本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種將振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)(2)轉(zhuǎn)換為電能的能量采集器(1)。該能量采集器(1)包括：擺錘(3)，設(shè)置成可樞轉(zhuǎn)地附接到所述振動(dòng)設(shè)備(2)；運(yùn)動(dòng)限制器(4)，設(shè)置成限制所述擺錘(3)的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；和發(fā)電機(jī)(5)，連接到所述擺錘(3)，并設(shè)置成將所述樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。振動(dòng)運(yùn)動(dòng)具有工作頻率，所述擺錘(3)具有不同于所述工作頻率的固有頻率。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種對振動(dòng)設(shè)備(2)的操作進(jìn)行監(jiān)控的裝置(17)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及將振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能的能量采集器(energyharvester)。本專利技術(shù)還涉及對篩的操作進(jìn)行監(jiān)控的裝置。
技術(shù)介紹
適當(dāng)?shù)夭僮饔糜谏⒀b產(chǎn)品(bulk products)的大篩對于低成本操作是必要的。篩的損壞會造成生產(chǎn)損失以及需要大規(guī)模修理。因此對篩的操作進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控對于安排預(yù)防性維修很重要。在適當(dāng)?shù)臈l件之下，篩從左側(cè)均勻移動(dòng)到右側(cè)。因此，對篩的適當(dāng)操作進(jìn)行監(jiān)控的一種良好方式是在篩的特定位置安裝傳感器，從而連續(xù)測量并比較篩的三維運(yùn)動(dòng)。篩能夠在加速度高達(dá)7g、頻率高達(dá)25Hz (1500RPM)的情況下操作，并能夠具有超過3/4“(19.05_)的振幅。這會給傳感器帶來問題，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的傳感器需要通過通常包含4個(gè)芯部的電纜連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種電纜在其連結(jié)至運(yùn)動(dòng)篩的位置處遭受高重復(fù)的撓曲應(yīng)力，這會使得芯部隨時(shí)間推移而迅速斷開。而且，傳感器需要連接至電源，這也意味著電纜易受損壞。因此，顯然需要一種向位于振動(dòng)篩本體上的裝置供電的方法，以避免那種類型的布線。該問題的一種可能的解決方案是使用能量采集器。能量采集器的目的是將振動(dòng)篩的固有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，以便向位于振動(dòng)篩本體上或靠近振動(dòng)篩本體的電子裝置供電。在技術(shù)文獻(xiàn)中很好地描述了由振動(dòng)產(chǎn)生能量的能量采集器。例如，WO2010/0083746公開了一種能量采集器，其通過擺動(dòng)設(shè)備和線圈來工作，從而在擺動(dòng)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)期間產(chǎn)生用于發(fā)電的感應(yīng)電流。根據(jù)能量供應(yīng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可調(diào)整擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的固有頻率。然而，當(dāng)與振動(dòng)設(shè)備一起使用時(shí)，上面的技術(shù)和其它現(xiàn)有技術(shù)伴有問題。典型的能量采集器以它們的固有頻率之一或其接近頻率工作最佳，同時(shí)只要頻率偏離這些頻率，性能就顯著降低或停止。如果共振型能量采集器在振動(dòng)設(shè)備和供給器的特定加速度水平(3-7g)下操作，則裝置將迅速地失效或要求大規(guī)模機(jī)械性預(yù)防措施以避免毀壞。因此，市場上可用的能量采集器不能承受高的加速度，或不具有適當(dāng)大的操作范圍以適應(yīng)振動(dòng)設(shè)備的特性。由于低加速度的應(yīng)用，所以可用的能量采集器也沒有被設(shè)計(jì)成供應(yīng)大量電力。。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是改進(jìn)上面的技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)。更具體地，本專利技術(shù)的目的是提供一種能夠有效地將振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能的能量采集器。而且，本專利技術(shù)的目的是提供一種對振動(dòng)設(shè)備的操作進(jìn)行監(jiān)控的裝置。從以下實(shí)施例的描述中顯現(xiàn)的這些和其他目的和/或優(yōu)點(diǎn)通過將振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能的能量采集器而得以全部或至少部分地實(shí)現(xiàn)。該能量采集器包括:擺錘，設(shè)置成可樞轉(zhuǎn)地附接到振動(dòng)設(shè)備；運(yùn)動(dòng)限制器，設(shè)置成限制擺錘的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及發(fā)電機(jī)，連接至擺錘并設(shè)置成將樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。與現(xiàn)有技術(shù)不同，擺錘具有與振動(dòng)設(shè)備的工作頻率不同的固有頻率。通過使用具有獨(dú)立于振動(dòng)設(shè)備的工作頻率的固有頻率的擺錘連同設(shè)置成限制擺錘的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)限制器，將迫使能量采集器以振動(dòng)設(shè)備的工作頻率或接近工作頻率工作。擺錘從振動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)開始樞轉(zhuǎn)并彈離運(yùn)動(dòng)限制器，由此限制其移動(dòng)而不會導(dǎo)致巨大的能量耗損。因此，擺錘的頻率與振動(dòng)設(shè)備的工作頻率對應(yīng)，且與擺錘的固有頻率不同。因此，當(dāng)振動(dòng)設(shè)備的頻率改變時(shí)，不需要調(diào)整擺錘。能量采集器可進(jìn)而用來向振動(dòng)設(shè)備上的傳感器提供電能。因此，通過使用利用無線傳輸技術(shù)與控制器通信的無線傳感器就能夠避免連接電纜的需求。這樣無需數(shù)據(jù)傳輸線路。能量采集器實(shí)現(xiàn)的另一優(yōu)點(diǎn)是即使以低頻也能滿意地工作。能量采集器可還包括至少一個(gè)具有第一端和第二端的彈簧元件，第一端附接到擺錘，第二端設(shè)置成抵靠運(yùn)動(dòng)限制器產(chǎn)生反彈。彈簧元件可用來至少部分地幫助控制擺錘的移動(dòng)，因此控制擺錘的頻率。運(yùn)動(dòng)限制器可包括設(shè)置在擺錘的一側(cè)的第一阻擋元件和設(shè)置在擺錘的另一側(cè)的第二阻擋元件。另外，能量采集器可還包括第一彈簧元件，具有第一端和第二端，第一端附接到擺錘，第二端設(shè)置成抵靠第一阻擋元件產(chǎn)生反彈；以及第二彈簧元件，具有第一端和第二端，第一端附接到擺錘，第二端設(shè)置成抵靠第二阻擋元件產(chǎn)生反彈。該實(shí)施例允許有效地控制能量采集器的擺錘的頻率。發(fā)電機(jī)可以是步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，該步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是傳統(tǒng)的裝置并使用簡單。發(fā)電機(jī)也可是線性致動(dòng)器。有了線性致動(dòng)器就不需要將篩的線性移動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。擺錘的固有頻率可明顯高于或低于工作頻率。選擇較輕的擺錘以確保固有頻率與振動(dòng)設(shè)備的工作頻率不同。這樣，擺錘的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將總是充足的，而且必要的話，可使用運(yùn)動(dòng)限制器以及可能彈簧元件而相對于振動(dòng)設(shè)備成角度地調(diào)整擺錘的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。擺錘可包括附接到軸的桿和設(shè)置在桿的一端的配重。這是本專利技術(shù)的簡單的低成本的實(shí)施例。能量采集器可以是高g (加速度)的能量采集器，大體在3g與7g之間操作并具有0.2” 到 0.8” 的特定的峰到峰移動(dòng)(characteristic peak to peak movement) 0振動(dòng)設(shè)備可以是篩或供給器。振動(dòng)篩與供給器比已知的能量采集器能夠在其上承受和操作的振動(dòng)設(shè)備移動(dòng)得慢并具有較高的峰到峰移動(dòng)。本專利技術(shù)的能量采集器特別適用于振動(dòng)篩或供給器，并能夠承受和使用0.2”到0.8”的特定的大峰到峰移動(dòng)，以產(chǎn)生能量。能量采集器可還包括對能量采集器的操作條件進(jìn)行監(jiān)控的微控制器。這樣，能量采集器可被自動(dòng)地監(jiān)控，而無需使用者付出太多努力。擺錘可設(shè)置成與所述振動(dòng)設(shè)備的所述振動(dòng)運(yùn)動(dòng)平行地移動(dòng)。這樣，擺錘的成角度的峰到峰移動(dòng)(angular peak to peak movement)平行于振動(dòng)設(shè)備的成角度的峰到峰移動(dòng)。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方案，本專利技術(shù)涉及一種對振動(dòng)設(shè)備的操作進(jìn)行監(jiān)控的裝置。該裝置包括檢測振動(dòng)設(shè)備的參數(shù)的傳感器和根據(jù)以上描述的特征的能量采集器。能量采集器為傳感器提供電能。能量采集器相對于振動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)能夠被調(diào)整。通常，除非本文另外明確地定義，否則權(quán)利要求書中使用的所有術(shù)語都根據(jù)它們在
中的普遍意思來解釋。所有涉及“一個(gè)(元件、裝置、部件、工具等)”應(yīng)開放地解釋為涉及所述元件、裝置、部件、工具等的至少一種情況，除非另外明確地說明。如本文使用的，術(shù)語“包括”和這樣的術(shù)語的變型旨在不排除其它添加件、部件、整體或步驟。術(shù)語“振動(dòng)設(shè)備”包括可產(chǎn)生任一種振動(dòng)的任一設(shè)備，例如篩、壓碎機(jī)和磨機(jī)。術(shù)語“振動(dòng)運(yùn)動(dòng)”包括任一種振動(dòng)移動(dòng)，但是總體上涉及往復(fù)或重復(fù)的運(yùn)動(dòng)。擺錘的“固有頻率”意味著在未受影響狀態(tài)下、即在擺錘不受任一外力(例如應(yīng)用中的彈簧元件等)影響的狀態(tài)下的固有頻率。【附圖說明】通過以下參照附圖的本專利技術(shù)的實(shí)施例的說明性和非限制性的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的以上及附加的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更好理解，附圖中相同的附圖標(biāo)記將用于相似的元件，其中:圖1a是將振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能的能量采集器的示例性實(shí)施例的立體圖；圖1b是圖1a的能量采集器的側(cè)視圖；以及圖2是對振動(dòng)設(shè)備的操作進(jìn)行監(jiān)控的裝置的示例性實(shí)施例的立當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能量采集器(1)，用于將振動(dòng)設(shè)備(2)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，所述能量采集器包括：擺錘(3)，設(shè)置成可樞轉(zhuǎn)地附接到所述振動(dòng)設(shè)備(2)；運(yùn)動(dòng)限制器(4)，設(shè)置成限制所述擺錘(3)的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；和發(fā)電機(jī)(5)，連接到所述擺錘(3)，并設(shè)置成將所述樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，所述振動(dòng)運(yùn)動(dòng)具有工作頻率，所述擺錘具有不同于所述工作頻率的固有頻率。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：揚(yáng)·F·巴赫曼，歐根·克拉姆利希，黑爾格·B·沃爾斯特，卡米·派克，斯科特·斯奈德，
申請(專利權(quán))人：美卓礦物工業(yè)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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