專利名稱：鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種將熱能轉(zhuǎn)換為電能的余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置，具體地 說，是涉及一種利用鋁電解槽的余熱來驅(qū)動熱聲發(fā)動機，形成穩(wěn)定的聲場，進(jìn) 而利用該聲場驅(qū)動壓電膜片來實現(xiàn)電的輸出裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著環(huán)保意識的加強以及對傳統(tǒng)能源未來匾乏的擔(dān)心，充分利用 余熱或稱為工業(yè)廢熱的呼聲己高于單純經(jīng)濟(jì)性的考慮。熱聲驅(qū)動壓電膜片發(fā)電 器作為一種有效的余熱發(fā)電的技術(shù)手段受到關(guān)注。同時，隨著鋁電解槽容量和 電流的不斷增大，電解槽側(cè)部槽殼溫度不斷提高。電解槽側(cè)部槽殼溫度的提高， 不僅對槽膛內(nèi)形的溫度分布和電解車間的環(huán)境溫度有著重要的影響，而且會帶
來更多的余熱損失。目前鋁電解槽的綜合能量利用效率只有49%,因此就有大量 的余熱直接散發(fā)到空氣中，而如何有效利用電解槽側(cè)部槽殼的余熱，目前國內(nèi) 還沒有相關(guān)的有效利用方法，因此本實用新型就提出了一種鋁電解槽余熱的綜 合利用方法，即利用熱聲裝置來對其進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)而利用該熱聲裝置 所產(chǎn)生的聲波來驅(qū)動壓電膜片進(jìn)行發(fā)電，從而實現(xiàn)鋁電解槽的節(jié)能、降耗、減 少污染，是鋁電解及其相關(guān)企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)的需要。
因此，利用熱驅(qū)動熱聲熱機技術(shù)實現(xiàn)鋁電解槽余熱的能量轉(zhuǎn)換，并利用該 熱聲發(fā)動機所產(chǎn)生的聲波來驅(qū)動相對應(yīng)的壓電膜片來發(fā)電，這就可以實現(xiàn)熱聲 發(fā)動機所產(chǎn)生的不便于利用的聲能得到有效的利用，這就是本實用新型有實際 應(yīng)用背景的重要前提。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是針對鋁電解槽的綜合有效能量利用效率約為49%，其 散發(fā)的余熱具有較大的熱流密度的現(xiàn)狀，利用這部分余熱所轉(zhuǎn)換的聲能，來驅(qū) 動壓電膜片式發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電，克服聲能不便于直接使用的固有缺陷，可以實 現(xiàn)余熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用效率，降低其
綜合能耗水平。
本實用新型所采用的技術(shù)方案
該鋁電解槽余熱利用熱聲發(fā)電裝置包括鋁電解槽余熱轉(zhuǎn)換熱聲模塊裝置、 壓電膜片式發(fā)電機裝置以及連接兩者的聲波導(dǎo)管組合而成，其中的壓電膜片式 發(fā)電機系統(tǒng)為本發(fā)明的核心內(nèi)容，即余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電模塊裝置。
技術(shù)特征是
一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置的聲波導(dǎo)管另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置,通過電
極引線與電力輸出裝置連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置由電極引線、壓電膜片、波
紋彈簧片釆用膠接劑連接固定。
由壓電轉(zhuǎn)換裝置和電力輸出裝置組成的余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電模塊裝置，具體 由邊緣帶有波紋的彈簧片、壓電膜片以及電力輸出裝置組合而成，壓電膜片通 過膠接劑粘結(jié)固定在兩波紋彈簧片之間，電極引線一端連接壓電膜片，另一端 連接電力輸出裝置。
所述壓電膜片的截面形狀為圓形、方形或各種形狀，壓電膜片的基材是紫 銅片或不銹鋼片。
所述壓電膜片具有一定的厚度和壓電轉(zhuǎn)換常數(shù)，即其厚度可根據(jù)實際的聲 波頻率進(jìn)行調(diào)整，以滿足系統(tǒng)需要的諧振頻率和電力輸出的需要。
本實用新型的積極有益效果
本實用新型充分利用了鋁電解槽存在大量未被利用的工業(yè)余熱現(xiàn)狀，進(jìn)而 利用余熱驅(qū)動的熱聲模塊裝置所產(chǎn)生的聲波驅(qū)動的壓電膜片的壓電效應(yīng)實現(xiàn)了 電力輸出。實現(xiàn)余熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用 效率，降低其綜合能耗水平。并且本實用新型構(gòu)造簡單，加工、安裝均很方便。

圖l是本實用新型的鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置示意圖。 圖2是本實用新型的壓電膜片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
參見圖l,本實用新型由熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置1、聲波導(dǎo)管2、壓電轉(zhuǎn)換裝置
3和電力輸出裝置4組成。熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置1總長120mm，聲波導(dǎo)管2長3m, 兩部件通過法蘭連接。壓電轉(zhuǎn)換裝置3安裝于聲波導(dǎo)管2末端，通過電極引線 與電力輸出裝置4連接。其中壓電轉(zhuǎn)換裝置3由電極引線5、壓電膜片6、波紋 彈簧片7膠接而成，見圖2。即壓電膜片6與波紋彈簧片7釆用強力膠來連接固 定。
壓電膜片6所釆用的基材厚度為100ura lmm,直徑為3cm-20cm的紫銅片 制作而成，也可以釆用不銹鋼片制作而成；波紋彈簧片7的直徑為50mm~ 300mm, 波紋彈簧片的材料為紫銅片，也可以釆用彈簧鋼片制作而成，其厚度為0.5隱~ 1.5腿，壓電膜片6和波紋彈簧片7釆用膠接而成，其使用的膠接劑可以為502
強力膠，也可以使用具有相似膠接能力的膠接劑；壓電膜片6上布置有電力輸 出電極，這樣在壓電膜片振動時，就可以把聲能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而實現(xiàn)電力的 輸出。
本實用新型的應(yīng)用范圍并不僅僅局限于鋁電解槽，對于具有相似結(jié)構(gòu)的余 熱裝置，均可以使用本實用新型來作為余熱回收利用設(shè)備，也即是對于相關(guān)的 具有相當(dāng)溫差的余熱系統(tǒng)均同樣具有作用。
權(quán)利要求1、一種鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置，其特征在于:一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置(1)的聲波導(dǎo)管(2)另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)，通過電極引線與電力輸出裝置(4)連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)由電極引線(5)、壓電膜片(6)、波紋彈簧片(7)采用膠接劑連接固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置，其特征在于 由壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)和電力輸出裝置(4)組成的余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電模塊裝置, 具體由邊緣帶有波紋的彈簧片、壓電膜片以及電力輸出裝置組合而成，壓電膜 片(6)通過膠接劑粘結(jié)固定在兩波紋彈簧片(7)之間，電極引線(5) —端連 接壓電膜片(6)，另一端連接電力輸出裝置(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置，其特征在 于所述壓電膜片(6)的截面形狀為圓形、方形或各種形狀，壓電膜片的基材 是紫銅片或不銹鋼片。
專利摘要本實用新型提供了一種鋁電解槽余熱驅(qū)動熱聲發(fā)電裝置，采取的技術(shù)方案是一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置的聲波導(dǎo)管另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置，通過電極引線與電力輸出裝置連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置由電極引線、壓電膜片、波紋彈簧片采用膠接劑連接固定。本實用新型充分利用了鋁電解槽存在大量未被利用的工業(yè)余熱現(xiàn)狀，進(jìn)而利用余熱驅(qū)動的熱聲模塊裝置所產(chǎn)生的聲波驅(qū)動的壓電膜片的壓電效應(yīng)實現(xiàn)了電力輸出。實現(xiàn)余熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用效率，降低其綜合能耗水平。并且本實用新型構(gòu)造簡單，加工、安裝均很方便。
文檔編號F03G7/00GK201204556SQ20082010427
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者劉益才, 周孑民, 騫 唐, 霖 甘, 蔣科進(jìn), 阮興龍, 韋文宏, 勝 黃, 黃涌波, 瓊 龍 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司;中南大學(xué)