一种可用于电动阀门的管道水流发电装置的制作方法

本实用新型涉及管道水流发电技术领域，特别涉及一种可用于电动阀门的管道水流发电装置。

背景技术：

管道水流发电机的种类很多，最基本的振动式俘能方法有三种：静电式、电磁式和压电式。其中静电式俘能方法的原理为机械振动使得电容两极板发生相对运动，从而电容值改变，根据公式q＝cv，若通过外接电源保持电压不变，则电容两极板上的电荷量将发生变化，收集这些电荷即输出电能。电磁式俘能的基本原理为电磁感应定律，穿过闭合导线的磁通量发生变化时，在导线中产生感应电流，从而输出电能。压电式俘能的基本原理为压电材料的正压电效应，机械振动使得压电材料内部产生应力，发生正压电效应产生电荷，输出电能。其中，压电式发电装置具有能量密度大、无电磁干扰、易于加工，便于实现小型化和集成化等诸多优点，具有非常广阔的应用前景，是当前的研究热点。

在电动阀门无线控制领域，由于需要电力的长期供应，对低功耗要求高，如何实现对阀门启闭所需要的电力良好供应是至关重要的问题，目前采用的太阳能电池供电存在一定的弊端，如地下窨井中的阀门供电，由于无法采用太阳能，只能依靠蓄电池供电，需要定期更换电池，增加了维护成本。

如果使用压电振子进行发电，但存在材料疲劳损坏的可能。如果采用了电磁式发电，但结构简单，水阻大、封闭性差。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提出了一种可用于电动阀门的管道水流发电装置。其结构紧凑、水头损失低、自持力强、安装方便的发电、供电形式、低流速下效率高，非充电情况下水阻低，耐候性强。

一种可用于电动阀门的管道水流发电装置，所述装置包括阀门控制盒，所述管道内部中间设置有旋转方向相反的定叶轮和动叶轮，其中，所述定叶轮固定于管道内壁，定叶轮中间连接一轴，所述轴的另一端固定有可旋转的动叶轮，所述动叶轮的外围固定设置磁体；在管道壁内嵌入多个线圈阵列，所述线圈的引线接入到控制阀门盒；当水流流经定叶轮时，水流方向旋转倾斜，使得动叶轮获得力矩并带动磁体旋转，线圈获得电动势，从而实现发电。

其中，所述定叶轮和所述动叶轮为涡轮。

其中，所述动叶轮外围设置一圈阵列长孔，孔内放置磁体，孔口灌胶密封。

其中，所述线圈通过嵌件注塑工艺嵌入管壁内。

其中，所述控制阀门盒固定于管道外壁或固定于电动阀门内部。

其中，所述管道两端设置有法兰以供连接管道。

其中，在动叶轮中间孔内设置金属环套，以降低与动叶轮轴的磨损。

其中，采用限位自锁、螺栓、熔接或粘接固定方式中的一种将所述定叶轮固定于管道内壁。

其中，阀门控制盒包括：电力管理模块、阀门控制电路；电力管理模块与发电装置通过导线连接，电力管理模块与阀门控制电路连接，阀门控制电路还连接天线；阀门控制电路向阀门驱动电机输出阀门控制电力信号，阀门控制电机向阀门控制电路反馈阀门状态。

本实用新型的整体结构简约，稳定性，重要元件完全密封，可靠性强，不发电情况下水阻低，低流速下发电效果好。

附图说明

图1是本实用新型的可用于电动阀门的管道水流发电装置的结构图。

图2是本实用新型的第一涡轮和第二涡轮的视图。

1.控制阀门盒2.定叶轮3.动叶轮4.线圈5.磁体安装孔6.法兰面7.电力管理模块8.阀门控制电路9.阀门驱动电机10.接线罩11.接线坐(凸台)12.磁体灌密封胶13.固定轴14.轴卡15.天线16.外壳

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

本实用新型提出了一种可用于电动阀门的管道水流发电装置，该装置还包括阀门控制盒1，管道内部中间设置有旋转方向相反的定叶轮2和动叶轮3，其中，定叶轮2固定于管道内壁，定叶轮2中间设置有固定轴承13，固定轴承13连接一轴，轴的另一端固定有可旋转的动叶轮3，动叶轮2的外围固定设置磁体。在管道壁内嵌入多个线圈4阵列，线圈4的引线接入到控制阀门盒1。这些线圈可通过嵌件注塑工艺嵌入管壁内。

当水流流经定叶轮2时，水流方向旋转倾斜，使得动叶轮3获得力矩并带动磁体旋转，线圈获得电动势，从而实现发电。

其中，定叶轮和所述动叶轮可为涡轮。动叶轮外围设置一圈阵列长孔作为磁体安装孔5，孔内放置磁体，孔口灌胶密封。

控制阀门盒1固定于管道外壁或固定于电动阀门内部。

管道两端设置有法兰以供连接管道。

可在动叶轮中间孔内设置金属环套，以降低动叶轮与轴的磨损。

实施例

图1所示，可用于电动阀门的管道水流发电装置整体外部成管道结构，管道两端设有法兰6以供连接管道，管道中间置有旋转方向相反的叶轮，分别为定涡轮2和动涡轮3。其中，定涡轮可采用限位自锁、螺栓、熔接或粘接等方式中的一种固定于管壁，定涡轮2中间固定有固定轴承14，固定轴承14连接一轴，轴另外一端固定有可旋转的动涡轮3，动涡轮3外围一圈设置多个长孔作为磁体安装孔5，孔内放置磁体，孔口用灌胶密封。通过嵌件注塑工艺，将线圈4置于管壁内，线圈所在位置的管壁适当加厚，保障整体耐压强度，线圈4可以为个以构成阵列，线圈4的引线通过接线罩10接到阀门控制盒1，阀门控制盒1根据需要固定于该发电管道外壁，也可以固定于电动阀门内。

运动关系：通过以上结构关系，线圈的阵列与磁体的阵列形成了无铁芯发电机，当水流流经定涡轮时，水流方向旋转倾斜，使得动涡轮获得较大轮的力矩并带动磁体旋转，线圈获得电动势，从而实现发电。当系统充电完毕或其他原因不需要电能时，电力管理模块切断线圈负载，降低水流阻力

图1所示，阀门控制盒包括：电力管理模块7、阀门控制电路8。电力管理模块与发电装置通过导线连接，电力管理模块7与阀门控制电路8连接，阀门控制电路8还连接天线15。阀门控制电路8向阀门驱动电机9输出阀门控制电力信号，阀门驱动电机9向阀门控制电路8反馈阀门状态。

本实用新型的一种可用于电动阀门的管道水流发电装置，其结构紧凑、水头损失低、自持力强、安装方便的发电、供电形式、低流速下效率高，非充电情况下水阻低，耐候性强。

技术特征：

1.一种可用于电动阀门的管道水流发电装置，其特征在于，所述装置包括控制阀门盒(1)，所述管道内部中间设置有旋转方向相反的定叶轮(2)和动叶轮(3)，其中，

所述定叶轮(2)固定于管道内壁，定叶轮(2)中间连接一轴，所述轴的另一端固定有可旋转的动叶轮(3)，所述动叶轮(3)的外围固定设置磁体；

在管道壁内嵌入多个线圈阵列(4)，所述线圈的引线接入到控制阀门盒(1)；

当水流流经定叶轮(2)时，水流方向旋转倾斜，使得动叶轮(3)获得力矩并带动磁体旋转，线圈获得电动势，从而实现发电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定叶轮(2)和所述动叶轮(3)为涡轮。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动叶轮外围设置一圈阵列长孔(5)，孔内放置磁体，孔口灌胶密封。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈通过嵌件注塑工艺嵌入管壁内。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制阀门盒(1)固定于管道外壁或固定于电动阀门内部。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道两端设置有法兰(6)以供连接管道。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在动叶轮(3)中间孔内设置金属环套，以降低动叶轮(3)与轴的磨损。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，采用限位自锁、螺栓、熔接或粘接固定方式中的一种将所述定叶轮固定于管道内壁。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述阀门控制盒包括：电力管理模块(7)、阀门控制电路(8)；电力管理模块(7)与发电装置通过导线连接，电力管理模块(7)与阀门控制电路(8)连接，阀门控制电路(8)还连接天线(15)；阀门控制电路(8)向阀门驱动电机(9)输出阀门控制电力信号，阀门驱动电机(9)向阀门控制电路(8)反馈阀门状态。

技术总结
本实用新型公开了一种可用于电动阀门的管道水流发电装置，所述装置包括阀门控制盒(1)，所述管道内部中间设置有旋转方向相反的定叶轮(2)和动叶轮(3)，其中，所述定叶轮(2)固定于管道内壁，定叶轮(2)中间连接一轴，所述轴的另一端固定有可旋转的动叶轮(3)，所述动叶轮(3)的外围固定设置磁体；在管道壁内嵌入多个线圈阵列(4)，所述线圈的引线接入到控制阀门盒(1)；当水流流经定叶轮(2)时，水流方向旋转倾斜，使得动叶轮(3)获得力矩并带动磁体旋转，线圈获得电动势，从而实现发电。其结构紧凑、水头损失低、自持力强、安装方便的发电、供电形式、低流速下效率高，非充电情况下水阻低，耐候性强。

技术研发人员：刘亮;鲍义东;李江龙
受保护的技术使用者：贵州航天智慧农业有限公司
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2020.05.15