CN110985322A - 一种尾流驰振发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发电设备技术领域,公开了一种尾流驰振发电装置。尾流驰振发电装置包括用于固定在桥梁上的密封箱,密封箱的顶部设置有弹性顶盖,弹性顶盖上还悬挂连接有振动活塞,密封箱的底部设置有进气口和出气口,进气口和/或出气口处设置有驰振发电组件,驰振发电组件包括干扰物和布置在干扰物于气流下游处的振动件,振动件的底部布置有压电片。桥梁振动可带着密封箱振动,弹性顶盖在弹性的作用下可带动振动活塞上下振动,密封箱内压强变化而导致气体流动,气流经过干扰物后在振动件处产生尾流驰振,振动件底部的压电片承受压力而产生电流,从而将桥梁的振动能量转化为电能以合理利用,提高能量的利用率,促进城市的可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域,特别是涉及一种尾流驰振发电装置。
背景技术
能源和环境问题,作为当今重要的主题,随着经济的发展,煤、石油、天然气等不可再生能源日益减少,而环保可再生能源的开发以及寻找则处于瓶颈阶段,如何合理的利用现有资源对于社会的可持续发展具有良好的促进作用。
桥梁是城市建设中不可缺少的部分,桥梁在使用的过程中,随着人们以及车辆的行走移动,桥梁振动总是难以避免的,振动是能量传播的过程。通常情况下,桥梁振动能量通常由桥墩等支撑结构缓冲后消散,如果将桥梁振动能量合理的转化利用,对于城市的可持续发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是:提供一种尾流驰振发电装置,用于将桥梁振动能量合理转化利用。
为了实现上述目的,本发明提供了一种尾流驰振发电装置,包括用于固定在桥梁上的密封箱,所述密封箱的顶部设置有弹性顶盖,所述弹性顶盖上还悬挂连接有振动活塞,所述密封箱的底部设置有进气口和出气口,所述进气口和/或出气口处设置有驰振发电组件,所述驰振发电组件包括干扰物和布置在所述干扰物于气流下游处的振动件,所述振动件的底部布置有压电片。
优选地,所述密封箱的底部设置有对称布置的气流管道,所述进气口和出气口由气流管道的管口形成。
优选地,所述干扰物为底部固定在所述密封箱上的长方体结构。
优选地,所述振动件为底部固定在所述密封箱上的钢条。
优选地,所述振动活塞包括与所述弹性顶盖连接的重物块和固定在所述重物块的底部的条形磁铁,所述密封箱的箱壁上还布置有与所述条形磁铁配合的发电线圈。
优选地,所述振动活塞的底部与所述密封箱的箱底之间还连接有柔性的连接杆,所述连接杆的底部还布置有压电片。
优选地,所述连接杆沿所述振动活塞的周向间隔布置有多个,各个连接杆的底部分别布置有所述压电片。
优选地,所述振动活塞包括本体和布置在本体底部的质量块,所述连接杆的顶部连接在所述质量块上。
优选地,所述进气口与出气口处分别设置有单向阀。
优选地,所述弹性顶盖为环形的橡胶盖,所述振动活塞的顶部与所述橡胶盖的内圈连接。
本发明实施例一种尾流驰振发电装置与现有技术相比,其有益效果在于:桥梁振动可带着密封箱振动,弹性顶盖在弹性的作用下可带动振动活塞上下振动,密封箱内压强变化而导致气体流动,气流经过干扰物后在振动件处产生尾流驰振,振动件底部的压电片承受压力而产生电流,从而将桥梁的振动能量转化为电能以合理利用,提高能量的利用率,促进城市的可持续发展。
附图说明
图1是本发明的尾流驰振发电装置的立体结构示意图;
图2是图1的尾流驰振发电装置的内部结构示意图;
图3是图1的尾流驰振发电装置的连接杆与压电片的结构示意图。
图中,1、密封箱;11、气流管道;2、弹性顶盖;3、振动活塞;31、重物块;32、条形磁铁;33、质量块;4、发电线圈;5、连接杆;6、压电片;7、干扰物;8、振动件;9、单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种尾流驰振发电装置的优选实施例,如图1至图3所示,该尾流驰振发电装置包括密封箱1、振动活塞3和驰振发电组件,密封箱1用于固定在桥梁上,可在密封箱1的底部布置连接法兰,通过螺栓将密封箱1固定在桥梁上。
密封箱1的顶部布置有弹性顶盖2,弹性顶盖2为环形的橡胶盖,橡胶盖的外圈与密封箱1的箱顶连接。橡胶盖的内圈上连接有振动活塞3,振动活塞3悬挂布置在弹性顶盖2上。在桥梁振动时,密封箱1可随着桥梁振动,由于橡胶盖有弹性,橡胶块可带动振动活塞3上下振动。
振动活塞3包括由上至下依次布置的重物块31、条形磁铁32和质量块33,重物块31的顶部和橡胶盖的内圈连接,重物块31与条形磁铁32形成该振动活塞3的本体。重物块31和质量块33用于增大振动活塞3的重量,在重物块31与质量块33的作用下,振动活塞3的振动幅度要比桥梁的振动幅度大。密封箱1的箱壁上还布置有发电线圈4,发电线圈4通过导线可与外部的储电设备连接。当橡胶盖带动振动活塞3在密封箱1内上下振动时,条形磁铁32会在发电线圈4内上下往复运动,这样发电线圈4内的磁通量发生变化,由此产生感应电流,感应电流在整流后可通过导线可将电能传输至外部设备,将桥梁的振动能量转化为电能。
本实施例中,可通过调节重物块31或者连接在条形磁铁32下方的质量块33的质量改变弹性顶盖2与重物块31的整体固有频率,使其处于桥梁的振动频率范围内。当弹性顶盖2与重物块31连成的整体的固有频率与桥梁的振动频率一致时,弹性顶盖2与重物块31会一起随桥梁产生共振,使振动能的利用率能达到最大。
振动活塞3的质量块33与密封箱1的箱底之间还连接有连接杆5,连接杆5具有柔性,在受力时可弯曲。在本实施例中,连接杆5为柔性的钢条,钢条的弹性好,受力解除后可恢复为直杆。连接杆5沿振动活塞3的周向间隔布置有六个,六个连接杆5的底部还分别布置有压电片6,压电片6可通过导线与外部的储电设备连接;在其他实施例中,连接杆5的数量也可以为三个、四个或更多等等。当振动活塞3上下振动时,质量块33下行并压缩连接杆5,连接杆5产生弯曲并给压电片6施加压力,压电片6受到压力后产生电流,电流可通过导线输送至储电设备,将振动能转化为电能。
密封箱1的底部设置有气流管道11,气流管道11共有两个,两个气流管道11以密封箱1的中心线为轴成对称布置,便于气体在两个气流管道11之间流通。两个气流管道11的其中一个管口为进气口、另一个管口为出气口,进气口和出气口处分别布置还有单向阀9,单向阀9可限制气体的流动方向,保证气体发生驰振现象。
进气口与出气口处均布置有驰振发电组件,驰振发电组件包括干扰物7、振动件8和压电片6,振动件8布置在干扰物7的沿气体流动方向的下游位置,压电片6布置在振动件8的底部。在本实施例中,干扰物7为长方体结构,干扰物7的底部固定在气流管道11上,振动件8为刚性的钢条。
干扰物7的尺寸和振动件8的固有频率可以根据桥梁的振动频率范围来设计,争取拥有足够大的振幅以产生更大的电流。为了使尾流驰振更易于发生,长方体的干扰物7与刚性的振动件8之间的距离可为干扰物7的边长的3至4倍,干扰物7受风面的截面宽度小于等于侧风面的截面宽度,并可根据桥梁振动情况的不同导致产生的风的风速的不同,适当调整干扰物7与振动件8两者的间距以及干扰物7的尺寸。在干扰物7的作用下,气流流动至振动件8处可发生尾流驰振现象,增大振动件8的振动幅度。在振动件8振动时,压电片6会受到压力产生电流,电流经连接压电片6的导线传输到储能电池。
本发明的工作过程为:当车辆或行人在桥梁上通行时桥梁会振动,被橡胶盖吊着的振动活塞也会随着桥梁振动,且由于重物块的惯性与橡胶盖的弹性,重物块的振幅会比桥梁大得多。当振动活塞向下振动时,密封箱的下部分内的空气被压缩,密封箱内部的气体压强增大,通过密封箱下方向外开启的出气口处的单向阀将气体排出,在出气口产生了气体流动,当气体的流速达到临界风速时,长方体的干扰物下游的振动件会发生尾流驰振,使得连接在钢条根部的压电片受到压力产生电流,电流经连接压电片的导线传输到储电设备;当密封箱内的气体被排出后,密封箱内的气压减小,外界大气压比密封箱内的气压大,外界气流通过密封箱下方的向内开启的单向阀由进气口进入密封箱中,从外向内的气流流经长方体的干扰物,并在其下游的振动件处产生尾流驰振,使得连接在钢条根部的压电片受到压力产生电流,电流经连接压电片的导线传输到储电设备。当密封箱越大,振动活塞相应越大,其内部可以压缩的体积越大,被压缩的气流越多,发电能力越强。
振动活塞在上下振动时,会带动条形磁铁在发电线圈内部上下运动,穿过发电线圈的磁通量会随之发生变化,由此产生感应电流;感应电流通过导线,经整流后传输给储电设备。
振动活塞在向下振动时,底部的质量块也向下振动,并压缩柔性的连接杆,连接杆产生弯曲并给压电片施加压力,压电片受到压力后产生电流,电流经连接压电片的导线传输到储电设备。由于桥梁振动是往复的,所以连接杆受到的压力也是往复的,因此将持续产生电流。
综上,本发明实施例提供一种尾流驰振发电装置,桥梁振动可带着密封箱振动,弹性顶盖在弹性的作用下可带动振动活塞上下振动,密封箱内压强变化而导致气体流动,气流经过干扰物后在振动件处产生尾流驰振,振动件底部的压电片承受压力而产生电流,从而将桥梁的振动能量转化为电能以合理利用,提高能量的利用率,促进城市的可持续发展。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种尾流驰振发电装置,其特征在于,包括用于固定在桥梁上的密封箱,所述密封箱的顶部设置有弹性顶盖,所述弹性顶盖上还悬挂连接有振动活塞,所述密封箱的底部设置有进气口和出气口,所述进气口和/或出气口处设置有驰振发电组件,所述驰振发电组件包括干扰物和布置在所述干扰物于气流下游处的振动件,所述振动件的底部布置有压电片。
2.根据权利要求1所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述密封箱的底部设置有对称布置的气流管道,所述进气口和出气口由气流管道的管口形成。
3.根据权利要求2所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述干扰物为底部固定在所述密封箱上的长方体结构。
4.根据权利要求2所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述振动件为底部固定在所述密封箱上的钢条。
5.根据权利要求1-4任一项所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述振动活塞包括与所述弹性顶盖连接的重物块和固定在所述重物块的底部的条形磁铁,所述密封箱的箱壁上还布置有与所述条形磁铁配合的发电线圈。
6.根据权利要求1-4任一项所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述振动活塞的底部与所述密封箱的箱底之间还连接有柔性的连接杆,所述连接杆的底部还布置有压电片。
7.根据权利要求6所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述连接杆沿所述振动活塞的周向间隔布置有多个,各个连接杆的底部分别布置有所述压电片。
8.根据权利要求6所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述振动活塞包括本体和布置在本体底部的质量块,所述连接杆的顶部连接在所述质量块上。
9.根据权利要求1-4任一项所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述进气口与出气口处分别设置有单向阀。
10.根据权利要求1-4任一项所述的尾流驰振发电装置,其特征在于,所述弹性顶盖为环形的橡胶盖,所述振动活塞的顶部与所述橡胶盖的内圈连接。
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