一种井下给排水两用能量回收装置的制作方法

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1.本实用新型涉及矿用水力能量回收技术领域，具体涉及一种井下给排水两用能量回收装置及系统


背景技术：

2.在现有的矿井开采过程中，由于某些开采区存在着较大的标高差，导致地面向井下供水时，会造成水压过高的问题。为了避免标高较低的开采区供水水压过高造成爆管事故，目前各个矿区普遍采用的处理方法为在主巷道设置一个中央减压处理水泵，将水压降低后再送往标高较低的开采区。这种处理方法在一定程度上解决了水压过高的问题，但是却仍然存在着不小的弊端。首先，中央减压处理水泵需要人工严格监管，工人劳动强度大，因此对人力资源有一定的要求。其次，中央减压处理水泵、运输管道设备都需要进行维护和修理会支出大笔的经费，对企业经济效益产生较大的影响。此外，中央减压处理水泵在运行过程极其消耗电能，在总资源支出中占了很大比重。
3.当矿井的深度达到地下水位的高度时，会出现矿井巷道出水的情况，即煤矿井下涌水。煤矿上一般是让巷道里面流出来的水先自然流入水仓进行简单的沉降，然后再利用排水泵将矿井涌水抽出到地面上，由于排水高度，所以需要使用大功率的排水泵排水。但矿井水中有岩尘和煤尘，长时间大功率的工作会加速水泵叶轮的磨损，致使排水泵的使用寿命降低，增加维护费用。
4.因此，本实用新型设计了一种井下给排水两用能量回收装置及系统解决如上问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种井下给排水两用能量回收装置及系统，本实用新型是通过以下技术方案实现：
6.一种井下给排水两用能量回收装置及系统，包括：给水动力单元、发电能量回收单元、排水助力单元、动力输出控制单元；动力输出控制单元通过第一阶梯轴连接于给水动力单元上方；发电能量回收单元通过联轴器连接于动力输出控制单元右侧；排水助力单元通过锥齿轮副连接于动力输出控制单元左侧。
7.所述给水动力单元包括：给水端进口管道、第一支撑座、给水端端盖、给水端出口管道、给水端箱体、第一阶梯轴，第一深沟球轴承，第二深沟球轴承，圆锥滚子轴承，动力叶轮固定支撑板，动力叶轮。其中给水端进口管道与给水端出口管道固定在给水端箱体上；第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、圆锥滚子轴承依次固定在第一阶梯轴上，外侧套有第一支撑座；动力叶轮通过花键与第一阶梯轴连接，并通过动力叶轮固定支撑板固定；第一阶梯轴通过圆锥滚子轴承与轴肩固定在给水端端盖上；给水端端盖通过螺栓固定在给水端箱体上；第一支撑座通过螺栓固定在给水端端盖上。
8.所述发电能量回收单元包括：防爆壳、电池组、发电机。其中电池组与发电机通过
电线安装在防爆壳内；电池组与发电机通过电线连接，将发电机产生的电能直接储存在电池组内。
9.所述排水助力单元包括：排水端出口管道、排水端端盖、排水端箱体、排水端进口管道、第二支撑座、第三深沟球轴承、第五阶梯轴、第四深沟球轴承、棘轮式叶轮上固定板、棘轮式叶轮下支撑板、第五深沟球轴承、棘轮式叶轮。其中排水端出口管道与排水端进口管道固定在给水端箱体上；第三深沟球轴承与第四深沟球轴承依次固定在第一阶梯轴上，外侧套有第二支撑座；棘轮式叶轮通过棘轮式叶轮上固定板与棘轮叶轮式下支撑板固定在第五阶梯轴上；第五深沟球轴承固定在第五阶梯轴下侧，并一起安装在排水端箱体底部的轴承座上；排水端端盖通过螺栓固定在排水端箱体上；第二支撑座通过螺栓固定在给水端端盖上。
10.所述动力输出控制单元包括：动力输出控制单元壳、联轴器、锥齿轮副、第六深沟球轴承、第四阶梯轴、第七深沟球轴承、电磁离合器、第三阶梯轴、第二差速锁、差速锁、第八深沟球轴承、第一差速锁、第二阶梯轴、控制器。其中差速器右侧连接第二阶梯轴，左侧连接第三阶梯轴；第八深沟球轴承与联轴器左侧固定在第二阶梯轴上；联轴器右侧固定发电机输入轴上；第一差速锁与第二阶梯轴同心，且固定在动力输出控制单元壳上；第二差速锁与第三阶梯轴同心，且固定在动力输出控制单元壳上；电磁离合器右侧固定第三阶梯轴，左侧固定第四阶梯轴；第六深沟球轴承与第七深沟球轴承固定在第四阶梯轴上；锥齿轮副右侧固定在第四阶梯轴上，下侧固定在第五阶梯轴上；控制器通过导线连接第一差速锁、第二差速锁、电磁离合器，且固定在动力输出控制单元壳上；动力输出控制单元壳通过螺栓与第一支撑座与第二支撑座固定。
附图说明：
11.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
12.图1是本实用新型装置及系统总体结构示意图；
13.图2是本实用新型给水动力单元结构示意图；
14.图3是本实用新型发电能量回收单元结构示意图；
15.图4是本实用新型排水助力单元结构示意图；
16.图5是本实用新型动力输出控制单元结构示意图。
17.图中标号名称：1
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排水端出口管道，2
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动力输出控制单元壳，3
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给水端进口管道，4
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防爆壳，5
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联轴器，6
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第一支撑座，7
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给水端端盖，8
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给水端出口管道， 9
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给水端箱体，10
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排水端端盖，11
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排水端箱体，12
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排水端进口管道，13
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固定台，14
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第二支撑座，15
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第一阶梯轴，16
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第一深沟球轴承，17
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第二深沟球轴承， 18
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圆锥滚子轴承，19
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动力叶轮固定支撑板，20
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动力叶轮，21
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电池组，22
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发电机，23
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第三深沟球轴承，24
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第五阶梯轴，25
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第四深沟球轴承，26
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棘轮式叶轮上固定板，27
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棘轮式叶轮下支撑板，28
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第五深沟球轴承，29
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棘轮式叶轮， 30
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锥齿轮副，31
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第六深沟球轴承，32
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第四阶梯轴，33
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第七深沟球轴承，34
‑ꢀ
电磁离合器，35
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第三阶梯轴，36
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第二差速锁，37
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差速器，38
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第八深沟球轴承， 39
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第一差速锁，40
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第二阶梯轴，41
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控制器。
具体实施方式：
18.以下通过具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.参照图2，在给水动力单元中，给水端进口管道3与给水端出口管道8固定在给水端箱体9上；第一深沟球轴承16、第二深沟球轴承17、圆锥滚子轴承18 依次固定在第一阶梯轴15上，外侧套有第一支撑座6；动力叶轮20通过花键与第一阶梯轴15连接，并通过动力叶轮固定支撑板19固定；第一阶梯轴15通过圆锥滚子轴承18与轴肩固定在给水端端盖7上；给水端端盖7通过螺栓固定在给水端箱体9上；第一支撑座6通过螺栓固定在给水端端盖7上。当给水端进水管道开始供水时，由于供水口与给水动力单元有大高度落差，此时水会有很大的势能，水流的重力势能转换为动能，高速水流冲击动力叶轮20，带动动力叶轮 20转动，将水流势能转换为动力叶轮20的机械能，并将转换的机械能通过第一阶梯轴15传递给动力输出控制单元。
20.参照图5，在动力输出控制单元中，差速器37右侧连接第二阶梯轴40，左侧连接第三阶梯轴35；第八深沟球轴承38与联轴器5左侧固定在第二阶梯轴40 上；联轴器5右侧固定发电机22输入轴上；第一差速锁39与第二阶梯轴40同心，且固定在动力输出控制单元壳2上；第二差速锁36与第三阶梯轴35同心，且固定在动力输出控制单元壳2上；电磁离合器34右侧固定在第三阶梯轴35 上，左侧固定在第四阶梯轴32上；第六深沟球轴承31与第七深沟球轴承33固定在第四阶梯轴32上；锥齿轮副30右侧固定在第四阶梯轴32上，下侧固定在第五阶梯轴24上；控制器41通过导线连接第一差速锁39、第二差速锁36、电磁离合器34，且固定在动力输出控制单元壳2上；动力输出控制单元壳2通过螺栓与第一支撑座6与第二支撑座14固定。当不需要排水时，控制器41控制第二差速器36锁住第三阶梯轴35，并打开第一差速锁39，此时动力输出控制单元将给水动力单元中传递的机械能传递给发电能量回收单元；当需要排水时，控制器41控制第一差速锁39锁住第二阶梯轴40，打开第二差速锁36，且控制电磁离合器34闭合，使第三阶梯轴35与第四阶梯轴32连接，此时动力输出控制单元将给水动力单元产生的机械能通过齿轮传动给排水助力单元；当排水端棘轮式叶轮29转速大于给水动力单元所能提供给棘轮式叶轮29的转速时，控制器41 控制电磁离合器34使第三阶梯轴35与第四阶梯轴32断开，减小排水端的能量损失。
21.参照图3，在发电能量回收单元中，电池组21与发电机22通过电线安装在防爆壳内。电池组21与发电机22通过电线连接，发电机22通过联轴器5与动力输出控制单元中的第二阶梯轴40连接，将给水动力单元中传递过来的机械能转换为电能直接储存在电池组内。
22.参照图4，在排水助力单元中，排水端出口管道1与排水端进口管道12固定在给水端箱体11上；第三深沟球轴承23与第四深沟球轴承25依次固定在第五阶梯轴24上，外侧套有第二支撑座14；棘轮式叶轮29通过棘轮式叶轮上固定板26与棘轮叶轮式下支撑板27固定在第五阶梯轴24上；第五深沟球轴承28 固定在第五阶梯轴24下侧，并一起安装在排水端箱体11底部的轴承座上；排水端端盖10通过螺栓固定在排水端箱体11上；第二支撑座14通过螺栓固定在排水端端盖10上。第四阶梯轴32与第五阶梯轴24通过锥齿轮副30连接，将给水
动力单元中传递过来的机械能带动棘轮式叶轮29转动用来为井下排水助力，减轻井下排水泵工作负载；当排水结束时，由于棘轮式叶轮29反转不受阻，所以可以减小倒流的水对棘轮式叶轮29的冲击与棘轮式叶轮29倒转对动力输出控制单元产生的影响。