CN110242480B - 一种管道发电机及其电动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动阀，包括：阀体、调节座、步进电机、丝杆和阀芯；调节座设置于所述阀体上端面；步进电机设置于所述调节座上端面；丝杆位于所述调节座内，所述丝杆上端与所述步进电机电机轴连接；阀芯上端与所述丝杆后端连接；其中，所述调节座内设有方形截面滑孔，所述阀芯上端设有滑块，所述滑块与所述丝杆螺纹连接且滑动安装在所述方形截面滑孔内。通过改变电动阀开口度可以改变本体进口端或出口端的流体压力和流量，有利于流体动力装置稳定的运行，使发电更平稳。本发明同时提供一种应用该电动阀的管道发电机。

Description

一种管道发电机及其电动阀
技术领域
本发明涉及管道发电机技术领域，特别涉及一种管道发电机及其电动阀。
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：本体，所述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；所述定子依附所述本体设置；所述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，当管道内的流体流量很大时，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，管道终端的设备内流体压力会降低很多，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。
阀门是对流体管道实现开关控制的重要元件，目前在流体管道中应用广泛，但是对于与管道发电机配合的电动阀目前很少。
发明内容
基于此，有必要针对通过管道发电机压力和流量不可控的难题，提供一种压力、流量可调，高效率、稳定发电的管道发电机及其电动阀。
一种电动阀，包括：
阀体；
调节座，设置于所述阀体上端面；
步进电机，设置于所述调节座上端面；
丝杆，位于所述调节座内，所述丝杆上端与所述步进电机电机轴连接；及
阀芯，所述阀芯上端与所述丝杆后端连接；
其中，所述调节座内设有方形截面滑孔，所述阀芯上端设有滑块，所述滑块与所述丝杆螺纹连接且滑动安装在所述方形截面滑孔内。
进一步地，所述调节座内还设有密封槽，所述密封槽位于所述方形截面滑孔下部，所述密封槽内安装有密封圈。
进一步地，所述丝杆上开设有顶丝孔，所述步进电机电机轴通过顶丝与所述顶丝孔配合。
进一步地，所述阀芯包括：
锥形芯；
导柱，所述导柱下端与所述锥形芯连接；滑块，安装在所述导柱上端。
一种管道发电机，包括：
本体，具有进口端和出口端，所述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；
如以上任意一项所述电动阀，所述电动阀位于所述本体上，所述电动阀具有电动阀流入端和电动阀流出端，电动阀流入端和电动阀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，通过电动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。
上述一种管道发电机及其电动阀包括以下优点：
1.通过本装置中的电动阀可以调节本体进口端或出口端的流体压力，这样可以保证壳体内的流体压力稳定，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.由于采用了电动阀，可以调节本体出口端的流体压力，可以省去管路中电动阀的设置，节省了成本。
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为本发明的本体示意图。
图4、图5为本发明的电动阀的爆炸分解图。
图6为本发明电动阀内部示意图。
图7为本发明的调节座的内部示意图。
图8为本发明的丝杆的示意图。
图9为本发明的动力装置和发电机示意图。
图10、图11为本发明的动力装置示意图。
图12、图13为本发明的磁力联轴器示意图。
图14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-本体；11-法兰；101-进口端；102-出口端；103-阀口；110-壳体；1101-环形腔室；120-盖子；20-电动阀；21-电动阀流入端；22-电动阀流出端；210-阀芯；2101-锥形芯；2102-导柱；2103-滑块；220-丝杆；2201-顶丝孔；230-调节座；231-调节座螺栓；2301-第一腔体；2302-方形截面滑孔；2303-密封槽；240-步进电机；241-电机安装板；250-阀体；30-电池组；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；6101-射流孔；6102-导流板；6103-侧面固定板；620-叶轮。
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“设置于”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。
请参阅图1、图2、图3，为一实施方式中的管道发电机，包括：本体10、电动阀20、发电机50、流体动力装置60及磁力联轴器40。
本体10侧面设置有壳体110，与壳体110配合有盖子120；具体地，本体10具有进口端101和出口端102，其进口端101和出口端102通过法兰11与管道连接，可以方便的进行安装和拆卸；本体10上设有电动阀20，电动阀20具有电动阀流入端21和电动阀流出端22，电动阀流入端21和电动阀流出端22分别与本体10的进口端101和出口端102相通；
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，其中间安装有密封圈，用于防止本体10内的流体泄漏。
本实施例中，盖子120外端面还设置有电池组30，通过电池组30对发电机50发出的电能进行收集，可以通过电池组30对电动阀20进行供电来使电动阀20正常工作，同时通过电池组30对电动阀20进行供电可以省去外部供电时繁杂的线路问题。
请参阅图4、图5、图6、图7，电动阀20位于所述本体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；电动阀20向外后倾斜安装在本体10上。电动阀20，包括：
阀体250；设置于本体10上，具体地，阀体250向外倾斜安装在本体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。
调节座230，设置于阀体250上端面，具体地，阀体250上端面设有螺纹孔，调节座230通过调节座螺栓231与阀体250上端面固定连接。
步进电机240，设置于调节座230上端面，具体地，电机安装板241通过螺栓固定安装在调节座230上端面，步进电机240通过螺栓与电机安装板241固定连接。
丝杆220，位于调节座230内，丝杆220上端与步进电机240电机轴连接；及
阀芯210，阀芯210上端与丝杆220后端连接；具体地，阀芯210位于阀体250内，通过丝杆220带动阀芯210移动从而调节进口端101和出口端102的流体压力。
其中，调节座230内设有第一腔体2301和方形截面滑孔2302，第一腔体2301位于方形截面滑孔2302上部且第一腔体2301与方形截面滑孔2302相通，阀芯210上端设有滑块2103，滑块2103与丝杆220螺纹连接且滑动安装在方形截面滑孔2302内，具体地，丝杆220位于第一腔体2301内，丝杆220下端与滑动设置在方形截面滑孔2302内的滑块2103螺纹连接，通过丝杆220的转动，从而带动丝杆220进行上下的移动，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。
请再次参阅图7，调节座230内还设有密封槽2303，密封槽2303位于方形截面滑孔2302下部，密封槽2303内安装有密封圈，通过在密封槽2303内设置密封圈可以防止本体10内部的流体进入电动阀20内部，从而对电动阀20造成损坏。
请参阅图8，丝杆220上开设有顶丝孔2201，步进电机240电机轴通过顶丝与顶丝孔2201配合。
请再次参阅图5，阀芯210包括：
锥形芯2101，具体地，锥形芯2101与阀体250内部的孔配合。
导柱2102，导柱2102下端与锥形芯2101连接；
滑块2103，安装在导柱2102上端。
请一并参阅图9，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10、图11，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，叶轮620通过陶瓷轴转动安装在侧面固定板6103上。
请一并参阅图12、图13、图14，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 (6)

1.一种电动阀，其特征在于，包括：
阀体(250)；
调节座(230)，设置于所述阀体(250)上端面；
步进电机(240)，设置于所述调节座(230)上端面；
丝杆(220)，位于所述调节座(230)内，所述丝杆(220)上端与所述步进电机(240)电机轴连接；及
阀芯(210)，所述阀芯(210)上端与所述丝杆(220)后端连接；
所述阀芯(210)包括：
锥形芯(2101)；
导柱(2102)，所述导柱(2102)下端与所述锥形芯(2101)连接；
滑块(2103)，安装在所述导柱(2102)上端；
其中，所述调节座(230)内设有方形截面滑孔(2302)，所述阀芯(210)上端的滑块(2103)与所述丝杆(220)螺纹连接且滑动安装在所述方形截面滑孔(2302)内；
所述调节座(230)内还设有密封槽(2303)，所述密封槽(2303)位于所述方形截面滑孔(2302)下部，所述密封槽(2303)内安装有密封圈；
所述丝杆(220)上开设有顶丝孔(2201)，所述步进电机(240)电机轴通过顶丝与所述顶丝孔(2201)配合。
2.一种包含权利要求1所述的电动阀的管道发电机，其特征在于，包括：
本体(10)，具有进口端(101)和出口端(102)，所述本体(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；
所述电动阀位于所述本体(10)上，所述电动阀具有电动阀流入端(21)和电动阀流出端(22)，电动阀流入端(21)和电动阀流出端(22)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，通过电动阀控制流体动力装置(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。
3.根据权利要求2所述管道发电机，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。
4.根据权利要求3所述管道发电机，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(6101)。
5.根据权利要求2所述管道发电机，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)。
6.根据权利要求2所述管道发电机，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。
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