一种流体能量收集装置的制作方法

本发明涉及能量收集技术领域，更具体地，涉及一种流体能量收集装置。

背景技术：

管道流体流量、压力等测量是流体测量中最为关键的测量参数，在供排流量计算，水费贸易结算，能源计量和工业自动化远程控制等方面起着极为重要的作用。随着科技的发展，流体流量、压力等数据的无线传输的运用越来越广泛。无线远程数据传输表供电方式灵活，包括电池供电，市电供电或太阳能供电方式。然而，当采用电池供电时，由于电池寿命有限，当使用几年后，电池电量不足会导致系统数据传输错误或工作不稳定，但是更换成本高，劳动强度大。当采用外部有线供电时，需要为每一台无线数据采集和发送终端设备铺设电缆，成本费用高，工作量大，而且外部铺设电缆容易受到人为或其他因素破坏，导致设备无法正常工作。现有专利为了管道流体参数的无线传输提出了众多的解决方案，大部分方案是通过在流体管道中安装叶轮，通过流体带动叶轮转动，然后带动小型发电机发电为设备提供电能。另外一种是利用流体波动带动管道中安装的轻柔布带，通过传力钢丝来引出动能，从而收集能量，以上提出的方案的核心运动部件都是安装管道中，通过与流体接触，产生挤压，碰撞来带动外部部件发电。而流体管道流体一般包含着细小泥沙等杂质，当这些杂质与管道中运动部件发生接触时，长时间会导致这些部件损坏，且维修困难，更为严重时会堵塞流体管道，影响系统的正常工作。本发明采用的能量收集核心装置不影响管道系统的流通路径，不与流体发生直接的接触，不阻碍流体的流通，从而解决现有方案存在的缺陷。

技术实现要素：

为了解决上述缺陷，本发明提供一种流体能量收集装置，该装置结构紧凑，将装置串联到现有管道上，能将管道内流体脉动或压力波动产生的振动能量收集并对外部装置供能，该装置不会受到管道内部流体杂质以及流体腐蚀性等的影响，同时不影响现有管道的流通性能，可靠性高。

本发明所要解决的问题通过以下技术方案来实现：

一种流体能量收集装置，包括外壳。

进一步地，外壳内连接弹性膜片，弹性膜片为流体经过的管道，在弹性膜片外壁上安装永磁体，永磁体对应安装有线圈，线圈与永磁体可同轴安装，线圈可沿永磁体轴线对称设置，永磁体固定在弹性膜片的外壁上可形成供线圈切割的磁感线，线圈固定在外壳的内壁上，线圈通过导线连接外部整流电路，整流电路连接储能电路。

进一步地，弹性膜片为方管形，便于安装永磁体。

进一步地，永磁体为4组，分别安装在弹性膜片的四个外侧面的中线位置上，便于充分利用弹性膜片表面，提高采集效率。

进一步地，永磁体每组为6个，等距安装在弹性膜片的侧面上，单个永磁体两侧设有沿永磁体轴线对称安装的线圈，有利于充分利用弹性膜片侧面，提高采集效率。

进一步地，永磁体为矩形，有利于线圈切割磁感线。

进一步地，每个永磁体对应的线圈至少为两个，且为串联形式，能提高能量采集的输出电压。

进一步地，弹性膜片密封连接在外壳内，防止流体渗漏。

进一步地，弹性膜片的材料为金属，振动效果佳。

进一步地，储能电路连接调压电路，调压电路连接工作设备，采集的能量转化为直流电并可以在储能电路储存，再经过调压电路的调压得到负载需要的电压形式给负载供电。

进一步地，外壳两端设有第一管螺纹和第二管螺纹，便于接入管道。

该能量收集装置与两根液体管道螺纹连接，能量收集管道主体是管道外壳，通过收集沿着管道内壁垂直方向的振动能，将振动能引起的金属弹性膜片位移。金属弹性膜片一侧外壁上对称竖直上安装了6个永磁体，一共安装24个永磁体，永磁体左右上方分别有对称安装的线圈，在管道内壁一侧上安装了12个线圈，在其余三侧同样对称安装12个线圈，总共安装48个线圈。在管道内壁中央装有正方体结构的金属弹性膜片，金属弹性膜片与管道内壁左右两端连接，金属弹性膜片形成一个长方体结构。流体流经管道产生的脉动和压力波动，导致金属弹性膜片受迫振动，从而带动了永磁铁运动，线圈相对固定，线圈与永磁体产生相对运动切割磁感线，根据电磁感应现象，在线圈上会产生感应电压，最后通过外部电路进行能量收集。线圈导线通过管道外壁通孔引出，通过整流电路将线圈输出的交流电转化为直流电并可以在储能电路储存，再经过调压电路的调压得到负载需要的电压形式给负载供电。将电能收集达到能量收集为无线水表供能的目的。流体流量计量、流体状态检测等领域的检测装置以及信号发射等领域提供能量。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提出的能量收集装置中的主要结构永磁体和线圈未(能量转换)与流体接触，流体中杂质不会对其产生影响，可以实现流体能量收集装置的高可靠性以及长寿命。

(2)本发明提出的能量收集装置总共安装有24个能量转换单元，并可根据能量需求调整能量转换单元的数据，整体的输出功率较高。

(3)本发明提出的能量收集装置流体流通通道不含任何组件，不影响管道的流通性能。

(2)本发明提出的能量收集装置体积小，结构紧凑，装置两端具有管螺纹，可以和现有管道直接连接，便于装卸，维修方便。

(4)本发明适用于流体计量、流体参数检测等领域的应用，为相应的检测装置提供能量。

附图说明

图1是本发明的外观三维示意图。

图2是本发明的平面示意图。

图3是本发明的轴向剖面图和局部放大图。

图4是本发明的另一轴向剖面图。

图5是本发明的径向剖面图。

图6是本发明能量采集的原理图。

图7是本发明应用的示意图。

附图标记：1、第一管螺纹；2、第二管螺纹；3、弹性膜片；4、导线；5、线圈；6、永磁体；7、外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～6，本发明公开的一种流体能量收集装置，以下结合设计实例和附图进一步说明本发明的结构和工作原理。图1为本发明所提出一种管道流体能量收集装置的外观三维示意图，图2中表明了流体的流体方向。管道流体能量收集装置左右两端有第一管螺纹1和第二管螺纹2，通过第一管螺纹1和第二管螺纹2可以与现有流体管道连接。在本发明的管道流体能量收集装置中，方管形金属弹性膜片3与外壳7密封连接，构成了流体的流通通道。

在方管形金属弹性膜片3的四个外侧面的中线位置上安装有矩形永磁体6，在与永磁体6相对应的外壳7位置处安装有线圈5，永磁体6和线圈5为同轴安装。每一个矩形永磁体6和线圈5构成1个能量采集单元。在管道流体能量收集装置的轴向方向，在方管形金属弹性膜片3的每一面上等距安装有6个永磁体，在与永磁体6安装位置处相对应的外壳7位置处同样安装有线圈5。每一个线圈5和永磁体6构成1个能量采集单元。因此，在本发明中一共构成了24个能量采集单元，每一个能量采集单元中的线圈相互串联，从而提高能量采集的输出电压。在图5中所示，当流体流经流体能量采集装置的时候，流体流动的压力变化或是脉动将使得管形弹性金属膜片3在径向发生受迫振动，同时也导致永磁体6发生振动，而线圈5固定在外壳7的内壁上，其为静止状态。因此线圈5和永磁体6形成相对运动，因此线圈5在永磁体6产生的磁场中做切割磁感线运动，从而将流体的脉动或压力波动能转换为电能。通过将线圈5连接外部整流电路，储能电路以及调压电路依次连接，将采集的能量转化为直流电并可以在储能电路储存，再经过调压电路的调压得到负载需要的电压形式给负载供电。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。