CN117156830B - 户外用智能电表 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能电表，具体涉及户外用智能电表，包括电表箱体和安装在其内部的电表本体，所述电表箱体的侧壁上设有箱门；所述电表箱体的顶部开有两个换气通道，所述电表箱体的外侧顶部设有风力发电机构；两个所述换气通道内分别设有两个加压方向相反的加压机构；两个所述加压机构的动力输入端均固定套接在风力发电机构的动力输出端上，通过所述风力发电机构来驱动两个加压机构加压；所述电表箱体的侧壁内设有多个制冷机构；所述电表箱体的内侧底部固定设有多个温度传感器；所述电表箱体的顶部设有蓄电池。该智能电表在有风时，可以将风能转化为电能和机械能，充分利用了风能，并且将制冷的电能消耗降到了最低。

Description

户外用智能电表
技术领域
本发明专利涉及智能电表的技术领域，具体而言，涉及户外用智能电表。
背景技术
智能电表是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一，而智能电表为了使用的安全和电表工作效率，往往需要保证电表所处的环境在最佳的温度和湿度范围内，电表适用的环境温度为-30℃-+45℃，并且相对湿度要在85%以下，温度或湿度过高，均容易导致电表箱内元器件使用寿命下降，甚至故障，导致用电不安全；尤其是对于设置在户外的电表，由于需要避免热晒雨淋的问题，往往都需要将电表放置在电表箱中；但是到了夏季，环境温度过高，同时太阳暴晒，再加上电表工作时会自身发出热量，会导致电表箱内的温度远远高于外界温度；同时，夏季又为雨季，会使得电表箱内湿度也过大。
为了解决户外用智能电表的温度和湿度问题，现有的技术通常采用制冷装置对电表箱内部温度进行降低，制冷过程中同时将内部湿度降低；但是采用制冷装置来调节温度会增加耗电量，为了尽可能减小耗电量同时还能调节电表箱内部的温度和湿度，现有技术中也出现了部分户外用智能电表来降低制冷装置的使用时间；比如中国发明专利（CN114545050A）公开的一种双模式户外智能电表，该智能电表能通过在气囊安装块的顶部和底部分别设置两个弧度不同气囊，当风吹过气囊时，可以使得活塞在活塞腔中往复运动，从而不断地将气体压入到电表箱内部，这样利用了风能来对其散热，降低了能源消耗，当环境没有风时，采用传统的制冷技术进行制冷和除湿；该结构仅仅是减少了冷源的消耗，但是在无风状态时，仍然需要消耗电能；其次，该结构仅仅是向电表箱内加压来实现降温，与风扇散热相比，散热效果更差。
针对上述问题，申请人发明了一种可以将风能转化为电能的户外用智能电表。
发明内容
本发明的目的在于提供户外用智能电表，该智能电表在有风时，可以将风能转化为电能和机械能，充分利用了风能，并且将制冷的电能消耗降到了最低。
本发明是这样实现的，户外用智能电表，包括电表箱体和安装在其内部的电表本体，所述电表箱体的侧壁上设有箱门；所述电表箱体的顶部开有两个换气通道，所述电表箱体的外侧顶部设有风力发电机构；两个所述换气通道内分别设有两个加压方向相反的加压机构；两个所述加压机构的动力输入端均固定套接在风力发电机构的动力输出端上，通过所述风力发电机构来驱动两个加压机构加压；所述电表箱体的侧壁内设有多个制冷机构；所述电表箱体的内侧底部固定设有多个温度传感器；所述电表箱体的顶部设有蓄电池；
所述风力发电机构包括锥形齿轮三、锥形齿轮四、锥形齿轮五、转轴二、传动轴、发电机和两个风力驱动装置；所述转轴二的顶部与锥形齿轮三的底面固定连接，所述转轴二的底部穿过电表箱体并位于电表箱体内部；两个所述加压机构的动力输入端均固定套结在转轴二上；所述锥形齿轮四也固定套接在转轴二上且位于电表箱体外部，所述锥形齿轮五与锥形齿轮四啮合，所述锥形齿轮五的轴心处与传动轴的端部固定连接，所述传动轴远离锥形齿轮五的端部与发电机的动力输入端固定连接；两个风力驱动装置同时与锥形齿轮三啮合，其长度方向以转轴二为中心对称分布；
所述风力驱动装置包括挡风板、行星锥齿轮、转动块、转轴一、套筒、锥形齿轮二和锥形齿轮一；所述套筒套接在转轴一上，所述转轴一的两端分别与转动块和锥形齿轮一固定连接，所述锥形齿轮二与套筒固定连接并且转动套接于转轴一上，所述行星锥齿轮一端的轴心处与转动块转动连接，所述行星锥齿轮的另一端轴心处与挡风板的轴心处固定连接，所述行星锥齿轮与锥形齿轮二啮合；两个所述风力驱动装置的挡风板相互垂直设置；所述挡风板以任意直径划分，其直径的两侧分别为空心和实心。
进一步的，所述套筒与电表箱体的顶部之间设有将其连接的固定块；所述转轴二的侧壁上固定套接有限位环一，所述限位环一位于电表箱体的顶面内并与其转动连接。
进一步的，所述加压机构包括主动轮、从动轮、动力传输带、支撑架二和加压扇；所述主动轮固定套接在转轴二上，所述从动轮嵌设在换气通道的侧壁上，所述动力传输带同时套结在主动轮和从动轮上，所述从动轮为中空环形，所述支撑架二的侧壁与从动轮的内侧壁固定连接；所述加压扇的轴心处与支撑架二的轴心处固定连接；两个所述加压机构的加压扇的加压方向相反。
进一步的，所述从动轮的顶面和底面均设有限位环二，所述限位环二位于换气通道的侧壁中，且所述限位环二与换气通道转动连接。
进一步的，两个所述换气通道内均设有方向相反的单向流通结构；所述单向流通结构包括支撑环、挡板、支撑架一和弹簧；所述支撑环的外侧壁以及支撑架一的侧壁均与换气通道的内侧壁固定连接；所述弹簧的两端分别与支撑架一以及挡板固定连接，所述挡板靠近弹簧的侧面与支撑环触接。
进一步的，所述支撑环的内侧为漏斗状，所述支撑环靠近挡板的通孔截面小于支撑环靠近支撑架一的通孔截面。
进一步的，所述制冷机构包括多个制冷半导体、两个导热板、两组导热棒；多个制冷半导体的两端分别与两个导热板固定连接，两个所述导热板远离制冷半导体的侧壁与两组导热棒分别固定连接；多个所述制冷半导体和两个导热板均嵌设在电表箱体的侧壁中；两组所述导热棒分别位于电表箱体内外两侧。
进一步的，位于所述电表箱体内侧的散热棒上套接有多个翅片。
进一步的，所述电表箱体的内侧壁上设有与制冷机构数量相同的接水盘，多个所述接水盘均位于制冷机构的正下方；所述接水盘的底部设有出液管，所述出液管的出液端位于电表箱体外侧。
进一步的，所述电表箱体的内侧壁上设有连接板，所述电表本体安装于连接板上并与电表箱体侧壁之间形成空隙。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、将两个风力驱动装置同时与锥形齿轮三啮合，同时，通过将锥形齿轮五和锥形齿轮四啮合，传动轴两端分别与锥形齿轮五和发电机连接，此外，将两个加压机构的动力输入端同时套接在转轴二上，这样可以将风能转化为电能和机械能，电能储存于蓄电池中，机械能用于驱动加压装置将外界空气加压至电表箱体内部进行换热；由于设置了制冷机构，制冷机构在无风状态下消耗储存的电能，这样就达到了在对内部温度调节时最大限度减少外界电能输入；
2、将挡风板设置成一半空心一半实心，这样才能使得风吹动挡风板绕着转轴一转动，将两个风力驱动装置的挡风板垂直设置，这样两个挡风板可以持续提供动力，并且将两个风力驱动装置的锥形齿轮一同时与锥形齿轮三啮合，这样其中一个挡风板受力时，可以通过锥形齿轮三带动另个挡风板同步转动，达到持续提供动力的效果；
3、在单向流通结构中，将弹簧的两端分别与挡板和支撑架一固定连接，同时挡板受到支撑环的限位作用，这样不仅可以达到单向流通的效果，同时在无风状态下通过制冷机构对电表箱体内部降温时，可以关闭换气通道，减少热量的散失；
4、在电表箱体内部的散热棒上套接翅片，不仅可以增大换热面积，提高制冷效率，同时还能将冷凝水进行导流，避免冷凝水向下滴落时在下方的散热棒上打散；此外，在每一个制冷机构的正下方都设置接水盘，这样可以将冷凝水导流至电表箱体外部，从而达到降低电表箱体内部湿度的效果；
5、将电表本体安装在连接板上，这样使得电表本体与电表箱体侧壁之间形成间隙，这样便可对电表本体背面进行散热，提高了散热效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的户外用智能电表的结构示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图；
图4是本发明实施例提供的户外用智能电表的俯视图；
图5是本发明实施例提供的户外用智能电表的正视图。
上述附图中涉及的附图标记：
1、电表箱体；2、接水盘；3、出液管；4、温度传感器；5、连接板；6、散热棒；7、电表本体；8、换气通道；9、从动轮；10、挡风板；11、锥形齿轮一；12、转轴一；13、锥形齿轮三；14、转轴二；15、主动轮；16、限位环一；17、锥形齿轮四；18、锥形齿轮五；19、固定块；20、套筒；21、锥形齿轮二；22、行星锥齿轮；23、转动块；24、加压扇；25、箱门；26、支撑架二；27、限位环二；28、动力传输带；29、支撑环；30、挡板；31、弹簧；32、支撑架一；33、导热板；34、翅片；35、制冷半导体；36、蓄电池；37、发电机；38、传动轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-5所示，为本发明提供的较佳实施例。
户外用智能电表，包括电表箱体1和安装在其内部的电表本体7，电表箱体1的侧壁上安装有平开的箱门25；电表箱体1的顶部开有两个换气通道8，一个用于进气，另一个用于排气，保证电表箱体1内部压力平衡的同时使得内部空气流动，电表箱体1的外侧顶部安装有风力发电机37构；两个换气通道8内分别安装有两个加压方向相反的加压机构；两个加压机构的动力输入端均固定套接在风力发电机37构的动力输出端上，通过风力发电机37构来驱动两个加压机构加压；电表箱体1的两个相对侧壁内嵌设有两个制冷机构；电表箱体1的内侧底部固定安装有四个温度传感器4；电表箱体1的顶部固定安装有蓄电池36，本实施例的蓄电池36可以进行充放电；
风力发电机37构包括锥形齿轮三13、锥形齿轮四17、锥形齿轮五18、转轴二14、传动轴38、发电机37和两个风力驱动装置；转轴二14的顶部与锥形齿轮三13的底面固定连接，转轴二14的底部穿过电表箱体1并位于电表箱体1内部，本实施例中，为了保证转轴二14的稳定性，转轴二14的侧壁上固定套接一个限位环一16，限位环一16位于电表箱体1的顶面内并与其转动连接；两个加压机构的动力输入端均固定套结在转轴二14上；锥形齿轮四17也固定套接在转轴二14上且位于电表箱体1外部，锥形齿轮五18与锥形齿轮四17啮合，结合图1和图4所示，锥形齿轮五18的轴心处与传动轴38的端部固定连接，传动轴38远离锥形齿轮五18的端部与发电机37的动力输入端固定连接，发电机37发出的电充入到蓄电池36中；两个风力驱动装置同时与锥形齿轮三13啮合，其长度方向水平设置并以转轴二14为中心对称分布；
风力驱动装置包括挡风板10、行星锥齿轮22、转动块23、转轴一12、套筒20、锥形齿轮二21和锥形齿轮一11；如图1和图4所示，套筒20套接在转轴一12上，本实施例优选的，套筒20与电表箱体1的顶部之间固定有将其连接的固定块19，固定块19用于对套筒20进行支撑，保证风力驱动装置的稳定性；转轴一12的两端分别与转动块23和锥形齿轮一11固定连接，锥形齿轮二21与套筒20固定连接并且转动套接于转轴一12上，行星锥齿轮22一端的轴心处与转动块23转动连接，行星锥齿轮22的另一端轴心处与挡风板10的轴心处固定连接，行星锥齿轮22与锥形齿轮二21啮合，本实施例的挡风板10如图1所示为圆形，这样在挡风板10绕着转轴一12转动的同时还会绕着行星锥齿轮22的中心处转动；两个风力驱动装置的挡风板10相互垂直设置，这样能够保证转轴一12持续转动；挡风板10以任意直径划分，其直径的两侧分别为空心和实心，这样才能使得挡风板10绕着套筒20转动。
本实施例优选的，加压机构包括主动轮15、从动轮9、动力传输带28、支撑架二26和加压扇24；主动轮15固定套接在转轴二14上，如图2所示，从动轮9嵌设在换气通道8的侧壁上，动力传输带28同时套结在主动轮15和从动轮9上，从动轮9为中空环形，从动轮9的顶面和底面均固定安装有限位环二27，限位环二27位于换气通道8的侧壁中，且限位环二27与换气通道8转动连接；支撑架二26的侧壁与从动轮9的内侧壁固定连接，支撑架二26由一个小的圆形板以及多个连接杆组成，这样可以使得气流穿过支撑架二26；加压扇的轴心处与支撑架二26的轴心处固定连接，这样从动轮9转动时带动加压扇24转动；两个加压机构的加压扇24的加压方向相反，这样就能保证一个换气通道8向内进气，另一个换气通道8向外排气。
本实施例优选的，两个换气通道8内均设有方向相反的单向流通结构；单向流通结构包括支撑环29、挡板30、支撑架一32和弹簧31；支撑环29的外侧壁以及支撑架一32的侧壁均与换气通道8的内侧壁固定连接；弹簧31的两端分别与支撑架一32以及挡板30固定连接，弹簧31初始状态为轻微拉伸状态；支撑架一32与支撑架二26的结构相似，弹簧31固定在支撑架一32的小圆板上，挡板30靠近弹簧31的侧面与支撑环29触接；如图2所示，当加压扇24向上加压时，弹簧31与支撑环29分离，这样气流便可排出。
本实施例优选的，支撑环29的内侧为漏斗状，支撑环29靠近挡板30的通孔截面小于支撑环29靠近支撑架一32的通孔截面，这样可以提高气流穿过支撑环29时的流速，提高了对挡板30的冲击力，更容易将挡板30从冲开。
本实施例优选的，制冷机构包括多个制冷半导体35、两个导热板33、两组导热棒；如图1和图3所示，多个制冷半导体35的两端分别与两个导热板33固定连接，两个导热板33远离制冷半导体35的侧壁与两组导热棒分别固定连接；多个制冷半导体35和两个导热板33均嵌设在电表箱体1的侧壁中；两组导热棒分别位于电表箱体1内外两侧。
本实施例优选的，位于电表箱体1内侧的散热棒6上套接有多个翅片34；翅片34用于增强对流换热，同时还能将冷凝水导流到下方的接水盘2中，防止冷凝水低落过程中溅到电表本体7上。
本实施例优选的，电表箱体1的内侧壁上固定安装有两个的接水盘2，本实施例中，接水盘2为倾斜设置，这样便于冷凝水从接水盘2中流出，两个接水盘2均位于制冷机构的正下方；接水盘2的底部固定连接有出液管3，出液管3的出液端位于电表箱体1外侧，方便排出冷凝水。
本实施例优选的，电表箱体1的内侧壁上安装有连接板5，电表本体7安装于连接板5上并与电表箱体1侧壁之间形成空隙，这样可以对电表本体7六个面均进行降温。
工作原理：当外界有风时，风吹动两个挡风板10绕着转轴一12转动，转轴一12带动锥形齿轮一11转动，锥形齿轮一11带动锥形齿轮三13转动，锥形齿轮三13带动转轴二14转动，转轴二14同时带动锥形齿轮四17和两个主动轮15转动，由于锥形齿轮五18与锥形齿轮四17啮合，锥形齿轮五18带动传动轴38转动，传动轴38使得发电机37进行发电，并将发出的电充入到蓄电池36中储存；主动轮15转动时，通过动力传输带28带动从动轮9转动，从动轮9带动加压扇24同步转动，这样使得气流冲开挡板30与电表箱体1内部换热；当外界没有风时，控制处理器（图中未标注）调节制冷半导体35工作，制冷半导体35靠近电表箱体1内侧的端部发出冷量，另一端发出热量，这样便对电表箱体1内部进行散热，温度传感器4实时传输电表箱体1内部的实际温度，当温度到达设定温度时，制冷半导体35即可停止工作；本实施例中，当风吹动挡风板10时，如果温度传感器4感应到内部温度仍然过高时，此时控制处理器仍然会调节制冷半导体35工作，此时在向蓄电池36充电的同时蓄电池36放电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.户外用智能电表，包括电表箱体(1)和安装在其内部的电表本体(7)，所述电表箱体(1)的侧壁上设有箱门(25)；其特征在于，所述电表箱体(1)的顶部开有两个换气通道(8)，所述电表箱体(1)的外侧顶部设有风力发电机(37)构；两个所述换气通道(8)内分别设有两个加压方向相反的加压机构；两个所述加压机构的动力输入端均固定套接在风力发电机(37)构的动力输出端上，通过所述风力发电机(37)构来驱动两个加压机构加压；所述电表箱体(1)的侧壁内设有多个制冷机构；所述电表箱体(1)的内侧底部固定设有多个温度传感器(4)；所述电表箱体(1)的顶部设有蓄电池(36)；
所述风力发电机(37)构包括锥形齿轮三(13)、锥形齿轮四(17)、锥形齿轮五(18)、转轴二(14)、传动轴(38)、发电机(37)和两个风力驱动装置；所述转轴二(14)的顶部与锥形齿轮三(13)的底面固定连接，所述转轴二(14)的底部穿过电表箱体(1)并位于电表箱体(1)内部；两个所述加压机构的动力输入端均固定套结在转轴二(14)上；所述锥形齿轮四(17)也固定套接在转轴二(14)上且位于电表箱体(1)外部，所述锥形齿轮五(18)与锥形齿轮四(17)啮合，所述锥形齿轮五(18)的轴心处与传动轴(38)的端部固定连接，所述传动轴(38)远离锥形齿轮五(18)的端部与发电机(37)的动力输入端固定连接；两个风力驱动装置同时与锥形齿轮三(13)啮合，其长度方向以转轴二(14)为中心对称分布；
所述风力驱动装置包括挡风板(10)、行星锥齿轮(22)、转动块(23)、转轴一(12)、套筒(20)、锥形齿轮二(21)和锥形齿轮一(11)；所述套筒(20)套接在转轴一(12)上，所述转轴一(12)的两端分别与转动块(23)和锥形齿轮一(11)固定连接，所述锥形齿轮二(21)与套筒(20)固定连接并且转动套接于转轴一(12)上，所述行星锥齿轮(22)一端的轴心处与转动块(23)转动连接，所述行星锥齿轮(22)的另一端轴心处与挡风板(10)的轴心处固定连接，所述行星锥齿轮(22)与锥形齿轮二(21)啮合；两个所述风力驱动装置的挡风板(10)相互垂直设置；所述挡风板(10)以任意直径划分，其直径的两侧分别为空心和实心。
2.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，所述套筒(20)与电表箱体(1)的顶部之间设有将其连接的固定块(19)；所述转轴二(14)的侧壁上固定套接有限位环一(16)，所述限位环一(16)位于电表箱体(1)的顶面内并与其转动连接。
3.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，所述加压机构包括主动轮(15)、从动轮(9)、动力传输带(28)、支撑架二(26)和加压扇(24)；所述主动轮(15)固定套接在转轴二(14)上，所述从动轮(9)嵌设在换气通道(8)的侧壁上，所述动力传输带(28)同时套结在主动轮(15)和从动轮(9)上，所述从动轮(9)为中空环形，所述支撑架二(26)的侧壁与从动轮(9)的内侧壁固定连接；所述加压扇的轴心处与支撑架二(26)的轴心处固定连接；两个所述加压机构的加压扇(24)的加压方向相反。
4.根据权利要求3所述的户外用智能电表，其特征在于，所述从动轮(9)的顶面和底面均设有限位环二(27)，所述限位环二(27)位于换气通道(8)的侧壁中，且所述限位环二(27)与换气通道(8)转动连接。
5.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，两个所述换气通道(8)内均设有方向相反的单向流通结构；所述单向流通结构包括支撑环(29)、挡板(30)、支撑架一(32)和弹簧(31)；所述支撑环(29)的外侧壁以及支撑架一(32)的侧壁均与换气通道(8)的内侧壁固定连接；所述弹簧(31)的两端分别与支撑架一(32)以及挡板(30)固定连接，所述挡板(30)靠近弹簧(31)的侧面与支撑环(29)触接。
6.根据权利要求5所述的户外用智能电表，其特征在于，所述支撑环(29)的内侧为漏斗状，所述支撑环(29)靠近挡板(30)的通孔截面小于支撑环(29)靠近支撑架一(32)的通孔截面。
7.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，所述制冷机构包括多个制冷半导体(35)、两个导热板(33)、两组导热棒；多个制冷半导体(35)的两端分别与两个导热板(33)固定连接，两个所述导热板(33)远离制冷半导体(35)的侧壁与两组导热棒分别固定连接；多个所述制冷半导体(35)和两个导热板(33)均嵌设在电表箱体(1)的侧壁中；两组所述导热棒分别位于电表箱体(1)内外两侧。
8.根据权利要求7所述的户外用智能电表，其特征在于，位于所述电表箱体(1)内侧的导热棒(6)上套接有多个翅片(34)。
9.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，所述电表箱体(1)的内侧壁上设有与制冷机构数量相同的接水盘(2)，多个所述接水盘(2)均位于制冷机构的正下方；所述接水盘(2)的底部设有出液管(3)，所述出液管(3)的出液端位于电表箱体(1)外侧。
10.根据权利要求1所述的户外用智能电表，其特征在于，所述电表箱体(1)的内侧壁上设有连接板(5)，所述电表本体(7)安装于连接板(5)上并与电表箱体(1)侧壁之间形成空隙。
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