本實用新型專利技術公開了一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置，以解決當前氣動壓電發電裝置結構復雜、能量利用率低、噪聲大、只能由單激勵源激勵等問題。本實用新型專利技術包括腔體端蓋、腔體和發電組件，所述發電組件包括螺紋環和壓電元件。壓電元件在壓縮空氣的沖擊、氣體壓力以及壓力波動的作用下產生機械形變，并在低壓時進行復位，基于壓電效應產生電能。本實用新型專利技術具有結構簡單、適用于雙激勵源、能量利用率高、噪聲小以及成本低等技術優勢，此外，通過整流儲能電路可將產生的電能進行收集整理，為物聯網節點進行供能。本實用新型專利技術在氣動技術領域具有廣闊的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置，屬于氣動
技術介紹
氣動技術是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量和信號傳遞的工程技術，是實現自動化生產與工業控制的重要手段之一，以其成本低、污染小、易調控等優點在加工、制造、汽車生產等領域中應用廣泛。而氣動執行器作為氣動系統實現功能的執行元件，在氣動系統中有著不可替代的重要地位，在工業生產中，為了實現特定的功能通常將多個氣動執行器組合使用。隨著氣動技術的發展，氣動執行器作為氣動系統中重要組成部分，人們對其輸出精度及響應速度等參數提出了更高的要求，物聯網技術在氣動系統中的應用則可以滿足人們的需求，因此氣動技術與物聯網結合成為氣動技術智能化發展趨勢之一。目前，氣動系統中物聯網節點通常由傳感器和無線通信模塊組成，其供電方式一般采用外接電路和電池供電，外接電路供電會使氣動系統供電線路復雜，增加系統維護的成本和困難程度；而電池供電則存在電池體積大、使用壽命短，需頻繁更換等問題，難以滿足傳感器和無線通信模塊持續工作的要求；同時，電池含有重金屬，廢舊電池處理不當會造嚴重的環境污染。由于氣動系統本身能量大，結合氣動系統自身特點俘獲氣動系統能量為物聯網節點供能具有良好的發展前景。現有中國技術專利《氣動發電裝置》，授權公告號為CN 201898457 U，授權公告日為2011.07.13，公開一種氣動發電裝置，包括充氣裝置、密封容器、控制裝置及壓電晶體，充氣裝置與密封容器連通并向密封容器充氣，控制裝置與密封容器連接，控制裝置靠近壓電晶體安裝，控制裝置將密封容器中的壓縮空氣形成氣流，并將氣流的作用力傳遞到壓電晶體，使壓電晶體將機械能轉換成電能，供與壓電晶體電連接的用電器使用。中國專利技術專利《一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發電裝置》，申請公告號為CN 102594202 A，申請公告日為2012.07.18，公開一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發電裝置，該裝置包括殼體、雙穩射流元件、第一振蕩腔、第二振蕩腔和輸出電路；第一振蕩腔和第二振蕩腔對稱布置在雙穩射流元件的左右兩側；在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設有膜片，在膜片上設有壓電片，雙穩射流元件進氣口與氣動設備的排氣口連通。由于雙穩射流元件的附壁效應，氣體反復循環在兩側振蕩腔中形成振蕩氣體，振蕩腔中振蕩氣流帶動腔室上的膜片振動，膜片的振動驅動其上的壓電片振動變形產生電荷。上述已有技術存在發電裝置結構復雜、占用空間大以及難以實現集成化與微型化等問題；同時上述技術方案中所公開的發電裝置是采用開放環境下進行氣流沖擊俘能，存在能量利用率低、噪聲大等問題；并只能由單個激勵源激勵。
技術實現思路
為了解決上述氣動壓電發電裝置結構復雜、能量利用率低、噪聲大、只能由單個激勵源激勵等問題，本技術公開一種適用于工業氣動系統環境、并可提高氣動系統能量利用率、適用于雙激勵源（所述激勵源可為氣動執行器），產生的電能可為物聯網網絡節點供能的一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置。本技術所采用的技術方案是：所述膜片式壓電發電裝置為對稱結構，其結構包括腔體端蓋、腔體和發電組件；所述腔體端蓋中心位置設有圓形通孔，其用于實現膜片式壓電發電裝置與激勵源連通（所述激勵源可為氣動執行器）；所述腔體端蓋一端設有外螺紋一，用于與激勵源實現連通；所述腔體端蓋另一端設有外螺紋二；所述腔體為對稱結構，其兩端外側設有內螺紋一，其用于與腔體端蓋設有的外螺紋二旋合連接，以實現腔體端蓋與腔體的固定連接；所述腔體兩端內側設有內螺紋二；所述腔體中間設有階梯孔，以實現壓電元件的固定；所述腔體中間腔壁設有導線孔，以實現壓電元件導線的引出；所述發電組件由螺紋環和壓電元件組成；所述螺紋環外圓周設有外螺紋三，其用于與腔體兩端內側設有的內螺紋二旋合連接，以實現對壓電元件的固定。所述壓電元件可為單晶膜片或雙晶膜片。本技術的有益效果是：本技術可俘獲氣流沖擊的動能和壓縮氣體的壓力能，而且膜片式壓電發電裝置可由兩個激勵源同時激勵，即發電裝置有兩個發電腔，發電過程互不影響，可將兩個進氣口分別與兩個激勵源連通（兩個進氣口也可以接在同一激勵源），與兩個發電腔相連的激勵源分別對兩個發電腔中的壓電元件產生激勵作用，從而產生電能；兩發電腔發電過程相同，其發電過程分為三個階段：沖擊過程發電、保壓過程發電和復位發電。沖擊過程發電即當激勵源氣壓大于膜片式壓電發電裝置內部氣壓時，氣體會進入膜片式壓電發電裝置形成氣流，通過氣流沖擊膜片式壓電發電裝置中的壓電元件使其產生形變從而產生電能；保壓過程發電即當發電腔氣壓的作用力大于壓電元件彈性回復力時，氣體壓迫壓電元件變形，當激勵源氣壓與膜片式壓電發電裝置內部氣壓相等后，由于保壓氣體具有壓力波動特性，壓力波動使壓電元件產生往復的形變從而輸出電能；復位發電即膜片式壓電發電裝置內壓力減小，由于壓電元件彈性回復力使壓電元件復位，復位過程中壓電元件產生負向電壓，當負向電壓降至為零時即完成一個周期的發電過程。本技術具有結構簡單、可由雙激勵源激勵、能量利用率高、噪聲小以及成本低等技術優勢，同時通過整流儲能電路可將產生的電能進行收集整理，為物聯網節點進行供能。本技術在氣動
具有廣闊的應用前景。附圖說明圖1 所示為本技術提出的膜片式壓電發電裝置結構示意圖；圖2 所示為本技術提出的膜片式壓電發電裝置中腔體端蓋的剖視圖；圖3 所示為本技術提出的膜片式壓電發電裝置中腔體的剖視圖；圖4 所示為本技術提出的膜片式壓電發電裝置中發電組件的剖視圖；圖5 所示為一種以氣缸為激勵源的膜片式壓電發電裝置的裝配示意圖。 具體實施方式具體實施方式一：結合圖1~圖5說明本實施方式。本實施方式提供一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置的具體實施方案。本方案中所述激勵源為氣缸1，膜片式壓電發電裝置2與兩個氣缸1連通；所述氣缸1后端蓋中心位置設有螺紋孔，其用于與氣動接頭一3旋合連接，所述氣動接頭一3通過氣管5與氣動接頭二4連接，所述氣動接頭二4與腔體端蓋2-1一端所設的外螺紋一2-1-2旋合連接，以實現膜片式壓電發電裝置2與兩個氣缸1的連通。所述膜片式壓電發電裝置2為對稱結構，其結構包括腔體端蓋2-1、腔體2-2和發電組件2-3；所述腔體端蓋2-1中心位置設有圓形通孔2-1-1，其用于實現發電裝置2內外的氣體流通；所述腔體端蓋2-1一端設有外螺紋一2-1-2，其用于與氣動接頭二4旋合連接；所述腔體端蓋2-1另一端設有外螺紋二2-1-3；所述腔體2-2為對稱結構，其兩端內側設有內螺紋一2-2-1，其用于與腔體端蓋2-1設有的外螺紋二2-1-3旋合連接，以實現腔體端蓋2-1與腔體2-2的固定連接；所述腔體2-2兩端內側設有內螺紋二2-2-2；所述腔體2-2中間設有階梯孔2-2-3，以實現壓電元件2-3-2的固定；所述腔體2-2中間腔壁設有導線孔2-2-4，以實現壓電元件2-3導線的引出；所述發電組件2-3由螺紋環2-3-1和壓電元件2-3-2組成；所述螺紋環2-3-1外圓周設有外螺紋三2-3-1-1，其用于與腔體2-2兩端內側設有的內螺紋二2-2-2旋合連接，以實現對壓電元件2-3-2的固定。所述壓電元件2-3-2可為單晶膜片或雙晶膜片本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置，其特征在于所述膜片式壓電發電裝置（2）為對稱結構，其結構包括腔體端蓋（2?1）、腔體（2?2）和發電組件（2?3）；所述腔體端蓋（2?1）中心位置設有圓形通孔（2?1?1），其用于實現發電裝置（2）與激勵源的連通；所述腔體端蓋（2?1）一端設有外螺紋一（2?1?2）其用于實現與激勵源的連接；所述腔體端蓋（2?1）另一端設有外螺紋二（2?1?3）；所述腔體（2?2）為對稱結構，其兩端外側設有內螺紋一（2?2?1），其用于與腔體端蓋（2?1）設有的外螺紋二（2?1?3）旋合連接，以實現腔體端蓋（2?1）與腔體（2?2）的固定連接；所述腔體（2?2）兩端內側設有內螺紋二（2?2?2）；所述腔體（2?2）中間設有階梯孔（2?2?3），以實現發電組件（2?3）的固定；所述腔體（2?2）中間腔壁設有導線孔（2?2?4），以實現發電組件（2?3）導線的引出；所述發電組件（2?3）由螺紋環（2?3?1）和壓電元件（2?3?2）組成；所述螺紋環（2?3?1）外圓周設有外螺紋三（2?3?1?1），其用于與腔體（2?2）兩端內側設有的內螺紋二（2?2?2）旋合連接，以實現對壓電元件（2?3?2）的固定。...
【技術特征摘要】
1.一種氣動系統雙激勵源作用下膜片式壓電發電裝置，其特征在于所述膜片式壓電發電裝置（2）為對稱結構，其結構包括腔體端蓋（2-1）、腔體（2-2）和發電組件（2-3）；所述腔體端蓋（2-1）中心位置設有圓形通孔（2-1-1），其用于實現發電裝置（2）與激勵源的連通；所述腔體端蓋（2-1）一端設有外螺紋一（2-1-2）其用于實現與激勵源的連接；所述腔體端蓋（2-1）另一端設有外螺紋二（2-1-3）；所述腔體（2-2）為對稱結構，其兩端外側設有內螺紋一（2-2-1），其用于與腔體端蓋（2-1）設有的外螺紋二（2-1-3）旋合連接，以實現腔體端蓋（2-1）與腔體（2-2）的固定連接；所述腔體（2-2）兩端內側設有內螺紋二（2-2-2）；所述腔體（2-2）中間設有階梯孔（2-2-3），以實現發電組件（2-3）的固定；所述腔體...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程廷海，秦峰，宋兆陽，李義康，高琪，田麗雅，
申請(專利權)人：長春工業大學，
類型：新型
國別省市：吉林;22
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