外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸，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。隨著氣動技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對氣動系統(tǒng)智能化的要求也越來越高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在氣動系統(tǒng)中的應(yīng)用則是實現(xiàn)氣動技術(shù)智能化的主要方式之一。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)會造嚴重的環(huán)境污染。
[0003]由于氣動系統(tǒng)本身能量大，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。現(xiàn)有中國實用新型專利《氣動發(fā)電裝置》，授權(quán)公告號為CN 201898457 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》，申請公布號為CN 102594202 A，申請公布日為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；同時由于上述技術(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。
【實用新型內(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、噪聲大等問題，本實用新型公開一種外置活塞親合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:所述外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸是由氣缸和壓電發(fā)電裝置組成;所述氣缸可為雙作用氣缸;所述氣缸后端蓋中心位置設(shè)有螺紋通孔，其用于與壓電發(fā)電裝置中腔體端蓋一側(cè)端部的外螺紋一旋合連接，實現(xiàn)氣缸與壓電發(fā)電裝置的緊固連接;所述壓電發(fā)電裝置包括腔體端蓋、腔體、后端蓋組件、活塞、發(fā)電組件，所述腔體端蓋一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋一，其用于與氣缸后端蓋中心位置的螺紋通孔旋合連接，實現(xiàn)氣缸與壓電發(fā)電裝置的緊固連接，所述腔體端蓋的外螺紋一中心位置設(shè)有通孔一，其用于實現(xiàn)氣缸與壓電發(fā)電裝置之間氣體的流通，所述腔體端蓋另一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋二，其用于與腔體一側(cè)端部所設(shè)內(nèi)螺紋一旋合連接，以實現(xiàn)腔體端蓋與腔體的緊固連接，所述腔體一側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋一，其用于與腔體端蓋一側(cè)端部外螺紋二旋合連接，以實現(xiàn)腔體與腔體端蓋的緊固連接，所述腔體另一側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋二，其用于與后端蓋組件端部外圓周上的外螺紋三或外螺紋旋合連接，以實現(xiàn)腔體與后端蓋組件的緊固連接，所述腔體的內(nèi)部容腔側(cè)壁設(shè)有通孔二，以實現(xiàn)發(fā)電組件導(dǎo)線的引出，所述腔體內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部容腔，以實現(xiàn)活塞與發(fā)電組件的安裝布置，所述發(fā)電組件由壓板、金屬基板、壓電片和中心柱組成，所述壓板為L形，其前端設(shè)有圓形通孔，其用于實現(xiàn)壓板與多孔活塞板或單孔活塞板的安裝固定，所述壓板長板端設(shè)有m個方形通孔，m為大于等于I的正整數(shù)，其用于實現(xiàn)金屬基板的安裝布置，所述金屬基板一端與中心柱上所設(shè)方形沉孔配合，并用膠粘接固定，另一端與壓板上所設(shè)方形通孔配合，所述金屬基板上下兩面分別與壓電片貼合，并用膠粘接固定，所述壓電片為方形壓電片，其與金屬基板上下兩面分別貼合，并用粘接固定，其連接導(dǎo)線由腔體上所設(shè)通孔二引出，所述中心柱一側(cè)端部中心設(shè)有內(nèi)螺紋四，其用于與緊定螺釘旋合連接，以實現(xiàn)中心柱與單孔后端蓋或多孔后端蓋的緊固連接，所述中心柱截面為η邊形，η為大于等于3的正整數(shù)，所述中心柱每一側(cè)面均勻設(shè)有m個方形沉孔，m為大于等于I的正整數(shù)，其用于金屬基板一端配合，并用膠粘接固定。
[0006]所述后端蓋組件為單孔后端蓋組件或多孔后端蓋組件，所述活塞為多孔活塞或單孔活塞;單孔后端蓋組件包括單孔后端蓋和緊定螺釘;所述單孔后端蓋一側(cè)端部外圓周是上設(shè)有外螺紋三，其用于與腔體一側(cè)端部所設(shè)的內(nèi)螺紋二旋合連接，以實現(xiàn)腔體與單孔后端蓋的緊固連接，所述單孔后端蓋另一端部設(shè)有凸臺一，以實現(xiàn)腔體與單孔后端蓋的緊固連接，所述單孔后端蓋中心位置設(shè)有通孔三，其用于實現(xiàn)緊定螺釘?shù)陌惭b布置，所述緊定螺釘，其用于與中心柱一側(cè)端部的內(nèi)螺紋四旋合連接，以實現(xiàn)中心柱與單孔后端蓋的緊固連接。多孔活塞由多孔活塞板和固定螺釘組成，所述多孔活塞板設(shè)有多孔活塞環(huán)形凹槽，其用于多孔活塞密封環(huán)的安裝布置，以實現(xiàn)活塞與內(nèi)部容腔的密封連接，所述多孔活塞板一側(cè)端部均勻設(shè)有內(nèi)螺紋三，其用于多孔活塞板與壓板通過固定螺釘而實現(xiàn)緊固連接。
[0007]多孔后端蓋組件包括多孔后端蓋和固定螺釘，所述多孔后端蓋一側(cè)端部外圓周是上設(shè)有外螺紋四結(jié)構(gòu)，其用于與腔體一側(cè)端部所設(shè)的內(nèi)螺紋二旋合連接，以實現(xiàn)腔體與多孔后端蓋的緊固連接，所述多孔后端蓋另一端部設(shè)有凸臺二，以實現(xiàn)腔體與多孔后端蓋的緊固連接，所述多孔后端蓋一側(cè)端面均勻設(shè)有內(nèi)螺紋五，其用于多孔后端蓋與壓板通過固定螺釘而實現(xiàn)緊固連接。
[0008]單孔活塞由單孔活塞板和緊定螺釘組成，所述單孔活塞板設(shè)有單孔活塞環(huán)形凹槽，其用于單孔活塞密封環(huán)的安裝布置，以實現(xiàn)活塞與內(nèi)部容腔的密封連接，所述單孔活塞板中心位置設(shè)有通孔四，其用于實現(xiàn)緊定螺釘?shù)陌惭b布置，所述緊定螺釘，其用于與中心柱一側(cè)端部的內(nèi)螺紋四旋合連接，以實現(xiàn)中心柱與單孔活塞板的緊固連接。
[0009]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，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)電即通過氣流沖擊壓電發(fā)電裝置中的活塞使其擠壓金屬基板，金屬基板帶動壓電片產(chǎn)生形變從而產(chǎn)生電能;保壓過程發(fā)電即當(dāng)壓縮氣體使氣缸正常運動時，運動過程中產(chǎn)生的壓力波動使活塞擠壓金屬基板產(chǎn)生形變，從而帶動壓電片形變，當(dāng)氣缸內(nèi)氣壓達到穩(wěn)態(tài)時，氣體壓力使壓電片形變達到最大從而產(chǎn)生最大電量;復(fù)位發(fā)電即在排氣階段腔內(nèi)壓力迅速減小使發(fā)電組件復(fù)位，復(fù)位過程中壓電片產(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。此過程有效的增加了波形帶寬從而增大了發(fā)電組件的發(fā)電量。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、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。該發(fā)明在氣動技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0010]圖1所示為本實用新型提出的外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2所示為本實用新型提出的外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸中氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3所示為本實用新型提出的外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸中壓電發(fā)電裝置的剖視圖；
[0013]圖4所示為本實用新型提出的外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸中腔體端蓋的剖視圖；
[0014]圖5所示為本實用新型提出的外置活塞耦合聯(lián)動式壓電發(fā)電氣缸中腔體的剖視圖；