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CN109184816A - 涵道式无轴发电装置 - Google Patents

涵道式无轴发电装置 Download PDF

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CN109184816A
CN109184816A CN201811260263.0A CN201811260263A CN109184816A CN 109184816 A CN109184816 A CN 109184816A CN 201811260263 A CN201811260263 A CN 201811260263A CN 109184816 A CN109184816 A CN 109184816A
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CN
China
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power generation
rotor
stator
differential pressure
generation system
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CN201811260263.0A
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Inventor
张泉
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Nanchong Southwest Petroleum University Design Research Institute Co Ltd Chengdu Branch
Original Assignee
Nanchong Southwest Petroleum University Design Research Institute Co Ltd Chengdu Branch
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种涵道式无轴发电装置，涉及一种发电领域，解决的技术问题是提供一种利用天然气采输时的压差进行发电的涵道式无轴发电装置，采用的技术方案是：涵道式无轴发电装置，包括进气管路、节流阀、压差发电系统和排气管路，节流阀和压差发电系统串联于进气管路和排气管路之间，压差发电系统包括定子和转子，定子的两端分别通过盖板封闭，两个盖板分别为发电系统的进气端和排气端；定子内部设置定子线圈，定子的内侧通过转动件连接转子，转子内部设置转子磁铁，转子的内侧设置叶轮，叶轮固定安装于转子的内侧。定子和转子的中部无轴，气流通道通畅、阻力小，实现最大化的能量转换。压差发电系统产生的热量随气体带走，避免高温现象。

Description

涵道式无轴发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电领域，具体是一种通过具有气压差的气流进行发电的装置。
背景技术
在天然气的采输过程中，天然气高压井口和输气管压之间存在流动压差。授权公告号为CN 103334891 B，公告日为2015年8月26日的专利公开了一种利用天然气流动压差动力能发电的发电装置。该发电装置包括主管路、进口调压阀、出口调压阀以及压差发电系统，进口调压阀、压差发电系统和出口调压阀依次串联布置在主管路上。其中，压差发电系统包括涡轮装置和发电机，涡轮通过转轴安装在壳体内，天然气流动时驱动涡轮旋转，进而进行发电。上述方案中，涡轮绕轴旋转进行发电，存在较大的磨损以及气压能损耗，电能的转化率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够利用天然气采输时的压差进行发电的涵道式无轴发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：涵道式无轴发电装置，包括进气管路、节流阀、压差发电系统和排气管路，进气管路连接于节流阀的入口端，节流阀的出口端连接于压差发电系统的进气端，压差发电系统的排气端连接排气管路；压差发电系统包括定子和转子，定子的两端分别通过盖板封闭，两个盖板分别为发电系统的进气端和排气端；定子内部设置定子线圈，定子的内侧通过转动件连接转子，转子内部设置转子磁铁，转子的内侧形成管腔，管腔内设置叶轮，其中叶轮固定安装于转子的内侧。
具体的：所述转动件为轴承。
进一步的是：所述定子的两端的内侧分别设置阶梯，定子的阶梯内放置轴承，轴承的外圈通过盖板固定安装于定子的阶梯内；转子的两端的外侧分别设置台阶，转子的两端分别设置压板，轴承内圈卡于转子的台阶和压板之间。
进一步的是：所述节流阀的出口端连接整流管，整流管与压差发电系统的进气端连接。
更进一步的是：所述压差发电系统的进气端和/或排气端分别连接喇叭状的敞口管段，并且敞口管的敞口朝向压差发电系统并与盖板连接。本发明的有益效果是：涵道式无轴发电装置的定子和转子的中部无轴，进气管路和排气管路之间的流道通畅、阻力小，充分地利用天然气压差动力能进行发电，不消耗天然气，对整体输气影响小，零排放，不污染环境，实现最大化的能量转换。压差发电系统密封在涵道内，成为一个钢体，无漏失、安全可靠。压差发电系统产生的热量随着气体流动带走，避免产生整机高温现象。
节流阀的出口端连接整流管，整流管对气流进行层流整理，使气流均匀地进入压差发电系统的进气端，并推动叶轮转动，带动转子稳定地转动。压差发电系统的进气端和/或排气端分别连接喇叭状的敞口管段，有利于调整气流，降低紊流现象。
附图说明
图1是本发明涵道式无轴发电装置的结构示意图。
附图标记：进气管路1、节流阀2、整流管3、轴承4、定子线圈5、定子6、盖板7、压板8、排气管路9、叶轮10、转子11、转子磁铁12。
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，本发明涵道式无轴发电装置，包括进气管路1、节流阀2、压差发电系统和排气管路9，进气管路1连接于节流阀2的入口端，节流阀2的出口端连接于压差发电系统的进气端，压差发电系统的排气端连接排气管路9，即节流阀2和压差发电系统串联于进气管路1和排气管路9之间。
压差发电系统包括定子6和转子11，定子6的内侧通过转动件连接转子11，定子6内部设置定子线圈5，转子11内部设置转子磁铁12，当转子11转动时，转子磁铁12与定子线圈5所产生的磁力线切割，达到发电的目的。定子6的两端分别通过盖板7封闭，两个盖板7分别为发电系统的进气端和排气端，即压差发电系统一端的盖板7上设置进气孔，进气孔与节流阀2连接；压差发电系统另一端的盖板7上设置排气孔，排气孔连接排气管路9。
转子11可相对定子6旋转，进而切割磁力线进行发电。定子6的内侧通过转动件连接转子11，例如转动件为轴承4，此外转动件还可以为设置于定子6和转子11之间的滚珠。转动件为轴承4时，如图1所示，定子6的两端的内侧分别设置阶梯，定子6的阶梯内放置轴承4，轴承4的外圈通过盖板7固定安装于定子6的阶梯内，定子6和盖板7仅与轴承4的外圈接触。同时，转子11的两端的外侧分别设置台阶，转子11的两端分别连接压板8，轴承4内圈卡于转子11的台阶和压板8之间，并且转子11和压板8仅与轴承4的内圈接触。其中，压板8呈圆环状或圆形，压板8呈圆形时，压板8上设置气孔。
转子11的内侧形成管腔，管腔为一个空腔，管腔内设置叶轮10，其中叶轮10固定安装于转子11的内侧。叶轮10数量为多个，均匀布置于转子11内侧的管腔内。
为保证进入压差发电系统的气流的稳定，节流阀2的出口端连接整流管3，整流管3与压差发电系统的进气端连接。整流管3与压差发电系统的进气端之间还连接喇叭状的敞口管段，并且敞口管的敞口朝向压差发电系统的进气端。气流经节流阀2降低压力后，气流存在紊流现象，通过整流管3，气流的紊流减弱，使气流趋于层流；再通过敞口管进入压差发电系统，保证气流的平稳。由于压差发电系统的管腔和排气管路9的直径存在较大的差异，压差发电系统的排气端和排气管路9之间也可连接喇叭状的敞口管段，敞口管的敞口朝向压差发电系统的排气端。
天然气高压井口喷出的气体流经节流阀2降低压力，再进入整流管3进行层流整理。整理好的气体通过转子11的内孔时，推动叶轮10，带动转子11转动。做完功的气体从压差发电系统的排气端进入排气管路9，充分利用天然气采输过程的压差能源进行发电。涵道式无轴发电装置的定子6和盖板7组成一个密闭的钢体，所以整个装置可以在高压下工作。而转子11转动和发电产生的热量，通过做功的气体带出压差发电系统，而无需额外设置散热结构。

Claims (5)

1.涵道式无轴发电装置，包括进气管路(1)、节流阀(2)、压差发电系统和排气管路(9)，进气管路(1)连接于节流阀(2)的入口端，节流阀(2)的出口端连接于压差发电系统的进气端，压差发电系统的排气端连接排气管路(9)；其特征在于：压差发电系统包括定子(6)和转子(11)，定子(6)的两端分别通过盖板(7)封闭，两个盖板(7)分别为发电系统的进气端和排气端；定子(6)内部设置定子线圈(5)，定子(6)的内侧通过转动件连接转子(11)，转子(11)内部设置转子磁铁(12)，转子(11)的内侧形成管腔，管腔内设置叶轮(10)，其中叶轮(10)固定安装于转子(11)的内侧。
2.如权利要求1所述的涵道式无轴发电装置，其特征在于：所述转动件为轴承(4)。
3.如权利要求2所述的涵道式无轴发电装置，其特征在于：所述定子(6)的两端的内侧分别设置阶梯，定子(6)的阶梯内放置轴承(4)，轴承(4)的外圈通过盖板(7)固定安装于定子(6)的阶梯内；转子(11)的两端的外侧分别设置台阶，转子(11)的两端分别设置压板(8)，轴承(4)内圈卡于转子(11)的台阶和压板(8)之间。
4.如权利要求1、2或3所述的涵道式无轴发电装置，其特征在于：所述节流阀(2)的出口端连接整流管(3)，整流管(3)与压差发电系统的进气端连接。
5.如权利要求4所述的涵道式无轴发电装置，其特征在于：所述压差发电系统的进气端和/或排气端分别连接喇叭状的敞口管段，并且敞口管的敞口朝向压差发电系统并与盖板连接。
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