一种便携式涵道水流发电器的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种便携式涵道水流发电器。

背景技术：

现代人们的生活和工作离不开电器，而在野外活动如探险、野外生存、地质勘探、应急救援、地震洪灾、单兵作战等情形下，手机、电脑、照明或无人机等电器用电乃至野外点火往往因没电而极为不便，这促使移动储能设备成为人们旅游或野外作业的标配设备，但是现有便携移动储能设备的容量均有限，难以长时间续航，亦无法满足野外持续的照明及潮湿环境下的点火用电，而现有的发电设备对于野外旅游、作业或探险来说过于庞大不便携带。

为解决野外用电的基本需求，科技工作者进行了大量的研究开发，针对野外旅游露营大多选择有水源河流的地方，国外有科技工作者发明了一种便携式可用于手机充电的水流发电装置，包括一个盘型充电器和一个可放置于盘型充电器中心的小型水力发电器，但其水力发电器容量很小且依赖的是水的自然流速，其利用水流效率很低、发电功率极小，仅能勉强用于手机的充电，不能满足野外照明、点火等其它正常需求，且易被水流中的水草、枝条卡死。中国专利201620845316.5提供了一种活动机架式流水发电装置，其将置于浮子上的叶轮和发电机通过活动机架的环形连接于固定机架上，实现发电的目的。但此装置对于旅游与野外探险作业来说仍极不方便，其一，机架体积大、配件较多，不便携带和安装；其二，靠飘浮状态水流的自然流速，没有流体增速措施，发电效率太低；其三，该装置无法在浅水区使用，且易被水草、树枝和游动生物卡死。中国专利201120212958.9公开了“一种便携式水力发电设备”,它包括叶轮机、动力传递部件、发电机、支架体和圆桶结构的气囊，气囊为两个,对称设置在支架体的两端底部，叶轮机可转动的设置在支架体的下方,发电机设置在支架体上方,叶轮机的动力输出轴通过动力传递部件与发电机的动力输入轴连接。该设备存在以下明显不足：一是采用浮动机构，试图直接利用下层的自然水流冲击叶轮，需要特定的野外水流条件且所发出的电量极小，难以满足野外用电需求；二是采用气囊结构来悬浮设备，存在设备固定的难题，且气囊结构本身还存在一定隐患，其使用寿命较短；三是，对野外水中游动生物亦可能造成伤害，易为野外水流中枝条、水草或生物所堵卡。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种适用于在野外复杂流水条件下可防堵卡，且可实现水流增速高效率发电并可同时满足电器设备充电、照明及点火用电的多功能便携式涵道水流发电器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式涵道水流发电器，包括防卡堵装置、汇水涵道装置、发电装置、线缆和配供电装置；所述防卡堵装置与汇水涵道装置的汇水端进口相连，所述发电装置固定在汇水涵道装置内。

所述防卡堵装置为纤维丝网、合金丝网、格栅板或蜂窝状孔板，防卡堵装置不仅可用于防止野外条件下流水中树枝、藤条、水草、砂石封堵涵道卡死发电装置，还可用于防止进入涵道的水中生物受伤。所述汇水涵道装置包括筒体，筒体的一端为汇集水流的汇水端进口，筒体的另一端为排出水流的散水端出口。汇水涵道装置的筒体的汇水端进口和散水端出口均喇叭形扩大，或仅汇水端进口呈喇叭形扩大。所述发电装置包括涡轮和/或叶轮和发电机，涡轮和/或叶轮与发电机的轴连接。所述线缆包括电缆，电缆的一端与发电机的输出接线口连接并固定在筒体上，电缆的另一端可与配供电装置的输入接口相连。所述配供电装置包括输入接口、变电模块、蓄电模块、功能模块，各模块之间可通过卡接或内部电缆连接并置于配供电装置中固定，所述输入接口的一端与线缆的电缆连接，输入接口的另一端通过配供电装置的内部电缆与变电模块连接，变电模块与蓄电模块连接。所述功能模块包含usb供电接口、led照明灯和点火器和供电开关，所述usb供电接口、led照明灯和点火器通过供电开关与蓄电模块连接。所述配供电装置在携带时，可置于汇水涵道装置的筒体内部或卡接在汇水涵道装置的筒体上或卡接在防卡堵装置外部。

进一步，筒体的中部设有位于筒体内的支撑肋，发电机固定在筒体内的支撑肋上。涡轮和/或叶轮设置在筒体内靠近最大收缩处。

进一步，防卡堵装置为平面形或弧面形或锥形，防卡堵装置与汇水涵道装置的汇水端进口可拆卸连接。可拆卸连接的方式可为螺钉或螺栓、卡扣或锁扣或暗卡等方式。

进一步，所述汇水涵道装置可采用金属材料和/或树脂纤维材料和/或竹木材料和/或合成橡胶塑料通过焊接或粘接或卡接或钉接或铆接或其他成熟技术制成。

进一步，所述汇水涵道装置的筒体为汇水端进口和散水端出口均喇叭形扩大，且中部收缩的两段式腰鼓型筒体；或者，汇水涵道装置的筒体为汇水端进口喇叭形扩大，且中部收缩的两段式腰鼓型筒体。

或者，汇水涵道装置的筒体为汇水端进口和散水端出口均喇叭形扩大，且中部收缩-膨大-再收缩的三段式腰鼓型筒体；或者，汇水涵道装置的筒体还可为仅汇水端进口喇叭形扩大，且中部收缩-膨大-再收缩的三段式腰鼓型筒体。

或者，汇水涵道装置的筒体为汇水端进口和散水端出口均为喇叭形扩大，且中部收缩和膨大依次交错设置的四段以上腰鼓型筒体；或者，汇水涵道装置的筒体为仅汇水端进口喇叭形扩大，且中部收缩和膨大依次交错设置的四段以上腰鼓型筒体。

进一步，所述汇水涵道装置的筒体的汇水端进口的截面和散水端出口的截面均可为圆形或半月形或椭圆形或多边形，多边形的边数≥3。携带时，线缆可环绕在汇水涵道装置的筒体的腰部或置于筒体内部。

进一步，所述汇水涵道装置的散水端出口还可设有用于卡接配供电装置的卡接部件，汇水涵道装置的筒体上还可设置感应led灯。

进一步，所述线缆还包括拉绳，拉绳的一端固定在汇水端进口，拉绳的另一端可用于择位固定，电缆靠近筒体段可与拉绳绑定。

进一步，电缆的一端通过防水接头与发电机的输出接线口连接，电缆的另一端通过快接接头与配供电装置的输入接口相连，防水接头和快接接头可为防水带锁紧功能的接头。

进一步，所述发电装置的发电机可通过卡接或螺钉/螺栓或粘接等形式固定在汇水涵道装置的筒体内的支撑肋上。发电装置的涡轮和/或叶轮可采用旋流式或轴流式等，涡轮设置两级以上，和/或叶轮设置两级以上，涡轮和/或叶轮协同工作，进一步提高水流发电效率。

进一步，所述发电机的发电机轴端可设有导流帽，用以减少水流动能损耗。靠近汇水端进口的叶轮或涡轮和发电机之间还可设有导流罩，以利于减少涡轮或叶轮的动能损耗，并减少水流对发电机及其轴承的冲击。

进一步，所述发电机可采用防水的直流发电机或交流发电机，也可采用带有防水罩的非防水发电机。

进一步，所述变电模块含防倒流或整流和稳压电路等，蓄电模块可含锂电池、蓄电池等，为现有成熟设备。

进一步，所述usb供电接口、led照明灯及点火器均通过供电开关与蓄电模块电连接或以接口卡接。

本发明之便携式涵道水流发电器可置于野外自然条件下任意流水中，以汇水涵道装置汇集水流并对水流增速，驱动涡轮/叶轮带动发电机高效率发电，所发电能经配供电装置处理供电器设备充电、照明及点火器点火等。

本发明的有益效果：

适用于野外复杂流水条件下持续高效率发电，可防止因野外流水中的树枝、藤条、水草、砂石等卡堵涡轮或叶轮，保护水中生物。

以汇水涵道装置的筒体实施水流汇集和增速，可有效提高水流动能，大幅度提高发电效率，适用于野外复杂的不同流水条件，尤其是低速水流发电或浅表水流发电。

便于携带，一器多用，而且其结构稳固，休息时可做凳子使用，可满足野外旅游、探险或作业所需要的照明、点火和供电器设备充电等多种需求。

可以野外任意流水高效率发电，且在不改变生态环境、不影响生态的条件下高效发电，可满足现代人的野外生活和野外探险或工作要求，利于环保。

附图说明

图1为本发明实施例1所示便携式涵道水流发电器的结构示意图；

图2-1为本发明实施例2所示便携式涵道水流发电器的结构示意图；

图2-2为图2-1所示便携式涵道水流发电器的aa剖视图；

图3为本发明实施例3所示便携式涵道水流发电器的结构示意图；

图4为本发明实施例4所示便携式涵道水流发电器的结构示意图。

图中，1-防卡堵装置，101-卡扣，102-螺钉，103-活扣，2-汇水涵道装置，200-筒体，201-汇水端进口，202-散水端出口,203-支撑肋，204-卡接部件，205-感应led灯，3-发电装置，310-发电机，311-发电机轴，312-导流罩，313-输出接线口，321-叶轮，322-涡轮，323-导流帽，4-线缆，401-快接接头，402-电缆，403-拉绳，404-防水接头，5-配供电装置，510-输入接口，520-变电模块，530-蓄电模块，540-功能模块，541-led照明灯，542-usb供电接口，543-点火器，544-供电开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1:

如图1所示，一种便携式涵道水流发电器，主要包括防卡堵装置1、汇水涵道装置2、发电装置3、线缆4和配供电装置5；

所述防卡堵装置1为格栅板，格栅板可为合成橡胶塑料格栅板；防卡堵装置1不仅可用于防止野外条件下流水中树枝、藤条、砂石封堵涵道卡死发电装置3，还可用于防止进入涵道的水中生物受伤。防卡堵装置1与汇水涵道装置2的汇水端进口201通过卡扣101连接。所述汇水涵道装置2包括筒体200，筒体200一端为汇水端进口201，筒体200另一端为散水端出口202，筒体200中部设有位于筒体内的支撑肋203。汇水涵道装置2的筒体200为汇水端进口201和散水端出口202均喇叭形扩大、且中部收缩的两段式腰鼓型筒体，以汇集并增速水流。所述发电装置3包括涡轮322和发电机310，涡轮322固定在发电机310的轴311上，发电机310固定于筒体200内的支撑肋203上，涡轮322处于汇水涵道的筒体200内靠近最大收缩处，发电机310的轴311端部还设有导流帽323，以利于减少水流的动能损失；涡轮322和发电机310之间还设有导流罩312，导流罩312固定于发电机310的轴311外周，以利于减少涡轮的动能损耗，并减少水流对发电机及其发电机轴的冲击。所述线缆4包括电缆402和拉绳403，电缆402的一端通过防水接头404与发电机310的输出接线口313连接并固定在汇水涵道的筒体200上，电缆402的另一端通过快接接头401与配供电装置5的输入接口510相连；拉绳403的一端固定于汇水端进口201，拉绳403的另一端绕绑于电缆402上并固定在快接接头401上。所述配供电装置5包括输入接口510、变电模块520、蓄电模块530、功能模块540，各模块之间可通过卡接或内部电缆连接并置于配供电装置5中固定，输入接口510与线缆4的快接接头401连接并锁紧，输入接口510通过配供电装置5的内部电缆与变电模块520连接，变电模块520与蓄电模块530连接，从变电模块520传输过来的电能传输至蓄电模块530储存，功能模块540包括usb供电接口542、led照明灯541、点火器543和供电开关544，usb供电接口542、led照明灯541及点火器543均通过供电开关544以内部电缆与蓄电模块530相连。所述汇水涵道装置2的散水端出口202还可设有卡接配供电装置5的卡接部件204。

使用本发明之便携式涵道水流发电装置进行发电时，将配供电装置5从汇水涵道装置2的卡接部件204上拿出，将线缆4的电缆402的防水接头404与汇水涵道装置2壁上的输出接线口313连接，将电缆402另一端的快接接头401与配供电装置5的输入接口510连接后逆水流置于水中，以汇水涵道装置2汇集水流并以筒体200增速后驱动涡轮322带动发电机310高效率发电；在供电时，可通过多次点击供电开关544为usb供电接口542提供充电和/或led照明灯541提供照明和/或点火器543点火等。携带时，将防水接头404从输出接线口313上拆下，将快接接头401从配供电装置5的输入接口510上拆下，然后线缆4盘绕在筒体200的腰部，配供电装置5卡接于汇水涵道装置2的卡接部件204处即可。

本实施例中，汇水涵道装置2的筒体200可采用合成橡胶塑料制成，发电装置3的发电机310选用交流发电机，涡轮322选用旋流式涡轮，交流发电机由旋流式涡轮带动,配供电装置5的变电模块520含整流和稳压功能。

实施例2：

如图2-1和2-2所示，一种在携带状态下的便携式涵道水流发电器，主要包括防卡堵装置1、汇水涵道装置2、发电装置3、线缆4和配供电装置5；

所述防卡堵装置1为合金丝网；防卡堵装置1不仅可用于防止野外条件下流水中树枝、藤条、砂石封堵涵道卡死发电装置3，还可用于防止进入涵道的水中生物受伤。防卡堵装置1与汇水涵道装置2的汇水端进口201通过卡扣101连接。所述汇水涵道装置2包括筒体200，筒体200一端为汇水端进口201，筒体200另一端为散水端出口202，筒体200中部设有位于筒体内的支撑肋203。汇水涵道装置2的筒体200为汇水端进口201和散水端出口202均喇叭形扩大、且中部收缩的两段式腰鼓型筒体，以汇集并增速水流。所述发电装置3包括叶轮321和发电机310，叶轮321固定在发电机310的轴311上，发电机310固定于筒体200内的支撑肋203上，叶轮321处于筒体200内靠近最大收缩处，发电机310的轴311端部还设有导流帽323减少水流的动能损失；叶轮321和发电机310之间还设有导流罩312，导流罩312固定于发电机310的轴311外周。所述线缆4包括电缆402和拉绳403，电缆402的一端通过防水接头404与发电机310的输出接线口313连接并固定在汇水涵道的筒体200上，电缆402的另一端通过快接接头401与配供电装置5的输入接口510相连；拉绳403的一端固定于汇水端进口201，拉绳403的另一端绕绑于电缆402上并固定在快接接头401上。本实施例中，供配电装置5的结构同实施例1，故图2-1和2-2中未绘出供配电装置5的具体结构。所述配供电装置5包括输入接口510、变电模块520、蓄电模块530、功能模块540，各模块之间可通过卡接或内部电缆连接并置于配供电装置5中固定。输入接口510通过配供电装置5的内部电缆与变电模块520连接，变电模块520与蓄电模块530连接，从变电模块520传输过来的电能传输至蓄电模块530储存，功能模块540包括usb供电接口542、led照明灯541、点火器543和供电开关544，usb供电接口542、led照明灯541及点火器543均通过供电开关544以内部电缆与蓄电模块530相连。所述汇水涵道装置2的散水端出口202设有卡接配供电装置5的卡接部件204。

本实施例中，汇水涵道装置2的筒体200采用树脂纤维凝结而成，发电装置3的发电机310选用直流发电机，叶轮321选用轴流式叶轮，轴流式叶轮带动直流发电机,配供电装置5的变电模块520含稳压功能。

实施例3：

如图3所示，一种便携式涵道水流发电器，主要包括防卡堵装置1、汇水涵道装置2、发电装置3、线缆4和配供电装置5；

所述防卡堵装置1为纤维丝网；防卡堵装置1不仅可用于防止野外条件下流水中树枝、藤条、砂石封堵涵道卡死发电装置3，还可用于防止进入涵道的水中生物受伤。防卡堵装置1与汇水涵道装置2的汇水端进口201通过螺栓102连接。所述汇水涵道装置2包括筒体200，筒体200一端为汇水端进口201，筒体200另一端为散水端出口202，筒体200中部设有位于筒体内的支撑肋203。汇水涵道装置2的筒体200为汇水端进口201和散水端出口202均喇叭形扩大、且中部收缩-膨大-再收缩的三段腰鼓型筒体，以汇集并增速水流。所述发电装置3包括叶轮321、涡轮322和发电机310，叶轮321和涡轮322分别固定在发电机310的轴311两端，发电机310固定在汇水涵道的筒体200内的支撑肋203上，叶轮321、涡轮322均设于筒体200内分别靠近两个收缩部位的最大收缩处。发电机310的轴311端部还设有导流帽323，以利于减少水流的动能损失。叶轮321和发电机310之间还设有导流罩312，导流罩312固定于发电机310的轴311外周。所述线缆4包括电缆402和拉绳403，电缆402的一端通过防水接头404与发电机310的输出接线口313连接并固定在汇水涵道的筒体200上，电缆402的另一端通过快接接头401与配供电装置5的输入接口510相连；拉绳403的一端固定于汇水端进口201，拉绳403的另一端绕绑于电缆402上并固定在快接接头401上。本实施例中，供配电装置5的结构同实施例1，故图3中未绘出供配电装置5的具体结构。所述配供电装置5包括输入接口510、变电模块520、蓄电模块530、功能模块540，各模块之间可通过卡接或内部电缆连接并置于配供电装置5中固定。输入接口510通过配供电装置5的内部电缆与变电模块520连接，变电模块520与蓄电模块530连接，从变电模块520传输过来的电能传输至蓄电模块530储存，功能模块540包括usb供电接口542、led照明灯541、点火器543和供电开关544，usb供电接口542、led照明灯541及点火器543均通过供电开关544以内部电缆与蓄电模块530相连。所述汇水涵道装置2的散水端出口202设有卡接配供电装置5的卡接部件204。

本实施例中，汇水涵道装置2的筒体200采用竹木材料粘接而成，发电装置3的叶轮321选用轴流式叶轮，涡轮322选用旋流式涡轮，发电机310选用直流发电机，配供电装置5的变电模块520含防倒流和稳压功能。

实施例4：

如图4所示，一种便携式涵道水流发电器，主要包括防卡堵装置1、汇水涵道装置2、发电装置3、线缆4、配供电装置5；

所述防卡堵装置1为蜂窝状孔板；防卡堵装置1不仅可用于防止野外条件下流水中树枝、藤条、砂石封堵涵道卡死发电装置3，还可用于防止进入涵道的水中生物受伤。防卡堵装置1与汇水涵道装置2的汇水端进口201通过活扣103连接。所述汇水涵道装置2包括筒体200，筒体200一端为汇水端进口201，筒体200另一端为散水端出口202，筒体200中部设有位于筒体内的支撑肋203。汇水涵道装置2的筒体200为汇水端进口201和散水端出口202均喇叭形扩大、且中部呈半月形凸起的腰鼓型筒体，以汇集并增速水流。汇水涵道装置的筒体200上还设置有感应led灯205。所述发电装置3包括叶轮321和发电机310，叶轮321的数量为两个,构成两级叶轮。两个叶轮321分别固定在发电机310的轴311的两端，发电机310固定在筒体200内的支撑肋203上，叶轮321位于筒体200内靠近最大收缩处，发电机轴311端部还设有导流帽323减少水流的动能损失。其中一个叶轮321和发电机310之间还设有导流罩312，导流罩312固定于发电机310的轴311外周。所述线缆4包括电缆402和拉绳403，电缆402的一端通过防水接头404与发电机310输出接线口313连接并固定在筒体200上，电缆402的另一端通过快接接头401与配供电装置5的输入接口510相连，拉绳403的一端固定在活扣103上，拉绳403的另一端绕绑于电缆402上并固定在快接接头401上。所述配供电装置5包括输入接口510、变电模块520、蓄电模块530、功能模块540，各模块之间可通过卡接或内部电缆连接并置于配供电装置5中固定，输入接口510与线缆4的快接接头401连接并锁紧，输入接口510通过配供电装置5的内部电缆与变电模块520连接，变电模块520与蓄电模块530连接，从变电模块520传输过来的电能传输至蓄电模块530储存，功能模块540包括usb供电接口542、led照明灯541、点火器543和供电开关544，usb供电接口542、led照明灯541及点火器543均通过供电开关544以内部电缆与蓄电模块530相连。所述汇水涵道装置2的散水端出口202设有卡接配供电装置5的卡接部件204。

使用本发明之便携式涵道水流发电装置进行发电时，将配供电装置5从卡接部件204上拿出，将线缆4的电缆402的防水接头404与汇水涵道装置2壁上的输出接线口313连接，将电缆402另一端的快接接头401与配供电装置5的输入接口510连接后逆水流置于水中，以汇水涵道装置2汇集水流并以筒体200增速后驱动叶轮321带动发电机310高效率发电；在供电时，可通过多次点击供电开关544为usb供电接口542提供充电和/或led照明灯提供照明541和/或点火器543点火等。携带时，将防水接头404与快接接头401拆下，线缆4盘绕在筒体200的腰部，配供电装置5置于汇水涵道装置2筒体200底部的卡接部件204卡接即可。

本实施例中，汇水涵道装置2的筒体200采用铝合金焊接制成，发电装置3的发电机310选用交流发电机，叶轮321为轴流式叶轮，叶轮带动交流发电机,变电模块520含整流和稳压功能。