专利摘要

本发明涉及一种伸缩式管道流俘能器，属新能源及管道监测技术领域。管道内装有壳体，壳体侧壁端部装有端盖；支架的竖板中心处设有内销孔，竖板同侧上下两端都设有带倾斜安装面的横板；激励器左右两侧分别设有左右销、上下两侧沿左右销的轴向都设有多个凸轮，凸轮面由依次相连的底面、斜面及顶面构成；激励器置于壳体内且左销经壳底壁伸出，左销端部装有钝体；壳底壁左右两侧的左销上分别套有支撑簧和缓冲簧；支架的竖板经内销孔装在右销上，竖板左右两侧的右销上分别套有左簧和右簧；压电振子一端安装在支架的安装面上，压电振子为由基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，压电振子自由端顶块顶靠在凸轮面上，非工作时顶块与凸轮的斜面中点接触。

权利要求

1.一种伸缩式管道流俘能器，其特征在于：管道内壁上经辐板安装有壳体，壳体的侧壁端部装有端盖；支架的竖板中心处设有内销孔，竖板同侧的上下两端都设有横板，横板上都设有倾斜的安装面；激励器的左右两侧分别设有左右销，激励器上下两侧沿左右销的轴向都设有多个凸轮，凸轮面由依次相连的底面、斜面及顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；激励器置于壳体的体腔内且左销经壳底壁的外导孔伸出，左销端部装有钝体，钝体由弹性片与其两侧夹持的刚性片构成，刚性片半径与弹性片半径的比值为0.4～1；壳底壁左右两侧的左销上分别套有支撑簧和缓冲簧，支撑簧被压接在钝体和壳底壁间，缓冲簧被压接在壳底壁和激励器间；支架的竖板经内销孔装在右销上，竖板左右两侧的右销上分别套有左簧和右簧,右簧的右端顶靠在右销端部的挡块上；调频块装在支架上且其外缘与体腔的内壁为间隙配合；压电振子一端安装在支架的安装面上，压电振子为由等厚的基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近激励器安装，压电振子自由端装有顶块，顶块顶靠在凸轮面上；非工作时顶块与凸轮的斜面中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用变形量的一半，压电振子许用变形量大于凸轮升程；缓冲簧被压死时顶块与凸轮的顶面保持接触，左簧被压死时顶块与凸轮的底面保持接触。

说明书

技术领域

本发明属新能源及油气管道监测系统技术领域，具体涉及一种伸缩式管道流俘能器。

背景技术

油气管道运行期间因自然腐蚀、自然界不可抗力、尤其是人为偷盗等造成的油气管道泄漏事件时有发生，不仅造成了巨大的经济损失，同时也给其周边自然环境造成了严重的污染。以往为人工巡检的方法加以维护，但因管道铺设距离长、且常处于人迹罕至或交通不便之处，难以及时发现泄漏并及时维修，故人们相继提出了多种类型的管道泄漏监测或防盗系统，有些技术已较成熟；但目前油气管道监测系统的供电问题未得到很好的解决：铺设电缆成本高且易被不法分子切断而影响监测系统的正常运行，而电池供电时使用时间有限、需经常更换，一旦电池电量不足且未及时更换时也无法完成监测信息的远程传输。因此，新型的自发电技术或将为油气管道监测技术推广应用提供有效的能量保障。

发明内容

本发明提出一种伸缩式管道流俘能器，本发明采用的实施方案是：管道内壁上经辐板安装有壳体，壳体的侧壁端部经螺钉安装有端盖；支架的竖板中心处设有内销孔，竖板同侧的上下两端都设有横板，横板上都设有倾斜的安装面，安装面位于横板上的孔壁上，安装面与横板形成的锐角为安装角，安装角大于30度；激励器的左右两侧分别设有左右销，左右销同轴，激励器上下两侧沿左右销的轴向都设有多个凸轮，凸轮为移动凸轮，凸轮的凸轮面由依次相连的底面、斜面及顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；激励器置于壳体的体腔内且左销经壳底壁上的外导孔伸出，左销端部经螺母装有钝体，钝体由弹性片与其两侧夹持的刚性片构成，刚性片半径与弹性片半径的比值为0.4～1；壳底壁左右两侧的左销上分别套有支撑簧和缓冲簧，支撑簧被压接在钝体和壳底壁间，缓冲簧被压接在壳底壁和激励器间；支架的竖板经内销孔装在右销上，竖板左右两侧的右销上分别套有左簧和右簧，右簧的右端顶靠在右销端部的挡块上，挡块经螺钉安装在右销端部；调频块经螺钉安装在支架上且其外缘与体腔的内壁为间隙配合；压电振子一端经螺钉和压条安装在支架的安装面上，压电振子为由等厚的基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近激励器安装，压电振子自由端经螺钉安装有顶块，顶块顶靠在凸轮面上；非工作时顶块与凸轮的斜面中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用变形量的一半，压电振子许用变形量大于凸轮升程。

本发明中，压电振子安装前的自然状态下为平直或预弯结构，安装前为预弯结构时基板预弯半径小于压电片预弯半径，基板与压电片粘接面的预弯半径为 安装前为平直结构且其固定端两层都被夹持时，压电振子的许用变形量为 上述公式中：l和h分别为压电振子的悬臂长度和总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。

工作之初流体动压力使得钝体及激励器右移，当钝体在流体动压力、支撑簧及缓冲簧共同作用下达到动平衡状态时，钝体受流体作用所产生的涡激振动还通过左销使激励器左右振动，激励器再经左右簧使支架及压电振子沿右销左右振动，压电振子与激励器的相对运动使压电振子产生沿凸轮的斜面的往复弯曲变形，从而将机械能转换成电能；压电振子变形过程如下：①激励器离开平衡位置并使压电振子自由端的顶块沿凸轮的斜面上升时，压电振子变形量逐渐增加，顶块与凸轮的顶面接触时压电振子变形量达到最大、不再随激励器继续移动而增加；②激励器离开平衡位置并使顶块沿凸轮的斜面下降时，压电振子变形量逐渐减小，顶块与凸轮的底面接触时压电振子变形量达到最小、不再随激励器继续移动而降低；缓冲簧被压死时顶块与凸轮的顶面保持接触，左簧被压死时顶块与凸轮的底面保持接触。上述的工作过程中：激励器同步激励多组压电振子，发电能力强；各压电振子最大变形都小于凸轮升程且压电片仅承受压应力，可靠性高；俘能器为两自由度系统，且其振动响应特性易于通过相关弹簧和系统质量加以调整，故环境适应性强、频带宽。

优势与特色：压电振子不与流体直接耦合，动态性能不受流体影响，易通过设计加以保证；压电振子单向弯曲变形且变形量可控，其最大变形都小于凸轮的升程，故发电能力强、可靠性高；俘能器为两自由度系统，激励器同步激励多个压电振子，激励器振动响应特性易于通过弹簧刚度及质量调节，故发电能力强、有效频带宽。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中俘能器的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的I部放大图；

图4是本发明一个较佳实施例中激励器的结构示意图；

图5是本发明一个较佳实施例中管道及壳体的结构示意图；

图6是本发明一个较佳实施例中支架的结构示意图。

具体实施方式

管道G内壁上经辐板G1安装有壳体a，壳体a的侧壁a2端部经螺钉安装有端盖b；支架c的竖板c1的中心处设有内销孔c2、同侧的上下两端都设有横板c4，横板c4上都设有倾斜的安装面c5，安装面c5位于横板c4上的孔壁上，安装面c5与横板c4形成的锐角c6为安装角，安装角大于30度；激励器f的左右两端分别设有左销f4和右销f7，左销f4和右销f7同轴，激励器f的上下两侧沿左销f4和右销f7的轴向都设有多个凸轮f0，凸轮f0为移动凸轮，凸轮f0的凸轮面由依次相连的底面f1、斜面f2及顶面f3构成，底面f1与顶面f3间的距离f5为凸轮升程，底面f1与斜面f2间所构成的锐角f6为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；激励器f置于壳体a的体腔a3内且左销f4经壳底壁a1上的外导孔伸出，左销f4端部经螺母安装有钝体n，钝体n由弹性片n1与其两侧夹持的刚性片n2构成，刚性片n2的半径与弹性片n1的半径的比值为0.4～1；壳底壁a1左右两侧的左销f4上分别套有支撑簧k1和缓冲簧k2，支撑簧k1左右两端分别顶靠在钝体n和壳底壁a1上，缓冲簧k2左右两端分别顶靠在壳底壁a1和激励器f上；支架c的竖板c1经内销孔c2装在右销f7上，竖板c1左右两侧的右销f7上分别套有左簧k3和右簧k4，右簧k4的右端顶靠在右销f7端部的挡块j上，挡块j经螺钉安装在右销f7的端部，挡块j也为调频质量块，挡块j外缘与调频块i的内缘间为间隙配合；调频块i经螺钉安装在支架c上，调频块i的外缘与壳体a的体腔a3的内壁接触且为间隙配合；压电振子d的一端经螺钉和压条e安装在支架c的安装面c5上，压电振子d为由等厚的基板d1和压电片d2粘接而成的悬臂梁结构，基板d1靠近激励器f安装，压电振子d的自由端经螺钉安装有顶块d3，顶块d3顶靠在凸轮面上；非工作时顶块d3与凸轮f0的斜面f2的中点接触，压电振子d安装产生的预弯变形量为其许用变形量的一半，压电振子d的许用变形量大于凸轮升程。

本发明中，压电振子d安装前的自然状态下为平直或预弯结构，压电振子d安装前为预弯结构时基板d1的预弯半径小于压电片d2的预弯半径，基板d1与压电片d2粘接面的预弯半径为 压电振子d安装前为平直结构且其固定端两层都被夹持时，压电振子d的许用变形量为 上述公式中：l和h分别为压电振子d的悬臂长度和总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板d1和压电片d2材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片d2材料的许用应力和机电耦合系数。

工作之初流体动压力使得钝体n及激励器f右移，当钝体n在流体动压力、支撑簧k1及缓冲簧k2共同作用下达到动平衡状态时，钝体n受流体作用所产生的涡激振动还通过左销f4使激励器f左右振动，激励器f再经左簧k3和右簧k4使支架c及压电振子d沿右销f7左右振动，压电振子d与激励器f的相对运动使压电振子d产生沿凸轮f0的斜面f2的往复弯曲变形，从而将机械能转换成电能；压电振子d的变形过程如下：①激励器f离开平衡位置并使压电振子d自由端的顶块d3沿凸轮f0的斜面f2上升时，压电振子d变形量逐渐增加，顶块d3与凸轮f0的顶面f3接触时压电振子d的变形量达到最大、不再随激励器f的继续移动而增加；②激励器f离开平衡位置并使顶块d3沿凸轮f0的斜面f2下降时，压电振子d变形量逐渐减小，顶块d3与凸轮f0的底面f1接触时压电振子d的变形量达到最小、不再随激励器f的继续移动而降低；缓冲簧k2被压死时顶块d3与凸轮f0的顶面f3保持接触，左簧k3被压死时顶块d3与凸轮f0的底面f1保持接触。上述的工作过程中：激励器f同步激励多组压电振子d，发电能力强；各压电振子d的最大变形都小于凸轮升程且压电片d2仅承受压应力，可靠性高；俘能器为两自由度系统，且其振动响应特性易于通过相关弹簧和系统质量加以调整，故环境适应性强、频带宽。

一种伸缩式管道流俘能器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。