CN108843721B - 液态金属橡胶减振与发电一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态金属橡胶减振与发电一体化装置，包括：圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置或双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置；所述液态金属橡胶减振与发电一体化装置的重要特征为：采用液态金属橡胶，所述液态金属橡胶为液态金属与金属橡胶紧密接触形成的结构，即能够协同抑制振动，还能够快速传输阻尼减振产生的热量来实现热温差发电效应，因此在工程机械、海洋船舶、汽车运输、轨道交通和航天飞机等领域均有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属橡胶减振领域，涉及金属橡胶的减振及阻尼减振产生热量的发电利用技术，更具体地说，涉及一种液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
背景技术
目前，多数机械设备上的阻尼减振采用的是橡胶隔振器，它虽然具有加工制造方便、成本较低等特点，但在实际工程应用中，由于受橡胶材料固有特性的局限，存在易腐蚀、易老化、阻燃性低和耐高低温能力差等缺点，因此在高低温相差较大以及存在腐蚀的环境条件下的应用受到了一定限制，影响了机械设备液压系统和发动机系统管路的减振效果，降低了机械设备管路系统的使用寿命和运行可靠性。
金属橡胶是一种均质的弹性多孔材料，是一种具有发展潜力的材料。由于金属橡胶其内部结构是金属丝相互交错勾联形成的空间网状结构，类似于橡胶的大分子结构，具有所选金属固有的特性，又具有类似橡胶的弹性。在外加载荷作用下，金属丝弹簧卷之间将发生摩擦、滑移、挤压和变形，耗散大量的能量而起到阻尼减振作用，但阻尼减振产生的热量多数未被有效利用。金属橡胶本质上是一种金属材料,因此比传统橡胶适应环境能力强，具有阻尼大、重量轻、柔韧性好、吸收冲击能、不惧高低温作用、不易老化等特点。由金属橡胶制成的隔振件在高低温、腐蚀环境等特种工况下均具有良好的隔振性能，因此在工程机械、海洋船舶、汽车运输、轨道交通和航天飞机等领域均有广阔应用前景。当前如何能够进一步提高金属橡胶在减振设备中的减振效能，如何能够将金属橡胶在减振过程中产生的热量进行有效利用，这些技术问题有待进一步能够得到解决。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
本发明采用了一种技术方案：一种液态金属橡胶减振与发电一体化装置，包括：圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置或双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置；所述液态金属橡胶减振与发电一体化装置包括液态金属橡胶，所述液态金属橡胶为液态金属与金属橡胶构成可协同抑制振动及传输阻尼减振产生的热量的紧密接触结构，快速传输阻尼减振产生的热量可实现热温差发电效应。
所述圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有圆柱状金属橡胶与液态金属紧密接触结构，包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述圆柱状金属橡胶通过金属丝绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理得到；所述圆柱状金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层共同构成圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
所述带液态金属阻尼调节阀型活塞中的液态金属阻尼调节阀与液态金属能够产生协同阻尼减振效应；所述圆柱状金属橡胶能够产生阻尼减振效应，液态金属能够产生液压阻尼减振效应；因此圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有多重阻尼协同减振效应。
上述方案中，所述圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，所述圆柱状金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述圆柱状金属橡胶装配在缸体内时，与缸体内壁间有细小间隙；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将圆柱状金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧；所述液态金属能够在外振动力作用下，所述液态金属能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口进入缸体另一侧；在外振动力作用下，液态金属与带液态金属阻尼调节阀型活塞的液态金属阻尼调节阀形成协同作用，产生减振阻尼效应；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接。
所述圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，液态金属橡胶的刚度和阻尼特性与变形有关，呈现非线性特性。当振幅不断改变时，会呈现不同的刚度和阻尼特性。在振幅很小时，液态金属橡胶中的金属丝之间滑移量很小，主要是液态金属橡胶中螺旋弹簧自身的受载变形，其刚度几乎不变，即力与位移呈线性，阻尼很小。当振幅增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触，并带有不同程度的滑移现象发生，接触滑移产生摩擦，从而耗散能量，具有了阻尼特性。当振幅继续增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触挤压，滑移现象减弱，刚度增大，即出力与变形呈现硬化特性。在液态金属橡胶的内部，金属丝之间的相对滑移形成干摩擦，从而消耗大量的振动能量并产生大量热量。由于液态金属橡胶由液态金属与金属橡胶紧密接触构成，因此能够产生液态金属减振与金属橡胶减振的多重阻尼协同减振效应，并且液态金属协同石墨烯层能够将多重阻尼协同减振效应产生的热量快速带给热温差发电器来产生发电效应。
上述方案中，所述颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有颗粒型金属橡胶与液态金属紧密接触结构；所述颗粒型金属橡胶由许多低密度、小体积的金属橡胶小颗粒组成；所述颗粒型金属橡胶由金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理得到；所述颗粒型金属橡胶根据缸体腔体内部结构形式，有目的性地整体填充或局部填充于缸体腔体内；所述颗粒型金属橡胶与液态金属共同形成阻尼结构，即能够协同抑制振动，还能够快速传输阻尼振动产生的热量来实现热温差发电效应；所述颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置，包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层共同构成圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
上述方案中，所述颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，所述颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将颗粒型金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧；所述液态金属能够在外振动力作用下，通过带液态金属阻尼调节阀型活塞的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口进入缸体另一侧；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接。
当在外部振动力的影响下，颗粒型金属橡胶与颗粒型金属橡胶之间，颗粒型金属橡胶与液态金属之间，液态金属与液态金属之间存在互相挤压摩擦，颗粒型金属橡胶球内金属丝互相挤压摩擦，产生颗粒型金属橡胶与液态金属的阻尼减振协同效应；液态金属与液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口能够产生液态金属的阻尼减振效应；因此颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有多重阻尼减振效应。
上述方案中，所述叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置特征为：具有叠层型液态金属橡胶包括：液态金属、金属橡胶和金属板紧密接触组成的协同结构，即由两层或多层金属橡胶层和金属板层相间隔叠置并添加液态金属共同构成，并具有叠层型金属橡胶层与液态金属紧密接触结构；所述叠层金属橡胶层中的金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理制成金属橡胶层；所述叠层型金属橡胶层根据缸体腔内部结构形式，有目的性地置于缸体腔内；所述叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置，包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述叠层金属橡胶层、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层共同构成叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
上述方案中，所述叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，所述叠层型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将叠层型金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧；所述液态金属在外振动力作用下，能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口进入缸体另一侧；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接。
所述叠层金属橡胶层、金属板层与液态金属共同形成阻尼结构，即能够协同抑制振动，还协同石墨烯层能够快速传输阻尼振动产生的热量给热温差发电器件热端，来实现热温差发电效应。
上述方案中，所述双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置特征为：具有双活塞、双缸体与液态金属橡胶组合协同结构；所述双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置，包括：圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型上活塞、下活塞、上缸体、下缸体、上活塞杆、下活塞杆、带液态金属阻尼调节阀型隔板、弹簧、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶与液态金属共同形成阻尼结构，即能够协同抑制振动，还能够快速传输阻尼振动产生的热量来实现热温差发电效应；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型上活塞、下活塞、上缸体、下缸体、上活塞杆、下活塞杆、带液态金属阻尼调节阀型隔板、弹簧、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层共同构成双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置。
上述方案中，所述双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，所述带液态金属阻尼调节阀型隔板将缸体分为上缸体、下缸体；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型上活塞、温度传感器均装配在上缸体内；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞将圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶和部分液态金属封闭于上缸体一侧；所述液态金属在外振动力作用下，能够通过带液态金属阻尼调节阀型上活塞的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口流进上缸体另一侧，也可以通过带液态金属阻尼调节阀型隔板流进入缸体的一侧；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞与上活塞杆一端相连接；所述上活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述下活塞装配在下缸体内；所述下活塞与下活塞杆一端相连接；所述弹簧装配在下活塞杆上；所述石墨烯层将上缸体和下缸体的外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述上缸体的顶端和下缸体底端均有绝热层；所述上缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接。
在双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置中，所述圆柱状金属橡胶能够产生阻尼减振效应，带液态金属阻尼调节阀型上活塞中的液态金属阻尼调节阀、带液态金属阻尼调节阀型隔板中的带液态金属阻尼调节阀与液态金属能够产生多重阻尼协同减振效应，因此双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有多重阻尼协同减振效应；同时液态金属、缸体与石墨烯层相结合，能够将多重阻尼减振协同效应产生的热量快速传输给热温差发电器件热端来产生发电效应。
上述方案中，所述金属橡胶采用的材料包括：不锈钢丝、铜丝、钨丝、形状记忆合金丝或金属合金丝；所述液态金属包括：液态镓、液态镓合金或液态镓纳米流体；所述液态镓纳米流体包括：分散碳纳米管、石墨烯纳米片、纳米导热颗粒的液态镓或液态镓合金；所述液态金属还可采用导热性良好的液体或气体替代；所述石墨烯层包括：石墨烯薄膜、石墨烯涂层或石墨烯复合材料层；所述热温差发电器件，包括若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，所述温差发电片单体与温差发电片单体之间通过使用绝热材料隔开；所述散热器件包括：风冷翅片散热器件或工质循环散热器件；所述工质包括：水、纳米流体或导热流体。
由于液态金属橡胶减振与发电一体化装置采用了液态金属橡胶，即将液态金属与金属橡胶紧密结合，因此比传统橡胶和单一金属橡胶适应环境能力更强，具有阻尼大、柔韧性好、吸收冲击能强、不惧高低温作用、不易老化等特点，还能够收集阻尼协同减振产生的热量并用来发电，因此在工程机械、海洋船舶、汽车运输、轨道交通和航天飞机等领域均有广阔应用前景。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，采用了液态金属橡胶，所述液态金属橡胶为液态金属与金属橡胶紧密接触构成的结构，其刚度和阻尼特性与变形有关，呈现非线性特性。当振幅不断改变时，会呈现不同的刚度和阻尼特性。在振幅很小时，液态金属橡胶中的金属丝之间滑移量很小，主要是液态金属橡胶中螺旋弹簧自身的受载变形，其刚度几乎不变，即力与位移呈线性，阻尼很小。当振幅增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触，并带有不同程度的滑移现象发生，接触滑移产生摩擦，从而耗散能量，具有了阻尼特性。当振幅继续增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触挤压，滑移现象减弱，刚度增大，即出力与变形呈现硬化特性。在液态金属橡胶的内部，金属丝之间的相对滑移形成摩擦，从而消耗大量的振动能量并产生大量热量，产生金属橡胶的阻尼减振效应；在振动力作用下，液态金属与带液态金属阻尼调节阀型活塞的液态金属阻尼调节阀或带液态金属阻尼调节阀型隔板形成协同作用，产生减振阻尼协同效应；由于液态金属橡胶由液态金属与金属橡胶紧密接触构成，因此能够产生液态金属减振与金属橡胶减振的多重阻尼协同减振效应，其装置总体减振效能明显提高。
(2)本发明的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，采用石墨烯层与包含液态金属橡胶的缸体与热温差发电器件相连接，通过缸体、液态金属和石墨烯层的快速导热协同效应，将装置的多重阻尼协同减振效应产生热量快速带给热温差发电器来产生发电效应，提高了液态金属橡胶减振与发电一体化装置的能量利用效率。
(3)本发明的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，采用了液态金属橡胶即将液态金属与金属橡胶紧密结合，因此比传统橡胶和单一金属橡胶适应环境能力更强，具有液态金属减振和金属橡胶减振的多重阻尼协同减振效应，且阻尼大、柔韧性好、吸收冲击能强、不惧高低温作用、不易老化等特点，还能够收集多重阻尼协同减振效应产生的热量并用来发电，因此在工程机械、海洋船舶、汽车运输、轨道交通和航天飞机等领域均有广阔应用前景。
附图说明
图1是本发明的圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置的结构剖面示意图；
图2是本发明的颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置的结构剖面示意图；
图3是本发明的叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置的结构剖面示意图；
图4是本发明的双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置的结构剖面示意图。
其中，圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1、颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2、叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3、双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4、圆柱状金属橡胶5、带液态金属阻尼调节阀型活塞6、缸体7、活塞杆8、石墨烯层9、热温差发电器件10、散热器件11、超级电容12、温度传感器13、绝热层14、间隙15、阀口16、液态金属橡胶17、颗粒型金属橡胶18、缸体19、带液态金属阻尼调节阀型活塞20、活塞杆21、石墨烯层22、热温差发电器件23、散热器件24、超级电容25、温度传感器26、绝热层27、阀口28、叠层型液态金属橡胶29、叠层型金属橡胶层30、金属板层31、缸体32、带液态金属阻尼调节阀型活塞33、活塞杆34、石墨烯层35、热温差发电器件36、散热器件37、超级电容38、温度传感器39、绝热层40、阀口41、圆柱状金属橡胶42、带液态金属阻尼调节阀型活塞43、下活塞44、上缸体45、下缸体46、上活塞杆47、下活塞杆48、带液态金属阻尼调节阀型隔板49、弹簧50、石墨烯层51、热温差发电器件52、散热器件53、超级电容54、温度传感器55、绝热层56。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例一
本发明的实施例一提供了一种圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1(见图1)，其结构特征包括：具有圆柱状金属橡胶5与液态金属紧密接触的液态金属橡胶结构，并包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞6、缸体7、活塞杆8、石墨烯层9、热温差发电器件10、散热器件11、超级电容12、温度传感器13、绝热层14；圆柱状金属橡胶5通过将金属丝绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型后表面进行物理化学修饰处理形成；圆柱状金属橡胶5、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞6、缸体7、活塞杆8、石墨烯层9、热温差发电器件10、散热器件11、超级电容12、温度传感器13、绝热层14共同构成圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1。
圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1中，圆柱状金属橡胶5、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞6、温度传感器13均装配在缸体7内；圆柱状金属橡胶5装配在缸体7内时，与缸体内壁间有细小间隙15；带液态金属阻尼调节阀型活塞6包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口16；带液态金属阻尼调节阀型活塞6将圆柱状金属橡胶5与部分液态金属封闭于缸体7一侧；液态金属能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞6的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口16进入缸体7另一侧；在振动力作用下，液态金属与带液态金属阻尼调节阀型活塞6的液态金属阻尼调节阀形成协同作用，产生减振阻尼效应；带液态金属阻尼调节阀型活塞6与活塞杆8一端相连接；活塞杆8另一端与需要减振设备相连接；石墨烯层9将缸体7的外侧面与热温差发电器件10热端相连接；热温差发电器件10冷端与散热器件11相连接；缸体7的顶端、底端均有绝热层14；缸体7外面装配有超级电容12；超级电容12与热温差发电器件10相连接。
本实施例一采用制作圆柱状金属橡胶5的金属丝为奥氏体不锈钢丝，其丝径为：0.05-0.5mm；液态金属采用液态镓合金；石墨烯层9采用石墨烯薄膜；热温差发电器件10采用若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过使用绝热材料隔开；散热器件11采用风冷翅片散热器件。
圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1中，采用了液态金属与圆柱状金属橡胶5紧密接触构成的液态金属橡胶结构；在圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1中，液态金属橡胶的刚度和阻尼特性与变形有关，呈现非线性特性。当振幅不断改变时，液态金属橡胶会呈现不同的刚度和阻尼特性。在振幅很小时，液态金属橡胶中的金属丝之间滑移量很小，主要是液态金属橡胶中螺旋弹簧自身的受载变形，其刚度几乎不变，即力与位移呈线性，阻尼很小。当振幅增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触，并带有不同程度的滑移现象发生，接触滑移产生摩擦，从而耗散能量，具有了阻尼特性。当振幅继续增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧协同液态金属相互接触挤压，部分液态金属从带液态金属阻尼调节阀型活塞6中的液态金属阻尼调节阀流到带液态金属阻尼调节阀型活塞6的外侧缸体7中，滑移现象减弱，刚度增大，即出力与变形呈现硬化特性。在液态金属橡胶的内部，金属丝之间的相对滑移形成摩擦，从而消耗大量的振动能量并产生大量热量，产生液态金属橡胶的阻尼减振效应；在振动力作用下，带液态金属阻尼调节阀型活塞6中的液态金属阻尼调节阀与液态金属能够产生协同阻尼减振效应；圆柱状金属橡胶5能够产生阻尼减振效应，液态金属能够产生液压阻尼减振效应；因此圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1具有多重阻尼协同减振效应，其装置总体减振效能明显提高。
当外振动力呈周期性撤去时，外振动压减小，缸体7的带液态金属阻尼调节阀型活塞6外侧中的部分液态金属通过液态金属可流通的阀口16重新流进入缸体7中。
圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1中，采用了石墨烯层9将包含液态金属橡胶的缸体7与热温差发电器件10相连接，通过缸体7、液态金属和石墨烯层9构成的快速导热协同效应，能够将液态金属阻尼减振产生的热量与金属橡胶阻尼减振产生的热量快速带给热温差发电器件10来产生发电效应，并能够将发电电能存储在超级电容12中，因此圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置1的能量利用效率得到明显提高。
实施例二
本发明的实施例二提供了一种颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2(见图2)，其结构特征包括：液态金属橡胶17，具体特征为具有颗粒型金属橡胶18与液态金属紧密接触结构；颗粒型金属橡胶18由许多低密度、小体积的金属橡胶小颗粒组成；颗粒型金属橡胶18由金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理；颗粒型金属橡胶18根据缸体19腔体内部结构形式，有目的性地整体填充或局部填充于缸体19腔体内；颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2，包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞20、缸体19、活塞杆21、石墨烯层22、热温差发电器件23、散热器件24、超级电容25、温度传感器26、绝热层27；颗粒型金属橡胶18、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞20、缸体19、活塞杆21、石墨烯层22、热温差发电器件23、散热器件24、超级电容25、温度传感器26、绝热层27共同构成圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2。
颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2中，所述颗粒型金属橡胶18、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞20、温度传感器26均装配在缸体19内；带液态金属阻尼调节阀型活塞20包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口28；带液态金属阻尼调节阀型活塞20将颗粒型金属橡胶18与部分液态金属封闭于缸体19一侧；液态金属能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞20的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口28进入缸体19另一侧；带液态金属阻尼调节阀型活塞20与活塞杆21一端相连接；活塞杆21另一端与需要减振设备相连接；石墨烯层22将缸体19外侧面与热温差发电器件23热端相连接；热温差发电器件23冷端与散热器件24相连接；缸体19的顶端、底端均有绝热层27；缸体19外面装配有超级电容25；超级电容25与热温差发电器件23相连接。
本实施例二采用制作液态金属橡胶17的颗粒型金属橡胶18金属丝为钨丝，其丝径为：0.05-0.5mm；液态金属采用液态镓合金；石墨烯层9采用石墨烯涂层；热温差发电器件23采用若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过使用绝热材料隔开；散热器件24采用风冷翅片散热器件。
当在外部振动力的影响下，液态金属橡胶17中的颗粒型金属橡胶18与颗粒型金属橡胶18之间，颗粒型金属橡胶18与液态金属之间，液态金属与液态金属之间存在互相挤压摩擦，颗粒型金属橡胶球18内金属丝互相挤压摩擦，产生颗粒型金属橡胶18与液态金属的阻尼减振协同效应；液态金属与液态金属阻尼调节阀20及液态金属可流通的阀口28能够产生液态金属的阻尼减振效应；因此颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置2具有多重阻尼减振效应，还能够快速传输热量给热温差发电器件23的热端，来实现热温差发电效应，并能够将发电电能存储在超级电容25中。
实施例三
本发明的实施例三提供了一种叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3(见图3)，其特征为：具有叠层型液态金属橡胶29包括：液态金属、叠层型金属橡胶层30和金属板层31紧密接触组成的协同结构，即由两层或多层金属橡胶层和金属板层31相间隔叠置并添加液态金属共同构成，并具有叠层型金属橡胶层30与液态金属紧密接触结构；叠层型金属橡胶层30中的金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理制成金属橡胶层；叠层型金属橡胶层30根据缸体32腔内部结构形式，有目的性地置于缸体32腔内；叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3，包括：带液态金属阻尼调节阀型活塞33、缸体32、活塞杆34、石墨烯层35、热温差发电器件36、散热器件37、超级电容38、温度传感器39、绝热层40；叠层型金属橡胶层30、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞33、缸体32、活塞杆34、石墨烯层35、热温差发电器件36、散热器件37、超级电容38、温度传感器39、绝热层40共同构成叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3。
叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3中，叠层型金属橡胶层30、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞33、温度传感器39均装配在缸体32内；带液态金属阻尼调节阀型活塞33包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口41；带液态金属阻尼调节阀型活塞33将叠层型金属橡胶层30与部分液态金属封闭于缸体32一侧；在外振动力作用下，液态金属能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞33的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口41进入缸体32另一侧；带液态金属阻尼调节阀型活塞33与活塞杆34一端相连接；活塞杆34另一端与需要减振设备相连接；石墨烯层35将缸体32外侧面与热温差发电器件36热端相连接；热温差发电器件36冷端与散热器件37相连接；缸体32的顶端、底端均有绝热层40；缸体32外面装配有超级电容38；超级电容38与热温差发电器件36相连接。
本实施例三采用制作叠层型液态金属橡胶29的金属丝为金属合金丝，其丝径为：0.05-0.5mm；液态金属采用液态镓合金；石墨烯层35采用石墨烯薄膜；热温差发电器件36采用若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过使用绝热材料隔开；散热器件37采用风冷翅片散热器件。
本实施例三叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置3中的叠层型金属橡胶层30、金属板层31与液态金属共同形成阻尼结构，即能够协同抑制振动，还能够协同石墨烯层快速传输热量给热温差发电器件36热端来实现热温差发电效应，并能够将发电电能存储在超级电容中。
实施例四
本发明的实施例四提供了一种双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4(见图4)，其特征为：具有双活塞、双缸体与液态金属橡胶组合协同结构；双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4，包括：圆柱状金属橡胶42、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞43、下活塞44、上缸体45、下缸体46、上活塞杆47、下活塞杆48、带液态金属阻尼调节阀型隔板49、弹簧50、石墨烯层51、热温差发电器件52、散热器件53、超级电容54、温度传感器55、绝热层56；圆柱状金属橡胶42经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型，并经过表面物理化学修饰处理；圆柱状金属橡胶42与液态金属共同形成阻尼结构，即能够协同抑制振动，还能够快速传输热量来实现热温差发电效应；圆柱状金属橡胶42、带液态金属阻尼调节阀型活塞43、下活塞44、上缸体45、下缸体46、上活塞杆47、下活塞杆48、带液态金属阻尼调节阀型隔板49、弹簧50、石墨烯层51、热温差发电器件52、散热器件53、超级电容54、温度传感器55、绝热层56共同构成双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4。
双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4中，带液态金属阻尼调节阀型隔板49将缸体分为上缸体45、下缸体46；圆柱状金属橡胶42、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞43、温度传感器55均装配在上缸体45内；带液态金属阻尼调节阀型活塞43包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口57；带液态金属阻尼调节阀型活塞43将圆柱状金属橡胶42与部分液态金属封闭于上缸体45一侧；在外部振动力作用下，液态金属能够通过带液态金属阻尼调节阀型活塞43的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口57流进入上缸体45另一侧，也可以通过带液态金属阻尼调节阀型隔板49的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口58流进入下缸体46的一侧；带液态金属阻尼调节阀型活塞43与上活塞杆47一端相连接；上活塞杆47另一端与需要减振设备相连接；下活塞44装配在下缸体46内；下活塞44与下活塞杆48一端相连接；弹簧50装配在下活塞杆48上；石墨烯层51将上缸体45和下缸体46的外侧面与热温差发电器件52热端相连接；热温差发电器件52冷端与散热器件53相连接；上缸体45的顶端和下缸体46底端均有绝热层56；上缸体45外面装配有超级电容54；超级电容54与热温差发电器件52相连接。
本实施例四采用制作液态金属橡胶42的金属丝为奥氏体不锈钢丝，其丝径为：0.05-0.5mm；液态金属采用液态镓合金；石墨烯层51采用石墨烯薄膜；热温差发电器件52采用若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过使用绝热材料隔开；散热器件53采用风冷翅片散热器件。
双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4中，采用了液态金属橡胶即包括：将液态金属与圆柱状金属橡胶42紧密接触构成的结构；在双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4中，液态金属橡胶的刚度和阻尼特性与变形有关，呈现非线性特性。当振幅不断改变时，会呈现不同的刚度和阻尼特性。在振幅很小时，液态金属橡胶中的金属丝之间滑移量很小，主要是液态金属橡胶中螺旋弹簧自身的受载变形，其刚度几乎不变，即力与位移呈线性，阻尼很小。当振幅增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触，并带有不同程度的滑移现象发生，接触滑移产生摩擦，从而耗散能量，具有了阻尼特性。当振幅继续增大时，液态金属橡胶中的螺旋弹簧相互接触挤压，滑移现象减弱，刚度增大，即出力与变形呈现硬化特性。在液态金属橡胶的内部，金属丝之间的相对滑移形成摩擦，从而消耗大量的振动能量并产生大量热量，产生金属橡胶的阻尼减振效应；在振动力作用下，液态金属与带液态金属阻尼调节阀型活塞43的液态金属阻尼调节阀57或带液态金属阻尼调节阀型隔板49的液态金属阻尼调节阀58形成协同作用，产生减振阻尼协同效应；由于液态金属橡胶由液态金属与金属橡胶紧密接触构成，因此能够产生液态金属减振与金属橡胶减振的多重减振协同效应，其装置总体减振效能明显提高。
当外振动力呈周期性撤去时，外振动压减小，上缸体45上活塞43外部中的部分液态金属通过带液态金属阻尼调节阀型活塞43的液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口57重新流进入上缸体45中；同时，下缸体46中的下活塞杆48上安装的弹簧50也发挥作用，促使下缸体46的下活塞44向上移动，使下缸体46下活塞44外的部分液态金属通过带液态金属阻尼调节阀型隔板49的液态金属阻尼调节阀58也重新回流到上缸体45中。
在双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4中，圆柱状金属橡胶42能够产生阻尼减振效应，带液态金属阻尼调节阀型活塞43中的液态金属阻尼调节阀57、带液态金属阻尼调节阀型隔板49中的带液态金属阻尼调节阀58与液态金属能够产生多重阻尼协同减振效应，因此双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置具有多重阻尼协同减振效应；同时，采用了石墨烯层51将包含液态金属橡胶42的上缸体45与热温差发电器件52相连接，通过上缸体45、液态金属和石墨烯层51的快速导热协同效应，能够将液态金属阻尼减振产生的热量与金属橡胶阻尼减振产生的热量快速带给热温差发电器件52来产生发电效应，并能够将发电电能存储在超级电容中，因此双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置4的能量利用效率得到明显提高。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，包括液态金属橡胶，所述液态金属橡胶为液态金属与金属橡胶构成的可协同抑制振动及传输阻尼减振产生的热量的紧密接触结构；液态金属橡胶减振与发电一体化装置为圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置、叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置或双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置；所述圆柱型液态金属橡胶减振与发电一体化装置包括圆柱状金属橡胶、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述圆柱状金属橡胶、液态金属形成的紧密接触结构构成液态金属橡胶，所述圆柱状金属橡胶通过金属丝绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型后表面进行物理化学修饰处理形成。
2.根据权利要求1所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述圆柱状金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述圆柱状金属橡胶与缸体内壁具有间隙；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将圆柱状金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧，外振动力作用下，液态金属通过阀口进入缸体另一侧。
3.根据权利要求1所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述颗粒型液态金属橡胶减振与发电一体化装置包括：颗粒型金属橡胶、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述颗粒型金属橡胶由金属橡胶颗粒组成，通过金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型后表面进行物理化学修饰处理形成；所述颗粒型金属橡胶整体填充或局部填充于缸体内；所述颗粒型金属橡胶与液态金属共同形成液态金属橡胶阻尼结构。
4.根据权利要求3所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征在于：所述颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需减振设备相连接；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将颗粒型金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧，在外振动力作用下，液态金属通过阀口进入缸体另一侧。
5.根据权利要求1所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述叠层型液态金属橡胶减振与发电一体化装置包括：叠层型液态金属橡胶、带液态金属阻尼调节阀型活塞、缸体、活塞杆、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述叠层型液态金属橡胶由两层或多层金属橡胶层和金属板层相间隔叠置并添加液态金属共同构成，并具有叠层型金属橡胶层与液态金属紧密接触结构，所述叠层型金属橡胶层、金属板层与液态金属共同形成液态金属橡胶阻尼结构；所述金属橡胶层通过金属丝经过绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型后表面进行物理化学修饰处理形成制成金属橡胶层。
6.根据权利要求5所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述叠层型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型活塞、温度传感器均装配在缸体内；所述石墨烯层将缸体外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述缸体的顶端、底端均有绝热层；所述缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞与活塞杆一端相连接；所述活塞杆另一端与需要减振设备相连接；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型活塞将叠层型金属橡胶与部分液态金属封闭于缸体一侧；在外振动力作用下，液态金属通过阀口进入缸体另一侧。
7.根据权利要求1所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述双活塞型液态金属橡胶减振与发电一体化装置包括圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型上活塞、下活塞、上缸体、下缸体、上活塞杆、下活塞杆、带液态金属阻尼调节阀型隔板、弹簧、石墨烯层、热温差发电器件、散热器件、超级电容、温度传感器、绝热层；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶通过金属丝绕丝、拉伸、编织、制作毛坯和冷压工艺加工成型后表面进行物理化学修饰处理形成；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶与液态金属共同形成液态金属橡胶阻尼结构。
8.根据权利要求7所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述带液态金属阻尼调节阀型隔板将缸体分为上缸体、下缸体；所述圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶、液态金属、带液态金属阻尼调节阀型上活塞、温度传感器均装配在上缸体内；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞包括：一个或多个液态金属阻尼调节阀及液态金属可流通的阀口；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞将圆柱状金属橡胶或颗粒型金属橡胶和部分液态金属封闭于上缸体一侧；在外振动力作用下，液态金属通过阀口进入上缸体另一侧或通过带液态金属阻尼调节阀型隔板进入下缸体的一侧；所述带液态金属阻尼调节阀型上活塞与上活塞杆一端相连接；所述上活塞杆另一端与需减振设备相连接；所述下活塞装配在下缸体内；所述下活塞与下活塞杆一端相连接；所述弹簧装配在下活塞杆上；所述石墨烯层将上缸体和下缸体的外侧面与热温差发电器件热端相连接；所述热温差发电器件冷端与散热器件相连接；所述上缸体的顶端和下缸体底端均有绝热层；所述上缸体外面装配有超级电容；所述超级电容与热温差发电器件相连接。
9.根据权利要求2～8任一项所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述金属橡胶采用材料包括：不锈钢丝、铜丝、钨丝、形状记忆合金丝或金属合金丝；所述液态金属包括：液态镓、液态镓合金或液态镓纳米流体；所述液态镓纳米流体，包括：分散碳纳米管、石墨烯纳米片、纳米导热颗粒的液态镓或液态镓合金；所述石墨烯层包括：石墨烯薄膜、石墨烯涂层或石墨烯复合材料层；所述热温差发电器件，包括若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，所述温差发电片单体与温差发电片单体之间通过绝热材料隔开；所述散热器件包括：风冷翅片散热器件或工质循环散热器件；所述工质包括：水、纳米流体或导热流体。
10.根据权利要求1～8任一项所述的液态金属橡胶减振与发电一体化装置，其特征是，所述液态金属可采用具有导热性的液体或气体代替。
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