一种可调导叶式携岩尾气涡轮发电系统
技术领域：
本发明涉及一种可调导叶式携岩尾气涡轮发电系统。
背景技术：
在矿山凿岩领域，为了提高钻机的作业效率，钻孔底部的凿岩粉屑一般通过冲击尾气携带返回地面，携带岩屑的尾气返回地面后经旋风分离器的作用将气体和岩屑分离。
凿岩时采用的气体由空压机输出，气体的流量和压力要根据岩层的变化而不断调整，当压力和流量较小时，凿岩钻进速度较低。当压力和流量较大时，虽然可以提高凿岩钻进速度，但此时需要的空压机功率较大，造成了能量的浪费。
如果在凿岩作业时，采用高压、大流量、大功率的空压机，在提高钻进效率的同时，将携岩尾气的余能进行回收，则高钻速时，钻机的能耗过大问题可以得到解决。因为岩层特性不相同，故凿岩工况不同，不同凿岩工况下，冲击尾气携岩颗粒大小不同，携岩尾气余能也不相同，要保持不同岩层、不同工况下，携岩尾气余能的高效回收，就需要一套能适应不同工况的余能回收系统。因此，在目前凿岩技术的基础上提出一种凿岩冲击尾气用可调导叶式涡轮发电系统，能保证不同工况下高效钻孔凿岩作业的同时，使多余的尾气余能高效回收，起到良好的节能效果。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种可调导叶式携岩尾气涡轮发电系统。
本发明所采用的技术方案有：
一种可调导叶式携岩尾气涡轮发电系统，包括涡轮发电机、粉尘输送管、旋风分离器、钻杆、冲击器和冲击钻头，所述钻杆安装于冲击器上，冲击钻头安装在钻杆的底端，粉尘输送管的一端与冲击器上的出风口相连通，另一端与旋风分离器的进风口相连通，涡轮发电机安装于旋风分离器的排风口，
所述涡轮发电机包括导叶可调涡轮、导叶固定涡轮、集尘壳体、叶轮和发电机，所述导叶固定涡轮固定于集尘壳体的下端口处，导叶可调涡轮固定于导叶固定涡轮的下端口处，叶轮转动设于集尘壳体内，发电机的输出轴与叶轮相连；
所述导叶可调涡轮包括壳体、液压摆动缸、驱动环、可调导叶和导向锥，所述导向锥设于壳体内，且两者同轴布置，若干个可调导叶置于导向锥与壳体之间并沿着导向锥的圆周方向均匀布置，每一个可调导叶的两端分别对应转动连接在导向锥和壳体上，驱动环套设在壳体的外侧，每个可调导叶的末端穿过壳体的侧壁并与驱动环相连，液压摆动缸固定于壳体的外壁上，且液压摆动缸的摆动轴与驱动环相连并驱动驱动环沿导向锥的轴向方向摆动，驱动环带动所有的可调导叶转动。
进一步地，所述驱动环与壳体同轴布置，在驱动环的上端面上设有若干个连接耳，在驱动环的外壁面上设有驱动槽。
进一步地，所述可调导叶的外侧末端固定连接有驱动连杆，驱动连杆通过销轴与连接耳相铰接，在液压摆动缸的摆动轴固定有摆动连杆，所述摆动连杆的一侧端伸于驱动槽内。
进一步地，所述摆动连杆上设有摆臂，在摆臂的末端转动连接有滚轮，所述滚轮的轴向与驱动环的轴向相同，滚轮置于所述驱动槽内。
进一步地，所述可调导叶包括叶片、转轴、轴套、密封垫和锁紧螺母，叶片固定于转轴上，轴套穿设于壳体上，转轴的内侧端通过轴承转动连接在导向锥上，外侧端穿过轴套并与驱动连杆固定连接，在轴套和转轴上均套设一个密封垫，两个密封垫对应位于壳体的内外两侧，锁紧螺母螺纹连接在转轴的外侧末端，锁紧螺母将轴套和驱动连杆轴向定位于转轴上。
进一步地，所述转轴上设有止转面，在驱动连杆上设有止转孔。
进一步地，所述导向锥为上端开口下端密封的圆柱形结构，导向锥的下端面为球面结构。
进一步地，所述导叶固定涡轮包括固定环、导叶和导流罩，所述导流罩与固定环同轴布置，若干个导叶固定于导流罩与固定环之间，导流罩的底端插接于导向锥内。
进一步地，所述发电系统还包括储能器和逆变器，涡轮发电机与逆变器相连，逆变器与储能器相连。
本发明具有如下有益效果：
携尘尾气通过导向锥和壳体组成的流道，吹向可调导叶，可调导叶的转动可以改变携尘尾气流出可调导叶的流向。改变流向的携尘尾气流向固定导叶后，吹向叶轮，携尘尾气不同的流向决定了叶轮的转速的快慢，从而决定了发电效率的高低。本发明能保证不同工况下高效钻孔凿岩作业的同时，使多余的尾气余能高效回收，起到良好的节能效果。
附图说明：
图 1 为本发明结构图。
图 2 为本发明中涡轮发电机的结构图。
图 3 为本发明中导叶可调涡轮和导叶固定涡轮的装配结构图。
图 4 为本发明中导叶可调涡轮和导叶固定涡轮的装配爆炸图。
图 5 为本发明中导叶可调涡轮的结构图。
图 6 为本发明中导叶可调涡轮的局部结构图。
图 7 为本发明中驱动环的结构图。
图 8 为本发明中摆动连杆的结构图。
图 9 为本发明中可调导叶的爆炸图。
图 10 为本发明中可调导叶的结构图。
图 11 为本发明中导叶可调涡轮的剖视图。
图 12 为本发明中导叶可调涡轮的进气示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图12，本发明一种可调导叶式携岩尾气涡轮发电系统，包括涡轮发电机1、储能器2、逆变器3、粉尘输送管4、旋风分离器5、钻杆7、冲击器8和冲击钻头9，钻杆7安装于冲击器8上，冲击钻头9安装在钻杆7的底端，在冲击钻头9的轴向方向设有风道10，粉尘输送管4的一端与冲击器8上的出风口相连通，另一端与旋风分离器5的进风口相连通，涡轮发电机1安装于旋风分离器5的排风口，涡轮发电机1与逆变器3相连，逆变器3与储能器2相连。
本发明中的涡轮发电机1包括导叶可调涡轮100、导叶固定涡轮110、集尘壳体120、叶轮130和发电机170，导叶固定涡轮110固定于集尘壳体120的下端口处，导叶可调涡轮100固定于导叶固定涡轮110的下端口处，导叶可调涡轮100、导叶固定涡轮110和集尘壳体120同轴布置，叶轮130转动设于集尘壳体120内，发电机170固定于集尘壳体120的顶端，且发电机170的输出轴与叶轮130相连。
上述导叶可调涡轮100包括壳体101、液压摆动缸102、驱动环104、可调导叶107和导向锥180，导向锥180设于壳体101内，且两者同轴布置，若干个可调导叶107置于导向锥180与壳体101之间，且可调导叶107沿着导向锥180的圆周方向均匀布置，每一个可调导叶107的两端分别对应转动连接在导向锥180和壳体101上。
驱动环104套设在壳体101的外侧，每个可调导叶107的末端穿过壳体101的侧壁并与驱动环104相连，液压摆动缸102固定于壳体101的外壁上，且液压摆动缸102的摆动轴与驱动环104相连并驱动驱动环104沿导向锥180的轴向方向摆动，驱动环104带动所有的可调导叶107转动。
驱动环104与壳体101同轴布置。为便于结构件的安装，在驱动环104的上端面上设有若干个连接耳1041，在驱动环104的外壁面上设有驱动槽1042。
在可调导叶107的外侧末端固定连接有驱动连杆105，驱动连杆105通过销轴与连接耳1041相铰接，在液压摆动缸102的摆动轴固定有摆动连杆103，摆动连杆103的一侧端伸于驱动槽1042内。
导叶可调涡轮100的工作原理为：工作时，液压摆动缸102带动摆动连杆103摆动，摆动连杆带动驱动环104做旋转，驱动环104旋转时带动驱动连杆105旋转，驱动连杆105带动可调导叶107转动。
为使得摆动连杆103更好地驱动驱动环104，在摆动连杆103上设有摆臂1031，在摆臂1031的末端转动连接有滚轮1032，滚轮1032的轴向与驱动环104的轴向相同，滚轮1032置于驱动槽1042内。
本发明中的可调导叶107包括叶片1071、转轴1072、轴套1073、密封垫1074和锁紧螺母1075，叶片1071固定于转轴1072上，轴套1073穿设于壳体101上，转轴1072的内侧端通过轴承转动连接在导向锥180上，外侧端穿过轴套1073并与驱动连杆105固定连接。在轴套1073和转轴1072上均套设一个密封垫1074，两个密封垫1074对应位于壳体101的内外两侧，锁紧螺母1075螺纹连接在转轴1072的外侧末端，锁紧螺母1075将轴套1073和驱动连杆105轴向定位于转轴1072上。
可调导叶107上设置密封垫1074的密封结构，保证密封效果。
为便于转轴1072与驱动连杆105之间的连接可靠性，在转轴1072上设有止转面，在驱动连杆105上设有止转孔1055。止转面与止转孔1055相互配合，保证结构装配稳定性，驱动连杆105与转轴1072通过螺钉固定连接。
本发明中的导向锥180为上端开口下端密封的圆柱形结构，导向锥180的下端面为球面结构。球面结构对携尘尾气进行导向作用。
导叶固定涡轮110包括固定环1101、导叶1102和导流罩1103，导流罩1103与固定环1101同轴布置，若干个导叶1102固定于导流罩1103与固定环1101之间，导流罩1103的底端插接于导向锥180内。固定环1101与壳体101固定连接。
携尘尾气通过导向锥180和壳体101组成的流道，吹向可调导叶107，可调导叶107的转动可以改变携尘尾气流出可调导叶107的流向。改变流向的携尘尾气流向固定导叶后，吹向叶轮130，携尘尾气不同的流向决定了叶轮130的转速的快慢，从而决定了发电效率的高低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
