一种气体压力能驱动发电机发电的装置

1.本实用新型涉及气动与压力能应用技术领域，具体而言是一种气体压力能驱动发电机发电的装置。

背景技术：

2.当前我国正处于清洁能源建设的快速发展时期，天然气已经成为工业和生活中普遍应用的一种清洁能源。在天然气采集和运输中，需要对天然气进行调压，例如：一般城市民用天然气，在进入城市天然气管网前，需要先进入天然气调压站，将高压天然气经过减压后，提供给居民家中燃气灶使用。我国目前正在使用的天然气减压设备主要为减压阀，由于减压阀是通过节流实现减压，在减压的同时，有相当一部分压力能被白白浪费掉而没有被合理利用，造成能源的浪费。而如何合理利用被浪费掉的能源，提高天然气资源的利用率，减少不必要的能源浪费是不可忽视的一个重要问题。

技术实现要素：

3.根据上述技术问题，而提供一种气体压力能驱动发电机发电的装置。本实用新型通过创新结构的气动与齿轮运动转换单元，实现将气体压力能转换为旋转运动机械能从而驱动发电机发电。所述装置既实现了高压天然气减压又利用高压天然气减压过程中的压力能发电，以解决上述问题。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种气体压力能驱动发电机发电的装置，包括气动换向阀、行程阀ⅰ、行程阀ⅱ；所述气动换向阀的进气口、所述行程阀ⅱ的进气口与高压气体气源连接；
6.气动换向阀的工作口ⅰ与双杆双作用气缸的a口连接；气动换向阀的工作口ⅱ与双杆双作用气缸的b口连接；
7.行程阀ⅱ的工作口与所述气动换向阀的控制口、所述行程阀ⅰ的进气口连接；所述行程阀ⅰ的工作口通大气；
8.所述双杆双作用气缸的活塞杆与齿条联接，所述齿条固定在与直线导轨相配合的滑块上，所述直线导轨左右延伸；所述行程阀ⅰ和所述行程阀ⅱ分别设置在所述双杆双作用气缸的活塞的左右两侧，所述双杆双作用气缸的活塞分别向左右两侧运动到行程终点后触发所述行程阀ⅰ或所述行程阀ⅱ；
9.所述齿条与第一齿轮啮合；所述第一齿轮与齿轮运动转换器的输入轴联接，齿轮运动转换器的输出轴通过联轴器与发电机轴联接。
10.优选地，手动换向阀的进气口与高压气体气源连接；所述手动换向阀的工作口与所述行程阀ⅱ的进气口连接。
11.优选地，所述齿轮运动转换器可以将双向旋转运动转换为连续单向旋转运动。
12.优选地，所述齿轮运动转换器包括所述输入轴，所述输入轴上同轴设置有第二齿轮和所述第一齿轮；所述第二齿轮的两侧分别与第三齿轮和第四齿轮啮合，所述第三齿轮
和所述第四齿轮分别通过其中心轴与超越离合器ⅰ和超越离合器ⅱ的一端联接，第五齿轮安装在所述输出轴上，且所述输出轴与所述超越离合器ⅰ的另一端联接，第六齿轮通过其中心轴与所述超越离合器ⅱ的另一端联接；所述第五齿轮和所述第六齿轮啮合，所述超越离合器ⅰ和所述超越离合器ⅱ的旋向相反。
13.优选地，所述齿轮运动转换器的输出轴上安装有飞轮，飞轮起储能和稳定转速，减少发电机运转过程的速度波动的作用。。
14.优选地，所述气动换向阀的排气口接低压储气罐。
15.使用状态下：
16.高压气体由气动换向阀的工作口ⅰ和双杆双作用气缸的a口进入双杆双作用气缸的工作腔ⅰ，双杆双作用气缸的活塞向右侧伸出，活塞达到行程终点时压下行程阀ⅱ；
17.扳动所述手动换向阀，使所述手动换向阀的进气口与其工作口连通，高压气体通过所述手动换向阀、所述行程阀ⅱ为所述气动换向阀控制端供气，所述气动换向阀换向，高压气体由所述气动换向阀的工作口ⅱ和所述双杆双作用气缸的b口进入双杆双作用气缸的工作腔ⅱ，所述双杆双作用气缸的活塞向左侧运动，所述行程阀ⅱ复位，所述气动换向阀的控制端的高压气体封闭；活塞达到左侧行程终点时压下所述行程阀ⅰ，所述气动换向阀的控制端气体排出，所述气动换向阀复位，所述双杆双作用气缸的活塞重新向右运动，实现所述双杆双作用气缸的活塞在左右方向上不断地往复运动；
18.随着所述双杆双作用气缸的活塞的往复运动，带动与所述双杆双作用气缸活塞杆联接的齿条在所述直线导轨上往复移动，从而带动与之啮合的所述第一齿轮双向旋转，并通过齿轮式运动转换器将双向旋转运动转换为连续单向旋转运动，使所述输出轴实现连续单向旋转，从而带动所联接的发电机连续旋转发电。
19.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
20.本实用新型所述装置利用气体的压力能发电，高压气体不减压，直接输入本实用新型的装置做功发电。提高了能源利用率，避免了浪费，有利于节能减排和碳达峰、碳中和目标的实现。
21.本实用新型所述装置结构简单，搭建成本较小，所占空间较小，且整个装置无电气设备，安全可靠性较好。
22.本实用新型所述装置的效率较高，可将能量转化效率提高至60％以上。
23.基于上述理由本实用新型可在气动发电等领域广泛推广。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
25.图1为本实用新型一种气体压力能驱动发电机发电的装置结构示意图。
26.图中：1、手动换向阀；2、气动换向阀；3、行程阀ⅰ；4、直线导轨；5、齿条；6、第一齿轮；7、第三齿轮；8、第二齿轮；9、超越离合器ⅰ；10、第五齿轮；11、输出轴；12、飞轮；13、联轴器；14、发电机；15、第六齿轮；16、超越离合器ⅱ；17、第四齿轮；18、双杆双作用气缸；19、行
程阀ⅱ；20、低压储气罐；21、高压气源。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
32.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
33.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本
实用新型保护范围的限制。
34.如图1所示，一种气体压力能驱动发电机发电的装置，包括气动换向阀2、行程阀ⅰ3、行程阀ⅱ19、手动换向阀1；所述气动换向阀2的进气口与高压气体气源21连接；所述手动换向阀1的进气口与高压气体气源连接，所述手动换向阀1的工作口与所述行程阀ⅱ19的进气口连接。所述手动换向阀1采用二位三通手动换向阀。
35.气动换向阀2采用二位五通气动换向阀，其工作口ⅰ与双杆双作用气缸18的a口连接；气动换向阀2的工作口ⅱ与双杆双作用气缸18的b口连接；所述气动换向阀2的排气口接低压储气罐20。
36.行程阀ⅱ19的工作口与所述气动换向阀1的控制口、所述行程阀ⅰ3的进气口连接；所述行程阀ⅰ3的工作口通大气；
37.所述双杆双作用气缸18的活塞杆与齿条5连接；所述齿条5固定在与直线导轨4相配合的滑块上；
38.所述行程阀ⅰ3和所述行程阀ⅱ19分别设置在所述双杆双作用气缸18的活塞的左右两侧，所述双杆双作用气缸18的活塞分别向左右两侧运动到行程终点后触发所述行程阀ⅰ3或所述行程阀ⅱ19；
39.所述齿条5与第一齿轮6啮合；所述第一齿轮6与齿轮运动转换器的输入轴连接，齿轮运动转换器的输出轴11通过联轴器13与发电机14轴联接，所述齿轮运动转换器的输出轴11上安装有飞轮12。
40.所述齿轮运动转换器可以将双向旋转运动转换为连续单向旋转运动。
41.所述齿轮运动转换器包括所述输入轴，所述输入轴上同轴设置有第二齿轮8和所述第一齿轮6；所述第二齿轮8的两侧分别与第三齿轮7和第四齿轮17啮合，所述第三齿轮7和所述第四齿轮17分别通过其中心轴与超越离合器ⅰ9和超越离合器ⅱ16的一端联接，第五齿轮10安装在所述输出轴11上，且所述输出轴11与所述超越离合器ⅰ9的另一端联接，第六齿轮15通过其中心轴与所述超越离合器ⅱ16的另一端连接；所述第五齿轮10和所述第六齿轮15啮合，所述超越离合器ⅰ9和所述超越离合器ⅱ16的旋向相反。
42.当齿条5向右移动时，与齿条5啮合的第一齿轮6顺时针转动，从而使同轴的第二齿轮8也顺时针转动，第二齿轮8的转动带动与之啮合的第三齿轮7和第四齿轮17逆时针转动，第三齿轮7在逆时针转动的同时，与之联接的超越离合器ⅰ9接合，带动第五齿轮10一同做逆时针转动，从而输出轴11逆时针转动，因为超越离合器ⅰ9和超越离合器ⅱ16的旋向相反，所以此时超越离合器ⅱ16处于分离状态。此时，与第五齿轮10啮合的第六齿轮15做顺时针转动。
43.当齿条5向左移动时，与齿条5啮合的第一齿轮6逆时针转动，从而使同轴的第二齿轮8逆时针转动，第二齿轮8的转动带动与之啮合的第三齿轮7和第四齿轮17顺时针转动，第四齿轮17在顺时针转动的同时，与之联接的超越离合器ⅱ16接合，带动第六齿轮15一同做顺时针转动，因为超越离合器ⅰ9和超越离合器ⅱ15的旋向相反，所以此时超越离合器ⅰ9处于分离状态，与第六齿轮15啮合的第五齿轮10逆时针转动，从而输出轴11仍逆时针转动。如此，所述齿轮运动转换器实现了当齿条5往复直线运动时，输出轴11的连续单向旋转运动。
44.使用状态下：
45.高压气体由气动换向阀2的工作口ⅰ和双杆双作用气缸18的a口进入双杆双作用气
缸18的工作腔ⅰ，双杆双作用气缸18的活塞向右侧伸出，活塞达到行程终点时压下行程阀ⅱ19；
46.扳动所述手动换向阀1，使所述手动换向阀1的进气口与其工作口连通，高压气体通过所述手动换向阀1、所述行程阀ⅱ19为所述气动换向阀2控制端供气，所述气动换向阀2换向，高压气体由所述气动换向阀2的工作口ⅱ和所述双杆双作用气缸18的b口进入双杆双作用气缸的工作腔ⅱ，所述双杆双作用气缸18的活塞向左侧运动，所述行程阀ⅱ19复位，所述气动换向阀2的控制端的高压气体封闭；活塞达到左侧行程终点时压下所述行程阀ⅰ3，所述气动换向阀2的控制端气体排出，所述气动换向阀2复位，所述双杆双作用气缸18的活塞重新向右运动，实现所述双杆双作用气缸18的活塞在左右方向上不断地往复运动；只要手动换向阀1不改变启动状态，双杆双作用气缸18将连续不断地往复运动；
47.随着所述双杆双作用气缸18的活塞的往复运动，带动与所述双杆双作用气缸18活塞杆连接的齿条5在所述直线导轨4上往复移动，从而带动与之啮合的所述第一齿轮5双向旋转，并通过齿轮式运动转换器将双向旋转运动转换为连续单向旋转运动，使所述输出轴11实现连续单向旋转，从而带动所联接的发电机14连续旋转发电。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，包括气动换向阀、行程阀ⅰ、行程阀ⅱ；所述气动换向阀的进气口、所述行程阀ⅱ的进气口与高压气体气源连接；气动换向阀的工作口ⅰ与双杆双作用气缸的a口连接；气动换向阀的工作口ⅱ与双杆双作用气缸的b口连接；行程阀ⅱ的工作口与所述气动换向阀的控制口、所述行程阀ⅰ的进气口连接；所述行程阀ⅰ的工作口通大气；所述双杆双作用气缸的活塞杆与齿条联接，所述齿条固定在与直线导轨相配合的滑块上，所述直线导轨左右延伸；所述行程阀ⅰ和所述行程阀ⅱ分别设置在所述双杆双作用气缸的活塞的左右两侧，所述双杆双作用气缸的活塞分别向左右两侧运动到行程终点后触发所述行程阀ⅰ或所述行程阀ⅱ；所述齿条与第一齿轮啮合；所述第一齿轮与齿轮运动转换器的输入轴联接，齿轮运动转换器的输出轴通过联轴器与发电机轴联接。2.根据权利要求1所述的一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，手动换向阀的进气口与高压气体气源连接；所述手动换向阀的工作口与所述行程阀ⅱ的进气口连接。3.根据权利要求1所述的一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，所述齿轮运动转换器用于将双向旋转运动转换为连续单向旋转运动。4.根据权利要求3所述的一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，所述齿轮运动转换器包括所述输入轴，所述输入轴上同轴设置有第二齿轮和所述第一齿轮；所述第二齿轮的两侧分别与第三齿轮和第四齿轮啮合，所述第三齿轮和所述第四齿轮分别通过其中心轴与超越离合器ⅰ和超越离合器ⅱ的一端联接，第五齿轮安装在所述输出轴上，且所述输出轴与所述超越离合器ⅰ的另一端联接，第六齿轮通过其中心轴与所述超越离合器ⅱ的另一端联接；所述第五齿轮和所述第六齿轮啮合，所述超越离合器ⅰ和所述超越离合器ⅱ的旋向相反。5.根据权利要求1所述的一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，所述齿轮运动转换器的输出轴上安装有飞轮。6.根据权利要求1所述的一种气体压力能驱动发电机发电的装置，其特征在于，所述气动换向阀的排气口接低压储气罐。

技术总结

本实用新型提供一种气体压力能驱动发电机发电的装置，包括气动换向阀、行程阀Ⅰ、行程阀Ⅱ、手动换向阀形成的气动单元，其与高压气体气源连接；高压气体气源驱动气动单元连接的双杆双作用气缸往复运动，双杆双作用气缸连接齿条，齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮连接齿轮运动转换器，将第一齿轮的双向旋转运动转换为连续单向旋转运动，齿轮运动转换器与发电机连接，进而实现高压气体气源通过气动单元、双杆双作用气缸、齿轮运动转换器驱动发电机发电。本实用新型可应用于天然气压力能发电，所述装置结构简单，整个装置无电气设备，安全可靠性高。高。高。