[发明专利]定水流方向的管道水力发电模块和系统及发电方法

权利要求书

1.一种定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：

该管道水力发电模块自上而下依次包括随摆管（4）、半柔性支撑件、布置有安装孔（9）的固定底座（8）；

还包括发电组件，其中发电组件由相互匹配的第一组发电元件和第二组发电元件组成；第一组发电元件固定安装于随摆管（4）内壁；第二组发电元件通过固定杆（3）固定安装于固定底座（8）；

上述发电组件至少有以下两种方式：

第一种方式：第一组发电元件为沿随摆管（4）轴线方向排列布置的永久磁铁（1）；第二组发电元件为布置于每个永久磁铁周围的线圈（2）；

第二种方式：第一组发电元件为按压杆（14）；第二组发电元件为压电模块（13）。

2.根据权利要求1所述的定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：

上述半柔性支撑件至少有以下三种方式：

第一种方式：为弹性波纹管（6）；

第二种方式：为弹簧结构（11），且弹簧外围布置有柔性防水密封套（10）；

第三种方式：为相同极性上下布置的环形双磁铁结构（12），且环形双磁铁结构外围布置有柔性防水密封套（10）。

3.根据权利要求1所述的定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：柔性防水密封套（10）的材质可以是金属，也可以是非金属；若流体具有腐蚀性，则上述随摆管（4），半柔性支撑件或柔性防水密封套（10）及连接盘（7）需采用耐腐蚀材料。

4.根据权利要求2所述的定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：

上述第二种方式、第三种方式中弹簧倔强系数、环形双磁铁的磁场强度的选择需根据水流速度而定，达到共振所需频率。

5.根据权利要求1所述的定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：

上述半柔性支撑件与固定底座（8）之间通过连接盘（7）相连。

6.根据权利要求1所述的定水流方向的管道水力发电模块，其特征在于：

上述随摆管（4）为多面体、或圆锥体、或圆柱体之一或几种的组合体；且随摆管（4）的中上部设置一对或多对便于成涡的不规则凹槽（5），其迎水面积随着绕流随摆管的过程由小增大。

7.权利要求1-6任一所述定水流方向的管道水力发电模块组成的发电系统，其特征在于：

包括若干个定水流方向的管道水力发电模块，它们顺排或叉排于同一个固定底座（8），每个发电模块之间距离以摆动不相互干扰为准，且须大于脱涡距离；发电模块的数目及尺寸以及每个发电模块内布置发电组件的数目视发电需求而定。

8.根据权利要求7所述定水流方向的管道水力发电模块组成的发电系统，其特征在于：将系统安装于管道中使用时，其顶部远离相对管壁的低能流区域，即要求发电模块顶部与相对管壁的距离大于10mm。

9.根据权利要求1~6所述的定水流方向的管道水力发电模块的发电方法，其特征在于包括以下过程：

随摆管（4）由于水流流经障碍物，在障碍物后形成涡流，涡的扰动导致其随着下部的半柔性支撑件发生左右摆动；

随摆管（4）的摆动带动固定于其内壁的第一组发电元件也发生左右摆动，第二组发电元件通过固定杆（3）固定于固定底座（8）上是不动的，从而进行发电；其中第一种发电组件，是利用线圈定向往复切割磁感线原理发电；其中第二种发电组件，是利用按压杆（14）按压压电模块（13）进行发电；输电线从固定底座（8）的中心孔底部引出，并在此孔处做好静态密封措施；

发出的交流电经整流器转换为直流电，输入蓄电池蓄电或者直接给用电器供电。