输水管发电装置及输水管发电系统

本申请属于水轮机发电，更具体地说，是涉及一种输水管发电装置及输水管发电系统。

背景技术：

1、随着我国城市建设的快速推进，城市供水网络逐渐变成庞大而复杂的系统。在新的供水管道铺设的同时，供水网络中还存在城市建设初期铺设的供水管道。这些老旧的管道存在年久失修而泄漏的风险。同时，由于供水管网的日益庞大与复杂，需要对整个城市的供水管道的情况进行监控以实现供水的智能管理。因此以香港为代表的大中型城市开始建设智能化供水管理网络，通过在城市供水管网中安装大量数据传感器与数据传输仪器，实现对整个城市供水管网的智能管理。而由于这些安装节点的传感器与仪器耗电体量较小，地下安装节点的空间非常狭窄，且单独为每个分布点监测设备建设供电电网的经济成本较高，因此对智能化供水管理网络中的节点供能通常采用传统的化学电池供能的方法。长期以来，化学电池由于其容量有限，所以不仅不能实现数据的实时传输，还需要频繁更换，耗费了大量的财力和人力。这种不稳定且高成本的电池供电方式亟需得到改善。

2、通过对供水管道的长期实地观察发现，为了保证城市居民的生活与商业用水，供水管道中常常存在多余的水头。可以利用水轮机发电系统将这部分剩余水头转化为电能为智能化供水管理网络节点中的传感器与仪器供电。由于供水管道中的水流连续存在，故而可以为节点传感器与仪器提供清洁且持续的供能，避免了传统化学电池容量与寿命有限的缺陷。

3、但是，采用水轮机发电系统发电效率较低；而在水流量低于1m/s时，水轮机发电系统则会工作停滞，停止发电。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种输水管发电装置，以解决现有技术中存在的采用水轮机发电系统发电效率较低；而在水流量低于1m/s时，水轮机发电系统则会工作停滞，停止发电的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种输水管发电装置，包括：

3、发电组件，包括发电端和转动端，所述转动端设置在所述输水管内部，且所述转动端在所述输水管内部水流的带动下转动以带动所述发电端发电；

4、导流件，呈漏斗状设置在所述转动端朝向水流方向的一侧，所述导流组件背离所述发电组件一侧的第一开口大于朝向所述发电组件一侧的第二开口。

5、可选地，所述导流件包括设置有所述第一开口和所述第二开口的漏斗端以及由所述第二开口朝向背离所述第一开口一侧延伸的延长端，所述延长端与所述漏斗端相连接，且所述延长端背离所述第二开口的一侧形成有第三开口，所述第三开口的直径小于或等于所述第二开口的直径。

6、可选地，在所述延长端内设置有导水挡块，所述导水挡块与所述延长端的内壁贴合设置，且所述导水挡块与所述第三开口之间限定出的第四开口的面积小于所述第二开口的面积。

7、可选地，所述导水挡块由所述第三开口一侧朝向所述第二开口一侧的开度逐渐减小直至与所述第二开口的侧边完全贴合，所述导水挡块背离所述延长端内壁的一侧呈曲面设置。

8、可选地，所述转动端设置有多个叶片，各所述叶片的朝向按顺时针/或逆时针按顺序排布以控制所述转动端的转动方向；

9、所述第四开口朝向所述转动端上端/或下端的叶片对应设置，以使所述转动端按顺时针/或逆时针转动。

10、可选地，所述导流件的所述第一开口外壁上和所述输水管之间还设置有固定件，所述固定件用于连接所述导流件和所述输水管；

11、所述固定件设置有多个，多个所述固定件均匀且间隔设置在所述第一开口的外壁上，各所述固定件和所述导流件之间形成有通过孔。

12、可选地，所述导流件的半径和所述固定件的长度均可调节设置。

13、可选地，还包括至少一个扇形挡片，所述扇形挡片覆盖设置在所述通过孔上以阻挡所述输水管内的部分水流。

14、可选地，所述导流件设置有两个，两个所述导流件对称设置在所述转动端的两侧。

15、输水管发电系统，包括输水管和上述的输水管发电装置，所述输水管发电装置中发电组件的发电端设置在所述输水管的外壁，所述发电组件的转动端设置在所述输水管的内壁且与所述发电端的转动轴连接；

16、所述输水管发电装置中导流件设置在所述输水管内侧，且与所述转动端之间设置有间隔。

17、本申请提供的输水管发电装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请提供的输水管发电装置通过在输水管内设置导流件，通过导流件对输水管内较小水量的水流集中汇聚到发电组件的转动端上以驱动转动端转动，从而使得发电端产生电流，在更低水流速度下实现稳定发电。

技术特征：

1.一种输水管发电装置，设置在输水管上，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的输水管发电装置，其特征在于：所述导流件包括设置有所述第一开口和所述第二开口的漏斗端以及由所述第二开口朝向背离所述第一开口一侧延伸的延长端，所述延长端与所述漏斗端相连接，且所述延长端背离所述第二开口的一侧形成有第三开口，所述第三开口的直径小于或等于所述第二开口的直径。

3.如权利要求2所述的输水管发电装置，其特征在于：在所述延长端内设置有导水挡块，所述导水挡块与所述延长端的内壁贴合设置，且所述导水挡块与所述第三开口之间限定出的第四开口的面积小于所述第二开口的面积。

4.如权利要求3所述的输水管发电装置，其特征在于：所述导水挡块由所述第三开口一侧朝向所述第二开口一侧的开度逐渐减小直至与所述第二开口的侧边完全贴合，所述导水挡块背离所述延长端内壁的一侧呈曲面设置。

5.如权利要求3所述的输水管发电装置，其特征在于：所述转动端设置有多个叶片，各所述叶片的朝向按顺时针/或逆时针按顺序排布以控制所述转动端的转动方向；

6.如权利要求1-5任一项所述的输水管发电装置，其特征在于：所述导流件的所述第一开口外壁上和所述输水管之间还设置有固定件，所述固定件用于连接所述导流件和所述输水管；

7.如权利要求6所述的输水管发电装置，其特征在于：所述导流件的半径和所述固定件的长度均可调节设置。

8.如权利要求7所述的输水管发电装置，其特征在于：还包括至少一个扇形挡片，所述扇形挡片覆盖设置在所述通过孔上以阻挡所述输水管内的部分水流。

9.如权利要求1所述的输水管发电装置，其特征在于：所述导流件设置有两个，两个所述导流件对称设置在所述转动端的两侧。

10.输水管发电系统，其特征在于：包括输水管和权利要求1-9任一项所述的输水管发电装置，所述输水管发电装置中发电组件的发电端设置在所述输水管的外壁，所述发电组件的转动端设置在所述输水管的内壁且与所述发电端的转动轴连接；

技术总结
本申请提供了一种输水管发电装置及输水管发电系统，输水管发电装置包括：发电组件，包括发电端和转动端，转动端设置在输水管内部，且转动端在输水管内部水流的带动下转动以带动发电端发电；导流件，呈漏斗状设置在转动端朝向水流方向的一侧，导流组件背离发电组件一侧的第一开口大于朝向发电组件一侧的第二开口。本申请提供的透射阵列通过在输水管内设置导流件，通过导流件对输水管内较小水量的水流集中汇聚到发电组件的转动端上以驱动转动端转动，从而使得发电端产生电流，在更低水流速度下实现稳定发电。

技术研发人员：杨洪兴,杜继芸,王其梁,姚尧,沈志成
受保护的技术使用者：香港理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12