CN205647176U - 磁感应管道发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁感应管道发电机，包括管道、线圈组件、永磁体组件，线圈组件、永磁体组件分别位于管道内壁的内外两侧。本实用新型管道发电机可以作为一个完整的单元件接入使用，利用管道内流体的动能，带动永磁体和线圈发生相对切割磁感应线运动，从而产生电流进行发电，只要有流体流速即能不间断地进行发电；产生的电能能够提供给计量表计的集成模块进行发射信号，输出功率大，可以单独发射到总接收点，提高了数据传输的可靠性，甚至能够为照明、输送管道上的报警系统和信号控制系统等提供可靠的电源保证；电流输出可以无需破坏管道的完整性，没有管道壁面泄漏的隐患。

Description

磁感应管道发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别是一种利用管道内流动的液相、气相流体进行驱动发电的装置。

背景技术

当前市场上的燃气表的计数读取，大多是采用人工抄表，成本高，不方便，不能随时统计大数据。也有在燃气表中集成模块通过无线发射读取计数的，发射依靠的电源是燃气表内内置的电池，由于燃气表体积和成本问题，导致电池功率不足以使用到燃气表的更换期(五年以上)，另一方面，为了节约采集数据的电能，发射间隔时间较长，发射功率小，有效距离只有几米，以串联接棒的方式传输收集数据，一旦有一个燃气表坏了或者断电了，那么前面的一串数据都将丢失。如果对燃气表外接供电电源将不能通过安全验收。

当前使用的水表大多是机械表，也是采用人工抄数，成本高，不方便，不能随时统计大数据。

目前石油长距离数百公里甚至数千公里输送管道是用电池供电发射数据，电池外接太阳能发电和风力发电机供电，但都不可靠，经常无信号就得人工去抢修，不能持续发电一直困扰着该行业。天然气、化工输送管道也是同样的问题。

目前虽然也有用于提供电源的管道发电机，主要是将整套发电机装在管道内，通过液相、气相流体流动的动能进行发电，但是对于易燃流体，存在燃爆的安全隐患，并且需要在管道上破孔将电力输出，因此还需要解决管道的密封性问题，存在漏气、漏液的隐患，整套发电机体积大，放在管道内阻力大，故未普及。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用管道内流动的液相、气相流体进行驱动发电的管道发电机，作为电源具有较高的安全性、完整性、可靠性。

技术方案：一种磁感应管道发电机，包括管道、线圈组件、永磁体组件，线圈组件、永磁体组件分别位于管道内壁的内外两侧。

其一，线圈组件位于管道内壁的外侧，包括线圈；永磁体组件位于管道内壁的内侧，包括永磁体、轴、固定支架、涡轮，轴穿过涡轮、永磁体且与两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转。

其二，永磁体组件位于管道内壁的外侧，包括永磁体；线圈组件位于管道内壁的内侧，包括线圈、轴、固定支架、涡轮，轴穿过涡轮、线圈且与两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转。

其三，线圈组件位于管道内壁的外侧，包括线圈；永磁体组件位于管道内壁的内侧，包括永磁体、轴、固定支架，轴穿过永磁体且两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转，永磁体中开设有流体通过产生扭矩的通道。永磁体包括外圈和内芯两层，外圈是永磁铁。

其四，永磁体组件位于管道内壁的外侧，包括永磁体；线圈组件位于管道内壁的内侧，包括线圈、轴、固定支架，轴穿过线圈且两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转，线圈中开设有流体通过产生扭矩的通道。线圈包括外圈和内芯两层，外圈是导线。

以上四种具体结构中，最佳的，线圈组件位于管道内壁的外侧，永磁体组件位于管道内壁的内侧，线圈产生的电流则无需破坏管道的完整性，即能输出，不会产生管道壁面漏气、漏液的隐患。

固定支架为防腐耐磨塑料件或金属件，轴为不锈钢件，可以加装不锈钢轴承，轴转动时，减少阻力。

位于管道内壁外侧的线圈组件或永磁体组件可以制成与管道集成为一体。

管道两端为螺纹连接结构，使本实用新型管道发电机可以作为一个完整的单元件，在任意位置接入安装，也方便维修和更换。

管道壁外还设置有储电元件、输电插座，储电元件可以将管道发电机产生的电能进行存储，输电插座可以作为电源为外接用电器进行供电。

永磁体或线圈中开设的流体通过产生扭矩的通道，与永磁体或线圈的中心轴孔呈空间相交，通道与中心轴孔不平行即可在流体流经通道时产生扭矩，带动永磁体或线圈转动。通道可以是直筒状或者回转状，其中心线为直线或螺旋回转，在周向上发生偏转，起到增大扭矩的目的，但是偏转角度也不应过大，在周向上偏转角度最好不超过90°，否则特别是对于回转状通道，会增加流体在通道中的流动阻力。

流体通过产生扭矩的通道其横截面一致或不一致。

流体通过产生扭矩的通道可以不止一条，开设有若干条，但是各条通道的偏转方向应基本保持一致，在整体上起到增大扭矩的目的。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是：管道发电机可以作为一个完整的单元件接入使用，利用管道内流体的动能，带动永磁体和线圈发生相对切割磁感应线运动，从而产生电流进行发电，只要有流体流速即能不间断地进行发电；产生的电能能够提供给石油、燃气表、水表等管道中计量表计的集成模块进行发射信号，输出功率大，随时发电保证供电大功率发射器所需的功率，可以单独发射到总接收点，而不需要串联传输，提高了数据传输的可靠性，甚至能够为照明、输送管道上的报警系统和信号控制系统等提供可靠的电源保证；电流输出可以无需破坏管道的完整性，没有管道壁面泄漏的隐患。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为固定支架的主视图；

图3为实施例3的结构示意图；

图4为图3中永磁体的上端面示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图中箭头所示为流体流向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例1

一种磁感应管道发电机，如附图1所示，包括管道1、线圈组件、永磁体组件，线圈组件位于管道1内壁的外侧，永磁体组件位于管道1内壁的内侧。管道1是非导电体，可以是塑料件等。线圈组件包括线圈2，线圈2可以是周向包覆于管道1的外壁面上，也可以是周向包覆且嵌入到管道1的壁面内，使线圈2和管道1两者结合成为一体。永磁体组件包括永磁体3、轴4、固定支架5、涡轮6，轴4穿过涡轮6和永磁体3并与两者固定，固定支架5如附图2所示，是辐盘式结构，开设有流通孔51，固定支架5与管道1内壁径向固定，轴4与固定支架5连接并且轴4能够旋转，固定支架5为防腐耐磨塑料件或金属件，轴4为不锈钢件，可装不锈钢轴承，轴转动时，减少阻力。

流体在管道内流动，作用于涡轮而带动涡轮转动，通过与涡轮固定连接的轴带动永磁体一起转动，从而切割线圈磁感应线，产生电流。

轴转动时，不会在管道内产生电流，保证了管道内的安全性。线圈在管道外部，产生的电流无需破坏管道壁面即能输出，不会产生管道壁面泄漏的隐患，即使管道外部发生故障也不会造成安全隐患。

管道1壁外还设置有储电元件7，可以是存电电容或电池，用于存储管道发电机产生的电能；管道1壁外还设置有输电插座8，可提供外供电源插口，为外接用电器进行供电，可根据需要输出12V、24V、36V等所需的电流；管道1两端为连接螺纹9，可以是内螺纹、外螺纹，使本实用新型管道发电机成为一个完整的单元件，可以任意接入所需安装管道或地方，也方便维修和更换，为了减少阻力，本单元件内径可比接入管道内径大，但连接口尺寸为管道的直径，以减少管道内流体的阻力。

实施例2

与实施例1的区别在于，互换线圈和永磁体的位置，即：线圈组件包括线圈、轴、固定支架、涡轮，线圈是封闭固化的，触点是防爆的，永磁体组件包括永磁体，永磁体组件位于管道内壁的外侧，线圈组件位于管道内壁的内侧。

流体在管道内流动，作用于涡轮带动涡轮转动，通过与涡轮固定连接的轴带动线圈一起转动，使永磁体相对线圈切割磁感应线，产生电流。管道内部线圈产生的电流需要用电线在管道壁开孔引出到管道外部，且将壁面开孔处用环氧树脂封闭。

实施例3

一种磁感应管道发电机，如附图3所示，包括管道1、线圈组件、永磁体组件，线圈组件位于管道1内壁的外侧，永磁体组件位于管道1内壁的内侧。管道1是非导电体，可以是塑料件等。线圈组件包括线圈2，线圈2可以是周向包覆于管道1的外壁面上，也可以是周向包覆且嵌入到管道1的壁面内，使线圈2和管道1两者结合成为一体。永磁体组件包括永磁体3＇、轴4、固定支架5，轴4穿过永磁体3＇并与其固定，固定支架5如附图2所示，是辐盘式结构，开设有流通孔51，固定支架5与管道1内壁径向固定，轴4与固定支架5连接并且轴4能够旋转，固定支架5为防腐耐磨塑料件，轴4为不锈钢件或金属件，轴4为不锈钢件，可装不锈钢轴承，轴转动时，减少阻力。

如附图4-6所示，永磁体3＇中开设有通道，通道可以是若干条31-a、31-b、31-c、31-d等，流体流经通道时，要能够产生扭矩，从而带动永磁体转动。通常而言，永磁体是柱体结构，轴4是穿过永磁体的中心轴孔32的，轴4与管道1的中心线是重合的，因此通道与永磁体的中心轴孔32应不平行，在空间上是相交的即可，开设有多条通道时，应使各条通道的偏转方向基本保持一致，在流速相同时，在整体上起到增大扭矩的目的，提高发电功率。

通道可以是直筒状或者回转状，其中心线为直线或螺旋回转，在周向上发生偏转，可以起到增大扭矩的目的，但是回转角度也不应过大，最好不超过90°，否则会增加流体在通道中的流动阻力，特别是回转状的通道，流动阻力增大对扭矩反而起到反作用。通道其本身可以是横截面一致或不一致，直筒状、横截面一致的通道便于加工制造，也便于定量设计计算扭矩、发电功率等。

永磁体3＇的外径与管道1的内径之间具有间隙，可使永磁体3＇尽量靠近管道1的内壁，更接近管道1内壁外侧的线圈2，从而增大输出电流。永磁体3＇可制成外圈和内芯的组合结构，外圈是永磁铁，内芯可以为塑料件等，以减轻重量，易加工。

流体在管道内流动，流体流经永磁体中的通道，直接带动永磁体和轴转动，从而切割线圈磁感应线，产生电流，而无需再以涡轮带动永磁体转动。

轴转动时，不会在管道内产生电流，保证了管道内的安全性。线圈在管道外部，产生的电流无需破坏管道壁面即能输出，不会产生管道壁面泄漏的隐患，即使管道外部发生故障也不会造成安全隐患。

管道1壁外还设置有储电元件7，可以是存电电容或电池，用于存储管道发电机产生的电能；管道1壁外还设置有输电插座8，可提供外供电源插口，为外接用电器进行供电，可根据需要输出12V、24V、36V等所需的电流；管道1两端为连接螺纹9，可以是内螺纹、外螺纹，使本实用新型管道发电机成为一个完整的单元件，可以任意接入所需安装管道或地方，也方便维修和更换，为了减少阻力，本单元件内径可比接入管道内径大，但连接口尺寸为管道的直径，以减少管道内流体的阻力。

实施例4

与实施例3的区别在于，互换线圈和永磁体的位置，即：线圈组件包括线圈、轴、固定支架，线圈是封闭固化的，触点是防爆的，永磁体组件包括永磁体，永磁体组件位于管道内壁的外侧，线圈组件位于管道内壁的内侧。

线圈中开设有通道，其开设原理、结构、作用、效果，与实施例3中永磁体3＇中开设的通道相同。线圈可制成外圈和内芯的组合结构，外圈是绕组的导线，内芯可以为塑料件等，以减轻重量，易加工。

流体在管道内流动，流体流经线圈中的通道，直接带动线圈和轴转动，使永磁体相对线圈切割磁感应线，产生电流，而无需再以涡轮带动线圈转动。管道内部线圈产生的电流需要用电线在管道壁开孔引出到管道外部，且将壁面开孔处用环氧树脂封闭。

Claims (16)

1.一种磁感应管道发电机，其特征在于：包括管道、线圈组件、永磁体组件，线圈组件、永磁体组件分别位于管道内壁的内外两侧。

2.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：线圈组件位于管道内壁的外侧，包括线圈；永磁体组件位于管道内壁的内侧，包括永磁体、轴、固定支架、涡轮，轴穿过涡轮、永磁体且与两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转。

3.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：永磁体组件位于管道内壁的外侧，包括永磁体；线圈组件位于管道内壁的内侧，包括线圈、轴、固定支架、涡轮，轴穿过涡轮、线圈且与两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转。

4.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：线圈组件位于管道内壁的外侧，包括线圈；永磁体组件位于管道内壁的内侧，包括永磁体、轴、固定支架，轴穿过永磁体且两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转，永磁体中开设有流体通过产生扭矩的通道。

5.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：永磁体组件位于管道内壁的外侧，包括永磁体；线圈组件位于管道内壁的内侧，包括线圈、轴、固定支架，轴穿过线圈且两者固定，固定支架固定于管道径向，轴与固定支架连接并能够旋转，线圈中开设有流体通过产生扭矩的通道。

6.根据权利要求2-5任一所述的磁感应管道发电机，其特征在于：固定支架为防腐耐磨塑料件或金属件，轴为不锈钢件。

7.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：位于管道内壁外侧的线圈组件或永磁体组件与管道集成为一体。

8.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：管道两端为螺纹连接结构。

9.根据权利要求1所述的磁感应管道发电机，其特征在于：管道壁外还设置有储电元件、输电插座。

10.根据权利要求4所述的磁感应管道发电机，其特征在于：永磁体包括外圈和内芯两层，外圈是永磁铁。

11.根据权利要求5所述的磁感应管道发电机，其特征在于：线圈包括外圈和内芯两层，外圈是导线。

12.根据权利要求4-5任一所述的磁感应管道发电机，其特征在于：流体通过产生扭矩的通道与永磁体或线圈的中心轴孔呈空间相交。

13.根据权利要求12所述的磁感应管道发电机，其特征在于：通道为直筒状或者回转状。

14.根据权利要求4-5任一所述的磁感应管道发电机，其特征在于：流体通过产生扭矩的通道其横截面一致或不一致。

15.根据权利要求4-5任一所述的磁感应管道发电机，其特征在于：流体通过产生扭矩的通道大于一条，各条通道的偏转方向基本保持一致。

16.根据权利要求12所述的磁感应管道发电机，其特征在于：通道在周向上偏转角度不超过90°。