[發(fā)明專利]用于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210320120.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN102797517A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞君武;王淑云;程光明;諸葛剛;于麗;李勝杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): F01D15/10
• 分類號(hào): F01D15/10;H02N2/18
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及壓電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)電裝置。?

背景技術(shù)

油氣管道在其長(zhǎng)期服役的過程中，由于自然腐蝕、自然界不可抗力、尤其是人為偷盜等造成的泄漏事件時(shí)有發(fā)生，頻繁的管道泄漏不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、同時(shí)也給其周邊自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。以往，常采用定期人工巡檢的方法加以維護(hù)，但因油氣管道鋪設(shè)距離長(zhǎng)、且常處于人跡罕至或交通不便之處，定期巡檢難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并加以維護(hù)。因此，人們提出了多種類型用于管道泄漏監(jiān)測(cè)或防盜系統(tǒng)，如中國專利200810223454.X、200710064122.7、200610069554.2、200610109495.7、200610015202.9、200510043346.0、01120311.0，等等。雖然所提出的某些管道泄漏或防盜監(jiān)測(cè)報(bào)警方法在技術(shù)層面以較成熟，但目前我國長(zhǎng)輸管道防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用還處于初步階段、尚未得到大面的積推廣應(yīng)用，其主要原因之一是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供電問題未能得到很好的解決：采用鋪設(shè)電纜的方法成本高、且已被不法分子切斷而影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；而采用電池供電時(shí)使用時(shí)間有限、需經(jīng)常更換，一旦電池電量不足且未及時(shí)更換時(shí)也無法完成監(jiān)測(cè)信息的遠(yuǎn)程傳輸。因此，為使油氣管道泄漏及防盜系統(tǒng)得以實(shí)際應(yīng)用，必須首先解決其供電問題。?

近年來，為滿足各類無線傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自供電需求，人們提出了一種新型的微型壓電發(fā)電裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不發(fā)熱、無電磁干擾、集成化高等特點(diǎn)，尤其適于無線傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電，某些類型的壓電發(fā)電裝置已在實(shí)際中逐步獲得應(yīng)用。目前，比較成熟的壓電發(fā)電裝置基本都是利用環(huán)境中的振動(dòng)能量或手動(dòng)操作進(jìn)行發(fā)電的，而對(duì)于油氣管道而言、尤其是埋置管道，用于使壓電陶瓷發(fā)電的振動(dòng)源并不存在。因此，現(xiàn)有的通過收集振動(dòng)能量發(fā)電的壓電發(fā)電裝置并不能用于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)電裝置，以解決輸油氣管道監(jiān)測(cè)與防盜報(bào)警系統(tǒng)的供電難題以及現(xiàn)有振動(dòng)式壓電發(fā)電裝置應(yīng)用上的局限性。?

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：左端蓋通過螺釘安裝在管道的外側(cè)；左端蓋和右端?蓋之間用螺釘固定有殼體，在所述殼體的內(nèi)側(cè)壁上交替地套有壓電換能器和內(nèi)壓環(huán)，所述壓電換能器和內(nèi)壓環(huán)壓接在左端蓋和右端蓋之間；所述的一組壓電換能器是指由金屬基板上的多個(gè)扇形懸臂梁和扇形壓電晶片粘接而成的復(fù)合結(jié)構(gòu)；一對(duì)定磁鐵一和定磁鐵二異性磁極相對(duì)地通過螺釘安裝在壓電換能器的自由端；所述同一組壓電換能器自由端上的定磁鐵一和定磁鐵二磁極的軸向配置方向相同、相鄰兩組壓電換能器自由端上的定磁鐵一和定磁鐵二磁極的軸向配置方向相反；左端蓋和右端蓋上均鑲嵌有軸承，主軸通過軸承安裝在左端蓋和右端蓋上；主軸上安裝有葉輪的軸端經(jīng)左端蓋上的軸承進(jìn)入管道內(nèi)；位于殼體內(nèi)部的主軸的花鍵上從右至左交替地套有磁環(huán)一、外壓環(huán)和磁環(huán)二，所述磁環(huán)一、外壓環(huán)和磁環(huán)二經(jīng)右端蓋上的軸承和套在主軸上的擋圈壓接在主軸的軸肩上；磁環(huán)一和磁環(huán)二上分別設(shè)有數(shù)量相同的凸齒一和凸齒二；所述磁環(huán)一和磁環(huán)二的磁極方向均沿徑向分布，且二者的磁極方向相反。?

本發(fā)明利用壓電換能器將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無需鋪設(shè)電纜或電池即可為油氣管道泄漏及防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供可靠、充足的能量供應(yīng)。總體方式是：通過流動(dòng)的油氣驅(qū)動(dòng)葉片帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；通過隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)一和磁環(huán)二與壓電換能器上的定磁鐵交替靠近時(shí)其同性磁極間所產(chǎn)生的排斥力迫使壓電換能器產(chǎn)生軸向彎曲變形，從而將油氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；同時(shí)，還利用相鄰兩組壓電換能器上的定磁鐵之間同性磁極間的排斥力限制壓電換能器的軸向彎曲變形量，從而避免壓電換能器因軸向變形過大而損壞。?

本發(fā)明中，安裝于主軸上的磁環(huán)一和磁環(huán)二的磁極沿徑向磁化、且磁極方向相反，因此，磁環(huán)一上的凸齒的各外表面的磁極極性相同、磁環(huán)二上的凸齒的各外表面的磁極極性相同：即，如磁環(huán)一上的凸齒的各外表面磁極為N極，則磁環(huán)二上的凸齒的各外表面磁極為S極。?

本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)：利用壓電換能器將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無需鋪設(shè)電纜或電池即可為油氣管道泄漏及防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供可靠、充足的能量供應(yīng)；通過雙向磁力耦合作用實(shí)現(xiàn)壓電換能器的非接觸軸向激勵(lì)和變形保護(hù)，無接觸沖擊與噪音、可靠性高；壓電換能器的彎曲變形量及發(fā)電量主要由磁極間的磁場(chǎng)強(qiáng)度決定，主軸轉(zhuǎn)速高、低及勻速時(shí)均具有較強(qiáng)的發(fā)電能力。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖；?

圖2是圖1的A-A視圖；?

圖3是圖1的I部放大圖；?