[发明专利]井下涡轮压电混合式发电装置

权利要求书

1.井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，包括上引流管(1)、中引流管(2)、下引流管(3)、导流管(4)、压电发电机构和涡轮发电机构(5)，所述中引流管(2)为锥形管；所述上引流管(1)出水端与所述中引流管(2)扩口端流体导通连接，所述中引流管(2)缩口端与所述下引流管(3)进水端流体导通连接；所述导流管(4)下端设置在所述中引流管(2)内且所述导流管(4)上端位于所述中引流管(2)扩口端上方；所述压电发电机构设置在所述中引流管(2)内壁上；所述涡轮发电机构(5)设置在所述下引流管(3)内；所述上引流管(1)内径为D₁，所述下引流管(3)内径为D₂，所述导流管(4)内径为D₃，D₁＝1.2～2D₂，D2＝1～1.6D₃；所述压电发电机构包括永磁块(9)和压电发电模块(8)，所述压电发电模块(8)包括弹性绝缘材料包裹层(8-3)、异形压电陶瓷芯体(8-4)和弹簧(8-5)；所述永磁块(9)嵌装在所述中引流管(2)内壁上；所述弹簧(8-5)一端固定安装在所述中引流管(2)内壁上，所述弹簧(8-5)另一端与所述异形压电陶瓷芯体(8-4)连接；所述弹性绝缘材料包裹层(8-3)包裹在所述弹簧(8-5)和所述异形压电陶瓷芯体(8-4)上；所述异形压电陶瓷芯体(8-4)通过导线(8-6)与稳压单元电连接；当所述异形压电陶瓷芯体(8-4)通过振动或摆动产生电能时，远离所述弹簧(8-5)的所述异形压电陶瓷芯体(8-4)的一端与所述导流管(4)外壁不接触。

2.根据权利要求1所述的井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，所述异形压电陶瓷芯体(8-4)为螺旋状芯体。

3.根据权利要求1所述的井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，所述导流管(4)通过支撑板(6)和卡板(7)与所述中引流管(2)内壁可拆卸连接。

4.根据权利要求1～3任一所述的井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，所述涡轮发电机构(5)包括涡轮(5-1)、转轴(5-2)、发电机主体(5-3)和压电发电辅助机构(5-4)，所述涡轮(5-1)通过所述转轴(5-2)与所述发电机主体(5-3)传动连接，所述压电发电辅助机构(5-4)安装在位于所述涡轮(5-1)与所述发电机主体(5-3)之间的所述转轴(5-2)上；所述压电发电辅助机构(5-4)包括壳体(5-5)、永磁体(5-6)、弹簧片(5-7)、压电陶瓷振片(5-8)、弹性材料片(5-9)和拨件(5-10)，所述永磁体(5-6)安装在所述壳体(5-5)内壁上，所述弹簧片(5-7)一端与所述壳体(5-5)内壁固定连接，所述弹簧片(5-7)另一端与所述压电陶瓷振片(5-8)固定连接；所述弹性材料片(5-9)设置在远离所述弹簧片(5-7)的所述压电陶瓷振片(5-8)一端的凹槽内；所述拨件(5-10)安装在所述转轴(5-2)上；所述转轴(5-2)转动时，所述壳体(5-5)相对于所述转轴(5-2)静止，所述拨件(5-10)先与所述弹性材料片(5-9)接触并向所述弹性材料片(5-9)施加与所述转轴(5-2)周向相切的作用力，所述拨件(5-10)与所述弹性材料片(5-9)分离后，所述压电陶瓷振片(5-8)发生振动并产生电能。

5.根据权利要求4所述的井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，所述弹簧片(5-7)为弧形弹簧片，所述弧形弹簧片弧度为3～10°，所述弧形弹簧片的长度为L₁，所述压电陶瓷振片(5-8)长度为L₂，L₂＝0.8～1.7L₁。

6.根据权利要求5所述的井下涡轮压电混合式发电装置，其特征在于，每个所述压电陶瓷振片(5-8)通过两个开口方向相背的所述弹簧片(5-7)与所述壳体(5-5)内壁固定连接。