CN107218084A - 一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，包括：阀体、导流筒、传动机芯和驱动涡轮；阀体的内壁和导流筒的外壁贴合且固定设置；传动机芯连通一体式涡轮驱动装置的内外两侧，用于将一体式涡轮驱动装置内侧的气体动能传递至外侧以驱动外部设备；其中，导流筒设置有第一腔体，用于放置传动机芯；驱动涡轮设置在第一腔体的开口端，且与传动机芯连接，用于在流动气体的推动下转动，且将此旋转运动传递至传动机芯。本发明中的一体式涡轮驱动装置结构紧凑，体积小巧且重量轻，性能可靠，安装和拆卸方便，不需要特殊的维护，安装完成后即可自动运行，无需人工干预，有效的对管道内的气体动能进行了利用，避免了能源的浪费。

Description

一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动技术领域，具体涉及一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置。

背景技术

气体在管道内输送时，需通过对气体施加压力的方式使得气体流动，这种流动使气体具有了动能。然而目前在管道输送气体过程中，这种动能没有得到有效的利用，造成了能源的浪费。

有鉴于上述现有的管道中气体在流动过程中所造成的能源浪费的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置。

发明内容

通过本发明中的技术方案，有效的对管道内的气体动能进行了利用，避免了能源的浪费，具有产业上的利用价值。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，包括：阀体、导流筒、传动机芯和驱动涡轮；

导流筒固定设置在阀体内壁上，且二者间存在供气流通过的通道；传动机芯连通一体式涡轮驱动装置的内外两侧，用于将一体式涡轮驱动装置内侧的气体动能传递至外侧以驱动外部设备；

其中，导流筒设置有第一腔体，用于放置传动机芯；

驱动涡轮设置在第一腔体的开口端，且与传动机芯连接，用于在流动气体的推动下转动，且将此旋转运动传递至传动机芯。

进一步地，第一腔体包括外轮廓为半球面形状的腔体底壁，以及与腔体底壁连接的且外轮廓均为圆筒状的腔体侧壁，腔体侧壁外侧和管道内侧形成供气流通过的通道。

进一步地，传动机芯包括机芯座、蜗杆和齿轮组；

机芯座与蜗杆两端和齿轮组中的各齿轮转轴转动连接，且通过第一腔体开口处所设置的固定板固定设置，齿轮组中各齿轮转轴平行设置，且均与蜗杆的转轴相垂直，齿轮组中一齿轮与蜗杆啮合，用于将蜗杆的旋转运动通过齿轮组进行输出。

进一步地，机芯座设置有用于放置齿轮的第二腔体，且第二腔体的外壁用来对蜗杆和齿轮转轴进行支撑。

进一步地，齿轮组包括输出齿轮、传动齿轮和传动涡轮；

其中传动涡轮设置于第二腔体内，且与蜗杆啮合，蜗杆与驱动涡轮同轴设置，传动齿轮设置于机芯座上部，且与传动涡轮同轴设置，输出齿轮与传动齿轮啮合，并通过与自身连接的输出轴将动力传输出去。

进一步地，输出齿轮与输出轴的连接方式具体为：

输出轴底部设置有球形连接端，球形连接端还包括沿水平轴向方向对称设置有两传动销；

输出齿轮上部的中心位置处设置有圆柱形凸台，圆柱形凸台设置有贯穿其径向方向的槽口，槽口的水平剖面形状与球形连接端在水平面上的投影形状相同。

进一步地，输出轴顶部与内磁轮中心位置固定连接，内磁轮与外磁轮对应设置，两者通过磁场作用力保持相互吸引，形成磁耦合作用，内磁轮的转动会通过磁场的作用带动外磁轮转动，外磁轮的转轴与外部设备连接；

内磁轮和外磁轮之间设置有密封板，密封板与阀体的开口端固定连接，用于对阀体进行密封。

进一步地，传动机芯和驱动涡轮间设置有节流片，节流片上开设有至少三个槽口，槽口与驱动涡轮之间的角度可调，用于调整气流对驱动涡轮的推力大小。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

本发明中的一体式涡轮驱动装置结构紧凑，体积小巧且重量轻，性能可靠，安装和拆卸方便，不需要特殊的维护，安装完成后即可自动运行，无需人工干预，有效的对管道内的气体动能进行了利用，避免了能源的浪费。通过设置内外轮廓均为半球面形状的腔体底壁，可使气流通过导流筒时，沿半球面形状的底壁向圆筒状的腔体侧壁外围分散，这种方式使得气流被压缩后流速增加，从而提高气流的动能。内外磁轮构成的磁耦合传动机构和密封板的设置，保证管道内外不直接接触，避免了摩擦损耗，在保证传动效率的同时，又有效保证密封性，使得整个驱动装置特别适用于有防爆要求的场合，如天然气输配系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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。

图1为利用管道气流的一体式涡轮驱动装置的结构示意图；

图2为利用管道气流的一体式涡轮驱动装置的分解结构示意图；

图3为传动机芯的结构示意图；

图4为传动机芯的分解结构示意图；

图5为输出齿轮的结构示意图；

图6为输出轴的结构示意图；

图7为节流片的结构示意图；

附图标记：阀体1、导流筒2、传动机芯3、机芯座3-1、轴承3-2、蜗杆3-3、输出齿轮3-4、圆柱形凸台3-4-1、传动销3-5、输出轴3-6、球形连接端3-6-1、柱体3-6-2、固定板3-7、传动齿轮3-8、传动涡轮3-9、驱动涡轮4、内磁轮5、密封板6、外磁轮7、外托架8、节流片9、槽口9-1。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，包括：阀体1、导流筒2、传动机芯3和驱动涡轮4；导流筒2固定设置在阀体1内壁上，且二者间存在供气流通过的通道；传动机芯3连通一体式涡轮驱动装置的内外两侧，用于将一体式涡轮驱动装置内侧的气体动能传递至外侧以驱动外部设备；其中，导流筒设置有第一腔体，用于放置传动机芯；驱动涡轮设置在第一腔体的开口端，且与传动机芯连接，用于在流动气体的推动下转动，且将此旋转运动传递至传动机芯。

为了使得气流在达到本发明中的一体式涡轮驱动装置时，动能能够有所提高，第一腔体包括外轮廓为半球面形状的腔体底壁，以及与腔体底壁连接的且外轮廓均为圆筒状的腔体侧壁，腔体侧壁外侧和管道内侧形成供气体流通的通道，气流在达到此处时，沿半球面型的腔体底壁进行分散，通过的面积减小从而被压缩，因此会获得较大的流速。

传动机芯3包括机芯座3-1、蜗杆3-3和齿轮组；机芯座3-1与蜗杆3-3两端和齿轮组中的各齿轮转轴转动连接，且通过所述第一腔体开口处所设置的固定板3-7固定设置，齿轮组中各齿轮转轴平行设置，且均与蜗杆3-3的转轴相垂直，齿轮组中一齿轮与蜗杆3-3啮合，用于将蜗杆3-3的旋转运动通过齿轮组进行输出，其中，机芯座3-1设置有用于放置齿轮的第二腔体，且第二腔体的外壁用来对蜗杆3-3和齿轮转轴进行支撑。为了使得传动的速度比可以更灵活的设置，且满足空间的需要，齿轮组包括输出齿轮3-4、传动齿轮3-8和传动涡轮3-9，传动涡轮3-9设置于第二腔体内，且与蜗杆3-3啮合，蜗杆3-3与驱动涡轮4同轴设置，传动齿轮3-8设置于机芯座3-1上部，且与传动涡轮3-9同轴设置，输出齿轮3-4与传动齿轮3-8啮合，并通过与自身连接的输出轴3-6将动力传输出去。

在对产品进行装配的过程中，输出轴3-6与输出齿轮3-4进行连接的过程中，对中难度大，且传动需要通过二者间的过盈配合实现，降低了生产效率，因此本实施例中采用以下连接方式来克服以上问题：

输出轴3-6底部设置有球形连接端3-6-1，球形连接端3-6-1还包括沿水平轴向方向对称设置有两传动销3-5；输出齿轮3-4上部的中心位置处设置有圆柱形凸台3-4-1，圆柱形凸台3-4-1设置有贯穿其径向方向的槽口，槽口的水平剖面形状与球形连接端3-6-1在水平面上的投影形状相同，同时为了便于输出轴3-6的插入，在槽口的上部，顶面和槽口内壁间设置坡面对输出轴3-6进行导向，在装配时，球形连接端3-6-1沿坡面的导向插入槽口内，输出齿轮3-4通过两传动销3-5带动输出轴3-6转动。

输出轴3-6顶部与内磁轮5中心位置固定连接，内磁轮5与外磁轮7对应设置，外磁轮7的转轴与外部设备连接，内磁轮5与外磁轮7结构近似，内部均是铁磁性材料，外部通过注塑工艺包裹一层工程塑料，内磁轮5与外磁轮7二者相对的面上的工程塑料均匀开设有开口，内部铁磁性材料外露，内磁轮5在转动的过程中，一边的磁场有均匀的变化，因此内磁轮5与外磁轮7两者通过磁场作用力保持相互吸引，形成磁耦合作用，内磁轮5的转动会通过磁场的作用带动外磁轮7转动，在此过程中因内磁轮5与外磁轮7没有直接的接触，避免了因摩擦所带来的能量损耗，外磁轮7固定在外托架8上进行固定；内磁轮5和外磁轮7之间设置有密封板6，密封板6与阀体1的开口端固定连接，密封板6为奥氏体不锈钢，基本没有磁性，其通过螺钉与外托架8一起固定在阀体1上，并将导流筒2、传动机芯3、驱动涡轮4等部件封闭在阀体1内部，保证阀体1内部的气体不会从上部的开口泄漏出来，这样就有效的保证了管道的密封性，使得驱动装置特别适用于有防爆要求的场合；传动机芯3和驱动涡轮4间设置有节流片9，节流片9上开设有至少一槽口9-1，槽口9-1与驱动涡轮4之间的角度可调，用于调整气流对驱动涡轮4的推力大小。

本发明中的一体式涡轮驱动装置在工作时，气流经过导流筒2与管道内壁之间，获得较大的动能，从而推动驱动涡轮4转动，驱动涡轮4带动与其同轴设置的蜗杆3-3转动，从而通过齿轮组的转动带动内磁轮5转动，内磁轮5通过耦合作用带动外磁轮7转动，将阀体1内部的机械转动传送出去，用于驱动外部设备。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，包括：

阀体（1）、导流筒（2）、传动机芯（3）和驱动涡轮（4）；

所述导流筒（2）固定设置在所述阀体（1）内壁上，且二者间存在供气流通过的通道；所述传动机芯（3）连通一体式涡轮驱动装置的内外两侧，用于将所述一体式涡轮驱动装置内侧的气体动能传递至外侧以驱动外部设备；

其中，所述导流筒（2）设置有第一腔体，用于放置所述传动机芯（3）；

所述驱动涡轮（4）设置在所述第一腔体的开口端，且与所述传动机芯（3）连接，用于在流动气体的推动下转动，且将此旋转运动传递至所述传动机芯（3）。

2.根据权利要求1所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述第一腔体包括外轮廓为半球面形状的腔体底壁，以及与所述腔体底壁连接的且外轮廓均为圆筒状的腔体侧壁，所述腔体侧壁外侧和管道内侧形成供气流通过的通道。

3.根据权利要求1所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述传动机芯（3）包括机芯座（3-1）、蜗杆（3-3）和齿轮组；

所述机芯座（3-1）与所述蜗杆（3-3）两端和所述齿轮组中的各齿轮转轴转动连接，且通过所述第一腔体开口处所设置的固定板（3-7）固定设置，所述齿轮组中各齿轮转轴平行设置，且均与所述蜗杆（3-3）的转轴相垂直，所述齿轮组中一齿轮与所述蜗杆（3-3）啮合，用于将所述蜗杆（3-3）的旋转运动通过齿轮组进行输出。

4.根据权利要求3所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述机芯座（3-1）设置有用于放置所述齿轮的第二腔体，且所述第二腔体的外壁用来对所述蜗杆（3-3）和齿轮转轴进行支撑。

5.根据权利要求4所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述齿轮组包括输出齿轮（3-4）、传动齿轮（3-8）和传动涡轮（3-9）；

其中所述传动涡轮（3-9）设置于所述第二腔体内，且与所述蜗杆（3-3）啮合，所述蜗杆（3-3）与所述驱动涡轮（4）同轴设置，所述传动齿轮（3-8）设置于所述机芯座（3-1）上部，且与所述传动涡轮（3-9）同轴设置，所述输出齿轮（3-4）与所述传动齿轮（3-8）啮合，并通过与自身连接的输出轴（3-6）将动力传输出去。

6.根据权利要求5所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述输出齿轮（3-4）与所述输出轴（3-6）的连接方式具体为：

所述输出轴（3-6）底部设置有球形连接端（3-6-1），所述球形连接端（3-6-1）还包括沿水平轴向方向对称设置有两传动销（3-5）；

所述输出齿轮（3-4）上部的中心位置处设置有圆柱形凸台（3-4-1），所述圆柱形凸台（3-4-1）设置有贯穿其径向方向的槽口，所述槽口的水平剖面形状与所述球形连接端（3-6-1）在水平面上的投影形状相同。

7.根据权利要求6所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述输出轴（3-6）顶部与内磁轮（5）中心位置固定连接，所述内磁轮（5）与所述外磁轮（7）对应设置，两者通过磁场作用力保持相互吸引，形成磁耦合作用，所述内磁轮（5）的转动通过磁场的作用带动所述外磁轮（7）转动，所述外磁轮（7）的转轴与外部设备连接；

所述内磁轮（5）和外磁轮（7）之间设置有密封板（6），所述密封板（6）与所述阀体（1）的开口端固定连接，用于对阀体（1）进行密封。

8.根据权利要求1所述的利用管道气流的一体式涡轮驱动装置，其特征在于，所述传动机芯（3）和驱动涡轮（4）间设置有节流片（9），所述节流片（9）上开设有至少三个槽口（9-1），所述槽口（9-1）与驱动涡轮（4）之间的角度可调，用于调整气流对所述驱动涡轮（4）的推力大小。