一種利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置的製作方法

2023-10-31 20:52:27

本發明涉及驅動技術領域，具體涉及一種利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置。

背景技術：

氣體在管道內輸送時，需通過對氣體施加壓力的方式使得氣體流動，這種流動使氣體具有了動能。然而目前在管道輸送氣體過程中，這種動能沒有得到有效的利用，造成了能源的浪費。

有鑑於上述現有的管道中氣體在流動過程中所造成的能源浪費的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置。

技術實現要素：

通過本發明中的技術方案，有效的對管道內的氣體動能進行了利用，避免了能源的浪費，具有產業上的利用價值。

本發明解決其技術問題的技術方案是：

一種利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置，包括：閥體、導流筒、傳動機芯和驅動渦輪；

導流筒固定設置在閥體內壁上，且二者間存在供氣流通過的通道；傳動機芯連通一體式渦輪驅動裝置的內外兩側，用於將一體式渦輪驅動裝置內側的氣體動能傳遞至外側以驅動外部設備；

其中，導流筒設置有第一腔體，用於放置傳動機芯；

驅動渦輪設置在第一腔體的開口端，且與傳動機芯連接，用於在流動氣體的推動下轉動，且將此旋轉運動傳遞至傳動機芯。

進一步地，第一腔體包括外輪廓為半球面形狀的腔體底壁，以及與腔體底壁連接的且外輪廓均為圓筒狀的腔體側壁，腔體側壁外側和管道內側形成供氣流通過的通道。

進一步地，傳動機芯包括機芯座、蝸杆和齒輪組；

機芯座與蝸杆兩端和齒輪組中的各齒輪轉軸轉動連接，且通過第一腔體開口處所設置的固定板固定設置，齒輪組中各齒輪轉軸平行設置，且均與蝸杆的轉軸相垂直，齒輪組中一齒輪與蝸杆嚙合，用於將蝸杆的旋轉運動通過齒輪組進行輸出。

進一步地，機芯座設置有用於放置齒輪的第二腔體，且第二腔體的外壁用來對蝸杆和齒輪轉軸進行支撐。

進一步地，齒輪組包括輸出齒輪、傳動齒輪和傳動渦輪；

其中傳動渦輪設置於第二腔體內，且與蝸杆嚙合，蝸杆與驅動渦輪同軸設置，傳動齒輪設置於機芯座上部，且與傳動渦輪同軸設置，輸出齒輪與傳動齒輪嚙合，並通過與自身連接的輸出軸將動力傳輸出去。

進一步地，輸出齒輪與輸出軸的連接方式具體為：

輸出軸底部設置有球形連接端，球形連接端還包括沿水平軸向方向對稱設置有兩傳動銷；

輸出齒輪上部的中心位置處設置有圓柱形凸臺，圓柱形凸臺設置有貫穿其徑向方向的槽口，槽口的水平剖面形狀與球形連接端在水平面上的投影形狀相同。

進一步地，輸出軸頂部與內磁輪中心位置固定連接，內磁輪與外磁輪對應設置，兩者通過磁場作用力保持相互吸引，形成磁耦合作用，內磁輪的轉動會通過磁場的作用帶動外磁輪轉動，外磁輪的轉軸與外部設備連接；

內磁輪和外磁輪之間設置有密封板，密封板與閥體的開口端固定連接，用於對閥體進行密封。

進一步地，傳動機芯和驅動渦輪間設置有節流片，節流片上開設有至少三個槽口，槽口與驅動渦輪之間的角度可調，用於調整氣流對驅動渦輪的推力大小。

採用了上述技術方案後，本發明具有以下的有益效果：

本發明中的一體式渦輪驅動裝置結構緊湊，體積小巧且重量輕，性能可靠，安裝和拆卸方便，不需要特殊的維護，安裝完成後即可自動運行，無需人工幹預，有效的對管道內的氣體動能進行了利用，避免了能源的浪費。通過設置內外輪廓均為半球面形狀的腔體底壁，可使氣流通過導流筒時，沿半球面形狀的底壁向圓筒狀的腔體側壁外圍分散，這種方式使得氣流被壓縮後流速增加，從而提高氣流的動能。內外磁輪構成的磁耦合傳動機構和密封板的設置，保證管道內外不直接接觸，避免了摩擦損耗，在保證傳動效率的同時，又有效保證密封性，使得整個驅動裝置特別適用於有防爆要求的場合，如天然氣輸配系統。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置的結構示意圖；

圖2為利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置的分解結構示意圖；

圖3為傳動機芯的結構示意圖；

圖4為傳動機芯的分解結構示意圖；

圖5為輸出齒輪的結構示意圖；

圖6為輸出軸的結構示意圖；

圖7為節流片的結構示意圖；

附圖標記：閥體1、導流筒2、傳動機芯3、機芯座3-1、軸承3-2、蝸杆3-3、輸出齒輪3-4、圓柱形凸臺3-4-1、傳動銷3-5、輸出軸3-6、球形連接端3-6-1、柱體3-6-2、固定板3-7、傳動齒輪3-8、傳動渦輪3-9、驅動渦輪4、內磁輪5、密封板6、外磁輪7、外託架8、節流片9、槽口9-1。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。

一種利用管道氣流的一體式渦輪驅動裝置，包括：閥體1、導流筒2、傳動機芯3和驅動渦輪4；導流筒2固定設置在閥體1內壁上，且二者間存在供氣流通過的通道；傳動機芯3連通一體式渦輪驅動裝置的內外兩側，用於將一體式渦輪驅動裝置內側的氣體動能傳遞至外側以驅動外部設備；其中，導流筒設置有第一腔體，用於放置傳動機芯；驅動渦輪設置在第一腔體的開口端，且與傳動機芯連接，用於在流動氣體的推動下轉動，且將此旋轉運動傳遞至傳動機芯。

為了使得氣流在達到本發明中的一體式渦輪驅動裝置時，動能能夠有所提高，第一腔體包括外輪廓為半球面形狀的腔體底壁，以及與腔體底壁連接的且外輪廓均為圓筒狀的腔體側壁，腔體側壁外側和管道內側形成供氣體流通的通道，氣流在達到此處時，沿半球面型的腔體底壁進行分散，通過的面積減小從而被壓縮，因此會獲得較大的流速。

傳動機芯3包括機芯座3-1、蝸杆3-3和齒輪組；機芯座3-1與蝸杆3-3兩端和齒輪組中的各齒輪轉軸轉動連接，且通過所述第一腔體開口處所設置的固定板3-7固定設置，齒輪組中各齒輪轉軸平行設置，且均與蝸杆3-3的轉軸相垂直，齒輪組中一齒輪與蝸杆3-3嚙合，用於將蝸杆3-3的旋轉運動通過齒輪組進行輸出，其中，機芯座3-1設置有用於放置齒輪的第二腔體，且第二腔體的外壁用來對蝸杆3-3和齒輪轉軸進行支撐。為了使得傳動的速度比可以更靈活的設置，且滿足空間的需要，齒輪組包括輸出齒輪3-4、傳動齒輪3-8和傳動渦輪3-9，傳動渦輪3-9設置於第二腔體內，且與蝸杆3-3嚙合，蝸杆3-3與驅動渦輪4同軸設置，傳動齒輪3-8設置於機芯座3-1上部，且與傳動渦輪3-9同軸設置，輸出齒輪3-4與傳動齒輪3-8嚙合，並通過與自身連接的輸出軸3-6將動力傳輸出去。

在對產品進行裝配的過程中，輸出軸3-6與輸出齒輪3-4進行連接的過程中，對中難度大，且傳動需要通過二者間的過盈配合實現，降低了生產效率，因此本實施例中採用以下連接方式來克服以上問題：

輸出軸3-6底部設置有球形連接端3-6-1，球形連接端3-6-1還包括沿水平軸向方向對稱設置有兩傳動銷3-5；輸出齒輪3-4上部的中心位置處設置有圓柱形凸臺3-4-1，圓柱形凸臺3-4-1設置有貫穿其徑向方向的槽口，槽口的水平剖面形狀與球形連接端3-6-1在水平面上的投影形狀相同，同時為了便於輸出軸3-6的插入，在槽口的上部，頂面和槽口內壁間設置坡面對輸出軸3-6進行導向，在裝配時，球形連接端3-6-1沿坡面的導向插入槽口內，輸出齒輪3-4通過兩傳動銷3-5帶動輸出軸3-6轉動。

輸出軸3-6頂部與內磁輪5中心位置固定連接，內磁輪5與外磁輪7對應設置，外磁輪7的轉軸與外部設備連接，內磁輪5與外磁輪7結構近似，內部均是鐵磁性材料，外部通過注塑工藝包裹一層工程塑料，內磁輪5與外磁輪7二者相對的面上的工程塑料均勻開設有開口，內部鐵磁性材料外露，內磁輪5在轉動的過程中，一邊的磁場有均勻的變化，因此內磁輪5與外磁輪7兩者通過磁場作用力保持相互吸引，形成磁耦合作用，內磁輪5的轉動會通過磁場的作用帶動外磁輪7轉動，在此過程中因內磁輪5與外磁輪7沒有直接的接觸，避免了因摩擦所帶來的能量損耗，外磁輪7固定在外託架8上進行固定；內磁輪5和外磁輪7之間設置有密封板6，密封板6與閥體1的開口端固定連接，密封板6為奧氏體不鏽鋼，基本沒有磁性，其通過螺釘與外託架8一起固定在閥體1上，並將導流筒2、傳動機芯3、驅動渦輪4等部件封閉在閥體1內部，保證閥體1內部的氣體不會從上部的開口洩漏出來，這樣就有效的保證了管道的密封性，使得驅動裝置特別適用於有防爆要求的場合；傳動機芯3和驅動渦輪4間設置有節流片9，節流片9上開設有至少一槽口9-1，槽口9-1與驅動渦輪4之間的角度可調，用於調整氣流對驅動渦輪4的推力大小。

本發明中的一體式渦輪驅動裝置在工作時，氣流經過導流筒2與管道內壁之間，獲得較大的動能，從而推動驅動渦輪4轉動，驅動渦輪4帶動與其同軸設置的蝸杆3-3轉動，從而通過齒輪組的轉動帶動內磁輪5轉動，內磁輪5通過耦合作用帶動外磁輪7轉動，將閥體1內部的機械轉動傳送出去，用於驅動外部設備。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。