CN105257340B - 自由活塞式温差发电机活塞定位装置 - Google Patents
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Abstract
一种自由活塞式温差发电机活塞定位装置,包括ECU、开关式热交换装置组合、气缸、自由活塞、汽缸盖,还包括自由活塞轴、导轨、调节腔。所述的自由活塞轴的两端覆盖有帽状自润滑材料,所用的自润滑材料为聚四氟乙烯树脂。所述的自由活塞轴处于自由活塞圆心处,与自由活塞紧密连接。所述的导轨处于气缸盖的中心处,与气缸盖紧密连接,亦可与气缸盖实现一体化所述的导轨呈圆管状,中心的孔道供活塞轴活动。所述的导轨的外侧装置有调节腔,调节腔用于调节导轨内的气压变化。定位装置可使运行更加平稳,还可减少摩擦损失,使自由活塞式温差发电机的整体工作效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及发电机的技术领域,也可能涉及发动机的技术领域,尤其是涉及一种自由活塞式温差发电机(参见专利申请号201510584952.7)。
背景技术
自由活塞式温差发电机(参见专利申请号201510584952.7)可直接把温差转化为电力输出,没有机械传动机构,中间环节小,能量转化效率高,在节能和新能源领域有非常广泛的应用前景。但专利申请号201510584952.7所提出的自由活塞式温差发电机,其中的自由活塞没有定位装置,活塞活动过于自由,不易控制。另外在活塞运动时,整个活塞的表面与气缸接触,较大的接触面积会产生较大的摩擦阻力,影响发电机效率;同时,长时间的摩擦也容易导致自由活塞表面产生损伤,减少自由活塞的使用寿命。
发明内容
本发明提出了一种应用于自由活塞式温差发电机的活塞定位装置。本发明的技术方案是:一种自由活塞式温差发电机活塞定位装置,包括ECU、开关式热交换装置组合、气缸、自由活塞、气缸盖,还包括自由活塞轴、导轨、调节腔。
所述的自由活塞轴的两端覆盖有帽状自润滑材料,所用的自润滑材料为聚四氟乙烯树脂。
所述的自由活塞轴处于自由活塞圆心处,与自由活塞紧密连接,亦可与自由活塞实现一体化设计。
所述的导轨处于气缸盖的中心处,与气缸盖紧密连接,亦可与气缸盖实现一体化设计。
所述的导轨呈圆管状,中心的孔道供活塞轴活动。
所述的导轨的气缸外部装置有调节腔,调节腔用于调节导轨内的气压变化。
所述的自由活塞表面和气缸之间留有微小的缝隙,避免直接接触。
所述的导轨左右两侧高度对称。
所述的自由活塞轴左右两侧高度对称。
本发明的有益效果
在自由活塞式温差发电机中加入定位装置以后,可使自由活塞的活动更加稳定,提高可控制性。同时,与自由活塞表面与气缸直接接触相比,通过活塞轴与导轨接触,可以减少自由活塞和气缸接触表面的磨损,提高活塞和气缸的使用寿命;通过活塞轴与导轨接触,接触面积小因而摩擦阻力也小,可以提高工作效率;在自由活塞式温差发电机中加入定位装置以后,还可发展各种检测手段,以达到对其高效控制的目的。该技术方案可提高自由活塞式温差发电机的效率和寿命,有利于自由活塞式温差发电机的推广应用,使其能够应用在太阳能光热发电、工业废热回收、汽车发动机废热回收、利用液化空气进行储能发电等领域,对于发展可再生能源以替代传统能源、废热利用等领域都将产生巨大的作用,可对节能减排、保护环境以及工业转型升级作出巨大贡献,将促使一个绿色工业文明时代的到来。
附图说明
图1为自由活塞式温差发电机整体组成结构示意图;
图中1.左侧开关式热交换装置组合中的加热器、2.左侧开关式热交换装置组合中的出气门、3.导电线圈、4.ECU控制单元、5.永久磁铁、6.自由活塞、7.右侧开关式热交换装置组合中的出气门、8.右侧开关式热交换装置组合中的加热器、9.右侧开关式热交换装置组合中的换气门、10.右侧开关式热交换装置组合中的冷却器、11.右侧开关式热交换装置组合中的进气门、12.调节腔、13.导轨、14.自由活塞轴、15.左侧开关式热交换装置组合中的进气门、16.左侧开关式热交换装置组合中的冷却器、17.左侧开关式热交换装置组合中的换气门。
实施方式
实施例一:参见图1,一种自由活塞式温差发电机活塞定位装置,包括ECU、开关式热交换装置组合、气缸、自由活塞、气缸盖,还包括自由活塞轴、导轨、调节腔。
所述的自由活塞轴的两端覆盖有帽状自润滑材料,所用的自润滑材料为聚四氟乙烯树脂。
所述的自由活塞轴处于自由活塞圆心处,与自由活塞紧密连接,亦可与自由活塞实现一体化设计。
所述的导轨处于气缸盖的中心处,与气缸盖紧密连接,亦可与气缸盖实现一体化设计。
所述的导轨呈圆管状,中心的孔道供活塞轴活动。
所述的导轨的气缸外部装置有调节腔,调节腔用于调节导轨内的气压变化。
所述的自由活塞表面和气缸之间留有微小的缝隙,避免直接接触。
所述的导轨左右两侧高度对称。
所述的自由活塞轴左右两侧高度对称。
本发明提出了一种自由活塞式温差发电机活塞定位装置,该装置可以让自由活塞式温差发电机(参见专利申请号201510584952.7)运转更稳定、效率更高,同时还可以有更长的使用寿命。
该定位装置在自由活塞中加上一个活塞轴,活塞轴与自由活塞紧密连接为一体,以便耐受高强度的机械运动,在实际应用中,自由活塞和自由活塞轴可设计为一体。
同时,在左右两侧的气缸壁上增加加了一个导轨,导轨与气缸盖紧密连接,可设计为一体。
导轨设计为圆管状,相应地,自由活塞轴也被设计为圆形。
在运行时,自由活塞轴被限制在导轨内水平方向移动,限制了垂直方向的移动,以此提高自由活塞运动的稳定性。
增加了活塞轴和导轨以后,自由活塞与气缸的接触就变成了活塞轴与导轨的接触,接触的面积更小。而活塞表面和气缸之间留有微小缝隙,使自由活塞表面和气缸表面不直接接触。这样的设计减少了运行过程中产生的摩擦损失,可以提高自由活塞式温差发电机的整体效率。也可以提高自由活塞和气缸的使用寿命。
考虑到自由活塞轴和导轨被封闭在气缸内部,设计润滑系统比较困难,因此在活塞轴的两端包覆有自润滑材料,所用的材料为聚四氟乙烯树脂。这种材料本身所具有的自润滑性质,保证了活塞轴和导轨之间的接触面具有较低的摩擦系数。
当自由活塞轴在导轨内移动时,导轨内部的气压会发生变化,因此定位装置还充当了一个气体弹簧的作用。为此,在气缸外部还设置了一个调节腔,与导轨连通。
调节腔的作用是调节自由活塞移动时导轨内部的气压变化,前面提高定位装置充当了一个气体弹簧的作用,那么调节的体积大小就决定了这个气体弹簧的弹性系数。当调节腔的空间较大时,自由活塞移动时产生的气压变化就比较小,相当于一个较小的弹性系数;当调节腔的空间较小时,活塞移动产生的气压变化就比较大,相当于一个较大的弹性系数。
所述的自由活塞轴左右两侧高度对称。所述的导轨左右两侧高度对称。高度对称的设计可以提高自由活塞式发电机运行时的稳定性,减少震动,也可以降低设计工作的难度。
Claims (1)
1.一种自由活塞式温差发电机活塞定位装置,包括ECU、开关式热交换装置组合、气缸、自由活塞、气缸盖、自由活塞轴、导轨、调节腔;所述的导轨处于气缸盖的中心处,与气缸盖紧密连接,或者与气缸盖一体化设计;所述的自由活塞表面和气缸之间留有微小的缝隙,避免直接接触;所述的导轨左右两侧高度对称;所述的自由活塞轴左右两侧高度对称;所述自由活塞轴处于自由活塞圆心处,与自由活塞紧密连接,或者与自由活塞一体化设计;所述导轨呈圆管状,中心的孔道供自由活塞轴活动;所述导轨的气缸外部设置有调节腔,调节腔用于调节导轨内的气压;所述的自由活塞轴的两端覆盖有帽状自润滑材料,所用的自润滑材料为聚四氟乙烯树脂。
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