CN102594202B - 一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，该装置包括壳体、双稳射流元件、第一振荡腔、第二振荡腔和输出电路；第一振荡腔和第二振荡腔对称布置在双稳射流元件的左右两侧；在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片，在膜片上设有压电片，双稳射流元件进气口与气动设备的排气口连通。由于双稳射流元件的附壁效应，气体反复循环在两侧振荡腔中形成振荡气体，振荡腔中振荡气流带动腔室上的膜片振动，膜片的振动驱动其上的压电片振动变形产生电荷。本发明可使废气能源转换为电能，可为无线传感器供电，省去更换电池的麻烦，提高了能源的利用效率。该装置结构简单，便于实施，既节能又环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电片振动发电装置，特别涉及一种双稳射流微振荡器激励压电片振动发电装置，属于微小型发电设备技术领域。
背景技术
目前，在气动工业中，气动元件(气缸、真空发生器等)排出的尾气通常直接排放到大气中，造成能源的极大浪费。同时，工业现场中无线传感器的电源均为电池供电，而电池的能量有限，频繁的更换电池比较麻烦。将收集气动元件排出的废气能源转换为无线传感器供电的电能，既可以省去更换电池的麻烦也提供了能源的利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，使气动工业中废气能源转换为电能。
本发明的技术方案是：一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，其特征在于：所述发电装置包括壳体、双稳射流元件、第一振荡腔、第二振荡腔和输出电路；所述的第一振荡腔和第二振荡腔对称布置在双稳射流元件的左右两侧；在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片，在膜片上设有压电片；所述的输出电路输入端与压电片相连；所述的双稳射流元件第一输出口与第一振荡腔的进气孔连通，第一振荡腔的出气孔与双稳射流元件第一控制口连通；所述的双稳射流元件第二输出口与第二振荡腔的进气孔连通，第二振荡腔的出气孔与双稳射流元件第二控制口连通；双稳射流元件进气口与气动设备的排气口连通。
所述的输出电路设置在双稳射流元件的上方，用于输出电能。
本发明具有以下优点及突出性效果：采用本发明提供的装置，可使废气能源转换为电能，既可为无线传感器供电，又可省去更换电池的麻烦，提高了能源的利用效率。该装置结构简单，便于实施，既节能又环保。在供气压力为22KPa时，振荡器的振荡频率达到40Hz。此时膜片振动的幅值可达2mm，输出的功率为180uW。
附图说明
图1为基于射流微振荡器的压电发电装置。
图2为振荡腔的结构原理示意图(剖面图)。
图3a为双稳射流元件上盖板，图3b为双稳射流元件芯板，图3c双稳射流元件下底板。
图中：1-壳体；2-第一振荡腔；3-第一振荡腔的进气孔1；4-压电片；5-膜片；6-输出电路；7-第一振荡腔的出气孔；8-双稳射流元件进气口；9-双稳射流元件；10-双稳射流元件第一输出口；11-双稳射流元件第二输出口；12-双稳射流元件第一控制口；13-双稳射流元件第二控制口；14-第二振荡腔；15-双稳射流元件排气口；16-双稳射流元件上盖板；17-双稳射流元件下底板；18-双稳射流元件芯板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体的结构、原理和工作过程作详细说明。
如图1所示，本发明提供的基于射流微振荡器激励的压电发电装置所述发电装置包括壳体1、双稳射流元件9、第一振荡腔2、第二振荡腔14和输出电路6。双稳射流元件9安装在壳体1的底部中间位置，第一振荡腔2和第二振荡腔14对称安装在双稳射流元件的左右两侧。在双稳射流元件9上设有双稳射流元件进气口8、双稳射流元件第一输出口10、双稳射流元件第二输出口11、双稳射流元件第一控制口12、双稳射流元件第二控制口13和双稳射流元件排气口15。
所述的双稳射流元件第一输出口10与第一振荡腔的进气孔3连通，第一振荡腔的出气孔7与双稳射流元件第一控制口12连通；所述的双稳射流元件第二输出口11与第二振荡腔的进气孔连通，第二振荡腔的出气孔与双稳射流元件第二控制口13连通；双稳射流元件进气口8与气动设备的排气口连通。所述的输出电路6设置在双稳射流元件的上方，使其结构整齐紧凑。
图2为振荡腔的结构原理示意图(剖面图)，在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片5，在膜片上设有压电片4。
双稳射流元件9由双稳射流元件芯板18、双稳射流元件上盖板16和双稳射流元件下底板17组成，上盖板和下底板由有机玻璃板制成，主要用于双稳射流元件的密封；上盖板对应芯板的各进出口开设有圆孔与外部相连通(如图3a、3b、3c所示)。
本发明的工作过程如下：
真空发生器、气缸等气动设备的排气孔与双稳射流元件进气孔8相连。气体经进气孔进入双稳射流元件，由于双稳射流元件的附壁效应，气体从双稳射流元件第一输出口10输出，一部分气体从双稳射流元件排气孔15排出，另一部分气体进入第一振荡腔2，然后回到双稳射流元件第一控制口12，使得气体切换到双稳射流元件的另一侧附壁，并从双稳射流元件第二输出口11输出，一部分气体从双稳射流元件排气孔15排出，另一部分气体进入第二振荡腔14，然后回到双稳射流元件第二控制口13，使气体再次朝向另一侧附壁，如此反复循环在两侧腔室中形成振荡。腔室的振荡气体带动膜片5振动，膜片的振动带动安装在上面的压电片4振动变形产生电压，由输出电路6输出压电片产生的电压，从而为微型设备提供电源。
Claims (2)
1.一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，其特征在于：所述发电装置包括壳体(1)、双稳射流元件(9)、第一振荡腔(2)、第二振荡腔(14)和输出电路(6)；所述的第一振荡腔(2)和第二振荡腔(14)对称布置在双稳射流元件(9)的左右两侧；在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片(5)，在膜片(5)上设有压电片(4)；所述的输出电路(6)输入端与压电片(4)相连；所述的双稳射流元件第一输出口(10)与第一振荡腔的进气孔(3)连通，第一振荡腔的出气孔(7)与双稳射流元件第一控制口(12)连通；所述的双稳射流元件第二输出口(11)与第二振荡腔的进气孔连通，第二振荡腔的出气孔与双稳射流元件第二控制口(13)连通；双稳射流元件进气口(8)与气动设备的排气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，其特征在于：所述的输出电路(6)设置在双稳射流元件的上方。
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