CN110043415A

CN110043415A - 一种低压差管道发电机

Info

Publication number: CN110043415A
Application number: CN201910453214.7A
Authority: CN
Inventors: 朱书娟; 白玉; 丁长远; 乔伟立; 贺永轩; 张岩
Original assignee: Qinhuangdao Versailles Technology Co Ltd
Current assignee: Qinhuangdao Versailles Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-07-23

Abstract

本发明提供一种低压差管道发电机，包括：管道本体、调节阀、发电机、流体动力装置、磁力联轴器，管道本体侧面设置有壳体，与壳体配合有盖子；调节阀位于所述管道本体上，用于控制壳体进口端和出口端的流体压差；发电机设置于所述盖子上；流体动力装置设置于所述壳体内；磁力联轴器设置于所述发电机和所述流体动力装置上；壳体内流体带动动力装置转动，动力装置通过磁力连轴器带动发电机进行发电。通过本装置中的调节阀可以调节管道本体进口端和出口端处近似恒压差；由于采用了调节阀，可以使流体动力装置利用很少的流体压降就能满足发电要求，从而使管道本体进口端和出口端的差压很小。

Description

一种低压差管道发电机

技术领域

本发明涉及管道发电机技术领域，特别涉及一种低压差管道发电机。

背景技术

电是一种重要的能源，人们的生产生活都离不开电，发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，发电机的种类有很多种，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。

目前，石油输送管道、天然气输送管道通常需要电子仪表来测试管道流体流量、压力和温度等参数。由于管道通常处于偏远地区而缺少电力供应，所以仪表通常采用线缆通信或使用电池供电。但是电池有一定的寿命周期，所以每隔一段时间就需要更换新电池。线缆需铺设通信和供电两个线路，投资和维修费用高，不但增加设备费用，而且施工费用也较高。

如申请号为201620317887.1的中国专利公开了一种管道发电机，包括：管道本体，所述管道本体内部设置有发电机、动力装置、支撑装置和传动轴；所述发电机包括定子和转子；所述动力装置包括至少一个用于带动所述转子转动的叶轮，所述叶轮与所述转子相连接；所述定子依附所述管道本体设置；所述管道本体上至少设置有两个连接端。本发明中的管道发电机通过设置在管道本体上的连接端与其他管道相互连接，利用管道内的流体的流动和压力推动叶轮旋转，带动转子旋转，和定子发生作用，产生电流，上述管道发电机有以下缺点：（1）由于管道发电机内置在管道内，当有流体通过时，都会对流体的动能有一定的吸收从而转化成电能，这样管道内流体在管道发电机的前后的压差会很大，管道发电机后端的压力会明显小于前端的压力，在整个管道系统上使用多个本发明中的管道发电机时，管道终端的设备使用管道内流体时压力会降低很多，有些会达不到使用标准。（2）同时管道发电机内置在管道内，管道内流体直接驱动叶轮带动转子转动，与定子发生作用产生电流，管道内流体流速大时发电快，管道内流体流速小时发电慢，不能平稳的发电。（3）同时由于是管道内流体直接驱动叶轮带动转子转动，与定子发生作用产生电流，从而发电，叶轮的转速直接由管道内流体的流速控制，叶轮的转动不能高于管道内流体的流速，使叶轮的转速低，从而发电效率低。

发明内容

基于此，有必要针对管道发电机前后压差过大、发电效率不高和不能稳定发电的问题，提供一种低压差，高效率、稳定发电的管道发电机。

一种低压差管道发电机，包括：

管道本体，具有进口端和出口端，所述管道本体侧面设置有壳体，与所述壳体配合有盖子；

流体动力装置，设置于所述壳体内，所述流体动力装置流入端和流出端分别与所述进口端和所述出口端相通；

调节阀，位于所述管道本体上，所述调节阀流入端和流出端分别与所述进口端和所述出口端相通；

发电机，设置于所述盖子上；及

磁力联轴器，设置于所述发电机和所述流体动力装置上；

其中，通过调节阀控制流体动力装置的流入端前的流体压力，壳体内流体使流体动力装置产生动力，该动力通过磁力连轴器带动发电机进行发电。

进一步地，所述流体动力装置包括：

导流环，设置于所述壳体内；及

叶轮，安装在所述导流环内。

进一步地，所述导流环上均匀设置有导流板；所述导流环上与导流板对应设置有射流孔。

进一步地，所述磁力联轴器包括：

叶轮法兰，与所述叶轮后部固定连接；

发电机法兰，与所述发电机的电机轴固定连接；及

磁性物质，所述叶轮法兰和所述发电机法兰上交错布置有相反磁极的磁性物质。

进一步地，所述调节阀包括：

阀口，安装在所述管道本体内；

阀体，设置于所述管道本体上；

阀座，安装在阀体上；

调节螺栓，设置于所述阀座上端；

弹簧，其后端与所述调节螺栓配合；及

阀芯，设置于所述阀座内，所述阀芯后端与所述弹簧前端配合。

进一步地，所述阀座上设有阀套，所述阀套上开设有孔。

进一步地，所述发电机安装在电机底板上，电机底板固定安装在安装柱一端，安装柱另一端固定安装在盖子的侧面。

上述一种低压差管道发电机包括以下优点：

1. 通过本装置中的调节阀可以调节管道本体进口端和出口端处近似恒压差，这样可以保证壳体内的不同流量情况下压差近似恒定，有利于流体动力装置稳定的运行，使发电更平稳，同时最大程度的减少对整个系统的不利影响。

2. 由于采用了调节阀，可以使流体动力装置利用很少的流体压降就能满足发电要求，从而使管道本体进口端和出口端的差压很小。

3. 壳体内的流体通过导流环上的导流板可以使流体向导流板的根部冲击，随后从射流孔中喷射出去，这样使喷射出流体的速度大于管道本体内的流体速度，使叶轮转速加快，能量利用效率更高。

4.由于本装置采用了磁力联轴器设置于发电机和流体动力装置上；流体动力装置通过磁力连轴器带动发电机进行发电，通过叶轮法兰带动其上部的磁性物质转动，可以带动盖子另一侧的发电机法兰转动，这样可以实现无轴传动，这样既可以使壳体与盖子之间的密封效果更好，又避免了由于密封摩擦等因素对于传动轴等部件产生的能量损失。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2、图3为本发明的管道本体示意图。

图4、图5为本发明的阀的爆炸分解图。

图6为本发明的发电机示意图。

图7、图8为本发明的动力装置示意图。

图9、图10为本发明的磁力联轴器示意图。

图11为本发明的发电机法兰上磁性物质磁极的分布图。

附图标号：10-管道本体；101-进口端；102-出口端；103-阀口；110-壳体；1101-环形腔室；120-盖子；20-调节阀；210-阀芯；2101-锥形芯；2102-导柱；220-弹簧；230-调节螺栓；240-阀座；241-阀套；2411-孔；250-阀体；40-磁力联轴器；410-叶轮法兰；4101-磁性物质；420-发电机法兰；50-发电机；51-电机底板；52-安装柱；60动力装置；610-导流环；620-叶轮；6101-射流孔；6102-导流板；6103-侧面固定板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1、图2、图3，为一实施方式中的低压差管道发电机，本实施方式中的低压差管道发电机，包括：管道本体10、调节阀20、发电机50、流体动力装置60及磁力联轴器40。

管道本体10侧面设置有壳体110，与壳体110配合有盖子120；具体地，管道本体10具有进口端101和出口端102，其进口端101和出口端102能够通过法兰与管道连接，可以方便的进行安装和拆卸；管道本体10上设有调节阀20，其流入端和流出端分别与管道本体10的进口端101和出口端102相通；

管道本体10侧面设置有壳体110，壳体110为中空结构，其内设有环形腔室1101，环形腔室1101内安装有流体动力装置60，流体动力装置60流入端和流出端分别与管道本体10的进口端101和出口端102相通；盖子120与壳体110配合；优选的，盖子120和壳体110通过螺栓连接，其中间安装有密封垫，用于防止管道本体10内的流体泄漏。

请一并参阅图4、图5，调节阀20位于所述管道本体10上，用于控制阀口103前的流体压力并使多余的流体从阀口103通过；调节阀20包括阀体250、阀座240、调节螺栓230、弹簧220、阀口103及阀芯210，具体地，调节阀20向外后倾斜安装在管道本体上。

阀体250设置于管道本体10上，具体地，阀体250向外倾斜安装在管道本体10上，阀体250下端与阀口103流出端相连通，阀体250内部圆形腔室侧面与壳体110的环形腔室1101的流出端相通；阀口103安装在管道本体10内部，阀体250内部圆形腔室的中心线与阀口103的中心线重合。

阀座240与阀体250配合，具体地，阀座240与阀体250螺栓连接，其中间安装有密封垫，用于防止阀体250内流体泄漏；阀座240前端固定安装有阀套241，在阀套241上开设有孔2411；

调节螺栓230设置于阀座240上端，具体地，调节螺栓230与阀套241上端螺纹连接，通过调节螺栓230可以调节弹簧220的压缩长度从而调节弹性的大小。

弹簧220一端与调节螺栓230配合，具体地，弹簧220的上端抵住调节螺栓230的下端。

阀芯210设置于阀座240内，与弹簧220下端配合，具体地，阀芯210上的导柱2102与阀套241滑动连接，阀芯210上的导柱2102上端与弹簧220的下端相接触，出口端102流体产生的压力可经过孔2411作用在导柱2102后端面，形成一个反馈压力，该反馈压力和弹簧220共同来调节锥形芯2101与阀口103的开口量，用于控制流体动力装置60前的流体压力并使多余的流体从阀口103通过，使壳体110内流体动力装置60平稳的运行，保证发电机50平稳的发电。

请一并参阅图6，发电机50设置于盖子120上，具体地，发电机50安装在电机底板51上，电机底板51固定安装在安装柱52一端，安装柱52另一端固定安装在盖子120侧面。

请一并参阅图7、图8，流体动力装置60设置于壳体110内，流体动力装置60包括：导流环610和叶轮620。

导流环610设置于所述壳体110内，其环面上均匀设置有射流孔6101；导流环610外侧还设置有导流板6102，具体地，在导流环610上均匀设置有九个射流孔6101，在每个射流孔6101外侧对应设有一个导流板6102，导流板6102与导流环610相切，导流环610通过侧面固定板6103固定安装在壳体110上的环形腔室1101内。从进口端101流入壳体110内的流体通过导流环610上导流板6102的引导，可从射流孔6101中喷出，并喷射到叶轮620上，喷射产生的冲击力带动叶轮620转动，随后从叶轮620轴向流入出口端102。

叶轮620安装在导流环610内，具体地，叶轮620转动安装在导流环610内。

请一并参阅图9、图10、图11，磁力联轴器40设置于发电机50和流体动力装置60之间；流体动力装置60通过磁力连轴器40带动发电机50进行发电，磁力联轴器40包括：叶轮法兰410、发电机法兰420、磁性物质4101。

叶轮法兰410与叶轮620转轴固定连接；具体地，叶轮620后部与叶轮法兰410固定连接；通过叶轮620带动叶轮法兰410转动。

发电机法兰420与所述发电机50的电机轴固定连接。

磁性物质4101设置在叶轮法兰410和发电机法兰420上，叶轮法兰410和发电机法兰420上交错布置有相反磁极的磁性物质4101且叶轮法兰410和发电机法兰420相对位置上的磁性物质4101的磁极是相反的，通过叶轮法兰410的转动可以通过其上的磁性物质4101带动发电机法兰420转动，发电机法兰420转动带动发电机50的电机轴转动，从而使发电机50发电，通过叶轮法兰410带动其上的磁性物质410转动，可以带动盖子120另一侧的发电机法兰420转动，这样可以实现无轴传动，使传动效果更好，可以避免在盖子120上打孔，这样可以使壳体110和盖子120的密封效果更好，避免了打孔后流体产生泄漏。

Claims

1.一种低压差管道发电机，其特征在于，包括：

管道本体（10），具有进口端(101)和出口端（102），所述管道本体（10）侧面设置有壳体（110），与所述壳体（110）配合有盖子（120）；

流体动力装置（60），设置于所述壳体（110）内，所述流体动力装置（60）流入端和流出端分别与所述进口端(101)和所述出口端（102）相通；

调节阀（20），位于所述管道本体（10）上，所述调节阀（20）流入端和流出端分别与所述进口端(101)和所述出口端（102）相通；

发电机（50），设置于所述盖子（120）上；及

磁力联轴器（40），设置于所述发电机（50）和所述流体动力装置（60）上；

其中，通过调节阀（20）控制流体动力装置（60）的流入端前的流体压力，壳体（110）内流体使流体动力装置（60）产生动力，该动力通过磁力连轴器（40）带动发电机（50）进行发电。

2.根据权利要求1所述低压差管道发电机，其特征在于：所述流体动力装置（60）包括：

导流环（610），设置于所述壳体（110）内；及

叶轮（620），安装在所述导流环（610）内。

3.根据权利要求2所述低压差管道发电机，其特征在于：所述导流环（610）上均匀设置有导流板（6102）；所述导流环（610）上与导流板（6102）对应设置有射流孔（61011）。

4.根据权利要求1所述低压差管道发电机，其特征在于：所述磁力联轴器（40）包括：

叶轮法兰（410），与所述叶轮（620）后部固定连接；

发电机法兰（420），与所述发电机（50）的电机轴固定连接；及

磁性物质（4101），所述叶轮法兰（410）和所述发电机法兰（420）上交错布置有相反磁极的磁性物质（4101）。

5.根据权利要求1所述低压差管道发电机，其特征在于：所述调节阀（20）包括：

阀口（103），安装在所述管道本体（10）内；

阀体（250），设置于所述管道本体（10）上；

阀座（240），安装在阀体座（250）上；

调节螺栓（230），设置于所述阀座（240）上端；

弹簧（220），其后端与所述调节螺栓（230）配合；及

阀芯（210），设置于所述阀座（240）内，所述阀芯（210）后端与所述弹簧（220）前端配合。

6.根据权利要求5所述低压差管道发电机，其特征在于：所述阀座（240）上设有阀套（241），所述阀套（241）上开设有孔（2411）。

7.根据权利要求1所述低压差管道发电机，其特征在于：所述发电机（50）安装在电机底板（51）上，电机底板（51）固定安装在安装柱（52）一端，安装柱（52）另一端固定安装在盖子（120）的侧面。