[发明专利]一种自发电式智能无线配水器

权利要求书

1.一种自发电式智能无线配水器，包括上接头(1)、下接头(8)、外套筒(14)、连接主体(3)以及中心管(4)，其特征在于：所述配水器还包括发电装置(2)、涡街流量计(5)、数控堵塞器(6)、电池组(7)、温度传感器(9)、上压力传感器(10)、下压力传感器(11)、控制板(12)以及声波收发装置(13)；

其中，所述发电装置包括中心流管(201)、固定叶轮(202)、发电组外壳(203)、旋转叶轮(204)、压电拨片(205)、压电触头(206)、发电机齿轮(207)、主动齿轮(208)、发电机(209)；其中，上接头(1)与发电组外壳(203)螺纹连接，发电组外壳(203)与连接主体(3)螺纹连接；中心流管(201)与连接主体(3)螺纹连接并插接在上接头(1)上，固定叶轮(202)叶片内封装有压电陶瓷板并焊接在固定叶轮(202)的管壁上，固定叶轮(202)与中心流管(201)焊接在一起，液流通过冲击固定叶轮(202)激励压电陶瓷板产生电能；旋转叶轮(204)底部设有主动齿轮(208)，主动齿轮(208)与发电机齿轮(207)啮合，发电机(209)插套在连接主体(3)上的三号孔(210)和四号孔(211)上，固定发电机(209)；旋转叶轮(204)中部设有压电触头(206)；安装时，压电触头(206)通过压迫压电拨片(205)底部使其弯曲变形，压电拨片(205)内设有压电陶瓷安装孔(216)，压电陶瓷片依次插入压电陶瓷安装孔(216)，密封环通过焊接将压电陶瓷片密封在压电拨片(205)内，压电拨片(205)通过双头螺栓(212)固定在连接主体(3)上；液流一部分通过出水口(213)进入中心流道(214)，另一部分进入涡街流量计管道(215)通向数控堵塞器(6)；

所述涡街流量计(5)包括涡街流量计管道(501)、安装主体(502)、O型圈组(503)、涡街探头(504)以及卡套式管螺母(505)；安装主体(502)上设有安装涡街探孔，安装涡街探孔中开有四个密封沟槽，涡街探头(504)安装时涡街探头圆柱表面(506)与O型圈形成柔性密封，四组O型圈可以防止涡街探头(504)与安装孔(507)刚性接触，直接避免了安装主体(502)振动对涡街探头(504)产生的影响；安装主体(502)上设有定位槽(508)，涡街探头(504)上设有定位平面(509)，涡街探头(504)安装时，定位槽(508)与定位平面(509)通过过盈配合，保证涡街探头振片窄面(510)垂直于水流方向(511)，再将卡套式管螺母(505)与安装主体(502)的螺纹段拧紧配合，将涡街探头(504)压紧固定，完成对涡街探头(504)的定位安装；安装主体(502)焊接在涡街流量计管道(501)上的安装槽(516)内，在安装槽(516)上设有涡街探头孔(512)和直槽孔(514)，分别对应安装主体(502)上涡街探头(504)和旋涡发生体(515)的位置；

所述数控堵塞器(6)采用磁耦合传动，包括上压头(601)、堵塞器主体(602)、钛合金轴(603)、永磁片固定套(604)、联轴器(605)、十字槽半沉头螺钉(606)、高扭矩直流电机外壳(607)、阀套(608)、内六角花形半沉头螺钉(609)、阀芯(610)、胶圈(611)、金属挡圈(612)、传动轴(613)、永磁片(614)、减速器(615)、高扭矩直流电机(616)、绝对值编码器(617)以及永磁铁(618)；其中堵塞器主体(602)与钛合金轴(603)采用螺纹连接，并用O形圈组(619)实现静密封；永磁片固定套(604)的六个安装孔中依次各装有1个永磁片(614)，并用强力胶封装固定，一端通过联轴器(605)与减速器输出轴(625)连接，永磁片固定套(604)的套孔套放在钛合金轴(603)上，二者为间隙配合；其中在堵塞器主体(602)中，永磁铁 (618)和传动轴(613)采用榫卯结构连接，传动轴(613)设有卯孔，永磁铁 (618)一端设有榫轴；上压头(601)与堵塞器主体(602)采用螺纹连接，堵塞器主体(602)和阀套(608)采用过渡配合，阀套(608)上端与胶圈(611)侧嵌套配合，金属挡圈(612)与胶圈(611)另一侧嵌套配合，堵塞器主体(602)上设置有定位轴肩(620)；安装时，通过上压头(601)将阀套(608)、胶圈(611)、金属挡圈(612)轴向固定在堵塞器主体(602)内，用一字定位螺钉(626)穿过堵塞器主体上的定位孔(623)进入阀套(608)上的定位孔(624)实现阀套(608)的径向定位；阀芯(610)与传动轴(613)采用螺钉连接，阀套(608)和阀芯(610)采用间隙配合，阀芯(610)运动至胶圈(611)处与胶圈(611)紧配，实现出水口(621)全闭；传动轴(613)上半部分有传动螺纹，与堵塞器主体(602)螺纹孔螺纹配合，数控堵塞器(6)工作时，此结构将堵塞器传动轴(613)转动转换为阀芯(610)的直线运动，从而达到调节阀芯(610)和阀套(608)间的节流口面积对流量进行调节；高扭矩直流电机(616)固定在高扭矩直流电机外壳(607)内，高扭矩直流电机外壳(607)通过焊接方式固定在中心管(4)上，继而实现对高扭矩直流电机(616)的固定，高扭矩直流电机(616)输出端连有减速器(615)，高扭矩直流电机(616)尾部装有绝对值编码器(617)，间接确定阀芯(610)位置；

所述声波收发装置(13)通过螺纹连接固定在连接主体(3)上，其内部包括声发射转换模块和声波接收模块；工作时，井下温度、压力、流量信号通过声发射转换模块将电信号转换成声信号，沿注水管柱实时地将信号传输到井上；同时，井上传输至井下的声波信号可由声波接收模块转换成电信号输入单片机控制板内，经过单片机处理完成对井下执行部件的控制，最终实现井上井下双向远程无线通讯；

所述发电装置(2)一端与上接头(1)螺纹连接，另一端与连接主体(3) 螺纹连接，连接主体(3)与下接头(8)通过外套筒(14)实现连接固定，两端连接处通过螺纹和O型圈的组合实现密封固定，并将中心管(4)和涡街流量计(5)在二者之间压紧；中心管(4)和涡街流量计(5)两端设有密封圈完成其密封，在外套筒(14)与中心管(4)中间形成环形密封腔体，温度传感器(9)、控制板(12)、下压力传感器(11)依次通过螺纹连接固定在下接头(8)端面上，上压力传感器(10)、声波收发装置(13)、电池组(7)依次通过螺纹连接固定在连接主体(3)下端面上。