CN111005834A - 一种井下涡轮压电混合式发电装置 - Google Patents

一种井下涡轮压电混合式发电装置 Download PDF

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Abstract

一种井下涡轮压电混合式发电装置。包括上接头、中心流管、固定叶轮、发电组外壳、旋转叶轮、压电拨片、拨片触头、电机齿轮、主动齿轮、连接主体以及发电机；注入水流经固定叶轮和旋转叶轮，分别使固定叶轮内部的压电陶瓷震动和旋转叶轮转动，旋转叶轮转动分别带动发电机转动和压电拨片震动。所述发电装置可以为智能配水器中堵塞器、流量计、压力力传感器、控制电路板等电器元件提供稳定电源，相比现有技术中井下无线电能传输、地面通过电缆给井下供电等技术手段更加稳定、可靠，解决了井下电能不足的问题。

Description

一种井下涡轮压电混合式发电装置
技术领域
本发明涉及一种应用于油田注水领域中的装置，具体的说，是涉及一种可应用于智能配水器中的充电装置。
背景技术
目前已经有一些井下发电装置，例如公告号CN10208057A和CN206647203U所公开的技术方案，但是这些已有的井下发电装置大多只采用涡轮的单一发电方式，且只能带动一个发电机构发电。一旦这个发电机构或者涡轮出现故障，就不能提供稳定的供电电源，影响井下仪器的正常使用。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种井下涡轮压电混合式发电装置，该种井下涡轮压电混合式发电装置同时应用了涡轮发电结构和压电陶瓷发电结构，并且可同时带动三处发电机构发电，可以给应用此发电装置的井下仪器提供稳定的供电电源。
本发明的技术方案是：该种井下涡轮压电混合式发电装置，包括上接头、中心流管、固定叶轮、发电组外壳、旋转叶轮、压电拨片、拨片触头、电机齿轮、主动齿轮、连接主体以及发电机；其独特之处在于：
所述上接头与发电组外壳螺纹连接，发电组外壳与连接主体螺纹连接；中心流管与连接主体螺纹连接并插接在所述上接头上，固定叶轮的叶片内封装有压电陶瓷板并焊接在固定叶轮的管壁上，固定叶轮与中心流管焊接在一起，旋转叶轮与主动齿轮焊接，使其成为一个整体，并套在中心流管上；压电拨片内设有压电陶瓷安装孔，压电陶瓷片依次插入压电陶瓷安装孔，密封环通过焊接将压电陶瓷密封在压电拨片内；压电拨片上的立柱对应连接主体上的一号孔，立柱插接在连接体上，同时双头螺栓对应连接主体上的二号孔，双头螺栓分别与连接主体螺纹连接，与压电拨片螺母固定，发电机插套在连接主体上的三号孔和四号孔上，固定发电机，当主动齿轮转动时带动发电机上的电机齿轮转动，使发电机发电。
固定叶轮上的导线从流管导线孔入口进入，从流管导线孔出口穿出，经连接体分线槽进入连接体总线槽内，与发电机的连接导线会合；压电拨片内的导线通过立柱内部拨片线槽实现导线的密封连接，压电拨片内的导线从拨片线槽穿入，经连接体上的一号孔穿出。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述的涡轮压电混合式发电装置，安装在配水器中，分层配注时，通过注入水的流动首先带动涡轮装置转动，继而带动发电机稳定转动；同时，通过涡轮装置上设有的压电触头在转动中依次拨动压电拨片，使压电拨片持续振动，继而形成稳定电流；另外，在涡轮装置中也设有压电发电装置，通过水流冲击激励其形成稳定电流，最终同时为井下各个电器元件提供电能。该种井下涡轮压电混合式发电装置同时应用了涡轮发电结构和压电陶瓷发电结构，并且可同时带动三处发电机构发电，可以给应用此发电装置的井下仪器提供稳定的供电电源，解决了井下用电困难的问题。
附图说明：
图1是本发明的剖视结构示意图。
图2是图1中固定叶轮的叶片结构示意图。
图3是放入图2叶片中的压电陶瓷板的结构示意图。
图4是本发明中连接主体和压电拨片的装配图。
图5是图1中的连接主体零件图。
图6是图4中的压电拨片零件图。
图7是安装在图6压电拨片中的陶瓷压电片。
图8是本发明密封环的零件图。
图9是图1中中心流管的剖视图。
图10是本发明内部水道的剖视图。
图中1-上接头；2-中心流管；3-固定叶轮；4-发电组外壳；5-旋转叶轮；6-压电拨片；7-拨片触头；8-电机齿轮；9-主动齿轮；10-连接主体；11-发电机；13-双头螺栓；14-入水口；201-流管导线入口；203-流管导线出口；204-连接体分线槽；205-连接体总线槽；206-拨片线槽；101-一号孔；102-二号孔；601-立柱；603-压电陶瓷安装孔；306-稳流水道；307-稳流口；308-流量计水道；309-流量计入口。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明部件包括：上接头1、中心流管2、固定叶轮3、发电组外壳4、旋转叶轮5、压电拨片6、拨片触头7、电机齿轮8、主动齿轮9、连接主体10、发电机11。
其中，上接头1与发电组外壳4螺纹连接，发电组外壳4与连接主体10螺纹连接；中心流管2与连接主体10螺纹连接并插接在上接头1上，固定叶轮3叶片如图2所示内封装有压电陶瓷板如图3所示并焊接在固定叶轮3的管壁上，固定叶轮3与中心流管2焊接在一起，旋转叶轮5与主动齿轮9焊接，使其成为一个整体，并套在中心流管2上；压电拨片6内设有压电陶瓷安装孔603，压电陶瓷片依次插入压电陶瓷安装孔603，密封环如图8所示通过焊接将压电陶瓷密封在压电拨片6内；压电拨片6上的立柱601对应连接主体10上的一号孔101，立柱601插接在连接体10上，同时双头螺栓13对应连接主体10上的二号孔102，双头螺栓13分别与连接主体10螺纹连接，与压电拨片6螺母固定，发电机11插套在连接主体10上的三号孔103和四号孔104上，固定发电机11，当主动齿轮9转动时带动发电机上的电机齿轮8转动，使发电机11发电。
配水过程中，流水从上接头1上的入水口14进入配水器内部，一部分水流从上接头流道305进入由上接头1、发电组外壳4、中心流管2、连接主体10构成的腔体内部，水流首先冲击固定叶轮3，使固定叶轮3内的压电陶瓷发电，固定叶轮3发电的同时并稳定高流速的水流保护旋转叶轮5，防止旋转叶轮5被水流直接冲击造成损伤。经稳流后的水流推动旋转叶轮5转动，旋转的动能带动主动齿轮9转动从而带动电机齿轮8转动使发电机11发电，旋转叶轮5带动发电机11发电的同时，带动旋转叶轮5上的压电触头8一同绕中心轴线转动，压电触头8拨动压电拨片6上的压电片602，使封装在内部的压电陶瓷片如图7发电。水流经过固定叶轮3和旋转叶轮5后腔体内部的水流分别从稳流口307和流量计入口309进入连接体10内部的稳流水道306和流量计水道308内，一方面稳定配水器内水流，另一方面使配水器内部压力相等。
内部的线路连接：固定叶轮3所产生电流是通过中心流管2上的导线孔布置的，固定叶轮3上的导线从流管导线孔入口201进入，从流管导线孔出口203穿出，经连接体分线槽204进入连接体总线槽205内，与发电机11的连接导线会和。压电拨片6内的导线是通过立柱601内部拨片线槽206实现导线的密封连接的，导线从拨片线槽206穿入，经连接体10上的一号孔101穿出。
本发明采用了压电陶瓷这种新型材料，采用涡轮压电混合式发电结构，水流首先冲击固定涡轮叶片，对水流有稳流作用，对转动涡轮有保护作用，通过水流带动涡轮旋转的同时，带动发电机和压电陶瓷发电。在本发明构造的空间内，固定三处发电机构，这三处机构可以同时工作，从而保证了井下供电的可靠性。

Claims (1)

1.一种井下涡轮压电混合式发电装置，包括上接头（1）、中心流管（2）、固定叶轮（3）、发电组外壳（4）、旋转叶轮（5）、压电拨片（6）、拨片触头（7）、电机齿轮（8）、主动齿轮（9）、连接主体（10）以及发电机（11）；其特征在于：
所述上接头（1）与发电组外壳（4）螺纹连接，发电组外壳（4）与连接主体（10）螺纹连接；中心流管（2）与连接主体（10）螺纹连接并插接在所述上接头上，固定叶轮（3）的叶片内封装有压电陶瓷板并焊接在固定叶轮（3）的管壁上，固定叶轮（3）与中心流管（2）焊接在一起，旋转叶轮（5）与主动齿轮（9）焊接，使其成为一个整体，并套在中心流管（2）上；压电拨片（6）内设有压电陶瓷安装孔（603），压电陶瓷片依次插入压电陶瓷安装孔（603），密封环通过焊接将压电陶瓷密封在压电拨片（6）内；压电拨片（6）上的立柱（601）对应连接主体（10）上的一号孔（101），立柱（601）插接在连接体（10）上，同时双头螺栓（13）对应连接主体（10）上的二号孔（102），双头螺栓（13）分别与连接主体（10）螺纹连接，与压电拨片（6）螺母固定，发电机（11）插套在连接主体（10）上的三号孔（103）和四号孔（104）上，固定发电机（11），当主动齿轮（9）转动时带动发电机上的电机齿轮（8）转动，使发电机（11）发电；
固定叶轮（3）上的导线从流管导线孔入口（201）进入，从流管导线孔出口（203）穿出，经连接体分线槽（204）进入连接体总线槽（205）内，与发电机（11）的连接导线会合；压电拨片（6）内的导线通过立柱（601）内部拨片线槽（206）实现导线的密封连接，压电拨片（6）内的导线从拨片线槽（206）穿入，经连接体（10）上的一号孔（101）穿出。
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