雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置，屬于氣動技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量和信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)與工業(yè)控制的重要手段之一，以其成本低、污染小、易調(diào)控等優(yōu)點在加工、制造、汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。而氣動執(zhí)行器作為氣動系統(tǒng)實現(xiàn)功能的執(zhí)行元件，在氣動系統(tǒng)中有著不可替代的重要地位，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了實現(xiàn)特定的功能通常將多個氣動執(zhí)行器組合使用。隨著氣動技術(shù)的發(fā)展，氣動執(zhí)行器作為氣動系統(tǒng)中重要組成部分，人們對其輸出精度及響應(yīng)速度等參數(shù)提出了更高的要求，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在氣動系統(tǒng)中的應(yīng)用則可以滿足人們的需求，因此氣動技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合成為氣動技術(shù)智能化發(fā)展趨勢之一。目前，氣動系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)節(jié)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(tǒng)供電線路復(fù)雜，增加系統(tǒng)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(xù)工作的要求;同時，電池含有重金屬，廢舊電池處理不當(dāng)會造嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0003]由于氣動系統(tǒng)本身能量大，結(jié)合氣動系統(tǒng)自身特點俘獲氣動系統(tǒng)能量為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點供能具有良好的發(fā)展前景?，F(xiàn)有中國實用新型專利《氣動發(fā)電裝置》，授權(quán)公告號為CN201898457 U，授權(quán)公告日為2011.07.13，公開一種氣動發(fā)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(zhuǎn)換成電能，供與壓電晶體電連接的用電器使用。中國發(fā)明專利《一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置》，申請公告號為CN102594202 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(fā)電裝置，該裝置包括殼體、雙穩(wěn)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(wěn)射流元件的左右兩側(cè);在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設(shè)有膜片，在膜片上設(shè)有壓電片，雙穩(wěn)射流元件進氣口與氣動設(shè)備的排氣口連通。由于雙穩(wěn)射流元件的附壁效應(yīng)，氣體反復(fù)循環(huán)在兩側(cè)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(qū)動其上的壓電片振動變形產(chǎn)生電荷。上述已有技術(shù)存在發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大以及難以實現(xiàn)集成化與微型化等問題；同時上述技術(shù)方案中所公開的發(fā)電裝置是采用開放環(huán)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述氣動壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量利用率低、噪聲大、只能由單個激勵源激勵等問題，本實用新型公開一種適用于工業(yè)氣動系統(tǒng)環(huán)境、并可提高氣動系統(tǒng)能量利用率、適用于雙激勵源(所述激勵源可為氣動執(zhí)行器或者氣動系統(tǒng)中其它適宜的氣動元件)，產(chǎn)生的電能可為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供能的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:所述氣動壓電發(fā)電裝置由腔體端蓋、前部腔體組件、旋轉(zhuǎn)組件和后部腔體組件組成;所述腔體端蓋中心位置設(shè)有圓形通孔一，其用于實現(xiàn)氣動壓電發(fā)電裝置與激勵源的連通(所述激勵源可為氣動執(zhí)行器或者氣動系統(tǒng)中其它適宜的氣動元件);所述腔體端蓋一端設(shè)有外螺紋一，用于與激勵源連通;所述腔體端蓋另一端設(shè)有外螺紋二;所述前部腔體組件包括前部腔體和緊定螺栓;所述前部腔體組件中前部腔體端部內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋，其用于與腔體端蓋一側(cè)端部設(shè)有外螺紋二旋合連接，實現(xiàn)前部腔體組件中前部腔體與腔體端蓋的緊固連接;所述前部腔體組件中前部腔體內(nèi)部設(shè)有容腔一，其用于容納旋轉(zhuǎn)組件中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇;所述前部腔體組件中前部腔體內(nèi)部設(shè)有固定腔，其用于固定旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)前部腔體組件的密封以及前部腔體組件與旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸的緊密配合;所述前部腔體組件外側(cè)端部設(shè)有內(nèi)螺紋盲孔，其用于與后部腔體組件中的圓形通孔三相配合以及用于與前部腔體組件中的緊定螺栓旋合連接，實現(xiàn)前部腔體組件與后部腔體組件的緊固連接;所述前部腔體組件中的緊定螺栓，其用于與后部腔體組件中的圓形通孔三配合和前部腔體組件外側(cè)端部的內(nèi)螺紋盲孔旋合連接，實現(xiàn)前部腔體組件與后部腔體組件的緊固連接;所述旋轉(zhuǎn)組件為對稱結(jié)構(gòu)，其由旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇、旋轉(zhuǎn)軸以及密封圈組成;所述旋轉(zhuǎn)組件中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇內(nèi)側(cè)設(shè)有圓形通孔二，其用于與旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)端部粘接，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇與旋轉(zhuǎn)軸的緊固連接;所述旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸兩端外側(cè)設(shè)有環(huán)形凹槽，其用于與密封圈配合，實現(xiàn)前部腔體組件的密封;所述旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸中部設(shè)有凸臺，其用于撥動后部腔體組件中發(fā)電組件中的金屬彈性基板，實現(xiàn)金屬彈性基板的機械形變;所述后部腔體組件包括后部腔體結(jié)構(gòu)和發(fā)電組件;所述后部腔體組件中的后部腔體結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)端部設(shè)有圓形通孔三，其用于與前部腔體組件中的內(nèi)螺紋盲孔和緊定螺栓配合，實現(xiàn)后部腔體組件與前部腔體組件的緊固連接;所述后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有容腔二，其用于容納旋轉(zhuǎn)軸和發(fā)電組件;所述后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)中部側(cè)壁設(shè)有圓形通孔四，其用于后部腔體組件中發(fā)電組件導(dǎo)線的引出，實現(xiàn)發(fā)電組件電能輸出；所述后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)側(cè)壁設(shè)有η個矩形槽，η為大于等于I的正整數(shù)，其用于粘接固定后部腔體組件中發(fā)電組件中的固定板，實現(xiàn)后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)與發(fā)電組件的緊固連接;所述后部腔體組件中發(fā)電組件中設(shè)有η個固定板，η為大于等于I的正整數(shù)，其用于與后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)側(cè)壁的矩形槽粘接，實現(xiàn)發(fā)電組件與后部腔體組件中后部腔體結(jié)構(gòu)的緊固連接，以及用于與金屬彈性基板粘接，以實現(xiàn)固定板與金屬彈性基板的緊固連接;所述后部腔體組件中發(fā)電組件設(shè)有m個金屬彈性基板，m為大于等于I的正整數(shù)，其用于粘接后部腔體組件中發(fā)電組件的壓電元件，實現(xiàn)金屬彈性基板與壓電元件的緊固連接，以及與固定板粘接，實現(xiàn)金屬彈性基板與固定板的緊固連接。
[0006]本實用新型的有益效果是:本實用新型可俘獲氣流沖擊的動能和壓縮氣體的壓力能，而且雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置可由兩個激勵源同時激勵，即發(fā)電裝置有兩個發(fā)電腔，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(fā)電腔相連的激勵源分別對兩個發(fā)電腔中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇作用，進而帶動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而使旋轉(zhuǎn)軸上的凸臺撥動金屬基板帶動壓電元件產(chǎn)生形變，基于壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能;兩發(fā)電腔發(fā)電過程相同，其發(fā)電過程分為三個階段:沖擊過程發(fā)電、保壓過程發(fā)電和復(fù)位發(fā)電。沖擊過程發(fā)電，即通過氣流沖擊氣動壓電發(fā)電裝置中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇使其旋轉(zhuǎn)，進而帶動旋轉(zhuǎn)軸撥動金屬彈性基板以及壓電元件使其形變，基于正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能;保壓過程發(fā)電，即當(dāng)激勵源氣壓比雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置內(nèi)部氣壓大，高壓氣體作用于旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇使其旋轉(zhuǎn)，進而撥動金屬彈性基板使壓電元件形變，基于壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能，當(dāng)激勵源氣壓與雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置內(nèi)部氣壓相等后，由于保壓氣體具有壓力波動特性，壓力波動不斷的作用于旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇使其旋轉(zhuǎn)，進而撥動金屬彈性基板以及壓電元件，使其產(chǎn)生往復(fù)的形變從而輸出電能;復(fù)位發(fā)電，即在旋轉(zhuǎn)軸撥動金屬彈性基板與壓電元件后，金屬彈性基板由于其自身的彈性回復(fù)力帶動壓電元件進行復(fù)位，此過程中壓電元件產(chǎn)生負向電壓，當(dāng)負向電壓降至為零時即完成一個周期的發(fā)電過程。本實用新型具有結(jié)構(gòu)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(shù)優(yōu)勢，同時通過整流儲能電路可將產(chǎn)生的電能進行收集整理，為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點進行供能。本實用新型在氣動技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0007]圖1所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中腔體端蓋的剖視圖；
[0009]圖3所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中前部腔體組件的剖視圖；
[0010]圖4所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中旋轉(zhuǎn)組件的剖視圖；
[0011]圖5所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中旋轉(zhuǎn)組件中旋轉(zhuǎn)軸的截面圖；
[0012]圖6所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中后部腔體組件的剖視圖；
[0013]圖7所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中后部腔體組件的側(cè)視圖；
[0014]圖8所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中發(fā)電組件的主視圖；
[0015]圖9所示為本實用新型提出的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置中發(fā)電組件的側(cè)視圖；
[0016]圖10所示為一種以氣缸為激勵源的雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置的裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1?圖10說明本實施方式。
[0018]本實施方式提供雙側(cè)激勵轉(zhuǎn)動式氣動壓電發(fā)電裝置的具體實施方案。本方案中所述激勵源為氣缸I，氣動壓電發(fā)電裝置2與兩個氣缸I連通;所述氣缸I后端蓋中心位置設(shè)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—端所設(shè)的外螺紋一 2-1-2旋合連接，以實現(xiàn)氣動壓電發(fā)電裝置2與兩個氣缸I的連通。
[0019]所述氣動壓電發(fā)電裝置2由腔體端蓋2-1、前部腔體組件2-2、旋轉(zhuǎn)組件2-3和后部腔體組件2-4組成;所述腔體端蓋2-1中心位置設(shè)有圓形通孔一 2-1-1，其用于實現(xiàn)氣動壓電發(fā)電裝置2與氣缸的氣體流通;所述腔體端蓋2-1—端設(shè)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(shè)有外螺紋二 2-1-3;所述前部腔體組件2-2包括前部腔體2-2-1和緊定螺栓2-2-2;所述前部腔體組件2-2中前部腔體2-2-1端部內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋2-2-1-1，其用于與腔體端蓋2-1—側(cè)端部設(shè)有外螺紋二 2-1-3旋合連接，實現(xiàn)前部腔體組件2-2中前部腔體2-2-1與腔體端蓋2-1的緊固連接;所述前部腔體組件2-2中前部腔體2-2-1內(nèi)部設(shè)有容腔一 2-2-1-2，其用于容納旋轉(zhuǎn)組件2-3中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇2_3_1;所述前部腔體組件2-2中前部腔體2-2-1內(nèi)部設(shè)有固定腔2-2-1-3，其用于固定旋轉(zhuǎn)組件2-3中旋轉(zhuǎn)軸2-3-2，實現(xiàn)前部腔體組件2-2的密封以及前部腔體組件2-2與旋轉(zhuǎn)組件2-3中旋轉(zhuǎn)軸2-3-2的緊密配合;所述前部腔體組件2-2外側(cè)端部設(shè)有內(nèi)螺紋盲孔2-2-1-4，其用