一種礦井排風筒內的風能利用方法和專用裝置的製作方法

2023-12-09 15:58:46 2

專利名稱：一種礦井排風筒內的風能利用方法和專用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種礦井排風筒內的風能利用方法和專
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背景技術：
現有採礦業井下以送風和排風兩種方式保障井下作業面的空氣循環，而井下排風 設備消耗十分龐大的電能，將井下的風以16米/秒左右的風速直接排出井外，這些風能長 期沒有得到有效的利用。據有關資料記載，全國兩萬多家使用排風設備生產的企業累計排 風總功率達30萬千瓦左右，按每颱風機每年工作8000小時計算，全年耗電量約24億度， 電費支出16. 8億元。而如何利用這些風能，成為本技術領域內的技術人員研究的課題，其 中國家知識產權局2009年10月29日公開的公開號為CN101294545的發明專利申請公開 說明書中，公開了一種利用礦井排風的風力發電裝置，其設計方案是以扣罩的方式將發電 機組的葉輪安裝在排風筒體的頂部，通過葉輪的轉動來帶動發電機工作。該發明為利用礦 井排風口的風能提供了一種可利用的新的技術方案，但是這樣的設計也存在以下不完善之 處，主要有1、由於排風口處的風速很高，能達到16.4米/秒，7級風力，在這樣的風速下， 扣罩式的設計方案，使得風輪罩將承受葉輪高速旋轉的考驗，必將直接影響其使用壽命。2、 扣罩式的設計方案，實質上構成對排風口的封閉，可能直接影響井下的出風量，這是不允許 的。3、扣罩式的設計方案，將葉輪整個安置在風輪罩內，不能最大限度地發揮風能的作用， 做到最佳的利用效果。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種在不影響礦井排風的前提下，設計合理的 方案，能充分利用礦井排風筒體內的風能進行發電的利用方法和專用裝置，實現風能資源 的利用，實現節能降耗，促進採礦業達到循環經濟的發展。為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案來實現一種礦井排風筒內的風 能利用方法，包括排風筒體和排風筒體內排出的風，其特徵是在排風筒體的出口段設置至 少1颱風力發電裝置，其葉輪設置在排風筒體內腔，由排風筒體內的風帶動葉輪轉動，葉輪 軸通過與設置在排風筒體外側的發電機相連接，完成風能產生電能的轉換。上述技術方案的優選方案是上述所述的風力發電裝置均布的設置在排風筒體同一平面上。上述所述的風力發電裝置沿排風筒體的周邊呈螺旋狀排列的設置。上述所述的風力發電裝置的葉輪垂直於排風筒體切線方向設置，其伸入排風筒體 內腔的尺寸為小於單個葉輪片的尺寸。上述所述的風力發電裝置的葉輪由2至7個葉輪片繞葉輪軸均布的構成。上述所述的排風筒體上方還設有增加空氣抽力的引風筒、筒帽。為更好的實現礦井排風筒內的風能利用方法，本發明設計的專用裝置，包括排風筒體，其特徵是在排風筒體的出口段設置至少1颱風力發電裝置，其葉輪設置在排風筒體 內腔，通過葉輪軸與排風筒體外的發電機相連接。上述所述的發電裝置均布的設置在排風筒體同一平面上。上述所述的發電裝置沿排風筒體的周邊呈螺旋狀排列的設置。上述所述風力發電裝置的葉輪垂直於排風筒體切線方向設置，其伸入排風筒體內 腔的尺寸小於單個葉輪片的尺寸。上述所述的風力發電裝置設置有一與葉輪軸、發電機之間相匹配的轉速調整裝置。本發明與現有技術相比，具有如下突出的實質性特點和顯著的進步，具體表現在 以下方面其一，本發明的設計方案是以排風筒體為實施對象，同時考慮到排風筒體在礦井 井下通風換氣中的重要作用，所以在設計方案中，將發電裝置設置在排風筒體周圍，並且只 將葉輪設置在排風筒體內腔，以減小因為安裝發電裝置對排風筒體內出風量產生的影響。 並且通過採取將葉輪在排風筒體內同一平面上的對稱設置，或者在排風筒體周邊螺旋設置 等不同的設計方案以適應不同的排風筒體的需要，這些方案都是在最大限度利用排風筒體 內的風能，又保證不影響排風筒體內的出風量，這較現有技術相比突顯了本發明所述的風 能利用的技術方案更加完善，方案合理可行。其二，為了進一步的減小因增加風力發電裝 置，而對出風量的影響，以減小發電裝置在排風筒體內佔據的空間和對排風筒體內風的阻 力，並最大限度的利用了排風筒體內的風能，本發明通過採取葉輪垂直於排風筒體切線方 向設置的方案，從而使本發明設計更加可行，風能利用達到最佳方案。其三，在排風筒體上 方安裝引風筒、筒帽的設計，既有利於外界的平流風對筒體內的風進行抽吸，減小因為設置 發電裝置對排風筒體內風的阻力，保證排風口處的出風量，又可以將更多的發電裝置設置 其上，更好的利用排風筒體內排出的風能。通過本發明的實施，將為採礦業進一步開展節能 降耗，促進循環經濟的發展起到積極的推動作用。


本發明一種礦井排風筒內的風能利用方法和專用裝置的結構由如下附圖給出圖1為本發明實施例1的一種礦井排風筒內的風能利用專用裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例2的一種礦井排風筒內的風能利用專用裝置的結構示意圖；圖3為本發明實施例3的一種礦井排風筒內的風能利用專用裝置的結構示意圖；圖4為圖3的俯視圖；圖5為本發明實施例4的一種礦井排風筒內的風能利用專用裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，進一步的對本發明一種礦井排風筒內的風能利用方法及專用裝置 的具體結構細節和安裝使用過程加以說明。實施例1本發明實施例1的一種礦井排風筒內的風能利用方法及專用裝置(參見圖1)，它 是以一座小型金礦排風筒的風能利用為設計對象，筒內風速不高，井下通風性能較好，在風 能利用率不大的前提下，將其排風筒體1作為實施的對象，圓形排風筒體1為3米高，為不影響排風筒體1內風量的排出，設計時在排風筒體1出口段離出口端1米處，筒壁上做一個 葉輪軸孔，發電機4設置在排風筒體1的外側，安裝在發電機架上。發電裝置的葉輪2位於 排風筒體1內側，葉輪2有7個葉輪片繞葉輪軸均布設置，葉輪2通過葉輪軸3與排風筒體 1外側的發電機4相連接。實施例2本發明實施例2的一種礦井排風筒內的風能利用方法及專用裝置(參見圖2)，它 是以一座中型金礦的礦井排風筒的風能利用為設計對象，風速要求偏高一些，井下通風性 能較好，在風能利用率偏中的前提下，其利用方法設計為以排風筒體1為實施對象，排風 筒體1為3米高。在排風筒體1上對稱位置設置一對葉輪軸孔，葉輪軸3從葉輪軸孔穿過， 在排風筒體1內腔的葉輪軸3的頂端安裝葉輪2，葉輪2有4個葉輪片繞葉輪軸均布設置， 葉輪軸3的另一端安裝一減速裝置5後，再與發電機4相連接，發電機4安裝在機架上。實施例3本發明實施例3的一種礦井排風筒內的風能利用方法及專用裝置(參見圖3和圖 4)，它是以一座大型煤礦排風筒體內的風能利用為設計對象，因大型煤礦排風筒內的風速 較高，一般都在16. 4米/秒左右，排風筒體直徑都在3米以上，通常井下通風性能要求非常 嚴格，且排出的風中會有一定的可燃氣體，為不影響排風量且又能充分利用排風筒體內風 能，將其設計為在原有排風筒體1為3米高的條件下，再延長排風筒體1的高度至5米，在 排風筒體1周圍均勻的螺旋的設置4臺發電裝置。在排風筒體1上相應的位置設置葉輪軸 孔，葉輪軸3從葉輪軸孔穿過，在排風筒體1內腔的葉輪軸3的頂端安裝葉輪2，葉輪2有 4個葉輪片繞葉輪軸均布設置，葉輪軸3的另一端安裝一減速裝置5後，再與發電機4相連 接，發電機4安裝在機架6上。實施例4本發明實施例4的一種礦井排風筒內的風能利用方法及專用裝置(參見圖5)，它 是以一座大型煤礦排風筒體內的風能利用為設計對象，因大型煤礦排風筒內的風速較高， 一般都在16. 4米/秒左右，排風筒體直徑都在3米以上，通常井下通風性能要求非常嚴格， 且排出的風中會有一定的可燃氣體，為不影響排風量且又能充分利用排風筒體內風能，將 其設計為在原有排風筒體1為3米高，為了更有效的利用排風筒體1內排出的風能，在排 風筒體上1安裝一個直徑與排風筒體1相同的3米高的引風筒8，以延長排風筒體的高度， 並在引風筒頂端安裝筒帽9。筒帽9的設計可以利用高空中平流風對筒體內的風抽吸力， 減少安裝發電裝置對礦井下排出的風的阻力。在排風筒體1和引風筒8上，開有4個長方 形的孔洞，並以螺旋的方式排列。將葉輪軸3設置在長方形孔的長邊的中心處，葉輪2安裝 在葉輪軸3上，葉輪2有2個葉輪片繞葉輪軸均布設置，葉片伸入排風筒體1和聚風筒8內 腔，在葉輪2外安裝上葉輪罩7。葉輪軸3另一端連接一個減速器5後，再連接發電機4。發 電機4安裝在機架6上。葉輪6由排風口排出的風帶動，從而帶動發電機工作，開始產生電 能。
權利要求
一種礦井排風筒內的風能利用方法，包括排風筒體和排風筒體內排出的風，其特徵是在排風筒體的出口段設置至少1颱風力發電裝置，其葉輪設置在排風筒體內腔，由排風筒體內的風帶動葉輪轉動，葉輪軸通過與設置在排風筒體外側的發電機相連接，完成風能產生電能的轉換。
2.根據權利要求1所述的風能利用方法，其特徵是所述的風力發電裝置均布的設置在 排風筒體同一平面上。
3.根據權利要求1所述的風能利用方法，其特徵是所述的風力發電裝置沿排風筒體的 周邊呈螺旋狀排列的設置。
4.根據權利要求1或2或3任一權利要求所述的風能利用方法，其特徵是所述風力發 電裝置的葉輪垂直於排風筒體切線方向設置，其伸入排風筒體內腔的尺寸為小於單個葉輪 片的尺寸。
5.根據權利要求1或2或3任一權利要求所述的風能利用方法，其特徵是所述的風力 發電裝置的葉輪由2至7個葉輪片繞葉輪軸均布的構成。
6.根據權利要求1所述的風能利用方法，其特徵是所述的排風筒體上方還設有增加空 氣抽力的引風筒、筒帽。
7.一種礦井排風筒內的風能利用的專用裝置，包括排風筒體，其特徵是在排風筒體的 出口段設置至少1颱風力發電裝置，其葉輪設置在排風筒體內腔，通過葉輪軸與排風筒體 外的發電機相連接。
8.根據權利要求7所述的專用裝置，其特徵是所述的發電裝置均布的設置在排風筒體同一平面上。
9.根據權利要求6所述的專用裝置，其特徵是所述的發電裝置沿排風筒體的周邊呈螺 旋狀排列的設置。
10.根據權利要求7或8或9任一權利要求所述的專用裝置，其特徵是所述風力發電裝 置的葉輪垂直於排風筒體切線方向設置，其伸入排風筒體內腔的尺寸小於單個葉輪片的尺 寸。
11.根據權利要求7所述的專用裝置，其特徵是所述的風力發電裝置設置有一與葉輪 軸、發電機之間相匹配的轉速調整裝置。
全文摘要
本發明涉及一種礦井排風筒內的風能利用方法和專用裝置，涉及風力發電技術領域，尤其是一種礦井排風筒內的風能利用方法和專用裝置。本發明的設計方案是以排風筒體為實施對象，利用排風筒體內排出的風來發電，具體做法是在排風筒體的出口處設置風力發電裝置，並將其葉輪設置在排風筒體內腔，由排風筒體內的風帶動葉輪轉動，連接軸通過與設置在排風筒體外側的發電機相連接，完成風能產生電能的轉換。本發明的設計方案減小了因為發電裝置在排風筒體內佔據的空間而對排風筒體內風產生的阻力，並最大限度的利用了排風筒體內的風能。
文檔編號F03D1/04GK101936259SQ20101024081
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者呂維學, 王兆興 申請人:王兆興