风能进行单向转动，将风能转化为机械能再转化为电能，实现能量的转移。

如图1-6所示，为了稳定的将风能转化为电能，本实施例中，所述传动组包括上下相对设置的上锥齿45和下锥齿48，所述下锥齿48的轴心处与输入轴8配合一体安装，所述上锥齿45的轴心处与输入轴8转动配合安装；所述上锥齿45和下锥齿48之间安装有输出锥齿47，所述输出锥齿47分别与上锥齿45、下锥齿48啮合安装，所述输出锥齿47轴心处与输出轴9配合一体安装。由输出锥齿47、上锥齿45、下锥齿48三个锥齿啮合而成，使输入轴8和输出轴9垂直设置，实现机械能的传递和改变转动方向。上锥齿45的设计不是输出能量，主要起到与下锥齿48对称设置，起到稳定作用。输出锥齿47、上锥齿45、下锥齿48以及风轮11均用防爆材料制成，保证安全可靠。

如图1-6所示，本实施例中，为了实现输入轴8的转动工作，所述输入轴8与下支架41之间、上支架43之间、上锥齿45之间分别通过第一轴承410、第二轴承49、第三轴承46安装。

如图1-6所示，为了实现输出轴9的安装，所述输出轴9的中部安装有轴支架6，所述输出轴9与轴支架6通过第四轴承61配合安装，这样轴支架6可以对输出轴9具有支撑作用，降低输出轴9产生较大挠度的可能性，延长装置寿命，避免工作中输出轴9发生严重的形变。所述输出轴9与安装箱44之间也安装有第五轴承，便于输出轴9相对安装箱44进行转动。

如图1-6所示，为了方便工作人员对装置进行安装、拆卸和检修，所述安装台5包括位于风洞3两侧对称设置的左安装台51和右安装台52，所述左安装台51和右安装台52之间架设有位于风能转换器4两侧对称设置的前连接桥54和后连接桥53。优选的，所述左安装台51、右安装台52、前连接桥54和后连接桥53均为梯形结构，且梯形两侧边上设有阶梯架7。本实施例中，所述发电机组安装在左安装台51上或右安装台52上。左安装台51和右安装台52用来安装和放置发电机组，且方便工作人员对此装置的安装、拆卸和检修，阶梯架7便于工作人员向上攀爬，对电机组进行拆卸和检修。前连接桥54和后连接桥53的设计是为了方便安装和检修风能转换器4，且用于放置替换部件。

本发明的工作过程为：

1）风洞3中通过的风流冲击至风轮11，使风轮11转动，此过程为从风能至机械能的转化；

2）输入轴8随风轮11一起转动，输入轴8带动下锥齿48转动，下锥齿48通过啮合的锥齿带动输出锥齿47运动；

3）输出锥齿47的转动带动输出轴9转动，输出轴9带动发电机组进行工作，进行发电，实现“风能——机械能——电能”的转化过程。

本发明的安装过程为：

1）利用吊车10的起吊功能，先将用于支撑风能转换器4的环形支撑梁42安装到风洞3的上端。

分别将风轮11与输入轴8、下锥齿48和输入轴8、上锥齿45和输入轴8分别连接，其中上锥齿45和输入轴8之间装有第三轴承46，并利用吊车10保证下锥齿48和上锥齿45之间的精确距离；

2）将输出锥齿47和输出轴9连接起来，并在输出轴9上安装第四轴承61、第五轴承，要保证其准确的相对位置，然后安装上发电机组，将输出锥齿47分别与上锥齿45、下锥齿48分别啮合，并利用吊车10保持他们正确的相对位置；

3）将安装箱44组合起来，并将啮合好的齿轮系结构在其内部，输入轴8和输出轴9与安装箱44之间分别装对应轴承，以保证机械能的高效传递；

4）在输出轴9处安装轴支架6并配合安装第四轴承61；

5）将发电机组安装至输出轴9末端；

6）利用吊车10分别固定安装箱44、轴支架6和发电机组，以防某个部件的脱离，发生危险，将此风能转换器4和连接好的发电机组同时吊起，安装至环形支撑梁42上，并将风轮11安装在输入轴8上中，发电机组放至在左安装台51上，最后安装连接桥，安装完成。

本发明的拆卸过程为：

1）利用吊车10将连接桥取下；

2）利用吊车10分别连接发电机组、轴支架6和安装箱44，以及下端的环形支撑梁42，准备起吊；

3）将风能转换器4、发电机组和环形支撑梁42取下来之后，在保证风能转换器4中各结构的相对位置的前提下，将风能转换器4与环形支撑梁42分离；

4）分别在输入轴8上取下风轮11，在输出轴9上取下发电机组和轴支架6；

5）将安装箱44打开，露出三个锥齿轮结构；

6）将输出轴9和和输入轴8之间的相对位置改变，将三个锥齿之间的配合关系分离；

7）分别将输出轴9上的轴支架6和输出锥齿47取下，并将对应的轴承取下；分别将输入轴8上的锥齿和对应的轴承，拆卸完成。

本发明的检修过程为：

1）通过阶梯架7和连接桥，人类可以很方便地登上此装置的上方，对发电机组、风能转换器4进行检查和维修；

2）发电机组的维修：对于一些可以发电机组上的比较容易解决的或者需要大修但是可以解决的问题，可以在阶梯架7上直接进行维修；如果发电机组需要更换，则需要利用吊车10将风能转换器4、发电机组和环形支撑梁42一同吊起至适当高度，进行发电机组的更换；

3）风能转换器4的传动组进行维修：可以在连接桥上检查三个锥齿的啮合情况和运动情况。工作人员在连接桥上可以将安装箱44打开，进行对三个锥齿的维修和更换；

4）风轮11的维修：需要利用吊车10将发电机组、风能转换器4和环形支撑梁42同时吊起至半空，并将风轮11下端的下支架41与环形支撑梁42分离，然后利用吊车10，进行风轮11的维修和更换。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (5)

1.一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，安装在回风井口，其特征在于，包括风洞，所述风洞一端连接风机，风机与回风井口对应安装，所述风洞另一端向上弯曲配合安装有风能转换器，

所述风能转换器的输入端连接有位于风洞出口的风轮，风轮通过风能转换器的输出端连接有发电机组；

所述风能转换器包括输入轴，输入轴下端转动安装有下支架，所述风轮与输入轴一体化安装且位于下支架上方；

所述输入轴中部转动安装有上支架，所述下支架和上支架之间安装有与风洞另一端连接的环形支撑梁，所述下支架、上支架均与环形支撑梁内壁连接，

所述上支架上设有安装箱，所述安装箱内安装有传动组，所述输入轴穿过上支架与传动组连接，所述传动组通过输出轴与电机组的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，其特征在于，所述风洞为圆体形。

3.根据权利要求2所述的一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，其特征在于，所述传动组包括上下相对设置的上锥齿和下锥齿，所述下锥齿的轴心处与输入轴配合一体安装，所述上锥齿的轴心处与输入轴转动配合安装；

所述上锥齿和下锥齿之间安装有输出锥齿，所述输出锥齿分别与上锥齿、下锥齿啮合安装，所述输出锥齿轴心处与输出轴配合一体安装。

4.根据权利要求3所述的一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，其特征在于，所述输入轴与下支架之间、上支架之间、上锥齿之间分别通过第一轴承、第二轴承、第三轴承安装。

5.根据权利要求4所述的一种增加风机静压回收矿井回风流能量的发电装置，其特征在于，所述输出轴的中部安装有轴支架，所述输出轴与轴支架通过第四轴承配合安装。

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