CN114087106A - 一种管道发电机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种管道发电机，涉及管道发电技术领域。在能够稳定发电的前提下还具有结构简单、发电效率高的优点。该管道发电机包括外壳、流体动力装置和电动阀，外壳内限制出主流道和流体动力装置容置腔，流体动力装置的流入端与主流道的入口连通，流出端与主流道的出口连通；电动阀能够调节流体动力装置的流入端的流量；流体动力装置容置腔的口部盖设安装板；安装板上设有安装孔，安装孔内设有发电线圈；流体动力装置包括叶轮，叶轮的尾部连接叶轮磁座；安装板远离叶轮磁座的一侧转动连接外磁座，叶轮磁座上设有第一磁体，外磁座上设有第二磁体，第一磁体和第二磁体的磁极相反，且均与安装孔的位置相对应。本申请用于提升管道发电机的性能。

Description

一种管道发电机
技术领域
本申请涉及管道发电技术领域，尤其涉及一种管道发电机。
背景技术
目前，长输管道，如供热输送管道和天然气输送管道，通常需要电子仪表来测试管道流体流量、压力和温度等参数。由于长输管道常处于偏远地区，电力供应设施缺少，所以仪表通常采用线缆通信或电池供电。其中，线缆通信需要铺设通信和供电两个线路，投资和维修费用高，而且施工费用也高。电池供电因为电池的寿命限制，所以每隔一段时间就需要更换新电池，便利性差。
为了解决上述技术问题，现有技术一般会在管路中设置管道发电机，利用管道内的流体的流动和压力推动管道发电机内的叶轮旋转，带动转子旋转和定子发生作用产生电流。但是，该技术方案的缺点是：管道发电机的压力和流量不可控。为了解决上述技术问题，中国专利《一种管道发电机及其电动阀》(公开号：CN201910687074)公开了一种管道发电机，包括管道本体、流体动力装置、发电机、磁力联轴器、电动阀。本体侧面具有进口端和出口端，侧面设置有壳体，与壳体配合有盖子；流体动力装置设置于壳体内，流入端和流出端分别与进口端和出口端相通；发电机设置于盖子上；磁力联轴器设置于发电机和流体动力装置上；通过电动阀控制流体动力装置的流入端前的流体压力，壳体内流体使流体动力装置产生动力，该动力通过磁力连轴器带动发电机进行发电。该技术方案的缺点是：由于结构较复杂，质量较大，因此，水流通过时驱动叶轮所转的圈数较少，发电量较小，进而容易导致电动阀无法启动。
发明内容
本申请的实施例提供一种管道发电机，在能够稳定发电的前提下还具有结构简单、发电效率高的优点。
为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种管道发电机，包括外壳、流体动力装置和电动阀，所述外壳内限制出相互连通的主流道和流体动力装置容置腔，所述流体动力装置位于流体动力装置容置腔内，所述流体动力装置的流入端与所述主流道的入口连通，流出端与所述主流道的出口连通；所述电动阀能够调节所述流体动力装置的流入端的流量；所述流体动力装置容置腔的口部盖设安装板；所述安装板上设有安装孔，所述安装孔内设有发电线圈；所述流体动力装置包括叶轮，所述叶轮的尾部连接叶轮磁座；所述安装板远离所述叶轮磁座的一侧转动连接外磁座，所述叶轮磁座上设有第一磁体，所述外磁座上设有第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的磁极相反，且均与所述安装孔的位置相对应。
进一步地，所述叶轮与所述叶轮磁座为一体件。
进一步地，所述叶轮磁座和所述外磁座仅为圆形板，所述第一磁体包括沿所述叶轮磁座的周向均布的多个第一子磁体，所述第二磁体包括沿所述外磁座的周向均布的多个第二子磁体；多个所述第一子磁体和多个所述第二子磁体一一对应且交错布置。
进一步地，所述安装板上设有外磁座安装板，所述外磁座安装板上设有转轴，所述外磁座通过转轴与所述外磁座安装板转动连接。
进一步地，所述安装板上设有多个支撑柱，所述支撑柱的第一端连接所述安装板，第二端连接所述外磁座安装板；所述支撑柱位于所述外磁座的外侧。
进一步地，所述电动阀包括阀体、调节座、步进电机、丝杆、连接杆、锥形阀芯和阀板；所述阀体设置在所述外壳上，且所述阀体的轴线与所述主流道的轴线之间的夹角为锐角，所述阀板设置在主流道内；所述阀体的口部设有所述调节座，所述步进电机连接在所述调节座上；所述步进电机的输出轴固连所述丝杆的第一端，所述丝杆的第二端通过螺纹连接所述连接杆的第一端，所述连接杆的第二端连接可拆卸连接所述锥形阀芯，所述调节座与所述连接杆之间设有限位结构，所述限位结构能够阻止所述连接杆在所述调节座内转动。
进一步地，所述连接杆与所述锥形阀芯之间通过螺栓连接。
进一步地，所述限位结构包括设置在所述调节座内的矩形通孔以及设置在所述连接杆上端的方杆，所述方杆的长度和宽度与所述矩形通孔的尺寸相适配。
本申请相比现有技术具有以下有益效果：
1、本申请实施例通过设置在叶轮磁座上的第一磁体带动设置在外磁座上的第二磁体转动，实现位于第一磁体和第二磁体之间的发电线圈切割磁场发电，相比现有技术通过磁性联轴器连接发电装置的技术方案，结构更简单，因此相同流量的流体通过时，驱动叶轮的圈数增加，提升了管道发电机装置的发电效率。
2、本申请实施例中的电动阀可以调节体动力装置流入端的流体压力，保证内部流体的压力稳定，有利于流体动力装置稳定运行，发电更平稳，受外界影响更小。
3、本申请实施例中的电动阀可以调节主流道的压力，无需额外安装管道压力调节器，节省了成本。
4、本申请实施例中的流体经过的导流板导流，从射流孔中喷射出去，增加喷射流体的动能，使叶轮转速加快，能量利用效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例管道发电机一个角度的结构示意图；
图2为本申请实施例管道发电机另一个角度的结构示意图；
图3为本申请实施例管道发电机中外壳的立体结构示意图；
图4为本申请实施例管道发电机中电动阀的分解结构示意图1；
图5为本申请实施例管道发电机中电动阀的分解结构示意图2；
图6为本申请实施例管道发电机中电动阀的内部结构示意图；
图7为本申请实施例管道发电机中调节座的内部结构示意图；
图8为本申请实施例管道发电机中丝杆的内部结构示意图；
图9为本申请实施例管道发电机中连接板、流体动力装置和发电装置的结构示意图；
图10为本申请实施例管道发电机中流体动力装置的分解结构示意图；
图11为本申请实施例管道发电机中外磁座、第二子磁体和外磁座安装板的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参照图1、图2、图3和图9，本申请的实施例提供了一种管道发电机，包括外壳1、流体动力装置2和电动阀3。其中，参照图2、图3和图6，外壳1内限制出相互连通的主流道11和叶轮腔室12，流体动力装置2位于叶轮腔室12内，主流道11包括主流道的入口111和主流道的出口112，流体动力装置2的流入端与主流道的入口111连通，流出端与主流道的出口112连通，为了方便拆卸，主流道的入口111和主流道的出口112均通过法兰与管道连接。电动阀3能够调节流体动力装置2的流入端的流量。参照图1和图9，叶轮腔室12的口部盖设安装板4，具体的，安装板4与外壳1之间通过螺栓连接，且两者之间设置密封圈以防止外壳1内的流体泄漏。安装板4上设有安装孔41，安装孔41内设有发电线圈5。参照图9、图10和图11，流体动力装置2包括叶轮21和导流环22，叶轮21的尾部连接叶轮磁座6。安装板4远离叶轮磁座6的一侧转动连接外磁座7，叶轮磁座6上设有第一磁体，外磁座7上设有第二磁体，第一磁体和第二磁体的磁极相反，且均与安装孔41的位置相对应。
参照图10和图11，在一些实施例中，叶轮磁座6和外磁座7均为圆形板，第一磁体包括沿叶轮磁座6的周向均布的多个第一子磁体8，第二磁体包括沿外磁座7的周向均布的多个第二子磁体9，多个第一子磁体8和多个第二子磁体9一一对应且交错布置。例如，当其中一个第一子磁体8朝向第二子磁体9的一端为N极时，位于其两侧的第一子磁体8朝向第二子磁体9的一端为S极，由此，叶轮磁座6、外磁座7均与叶轮21的形状接近，且第一磁体和第二磁体之间的磁力也更强。
参照图9和图11，在一些实施例中，安装板4上设有外磁座安装板10，外磁座安装板10上设有转轴101，外磁座7通过转轴101与外磁座安装板10转动连接。具体，安装板4上设有多个支撑柱42，支撑柱42的第一端连接安装板4，第二端连接外磁座安装板10，支撑柱42位于外磁座7的外侧。发电线圈5、叶轮磁座6、外磁座7、第一磁体、第二磁体共同形成的发电装置。
参照图1，在一些实施例中，安装板4外端面设置有电池组43，通过电池组43收集发电装置发出的电能，并对电动阀3进行供电，保证电动阀3正常工作，同时也可以省去外部供电时繁杂的线路问题。
参照图9和图10，导流环22设置于外壳1内，具体地，在导流环22上均匀设置有九个导流板23，每个导流板23内侧对应设有一个射流孔24，导流环22通过其侧面固定板结构固定安装在外壳1上的叶轮腔室12内。从主流道的入口111流入外壳1内的流体在导流环22上导流板23的引导下，从射流孔24中喷射到叶轮21上，水流喷射产生的冲击力驱使叶轮21转动，随后沿着叶轮21的定位轴的方向流到主流道的出口112。
叶轮21安装在导流环22内，具体地，叶轮21可在导流环22内转动，叶轮21通过定位轴26转动安装在定位口25上。在一些实施例中，叶轮21与叶轮磁座6为一体件，由此，零部件的数量更少、拆装更方便，还可以有效避免两者在转动的过程中出现连接松动。
参照图4至图6，在一些实施例中，电动阀3包括阀体31、调节座32、步进电机33、丝杆34、连接杆35、锥形阀芯36和阀板37。阀体31设置在外壳1上，且阀体31的轴线与主流道11的轴线之间的夹角为锐角，且电动阀3向主流道的出口112的方向倾斜。阀板37设置在主流道11内，阀板37上设有阀口38。阀体31的口部设有调节座32，步进电机33通过步进电机安装板39连接在调节座32上。步进电机33的输出轴固连丝杆34的第一端，丝杆34的第二端通过螺纹连接连接杆35的第一端，连接杆35的第二端连接可拆卸连接锥形阀芯36，调节座32与连接杆35之间设有限位结构，限位结构能够阻止连接杆35在调节座32内转动。限位结构包括设置在调节座32内的矩形通孔321以及设置在连接杆35上端的方杆351，方杆351的长度和宽度与矩形通孔321的尺寸相适配。电动阀3用于控制阀口38前的流体压力并使多余的流体从阀口38通过。
具体的，阀体31的口部设有螺纹孔，调节座32通过调节座螺栓310连接在阀体31上。步进电机安装板39通过螺栓固定安装在调节座32上，步进电机33也通过螺栓与步进电机安装板39固定连接。
参照图8，丝杆34的第一端上设有顶丝孔341，步进电机33的输出轴通过顶丝与丝杆34连接。
参照图6，连接杆35与锥形阀芯36之间通过螺栓连接，锥形阀芯36位于阀体31内，通过丝杆34带动锥形阀芯36移动从而调节主流道的入口111和主流道的出口112的流体压力。
参照图7，调节座32内设有第一腔体322和上述的矩形通孔321，第一腔体322位于矩形通孔321上部，且第一腔体322与矩形通孔321相通。参照图6，连接杆35的上端设有上述方杆351，方杆351与丝杆34螺纹连接且滑动安装在矩形通孔321内，具体地，丝杆34位于第一腔体322内，丝杆34下端与方杆351螺纹连接，方杆351在矩形通孔321内滑动。通过丝杆34的转动，从而带动锥形阀芯36上下移动，来调节阀口38的开度大小，从而控制流体动力装置32前的流体压力并使多余的流体从阀口38通过，使外壳1内流体动力装置32平稳地运行，保证发电装置发电平稳。
调节座32内还设有密封槽323，密封槽323位于矩形通孔321下部，密封槽323内安装有密封圈，通过在密封槽323内设置密封圈可以防止外壳1内部的流体进入电动阀3内部，避免对电动阀3造成损坏。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种管道发电机，包括外壳、流体动力装置和电动阀，所述外壳内限制出相互连通的主流道和流体动力装置容置腔，所述流体动力装置位于流体动力装置容置腔内，所述流体动力装置的流入端与所述主流道的入口连通，流出端与所述主流道的出口连通；所述电动阀能够调节所述流体动力装置的流入端的流量；其特征在于，
所述流体动力装置容置腔的口部盖设安装板；
所述安装板上设有安装孔，所述安装孔内设有发电线圈；
所述流体动力装置包括叶轮，所述叶轮的尾部连接叶轮磁座；
所述安装板远离所述叶轮磁座的一侧转动连接外磁座，所述叶轮磁座上设有第一磁体，所述外磁座上设有第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的磁极相反，且均与所述安装孔的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的管道发电机，其特征在于，所述叶轮与所述叶轮磁座为一体件。
3.根据权利要求1所述的管道发电机，其特征在于，所述叶轮磁座和所述外磁座仅为圆形板，所述第一磁体包括沿所述叶轮磁座的周向均布的多个第一子磁体，所述第二磁体包括沿所述外磁座的周向均布的多个第二子磁体；多个所述第一子磁体和多个所述第二子磁体一一对应且交错布置。
4.根据权利要求1所述的管道发电机，其特征在于，所述安装板上设有外磁座安装板，所述外磁座安装板上设有转轴，所述外磁座通过转轴与所述外磁座安装板转动连接。
5.根据权利要求4所述的管道发电机，其特征在于，所述安装板上设有多个支撑柱，所述支撑柱的第一端连接所述安装板，第二端连接所述外磁座安装板；所述支撑柱位于所述外磁座的外侧。
6.根据权利要求1～5任一所述的管道发电机，其特征在于，
所述电动阀包括阀体、调节座、步进电机、丝杆、连接杆、锥形阀芯和阀板；
所述阀体设置在所述外壳上，且所述阀体的轴线与所述主流道的轴线之间的夹角为锐角，所述阀板设置在主流道内；
所述阀体的口部设有所述调节座，所述步进电机连接在所述调节座上；所述步进电机的输出轴固连所述丝杆的第一端，所述丝杆的第二端通过螺纹连接所述连接杆的第一端，所述连接杆的第二端连接可拆卸连接所述锥形阀芯，所述调节座与所述连接杆之间设有限位结构，所述限位结构能够阻止所述连接杆在所述调节座内转动。
7.根据权利要求6所述的管道发电机，其特征在于，所述连接杆与所述锥形阀芯之间通过螺栓连接。
8.根据权利要求7所述的管道发电机，其特征在于，所述限位结构包括设置在所述调节座内的矩形通孔以及设置在所述连接杆上端的方杆，所述方杆的长度和宽度与所述矩形通孔的尺寸相适配。
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