一种势能回收转换装置的制作方法

1.本发明涉及节能技术领域，具体为一种势能回收转换装置。


背景技术：

2.碳的压力越来越大，节能技术日益受到企业的关注。而煤矿作为耗能大户，在节能领域有很大的提高空间。
3.在煤矿采煤生产过程中，会产生大量的井下涌水，这些水是污水必须输送至地面污水处理站经过处理后才能作为它用；从井底到地面直接通过泵输送，由于井深度大，中国大矿井开采深度一般接近800米，将大量的井下污水输送至地面，泵的能耗非常高；以300m3/h排水量为例，将其输送至800米以上的地面，需要投入电机功率为2000kw左右，每日耗电量48000kw
·
h，日电费约2.4万元。
4.同时，煤矿开采过程中会消耗大量干净的工艺用水，这些水需要通过管道从地面输送至井下，由于矿井深度很大(一般800米左右)，到底井底之后需要设置减压装置将高压工艺用水的压力降低，才能供末端用户使用，减压过程中将水的势能消耗掉，造成能量的极大浪费。若能通过一种技术装备将工艺用水的高压势能转换为井下污水的势能，将污水以很小的能耗输送至地面，将是一种非常节能的技术途径。
5.因此，急需对此缺点进行改进，本发明则是针对现有的结构及不足予以研究改良，提供有一种势能回收转换装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种势能回收转换装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种势能回收转换装置，包括矿井地面供水站、工艺用水低压管道和井底污水水仓，所述矿井地面供水站的输出端连接有井下工艺用水泵，且井下工艺用水泵的一侧固定连接有高压管道，所述高压管道的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓，且第一活塞势能交换仓的内部设置有第一隔断活塞，并且高压管道和第一活塞势能交换仓之间设置有第一控制阀门组，所述工艺用水低压管道的端部与高压管道的端部贯通相连，所述高压管道的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓，且第二活塞势能交换仓的内部设置有第二隔断活塞，并且高压管道和第二活塞势能交换仓之间设置有第二控制阀门组，所述井底污水水仓的输出端连接有污水泵，且污水泵的一侧固定连接有污水输送高压管道，并且污水输送高压管道的端部固定连接有地面污水仓，所述污水输送高压管道的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓，且污水输送高压管道和第一活塞势能交换仓之间设置有第一控制阀门组，并且污水输送高压管道的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓，而且污水输送高压管道和第二活塞势能交换仓之间设置有第二控制阀门组。
8.进一步的，所述第一控制阀门组包括有阀门一、阀门二、阀门三和阀门四，且阀门
一和阀门三设置在高压管道和第一活塞势能交换仓之间，并且阀门二和阀门四设置在污水输送高压管道和第一活塞势能交换仓之间。
9.进一步的，所述第二控制阀门组包括有阀门五、阀门六、阀门七和阀门八，且阀门五和阀门七设置在高压管道和第二活塞势能交换仓之间，并且阀门六和阀门八设置在污水输送高压管道和第二活塞势能交换仓之间。
10.进一步的，所述第一活塞势能交换仓的外部套设有缓冲组件，且缓冲组件包括有外环体、紧固栓和缓冲弹簧，并且外环体的外表面贯穿连接有紧固栓，而且外环体的内表面固定连接有缓冲弹簧。
11.进一步的，所述缓冲组件还包括有内环体和橡胶垫圈，且缓冲弹簧的端部固定连接有内环体，并且内环体的内壁固定连接有橡胶垫圈，而且橡胶垫圈的内表面与第一活塞势能交换仓的外表面相贴合。
12.进一步的，所述缓冲弹簧的一端与外环体的内表面焊接相连，且缓冲弹簧的另一端与内环体的外表面焊接相连，并且内环体通过缓冲弹簧固定在外环体的内侧，而且缓冲弹簧呈环形阵列布设在外环体和内环体之间。
13.进一步的，所述缓冲组件的底部连接有固定卡座，且固定卡座的底部固定连接有金属丝杆，并且金属丝杆的外壁活动连接有支撑架。
14.进一步的，所述支撑架包括有固定平台、螺纹管、架脚和加固栓，且固定平台的顶部嵌设有螺纹管，并且固定平台的底部固定连接有架脚，而且架脚的顶部贯穿连接有加固栓。
15.进一步的，所述螺纹管的外壁与固定平台固定连接，且螺纹管的内壁与金属丝杆的外壁螺纹连接，并且金属丝杆通过螺纹管与固定平台贯通相连。
16.进一步的，所述架脚的顶部与固定平台的底部焊接相连，且架脚对称设置在固定平台的底部，并且固定平台和架脚构成一体化结构。
17.本发明提供了一种势能回收转换装置，具备以下有益效果：该一种势能回收转换装置，通过第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓的内部设置有第一隔断活塞和第二隔断活塞，并通过第一控制阀门组和第二控制阀门组控制高压管道和污水输送高压管道内部的水流走向，实现水力势能回集收转换，该势能回收转换装置可以将地面输送至井下的工艺用水的势能转换为井下涌水的势能，大大节约了井下涌水直排至地面的能耗，从而降低了煤矿开采成本。
18.1、本发明设置有第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓两组容器，并将第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓交替连通井下工艺用水和井下污水，结合第一控制阀门组和第二控制阀门组，控制高压管道和污水输送高压管道内部的水流走向，改进后的势能回收转换装置，能对减压过程中将水的势能进行回收转化，减少了能量的浪费，以300m3/h水量为例，系统总能耗由2200kw降低至600kw左右，节能率达到72％左右。
19.2、本发明设置有缓冲组件，内环体内侧设置的橡胶垫圈可对第一活塞势能交换仓)传递的震动进行第一重缓冲，外环体和内环体之间的缓冲弹簧，则可通过自身形变对震动进行第二重缓冲，改进后的势能回收转换装置对势能交换仓的震动具有良好的减震效果，能够有效延长第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓的使用寿命。
20.3、本发明设置有金属丝杆和支撑架，通过控制金属丝杆沿螺纹管内壁转动，调节
固定卡座相对支撑架的位置，达到调节固定卡座高度的目的，而第一活塞势能交换仓通过位于卡合固定在固定卡座顶部，其高度也随之变化，改进后的势能回收转换装置便于调节第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓的安装高度，减少势能交换仓的安装局限性。
附图说明
21.图1为本发明一种势能回收转换装置的正视结构示意图；
22.图2为本发明一种势能回收转换装置的第一活塞势能交换仓-缓冲组件正视结构示意图；
23.图3为本发明一种势能回收转换装置的固定卡座侧视结构示意图；
24.图4为本发明一种势能回收转换装置的金属丝杆-螺纹管立体结构示意图；
25.图5为本发明一种势能回收转换装置的高压管道-第一活塞势能交换仓立体结构示意图。
26.图中：1、矿井地面供水站；2、井下工艺用水泵；3、高压管道；4、第一活塞势能交换仓；5、第一隔断活塞；6、第一控制阀门组；61、阀门一；62、阀门二；63、阀门三；64、阀门四；7、工艺用水低压管道；8、第二活塞势能交换仓；9、第二隔断活塞；10、第二控制阀门组；101、阀门五；102、阀门六；103、阀门七；104、阀门八；11、井底污水水仓；12、污水泵；13、污水输送高压管道；14、地面污水仓；15、缓冲组件；151、外环体；152、紧固栓；153、缓冲弹簧；154、内环体；155、橡胶垫圈；16、固定卡座；17、金属丝杆；18、支撑架；181、固定平台；182、螺纹管；183、架脚；184、加固栓。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
28.如图1和图5所示，一种势能回收转换装置，包括矿井地面供水站1、工艺用水低压管道7和井底污水水仓11，矿井地面供水站1的输出端连接有井下工艺用水泵2，且井下工艺用水泵2的一侧固定连接有高压管道3，高压管道3的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓4，且第一活塞势能交换仓4的内部设置有第一隔断活塞5，并且高压管道3和第一活塞势能交换仓4之间设置有第一控制阀门组6，工艺用水低压管道7的端部与高压管道3的端部贯通相连，高压管道3的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓8，且第二活塞势能交换仓8的内部设置有第二隔断活塞9，并且高压管道3和第二活塞势能交换仓8之间设置有第二控制阀门组10，井底污水水仓11的输出端连接有污水泵12，且污水泵12的一侧固定连接有污水输送高压管道13，并且污水输送高压管道13的端部固定连接有地面污水仓14，污水输送高压管道13的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓4，且污水输送高压管道13和第一活塞势能交换仓4之间设置有第一控制阀门组6，第一控制阀门组6包括有阀门一61、阀门二62、阀门三63和阀门四64，且阀门一61和阀门三63设置在高压管道3和第一活塞势能交换仓4之间，并且阀门二62和阀门四64设置在污水输送高压管道13和第一活塞势能交换仓4之间，并且污水输送高压管道13的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓8，而且污水输送高压管道13和第二活塞势能交换仓8之间设置有第二控制阀门组10，第二控制阀门组10包括有阀门五101、阀门六102、阀门七103和阀门八104，且阀门五101和阀门七103设置在高压
管道3和第二活塞势能交换仓8之间，并且阀门六102和阀门八104设置在污水输送高压管道13和第二活塞势能交换仓8之间，通过第一控制阀门组6和第二控制阀门组10的配合使用，达到势能回收转化的目的。
29.如图1、图2和图3所示，第一活塞势能交换仓4的外部套设有缓冲组件15，且缓冲组件15包括有外环体151、紧固栓152和缓冲弹簧153，并且外环体151的外表面贯穿连接有紧固栓152，而且外环体151的内表面固定连接有缓冲弹簧153，缓冲组件15还包括有内环体154和橡胶垫圈155，且缓冲弹簧153的端部固定连接有内环体154，并且内环体154的内壁固定连接有橡胶垫圈155，而且橡胶垫圈155的内表面与第一活塞势能交换仓4的外表面相贴合，通过设置的橡胶垫圈155，能够在内环体154内侧起到缓冲减震效果，缓冲弹簧153的一端与外环体151的内表面焊接相连，且缓冲弹簧153的另一端与内环体154的外表面焊接相连，并且内环体154通过缓冲弹簧153固定在外环体151的内侧，而且缓冲弹簧153呈环形阵列布设在外环体151和内环体154之间，通过设置的缓冲弹簧153，能在外环体151和内环体154之间起到良好的缓冲效果。
30.如图1、图2和图4所示，缓冲组件15的底部连接有固定卡座16，且固定卡座16的底部固定连接有金属丝杆17，并且金属丝杆17的外壁活动连接有支撑架18，通过设置的金属丝杆17，能够调节支撑架18相对固定卡座16的位置，支撑架18包括有固定平台181、螺纹管182、架脚183和加固栓184，且固定平台181的顶部嵌设有螺纹管182，并且固定平台181的底部固定连接有架脚183，而且架脚183的顶部贯穿连接有加固栓184，螺纹管182的外壁与固定平台181固定连接，且螺纹管182的内壁与金属丝杆17的外壁螺纹连接，并且金属丝杆17通过螺纹管182与固定平台181贯通相连，通过设置的螺纹管182，方便了金属丝杆17的转动，从而达到调节目的，架脚183的顶部与固定平台181的底部焊接相连，且架脚183对称设置在固定平台181的底部，并且固定平台181和架脚183构成一体化结构，一体化的设计使得结构之间的连接效果更好，增强结构稳定性。
31.综上，结合图1-图5，该势能回收转换装置的工作原理如下：首先，矿井地面供水站1为高压工艺提供用水，并通过井下工艺用水泵2和高压管道3将高压工艺用水输送至第一活塞势能交换仓4内，直至充满，井底污水水仓11内的井下污水则通过污水泵12和污水输送高压管道13输送至第二活塞势能交换仓8内，直至充满；
32.然后，第一活塞势能交换仓4两端的阀门三63、阀门四64和第二活塞势能交换仓8两端的阀门五101、阀门六102开启，第一活塞势能交换仓4内的高压水压力降低至低压侧压力，第二活塞势能交换仓8内的低压污水压力升高至高压侧压力，并在污水泵12的驱动下，低压污水经过阀门四64进入第一活塞势能交换仓4内，推动低压工艺用水经过阀门三63和工艺用水低压管道7输送至用水点，直至第一活塞势能交换仓4内充满污水为止；在井下工艺用水泵2的驱动下，高压工艺用水经过阀门五101进入第二活塞势能交换仓8内，推动高压污水经过阀门六102和污水输送高压管道13输送至地面污水仓14，直至第二活塞势能交换仓8内充满工艺用水为止；
33.接着，第一活塞势能交换仓4两端的阀门一61、阀门二62和第二活塞势能交换仓8两端的阀门七103、阀门八104开启，第一活塞势能交换仓4内的高压污水压力升高至高压侧压力，第二活塞势能交换仓8内的高压污水压力降低至低压侧压力；在井下工艺用水泵2的驱动下，高压工艺用水经过阀门一61进入第一活塞势能交换仓4内，推动高压污水经过阀门
二62和污水输送高压管道13输送至地面污水仓14，直至第一活塞势能交换仓4内充满污水为止；在污水泵12的驱动下，低压污水经过阀门八104进入第二活塞势能交换仓8内，推动低压工艺用水经过阀门七103和工艺用水低压管道7输送至用水点，直至第二活塞势能交换仓8内充满工艺用水为止；
34.最后，不断重复上述操作，此往复运行，形成循环，实现势能回收转换；随之势能转化，不断有水进出第一活塞势能交换仓4和第二活塞势能交换仓8，第一活塞势能交换仓4和第二活塞势能交换仓8的外侧均设置有缓冲组件15，不仅内环体154内侧的橡胶垫圈155起到了缓冲减震效果，缓冲弹簧153也通过自身形变在外环体151和内环体154之间起到缓冲效果，另外，在第一活塞势能交换仓4和第二活塞势能交换仓8安装前，可转动金属丝杆17，使其沿螺纹管182内壁转动，调节固定卡座16相对支撑架18的位置，达到调节固定卡座16高度的目的，再将缓冲组件15的底部卡合固定在固定卡座16内侧，完成第一活塞势能交换仓4和第二活塞势能交换仓8的安装固定。
35.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

技术特征：
1.一种势能回收转换装置，包括矿井地面供水站(1)、工艺用水低压管道(7)和井底污水水仓(11)，其特征在于，所述矿井地面供水站(1)的输出端连接有井下工艺用水泵(2)，且井下工艺用水泵(2)的一侧固定连接有高压管道(3)，所述高压管道(3)的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓(4)，且第一活塞势能交换仓(4)的内部设置有第一隔断活塞(5)，并且高压管道(3)和第一活塞势能交换仓(4)之间设置有第一控制阀门组(6)，所述工艺用水低压管道(7)的端部与高压管道(3)的端部贯通相连，所述高压管道(3)的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓(8)，且第二活塞势能交换仓(8)的内部设置有第二隔断活塞(9)，并且高压管道(3)和第二活塞势能交换仓(8)之间设置有第二控制阀门组(10)，所述井底污水水仓(11)的输出端连接有污水泵(12)，且污水泵(12)的一侧固定连接有污水输送高压管道(13)，并且污水输送高压管道(13)的端部固定连接有地面污水仓(14)，所述污水输送高压管道(13)的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓(4)，且污水输送高压管道(13)和第一活塞势能交换仓(4)之间设置有第一控制阀门组(6)，并且污水输送高压管道(13)的分支端口固定连接有第二活塞势能交换仓(8)，而且污水输送高压管道(13)和第二活塞势能交换仓(8)之间设置有第二控制阀门组(10)。2.根据权利要求1所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述第一控制阀门组(6)包括有阀门一(61)、阀门二(62)、阀门三(63)和阀门四(64)，且阀门一(61)和阀门三(63)设置在高压管道(3)和第一活塞势能交换仓(4)之间，并且阀门二(62)和阀门四(64)设置在污水输送高压管道(13)和第一活塞势能交换仓(4)之间。3.根据权利要求1所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述第二控制阀门组(10)包括有阀门五(101)、阀门六(102)、阀门七(103)和阀门八(104)，且阀门五(101)和阀门七(103)设置在高压管道(3)和第二活塞势能交换仓(8)之间，并且阀门六(102)和阀门八(104)设置在污水输送高压管道(13)和第二活塞势能交换仓(8)之间。4.根据权利要求1所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述第一活塞势能交换仓(4)的外部套设有缓冲组件(15)，且缓冲组件(15)包括有外环体(151)、紧固栓(152)和缓冲弹簧(153)，并且外环体(151)的外表面贯穿连接有紧固栓(152)，而且外环体(151)的内表面固定连接有缓冲弹簧(153)。5.根据权利要求4所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述缓冲组件(15)还包括有内环体(154)和橡胶垫圈(155)，且缓冲弹簧(153)的端部固定连接有内环体(154)，并且内环体(154)的内壁固定连接有橡胶垫圈(155)，而且橡胶垫圈(155)的内表面与第一活塞势能交换仓(4)的外表面相贴合。6.根据权利要求5所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述缓冲弹簧(153)的一端与外环体(151)的内表面焊接相连，且缓冲弹簧(153)的另一端与内环体(154)的外表面焊接相连，并且内环体(154)通过缓冲弹簧(153)固定在外环体(151)的内侧，而且缓冲弹簧(153)呈环形阵列布设在外环体(151)和内环体(154)之间。7.根据权利要求4所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述缓冲组件(15)的底部连接有固定卡座(16)，且固定卡座(16)的底部固定连接有金属丝杆(17)，并且金属丝杆(17)的外壁活动连接有支撑架(18)。8.根据权利要求7所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述支撑架(18)包括有固定平台(181)、螺纹管(182)、架脚(183)和加固栓(184)，且固定平台(181)的顶部嵌设有
螺纹管(182)，并且固定平台(181)的底部固定连接有架脚(183)，而且架脚(183)的顶部贯穿连接有加固栓(184)。9.根据权利要求8所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述螺纹管(182)的外壁与固定平台(181)固定连接，且螺纹管(182)的内壁与金属丝杆(17)的外壁螺纹连接，并且金属丝杆(17)通过螺纹管(182)与固定平台(181)贯通相连。10.根据权利要求8所述的一种势能回收转换装置，其特征在于，所述架脚(183)的顶部与固定平台(181)的底部焊接相连，且架脚(183)对称设置在固定平台(181)的底部，并且固定平台(181)和架脚(183)构成一体化结构。

技术总结
本发明公开了一种势能回收转换装置，涉及节能技术领域，包括矿井地面供水站、工艺用水低压管道和井底污水水仓，所述矿井地面供水站的输出端连接有井下工艺用水泵，且井下工艺用水泵的一侧固定连接有高压管道，所述高压管道的分支端口固定连接有第一活塞势能交换仓。该一种势能回收转换装置，通过第一活塞势能交换仓和第二活塞势能交换仓的内部设置有第一隔断活塞和第二隔断活塞，并通过第一控制阀门组和第二控制阀门组控制高压管道和污水输送高压管道内部的水流走向，实现水力势能回集收转换，该势能回收转换装置可以将地面输送至井下的工艺用水的势能转换为井下涌水的势能，大大节约了井下涌水直排至地面的能耗，从而降低了煤矿开采成本。煤矿开采成本。煤矿开采成本。


技术研发人员：陈孜虎 张巍 杨青 刘军义 马小军 史建荣 杨明军
受保护的技术使用者：宁夏青鑫天一节能环保科技有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/5/30