一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，由压力脉动增压装置、压力脉动能量采集装置和整流装置组成。恒定速度的水流从自激振荡脉冲上游喷嘴流入自激振荡脉冲腔室，从自激振荡脉冲下游喷嘴流出，变为脉冲射流进入压力脉动能量采集管道，对铝制薄膜施加压力脉动，压力脉动通过铝制薄膜传递给力学放大装置，使力学放大装置产生振动，振动经过力学放大装置放大之后传递给压电叠堆，使压电叠堆的压电层产生形变产生电能。本发明专利技术能够在不借助外力的情况下使恒定速度水流变为周期性脉冲射流，增大了管道压力脉动幅值和频率范围，利用力学放大装置提高压电叠堆发电能力，提高能量采集效率，发电稳定，受环境影响小，可靠性高且结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器
本专利技术涉及一种用于收集水流管道压力脉动的压电俘能装置，能有效增大管道内压力脉动幅值并将压力脉动所产生的振动能转化为电能，属于水流管道增压和流致振动压电俘能

技术介绍
随着微电子技术和无线传输技术的发展，低功耗能源技术成为亟待解决的问题。传统的低功耗能源供电方式主要为电池供电，但存在环境污染、需要定期回收、寿命短等问题，尤其在一些特殊场景，如深海、太空、森林腹地等场合这些缺点更为显著。为克服传统电池供电的缺点，众多科学家致力于从自然环境中收集能量，如利用太阳能、风能、生物能和振动能，其中，由于振动在日常生活和工程实际中广泛存在，并且具有较高的能量密度，在新能源领域中应用越来越广泛。振动能量的收集方式有电磁式、静电式和压电式，其中压电式因输出能量密度大、使用寿命长、无电磁干扰、结构简单、易于实现小型化和集成化等诸多优点，收到国内外学者的普遍关注，具有广阔的应用前景。振动能常见于流体动能和机械动能，尤其是在流体管道中，存在不可避免的压力脉动，压力脉动是由于管道中泵压力波动、湍流脉动、流道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于：包括自激振荡脉冲上游喷嘴、自激振荡脉冲下游喷嘴、压力脉动能量采集管道、整流管道、整流板、导流板、一级力学放大器、二级力学放大器、铝制薄膜、压电叠堆、正极导线、负极导线、底座、顶盖、密封胶圈A、密封胶圈B、密封胶圈C、密封胶圈D、螺柱、螺母；/n自激振荡脉冲上游喷嘴与自激振荡脉冲下游喷嘴之间安装有密封胶圈A，并通过螺栓相连；自激振荡脉冲下游喷嘴与压力脉动能量采集管道之间安装有密封胶圈B，并通过螺纹相连；压力脉动能量采集管道与底座之间安装有密封胶圈C，并通过螺纹相连，压力脉动能量采集管道另一端与整流管道通过螺栓相连，在压力脉动能量采集管道与...

【技术特征摘要】
1.一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于：包括自激振荡脉冲上游喷嘴、自激振荡脉冲下游喷嘴、压力脉动能量采集管道、整流管道、整流板、导流板、一级力学放大器、二级力学放大器、铝制薄膜、压电叠堆、正极导线、负极导线、底座、顶盖、密封胶圈A、密封胶圈B、密封胶圈C、密封胶圈D、螺柱、螺母；
自激振荡脉冲上游喷嘴与自激振荡脉冲下游喷嘴之间安装有密封胶圈A，并通过螺栓相连；自激振荡脉冲下游喷嘴与压力脉动能量采集管道之间安装有密封胶圈B，并通过螺纹相连；压力脉动能量采集管道与底座之间安装有密封胶圈C，并通过螺纹相连，压力脉动能量采集管道另一端与整流管道通过螺栓相连，在压力脉动能量采集管道与整流管道之间安装有整流板和密封胶圈D；底座与顶盖通过螺纹连接，铝制薄膜通过焊接安装在底座底部中央通孔处；一级力学放大器和二级力学放大器通过焊接相连，二级力学放大器底部与铝制薄膜相连，顶部与顶盖相连；压电叠堆通过粘贴安装在一级力学放大器上，正负极导线一端与压电叠堆相连，另一端连接在电能存储装置上。


2.一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于：该装置由压力脉动增压装置、压力脉动能量采集装置和整流装置组成；其中，压力脉动增压装置包括自激振荡脉冲上游喷嘴、自激振荡脉冲下游喷嘴，压力脉动能量采集装置包括压力脉动能量采集管道、一级力学放大器、二级力学放大器、压电叠堆、正极导线、负极导线、底座、顶盖和铝制薄膜，整流装置包括整流板、整流管道、导流板。


3.根据权利要求1所述的一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于，各个零件的数量为：自激振荡脉冲上游喷嘴、自激振荡脉冲下游喷嘴、压力脉动能量采集管道、整流管道、整流板、一级力学放大器、二级力学放大器、压电叠堆、底座、顶盖、密封胶圈A、密封胶圈B和密封胶圈C的数量均为1个；正极导线和负极导线的数量均为1根；铝制薄膜的数量为1片；密封胶圈D为2个；导流板为六片；螺柱为12根；螺母为12个。


4.根据权利要求1所述的一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于，自激振荡脉冲上游喷嘴管道入口内径为d1，自激振荡脉冲下游喷嘴管道出口内径为d2，自激振荡脉冲腔室内径为D，其中，d2＞d1，且1.1＜d2/d1＜3，4＜D/d1＜18。


5.根据权利要求1所述的一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于，所述的自激振荡脉冲上游喷嘴和自激振荡脉冲下游喷嘴组成自激振荡脉冲增压装置。其中，位于自激振荡脉冲上游喷嘴和自激振荡脉冲下游喷嘴径向与水流方向呈一定角度的两块壁面，分别被称为上游碰撞壁和下游碰撞壁。所述的上游碰撞壁与管道轴向方向角度α为90°，所述的下游碰撞壁与管道轴向方向角度β为50°到90°之间任意一个角度。
自激振荡脉冲增压装置工作原理及功能如下：
水流沿管路从自激振荡脉冲上游喷嘴喷出进入自激振荡脉冲腔室内，向下游运动，水流与腔室内的静止流体产生能量交换，在流动水流和腔室内其他静止流体之间产生不稳定的剪切层，随着时间变化剪切层厚度变大，剪切层附近的流体形成涡旋，涡旋随着水流向下游运动，在下游碰撞壁处发生碰撞产生扰动向上游运动，在上游碰撞壁处诱发新的扰动并向下游运动，使得腔室内的涡旋结构越来越大，在涡环中心出现低压区，使得液体产生空化，空化区域增大并生成气穴，阻碍了水流的射出，气穴体积随着时间变化越来越大，达到一定体积后释放能量，产生高速脉冲射流，之后腔室内压力降低，又重新生成空化气穴，这样往复循环产生周期性脉冲射流。


6.根据权利要求1所述的一种具有增大管道压力脉动装置的能量采集器，其特征在于，所述的压力脉动能量采集管道进口端与自...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹东兴，李晓光，申永军，
申请(专利权)人：北京工业大学，石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：北京;11