内联发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用放置于管道流路内的内联叶轮以及放置于流路外部的定子进行发电。
【背景技术】
[0002]包括水和气体管线的供应系统典型地被在压力下提供以确保向终端用户的传递。升高的压力对于传递是必需的，然而这种压力通常不为终端用户所需。同样地，在用于生产或传递碳氢化合物的设施中，这种碳氢化合物，无论是液体或气体，均通过管道在高压下被运载。同样地，煤矿竖井运载压缩空气以使竖井通风。这些供应和生产系统需要显著的能量输入。已有建议是在流体或气体管线内使用超压以尝试降低系统的整体能源成本或使用升高压力以为操作辅助设备提供电力。
[0003]此外，有许多位于家用和商用设施内的配置成运载液体和气体的低压管或管道，其包括雨水落水管、通风管、排气系统和配置成经其运载流体或气体的其它管道，这些低压管或管道可用于发电。同样地，风能可通过使管道与风的流动方向对准得到利用。
[0004]本发明的目的是以减轻或最小化与现有技术相关的问题或至少为公众提供有用选择的方式，利用管道内流体流动的能量并将其转换成电力。
【发明内容】
[0005]在第一方面的广泛形式中，本发明提供一种电力产生装置，包括能定位于管道流路内的能旋转叶轮，该叶轮由沿所述流路流动的流体旋转，叶轮包括磁性部分，该装置进一步包括位于所述流路外部的定子，所述定子响应于所述磁性部分的旋转产生电力。
[0006]安装在叶轮内的磁体的旋转产生旋转的磁场。磁场通量横穿定子内的线圈以在定子内产生电流。用这种方法，电力产生于流过管道的流体的动能。为此目的使用电感耦合具有如下益处:提供能量的变换，而不用直接电导或者使用机械联动，这将会伴随着从管道泄漏流体的风险。
[0007]在一种形式中，叶轮能绕所述管道内的轴的轴线旋转且优选地轴与所述流体流是同轴的。
[0008]在该第一方面的第二广泛形式中，本发明提供一种发电机，包括
[0009]联接器，该联接器包括用于与流体管道流路连接的管，
[0010]叶轮，包括固定到轴的叶片，该叶片的自由端承载磁性部分，
[0011]该轴与管内部的流路对准，轴的第一和第二端由相应第一和第二安装构件相对于管的内表面支撑，和
[0012]定子，连接到管的外部并与磁性部分如此对准以便叶轮的旋转感生出电流。
[0013]叶轮可包括两对或多对相对叶片或可替换地叶片可以其它方式间隔开以提供在轴上的平衡重量分布。
[0014]优选地，叶片是弯曲，该叶片的凹面面向进入的流体流以使旋转效率最大化。
[0015]在一种形式中，装置包括从管道内表面支撑轴的支撑架。叶轮可被安装(journalled)以绕轴旋转，轴为固定的，然而，优选地轴固定到叶轮以与其一起旋转。
[0016]优选地，叶轮的旋转具有最小的摩擦力。因此装置优选包括两个针尖轴承，每个针尖轴承在轴的相应端。每个针尖轴承包括锥形轴梢和支撑架轴承零件，该支撑架轴承零件包括成形为锥形凹陷的轴承面。轴优选地由金属形成，且轴梢可为和与其接合的轴不同的轴承特定金属，或者可能仅是相同的金属但为硬化的。支撑轴承零件由金属形成且优选为非磁性的，例如青铜、黄铜、钛。支撑架优选由塑料形成，因此支撑架轴承可具有固定到支撑架的金属插件的形式。
[0017]叶轮可具有两鳍螺旋桨形状，宽扇区鳍具有整体圆横截面轮廓。相反的鳍可具有带有相反磁极的磁芯，该磁芯到达鳍边缘，在鳍的位置与管道的圆柱壁之间具有最小间隙。
[0018]在另一种形式中，叶轮可具有偶数个磁化叶片，该磁化叶片包含在相对叶片中的相反磁极的磁性部分。应理解，贯穿本说明书，术语鳍和叶片可交换使用，且具有相同的意思。
[0019]在另一种形式中，装置包括连接到管道一端或管道部分的中间的联接器并且包括通道，用于管道流路的流体通过，最优选地用于与流路同轴连接。
[0020]叶轮优选地被安装用于在联接器通道内旋转。
[0021]定子可为自支撑的或附连到管道但优选地在联接器上固定到位。
[0022]优选地，提供一对定子且每个定子相对于放置在联接器的外部的另一个相反放置。尤其取决于所需电输出的性质和流体流的性质，可能期望具有两对或三对放置在管道周围的定子。
[0023]具有若干匝数和线厚度的多匝线圈可提供最有效的输出电压和电流，用于电力的使用和储存。本领域技术人员可改变这些参数的配置以适应它们所应用的目的。
[0024]在一种形式中，管道对于通过其第一端装配叶轮来说不能进入并且管道包括在其径向中心处对于轴的第一端的整体支撑件，管道在第二端是敞开的以通过其装配叶轮和轴，并且为了将轴的第一端和整体支撑件套准，能装配支撑架放置到位以支撑轴的第二端，所述能装配支撑架包括与管道第二端处的卡扣装配构件互补的外围卡扣装配连接，以便能装配支撑架能插入到该第二端，与轴的第二端对准且卡扣装配到位。然而应当理解，支撑架除了通过卡扣装配构件而被固定到位，还可例如通过使用粘合剂或如螺钉的扣件而被固定到位。
[0025]叶轮可具有一组叶片，该组叶片包括两个或多个径向延伸的总体平衡的叶片，这些叶片绕相同的径向平面旋转。可替换地，所述叶轮包括两组或多组在所述轴上轴向隔开的叶片。在提供一组叶片的情况下，则单个定子或多于一个的优选成对的定子将放置在管道外部，与该组叶片的旋转对准。应理解，在具有两组或多组叶片的情况下，则至少一个相应的定子将与每组叶片的磁性部分的旋转位置对准。同样地应理解，叶片可沿着轴的长度交错且不必使叶片等同配对，而是旋转时整个轴为平衡的。多于一个定子将被适当放置。
[0026]可移动叶轮本身可为磁性的或可具有装配其上的磁体。通常，装置的零件可磁性地或电地充电以产生磁场或电磁场。叶轮可由磁性材料构造成，其中叶轮的第一自由边缘带正电并且叶轮的径向相反第二自由边缘带负电。
[0027]多个叶轮可放置在流路内并与相应定子关联，根据装置的需要，串联或并联电连接。
[0028]在不脱离本发明范围的情况下，其它成形的叶轮也被考虑。例如，叶轮可成形为类似螺丝锥，即，具有螺旋形状，磁体嵌入在叶轮的翼内。
[0029]优选地，所述管道由非磁性材料构造成以便其不屏蔽或干扰由磁充电叶轮或外部线圈产生的电磁场或磁场。因此管道可为塑料材料、胶结材料或金属，如铜、钛或其它本领域已知的适于管道运载的流体的金属。读者应理解，来自移动叶轮的能量通过电感耦合转移到无活动零件的定子。
[0030]装置可具有它自身的转动惯量或包括飞轮以积累旋转叶轮的动能。这提供更稳定的旋转速度且因此提供更稳定的来自线圈的输出电压。
[0031]在一种形式中，管道包括一个或多个定向挡板，其将螺旋定向性赋予通过叶轮上游流动的流体。
[0032]挡板可作为单独的零件