一种自限位伸缩振动式管道发电机

摘要

本发明涉及一种自限位伸缩振动式管道发电机，属油气管道监测领域。管道内装有壳体，壳体端部装有端盖，法兰将施力杆分成左右端杆，右端杆上套有碟簧，碟簧被法兰压在壳底上；左端杆上套有滑套、装有卡簧和激板；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成，基板右端固定在施力杆法兰上、左端固定在端盖凸台上、中间固定在滑套上；压电振子装配前为平直结构、且其长度等于端盖与壳底间的距离，安装后变为弯曲结构、且压电晶片承受压应力。特色与优势：通过安装的方法将平直压电振子变成弯曲结构，形成沿管道长度方向伸缩振动的发电装置，结构及工艺简单、成本低；压电晶片仅受范围可控的压应力，可靠性高；易通过增加压电振子数和长度提高发电量。

主权项

一种自限位伸缩振动式管道发电机，其特征在于：管道内壁经左右辐板安装有壳体，壳底上设有沉孔；壳体端部装有端盖，端盖上设有凸台；法兰将施力杆分成左端杆和右端杆，右端杆上套有碟形弹簧，碟形弹簧被法兰压在壳底上，右端杆端部置于壳底上的沉孔内；左端杆上套有滑套、安装有限位卡簧，左端杆经端盖上的导向孔伸出，左端杆端部安装有激板；压电振子由金属基板和均布的压电晶片粘接而成，金属基板右端固定在施力杆的法兰上、左端固定在端盖凸台上，中部固定在滑套上；压电振子装配前为平直结构、且其长度等于端盖与壳底间的距离，安装后变为弯曲结构、且压电晶片承受压应力；置于端盖和与之相邻滑套之间、两相邻滑套之间、以及壳底和与之相邻滑套之间的各压电振子分别构成发电单元；工作时发电单元的压缩量为非工作时的一半，碟形弹簧的刚度和自然长度分别为K_s＝(Sρv²μ_l‑N_rK_pδ)/(δN_z)和L_s＝ΔLN_z(N_zK_s+N_rK_p)/(N_zK_s)，式中：N_z和N_r分别为发电单元数量和单个发电单元内压电振子的数量，δ为非工作时发电单元的压缩量，K_p为发电单元内单个压电振子的伸缩刚度，S为激板的表面积，v和ρ分别为流体流速和密度，μ_l为与雷诺数及结构尺度相关的系数。