CN101958606A - 飞轮杠杆式发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了飞轮杠杆式发电机，它包括水轮机(14)、连接在水轮机转轴(15)上的传力飞轮(12)以及发电机(1)和连接在发电机转轴(2)的扭力飞轮(6)，在传力飞轮和扭力飞轮之间的增力装置，所述增力装置包括轨道(11)、连杆(18)、动力杠杆(7)、传力杆(16)和支撑座，所述轨道具有滑槽(19)并固定在传力飞轮(12)上，在轨道(11)上设置有一端可分别在滑槽内移动、另一端活动相连的连杆(18)，所述动力杠杆一端与连杆活动相连，另一端通过支撑座后与传力杆(16)活动相连，传力杆(16)与扭力飞轮(6)活动相连。本发明不仅能使水轮发电机输出功率成几何倍地增加，而且建造投资少，见效快、建造成本低，适用各种中小型水电站使用，特别适用低水头或小流量水轮机使用，同时也适用电车、火车、轮船和小型汽车使用。

Description

飞轮杠杆式发电机
技术领域
本发明涉及发电机，尤其是涉及一种飞轮杠杆式发电机
背景技术
众所周知，发电机是通过动力装置(水轮机、电动机、风力机、内燃机等)驱动进行发电的。随着世界能源对环保和实现低碳经济的要求，具有节约能源，实现低碳经济的水力发电正在快速发展。但当前水力发电无论是立式还是卧式结构，其水轮机的动力传输是直接输入到发电机上，其发电机的输出功率大小完全由水轮机的输出动力决定，因此现有水轮发电机必须是具备高水头或大流量条件，才能形成一定发电规模并产生经济效益，而水轮发电机受水头和流量等条件限制其输出功率不能提高，特别是在一些低水头或小流量的条件下进行水力发电，由于水轮机输出动力小，发电机发电功率小，甚至会形成不能正常发电，效益严重亏损的局面。
发明内容
针对上述现有技术中水力发电存在的问题，本发明提供了一种水轮机动力可使发电机输出功率成几何倍数增加，特别是适用低水头或小流量水力发电的飞轮杠杆式发电机。
本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述飞轮杠杆式发电机包括水轮机、连接在水轮机转轴上的传力飞轮以及发电机和连接在发电机转轴的扭力飞轮，在传力飞轮和扭力飞轮之间设置有增力装置，所述增力装置包括轨道、连杆、动力杠杆、传力杆和支撑座，所述轨道具有滑槽并固定在传力飞轮上，在轨道上设置有一端可分别在滑槽内移动、另一端活动相连的连杆，所述动力杠杆一端与连杆活动相连，另一端通过支撑座后与传力杆活动相连，传力杆与扭力飞轮活动相连。
本发明的工作原理是：轨道起始位于图2所示a位置，而扭力飞轮位于图示2所示的z位置，水轮机开始工作，水轮机转轴带动传力飞轮顺时旋转，传力飞轮旋转带动轨道旋转，轨道带动连杆运动，连杆带动动力杠杆摆动，动力杠杆通过活节使与扭力飞轮相连的传力杆运动，当传力飞轮带动轨道顺时旋时，动力杠杆绕支撑座左右摆动，即动力杠杆长臂(下端)向右摆动，动力杠杆短臂(上端)向左摆动，使与动力杠杆短臂活动相连的传力杆运动，当轨道顺时旋转到图2所示b位置时，传力杆带动扭力飞轮顺时旋转到图2所示m位置；当传力飞轮继续带动轨道顺时旋转时，动力杠杆绕支撑座继续摆动，即动力杠杆长臂(下端)继续向右摆动，动力杠杆短臂(上端)继续向左摆动，使与动力杠杆活动相连的传力杆运动，当轨道顺时旋转到图2所示c位置时，传力杆带动扭力飞轮顺时旋转到图2所示x位置。当传力飞轮继续带动轨道顺时旋转时，动力杠杆绕支撑座右左摆动，即动力杠杆长臂(下端)向左摆动，动力杠杆短臂(上端)向右摆动，使与动力杠杆活动相连的传力杆运动，当轨道顺时旋转到图2所示d位置时，传力杆带动扭力飞轮顺时旋转到图2所示y位置；当传力飞轮继续带动轨道顺时旋转时，动力杠杆绕支撑座继续摆动，即动力杠杆长臂(下端)继续向左摆动，动力杠杆短臂(上端)继续向右摆动，使与动力杠杆活动相连的传力杆运动，当轨道顺时旋转到图2所示a位置时，传力杆带动扭力飞轮顺时旋转到图2所示z位置；如此循环，可连续不断地使扭力飞轮带动发电机转轴不断旋转，发电机发电。
本发明由于在水轮机传力飞轮和发电机扭力飞轮之间设置有增力装置，通过增力装置上的动力杠杆，当水轮机输出功率较小时，与水轮机相连的动力杠杆长臂产生的动力较小，根据杠杆动力原理和动力转换，就可使动力杠杆短臂产生的动力增大，使与动力杠杆短臂相连的传力杆产生动力的增大，使与传力杆相连的扭力飞轮产生的动力增大，使与扭力飞轮相连的发电机转速提高，从而提高发电机的输出功率。输出功率增长几何倍数与动力杠杆的长短臂长度比成正比，增长几何倍数为30～120倍。
本发明利用杠杆原理实现机械能转换，用飞轮和杠杆的组合，可使水轮机动力得到充分的利用发挥，使水轮发电机输出功率成几何倍数增加，本发明不仅投资少，见效快、建造成本低，适用各种中小型水电站使用，特别适用低水头或小流量水轮机使用，同时也适用电车、火车、轮船和小型汽车使用。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图，
图2是本发明的右视结构示意图。
在图中，1、发电机  2、发电机转轴  3、靠背轮  4、轴承座  5、动力飞轮6、扭力飞轮  7、动力杠杆  8、支撑销  9、支座  10、轴承  11、轨道  12、传力飞轮  13、初级动力飞轮  14、水轮机  15、水轮机转轴  16、传力杆  17、活节  18、连杆  19、滑槽  20、连接块  21、销轴
具体实施方式
在图1和图2中，所述飞轮杠杆式发电机包括水轮机14、与水轮机相连的水轮机转轴15，配装在水轮机转轴上的靠背轮3和轴承座4，以及发电机1、与发电机相连的发电机转轴2、配装在发电机转轴上的靠背轮3和轴承座4，在发电机转轴2中间设置有动力飞轮5，在发电机转轴一端连接有扭力飞轮6，所述水轮机转轴15中间设置有初级动力飞轮13、水轮机转轴一端连接有传力飞轮12，在传力飞轮和扭力飞轮之间设置有增力装置，所述增力装置包括动力杠杆7、连杆18、轨道11、支撑座和传力杆16，传力飞轮外圆周上用销轴21和连接块20固定设置有垂直位的长方形的轨道11，轨道内设置有两个长方形的滑槽19，在滑槽内活动设置有两只轴承10，轴承可在滑槽内移动，所述轴承分别与两连杆18一端活动相连，两连杆另一端对齐活动相连，动力杠杆7一端通过活节17与两连杆活动连接端活动相连，动力杠杆另一端通过活节17与传力杆16一端活动相连，传力杆另一端活动固定在扭力飞轮外圆周上，所述支撑座包括支撑销8和支座9，支撑销通过轴承设置在支座9上，所述动力杠杆固定在支撑座上，支撑座将动力杠杆分为长臂和短臂，支撑座与连杆18和动力杠杆相连处的距离为长臂，支撑座与传力杆16与动力杠杆相连处的距离为短臂，所述动力杠杆长臂为6-12米，短臂为0.1-0.2米，长臂和短臂单位体积重量相同，所述传动飞轮直径为3-6米，扭力飞轮直径为0.3-0.6米，其动力杠杆动力比(几何倍数)为30∶1～120∶1，所述传力杆16长度与动力杠杆短臂长度相同。本实施例取传力飞轮直径为3米，扭力飞轮直径为0.3米，长臂为6米、短臂为0.1米，发电机动力输出与水轮机的动力输入之比最大为60∶1，当水轮机功率为20KW，与水轮机相连的传力飞轮动力为2吨，通过动力杠杆作用，与发电机相连的扭力飞轮动力60×2＝120吨，按扭力飞轮每产生1吨平衡力可输出9.8KW(参照有关机械功率换算1KW需要平衡动力0.102吨)，发电机输出功率最小为120吨×9.8KW/吨＝1176KW(理论上计算值)，实际上在扣除水轮发电机机械损耗后，发电机输出功率比理论上输出功率要低10-20％。当然也可取传力飞轮直径为4米，扭力飞轮直径为0.5米，长臂为6米、短臂为0.2米，发电机动力输出与水轮机的动力输入之比最大为30∶1，当水轮机功率为20KW，与水轮机相连的传力飞轮动力为2吨，通过动力杠杆作用，与发电机相连的扭力飞轮动力60吨，发电机输出功率最小为60吨×9.8KW/吨＝588KW(理论上计算值)，当然在动力杠杆长臂和短臂在最大和最小比例内，还可通过调整长臂单位体积重量大于短臂单位体积的重量比，来增加水轮机输入动力。
另外本实施例中所述连杆相连的连接方式也可按以下交错方式进行连接；在第一根连杆中部上设置有活动槽(图中未标出)，该连杆一端与轴承相连，该连杆另一端与动力杠杆用活节活动相连，其中第二根连杆一端也与轴承相连，第二根连杆另一端与第一根连杆中部活动相连并可在该连杆上的活动槽内移动。这些连杆的连接方式所限定的结构都应当是属于本发明所要求的保护范围内。

Claims (2)

1.飞轮杠杆式发电机，它包括水轮机(14)、连接在水轮机转轴(15)上的传力飞轮(12)以及发电机(1)和连接在发电机转轴(2)的扭力飞轮(6)，其特征是：在传力飞轮和扭力飞轮之间设置有增力装置，所述增力装置包括轨道(11)、连杆(18)、动力杠杆(7)、传力杆(16)和支撑座，所述轨道具有滑槽(19)并固定在传力飞轮(12)上，在轨道(11)上设置有一端可分别在滑槽内移动、另一端活动相连的连杆(18)，所述动力杠杆一端与连杆活动相连、另一端通过支撑座后与传力杆(16)活动相连，所述传力杆(16)与扭力飞轮(6)活动相连。
2.根据权利要求1所述的飞轮杠杆式发电机，其特征是：所述动力杠杆(7)分为长臂和短臂，其长臂和短臂长度比为30∶1～120∶1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102655359A (zh) * 2011-03-02 2012-09-05 康准电子科技（昆山）有限公司 发电装置
CN111706467A (zh) * 2020-04-17 2020-09-25 中国海洋大学 一种基于固定导管架基础的风浪耦合利用装置及其发电方法

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