一种用于管道内检测的自发电系统的制作方法

本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种用于管道内检测的自发电系统。

背景技术：

输送石油的输油管道以及输送天然气的输气管道均为国家输送油气的管道，被称为国家能源大动脉，对于保障国家能源供应具有重要意义。

随着管道服役进入老龄化，由于腐蚀和应力作用，管道内部会出现各种类型的缺陷。因此，需要定期对管道内部进行有效检测，以及时排除管道内部的缺陷，进而减少管道破裂事故的发生。

目前，通常采用检测器检测管道内部的缺陷。为实现检测器的正常运行，检测器采用内置电池为检测器的检测单元和控制系统供电。由于内置电池所携带的电量有限，因而检测器在管道内部运行一段时间后就需要进行维护，以更换内置电池。更换内置电池后再进行下一段管道的内部检测。由此，电池容量有限的内置电池对检测器的检测里程产生了一定局限性，导致检测效率较低。另外，检测管道内部缺陷的检测器所使用的内置电池的成本较高，因而大量内置电池的更换导致检测成本较高。

技术实现要素：

本发明提供一种用于管道内检测的自发电系统，以解决现有检测管道内部缺陷的检测器因频繁更换内置电池而导致检测效率较低的问题。

本发明提供一种用于管道内检测的自发电系统，包括发电舱本体、位于所述发电舱本体内部的充放电组件以及均位于所述发电舱本体外部的自发电组件和开关；所述充放电组件分别电连接所述自发电组件和所述开关；所述自发电组件沿管道内壁摩擦转动。

优选地，所述自发电组件包括发电线圈和轮组，所述轮组上设有磁钢；所述轮组沿所述管道内壁摩擦转动，所述发电线圈切割所述磁钢的磁力线；所述发电线圈通过引出线电连接所述充放电组件。

优选地，所述自发电组件还包括设置在所述发电舱本体外部的底座以及与所述底座活动连接的支臂；所述支臂上设有所述发电线圈和所述轮组，所述轮组位于所述支臂的端部，且所述轮组在所述支臂上转动。

优选地，所述支臂的两侧分别活动设有连杆，所述连杆上设有弹簧；所述连杆和所述弹簧之间设有限位件；部分所述限位件位于所述支臂的下方。

优选地，所述轮组包括中间钢轮以及位于所述中间钢轮两侧的副轮，所述中间钢轮和所述副轮同轴转动；所述副轮的外周边上设有多个槽口，所述槽口内部填充所述磁钢。

优选地，所述发电舱本体外部至少设置两组所述自发电组件。

优选地，所述充放电组件包括电池底座和固定板；所述电池底座分别与所述固定板、所述发电舱本体的端盖固定连接；所述电池底座和所述固定板之间设有电池；所述固定板上设有转换电路板，所述转换电路板分别电连接所述电池和所述自发电组件。

优选地，所述端盖与所述电池底座之间设有密封圈。

优选地，所述发电舱本体的两个端部均设有支撑皮碗和支撑板，所述支撑皮碗位于所述发电舱本体和所述支撑板之间。

优选地，所述发电舱本体的端部设有万向节，所述万向节连接检测器。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供的用于管道内检测的自发电系统中，轮组沿管道内壁摩擦转动时，带动轮组上的磁钢转动。磁钢的转动使得发电线圈切割磁钢的磁力线，发电线圈中的磁通量发生变化，进而发电线圈中产生交流电。发电线圈产生的交流电通过引出线引入到充放电组件中，进而由充放电组件对检测器进行充电，实现天然气、石油等运输管道内检测时检测器的自发充电，有效延长检测器的工作里程和连续工作时间。在自发电系统正常工作的前提下，检测器能够实时充电，延长检修器工作时长，大大提高了检测器的检测效率。本申请提供的自发电系统结构简单可靠，能够根据管道的直径设置不同数量的自发电组件，提高自发电系统的经济适用性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，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用于管道内检测的自发电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自发电组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的轮组的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的充放电组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用于管道内检测的自发电系统的工作状态图；

符号表示：

01-发电舱本体，02-充放电组件，03-自发电组件，04-开关，05-管道；

1-发电线圈，2-轮组，3-引出线，4-底座，5-支臂，6-连杆，7-弹簧，8-限位件，9-电池底座，10-固定板，11-端盖，12-电池，13-转换电路板，14-密封圈，15-支撑皮碗，16-支撑板，17-万向节，18-第一连接轴，19-第二连接轴，20-螺钉，21-第三连接轴，22-紧固件，23-输入充电线，24-输出供电线，25-长螺柱；

201-磁钢，202-中间钢轮，203-副轮，204-槽口。

具体实施方式

请参考附图1、5，附图1示出了本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统的结构示意图，附图5示出了本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统的工作状态图。由附图1、5可见，本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统包括发电舱本体01、充放电组件02、自发电组件03以及开关04。其中，充放电组件02位于发电舱本体01的内部，自发电组件03以及开关04均位于发电舱本体01的外部，且充放电组件02分别电连接自发电组件03和开关04。自发电组件03能够沿管道05内壁摩擦转动，进而通过自发电的方式产生电流。由于自发电组件03电连接充放电组件02，因而自发电组件03产生的电流传输至充放电组件02，为充放电组件02内部电池12充电。

具体的，发电舱本体01为本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统的壳体部件，主要用于设置充放电组件02、自发电组件03和开关04，同时也用于密封、保护内部的充放电组件02。由于天然气、石油等的输送管道为圆管，因而本申请实施例中的发电舱本体01为圆筒形。为避免天然气、石油等进入发电舱本体01内部，发电舱本体01的两端均设有端盖11，以通过端盖11封闭发电舱本体01。

进一步，为便于自发电系统连接检测器，本申请实施例中的端盖11为法兰端盖，即端盖11的一侧面密封发电舱本体01，另一侧面为法兰结构。发电舱本体01的端盖11外部设有万向节17，端盖11通过设置在法兰上的万向节17连接检测器。发电舱本体01的两个端部法兰上均设有支撑皮碗15和支撑板16，且支撑皮碗15位于支撑板16和发电舱本体01之间。支撑皮碗15和支撑板16的设置能够支撑发电舱本体01，进而便于自发电系统和检测器在管道05中沿箭头方向运行，如附图5所示。

开关04为控制本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统在管道05中运动的装置。为确保自发电系统的正常运行，开关04在自发电系统和检测器进入管道05之前启动。当然，为实现自动化控制，开关04还可以通过压力传感器触发方式启动。

自发电组件03设置在发电舱本体01的外部。为减少自发电系统的体积以及合理利用空间，自发电组件03固定设置在靠近发电舱本体01的端盖11处。请参考附图2，附图2示出了本申请实施例提供的自发电组件的结构示意图。由附图2可见，本申请实施例中的自发电组件03包括发电线圈1和轮组2，且轮组2能够沿管道05内壁摩擦转动。轮组2上设有磁钢201，且发电线圈1切割磁钢201的磁力线。当轮组2沿管道05内壁摩擦转动时，带动轮组2上的磁钢201转动。磁钢201的转动使得发电线圈1切割磁钢201的磁力线，发电线圈1中的磁通量发生变化，进而发电线圈1中产生交流电。由于发电线圈1通过引出线3电连接充放电组件02，因而发电线圈1中产生的交流电通过引出线3进入到充放电组件02中，实现天然气、石油等运输管道内检测时检测器的自发充电。由此，在本申请实施例提供的自发电系统正常工作的前提下，检测器能够实时充电，延长检测器工作时长，大大提高了检测器的检测效率。

为便于发电线圈1和轮组2在发电舱本体01外部的设置，自发电组件03还包括固定设置在发电舱本体01外部的底座4以及与底座4活动连接的支臂5。为实现底座4与支臂5的活动连接，底座4与支臂5通过第一连接轴18轴连接。更为具体的，底座4与支臂5的端部通过第一连接轴18轴连接，以便于支臂5能够围绕第一连接轴18转动，进而实现轮组2沿发电舱本体01纵向截面方向上的转动。发电舱本体01纵向截面即管道05的横截面。

支臂5上设有发电线圈1和轮组2，且发电线圈1位于支臂5和轮组2之间。发电线圈1通过螺钉、螺栓等方式固定设置在支臂5上。轮组2位于支臂5的端部，且轮组2通过第二连接轴19设置在支臂5上，由此，轮组2能够在支臂5上围绕第二连接轴19转动，进而实现轮组2与管道05内部的摩擦转动。

进一步，本申请实施例提供的轮组2包括中间钢轮202以及位于中间钢轮202两侧的副轮203，如附图3所示。中间钢轮202和两个副轮203通过第二连接轴19连接，进而设置到支臂5上。为实现中间钢轮202和两个副轮203的同轴周向转动，中间钢轮202和两个副轮203之间通过螺钉20固定连接。本申请实施例中，副轮203的外周边上设有多个槽口204，该槽口204内部填充磁钢201。由此，当中间钢轮202在管道05内壁上接触摩擦转动时，中间钢轮202能够带动两个副轮203转动，进而带动副轮203上的磁钢201旋转，实现发电线圈1切割磁钢201的磁力线，最终实现自发电。

更进一步，为增强发电线圈1和轮组2在支臂5上的结构稳定性，本申请实施例中的支臂5为附图2中所示的对称支臂。当支臂5为对称支臂时，对称支臂的一端通过第一连接轴18活动连接在底座4的两侧，对称支臂的另一端通过第二连接轴19设置轮组2。此时，轮组2位于对称支臂中间，大大减少轮组2的空间占用。当支臂5为对称支臂时，发电线圈1位于对称支臂的内侧，且能够对称设置两组发电线圈1，每组发电线圈1能够与副轮203上的磁钢201通过电磁感应发电，提高自发电组件03的发电效率。

天然气、石油等运输过程中，管道05会存在转弯、直径变化或管体变形的情况，为使本申请实施例提供的自发电系统能够应用于转弯、直径变化或管体变形的情况，自发电组件03中还包括连杆6、弹簧7等部件。

具体的，支臂5的两侧分别活动设有连杆6，该连杆6通过第三连接轴21活动设置在支臂5上。由此，当连杆6位置固定时，支臂5能够围绕第三连接轴21相对于连杆6转动。连杆6上设有弹簧7，且连杆6和弹簧7之间设有限位件8。弹簧7的一端通过限位件8限定位置，而弹簧7的另一端通过紧固件22固定位置，因而，弹簧7在限位件8和螺母之间发生弹性形变。本申请实施例中的紧固件22可以为螺母、固定圈等拧紧部件。又由于弹簧7的端部通过紧固件22固定设置，因而当弹簧7发生弹性形变时，弹簧7能够带动限位件8在连杆6上自由滑动。部分限位件8位于支臂5的下方。当弹簧7发生弹性形变时，由于支臂5的阻挡，弹簧7会带动限位件8在支臂5与紧固件22之间自由滑动。由于支臂5能够围绕第三连接轴21、第一连接轴18转动，因而，当弹簧7带动限位件8在支臂5与紧固件22之间滑动时，支臂5会向连杆6方向靠近或远离，以使轮组2适应管道05的直径变化，进而自发电系统能够为不同直径的管道05提供正常发电。

如当检测器和本申请实施例提供的自发电系统通过转弯、直径变小或管体变形的管道05时，由于管道05的直径减小，迫使轮组2向发电舱本体01方向靠近，此时，支臂5挤压限位件8，进而使得限位件8向紧固件22方向活动，弹簧7收缩。当检测器和本申请实施例提供的自发电系统通过直径变大的管道05时，由于管道05的直径变大，轮组2在管道2内有足够的空间。此时，弹簧7在弹力的作用下扩张，进而使得限位件8向远离紧固件22的方向活动。限位件8的活动推动支臂5抬起，进而使得轮组2向远离发电舱本体01的方向靠近，并贴近管道05。

在本申请实施例中，限位件8可以为尺寸大于连杆6的挡板或螺母等部件，且挡板或螺母等部件要位于支臂5的下方。另外，限位件8还可以为活动设置在底座4上的挡板，连杆6贯穿该挡板，此时，该挡板也位于支臂5的下方。本申请实施例并不限定限位件8的具体形状、结构，只要能够实现在连杆6上滑动且能够推挡支臂5即可。

进一步，为提高自发电系统的发电效果及发电量，根据管道05的直径以及检测器的直径，发电舱本体01外部的自发电组件03至少设置两组，如附图5所示。

本申请实施例提供的自发电系统中，充放电组件02位于发电舱本体01的内部，用于转化电能、储存电能以及给开关04和检测器提供电能。请参考附图4，附图4示出了本申请实施例提供的充放电组件的结构示意图。由附图4所示，本申请实施例中的充放电组件02包括电池底座9和固定板10，其中，电池底座9分别与固定板10、发电舱本体01的端盖11固定连接，以实现充放电组件02与发电舱本体01的连接。电池底座9和固定板10之间设有电池12，该电池12用于储存电能。固定板10上设有转换电路板13，该转换电路板13分别电连接电池12和自发电组件03。由此，自发电组件03自发电组件03产生的交流电进入转换电路板13中，转换电路板13对交流电进行转换后存储到接电池12中。

为实现转换电路板13与自发电组件03的连接，转换电路板13上还设有输入充电线23，该输入充电线23通过插头与发电线圈1上的引出线3相连接。由此，发电线圈1产生的交流电通过引出线3、输入充电线23进入到转换电路板13中，经过转换后进入到电池12中。

进一步，为实现充放电组件02对检测器部件的充电，转换电路板13上还设有输出供电线24，该输出供电线24通过端盖11上的防水耐压接插件引出至发电舱本体01的外部，进而与检测器部件相连接，提供电能。

在本申请实施例中，为提高电池底座9、固定板10和转换电路板13之间的连接强度，电池底座9、固定板10和转换电路板13之间通过几根长螺柱25进行固定连接，并固定连接到发电舱本体01的端盖11上。为提高电池底座9与端盖11之间的密封性，电池底座9与端盖11之间设有密封圈14。

本申请实施例提供的用于管道内检测的自发电系统中，轮组2沿管道05内壁摩擦转动时，带动轮组2上的磁钢201转动。磁钢201的转动使得发电线圈1切割磁钢201的磁力线，发电线圈1中的磁通量发生变化，进而发电线圈1中产生交流电。发电线圈1产生的交流电通过引出线3引入到充放电组件02中，进而由充放电组件02对检测器进行充电，实现天然气、石油等运输管道内检测时检测器的自发充电，有效延长检测器的工作里程和连续工作时间。在自发电系统正常工作的前提下，检测器能够实时充电，延长检测器工作时长，大大提高了检测器的检测效率。本申请实施例提供的自发电系统结构简单可靠，能够根据管道05的直径设置不同数量的自发电组件03，提高自发电系统的经济适用性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。