[发明专利]一种伸缩式管道流发电机

说明书

本发明涉及一种伸缩式管道流发电机，属新能源及管道监测技术领域。管道内壁上经辐板装有壳体，壳体侧壁端部装有端盖；支架的竖板左右侧设有左右销、上下两端的右侧设有带倾斜安装面的横板；支架置于壳体内且左销经壳底壁伸出，左销端部装有钝体；左销上壳底壁与钝体和支架的竖板间分别套有支撑簧和缓冲簧；右销上从左至右依次套有左簧、激励器、调频块和右簧，激励器和调频块相连，右簧的右端顶靠在右销端部的挡块上；激励器的上下两侧沿销孔轴向都设有由底面、斜面及顶面构成的移动凸轮；压电振子一端装在支架的安装面上，非工作时压电振子基板的翻边与凸轮斜面中点接触且装配预弯变形量为其许用值的一半，压电振子的许用变形量大于凸轮升程。

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发电机。

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发电机，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装有端盖；支架的竖板左右两侧分别设有左右销，左右销同轴，左右销的横截面分别为圆形和方形；竖板上下两端的右侧都设有横板，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；支架置于壳体的体腔内且左销经壳底壁上的导孔伸出，左销端部经螺母安装有钝体，钝体由弹性片与其两侧夹持的刚性片构成，刚性片与弹性片的半径比为0.4～1；左销上套有支撑簧和缓冲簧，支撑簧左右两端分别顶靠在钝体和壳底壁上，缓冲簧左右两端分别顶靠在壳底壁和支架的竖板上；右销上从左至右依次套有左簧、激励器、调频块和右簧，激励器的销孔套在右销上，激励器和调频块经螺钉相连，右销端部经螺钉安装有挡块，右簧的右端顶靠在挡块上，挡块的外缘与体腔的内壁接触且为间隙配合，挡块也为调频质量块；激励器的上下两侧沿销孔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；压电振子的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，基板自由端的翻边顶靠在凸轮面上；非工作时基板的翻边与凸轮的斜面的中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用变形量的一半，压电振子的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；压电振子安装前为预弯结构时，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板与压电片粘接面的预弯半径为压电振子安装前为平直结构且压电振子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为压电振子的悬臂长度，h为压电振子总厚度，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。