[發(fā)明專利]一種基于摩擦納米發(fā)電機的風(fēng)車式氣泡速度測量傳感器

在審

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• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110397432A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳川;于洋;樊辰星
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00;H02N1/04;F03D9/25
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發(fā)明提供一種基于摩擦納米發(fā)電機的風(fēng)車式氣泡速度測量傳感器,包括中空外殼、底板和電路板，外殼固定于底板上，底板上設(shè)有安裝孔和進氣孔，外殼內(nèi)設(shè)支撐塊、轉(zhuǎn)軸、定子、轉(zhuǎn)子和風(fēng)車，轉(zhuǎn)軸貫穿支撐塊且可轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)軸一端連接風(fēng)車，風(fēng)車豎直設(shè)置于安裝孔內(nèi)，且下方設(shè)有擋板，所述轉(zhuǎn)軸另一端連接轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子設(shè)置于定子內(nèi)，定子兩端密封，定子內(nèi)壁設(shè)有多個均勻設(shè)置的金屬片，轉(zhuǎn)子設(shè)有摩擦材料層，電路板分別連接所有金屬片和摩擦材料層，電路板監(jiān)測摩擦材料層與金屬片摩擦生電頻率并據(jù)此計算氣泡上升速度。本發(fā)明的有益效果：通過對電信號進行檢測確定摩擦生電頻率，間接計算測得兩相流氣泡速度，傳輸信號簡單，不存在信號失真情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)鉆井及儀器儀表設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于摩擦納米發(fā)電機的風(fēng)車式氣泡速度測量傳感器。

背景技術(shù)

隨著國家的發(fā)展，社會對于能源的需求愈加增長，能源的缺少已經(jīng)影響到我國的經(jīng)濟發(fā)展。隨著國際形勢的變化，我國需要作出調(diào)整，對于能源方面我們應(yīng)當(dāng)擁有自主性。我國擁有豐富的煤層氣能源。在煤層氣開采的過程中就伴隨著兩相流的存在，所以對兩相流的研究就成為了我們要解決的問題。其中兩相流氣泡速度是兩相流研究中一個極為重要的參數(shù)，根據(jù)此參數(shù)可以實現(xiàn)對煤層氣資源開發(fā)工藝上的制定與改進。

而現(xiàn)階段，國內(nèi)外對于兩相流氣泡的研究方法有很多，其中相對應(yīng)用廣泛的有機器視覺探測法、光學(xué)探測法、電容探測法、電導(dǎo)探測法、信號衰減探測法等。電容檢測法和信號衰減檢測法，已經(jīng)有成品應(yīng)用于地表，但是安裝需要非常精確且要求對稱安裝。對于光學(xué)探測法和機器視覺探測法也已經(jīng)有研究成果應(yīng)用于地表，但是受到了探測原理以及傳輸速率的限制，導(dǎo)致這種方法在應(yīng)用于井下時，信號出現(xiàn)失真的情況。關(guān)于電導(dǎo)率的檢測方法，既可以應(yīng)用于地表也可以應(yīng)用于井下，但是受到了水膜現(xiàn)象的影響，限制了電導(dǎo)探測法的測量精度。因為這些方法的受限，所以我們需要開拓兩相流測量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種基于摩擦納米發(fā)電機的風(fēng)車式氣泡速度測量傳感器。

本發(fā)明的實施例提供一種基于摩擦納米發(fā)電機的風(fēng)車式氣泡速度測量傳感器,包括中空外殼、底板和電路板，所述外殼下端固定于所述底板上，所述底板上設(shè)有安裝孔和進氣孔，所述外殼設(shè)有出氣孔，所述外殼內(nèi)部設(shè)有支撐塊、轉(zhuǎn)軸、定子、轉(zhuǎn)子和風(fēng)車，所述支撐塊固定設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸貫穿所述支撐塊且可轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)軸一端連接所述風(fēng)車，所述風(fēng)車豎直設(shè)置于所述安裝孔內(nèi)，且所述風(fēng)車下方設(shè)有擋板，所述擋板擋住所述風(fēng)車豎直中線的一側(cè)部分，所述轉(zhuǎn)軸另一端連接所述轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于所述定子內(nèi)部，所述定子兩端密封，所述定子內(nèi)壁設(shè)有多個均勻設(shè)置的金屬片，所述轉(zhuǎn)子設(shè)有摩擦材料層，所述電路板分別連接所有金屬片和所述摩擦材料層，所述風(fēng)車用于接受氣液兩相流的氣泡流的沖擊，使所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，所述摩擦材料層與所述金屬片摩擦生電，所述電路板用于監(jiān)測摩擦生電頻率，并根據(jù)摩擦生電頻率計算氣泡上升速度。

進一步地，所述風(fēng)車包括多個環(huán)繞所述轉(zhuǎn)軸均勻設(shè)置的扇葉，所述扇葉為矩形，所述安裝孔為矩形孔，所述安裝孔與所述扇葉寬度相同，所述風(fēng)車的豎直中線和所述安裝孔的豎直中線重合。

進一步地，所述扇葉的數(shù)量為四個，四所述扇葉連接成十字形，所述擋板為L形板，所述擋板上端固定于所述底板底面，所述擋板下部水平設(shè)置且擋住所述安裝孔的一半。

進一步地，所述定子為套筒，所述金屬片為弧形片，所述金屬片與所述定子內(nèi)壁貼合固定，所述轉(zhuǎn)子為扇形板，所述轉(zhuǎn)子一端固定于所述轉(zhuǎn)軸上，另一端設(shè)置弧形支撐板，所述摩擦材料層固定于所述支撐板表面。

進一步地，所述外殼為中空圓柱，所述轉(zhuǎn)軸水平設(shè)置并垂直所述外殼軸線設(shè)置。

進一步地，所述底板上設(shè)有向下延伸的收容槽，所述定子下部收容于所述收容槽內(nèi)。

進一步地，所述金屬片為銅片，所述摩擦材料層為聚四氟乙烯材料層。