[發(fā)明專利]一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置

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• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112332699A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹東興;李曉光;申永軍;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué);石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F03B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于：包括增壓裝置、主管道、塑料薄膜、導(dǎo)流槽、力學(xué)放大器、壓電框、壓電疊堆、底座、頂蓋、螺柱、螺母、正極導(dǎo)線、負極導(dǎo)線、傳導(dǎo)柱、密封膠圈A和密封膠圈B；

其中，增壓裝置、主管道、力學(xué)放大器、壓電框、底座、頂蓋、傳導(dǎo)柱、密封膠圈A和密封膠圈B的數(shù)量均為1個；正極導(dǎo)線和負極導(dǎo)線的數(shù)量均為1根；塑料薄膜的數(shù)量為1片；壓電疊堆有兩塊；螺柱為4根；螺母為4個；導(dǎo)流槽有12片。

2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，各個模塊的安裝及連接關(guān)系如下：增壓裝置與主管道進水口通過螺紋相連，增壓裝置與主管道之間安裝有密封膠圈A；主管道出水口通過焊接安裝有導(dǎo)流槽；主管道正上方開有階梯孔，塑料薄膜粘貼在階梯孔小孔頸處，塑料薄膜上方緊貼密封膠圈B；密封膠圈B與底座相連；傳導(dǎo)柱通過粘貼安裝在塑料薄膜上，穿過底座中間的圓柱孔與力學(xué)放大器底端通過粘貼相連；底座上方安裝有力學(xué)放大器；力學(xué)放大器頂端與頂蓋相連，并通過螺柱固定在底座上；底座通過螺柱固定在主管道上，并壓緊密封膠圈B，使塑料薄膜緊貼在階梯孔上；力學(xué)放大器與壓電框通過粘貼連接；壓電疊堆粘貼在壓電框上；正極導(dǎo)線和負極導(dǎo)線與壓電疊堆相連；正極導(dǎo)線與負極導(dǎo)線并聯(lián)連接至能量儲存裝置。

3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，所述的增壓裝置由進水管道、進氣管擋板、進氣管、增壓管道、隔板、柱狀體組成，進水管道直徑略大于增壓管道直徑，當水流從較大直徑的進水管道進入到較小直徑的增壓管道時，會在孔徑變化劇烈位置處形成局部低壓，在低壓位置處開有兩個進氣孔，進氣孔通過兩個進氣管與空氣相連，此時產(chǎn)生的局部低壓會低于大氣壓，空氣經(jīng)過進氣管與進氣孔被吸入到增壓管道中，使管道中的水流壓力脈動增加。

4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，所述的增壓裝置開有兩個進氣管，兩個進氣管分別位于增壓管道中軸線兩側(cè)，距中軸線約十二分之一圓周處，與中軸線約呈60°角；所述的進氣管一端與進氣孔相連，末端封閉，中部另開有進氣孔，且進氣孔裝有擋板，防止水流濺出或防止異物進入管道；增壓管道中間有垂直安裝的擋板，擋板中間有柱狀體，用于減小增壓管道的空間，增大管道壓力脈動，且有擾流功能。

5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，所述的力學(xué)放大器由滑軌、側(cè)邊塊、連接梁、頂塊、滑動塊、接觸梁組成的；

其中，頂塊和滑動塊的數(shù)量均為1個；接觸梁和側(cè)邊塊的數(shù)量均為2個；滑軌的數(shù)量為4根；連接梁的數(shù)量為8根。

6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，所述的力學(xué)放大器各部位的安裝及連接關(guān)系如下：側(cè)邊塊與連接梁通過鉸鏈相連，與側(cè)邊塊上部相連的連接梁與頂塊通過鉸鏈相連，與側(cè)邊塊下部相連的連接梁與滑動塊通過鉸鏈相連，滑軌上部與頂塊通過過盈配合連接，滑軌下部與滑動塊通過間隙配合連接，保證滑動塊可以在滑軌上順利滑動，滑軌底部與底座通過粘貼相連，用于支撐力學(xué)放大器，接觸梁與側(cè)邊塊通過粘貼相連；

其工作過程如下：傳導(dǎo)柱將水流壓力脈動引起的振動傳遞給力學(xué)放大器滑動塊，滑動塊沿導(dǎo)軌上下滑動，帶動接觸梁的橫向位置發(fā)生變化，進而使與接觸梁相連的壓電疊堆產(chǎn)生變形，產(chǎn)生電能。

7.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，主體管道出水口安裝有導(dǎo)流槽。

8.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種具有增壓裝置的管道壓力脈動能量采集裝置，其特征在于，本壓電俘能裝置中各個模塊的功能為：增壓裝置使水流混入空氣，增加管道水流壓力脈動；傳導(dǎo)柱將管道中的水流壓力脈動傳遞給力學(xué)放大器；力學(xué)放大器將管道中水流產(chǎn)生的振動經(jīng)過放大并傳遞給壓電疊堆，相應(yīng)的提高壓電疊振動的幅值與頻率，使裝置能量收集效率增加；主管道出水口處的導(dǎo)流槽可以有效降低水流中的壓力脈動，減小俘能裝置對水流管道輸水性能的影響。