CN107575334A - 一种管道发电微型水轮机组 - Google Patents

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林伟豪
孙翀
孙宵莉
崔永刚
张天明
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Abstract

本发明公开了一种管道发电微型水轮机组，包括分别位于管道内、外的水轮机组单元和发电整流单元，所述水轮机组单元由主轴和叶轮组成，每个主轴上连接有至少两个叶轮，叶轮与主轴间隙配合，所述叶轮的迎流面与来流方向垂直以通过旋转带动主轴旋转；管道内设有至少两个主轴；所述发电整流单元包括齿轮增速箱、永磁发电机和整流电路，所述主轴穿过管道外壁处设置有用于定位主轴的轴承，所述轴承与齿轮增速箱之间设置有密封圈，防止液体进入永磁发电机。该装置针对单一管道水轮机发电效率低、稳定性差的难题，采用阵列排布的水轮机组提取水动能，并将之转化为电能，以此实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。

Description

一种管道发电微型水轮机组
技术领域
本发明属于管道发电的技术领域，特别涉及一种管道发电微型水轮机组。
背景技术
管道装置作为一种普遍的输送液体的装置，在现代社会中被广泛使用。管道系统包括生活用水供水管道、污水排放管道、工业用水管道、以及大型输水管道工程等，管道中蕴藏着客观的能量，如水的流动便具有很大的动能。在如今能源紧缺与环境污染问题日益严重的情况下，能源的再回收与可持续利用已经成为能源发展的热点。流体发电具有无污染、利用率高的优点，管道内的流体包含着可观的能量，如果能将这些能量再利用而不是白白浪费，那么对于能源的可持续发展有着重要的意义。
在现有技术中，管道发电主要采用微型水轮机进行能量捕捉。管道发电一般使用水轮机将水管中的水能转化为电能，以此实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。但目前采取单一水轮机的装置中，能源利用效率有限，同时大横截面积的水轮机叶片可能造成水管堵塞的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对单一管道水轮机发电效率低、稳定性差的难题，提供一种管道发电微型水轮机组，本发明中利用阵列排布的水轮机组提取水动能，并将之转化为电能进行发电，并且各发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路，各全波整流电路输出端直接汇流进行直流输出。交错的排列方式能降低尾流衰减对于流速降低的影响，能有效提高能量利用效率。发电更稳定，单个水轮机出问题并不会影响整个系统的电力输出实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种管道发电微型水轮机组，包括分别位于管道内、外的水轮机组单元和发电整流单元，所述水轮机组单元由主轴和叶轮组成，每个主轴上连接有至少两个叶轮，叶轮与主轴间隙配合，所述叶轮的迎流面与来流方向垂直以通过旋转带动主轴旋转；管道内设有至少两个主轴；所述发电整流单元包括齿轮增速箱、永磁发电机和整流电路，所述主轴穿过管道外壁处设置有用于定位主轴的轴承，所述轴承与齿轮增速箱之间设置有密封圈，防止液体进入永磁发电机。
进一步的，所述叶轮采用阵列方式布置于管道内。所述管道内设有两个主轴，上方主轴设有第一叶轮和第三叶轮，下方主轴第二叶轮和第四叶轮，所述第一叶轮、第二叶轮、第三叶轮和第四叶轮依次从左到右布置。
进一步的，所述整流电路中，每个发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路，各独立全波整流电路输出端直接汇流进行直流输出。
进一步的，所述发电整流单元固定在保护箱内，所述保护箱通过螺钉固定在管道的外壁。
进一步的，所述叶轮周向等间距的布置有至少四个叶片。所述同一主轴上的叶轮之间的间隔距离至少为叶轮直径的2倍。
进一步的，所述水轮机组可通过横向或竖向布置的主轴形成有横向布置的水轮机组或竖向布置的水轮机组。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.管道发电，有效利用管道内流体动能，节约资源。
2.采用阵列排布叶轮的水轮机组，降低尾流衰减的影响，提高能源利用效率，提高发电稳定性。
3.错位排列叶轮形成的水轮机组，避免管道堵塞的危险。
4.且由于水管的形式具有多样化，在管道转角处使用横轴水轮机，在直管处使用阻力型竖轴水轮机，多样化的水轮机组合选择使该管道发电微型水轮机组能适应管道形式的多样性，以适应不同形式的管道。
5.解决偏远地区的电力供应问题，可通过管道发电实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。
附图说明
图1是本发明管道发电微型水轮机组整体结构示意图。
图2是采用竖轴微型水轮机的管道发电微型水轮机组整体结构示意图。
图3是横轴水轮机的叶片结构示意图。
图4是整流电路与发电机输出端连接的电路示意图。
图5-1至图5-3是不同水轮机组排列方式正视及侧视结构示意图。
附图标记：1-水轮机组单元 2-叶轮 3-主轴 4-管道 5-轴承 6-螺钉 7-整流电路8-保护箱9-密封圈 10-齿轮增速箱 11-发电机 2-1轮毂 2-2叶片 11-2全波整流电路 11-3直流输出
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图4所示，一种管道发电微型水轮机组，主要有水轮机组单元1和发电整流单元。位于管道内的水轮机组单元主要包括横轴水轮机叶轮2及主轴3。叶轮2和主轴3之间可根据需要拆卸和安装。至少两个叶轮2轴向连接在主轴3上，叶轮与主轴间隙配合。本实施例中叶轮为横轴水轮机叶轮，包括周向布置的多个叶片2-2及中间的轮毂2-1。同一轴向的叶轮间隔至少为叶轮的2倍直径，下游叶轮位于上游叶轮尾流完成区内，降低尾流衰减对于发电效率的影响。水轮机叶轮迎流面与来流方向垂直，叶轮2旋转带动主轴3旋转。管道4内上下分布两根主轴，且下方主轴上的叶轮较上方主轴更靠后，防止流速受损，同时避免堵塞管道。
管道外的发电整流单元主要包括齿轮增速箱10、永磁发电机11、整流电路7。主轴穿过管道外壁处设置有轴承5，轴承将主轴定位。且轴承与齿轮增速箱之间设置有密封圈9，防止液体进入发电装置。整流电路中，每个发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路11-2，各独立全波整流电路输出端11-3直接汇流进行直流输出11-3。管道外发电整流单元固定在保护箱8内，保护箱8通过螺钉6固定在管道外壁。
本实施中水轮机组的工作过程中，管道内水流冲击微型水轮机迎流面，压力作用在叶轮2上使叶轮旋转，叶轮与主轴为间隙配合，叶轮旋转带动主轴旋转。一根管道内上下两侧各设置一根主轴，每根主轴轴向排列有不少于二个水轮机叶轮。下方主轴上的叶轮较上方主轴偏后，降低流速衰减的影响同时避免管道堵塞。主轴通过安装在管道外壁的轴承定位，并与增速齿轮箱相连。增速齿轮箱另一端与发电机主轴相连，通过齿轮的配合增加转速，并驱动发电机发电。发电机主轴与水轮机主轴共线，且轴承外侧还设置有密封圈，防止液体进入发电装置。每个发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路，各全波整流电路输出端直接汇流进行直流输出，以此实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。
具体的，水轮机组单元不仅可使用横轴水轮机，也可使用竖轴水轮机。竖轴水轮机叶轮为阻力式，一根主轴连接一个叶轮，每个叶轮包括沿主轴周向布置的多个阻力型叶片。各竖轴水轮机叶轮分别连接发电机，各发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路，各独立全波整流电路输出端直接汇流进行直流输出。
具体的水轮机组单元的水轮机排列方式可调整。排列方式一见图5-1：纵向四个叶轮，第一和第三个叶轮在管道上方、第二和第四个叶轮在管道下方；排列方式二见图5-2：纵向四个叶轮，每个叶轮在管道横截面观察比上个叶轮顺时针旋转90度；排列方式三见图5-3：纵向四个叶轮，第一个叶轮在管道正中间，第二和第三个叶轮分布在上下侧，第四个叶轮在中间。水轮机组单元的叶轮数量可增加。
本发明管道发电微型水轮机组针对单一管道水轮机发电效率低、稳定性差的难题，采用阵列排布的水轮机组提取水动能，并将之转化为电能，以此实现电力储存以及小功率用电设备的供电等。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，包括分别位于管道内、外的水轮机组单元和发电整流单元，所述水轮机组单元由主轴和叶轮组成，每个主轴上连接有至少两个叶轮，叶轮与主轴间隙配合，所述叶轮的迎流面与来流方向垂直以通过旋转带动主轴旋转；管道内设有至少两个主轴；所述发电整流单元包括齿轮增速箱、永磁发电机和整流电路，所述主轴穿过管道外壁处设置有用于定位主轴的轴承，所述轴承与齿轮增速箱之间设置有密封圈，防止液体进入永磁发电机。
2.根据权利要求1所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述叶轮采用阵列方式布置于管道内。
3.根据权利要求2所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述管道内设有两个主轴，上方主轴设有第一叶轮和第三叶轮，下方主轴第二叶轮和第四叶轮，所述第一叶轮、第二叶轮、第三叶轮和第四叶轮依次从左到右布置。
4.根据权利要求1所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述整流电路中，每个发电机感应线圈电流输出端各连接一个独立全波整流电路，各独立全波整流电路输出端直接汇流进行直流输出。
5.根据权利要求1所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述发电整流单元固定在保护箱内，所述保护箱通过螺钉固定在管道的外壁。
6.根据权利要求1所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述叶轮周向等间距的布置有至少四个叶片。
7.根据权利要求1所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述水轮机组可通过横向或竖向布置的主轴形成有横向布置的水轮机组或竖向布置的水轮机组。
8.根据权利要求1或6所述一种管道发电微型水轮机组，其特征在于，所述同一主轴上的叶轮之间的间隔距离至少为叶轮直径的2倍。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110925127A (zh) * 2019-12-26 2020-03-27 薛冻 一种新型水流发电机
CN111636992A (zh) * 2020-05-22 2020-09-08 太原理工大学 一种可伸缩双叶轮管道发电装置
IT202000013207A1 (it) 2020-06-04 2021-12-04 Eni Spa Generatore di corrente a turbina
CN116006621A (zh) * 2022-12-31 2023-04-25 重庆大学 具有阿基米德发电装置的混合式能量收集磁流变阻尼器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977648A (en) * 1996-10-21 1999-11-02 Sundstrand Corporation Hydraulically driven low reactance, large air gap permanent magnet generator and voltage regulation system for use therewith
CN204200460U (zh) * 2014-11-14 2015-03-11 广东梅雁吉祥水电股份有限公司 一种高效水电站尾水发电装置
CN204511777U (zh) * 2015-03-24 2015-07-29 南京宇能新能源科技有限公司 多发电机轴向设置电能量并联输出垂直轴风力发电系统
CN205101163U (zh) * 2015-11-13 2016-03-23 九江市中基清洁能源科技有限公司 浮箱式的潜水叶轮水力发电装置
CN106438167A (zh) * 2016-08-26 2017-02-22 刘建文 一种低水压水能发电装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977648A (en) * 1996-10-21 1999-11-02 Sundstrand Corporation Hydraulically driven low reactance, large air gap permanent magnet generator and voltage regulation system for use therewith
CN204200460U (zh) * 2014-11-14 2015-03-11 广东梅雁吉祥水电股份有限公司 一种高效水电站尾水发电装置
CN204511777U (zh) * 2015-03-24 2015-07-29 南京宇能新能源科技有限公司 多发电机轴向设置电能量并联输出垂直轴风力发电系统
CN205101163U (zh) * 2015-11-13 2016-03-23 九江市中基清洁能源科技有限公司 浮箱式的潜水叶轮水力发电装置
CN106438167A (zh) * 2016-08-26 2017-02-22 刘建文 一种低水压水能发电装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110925127A (zh) * 2019-12-26 2020-03-27 薛冻 一种新型水流发电机
CN111636992A (zh) * 2020-05-22 2020-09-08 太原理工大学 一种可伸缩双叶轮管道发电装置
CN111636992B (zh) * 2020-05-22 2021-06-08 太原理工大学 一种可伸缩双叶轮管道发电装置
IT202000013207A1 (it) 2020-06-04 2021-12-04 Eni Spa Generatore di corrente a turbina
CN116006621A (zh) * 2022-12-31 2023-04-25 重庆大学 具有阿基米德发电装置的混合式能量收集磁流变阻尼器

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