一种磁悬浮软密封管带机制作工艺方法及输水发电装置与流程

1.本发明涉及一种磁悬浮软密封管带机制作工艺方法及输水发电装置，属于新型管带机输水蓄水发电领域。


背景技术：

2.现有输送物料输送方法较多，如管式、带式、斗式等等，目的都是将物料包括固体和液体从一端输送至另一端，或者说从低端输送至高端，多以固体物料为主，液体物料输送要求高难度大，通常情况液体输送主要以密闭管道输送为主，如普通泵式抽水、高压真空泵抽水蓄水等，是抽水蓄能发电的通用技术，但其投资大效率低工艺复杂；还有另一种类型是利用固定在一定高度的水塔、水箱储水，在落水管减压阀多处安装涡轮发电机即可发电，如以色列丹尼尔博士的发明，利用楼房有压管道，在多个减压阀处串珠状固定安装涡轮机组发电的一种方法，但只能小规模发电，形成不了规模，尤其不能大面积大规模发电。现有管带输送机主要以输送固体物料为主，包括颗粒料和粉体料，基本原理是水平胶带通过不同角度将双边折边卷起逐步过度为六边形托辊组内形成圆管状，其头、尾及拉紧等处与普通带式输送机结构形式完全类同。物料输送从平皮带进去，经卷筒装置封闭在管内长距离输送，可实现≤30仰角多向转弯输送，但迄今为止没有一家管带输送机简称管带机用于对液体尤其是水的输送；本世纪初期有安徽理工大学张东晨教授研究了《磁悬浮带式输送机》，还有王爽等研究的《一种永磁亚悬浮式管状带式输送机支撑装置》，包括六边形磁力支撑架、托辊组支撑架和管状磁性输送带，每两个六边形磁力支撑架中间布置一个托辊组支撑架，采用物理接触的方式支撑管状磁性输送带，防止其跑偏。所述的管状磁性输送带与六边形磁力支撑架上的长方体永磁铁均采用磁性材料，并且磁性相同，利用同极相斥的原理，使管状磁性输送带获得悬浮力，实现无机械摩擦接触，减小管状输送机输送物料时的摩擦，提出了一种可实现长距离磁悬浮运输的管状带式输送机支撑装置，即一种永磁亚悬浮式管状带式输送机支撑装置。但都是在原管带机的基础上的改进，对液体输送仍然一筹莫展，没有从系统论考虑，亦没有跳出惯性思维的圈子。


技术实现要素：

3.本发明提出的一种磁悬浮软密封管带机制作工艺方法及输水发电装置，是针对目前各种管带输送机阻力大、速度慢、密封不严只能输送固体物料不能输送液体的种种弊端，以及抽水蓄水耗电大效率低等缺陷，首次提出利用现有各类管带输送机进行改进，首先通过对输送带进行永磁条置入热复合，输送带制作过程，将长*宽*厚＝100～300*30～10～80*3～8mm磁条按照设计要求置入复合在皮带中间沿长向形成一条至数条同极(如n极)复合磁条输送带；然后在管带机钢结构支撑架体的内侧双曲轮前后端两侧分别安装左右对应的两组同极汝铁硼永磁铁，规格根据管带机直径决定，当水流入管带机尾部皮带经折边卷圆进入双曲轮前行中，管带中预埋的永磁铁形成连续磁场与底部钢结构支架上的永磁铁同极相斥获得悬浮力悬浮运行，实现无机械摩擦接触，减小管状输送机输送物料时的摩擦，又
不跑偏，加上本工艺采用市售8#特制专用防水高强度锌合金密封拉链(卡扣)封边口、或软磁折边压条封口、45度斜口软磁吸封口三种类型，其中的任意一种进行皮带卷筒两边的防水密封封口，头部张开中间无漏水输送液体的一种新工艺，可在30度仰角内灵活布局输水无泄露，快速低成本将水从低处输送至高处水库或水箱浇灌良田绿化荒山，亦可水箱储水多级多机组发电。
4.1、工艺流程：
5.1、1磁铁胶带制作：
6.底层皮带制作2-5mm
→
汝铁硼磁条置入3-5mm
→
面层皮带复合3-4
→
卷筒
→
备用
7.1、2钢结构支架制作：
8.地形勘探
→
线路方案
→
设计图纸
→
混凝土基础施工
→
输送带支撑架安装
→
尾、头部滚轮、支撑轮、张紧轮、压紧轮安装
→
双曲轮安装
→
磁条支撑体安装
→
磁条安装
→
皮带安装
→
皮带接头对接
→
软磁条压紧装置安装
→
调试
→
空运转
→
注水试运转
→
正式投运
9.1、3输水发电系统安装：
10.1.3.1管带机输水蓄水式多功能浇灌兼发电：
11.管带机水源选址
→
水源闸门及输水槽施工
→
闸阀控制系统安装
→
管带机安装
→
管带机头部放水系统安装。
12.1.3.2管带机输水水箱式发电
13.水源闸门及输水槽施工
→
闸阀控制系统安装
→
水槽入水库溜槽建设
→
管带机头部放水系统安装
→
管带机及固定磁铁安装
→
管带机头部放水系统安装
→
水箱安装
→
水轮机安装
→
大齿轮安装
→
发电机安装
→
尾水回流。
14.2、本发明管带机运行工艺流程：
15.管带机是平皮带经卷边纠偏定型后开始运行时，在尾部借助电气和机械的运转通过不同角度的拖轮至皮带两边合拢位置时人工将皮带两边头塞入拉锁扣内，边走边将皮带锁紧，大型管带机还可将顶部既皮带两侧边增加软磁压条覆盖在拉链锁扣的上面，运行至头部再经拉链拉开装置分开，人工将反向拉链扣扣在拉链端头处将拉链分开，然后在两侧展开輪的协助下驶入前端平皮带輪，过平皮带輪后与返程皮带口对接，接通上下皮带形成循环带，在液压张紧轮的作用下将皮带张紧至需要的松紧度，然后进行空转调试，各项指标达标后开闸放水运行；设计蓄水库时直接从头部出水口将水注入水库，然后在水库适当部位安装水管或开口引水灌溉，农闲或调峰时可以在水库下游设计电站发电；设计水箱发电的方案，直接在管带机出水口安装水箱，在水箱下部安装水轮机，水轮机再带动发动机发电，尾水返回循环利用。
16.3、本发明的核心技术：其特征是利用现有管带机的皮带做管带机皮带时，在皮带的同一面的两侧边向内各10～25cm处分别粘上软磁胶带，粘上本工艺设计的带多个半圆形凹槽s极软磁密封条，槽深约0.3-1.5mm；皮带上部内侧边部粘上多个对应凹槽设计的带半圆凸条的n极软磁密封条，半径0.5-2mm，上下密封条宽度均为100-240mm，对接后密封紧密不漏水，软磁密封条厚度亦可根据实际需要调整。
17.3是在皮带两边端头适当加厚，形成45度斜坡，一边设有榫槽或叫凹槽为 s极，另一边设计有榫头简称凸条为n极，当皮带运行至360度时自动吸附对接，是一种利用率高密封精度高的工艺，具有摩擦功耗小、密封严密、零泄漏、长寿命、高可靠性、无污染、可以在高
速下运行等诸多优点，可用于各类液体输送。
18.所述的输水发电是针对不同水源采用不同方式进行管状带式输送机将水从低端输送至高端，可直线输送亦可曲线输送，可单管输送，亦可多管并列输送。可长距离输送，亦可管带输送与固定管包括耐压无缝钢管、塑料管、玻璃钢管等各类耐压输送管对接，反复多次互换长距离输水，利用水往低处流的特性，实现低成本运行。当水输送到一定高度入水箱或水库，用于绿化荒山荒漠时直接在水箱或水库低端适当位置埋设水管形成浇灌、喷灌、滴灌等，如用于发电时在水箱或水库的底部适当位置安装阀门将水引入落水管形成落差，进入水轮机带动水轮机和水轮机同轴外侧对称的大齿轮转动，在大齿轮底部或周边分别安装多组发电机组，由此带动发电机发电的一种工艺技术装置；通常有两种方式，1是在流动的水域中输水发电，特征是在水系的某一地段的岸边架设进水闸门，闸门的下侧将管状皮带输送机的尾部展开段安装在闸门的对应位置，通过俯角过渡段将闸门上端水迅速充满管腔，并迅速进入管腔段仰角同步运行，加上惯性力，运行至设定高度，由头部泄水装置打开圆管，管内水自动流入水箱或水库，头部泄水后皮带从底部平辊或u型辊道返回尾部，实现循环生产。输水用于发电时，在水箱或水库水位储蓄应达到一定量后再进行发电，一般水箱水位高度应在6米以上，在6米以下水箱或水库适当位置安装阀门引水于封闭管道，一般取45度至70度坡降，在管道下端10-20米落差位置安装阀门，阀门下侧安装设计匹配好的水轮机，水轮机两侧对称同步转动的大齿轮再带动底部或周边上的小齿轮同轴上的发电机发电；
19.2是利用非流动的湖水或人工储水，将水输送至设定高度，设定多个水箱，实现多级多机组发电；一般落差20米为一组，亦可根据情况增减。一组水轮机可带2-8台发电机，管腔与水轮机外壳密封固定安装，水轮机同轴两侧引出，分别安装大齿轮或皮带轮，大齿轮再带动底部或周边的小齿轮带动同轴发电机组发电，一个大齿轮可带动一台至n台发电机组同时发电，可根据水量大小进行调整，通常是对称启动单个发动机，由电动执行器分别将发电机上的小齿轮推向已经转动的大齿轮，运转正常后同步对称启动另一组咬合，其它依次类推，如流量不足，电控系统启动自动转换信号，自动启动电动执行器将发电机组自动断开，其它机组仍将正常继续发电，如进水量及压力过大时，由进水阀自动调节，始终控制在稳定的电压赫兹范围内运行。如单纯抽水发电，发电后排出的水亦可再返回原处循环利用。
20.本发明的有益效果
21.1、利用管状带式输水兼多机组输水发电工艺装置，改变了以往抽水多级泵站提水工艺，减少了抽水阻力，大幅度提高了输水效率，节省了工程量，即可引水上山，在山头一定高度处设立水库蓄水，然后铺设输水管道喷灌、滴灌绿化荒山、荒漠，又可多级多机组发电，以45至70度坡度将上一级水再快速流入下一级机组反复多级多机组发电，亦可将发完电的水返回至原处反复利用，充分利用了水能，加上采用水轮机和发电机分设工艺，使能量转换成倍增长，取得了事半功倍的效果。
22.2、使用范围广，即可在流动水域利用管状带输水发电，亦可在无流动湖泊水池输水发电，再将尾水排入原湖泊或水池循环使用，不破坏生态，不减少水量；除了输水发电亦可输送其它液体，亦可利用污水池输水循环发电，海边输水循环发电。
23.3、在投资上收放自如，规模上可大可小，效益上立竿见影，风险上完全可控，影响上深入民心，政策上符合趋势；是以小博大积少成多的输水兼发电技术。
24.4、输送线可沿直、折、曲线灵活布置，对调整抽水蓄水发电是一次极大改革，同样装机容量输水效率是抽水蓄水发电效率的2-3倍。
25.5、本系统即可在偏远地区进行分布式发电，亦可上大网并网发电，稳定性好，适合上大网。
26.6、普通管状带式输水每秒2.5～5米速度，磁悬浮管带机输水每秒5～10 米速度管带水同步运行，是抽水输水的1.53倍5-6倍左右，效率极高，且不受地形地貌的限制，是未来输水上山绿化荒山提供水源的最佳方案。
27.7、系统占地面积少，基本无搬迁，不破坏生态，不污染环境，是一种干净、卫生、快速有效的输水浇灌、发电多功能于一体的工艺技术装置。
28.8、投资小，能量大，回收快、效益好。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为一种磁悬浮软密封管带机制作工艺方法及输水发电装置置平示意图；
31.图2为图1的结构立面示意图；
32.图3为管状输送带的双曲拖轮横截面示意图；
33.图4为管状皮带防漏水软磁子母扣示意图；
34.图5是图4的放大图；
35.图6是皮带的展开图；
36.图7是软磁条搭接式密封示意图；
37.图8是图7接头的放大图；
38.图9是45度软磁吸封口示意图；
39.图10水轮机发电机组示意图；
40.图11是图10的横断面图；
41.图12为管带机输水蓄水式多功能浇灌兼发电的流程示意图。
42.附图标记说明：
43.1是固定在水系中的供水装置闸阀混凝土基础，1-1是可垂直升降的电动闸阀，2是皮带，2-1是皮带内置永磁铁磁条，图5是搭接式皮带示意图，图5 中2-2是皮带上压边n极复合微凹凸面压条，2-3是底部皮带被压边s极带凹槽软磁密封条，图6是45度软磁吸封口密封条示意图，图6中2-4是上部45 度软磁吸n极，2-5是下部45度软磁吸s极；3是图2尾部平皮带滚筒，3-1 是折边滚轮，3-2是纠偏轮，3-3是定型轮，3-4是返回皮带拖轮；4是图2 图3中的皮带双曲托辊转轮，5是图4、图5锌合金防渗漏拉链，6是图1、图 4、图5中的皮带顶部的软磁密封压条，图2中的6-1、6-2、6-3分别为6的张紧轮，软磁带和回车轮，7管状皮带张开拉链、8是皮带展开头部皮带回转滚筒，8-1、8-2是返回皮带压紧轮、张紧轮等部件组成；9是管带机钢结构支架桁架，9-1是钢结构底部两侧安装的永磁铁，9-2是钢结构顶部安装的两组对称永磁铁；图2图7中10是水箱，10-1是超强磁化小分子水装置，10-2是电动阀门，10-3是排气
阀，10-4是压力传感器，10-5是流量传感器；图8中 11是水轮机，11-1是中心转轴，11-2是水轮机水斗，11-3是水轮机挡板，11-4 是两侧的大齿轮，12是发电机，12-1是发电机上的小齿轮。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
45.如图1-图12所示，一种磁悬浮软密封管带机制作工艺方法及输水发电装置，由水源地适宜地段建设混凝土基座1，在事先设计好的凝土基座上安装垂直升降的电动闸阀1-1，在1-1背水面下方设计有聚水槽，低于闸阀1-1，槽内安装皮带滚筒钢结构架体9的尾部进水段，架体后端紧靠供水口下沿，倾角控制在(≤－30度)，然后将皮带2通过滚筒3及两侧折边滚筒3-1、3-2、逐步将平皮带托起形成半圆至近圆形，通过皮带纠偏装置3-3定型装置3-4进入皮带接口开始由人工将皮带两端头置入耐水耐压高强度锌合金拉链或软磁密封装置5中，运行中将皮带用拉链锁紧，视其情况还可将上部附加软磁密封压条6自动展开沿拉链走向覆盖其上增强，再次防止管内密封不严密造成遗漏；当运行至头部由卷筒6-1和张紧轮6-2系列走轮返回6循环使用，中间正常端采用4双曲轮或传统六边滚轮支撑运行，运行至头部由反向张开拉链装置7将皮带分开，经头部皮带张开装置8、将皮带返回经压紧、张紧轮8-1、8-2系列部件组成的返回系统将皮带运送至尾部继续循环往复运行，亦可采用双曲轮或传统六边拖轮返回。运行至尾部在比较平缓地带，将皮带对接成完整的回转运行皮带，对接通常是传统硫化热合方法现场对接，9是管带机钢结构支架桁架， 9-1是钢结构底部两侧安装的永磁铁，9-2是钢结构顶部安装的两组对称永磁铁；空载运行正常后打开闸阀1-1水迅速流入3、经3-1、3-2、3-3、折边纠偏卷筒，进入拉链5封口，在对应的底部钢结构内侧两边永磁条9-1将注满水的管带2在双曲轮4全封闭往前运行，在钢结构对应的永磁9-1n极通过时与皮带2-1对应的n极相斥，形成磁悬浮力，相当双手将管带托起运行，顶部在钢结构下端安装的两组永磁铁9-2n极向下与皮带顶部磁条n极相斥，在机械牵引力和惯性力的作用下水与管带无摩擦同步悬浮运行，连续不断将水从低端运送至高端。通过出水口将管内水集中落入水箱或水库，以水箱10为例，当水达到水箱上水位，始终保持一定高度水位水压，最上部水箱容量较大，除了提供本水箱底部水轮机动力水外，下部水箱水量水压流量不够时直接提供支管补充，使多个水轮机始终保持在均衡态下工作；当最上部水箱装满至上水位线时，自动启动底部落水管阀门，阀门下方安装有10-1超强磁化小分子水装置，同步将普通水切割成小分子水，消除了气泡减少了气阻，提高了密度和流速，提供底部管道瞬间进入水轮机11，在水轮机水斗11-2受力，推动水轮机转动，通过中心转轴11-1，将水能转换成机械能带动两端11-4的大齿轮转动，然后通过底部12-1发电机上的小齿轮咬合同步带动发电机组12发电，最终将机械能转换成电能；做功后的水直接流入底部水箱，当达到上水位线时，再启动该水箱下部阀门供下一组水轮机转动带动发电机组发电；再以下以此类推，带动所有发动机不间断发电，过程全部自动化控制；蓄水电站先将水库蓄满水，再在适当位置视地形地貌垂直多级多机组安装发动机组发电，亦可根据坡形灵活安装单机组或多级多机组发电。
为了节省投资可采用管带输水和固定管输水结合的方式进行。