CN111917239A - 供水管网系统及基于流体的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供水管网系统及基于流体的供电装置，供电装置包括：壳体，所述壳体内部设置有进液通道和出液通道，所述进液通道的进液口和所述出液通道的出液口均位于所述壳体的第一端壁上；与所述壳体固定连接的水流仓，所述水流仓的进液口与所述进液通道的出液口连通，所述水流仓的出液口与所述出液通道的进液口连通；发电组件，所述发电组件设置于所述水流仓内，所述水流仓内流体流动驱动所述发电组件发电。本发明提供的供电装置利用管道内流体的动能，能量转换实现发电，且操作简单，只需在管道上开设通孔形成出水和进水循环即可。

Description

供水管网系统及基于流体的供电装置

技术领域

本发明涉及发电技术领域，更具体地说，涉及一种供水管网系统及基于流体的供电装置。

背景技术

供水管网的智慧化改造日趋被人们所重视，改造中必然需要在管道上安装各种传感器和信号采集、处理、传输设备，这些设备的都需要电力系统的支撑。然而很多管道是埋在地下的，如果采用电池技术，有几个弊端1、电池需要定期更换；2、地下环境潮湿较重，电池可更换，则很难处理好密封技术，易导致电池亏电。若采用太阳能、风能发电也有几个弊端：1、管网上方地面的情况不确定，如在马路、建筑物等下方的管网，导致施工困难；2、成本较高；3、供电不稳定，需要加大电池的容量。若直接采用市电，现场条件不一定许可，且工程量通常较大。

综上所述，如何有效地解决供水管网的智慧化改造中供电的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种基于流体的供电装置，该基于流体的供电装置的结构设计可以有效地解决供水管网的智慧化改造中供电的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述供电装置的供水管网系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于流体的供电装置，包括：

壳体，所述壳体内部设置有进液通道和出液通道，所述进液通道的进液口和所述出液通道的出液口均位于所述壳体的第一端壁上；

与所述壳体固定连接的水流仓，所述水流仓的进液口与所述进液通道的出液口连通，所述水流仓的出液口与所述出液通道的进液口连通；

发电组件，所述发电组件设置于所述水流仓内，所述水流仓内流体流动驱动所述发电组件发电。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述壳体的第一端壁上还固定有沿弧形延伸的挡板，所述挡板围绕所述进液通道的进液口设置，所述挡板的两端之间形成流体进口；

所述挡板由中部至两端其高度逐渐降低。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述进液通道的进液口靠近所述出液通道的出液口的一侧为第一侧且背离所述出液通道的出液口的一侧为第二侧，所述挡板由所述进液通道的进液口的第一侧延伸至第二侧；

所述进液通道的进液段由其进液口逐渐向靠近所述挡板的一侧倾斜，所述出液通道的出液段的倾斜方向与所述进液通道的进液段倾斜方向。

优选地，上述基于流体的供电装置中，该供电装置与流体管道连接后，所述进液通道的进液口和所述出液通道的出液口在所述流体管道轴向上相错分布，且所述进液通道的进液口位于所述出液通道的出液口的上游，所述挡板位于所述进液通道的进液口的下游；

所述进液通道的进液口和所述出液通道的出液口在所述流体管道周向上相错分布。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述发电组件包括：

可转动地设置在所述水流仓内的转子，所述转子包括叶轮、与所述叶轮固定连接的轮轴以及设置于所述叶轮的环形支撑壁内侧的磁铁；

与所述水流仓固定连接的定子，所述定子包括至少一个线圈，所述转子转动时所述线圈内产生电流。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述定子的定子壳将所述水流仓分隔成相对独立的两个腔体，所述转子和线圈分别位于两个所述腔体内。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述定子的定子壳包括凸起部和环形连接部，所述线圈位于所述凸起部内，所述凸起部整体伸入所述叶轮的环形支撑壁内；

所述定子壳的环形连接部通过多个螺栓或多个螺钉与水流仓的仓壁固定连接，所述定子壳的环形连接部上设置有第一密封槽和定位柱。

优选地，上述基于流体的供电装置中，所述轮轴与所述定子壳之间转动连接。

一种供水管网系统，包括流体管道和上述中任一项所述的供电装置；

所述流体管道上设置有开孔分流器，所述供电装置与所述开孔分流器固定连接。

应用上述实施例提供的基于流体的供电装置时，流体管道内的流体首先进入壳体的进液通道，流体从壳体的进液通道流出后进入水流仓，流体在水流仓内流动驱动发电组件发电，水流仓内的流体经壳体的出液通道排出。

由上可知，本发明提供的供电装置利用管道内流体的动能，能量转换实现发电，且操作简单，只需在管道上开设通孔形成出水和进水循环即可。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种供水管网系统，该供水管网系统包括上述任一种供电装置。由于上述的供电装置具有上述技术效果，具有该供电装置的供水管网系统也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的供电装置与流体管道连接的爆照图；

图2为本发明实施例提供的供电装置的爆炸图；

图3为本发明实施例提供的供电装置内流体的流向示意图；

图4为本发明实施例提供的流体管道与供电装置内流体的流向示意图；

图5为本发明实施例提供的供电装置的侧视图；

图6为图5中沿A-A的剖视图；

图7为本发明实施例提供的壳体和水流仓的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的转子的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的定子的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的定子与转子装配后的剖视图。

在图1-10中：

壳体-10，进液通道的进液口11，出液通道的出液口12，挡板13，水流仓14，螺孔15，第二密封槽16；

转子-20，叶轮21，磁铁22，轮轴23；

定子-30，线圈31，轴承32，定位柱33，第一密封槽34；

电源管理模块-40；

端盖50，导线51；

开孔分流器60；

流体管道70；

螺钉80。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种基于流体的供电装置，该基于流体的供电装置的结构设计可以有效地解决供水管网的智慧化改造中供电的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述供电装置的供水管网系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图10，本发明提供的基于流体的供电装置包括壳体10、水流仓14和发电组件。

其中，壳体10内部设置有进液通道和出液通道，进液通道的进液口和出液通道的出液口12均位于壳体10的第一端壁上。进液通道的出液口和出液通道的进液口可以均位于壳体10的第二端壁上。

水流仓14与壳体10固定连接，水流仓14的进液口与进液通道的出液口连通，水流仓14的出液口与出液通道的进液口连通。换言之，流体经壳体10的进液通道后进入水流仓14并在水流仓14内流动，水流仓14内流体经壳体10的出液通道排出。

水流仓14可以与壳体10的第二端壁固定连接，或者水流仓14也可以与壳体10的其它部位固定连接。

发电组件设置于水流仓14内，水流仓14内流体流动驱动发电组件发电。经壳体10的进液通道后进入水流仓14的流体在水流仓14流动的过程中带动发电组件动作，以使发电组件发电。

应用上述实施例提供的基于流体的供电装置时，流体管道70内的流体首先进入壳体10的进液通道，流体从壳体10的进液通道流出后进入水流仓14，流体在水流仓14内流动驱动发电组件发电，水流仓14内的流体经壳体10的出液通道排出。

由上可知，本发明提供的供电装置利用管道内流体的动能，能量转换实现发电，且操作简单，只需在管道上开设通孔形成出水和进水循环即可。

如图5和图7所示，在一具体实施例中，壳体10的第一端壁上还固定有沿弧形延伸的挡板13，挡板13围绕进液通道的进液口11设置，挡板13的两端之间形成流体进口。挡板13的作用是对水流进行引导以使水流进入进液通道的进液口11。挡板13沿弧形延伸，挡板13的凹面迎着管道内水流的方向，在管道内流体动力的作用下产生推力。

挡板13由中部至两端其高度逐渐降低。换言之，挡板13的中部高于挡板13两端设置。挡板13的高度是指挡板13远离第一端壁的一端距第一端壁的距离。如此设置，可以使流体流动变得平缓，不会引起漩涡。

挡板13的远离第一端壁的端部表面可以为圆滑曲面，也可以为平面，在此不作限定。

进一步地，进液通道的进液口11靠近出液通道的出液口12的一侧为第一侧且背离出液通道的出液口12的一侧为第二侧，挡板13由进液通道的进液口11的第一侧延伸至第二侧。换言之，挡板13沿弧形延伸长度所对的圆心角为α，90°≤α≤180°。进液通道的进液口11中心和出液通道的出液口12中心的连线为第一直线，挡板13位于第一直线的一侧。

另外，该供电装置与流体管道70连接后，进液通道的进液口11和出液通道的出液口12在流体管道70轴向上相错分布，且进液通道的进液口11位于出液通道的出液口12的上游，挡板13位于进液通道的进液口11的下游。如此设置，挡板13的凹面迎着管道内水流的方向，在管道内流体动力的作用下产生推力。

进液通道的进液口11和出液通道的出液口12在流体管道70周向上也相错分布。如此可以避免进液通道的进液口11和出液通道的出液口12处的流体相互影响。

如图3所示，进液通道的进液段由其进液口逐渐向靠近挡板13的一侧倾斜，出液通道的出液段的倾斜方向与进液通道的进液段倾斜方向。该供电装置与流体管道70连接后，进液通道的进液段由其进液口逐渐向顺应管道内流体流动方向的一侧倾斜，出液通道的出液段由其出液口逐渐向逆着管道内流体流动方向的一侧倾斜。如此设置，便于流体进入进液通道的进液口11，出液通道的出液口12流体的流动方向与管道内流体的流向一致，这样在管道内流体的作用下会产生“船吸效应”，促进整个该供电装置内流体的流动。

上述实施例中，进液通道的进液段长度可以为整个进液通道的一半、三分之一或四分之一等，在此不作限定。出液通道的出液段可以为整个出液通道的一半、三分之一或四分之一等，在此不作限定。

进液通道和出液通道可以为刚性通道，也可以为可塑形变形的管道，在此不作限定。

如图2-10所示，发电组件包括转子20和定子30，转子20可转动地设置在水流仓14内，转子20包括叶轮21、轮轴23和磁铁22。叶轮21包括环形支撑壁和多个叶片，多个叶片沿周向分布于环形支撑壁的外侧。轮轴23与叶轮21固定连接，具体地，轮轴23与环形支撑壁之间固定有连接板，轮轴23与环形支撑壁均与连接板固定连接。磁铁22设置于环形支撑壁内侧，叶轮21转动时带动磁铁22转动。磁铁22可以为环形磁铁，其与环形支撑壁的内壁固定连接。磁铁22也可以为多片磁片，多片磁片沿环形支撑壁的内壁周向分布。

定子30与水流仓14固定连接。定子30包括至少一个线圈31，线圈31的数量优选为多个，多个线圈31沿定子30的周向均匀分布。多个线圈31均位于环形支撑壁的内部，磁铁22跟随叶轮21转动时，线圈31内产生电流，即转子20转动时线圈31内产生电流。

为了保证水电分离，定子30的定子壳将水流仓14分隔成相对独立的两个腔体，转子20和线圈31分别位于两个腔体内。放置线圈31的腔体为密封腔体，如此设置，转子20与线圈31被定子壳分隔开，定子壳可以阻挡流体进入线圈31的腔体内，保证供电安全。

如图9所示，进一步地，定子壳包括凸起部和环形连接部，线圈31位于凸起部内，凸起部整体伸入叶轮21的环形支撑壁内。以使线圈31位于磁铁22的内侧，线圈31和磁铁22相对设置，如此可以保证叶轮21带动磁铁22转动时，线圈31内产生电流。线圈31和磁铁22之间被定子壳隔开。

当然，定子壳还可以为其它形状，在此不作限定。

具体地，定子壳的环形连接部通过多个螺栓或多个螺钉80与水流仓14的仓壁固定连接。水流仓14包括仓本体和端盖50，端盖50用于封堵仓本体的开口。仓本体上开设有螺孔15，定子壳的环形连接部夹在仓本体和端盖50之间，以实现仓本体、端盖50和环形连接部三个部件通过多个螺栓或多个螺钉80同时固定连接。

为了保证密封，定子壳的环形连接部上设置有第一密封槽34，在第一密封槽34内设置密封圈，以保证定子壳与端盖50之间的密封，线圈31位于定子壳与端盖50之间形成的腔体内。叶轮21位于定子壳与仓本体之间形成的腔体内。仓本体上可以设置第二密封槽16，在第二密封槽16内设置密封圈，以保证定子壳与仓本体之间的密封。

定子壳上还可以设置定位柱33，仓本体或端盖50上设置与定位柱33配合的定位孔，通过定位柱33与定位孔的配合实现定子壳的定位。

壳体10与水流仓14的仓本体可以为一体结构，在此不作限定。

为了限制转子20的位移，轮轴23与定子壳之间转动连接。轮轴23与定子壳之间可以通过轴承32实现转动连接。定子壳的凸起部上设置有用于安装轮轴23的轴孔。

考虑到流体管道70内流体的流速、压力都是波动的，供电装置还可以包括电源管理模块40，电源管理模块40与线圈31电连接，电源管理模块40能够调压、整流后输出稳定的电源。还包括与电源管理模块40电连接的导线51，导线51用于输出电流。

基于上述实施例中提供的供电装置，本发明还提供了一种供水管网系统，该供水管网系统包括上述实施例中任意一种供电装置。由于该供水管网系统采用了上述实施例中的供电装置，所以该供水管网系统的有益效果请参考上述实施例。供电装置可以主要给供水管网系统的传感器、和信号采集、处理、传输设备等用电部件供电。

如图1和图4所示，流体管道70上设置有开孔分流器60，供电装置与开孔分流器60固定连接。开孔分流器60包括抱箍和固定件，固定件上开设安装孔，供电装置的壳体10直接固定在安装孔内即可，供电装置的壳体10可以与安装孔卡接、螺接等。

流体管道70上开设通孔，通孔与安装孔相对，供电装置的壳体10固定在安装孔内后，壳体10的第一端壁与流体管道70上的通孔相对。该供水管网系统只需要在流体管道70上开一个通孔就能形成进水和出水的循环，给安装施工带来了极大的便利。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (9)

1.一种基于流体的供电装置，其特征在于，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)内部设置有进液通道和出液通道，所述进液通道的进液口(11)和所述出液通道的出液口(12)均位于所述壳体(10)的第一端壁上；

与所述壳体(10)固定连接的水流仓(14)，所述水流仓(14)的进液口与所述进液通道的出液口连通，所述水流仓(14)的出液口与所述出液通道的进液口连通；

发电组件，所述发电组件设置于所述水流仓(14)内，所述水流仓(14)内流体流动驱动所述发电组件发电。

2.根据权利要求1所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述壳体(10)的第一端壁上还固定有沿弧形延伸的挡板(13)，所述挡板(13)围绕所述进液通道的进液口(11)设置，所述挡板(13)的两端之间形成流体进口；

所述挡板(13)由中部至两端其高度逐渐降低。

3.根据权利要求2所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述进液通道的进液口(11)靠近所述出液通道的出液口(12)的一侧为第一侧且背离所述出液通道的出液口(12)的一侧为第二侧，所述挡板(13)由所述进液通道的进液口(11)的第一侧延伸至第二侧；

所述进液通道的进液段由其进液口逐渐向靠近所述挡板(13)的一侧倾斜，所述出液通道的出液段的倾斜方向与所述进液通道的进液段倾斜方向。

4.根据权利要求2所述的基于流体的供电装置，其特征在于，该供电装置与流体管道连接后，所述进液通道的进液口(11)和所述出液通道的出液口(12)在所述流体管道轴向上相错分布，且所述进液通道的进液口(11)位于所述出液通道的出液口(12)的上游，所述挡板(13)位于所述进液通道的进液口(11)的下游；

所述进液通道的进液口(11)和所述出液通道的出液口(12)在所述流体管道周向上相错分布。

5.根据权利要求1所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述发电组件包括：

可转动地设置在所述水流仓(14)内的转子(20)，所述转子(20)包括叶轮(21)、与所述叶轮(21)固定连接的轮轴(23)以及设置于所述叶轮(21)的环形支撑壁内侧的磁铁(22)；

与所述水流仓(14)固定连接的定子(30)，所述定子(30)包括至少一个线圈(31)，所述转子(20)转动时所述线圈(31)内产生电流。

6.根据权利要求5所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述定子(30)的定子壳将所述水流仓(14)分隔成相对独立的两个腔体，所述转子(20)和线圈(31)分别位于两个所述腔体内。

7.根据权利要求6所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述定子壳包括凸起部和环形连接部，所述线圈(31)位于所述凸起部内，所述凸起部整体伸入所述叶轮(21)的环形支撑壁内；

所述定子壳的环形连接部通过多个螺栓或多个螺钉(80)与水流仓(14)的仓壁固定连接，所述定子壳的环形连接部上设置有第一密封槽(34)和定位柱(33)。

8.根据权利要求5所述的基于流体的供电装置，其特征在于，所述轮轴(23)与所述定子壳之间转动连接。

9.一种供水管网系统，其特征在于，包括流体管道和如权利要1-8任一项所述的供电装置；

所述流体管道上设置有开孔分流器(60)，所述供电装置与所述开孔分流器(60)固定连接。

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