PL 70 208 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest generator energii elektrycznej zasilany zmianami cisnienia medium roboczego, glównie w ukladach hydraulicznych maszyn. Generator moze zostac wykorzystany miedzy innymi jako zródlo zasilania rozproszonych sieci sensorycznych, w tym sieci bezprzewodowych. Znane sa rozwiazania przetwarzania energii zmian cisnienia w ukladzie hydraulicznym na energie elektryczna. W pracy K. A. Cunefare, E. A. Skow, A. Erturk, J. Savor, N. Verma, M. R. Cacan: Energy harvesting from hydraulic pressure fluctuations. Smart Materials and Structures 22 (2013) 025036 (10pp), zaprezentowano urzadzenie do przetwarzania nacisku wywolanego przez pulsacje w ukladach hydraulicznych na energie elektryczna. Urzadzenie wykonano z zastosowaniem stosu piezoelektrycz- nego. Urzadzenie podlaczone jest bezposrednio do ukladu hydraulicznego, brak jest czynnika posred- niego pomiedzy medium hydraulicznym, a stosem przetworników piezoelektrycznych. Brak jest mozli- wosci dopasowania generatora do zmian charakterystyk czestotliwosciowych wartosci cisnienia panu- jacego w ukladzie hydraulicznym. Znane sa rozwiazania generatorów piezoelektrycznych, zasilanych energia drgan mechanicznych. Firmy MIDE, Smart Material i ADVENCED CERAMETRIC produkuja przetworniki piezoelektryczne oraz gotowe generatory wykorzystujace materialy piezoelektryczne. W rozwiazaniach tych energia drgan mechanicznych wprawia w ruch oscylacyjny plytki z powlokami z materialów piezoelektrycznych. Odksztalcenia plytek wywoluja zjawisko piezoelektryczne proste i w rezultacie generowanie energii elektrycznej. Taka konstrukcja powoduje, ze przetwornik piezoelektryczny znajduje sie w stabilnej jednako- wej atmosferze gazowej, co umozliwia optymalizacje jego konstrukcji pod katem pracy w takim sro- dowisku, jak równiez oddzialywanie na przetwornik poprzez poduszke gazowa powoduje bardziej plynna i miekka prace urzadzenia, co zwiazane jest ze scisliwoscia gazu i chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi urzadzenia. Celem wzoru uzytkowego jest generator energii elektrycznej (U ~) wykorzystujacy zmiany cisnie- nia w instalacjach hydraulicznych, oparty o wykorzystanie przetwornika piezoelektrycznego, umozliwia- jacy dostrojenie tego przetwornika do charakterystyk czestotliwosciowych zmian cisnienia w ukladzie hydraulicznym, oraz ochrone przetwornika przed zniszczeniem mechanicznym. Generator elektryczny zasilany zmianami cisnienia medium roboczego w ukladzie hydraulicznym, posiada konstrukcje, która sprawia, ze medium robocze odseparowane jest od przetworników, a komory, pod i nad przetwornikami, wypelnione sa gazem, i polaczone sa ze soba zaworem dlawiacym nastawnym. Generator wedlug wzoru uzytkowego przedstawiony zostal na zalaczonym rysunku, którego fig. 1 przedstawia jego konstrukcje w przekroju. Generator zbudowany jest z przetworników 3 wykorzystujacych zjawisko piezoelektryczne proste, powstajace w wyniku mechanicznego oddzialywania na krysztaly. Konstrukcja uwzglednia odseparo- wanie przetworników piezoelektrycznych od medium roboczego w ukladzie hydraulicznym, poprzez przegrode 2, co zwieksza uniwersalnosc rozwiazania. Komory pod 7 i nad 6 przetwornikami piezoelek- trycznymi wypelnione sa gazem o odpowiednim cisnieniu, skorelowanym z wartoscia cisnienia P medium roboczego w instalacji hydraulicznej. Gaz wprowadzany bedzie do komór generatora poprzez zawór zwrotny 5. Komory pod 7 i nad 6 przetwornikami polaczone sa regulowanym zaworem dlawia- cym 4, umozliwiajacym wyrównanie cisnienia w komorach, dzieki czemu uzyskano automatyczna regu- lacje sil oddzialujacych na przetwornik. Regulacja automatyczna sil zapewnia dostrojenie przetwornika do charakterystyk czestotliwosciowych zmian cisnienia w ukladzie hydraulicznym oraz ochrone prze- twornika przed zniszczeniem mechanicznym. Generator laczony jest z ukladem hydraulicznym poprzez przylacze procesowe 1. Dzialanie urzadzenia polega na pulsacyjnym wywieraniu cisnienia na przetworniki 3 przez gaz wypelniajacy komory 6 i 7, sprezany i rozprezany na skutek ruchów przegrody 2, na która naciska pul- sacyjnie medium z ukladu hydraulicznego. Sprezany gaz w komorach 6 i 7 napiera na przetwornik z dwóch przeciwleglych stron na tym samym kierunku. Obie komory, tj. 6 i 7 polaczone sa miedzy soba przewodem poprzez zawór dlawiacy 4 wyrównujacy cisnienie w obu komorach. Gaz wprowadzany jest do komór generatora poprzez zawór zwrotny 5. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PLPL 70 208 Y1 2 Description of the design The subject of the utility model is an electrical energy generator powered by changes in the pressure of the working medium, primarily in hydraulic systems of machines. The generator can be used, among other things, as a power source for distributed sensor networks, including wireless networks. Solutions for converting the energy of pressure changes in a hydraulic system into electrical energy are known. In the work by K. A. Cunefare, E. A. Skow, A. Erturk, J. Savor, N. Verma, M. R. Cacan: Energy harvesting from hydraulic pressure fluctuations. Smart Materials and Structures 22 (2013) 025036 (10pp), a device for converting pressure induced by pulsations in hydraulic systems into electrical energy was presented. The device was made using a piezoelectric stack. The device is connected directly to the hydraulic system; there is no intermediate medium between the hydraulic medium and the stack of piezoelectric transducers. It is impossible to adjust the generator to changes in the frequency characteristics of the pressure values in the hydraulic system. Piezoelectric generators powered by mechanical vibration energy are known. Companies like MIDE, Smart Material, and ADVENCED CERAMETRIC manufacture piezoelectric transducers and ready-made generators using piezoelectric materials. In these solutions, the energy of mechanical vibrations sets plates coated with piezoelectric materials into oscillating motion. Deformation of the plates triggers the simple piezoelectric phenomenon, resulting in the generation of electrical energy. This design places the piezoelectric transducer in a stable, uniform gas atmosphere, allowing for optimization of its design for operation in such an environment. Furthermore, the effect of the gas cushion on the transducer results in smoother and softer operation of the device, which is related to the compressibility of the gas and protects the device from mechanical damage. The purpose of the utility model is an electrical energy generator (U~) utilizing pressure changes in hydraulic systems, based on the use of a piezoelectric transducer, enabling tuning of this transducer to the frequency characteristics of pressure changes in the hydraulic system, and protecting the transducer from mechanical damage. The electric generator, powered by pressure changes in the working medium in the hydraulic system, has a design that separates the working medium from the transducers, and the chambers below and above the transducers are filled with gas and connected by an adjustable throttle valve. The generator, as shown in the utility model, is shown in the attached drawing, where Fig. 1 shows its design in cross-section. The generator is composed of three transducers utilizing the simple piezoelectric effect, which arises from mechanical impact on crystals. The design allows for separation of the piezoelectric transducers from the working medium in the hydraulic system via a partition 2, which increases the solution's versatility. The chambers below the seven and above the six piezoelectric transducers are filled with gas at an appropriate pressure, correlated with the pressure value P of the working medium in the hydraulic system. Gas will be introduced into the generator chambers through a check valve 5. The chambers below the 7th and above the 6th transducers are connected by an adjustable throttle valve 4, which allows for pressure equalization in the chambers, thereby achieving automatic regulation of the forces acting on the transducer. Automatic force regulation ensures that the transducer is tuned to the frequency characteristics of pressure changes in the hydraulic system and protects the transducer from mechanical damage. The generator is connected to the hydraulic system via process connection 1. The device operates by applying pulsating pressure to transducers 3 by the gas filling chambers 6 and 7, which is compressed and expanded by the movements of partition 2, which is subjected to pulsating pressure from the hydraulic system. The compressed gas in chambers 6 and 7 presses on the transducer from two opposite sides in the same direction. Both chambers, i.e. 6 and 7, are connected by a pipe through a throttle valve 4 that equalizes the pressure in both chambers. The gas is introduced into the generator chambers through a check valve 5. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL