CN207004729U - 一种利用管道流体驱动发电的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用管道流体驱动发电的系统，包括：动力系统、能量转换系统、控制系统和蓄电池；动力系统用于将管道内流体的直线运动的动能转变为输出端旋转运动的动能；能量转换系统与动力系统连接，用于将动力系统输出的动能转化为电能，并将其传送至控制系统；控制系统分别与蓄电池和用电设备连接，用于对二者进行监控和电能的分配。通过本实用新型中的技术方案，有效的对管道内的流体动能进行了利用，将其转换为电能对设备进行供电，且通过合理的控制方法保证供电的稳定和可靠性，更具实用价值。

Description

一种利用管道流体驱动发电的系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体涉及一种利用管道流体驱动发电的系统。

背景技术

流体在管道内输送时，需通过对流体施加压力的方式使得流体流动，使其具有了动能。然而目前在管道输送流体的过程中，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流体在流动过程中所造成的能源浪费的缺陷，本实用新型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流体驱动发电的系统及其控制方法。

实用新型内容

通过本实用新型中的技术方案，有效的对管道内的流体动能进行了利用，将其转换为电能对设备进行供电，且通过合理的控制方法保证供电的稳定和可靠性，更具实用价值。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

一种利用管道流体驱动发电的系统，包括：动力系统、能量转换系统、控制系统和蓄电池；

动力系统用于将管道内流体的直线运动的动能转变为输出端旋转运动的动能；能量转换系统与动力系统连接，用于将动力系统输出的动能转化为电能，并将其传送至控制系统；控制系统分别与蓄电池和用电设备连接，用于对二者进行监控和电能的分配。

进一步地，能量转换系统包括防爆机壳、定子线圈和转子机构；

定子线圈和转子机构均设置于防爆机壳内，防爆机壳设置有供动力系统输出端进入的通孔，动力系统输出端与转子机构连接，带动转子机构转动，定子线圈固定设置在防爆机壳内壁上，且与位于其线圈内部的转子机构间隙设置。

进一步地，动力系统包括阀体、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，且二者间存在供流体通过的通道；传动机芯连通动力系统的内外两侧，用于将动力系统内侧的流体动能传递给能量转换系统；

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，用于在流体的推动下转动，且将此旋转运动传递至传动机芯，传动机芯的输出端与能量转换系统连接。

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，齿轮组至少包括与蜗杆啮合的一输出齿轮，输出齿轮通过输出轴与能量转换系统连接；

其中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，输出轴上端连有磁耦合装置，输出轴与阀体之间设置有密封板。

一种利用管道流体驱动发电的系统的控制方法，包括以下步骤：

A、系统初始化；

B、检测系统内供电系统、用电设备和蓄电池是否均接入，若是，则执行步骤C，若否，则确定接入后重新执行步骤B；

C、检测所述供电系统的输出电压是否过低，检测后对结果进行记录；

D、检测所述蓄电池的电压是否过低；

若步骤C的检测结果为是，本步骤的检测结果也为是，则更换蓄电池，且更换后重新执行步骤B;

若步骤C的检测结果为是，本步骤的检测结果为否，则通过蓄电池对用电设备进行供电；

若步骤C的检测结果为否，本步骤的检测结果为是， 则一方面通过供电系统对用电设备供电，一方面对蓄电池进行充电，且执行步骤E；

若步骤C的检测结果为否，本步骤的检测结果也为否，则一方面通过供电系统对用电设备供电，一方面停止对蓄电池进行充电；

E、按照设定的时间间隔检测充电中的电池电压是否过低，若是，则执行步骤F，若否，则停止对蓄电池进行充电；

F、确定充电时间是否达到标准充电时间，若是，则更换蓄电池后重新执行步骤B，若否，则继续执行步骤E。

进一步地，至少将步骤A~F中一检测结果通过灯光信号进行反应。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：

通过本实用新型中的技术方案，有效的对管道内的流体动能进行了利用，将其转换为电能对设备进行供电，且通过合理的控制方法保证供电的稳定和可靠性，克服了因管道输送的流体流量发生变化时，对输出的电流所造成的影响。本实用新型利用管道流体驱动进行发电，然后利用控制系统对供电系统和蓄电池进行综合管理，不受流体变化的影响，实现稳定的电能输出，实现了能源的综合利用，电源管理控制器还可设置成低电压、低电流输出，加之主体设备采用防爆设计，采用防爆机壳和防爆接线盒等防爆结构，因此整套发电系统特别适用于有防爆要求的场合，如天然气输配系统，可以给各类仪器仪表供电。

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为本实用新型中利用管道流体驱动发电的系统的结构示意图；

图2为实施例中利用管道流体驱动发电的系统的控制方法的流程示意图；

图3为动力系统的结构示意图；

图4为动力系统的分解结构示意图；

图5为传动机芯的结构示意图；

图6为传动机芯的分解结构示意图；

图7为输出齿轮的结构示意图；

图8为输出轴的结构示意图；

附图标记：动力系统10、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、驱动涡轮4、磁耦合装置5、密封板6、能量转换系统20、防爆机壳21、定子线圈22、转子机构23、控制系统30、蓄电池40、用电设备50、接线端子60、防爆接线盒70、供电电缆80。

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。

一种利用管道流体驱动发电的系统，包括：动力系统10、能量转换系统20、控制系统30和蓄电池40；动力系统10用于将管道内流体的直线运动的动能转变为输出端旋转运动的动能；能量转换系统20与动力系统10连接，用于将动力系统10输出的动能转化为电能，并将其传送至控制系统30；控制系统30分别与蓄电池40和用电设备50连接，用于对二者进行监控和电能的分配。

能量转换系统20包括防爆机壳21、定子线圈22和转子机构23；定子线圈22和转子机构23均设置于防爆机壳21内，防爆机壳21设置有供动力系统10输出端进入的通孔，动力系统10输出端与转子机构23连接，带动转子机构23转动，定子线圈22固定设置在防爆机壳21内壁上，且与位于其线圈内部的转子机构23间隙设置。

动力系统10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，且二者间存在供流体通过的通道；传动机芯3连通动力系统10的内外两侧，用于将动力系统10内侧的流体动能传递给能量转换系统20；其中，为了避免流体对传动机芯3工作的影响，导流筒2设置有第一腔体，用于放置传动机芯3；驱动涡轮4设置在第一腔体的开口端，且与传动机芯3连接，用于在流体的推动下转动，且将此旋转运动传递至传动机芯3，传动机芯3的输出端与能量转换系统20连接；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。

齿轮组至少包括与蜗杆3-3啮合的一输出齿轮3-4，输出齿轮3-4通过输出轴3-6与能量转换系统20连接；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上端连有磁耦合装置5，磁耦合装置5有内、外磁轮两个磁轮，被密封板6分隔在阀体1内外，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，同时保证阀体1内部的气体不会从上部的开口泄漏出来，使得发电系统特别适用于有防爆要求的场合。

在具体工作时，流体经过导流筒2与管道内壁之间，因压缩获得较大的动能，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，从而通过齿轮组的输出端将阀体1内部的机械转动传送出去，用于驱动转子机构23转动，转子机构23上带有若干块均匀分布的永磁体，转动的磁场与定子线圈22相互作用产生感应电流。定子线圈22、转子机构23封闭在防爆机壳21内，里面的电气元件不会对周围的环境造成破坏性的影响。产生的电流经过相应稳压、稳流后连接到接线端子60上，通过连接的接线端子60上供电电缆80向用电设备50供电，接线端子60密封在防爆接线盒70中，其电气结构不会对周围的环境造成破坏性的影响。

由于管道输送的流体流量存在变化的可能性，输送压力也存在变化，这些将导致供电系统输出的电流会发生变化，因此设置了控制系统30来对供电系统进行控制，控制系统30上有白色、黄色、红色、绿色四盏信号指示灯，白灯亮代表供电系统正常供电；黄灯亮代表供电系统、用电设备50和蓄电池40至少其一未接入；红灯亮代表蓄电池40正在充电；红灯闪烁代表蓄电池40需更换；绿灯亮代表用电设备50供电正常。

具体的控制方法包括以下步骤：

A、控制系统30初始化；

B、检测系统内供电系统、用电设备50和蓄电池40是否均接入，若是，则执行步骤C，若否，则黄灯亮，需确定接入后重新执行步骤B；

C、检测所述供电系统的输出电压是否过低，若是，则白灯灭，若否，则白灯亮，且对检测后对结果进行记录；

D、检测所述蓄电池40的电压是否过低；

若步骤C的检测结果为是，本步骤的检测结果也为是，则红灯闪烁，需更换蓄电池40，且更换后重新执行步骤B;

若步骤C的检测结果为是，本步骤的检测结果为否，则通过蓄电池40对用电设备进行供电，此时绿灯亮；

若步骤C的检测结果为否，本步骤的检测结果为是， 则一方面通过供电系统对用电设备50供电，绿灯亮，一方面对蓄电池40进行充电，红灯亮，且执行步骤E；

若步骤C的检测结果为否，本步骤的检测结果也为否，则一方面通过供电系统对用电设备50供电，绿灯亮，一方面停止对蓄电池40进行充电，红灯灭；

E、按照设定的时间间隔检测充电中的蓄电池40电压是否过低，若是，则执行步骤F，若否，则停止对蓄电池40进行充电；

F、确定充电时间是否达到标准充电时间，若是，红灯闪烁，则更换蓄电池40后重新执行步骤B，若否，则继续执行步骤E。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (6)

1.一种利用管道流体驱动发电的系统，其特征在于，包括：动力系统（10）、能量转换系统（20）、控制系统（30）和蓄电池（40）；

所述动力系统（10）用于将管道内流体的直线运动的动能转变为输出端旋转运动的动能；所述能量转换系统（20）与所述动力系统（10）连接，用于将所述动力系统（10）输出的动能转化为电能，并将其传送至所述控制系统（30）；所述控制系统（30）分别与所述蓄电池（40）和用电设备（50）连接，用于对二者进行监控和电能的分配。

2.根据权利要求1所述的利用管道流体驱动发电的系统，其特征在于，所述能量转换系统（20）包括防爆机壳（21）、定子线圈（22）和转子机构（23）；

所述定子线圈（22）和转子机构（23）均设置于所述防爆机壳（21）内，所述防爆机壳（21）设置有供所述动力系统（10）输出端进入的通孔，所述动力系统（10）输出端与所述转子机构（23）连接，带动所述转子机构（23）转动，所述定子线圈（22）固定设置在所述防爆机壳（21）内壁上，且与位于其线圈内部的所述转子机构（23）间隙设置。

3.根据权利要求1或2所述的利用管道流体驱动发电的系统，其特征在于，所述动力系统（10）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，且二者间存在供流体通过的通道；所述传动机芯（3）连通动力系统（10）的内外两侧，用于将所述动力系统（10）内侧的流体动能传递给所述能量转换系统（20）；

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，用于在流体的推动下转动，且将此旋转运动传递至所述传动机芯（3），所述传动机芯（3）的输出端与所述能量转换系统（20）连接。

4.根据权利要求3所述的利用管道流体驱动发电的系统，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。

5.根据权利要求4所述的利用管道流体驱动发电的系统，其特征在于，所述齿轮组至少包括与所述蜗杆（3-3）啮合的一输出齿轮（3-4），所述输出齿轮（3-4）通过输出轴（3-6）与所述能量转换系统（20）连接；

其中所述输出轴（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。

6.根据权利要求5所述的利用管道流体驱动发电的系统，其特征在于，所述输出轴（3-6）上端连有磁耦合装置（5），所述输出轴（3-6）与所述阀体（1）之间设置有密封板（6）。