[发明专利]一种伸缩式管道流俘能器

说明书

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。

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。