CN216157805U - 一种浅浸式管道发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浅浸式管道发电装置，包括壳体，所述壳体安装在管道上，壳体的内腔与管道的内腔相通，所述管道内有流动的流体，所述叶轮组件为滚轮型叶轮组件，所述滚轮型叶轮组件按中心轴线呈水平的方向活动安装在壳体内，所述滚轮型叶轮组件的下部伸入到管道内，且所述滚轮型叶轮组件的下部浸入到管道内的流体中。管道内液体流动时，流体的动能损失用来驱动叶轮，通过带动转子发电。本实用新型在管道内流体高速时不受影响，故障率小，流体低速不影响发电，制造成本低，使用寿命长。

Description

一种浅浸式管道发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用管道内流动的液体、气体进行驱动发电的装置。

背景技术

目前市场上的管道剂量表如水表、油表、燃气表均可以实现数字上传，采集数据后通过无线模块发送到平台。但由于不便于采用有线供电，而采用内置电池供电，电池容量又不够大，往往只能一天上传一次数据或几天上传一次数据，不能实现大数据。导致水务行业不能实现数字水务，石油行业不能实现数字石油，燃气行业不能实现数字燃气。因此，有必要对压力管道内的流体稍作利用来发电。

利用管道流体发电的专利不少，设计的转子多数为涡轮式，即使是非涡轮式，其叶片或涡轮全部浸泡在流体内，还有部分固定叶片或涡轮的固定件也浸泡在流体内。这样减少了管道内的空间，一定程度上影响了管道内流体的流速或流量。而浸泡在流体中的叶轮或涡轮使用过程中也受到流体流速的影响，当流体速度过高或产生水锤效应时会冲击叶片，对叶片乃至整个发电组间造成损坏，而流速过低时又会导致无法转动。有些发电机中的磁性物质或轴承中的润滑材料会与流体直接接触导致磁性物质或润滑材料污染流体。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管道发电装置，用于解决现有技术中管道发电机存在影响管道流体流速或流量、设备容易损坏等问题。

本实用新型的管道发电装置采用如下的技术方案：

一种浅浸式管道发电装置，包括壳体、叶轮组件、永磁体组件、线圈组件、稳压电路、电源线,所述稳压电路安装在壳体内部或外部，所述稳压电路的一端与电源线相连，所述稳压电路的另一端与线圈组件相连，所述线圈组件固定安装在壳体内，所述永磁体组件固定安装在叶轮组件上，所述叶轮组件转动时带动永磁体组件及磁场旋转，其特征在于：所述壳体为顶端封闭底端开口的空心壳体结构，所述壳体安装在管道上，壳体的内腔与管道的内腔相通，所述管道内有流动的流体，所述叶轮组件为滚轮型叶轮组件，所述滚轮型叶轮组件按中心轴线呈水平的方向活动安装在壳体内，所述滚轮型叶轮组件的下部伸入到管道内，且所述滚轮型叶轮组件的下部浸入到管道内的流体中。

优选的，所述滚轮型叶轮组件包括叶轮、中心轴、叶片，所述叶轮固定安装在中心轴上，所述中心轴位于叶轮的中心轴线上，所述叶轮的周边均匀安装有若干叶片，所述叶片为长方形叶片、扇形叶片、螺旋线叶片、弧形叶片中的一种。

优选的，所述滚轮型叶轮组件的中心轴线以下的叶轮部分及叶片浸入到管道内的流体中，管道内的流体带动滚轮型叶轮组件旋转。

优选的，所述线圈组件由左线圈单元、右线圈单元构成，所述左线圈单元、右线圈单元结构相同，均由若干线圈及铁芯组成，所述线圈缠绕在铁芯上；所述左线圈单元、右线圈单元对称设置在滚轮型叶轮组件的两侧。

优选的，所述滚轮型叶轮组件的两侧设有左安装板、右安装板，滚轮型叶轮组件的中心轴的两端分别通过轴承安装在左安装板、右安装板上，所述左安装板、右安装板互相平行，所述左安装板的内部或表面固定安装有左线圈单元件，所述右安装板的内部或表面固定安装有右线圈单元件。

优选的，所述永磁体组件由若干永磁铁组成，所述永磁体组件为圆柱形永磁铁、长方体永磁铁、枕形永磁铁、马鞍形永磁铁、鼓形永磁铁，所述永磁体组件固定安装在滚轮型叶轮组件上。

优选的，所述永磁体组件镶嵌在滚轮型叶轮组件的叶轮中，且所述永磁体组件均匀环绕在中心轴的四周，所述永磁体组件的两端分别与线圈组件的左线圈单元、右线圈单元对应。

作为另一优选，所述永磁体组件由左永磁体单元、右永磁体单元组成，所述左永磁体单元、右永磁体单元结构相同，所述左永磁体单元、右永磁体单元分别对称安装在中心轴上，所述中心轴的两端穿过左永磁体单元、右永磁体单元与左安装板、右安装板中的轴承相连；所述左线圈单元、右线圈单元对称设置在滚轮型叶轮组件的两侧的左安装板、右安装板上，所述左永磁体单元与左安装板上安装的左线圈单元相对应，所述右永磁体单元与右安装板上安装的右线圈单元相对应，所述左线圈单元、右线圈单元均由若干带铁芯的线圈呈环形排列组成。

优选的，所述左安装板、右安装板通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体内部的顶侧或壳体内部的左右两侧；或者所述左安装板、右安装板的上端平行安装在固定板上，所述固定板通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体内部的顶侧。

优选的，所述管道上部设有一个连通孔，所述壳体通过焊接、胶接或抱箍固定的方式安装在管道的连通孔上，所述壳体为顶端封闭底端开口的长方形空心壳体，所述壳体的顶端为密封设计，所述壳体的底端与管道密封相连，壳体的内腔与管道的内腔通过连通孔连接相通。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型发电装置采用滚轮式叶轮设计，安装后仅仅只有叶轮浸入管道内的流体，流体损失的能量绝大部分用于发电，而且，滚轮式叶轮组件对能耗损失小，能电转换率高，发电效率高。

2、本实用新型的叶轮垂直面对流体，流体冲击叶片时，由于叶轮不断滚动，无论流体的流速或冲击的大小，轴承不受影响。滚轮式叶轮易于实现转子转动，流体低流速也不影响发电，只是发电量减少而已。这种结构设计，对管道内流体的适应性强，故障率低。

3、本实用新型的叶轮下部浸入到管道内的流体中，不同于现有的发电装置将叶片或涡轮全部浸泡在流体内，对管道内部的流体不会形成大的干扰和阻碍。管道内液体流动时，流体的动能损失用来驱动叶轮，通过带动永磁组件一起旋转，与固定的线圈组件形成磁力线切割，从而产生电流。本实用新型结构简单，防水性能好；管道内流体高速对叶轮不影响，故障率小；流体低速不影响发电，能稳定供电；发电效率高，制造成本低，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型安装在管道上的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的左视图。

图3是图2中A-A剖视图。

图4是本实用新型实施例二的左视图。

图5是图4中B-B剖视图。

附图中： 1—壳体， 2—叶轮组件， 3—永磁体组件， 4—线圈组件， 5—稳压电路， 6—电源线， 7—叶轮， 8—中心轴， 9—叶片， 10—管道， 11—连通孔， 12—左线圈单元， 13—右线圈单元， 14—左安装板， 15—右安装板， 16—固定板， 17—轴承， 18—圆形通孔， 19—线圈， 20—铁芯， 21—左永磁体单元， 22—右永磁体单元， 23—圆柱形永磁铁， 24—凹槽， 25—轴承孔。

具体实施方式

为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种浅浸式管道发电装置，包括壳体1、叶轮组件2、永磁体组件3、线圈组件4、稳压电路5、电源线6。所述稳压电路5安装在壳体1内部或外部，所述稳压电路5的一端与电源线6相连，所述稳压电路5的另一端与线圈组件4相连，所述线圈组件4固定安装在壳体1内，所述永磁体组件3固定安装在叶轮组件2上，所述叶轮组件2转动时带动永磁体组件3及磁场旋转。

所述壳体1为顶端封闭底端开口的长方形空心壳体1结构，所述壳体1为金属壳体1或塑料壳体1。所述壳体1安装在管道10上，所述管道10是采用金属材料或塑料制作的圆形管道10或方形管道10，管道10内有流动的流体，所述流体为水流、气流或其它液流，或江水、河水、自来水、天然气、液化气等。所述管道10上部开有一个圆形或方形的连通孔11，所述壳体1通过焊接、胶接、抱箍固定或其它方式安装在管道10上。所述壳体1的顶端为密封设计，壳体1的底端与管道10通过焊接或胶接密封相连，壳体1的内腔与管道10的内腔通过连通孔11连接相通。

所述叶轮组件2为滚轮型叶轮组件2，所述滚轮型叶轮组件2按中心轴8线呈水平的方向活动安装在壳体1内，所述滚轮型叶轮组件2的下部伸入到管道10内，且所述滚轮型叶轮组件2的下部浸入到管道10内的流体中。

所述滚轮型叶轮组件2包括叶轮7、中心轴8、叶片9。所述叶轮7为金属叶轮或塑料叶轮，叶轮7通过花键连接、焊接、注塑或其它方式固定安装在中心轴8上，所述中心轴8位于叶轮7的中心轴8线上。所述叶轮7的圆周面上通过焊接、注塑或其它方式均匀安装有若干叶片9，所述叶片9为长方形叶片、扇形叶片、螺旋线叶片、弧形叶片或其它叶片。所述滚轮型叶轮组件2的中心轴8线以下的叶轮7部分及叶片9浸入到管道10内的流体中，管道10内的流体带动滚轮型叶轮组件2旋转。

所述滚轮型叶轮组件2的两侧设有左安装板14、右安装板15，所述左安装板14、右安装板15为金属板、塑料板或其它材料制作的长方形板。所述左安装板14、右安装板15的上端分别与固定板16的两端通过焊接、注塑、胶接或其它方式固定相连。所述固定板16通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体1内部的顶侧。需要说明的是，所述左安装板14、右安装板15也可以通过焊接、胶接或螺钉固定的方式直接安装在壳体1内部的顶侧或壳体1内部的左右两侧。滚轮型叶轮组件2的中心轴8的两端分别通过轴承17安装在左安装板14、右安装板15上，所述左安装板14、右安装板15互相平行。

所述线圈组件4由左线圈单元12、右线圈单元13构成，所述左线圈单元12、右线圈单元13结构相同，均由若干线圈19及铁芯20组成，所述线圈19缠绕在铁芯20上；所述左线圈单元12、右线圈单元13对称设置在滚轮型叶轮组件2的两侧的左安装板14、右安装板15上。所述左线圈单元12、右线圈单元13的表面均采用绝缘胶密封、绝缘材料包裹或绝缘漆涂层包覆。所述左线圈单元12件通过镶嵌、胶接、绝缘支架固定或其它方式安装在左安装板14的内部或表面，所述右线圈单元13件通过镶嵌、胶接、绝缘支架固定或其它方式安装在右安装板15的内部或表面。

如图2、图3所示，所述永磁体组件3由若干永磁铁组成，所述永磁体组件3为圆柱形永磁铁23、长方体永磁铁、枕形永磁铁、马鞍形永磁铁、鼓形永磁铁，所述永磁体组件3固定安装在滚轮型叶轮组件2上。在本实施例中，所述永磁体组件3由若干圆柱形永磁铁23组成，所述滚轮型叶轮组件2的叶轮7上开有若干圆形通孔18，所述圆形通孔18呈环形阵列布置在叶轮7的中心轴8的外围，所述圆形通孔18与圆柱形永磁铁23相适配。所述圆柱形永磁铁23通过胶粘、镶嵌、螺纹连接或其它方式安装在滚轮型叶轮组件2的叶轮7的圆形通孔18内，所述圆柱形永磁铁23均匀环绕在中心轴8的四周，所述圆柱形永磁铁23的两端分别与线圈组件4的左线圈单元12、右线圈单元13对应。

实施例2

如图1、图4、图5所示，一种浅浸式管道发电装置，包括壳体1、叶轮组件2、永磁体组件3、线圈组件4、稳压电路5、电源线6。所述稳压电路5安装在壳体1内部或外部，所述稳压电路5的一端与电源线6相连，所述稳压电路5的另一端与线圈组件4相连，所述线圈组件4固定安装在壳体1内。所述永磁体组件3、线圈组件4、稳压电路5均进行防水处理。

所述壳体1为顶端封闭底端开口的长方形空心壳体1结构，所述壳体1为金属壳体1或塑料壳体1。所述壳体1安装在管道10上，所述管道10是采用金属材料或塑料制作的圆形管道10或方形管道10，管道10内有流动的流体，所述流体为水流、气流或其它液流，或江水、河水、自来水、天然气、液化气等。所述管道10上部开有一个圆形或方形的通孔，所述壳体1通过焊接、胶接、抱箍固定或其它方式安装在管道10的通孔上。所述壳体1的顶端为密封设计，壳体1的底端与管道10密封相连，壳体1的内腔与管道10的内腔通过通孔连接相通。

所述叶轮组件2为滚轮型叶轮组件2，所述滚轮型叶轮组件2按中心轴8线呈水平的方向活动安装在壳体1内，所述滚轮型叶轮组件2的下部伸入到管道10内，且所述滚轮型叶轮组件2的下部浸入到管道10内的流体中。

所述滚轮型叶轮组件2包括叶轮7、中心轴8、叶片9。所述叶轮7为金属叶轮7或塑料叶轮7，叶轮7通过花键连接、焊接、注塑或其它方式固定安装在中心轴8上，所述中心轴8位于叶轮7的中心轴8线上。所述叶轮7的圆周面上通过焊接、注塑或其它方式均匀安装有若干叶片9，所述叶片9为长方形叶片9、扇形叶片9、螺旋线叶片9、弧形叶片9或其它叶片9。安装时，滚轮型叶轮组件2的中心轴8线以下部分低于管道10顶部的内壁，确保滚轮型叶轮组件2的中心轴8线以下的叶轮7部分及叶片9浸入到管道10内的流体中，管道10内的流体带动滚轮型叶轮组件2旋转。

所述滚轮型叶轮组件2的两侧设有左安装板14、右安装板15，所述左安装板14、右安装板15为金属板、塑料板或其它材料制作的长方形板。所述左安装板14、右安装板15的上端分别与固定板16的两端通过焊接、注塑、胶接或其它方式固定相连，所述左安装板14、右安装板15互相平行。所述固定板16通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体1内部的顶侧。

所述线圈组件4由左线圈单元12、右线圈单元13构成，所述左线圈单元12、右线圈单元13结构相同，均由若干带铁芯20的线圈19组成，所述左线圈单元12、右线圈单元13的表面均采用绝缘胶密封、绝缘材料包裹或绝缘漆涂层包覆。所述左线圈单元12、右线圈单元13对称设置在滚轮型叶轮组件2的两侧的左安装板14、右安装板15上。所述左安装板14、右安装板15上均设有圆形的凹槽24，所述带铁芯20的线圈19呈环形阵列通过胶接、焊接或其它方式固定在凹槽24的内侧。所述凹槽24的中心设有轴承孔25，所述轴承孔25内安装有轴承17。

所述永磁体组件3由左永磁体单元21、右永磁体单元22组成，所述左永磁体单元21、右永磁体单元22结构相同，所述左永磁体单元21、右永磁体单元22均为一个整块的永磁铁。所述左永磁体单元21、右永磁体单元22分别安装在中心轴8的两端，所述中心轴8的两端穿过左永磁体单元21、右永磁体单元22与左安装板14、右安装板15中的轴承17相连。所述左永磁体单元21与左安装板14上安装的左线圈单元12相对应，所述右永磁体单元22与右安装板15上安装的右线圈单元13相对应。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范内。

Claims (10)

1.一种浅浸式管道发电装置，包括壳体、叶轮组件、永磁体组件、线圈组件、稳压电路、电源线,所述稳压电路安装在壳体内部或外部，所述稳压电路的一端与电源线相连，所述稳压电路的另一端与线圈组件相连，所述线圈组件固定安装在壳体内，所述永磁体组件固定安装在叶轮组件上，所述叶轮组件转动时带动永磁体组件及磁场旋转，其特征在于：所述壳体为顶端封闭底端开口的空心壳体结构，所述壳体安装在管道上，壳体的内腔与管道的内腔相通，所述管道内有流动的流体，所述叶轮组件为滚轮型叶轮组件，所述滚轮型叶轮组件按中心轴线呈水平的方向活动安装在壳体内，所述滚轮型叶轮组件的下部伸入到管道内，且所述滚轮型叶轮组件的下部浸入到管道内的流体中。

2.根据权利要求1所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述滚轮型叶轮组件包括叶轮、中心轴、叶片，所述叶轮固定安装在中心轴上，所述中心轴位于叶轮的中心轴线上，所述叶轮的周边均匀安装有若干叶片，所述叶片为长方形叶片、扇形叶片、螺旋线叶片、弧形叶片中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述滚轮型叶轮组件的中心轴线以下的叶轮部分及叶片浸入到管道内的流体中，管道内的流体带动滚轮型叶轮组件旋转。

4.根据权利要求1所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述线圈组件由左线圈单元、右线圈单元构成，所述左线圈单元、右线圈单元结构相同，均由若干线圈及铁芯组成，所述线圈缠绕在铁芯上；所述左线圈单元、右线圈单元对称设置在滚轮型叶轮组件的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述滚轮型叶轮组件的两侧设有左安装板、右安装板，滚轮型叶轮组件的中心轴的两端分别通过轴承安装在左安装板、右安装板上，所述左安装板、右安装板互相平行，所述左安装板的内部或表面固定安装有左线圈单元件，所述右安装板的内部或表面固定安装有右线圈单元件。

6.根据权利要求1所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述永磁体组件由若干永磁铁组成，所述永磁体组件为圆柱形永磁铁、长方体永磁铁、枕形永磁铁、马鞍形永磁铁、鼓形永磁铁，所述永磁体组件固定安装在滚轮型叶轮组件上。

7.根据权利要求6所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述永磁体组件镶嵌在滚轮型叶轮组件的叶轮中，且所述永磁体组件均匀环绕在中心轴的四周，所述永磁体组件的两端分别与线圈组件的左线圈单元、右线圈单元对应。

8.根据权利要求7所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述永磁体组件由左永磁体单元、右永磁体单元组成，所述左永磁体单元、右永磁体单元结构相同，所述左永磁体单元、右永磁体单元分别对称安装在中心轴上，所述中心轴的两端穿过左永磁体单元、右永磁体单元与左安装板、右安装板中的轴承相连；所述左线圈单元、右线圈单元对称设置在滚轮型叶轮组件的两侧的左安装板、右安装板上，所述左永磁体单元与左安装板上安装的左线圈单元相对应，所述右永磁体单元与右安装板上安装的右线圈单元相对应，所述左线圈单元、右线圈单元均由若干带铁芯的线圈呈环形排列组成。

9.根据权利要求8所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述左安装板、右安装板通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体内部的顶侧或壳体内部的左右两侧；或者所述左安装板、右安装板的上端平行安装在固定板上，所述固定板通过焊接、胶接或螺钉固定的方式安装在壳体内部的顶侧。

10.根据权利要求1所述的一种浅浸式管道发电装置，其特征在于：所述管道上部设有一个连通孔，所述壳体通过焊接、胶接或抱箍固定的方式安装在管道的连通孔上，所述壳体为顶端封闭底端开口的长方形空心壳体，所述壳体的顶端为密封设计，所述壳体的底端与管道密封相连，壳体的内腔与管道的内腔通过连通孔连接相通。

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