申请/专利权人：北京工业大学;石家庄铁道大学

申请日：2020-11-02

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN112332699B

主分类号：H02N2/18

分类号：H02N2/18;F03B13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2021.02.26#实质审查的生效;2021.02.05#公开

摘要：一种具有增压装置的管道压力脉动能量采集装置，属于水力发电及低功耗新能源技术领域。由增压管道、主管道、底座、顶盖、塑料薄膜、压电叠堆、力学放大器、压电框架和密封胶圈组成。增压管道与主管道通过螺纹相连接，增压管道与主管道之间安装有密封胶圈，压电叠堆粘贴在压电框架上，并与力学放大器通过粘贴连接在一起，力学放大器通过螺柱固定在主管道上方。当水流通过增压管道时，会使管道压力脉动增加，压力脉动传递到塑料薄膜上，使之产生振动，振动通过力学放大器后传递到压电叠堆上，使压电叠堆产生形变，产生电能。本发明增大了管道压力脉动，放大由压力脉动所产生的振动幅值，提高能量收集效率，装置结构简单，成本较低且易于推广。

主权项：1.一种具有增压装置的管道压力脉动能量采集装置，其特征在于：包括增压装置、主管道、塑料薄膜、导流槽、力学放大器、压电框、压电叠堆、底座、顶盖、螺柱、螺母、正极导线、负极导线、传导柱、密封胶圈A和密封胶圈B；其中，增压装置、主管道、力学放大器、压电框、底座、顶盖、传导柱、密封胶圈A和密封胶圈B的数量均为1个；正极导线和负极导线的数量均为1根；塑料薄膜的数量为1片；压电叠堆有两块；螺柱为4根；螺母为4个；导流槽有12片；各个模块的安装及连接关系如下：增压装置与主管道进水口通过螺纹相连，增压装置与主管道之间安装有密封胶圈A；主管道出水口通过焊接安装有导流槽；主管道正上方开有阶梯孔，塑料薄膜粘贴在阶梯孔小孔颈处，塑料薄膜上方紧贴密封胶圈B；密封胶圈B与底座相连；传导柱通过粘贴安装在塑料薄膜上，穿过底座中间的圆柱孔与力学放大器底端通过粘贴相连；底座上方安装有力学放大器；力学放大器顶端与顶盖相连，并通过螺柱固定在底座上；底座通过螺柱固定在主管道上，并压紧密封胶圈B，使塑料薄膜紧贴在阶梯孔上；力学放大器与压电框通过粘贴连接；压电叠堆粘贴在压电框上；正极导线和负极导线与压电叠堆相连；正极导线与负极导线并联连接至能量储存装置；所述的增压装置由进水管道、进气管挡板、进气管、增压管道、隔板、柱状体组成，进水管道直径略大于增压管道直径，当水流从较大直径的进水管道进入到较小直径的增压管道时，会在孔径变化剧烈位置处形成局部低压，在低压位置处开有两个进气孔，进气孔通过两个进气管与空气相连，此时产生的局部低压会低于大气压，空气经过进气管与进气孔被吸入到增压管道中，使管道中的水流压力脉动增加；所述的增压装置开有两个进气管，两个进气管分别位于增压管道中轴线两侧，距中轴线约十二分之一圆周处，与中轴线约呈60°角；所述的进气管一端与进气孔相连，末端封闭，中部另开有进气孔，且进气孔装有挡板，防止水流溅出或防止异物进入管道；增压管道中间有垂直安装的挡板，挡板中间有柱状体，用于减小增压管道的空间，增大管道压力脉动，且有扰流功能；所述的力学放大器由滑轨、侧边块、连接梁、顶块、滑动块、接触梁组成的；其中，顶块和滑动块的数量均为1个；接触梁和侧边块的数量均为2个；滑轨的数量为4根；连接梁的数量为8根；所述的力学放大器各部位的安装及连接关系如下：侧边块与连接梁通过铰链相连，与侧边块上部相连的连接梁与顶块通过铰链相连，与侧边块下部相连的连接梁与滑动块通过铰链相连，滑轨上部与顶块通过过盈配合连接，滑轨下部与滑动块通过间隙配合连接，保证滑动块可以在滑轨上顺利滑动，滑轨底部与底座通过粘贴相连，用于支撑力学放大器，接触梁与侧边块通过粘贴相连；其工作过程如下：传导柱将水流压力脉动引起的振动传递给力学放大器滑动块，滑动块沿导轨上下滑动，带动接触梁的横向位置发生变化，进而使与接触梁相连的压电叠堆产生变形，产生电能。

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