一种流体驱动柱塞式马达及具有其的余压发电装置

本发明涉及流体驱动式马达，特别是涉及一种流体驱动柱塞式马达及具有其的余压发电装置。

背景技术：

1、在现代化的工业及城市建设中，管道输送作为一种高效、经济的物资运输方式被广泛应用于石油、化工、供水、燃气等多个领域。随着城市化进程的加快和工业化水平的提升，管道的长度、数量及其输送能力均呈现出快速增长的趋势。这就要求管道系统必须保持高效稳定的运行状态，而管道的维修与保养工作则成为确保管道系统正常运行的重要环节。

2、然而，在实际操作过程中，管道维修工作面临诸多挑战，其中之一便是在无电力条件下进行施工作业的困难。特别是在偏远地区或者新建工地，由于电网尚未覆盖，缺乏稳定的电力供应，给现场的施工作业带来了极大的不便。这种情况下，施工团队往往需要依赖发电机组等移动电源设备来提供临时电力，但这又会增加成本和复杂性，同时也对环境造成一定的影响。传统的无电力条件下的施工作业使用柴油发电机或者蓄电池，但柴油发电机依赖于柴油，成本较高且污染较大，蓄电池只能产生直流电且功率较小无法满足某些用电设备的使用要求。现有液体驱动式马达存在噪音大，寿命低、精度低以及运行不够平稳，转化效率不高等问题，无法用于持续稳定且高效提供动力和供电。

3、针对上述问题，如何开发一种流体驱动柱塞式马达及具有其的余压发电装置，能够利用现场可获得资源(如流体输送管道中的流体能)直接转换为电能以用于户外无电力条件下的管道维修和施工作业，且可实现大功率输出和持续供电，并具有运行更加平稳、转化效率更为高效的特点是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种流体驱动柱塞式马达及具有其的余压发电装置，旨在解决现有液体驱动式马达运行不够平稳，转化效率不高，不能利用管道余压提供稳定动力和电力的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种流体驱动柱塞式马达，包括：

4、安装基体，

5、曲轴连杆机构，所述曲轴连杆机构的曲轴转动连接在所述安装基体上；

6、驱动缸，所述驱动缸包括缸体和可在所述缸体的驱动腔内往复运动的活塞组件；所述缸体安装在所述安装基体上；所述活塞组件传动连接所述曲轴连杆机构以驱动所述曲轴转动；

7、配流部，所述配流部包括轴座和配流轴；所述轴座安装在所述安装基体上，所述轴座上开设有轴孔以及连通所述轴孔的过流孔、进流孔和排流孔；所述过流孔对应所述轴孔周壁布置且连通所述驱动腔；

8、所述配流轴适配转动安装在所述轴孔中，所述配流轴外周壁沿周向开设有配流槽组，所述配流槽组包括沿所述配流轴周向依次布置且可对应连通所述过流孔的进流槽和排流槽；所述进流孔通过进流流道连通所述进流槽且可向所述驱动腔中输送外部高压流体，以推动所述活塞组件移动进而带动所述曲轴转动；所述曲轴通过传动部传动连接所述配流轴以带动其转动，以使所述进流槽和所述排流槽交替连通所述过流孔；所述排流槽通过排流流道连通所述排流孔以在所述活塞组件反向推动下将所述驱动腔中流体排出。

9、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种流体驱动柱塞式马达，外部高压流体自进流孔输入，并先经进流流道输送至进流槽中，进流槽连通驱动腔时，高压流体可推动活塞组件运动，进而驱动曲轴转动；转动的曲轴可带动配流轴转动，配流轴转动时可使进流槽和排流槽交替连通过流孔；当排流槽连通过流孔时，转动的曲轴在惯性运动下驱动活塞组件反向移动并将驱动腔中的流体经排流流道和排流孔排出至外部。本发明提供的流体驱动柱塞式马达可连接在流体输送管道上使用，利用管道输送流体的动能作为驱动力，直接推动驱动缸，进而驱动曲轴运转，转化效率高；曲轴与配流轴传动连接，可实现持续运转，且运转更加平稳与精确。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动缸为多个，多个所述驱动缸的缸体均安装在所述安装基体上且沿平行所述曲轴长度方向并列布置；多个所述驱动缸的活塞组件均传动连接所述曲轴以共同驱动所述曲轴转动；

11、所述过流孔为多个，多个所述过流孔沿所述轴孔长度方向间隔布置；多个所述过流孔一一对应连通多个所述缸体的驱动腔；

12、所述配流槽组为多个，多个所述配流槽组沿所述配流轴长度方向间隔设置；多个所述配流槽组的进流槽和排流槽均一一对应且可连通多个所述过流孔。

13、上述技术方案的有益效果是：通过布置多个驱动缸，提高了马达的动力转换效率和运行的平稳性，多个并列布置的驱动缸的缸体结构布局更加紧凑；配流槽组沿配流轴长度方向布置，结构简单。

14、作为上述技术方案的进一步改进，多个所述配流槽组的进流槽和排流槽均沿所述配流轴周向均匀布置。

15、上述技术方案的有益效果是：多个进流槽沿所述配流轴周向均匀布置，以及多个排流槽沿所述配流轴周向均匀布置，可实现为多个驱动缸依次交替配流，进一步提高曲轴转动及动力输出的稳定性。

16、作为上述技术方案的进一步改进，所述进流流道和所述排流流道均为开设在所述配流轴上的内部流道；所述轴孔两端孔口封闭；所述配流部还包括密封轴套和两个限位轴套；所述密封轴套套设在所述配流轴中部且封闭所述进流槽和所述排流槽的槽口，并密封安装在所述轴孔中，以在所述轴孔内对应所述密封轴套两端分隔形成进流腔和回流腔；所述密封轴套上对应多个所述过流孔处均开设有过流通孔；两个所述限位轴套分别位于所述进流腔和所述回流腔中且均套设在所述配流轴上，并对应抵接在所述密封轴套两端；两个所述限位轴套周壁均开设有过流通孔；所述进流流道一端连通所述进流槽，另一端连通所述进流腔，所述排流流道一端连通所述排流槽，另一端连通所述回流腔；所述进流孔连通所述进流腔，所述排流孔连通所述回流腔。

17、上述技术方案的有益效果是：配流轴可在密封轴套内转动，密封轴套用于封闭配流轴上的进流槽和排流槽的槽口，以及在轴孔内两端分隔形成进流腔和回流腔；进流孔和进流流道均连通进流腔，以构成进流通道，排流孔和排流流道均连通回流腔，以构成排流通道；限位轴套用于限位与固定密封轴套以防止其轴向移位。

18、作为上述技术方案的进一步改进，所述配流轴与所述曲轴平行布置；多个所述缸体均位于所述配流轴与所述曲轴之间，且多个所述缸体靠近所述配流轴的侧端均与所述轴座外壁固定；多个所述缸体靠近所述配流轴的侧端均具有连通其驱动腔的通孔，多个所述过流孔一一对应且连通多个所述缸体的通孔。

19、上述技术方案的有益效果是：配流轴与曲轴平行，且缸体侧端与轴座外壁固定，结构紧凑，布局合理；过流孔对应缸体的通孔，流体压力损失小，可提高流体动力的转换效率。

20、作为上述技术方案的进一步改进，所述曲轴连杆机构的连杆为多个，多个所述连杆沿所述曲轴长度方向间隔布置；多个所述连杆一端一一对应传动连接多个所述驱动缸的活塞组件，多个所述连杆另一端均铰接在所述曲轴上。

21、作为上述技术方案的进一步改进，所述曲轴连杆机构还包括多个十字头组件，所述活塞组件包括活塞和活塞杆；所述活塞杆一端固定连接相应所述活塞，另一端通过所述十字头组件与相应所述连杆一端传动连接。

22、作为上述技术方案的进一步改进，所述曲轴包括多个连杆轴颈，多个所述连杆轴颈沿所述曲轴长度方向间隔设置且沿所述曲轴周向均匀布置；多个所述连杆另一端一一对应铰接在多个所述连杆轴颈上。

23、上述技术方案的有益效果是：多个连杆驱动曲轴的作用点沿曲轴周向均匀布置，共同驱动曲轴旋转，可提高曲轴运转的稳定性。

24、本发明另一个方面提供了一种余压发电装置，包括上述一种流体驱动柱塞式马达、发电机及用于输送流体的主管道与分支管道；所述分支管道并联在所述主管道上，所述分支管道上设置有流体出口和流体入口，所述流体出口和所述流体入口沿所述分支管道输送方向间隔布置，所述进流孔通过管路连通所述流体出口，所述排流孔通过管路连通所述流体入口；所述曲轴传动连接所述发电机以驱动其发电。

25、经由上述的技术方案可知，本发明的一种余压发电装置，可利用输送流体管道余压进行发电，利用与主管道并联的分支管道分取一部分流体动能，并利用该流体动能驱动马达运转，进而通过马达带动发电机进行发电；本发明可在户外无电力条件下，通过将马达连接输送流体管道以获得持续旋转动力，并通过发电机转换成电能，可实现大功率输出和持续供电，可用于户外电网尚未覆盖区域的管道施工与维修作业，以及为其它现场施工作业提供临时电力。

26、作为上述技术方案的进一步改进，还包括控制器和逆变器；所述分支管道上安装有用于启闭所述分支管道的控制阀门；所述逆变器与所述发电机电连接，所述控制器电连接所述控制阀门、所述发电机及所述逆变器。

27、上述技术方案的有益效果是：控制阀门用于启闭分支管道以及调控马达转速，控制动力和电力输出的稳定性。

28、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种流体驱动柱塞式马达及具有其的余压发电装置，具有以下优点及有益效果：

29、1、本发明提供的一种流体驱动柱塞式马达，能够直接与户外流体输送管道的检测支道连通，利用管道中的流体动力推动缸体活塞组件运动，通过发电机将管道中的流体动力转换为电能，实现直接将流体能转换为电能的功能。

30、2、本发明提供的一种余压发电装置，直接利用管道中的流体动力，无需额外消耗其它能源，充分利用了现场可获得的资源，具有较高的能源利用效率；通过连接输水管道、原油输送管道或天然气管道，具备较高的功率输出能力，可以满足对大功率电力需求的场景，如建筑工地、工业生产等。通过配备逆变器等设备，实现了对交流电和直流电的输出，适应不同设备或系统对电力输入形式的要求，提高了灵活性和适用性。通过稳定的流体供给，可以持续提供电力输出，可克服蓄电池供电时电量不足与电压波动的限制，适用于需要连续供电的场景。

31、3、本发明提供的一种余压发电装置，不仅能够为管道附近的无电力场所提供必要的动力和电力支持，方便施工作业的开展和管道的维修，还能够减少对外部电源的依赖，降低施工成本，同时对环境的影响也较小，具有广阔的应用前景和经济社会效益。

32、4、本发明提供的一种余压发电装置，具有以下优点：

33、能源多样性：流体驱动柱塞式发电装置可以利用各种液体燃料，如天然气、液化石油气、甲醇等，与柴油发电机相比具有更广泛的能源选择范围。这样可以降低对柴油的依赖，减少对传统燃料的需求，实现能源多样化，增加能源供应的灵活性。

34、减少燃料成本：柴油作为一种常见的燃料，价格相对较高。而利用流体驱动柱塞式马达的余压发电装置不消耗燃料，且具有降低管道输送余压的效果。

35、环境友好：相比柴油发电机，利用流体驱动柱塞式马达进行发电，不会产生废气排放，减少了空气污染，进一步降低了碳排放量，减少了对环境的影响。