專利名稱：用于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)的自供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)的自供電裝置。
背景技術(shù)：
油氣管道在其長(zhǎng)期服役的過(guò)程中，由于自然腐蝕、自然界不可抗力、尤其是人為偷盜等造成的泄漏事件時(shí)有發(fā)生，頻繁的管道泄漏不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、同時(shí)也給其周邊自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。以往，常采用定期人工巡檢的方法加以維護(hù)，但因油氣管道鋪設(shè)距離長(zhǎng)、且常處于人跡罕至或交通不便之處，定期巡檢難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并加以維護(hù)。因此，人們提出了多種類型用于管道泄漏監(jiān)測(cè)或防盜系統(tǒng)，如中國(guó)專利200810223454.X,200710064122. 7,200610069554. 2,200610109495. 7,200610015202. 9,200510043346. O、01120311.0，等等。雖然所提出的某些管道泄漏或防盜監(jiān)測(cè)報(bào)警方法在技術(shù)層面以較成熟，··但目前我國(guó)長(zhǎng)輸管道防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用還處于初步階段、尚未得到大面的積推廣應(yīng)用，其主要原因之一是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供電問(wèn)題未能得到很好的解決采用鋪設(shè)電纜的方法成本高、且已被不法分子切斷而影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；而采用電池供電時(shí)使用時(shí)間有限、需經(jīng)常更換，一旦電池電量不足且未及時(shí)更換時(shí)也無(wú)法完成監(jiān)測(cè)信息的遠(yuǎn)程傳輸。因此，為使油氣管道泄漏及防盜系統(tǒng)得以實(shí)際應(yīng)用，必須首先解決其供電問(wèn)題。近年來(lái)，為滿足各類無(wú)線傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自供電需求，人們提出了一種新型的微型壓電發(fā)電裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不發(fā)熱、無(wú)電磁干擾、集成化高等特點(diǎn)，尤其適于無(wú)線傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自供電，某些類型的壓電發(fā)電裝置已在實(shí)際中逐步獲得應(yīng)用。目前，比較成熟的壓電發(fā)電裝置基本都是利用環(huán)境中的振動(dòng)能量或手動(dòng)操作進(jìn)行發(fā)電的，而對(duì)于油氣管道而言、尤其是埋置管道，用于使壓電陶瓷發(fā)電的振動(dòng)源并不存在。因此，現(xiàn)有的通過(guò)收集振動(dòng)能量發(fā)電的壓電發(fā)電裝置并不能用于油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)的自供電裝置，以解決油氣輸送管道監(jiān)測(cè)與防盜報(bào)警系統(tǒng)的供電難題以及現(xiàn)有振動(dòng)式壓電發(fā)電裝置應(yīng)用上的局限性。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是中空結(jié)構(gòu)的主體通過(guò)螺釘固定在管道外側(cè)的凸臺(tái)，管道外側(cè)的凸臺(tái)上鑲嵌有軸承二；所述主體內(nèi)部自下而上依次設(shè)有一組小圓孔和一個(gè)大圓孔，所述小圓孔和大圓孔的交界面上通過(guò)螺釘固定有壓板；所述壓板上鑲嵌有軸承一、設(shè)有用于柱狀磁鐵導(dǎo)向的導(dǎo)向孔；所述柱狀磁鐵的上端通過(guò)壓板上的導(dǎo)向孔進(jìn)入主體上端的大圓孔內(nèi)、下端和一組置于主體下端的小圓孔內(nèi)且通過(guò)墊片相互粘接串聯(lián)的壓電換能器相粘接；所述壓電換能器由兩個(gè)缽型壓電振子粘接而成，所述每個(gè)缽型壓電振子由缽型金屬基板和壓電晶片粘接而成；在軸承一和軸承二的內(nèi)圈上安裝有主軸，主軸上置于管道內(nèi)的軸端上安裝有葉片、置于軸承一和軸承二之間的軸肩上焊接有法蘭盤，法蘭盤上鑲嵌有T型磁鐵；所述T型磁鐵與壓電換能器相連接的柱狀磁鐵的同性磁極靠近安裝。
在本發(fā)明中，利用壓電換能器將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無(wú)需鋪設(shè)電纜或電池即可為油氣管道泄漏及防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供可靠、充足的能量供應(yīng)?？傮w方式是通過(guò)流動(dòng)的油氣驅(qū)動(dòng)葉片帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；通過(guò)隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一組T型磁鐵和柱狀磁鐵7相互靠近時(shí)其同性磁極間所產(chǎn)生的排斥力迫使多組串聯(lián)的壓電振子同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)T型磁鐵轉(zhuǎn)離后；柱狀磁鐵所受磁力減小或消失，壓電振子在其自身彈性力的作用下恢復(fù)變形；隨著主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，T型磁鐵將交替地靠近、離開(kāi)柱狀磁鐵，從而使壓電振子產(chǎn)生持續(xù)的往復(fù)彎曲變形，進(jìn)而將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；所生成的電能經(jīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換處理后即可用于監(jiān)測(cè)及防盜系統(tǒng)。本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)①利用壓電換能器將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無(wú)需鋪設(shè)電纜或電池即可為油氣管道泄漏及防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供可靠、充足的能量供應(yīng)；②通過(guò)一組T型磁鐵連續(xù)地激勵(lì)多組串聯(lián)的壓電換能器，發(fā)電能力強(qiáng)、無(wú)接觸沖擊與噪音、可靠性高；③壓電振子的彎曲變形量及發(fā)電量主要由磁極間的磁場(chǎng)強(qiáng)度決定，主軸轉(zhuǎn)速高、低及勻速時(shí)均具有較強(qiáng)的發(fā)電能力。
·圖I是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中自供電裝置的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖；圖2是圖I的A-A視圖；圖3是圖I的I部放大圖。
具體實(shí)施例方式中空結(jié)構(gòu)的主體2通過(guò)螺釘固定在管道I外側(cè)的凸臺(tái)101，管道I外側(cè)的凸臺(tái)101上鑲嵌有軸承二 5’;所述主體2內(nèi)部自下而上依次設(shè)有一組小圓孔201和一個(gè)大圓孔202，所述小圓孔201和大圓孔202的交界面203上通過(guò)螺釘12固定有壓板6 ;所述壓板6上鑲嵌有軸承一 5、設(shè)有用于柱狀磁鐵7導(dǎo)向的導(dǎo)向孔601 ;所述柱狀磁鐵7的上端通過(guò)壓板6上的導(dǎo)向孔601進(jìn)入主體2上端的大圓孔202內(nèi)、下端和一組置于主體2下端的小圓孔201內(nèi)且通過(guò)墊片3相互粘接串聯(lián)的壓電換能器4相粘接；所述壓電換能器4由兩個(gè)缽型壓電振子41粘接而成，所述每個(gè)缽型壓電振子41由缽型金屬基板412和壓電晶片411粘接而成；在軸承一 5和軸承二 5’的內(nèi)圈上安裝有主軸10，主軸10上置于管道2內(nèi)的軸端1002上安裝有葉片11、置于軸承一 5和軸承二 5’之間的軸肩1001上焊接有法蘭盤8，法蘭盤8上鑲嵌有T型磁鐵9 ;所述T型磁鐵9與壓電換能器4相連接的柱狀磁鐵7的同性磁極靠近安裝。在本發(fā)明中，利用壓電換能器將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無(wú)需鋪設(shè)電纜或電池即可為油氣管道泄漏及防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供可靠、充足的能量供應(yīng)?？傮w方式是通過(guò)流動(dòng)的油氣驅(qū)動(dòng)葉片11帶動(dòng)主軸10旋轉(zhuǎn)；通過(guò)隨主軸10轉(zhuǎn)動(dòng)的一組T型磁鐵9和柱狀磁鐵7相互靠近時(shí)其同性磁極間所產(chǎn)生的排斥力迫使多組串聯(lián)的壓電振子41同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形；當(dāng)T型磁鐵9轉(zhuǎn)離后，柱狀磁鐵7所受磁力減小或消失，壓電振子41在其自身彈性力的作用下恢復(fù)變形；隨著主軸10連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，T型磁鐵9將交替地靠近、離開(kāi)柱狀磁鐵7，從而使壓電振子41產(chǎn)生持續(xù)的往復(fù)彎曲變形，進(jìn)而將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；所生成的電能經(jīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換處理后即可用于監(jiān)測(cè)及防盜系統(tǒng)。
當(dāng)主軸10旋轉(zhuǎn)使法蘭盤8上的T型磁鐵9與置于壓板6的導(dǎo)向槽601內(nèi)的柱狀磁鐵7逐漸靠近時(shí)，一組T型磁鐵9和柱狀磁鐵7的同性刺激之間產(chǎn)生排斥力，所產(chǎn)生的排斥力經(jīng)墊片3傳遞給多組串聯(lián)的壓電振子41、并使其同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形，柱狀磁鐵7沿壓板6的導(dǎo)向槽601向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)主軸10旋轉(zhuǎn)使法蘭盤8上的T型磁鐵9逐漸遠(yuǎn)離柱狀磁鐵7時(shí)，T型磁鐵9和柱狀磁鐵7的同性刺激之間的排斥力減小或消失，壓電振子41在其自身彈力的作用下恢復(fù)變形，柱狀磁鐵7沿壓板6的導(dǎo)向槽601向上運(yùn)動(dòng)；隨著法蘭盤8的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，T型磁鐵與柱狀磁鐵7交替的靠近、離開(kāi)，從而使壓電振子41產(chǎn)生持續(xù)的往復(fù)彎曲變形，進(jìn)而將油氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。·
權(quán)利要求
1. 一種用于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)的自供電裝置，其特征在于中空結(jié)構(gòu)的主體通過(guò)螺釘固定在管道外側(cè)的凸臺(tái)，管道外側(cè)的凸臺(tái)上鑲嵌有軸承二；所述主體內(nèi)部自下而上依次設(shè)有一組小圓孔和一個(gè)大圓孔，所述小圓孔和大圓孔的交界面上通過(guò)螺釘固定有壓板；所述壓板上鑲嵌有軸承一、設(shè)有用于柱狀磁鐵導(dǎo)向的導(dǎo)向孔；所述柱狀磁鐵的上端通過(guò)壓板上的導(dǎo)向孔進(jìn)入主體上端的大圓孔內(nèi)、下端和一組置于主體下端的小圓孔內(nèi)且通過(guò)墊片相互粘接串聯(lián)的壓電換能器相粘接；所述壓電換能器由兩個(gè)缽型壓電振子粘接而成，所述每個(gè)缽型壓電振子由缽型金屬基板和壓電晶片粘接而成；在軸承一和軸承二的內(nèi)圈上安裝有主軸，主軸上置于管道內(nèi)的軸端上安裝有葉片、置于軸承一和軸承二之間的軸肩上焊接有法蘭盤，法蘭盤上鑲嵌有T型磁鐵；所述T型磁鐵與壓電換能器相連接的柱狀磁鐵的同性磁極靠近安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉一種用于油氣輸送管道監(jiān)測(cè)的自供電裝置，屬于油氣管道監(jiān)測(cè)及發(fā)電領(lǐng)域。主體固定在管道外側(cè)鑲有軸承的凸臺(tái)上，主體內(nèi)裝有鑲有軸承的壓板；柱狀磁鐵上端通過(guò)壓板上的導(dǎo)向孔進(jìn)入主體上端的大圓孔內(nèi)、下端和一組置于小圓孔的缽型壓電換能器相粘接；在軸承內(nèi)圈上裝主軸，主軸一端裝有葉片、另一端焊有法蘭盤，法蘭盤上鑲嵌有T型磁鐵，所述T型磁鐵和柱狀磁鐵的同性磁極靠近安裝。優(yōu)點(diǎn)是利用壓電換能器將油氣動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，無(wú)需鋪設(shè)電纜或電池即可獲得可靠、充足的能量；發(fā)電能力強(qiáng)、無(wú)接觸沖擊與噪音、可靠性高；發(fā)電量由磁場(chǎng)強(qiáng)度決定，主軸高、低及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均具較強(qiáng)的發(fā)電能力。
文檔編號(hào)H02N2/18GK102790551SQ20121032010
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月1日
發(fā)明者于麗, 曾平, 沈黃橋, 王淑云, 諸葛剛, 闞君武 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)