CN113328652B - 一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，包括前端盖、壳体、密封套、弹性缓冲套、压电薄膜、导流管、阻流管、后端盖、旋转轴套、旋钮底座和旋钮等。导流管与压电薄膜之间形成一个压电俘能腔，当充满流体时产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变而生成电能；阻流管和导流管中开孔尺寸一致，当转动旋钮时可根据两孔重合度的大小控制流体进出量，进而调节俘能频率；开孔区孔的轴向与阻流管流体方向垂直，亦可用于衰减高频压力脉动。本发明具有结构简单、功能多以及噪声小等技术优势，既解决了安装位置的单一性，又可进行压力脉动衰减解决噪声和振动，在流致振动能量的收集、流体传动设备的节能中具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电俘能器，具体涉及一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器。
背景技术
压电俘能器是一种能量收集装置，能将流体的压力势能转换为电能。众所周知，在流体机械、石油和天然气输送等行业都离不开流体管道系统，这些管道中的流体介质存在丰富的压力脉动能量，流体的压力脉动导致管路中产生流体噪声的同时也会引起振动。与此同时，随着国家对节能环保的要求的提高，压电式俘能技术目前在国内被广泛研究。
压电俘能器具有能量密度高、力电转换性能好和易于微型化等优势，如果能对流体管道中压力脉动产生的能量进行收集，进一步转化为电能进行储存，并为一些传感器、电磁阀等低电功耗元件使用，既避免了采用外接电路和电池供电带来的不方便性，又节约了用电，这对流致振动压电俘能技术的应用具有及其重要的现实意义。目前大多数压电俘能器结构简单、功能单一，更多的是采用外置压电材料的悬臂梁式结构，并且只能在适当位置安装一个或多个压电材料进行俘能，且无法解决管路中流体的压力脉动产生流体噪声与振动污染。
发明内容
针对流体管路中介质流动所产生的压力脉动和流体振动噪声污染，本发明提供了一种基于压电薄膜带有压力脉动衰减功能的压电俘能器，该俘能器即能够安装在流体管道的末端，也可安装于管道中的某个位置进行俘能，并内置流量调节装置，可调节进出俘能器的流体流量，进而控制俘能频率。同时，本俘能器具有压力脉动衰减功能，这也大大降低了流体管路的振动与噪声污染。
所述的一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器包括导线、密封套、导流管、弹性缓冲套、壳体、压电薄膜、阻流管、后端盖、旋转轴套、旋钮底座、旋钮、格莱圈、O形圈、固定销、前端盖。
所述的前端盖其内部结构包括引线孔、密封套放置槽、固定销放置孔、O形圈槽。密封套为圆环形，其结构包括电极引出腔和两个O形圈槽。
所述的弹性缓冲套和壳体均为圆筒形状，弹性缓冲套为高弹性的软材质，紧贴于壳体的内壁上。压电薄膜放置在弹性缓冲套的内部，引出电极的一端用密封套固定，另一端用弹性缓冲套和导流管压紧，防止滑动，导流管与压电薄膜之间形成的一个空隙为压电俘能腔，当液体充满压电俘能腔时，其产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变，进而产生电能。
所述的导流管两端分别与前、后端盖接触固定，为保证更好的俘能效果，自左向右开孔直径依次增大。固定销放置孔与前端盖上的固定销放置孔配合，放置固定销防止导流管转动。
所述的阻流管放置在导流管内，在阻流管上设有开孔和固定销放置孔。开孔尺寸与导流管中的孔规格一致，当两者中的开孔完全重合时，进出液体最多，所以俘能效果最好；当两者中的孔完全不相通时，液体无法进出压电俘能腔，所以此时压电俘能器关闭。此外，其开孔区中的孔与阻流管中液流方向垂直，故可用以衰减高频压力脉动，进而减小流体产生的振动和噪声。
所述的后端盖包括外螺纹、节流空腔和进液口。所述的旋转轴套为圆柱形，放置在后端盖的节流空腔内，其结构包括四个固定销放置孔和方形孔，中间开有圆柱形孔，曲面一侧的中间部位被切成一个矩形开口，用于进出液体；固定销放置孔中放置固定销，其作用为使阻流管与旋转轴套同步在转动；方形孔与旋钮配合，使得转动旋钮时带动旋转轴套和阻流管同时转动。
所述的旋钮底座设有外螺纹用于装配在后端盖上，内螺纹用于连接旋钮的外螺纹。其一侧的刻度线用于显示所调节流量的大小。O形圈槽放置O形圈用于密封。
所述的旋钮最左端处柱体为正方形截面，并设有格莱圈槽用于放置格莱圈进行密封，旋钮左右端凸起的一个刻度用于与旋钮底座中的刻度线进行定量调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明基于压电薄膜，将流体管路中的压力脉动能量采用压电俘能技术进行回收，把压力能变为电能进行收集，用于驱动电磁阀和传感器等低电功耗元件。此外本装置够安装在流体管道的末端，也可安装于管道中的某个位置，结构紧凑，应用更广泛。
（2）本发明具有压力脉动衰减效果，针对流体管路中介质流动所产生的流体振动噪声污染，能对其很好的降低和减弱。
附图说明
图1是本发明的总装结构示意图；
图2是密封套的结构示意图；
图3是导流管的结构示意图；
图4是阻流管的结构示意图；
图5是后端盖的结构示意图；
图6是旋转轴套的结构示意图；
图7是旋钮底座的结构示意图；
图8是旋钮的结构示意图；
图9是前端盖的结构示意图；
上述图中标识为：1、导线；2、密封套；3、导流管；4、弹性缓冲套；5、壳体；6、压电薄膜；7、阻流管；8、后端盖；9、旋转轴套；10、旋钮底座；11、旋钮；12、格莱圈；13、15、17、O形圈；14、16、固定销；18、前端盖；2.1、电极引出腔；2.2、3.2、10.6、18.5、O形圈槽；3.1、7.1、开孔区；3.3、7.2、9.1、18.4、固定销放置孔；8.1、10.4、11.3、18.2、外螺纹；8.2、节流空腔；8.3、进液口；9.2、方形孔；10.1、10.2、10.3、11.4刻度线；10.5、内螺纹；11.2、格莱圈槽；18.1、引线孔；18.3、密封套放置槽、18.6、出液口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。图1是本发明的一种实施例，包括导线1、密封套2、导流管3、弹性缓冲套4、壳体5、压电薄膜6、阻流管7、后端盖8、旋转轴套9、旋钮底座10、旋钮11、格莱圈12、O形圈（13、15、17）、固定销（14、16）、前端盖18。
所述的前端盖18如图9所示，其内部结构包括引线孔18.1，外螺纹18.2、密封套放置槽18.3、固定销放置孔18.4、O形圈槽18.5、外螺纹18.6。所述的密封套2如图2所示，其结构为圆环形，包括电极引出腔2.1和两个O形圈槽2.2。
进一步的，所述的弹性缓冲套4和壳体5均为圆筒形状，弹性缓冲套4紧贴在壳体5的内壁上。弹性缓冲套4位于压电薄膜6的外部，给压电薄膜提供支撑力，保护压电薄膜材料，提高其寿命，同时增加压电薄膜6的变形，尤其是提高变形速度，进而提高其发电能力，压电薄膜放置在弹性缓冲套的内部，引出电极的一端用密封套固定，另一端用弹性缓冲套4和导流管3压紧，防止滑动，导流管3与压电薄膜之间形成的一个空隙为压电俘能腔，当液体充满压电俘能腔时，其产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变，进而产生电能，并通过导线1将电能传输到外部低电功耗元件。
所述的导流管3两端分别与前、后端盖接触固定，其结构如图3所示，开孔区3.1中的孔为液体进出孔，为保证更好的俘能效果，自左向右开孔直径依次增大。O形圈槽3.2放置O形圈，其目的有二：一是为了防止液体进入弹性缓冲套周围缝隙而影响压电薄膜形变，进而对俘能效果造成影响；二是为了防止液体从壳体和端盖之间的螺纹进行泄漏。固定销放置孔3.3与前端盖上的固定销放置孔18.4配合，放置固定销防止导流管转动。
所述的阻流管7放置在导流管3内，其结构如图4所示，开孔区7.1中的孔与导流管3中的孔规格一致，当两者中孔完全重合时，进出液体最多，所以俘能效果最好；当两者中的孔完全不相通时，液体无法进出压电俘能腔，所以此时压电俘能器关闭。
所述的后端盖如图5所示，其结构包括外螺纹8.1、节流空腔8.2和进液口8.3。如图6所示旋转轴套为圆柱形，放置在后端盖的节流空腔内，其结构包括四个固定销放置孔9.1和方形孔9.2，中间开有圆柱形孔，曲面一侧的中间部位被切成一个矩形开口，用于进出液体；固定销放置孔9.1与7.2配合使用，中间放置固定销，其作用为使阻流管与旋转轴套9同步在转动；方形孔与旋钮配合，使得转动旋钮11时带动旋转轴套9和阻流管7同时转动。
又进一步的，如图7所示，所述的旋钮底座10设有外螺纹10.4用于装配在后端盖上，10.1、10.2和10.3为刻度线，用于显示所调节流量的大小。10.5为内螺纹，用于连接旋钮11的外螺纹11.3。O形圈槽10.6放置O形圈用于密封。
所述的旋钮11如图8所示，最左端11.1处柱体为正方形截面，用于连接旋转轴套并带动阻流管进行转动。此外，还设有格莱圈槽11.2用于放置格莱圈进行密封。旋钮最右端凸起的一个刻度11.4用于与旋钮底座10中的刻度线进行定量调节。当旋钮中的刻度11.4与10.1重合时，由于旋转轴套挡住了进液口8.3，故时液体无法进入压电俘能器，即此时经过俘能器的管路处于截止状态；当刻度11.4与10.2重合时，进液口8.3处于打开状态，液体正常进出俘能器内，但此时由于导流管和阻流管中的开孔处于完全不相通状态，故液体无法进入压电俘能腔，即无法进行俘能；当刻度11.4逐渐由10.2旋转至10.3的过程中，导流管和阻流管中的开孔重合度逐渐增大，进而进入压电俘能腔的液体逐渐增多，所以俘能效果也逐渐增加；当刻度11.4与10.3重合时，导流管和阻流管中的开孔重合度达到最大，进入压电俘能腔的液体最多。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，其特征在于：包括导线、密封套、导流管、弹性缓冲套、壳体、压电薄膜、阻流管、后端盖、旋转轴套、旋钮底座、旋钮、格莱圈、O形圈、固定销和前端盖；前端盖与壳体左端相连接，在前端盖上设有引线孔、密封套放置槽、固定销放置孔、O形圈槽；密封套为圆环形，在密封套上方设有电极引出腔和两个O形圈槽；导流管两端分别与前、后端盖接触固定，阻流管放置在导流管内，导流管和阻流管上均设有开孔和固定销放置孔；后端盖与壳体右端相连接，在后端盖上设有外螺纹、节流空腔和进液口；旋转轴套为圆柱形，放置在后端盖的节流空腔内；旋钮底座设有外螺纹和内螺纹，外螺纹用于装配在后端盖上，内螺纹用于连接旋钮的外螺纹；弹性缓冲套和壳体均为圆筒形状，弹性缓冲套为高弹性的软材质，紧贴于壳体的内壁上；压电薄膜放置在弹性缓冲套的内部，引出电极的一端用密封套固定，另一端用弹性缓冲套和导流管压紧，防止滑动，导流管与压电薄膜之间形成的一个空隙为压电俘能腔，当液体充满压电俘能腔时，产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变，进而产生电能，并通过导线将电能传输到外部低电功耗元件。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，其特征在于：所述的导流管和阻流管中的开孔均根据其直径沿轴向分布正整数M列，每列数量均为正整数N个，两者开孔尺寸规格一致，开孔直径自左向右依次增大。
3.根据权利要求1所述的一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，其特征在于：所述的旋转轴套包括四个固定销放置孔和方形孔，中间开有圆柱形孔，曲面一侧的中间部位被切成一个矩形开口，用于进出液体；固定销放置孔中放置固定销，其作用为使阻流管与旋转轴套同步在转动；方形孔与旋钮配合，使得转动旋钮时带动旋转轴套和阻流管同时转动。
4.根据权利要求1所述的一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，其特征在于：所述的旋钮底座设有刻度线，用于显示所调节流量的大小，O形圈槽放置O形圈用于密封；所述的旋钮最左端处柱体为正方形截面，并设有格莱圈槽用于放置格莱圈进行密封，旋钮左右端凸起的一个刻度用于与旋钮底座中的刻度线进行定量调节。
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|---|---|---|---|---|
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| CN104022685B (zh) * | 2014-05-23 | 2017-03-08 | 厦门大学 | 运用于压电俘能器的调频阵列式压电悬臂梁俘能方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107740903A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-27 | 吉林大学 | 充液管道压电液阻俘能器 |
| CN112803832A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-05-14 | 青岛科技大学 | 一种环形阵列式预压可调的压电俘能器 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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