一种自供电的蒸汽控制阀门装置
技术领域
本实用新型属于蒸汽管道阀门控制技术领域，尤其涉及一种自供电的蒸汽控制阀门装置。
背景技术
蒸汽管道用于提供蒸汽的流通，其应用十分广泛，现如今多为自动控制，在蒸汽管道的控制端安装控制阀门，用以控制内部蒸汽的流通量。在普通的蒸汽管网用户控制阀门中，阀门可以实现：避免小流量不计量、降低管损、保证管网压力等功能。该类阀门安装在蒸汽管网末端用户蒸汽用处的前端。需要通过外接电源和通讯信号实现开关控制。
由于阀门需要连接控制信号并实现电控，因此，现有阀门通常安装有较长的电源线路和通信线路。出于当今物联网的考虑，有线通信线路必将由无线通信取代，而电源线路则很难替换，就不得不特意为电控阀门牵引出长长的电源线。一方面，线路过长涉及用电安全及成本问题，另一方面，流动的蒸汽具有一定的动能，而现有技术未对其进行有效利用，特别是很多蒸汽用户(例如公共浴室、服装洗染企业)对蒸汽的压力要求不高，也就不会对蒸汽的动能进行使用，因而产生能源浪费。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种自供电的蒸汽控制阀门装置，提出了不需要外接电源的，利用蒸汽流动压力进行发电储能并为阀门动作提供电力的新型运行方式，减少了控制阀门所需电源供应线路，利用了蒸汽压力和流量的动力，提高了能源利用效率。
本实用新型实施例的第一方面提供了一种自供电的蒸汽控制阀门装置，包括：
阀门本体，用于控制蒸汽管道的蒸汽流量；
驱动模块，用于控制所述阀门本体的开度；
蒸汽发电模块，用于将蒸汽管道中的蒸汽动能转化为电能，并为所述驱动模块供电；
所述阀门本体固定安装于蒸汽管道，并与所述驱动模块电连接，所述蒸汽发电模块的发电机叶轮固定安装于蒸汽管道中，且所述发电机叶轮的叶片驱动方向与所述蒸汽管道中的蒸汽流向一致，所述发电机叶轮经驱动轴连接所述蒸汽发电模块的发电机，所述发电机与所述驱动模块电连接。
在一个实施例中，所述驱动模块与所述蒸汽发电模块之间还设置有蓄电单元，所述蓄电单元的蓄电输入端连接所述蒸汽发电模块的发电机输电端，所述蓄电单元的供电输出端连接所述驱动模块的供电端。
在一个实施例中，所述蓄电单元与所述蒸汽发电模块之间还设置有稳压单元，所述稳压单元的输入端连接所述蒸汽发电模块的发电机输电端，所述稳压单元的输出端连接所述蓄电单元的蓄电输入端。
在一个实施例中，所述驱动模块包括阀门驱动电机和驱动电路，所述驱动电路的供电端连接所述蒸汽发电模块，所述驱动电路的控制端与所述阀门驱动电机电连接，所述阀门驱动电机的阀门驱动轴连接所述阀门本体。
在一个实施例中，所述驱动电路还与控制终端通信连接，所述控制终端用于发起控制指令。
在一个实施例中，所述发电机叶轮的转动方向为：沿所述蒸汽管道的径向中心线为轴转动；
所述驱动轴的一端与所述发电机叶轮的轮芯固定连接，另一端伸出所述蒸汽管道与所述发电机固定连接。
在一个实施例中，所述发电机叶轮的转动方向为：沿所述蒸汽管道的轴向中心线为轴转动，所述发电机叶轮的叶片与所述蒸汽管道中的蒸汽流向呈θ度夹角；
所述驱动轴包括第一驱动轴和第二驱动轴，其中，所述第一驱动轴的一端与所述发电机叶轮的轮芯固定连接，所述第一驱动轴的另一端与所述第二驱动轴的一端经转向齿轮连接，所述第二驱动轴的另一端伸出所述蒸汽管道与所述发电机固定连接。
在一个实施例中，所述驱动轴与所述蒸汽管道的管壁密封连接。
本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果至少在于：
本实用新型实施例在蒸汽管道内安装发电机叶轮，蒸汽流动过程中带动叶片转动，可以令叶轮连接的发电机产生电能，再将这些电能应用于电控阀门的供电，就能取缔电控阀门外接电源的线路，并且有效实现蒸汽动能的利用，提高了蒸汽能源的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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它的附图。
图1是本实用新型实施例一提供的自供电的蒸汽控制阀门装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二提供的自供电的蒸汽控制阀门装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三提供的自供电的蒸汽控制阀门装置的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的稳压单元的电路结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的驱动电路的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
参见图1，本实施例提供了一种自供电的蒸汽控制阀门装置，包括：阀门本体1、驱动模块2和蒸汽发电模块3，其中：
所述阀门本体1用于控制蒸汽管道8的蒸汽流量；
所述驱动模块2用于控制所述阀门本体1的开度；
所述蒸汽发电模块3用于将蒸汽管道8中的蒸汽动能转化为电能，并为所述驱动模块2供电；
所述阀门本体1固定安装于蒸汽管道8，并与所述驱动模块2电连接，所述蒸汽发电模块3的发电机叶轮31固定安装于蒸汽管道8中，且所述发电机叶轮31的叶片驱动方向与所述蒸汽管道8中的蒸汽流向一致，所述发电机叶轮31经驱动轴33连接所述蒸汽发电模块3的发电机32，所述发电机32与所述驱动模块2电连接。
当蒸汽管道中的蒸汽流动时，发电机叶轮的叶片被吹动旋转，然后通过驱动轴带动发电机的转子转动，使发电机发电，发出的电再为驱动模块供电，就无需再为电控阀门另接电源，形成蒸汽管道自供电的效果，且只要蒸汽一直流动，发电机就会源源不断供电，完全满足阀门的电量需求。
由于阀门通常是由阀门驱动电机来驱动，而电机的工作需要驱动电路实现，因此，作为优选，本实施例中所述驱动模块2包括阀门驱动电机21和驱动电路22，所述驱动电路22的供电端连接所述蒸汽发电模块3，所述驱动电路22的控制端与所述阀门驱动电机21电连接，所述阀门驱动电机21的阀门驱动轴连接所述阀门本体1。
驱动电路发起工作指令，阀门驱动电机才会启动并控制阀门本体开关，具体电路设计参见图5，通过485通信实现电机的控制，并可以实现电机的正转和反转，从而达到阀门打开与关合的目的。而蒸汽发电模块可以提供电源VCC和V485，图中所示的电路芯片E4-E6为电控开关，当1脚为高电平时芯片导通，4脚得电并传递信号，因此，驱动电路只需控制电源的给断，就能实现电机的信号指令控制。
如图1所示的优选实施例，所述驱动电路22还与控制终端6通信连接，所述控制终端6用于发起控制指令，即上述的电源供给开断。通过控制平台或移动终端，对驱动电路进行远程操控，实现电控阀门的自动控制。
在本实施例中，所述发电机叶轮31的转动方向为：沿所述蒸汽管道8的径向中心线为轴转动；
所述驱动轴33的一端与所述发电机叶轮31的轮芯固定连接，所述驱动轴33的另一端伸出所述蒸汽管道8与所述发电机32固定连接。
所述驱动轴33与所述蒸汽管道8的管壁密封连接。
发电机叶轮的转动轴心与蒸汽流动方向垂直，蒸汽气流从侧面吹动叶片，使叶轮像水车一样转动，轮芯与发电机的转轴同轴转动，从而带动发电机发电。
实施例二：
参见图2，本实施例提供了一种自供电的蒸汽控制阀门装置，包括：阀门本体1、驱动模块2、蒸汽发电模块3、蓄电单元4和稳压单元5，其中：
所述阀门本体1用于控制蒸汽管道8的蒸汽流量；
所述驱动模块2用于控制所述阀门本体1的开度；
所述蒸汽发电模块3用于将蒸汽管道8中的蒸汽动能转化为电能，并为所述驱动模块2供电；
所述蓄电单元4和稳压单元5用于接收和存储所述蒸汽发电模块3产生的电能，并为所述驱动模块2提供稳定的电压，蓄电单元4可以是一般的蓄电池，稳压单元5则可视为蓄电池的充电器；
所述阀门本体1固定安装于蒸汽管道8，并与所述驱动模块2电连接，所述蒸汽发电模块3的发电机叶轮31固定安装于蒸汽管道8中，且所述发电机叶轮31的叶片驱动方向与所述蒸汽管道8中的蒸汽流向一致，所述发电机叶轮31经驱动轴33连接所述蒸汽发电模块3的发电机32；
所述蒸汽发电模块3、稳压单元5以及蓄电单元4顺次连接，即，所述蒸汽发电模块3的发电机输电端连接所述稳压单元5的输入端，所述稳压单元5的输出端连接所述蓄电单元4的蓄电输入端，所述蓄电单元4的供电输出端连接所述驱动模块2的供电端。
所述稳压单元5的电路实施方案如图4所示，左侧的输入电压Uin即为发电机的输出电压，通过稳压芯片IC1进行处理，输出稳定的电压Uout至蓄电单元4，芯片IC1的选型可参考型号LM2596SX或TPS5X。
作为优选，本实施例中所述驱动模块2包括阀门驱动电机21和驱动电路22，所述驱动电路22的供电端连接所述蓄电单元4的供电输出端，所述驱动电路22的控制端与所述阀门驱动电机21电连接，所述阀门驱动电机21的阀门驱动轴连接所述阀门本体1。
驱动电路的设计同样参见图5，通过485通信实现电机的控制，并可以实现电机的正转和反转，从而达到阀门打开与关合的目的。
如图2所示的本实施例优选方案中，所述驱动电路22经4G网关7与控制终端6通信连接，同样通过控制平台或移动终端，对驱动电路22进行远程操控，实现电控阀门的自动控制。
与实施例一相似，本实施例的所述发电机叶轮31的转动方向为：沿所述蒸汽管道8的径向中心线为轴转动；
所述驱动轴33的一端与所述发电机叶轮31的轮芯固定连接，所述驱动轴33的另一端伸出所述蒸汽管道8与所述发电机32固定连接。
所述驱动轴33与所述蒸汽管道8的管壁密封连接。
实施例三：
参见图3，本实施例提供了一种自供电的蒸汽控制阀门装置，包括：阀门本体1、驱动模块2、蒸汽发电模块3、蓄电单元4和稳压单元5，其中：
所述阀门本体1用于控制蒸汽管道8的蒸汽流量；
所述驱动模块2用于控制所述阀门本体1的开度；
所述蒸汽发电模块3用于将蒸汽管道8中的蒸汽动能转化为电能，并为所述驱动模块2供电；
所述蓄电单元4和稳压单元5用于接收和存储所述蒸汽发电模块3产生的电能，并为所述驱动模块2提供稳定的电压，蓄电单元4可以是一般的蓄电池，稳压单元5则可视为蓄电池的充电器；
所述阀门本体1固定安装于蒸汽管道8，并与所述驱动模块2电连接，所述蒸汽发电模块3的发电机叶轮31固定安装于蒸汽管道8中，且所述发电机叶轮31的叶片驱动方向与所述蒸汽管道8中的蒸汽流向一致，所述发电机叶轮31经驱动轴33连接所述蒸汽发电模块3的发电机32；
所述蒸汽发电模块3、稳压单元5以及蓄电单元4顺次连接，即，所述蒸汽发电模块3的发电机输电端连接所述稳压单元5的输入端，所述稳压单元5的输出端连接所述蓄电单元4的蓄电输入端，所述蓄电单元4的供电输出端连接所述驱动模块2的供电端。
所述稳压单元5的电路实施方案同样参考图4，左侧的输入电压Uin即为发电机的输出电压，通过稳压芯片IC1进行处理，输出稳定的电压Uout至蓄电单元4，芯片IC1的选型可参考型号LM2596SX或TPS5X。
作为优选，本实施例中所述驱动模块2包括阀门驱动电机21和驱动电路22，所述驱动电路22的供电端连接所述蓄电单元4的供电输出端，所述驱动电路22的控制端与所述阀门驱动电机21电连接，所述阀门驱动电机21的阀门驱动轴连接所述阀门本体1。
驱动电路的设计同样参见图5，通过485通信实现电机的控制，并可以实现电机的正转和反转，从而达到阀门打开与关合的目的。
如图3所示的本实施例优选方案中，所述驱动电路22经4G网关7与控制终端6通信连接，同样通过控制平台或移动终端，对驱动电路22进行远程操控，实现电控阀门的自动控制。
不同于实施例一与实施例二，本实施例的所述发电机叶轮31的转动方向为：沿所述蒸汽管道8的轴向中心线为轴转动，所述发电机叶轮31的叶片与所述蒸汽管道8中的蒸汽流向呈θ度夹角；
发电机叶轮的转动轴心与蒸汽流动方向一致，即叶轮正对蒸汽，蒸汽气流从正面吹动叶片，令叶轮如同风车一样转动，则叶片需与蒸汽形成一定倾斜角度，以75度为较好的倾角，此时，叶轮轮芯与蒸汽管道轴心重合，就需要对驱动轴设计转向。
优选设计方案如下：
所述驱动轴33包括第一驱动轴331和第二驱动轴332，其中，所述第一驱动轴331的一端与所述发电机叶轮31的轮芯固定连接，所述第一驱动轴331的另一端与所述第二驱动轴332的一端经转向齿轮333连接，所述第二驱动轴332的另一端伸出所述蒸汽管道8与所述发电机32固定连接。
转向齿轮包括2个呈90度夹角的斜齿轮，从而形成第一驱动轴转动时带动第二驱动轴同步转动，最终使发电机的转子转动发电。
所述第二驱动轴332与所述蒸汽管道8的管壁密封连接。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。当然，上述各单元、模块也可以用包含有计算机程序的处理器来替代，以纯软件的形式完成各部分的工作
实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述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精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
