[发明专利]一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器

说明书

本发明公开了一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器，包括前端盖、壳体、密封套、弹性缓冲套、压电薄膜、导流管、阻流管、后端盖、旋转轴套、旋钮底座和旋钮等。导流管与压电薄膜之间形成一个压电俘能腔，当充满流体时产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变而生成电能；阻流管和导流管中开孔尺寸一致，当转动旋钮时可根据两孔重合度的大小控制流体进出量，进而调节俘能频率；开孔区孔的轴向与阻流管流体方向垂直，亦可用于衰减高频压力脉动。本发明具有结构简单、功能多以及噪声小等技术优势，既解决了安装位置的单一性，又可进行压力脉动衰减解决噪声和振动，在流致振动能量的收集、流体传动设备的节能中具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种压电俘能器，具体涉及一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器。

背景技术

压电俘能器是一种能量收集装置，能将流体的压力势能转换为电能。众所周知，在流体机械、石油和天然气输送等行业都离不开流体管道系统，这些管道中的流体介质存在丰富的压力脉动能量，流体的压力脉动导致管路中产生流体噪声的同时也会引起振动。与此同时，随着国家对节能环保的要求的提高，压电式俘能技术目前在国内被广泛研究。

压电俘能器具有能量密度高、力电转换性能好和易于微型化等优势，如果能对流体管道中压力脉动产生的能量进行收集，进一步转化为电能进行储存，并为一些传感器、电磁阀等低电功耗元件使用，既避免了采用外接电路和电池供电带来的不方便性，又节约了用电，这对流致振动压电俘能技术的应用具有及其重要的现实意义。目前大多数压电俘能器结构简单、功能单一，更多的是采用外置压电材料的悬臂梁式结构，并且只能在适当位置安装一个或多个压电材料进行俘能，且无法解决管路中流体的压力脉动产生流体噪声与振动污染。

发明内容

针对流体管路中介质流动所产生的压力脉动和流体振动噪声污染，本发明提供了一种基于压电薄膜带有压力脉动衰减功能的压电俘能器，该俘能器即能够安装在流体管道的末端，也可安装于管道中的某个位置进行俘能，并内置流量调节装置，可调节进出俘能器的流体流量，进而控制俘能频率。同时，本俘能器具有压力脉动衰减功能，这也大大降低了流体管路的振动与噪声污染。

所述的一种基于压电薄膜俘能频率可调的压电俘能器包括导线、密封套、导流管、弹性缓冲套、壳体、压电薄膜、阻流管、后端盖、旋转轴套、旋钮底座、旋钮、格莱圈、O形圈、固定销、前端盖。

所述的前端盖其内部结构包括引线孔、密封套放置槽、固定销放置孔、O形圈槽。密封套为圆环形，其结构包括电极引出腔和两个O形圈槽。

所述的弹性缓冲套和壳体均为圆筒形状，弹性缓冲套为高弹性的软材质，紧贴于壳体的内壁上。压电薄膜放置在弹性缓冲套的内部，引出电极的一端用密封套固定，另一端用弹性缓冲套和导流管压紧，防止滑动，导流管与压电薄膜之间形成的一个空隙为压电俘能腔，当液体充满压电俘能腔时，其产生的压力脉动使得压电薄膜产生形变，进而产生电能。

所述的导流管两端分别与前、后端盖接触固定，为保证更好的俘能效果，自左向右开孔直径依次增大。固定销放置孔与前端盖上的固定销放置孔配合，放置固定销防止导流管转动。

所述的阻流管放置在导流管内，在阻流管上设有开孔和固定销放置孔。开孔尺寸与导流管中的孔规格一致，当两者中的开孔完全重合时，进出液体最多，所以俘能效果最好；当两者中的孔完全不相通时，液体无法进出压电俘能腔，所以此时压电俘能器关闭。此外，其开孔区中的孔与阻流管中液流方向垂直，故可用以衰减高频压力脉动，进而减小流体产生的振动和噪声。

所述的后端盖包括外螺纹、节流空腔和进液口。所述的旋转轴套为圆柱形，放置在后端盖的节流空腔内，其结构包括四个固定销放置孔和方形孔，中间开有圆柱形孔，曲面一侧的中间部位被切成一个矩形开口，用于进出液体；固定销放置孔中放置固定销，其作用为使阻流管与旋转轴套同步在转动；方形孔与旋钮配合，使得转动旋钮时带动旋转轴套和阻流管同时转动。