CN106246441A - 一种二冲程气缸驱动式流体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电系统技术领域，公开了一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，包括主缸体、气缸，介质缸的两端侧面分别与活塞缸的两端侧面连通，活塞缸内设有活塞，活塞的两端分别设有与气缸同轴连接的活塞杆，介质缸的两端分别设有进液单向阀，出液通道的两侧分别设有出液单向阀，出液通道的外端连接有集液缸，集液缸的侧壁设有调压套，调压套内设有调压活塞，调压活塞与调压套的外端之间设有蓄能弹簧，出液管的外端设有导流罩，导流罩内设有涡轮，主缸体的外侧设有发电机，涡轮通过涡轮轴与发电机连接；主缸体内部填充有液体介质。通过气缸带动介质冲在涡轮上从而带动发电机发电，整体稳定性好、发电效率高。

Description

一种二冲程气缸驱动式流体发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，尤其涉及一种二冲程气缸驱动式流体发电装置。

背景技术

为了提高电动汽车的续航能力，目前的电动汽车通常都采用混合动力，即在电动汽车内安装增程器，增程器即为一套发电系统，通过内燃机对气缸做功，气缸通过曲柄将直线运动转变为发旋转运动从而带动发电机转动、发电，发电机的发出的电一部位用于驱动汽车行驶，另一部分电则存储到电池内。然而目前的气缸、曲柄这种结构的发电系统中，曲轴在活塞移动、换向过程中承受很大的冲击力，该冲击力导致能量损耗，从而导致总效率降低；为了克服曲轴造成能量损耗，目前有一种方案是直接将气缸与永磁直线发电机连接，省去了曲轴，气缸的直线运动带动永磁直线发电机发电，然而该方案也存在诸多问题：（1）永磁直线发电机靠近气缸，气缸高频移动导致周围温度较高，温度对永磁直线发电机的永磁体产生负面影响，容易导致退磁；（2）永磁直线发电机中，由于磁场位置和线圈不是线性关系，阻滞力也不是线性的，因此，整体难以控制、输出电流稳定性差。

例如：中国专利授权公告号：CN102434277B，授权公告日2013年9月18日，公开了一种内燃永磁直线发电装置，包括两个结构相同的两冲程内燃室和一台包括线圈定子、动杆以及同轴套接在动杆上的永磁动子的永磁直线发电机，永磁动子包括两组散热环、两组隔热环以及充磁永磁环组，动杆包括两动杆导热段、隔热段与动杆永磁段。该方案中为了解决永磁直线发电装置的退磁问题而设计的很复杂，成本非常高，而且永磁直线发电装置仍然会受到温度影响而降低发电效率以及能量转化率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的上述问题，提供了一种性能稳定，能量转化率高、发电效率高的二冲程气缸驱动式流体发电装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，包括主缸体、同轴固定在主缸体两侧的气缸，所述的主缸体内设有活塞缸、介质缸，所述介质缸的两端侧面分别与活塞缸的两端侧面连通，所述的活塞缸内设有活塞，所述活塞的两端分别设有与气缸同轴连接的活塞杆，所述介质缸的两端分别设有进液单向阀，所述介质缸的中间部位设有出液通道，所述出液通道的两侧分别设有出液单向阀，所述出液通道的外端连接有集液缸，所述集液缸的侧壁设有调压套，调压套的内端与集液缸内部连通，调压套的外端与主缸体连通，所述调压套内设有调压活塞，所述调压活塞与调压套的外端之间设有蓄能弹簧，所述集液缸的侧面设有出液管，所述出液管的外端设有导流罩，所述的导流罩内设有涡轮，所述主缸体的外侧设有发电机，所述涡轮通过涡轮轴与发电机连接；所述的主缸体内部填充有液体介质。

内燃机驱动两个气缸动作，两个气缸的相位相差180度，气缸带动活塞缸内的活塞往复运动，从而把主缸体中的液体介质源源不断的吸入介质缸内并从出液通道处进入集液缸内，集液缸内的介质从出液管处喷入涡轮上带动涡轮转动，涡轮通过涡轮轴带动发电机转动发电；该发电系统中采用流体带动涡轮的方式发电，整体不受限于贝兹极限，涡轮发电部分不受限于卡诺极限，整体能量利用率高、发电效率高；气缸带动活塞移动时，最终从出液通道处流出的介质流量压力在一个范围内不断变化，因此集液缸内的介质压力也在一定的范围内波动，当集液缸内的压力过大时，调压套内的调压活塞移动使得调压弹簧被压缩，调压弹簧压缩时储存弹性势能，当集液缸内的压力太小，时，弹簧推动调压活塞移动，释放弹性势能，保持集液缸内的压力稳定，还能防止能量浪费。

作为优选，所述的调压活塞的中心设有中心通孔，所述的中心通孔内设有限压阀。当出液管被意外堵塞（部分堵塞）时，此时集液缸内的介质流入量大于液体排出量，集液缸内的压力瞬间增大，集液缸内的压力超过了限压阀的压力值，此时集液腔内的介质会从限压阀处排出。

作为优选，所述主缸体的外侧面上设有圆形凹腔，所述的发电机位于圆形凹腔内，所述发电机的外侧设有定位罩；所述主缸体的内壁上与圆形凹腔的对应处设有若干散热翅片。发电机内部转子转动、电磁感应发电时会发热，将发电机装入圆形凹腔内，发电机的热量会被主缸体内的介质吸收，从而保持发电机稳定的工作温度，提高发电机使用寿命；散热翅片提高热接触面积，增强发电机散热，增强介质吸热。

作为优选，所述主缸体的内底部设有第一隔板，所述导流罩的下侧设有第二隔板，第一隔板与主缸体底面之间围成散热腔，所述第二隔板、导流罩与主缸体之间围成回流腔，主缸体内其余的空腔为主腔，所述的活塞缸、介质缸均位于主腔内；所述气缸的外侧设有密封套，所述密封套与气缸之间形成环形介质腔，其中一个环形介质腔通过两根介质管分别与回流腔、散热腔一一对应连通，另一个环形介质腔通过两根介质管分别与散热腔、主腔一一对应连通。从导流罩流出的液体介质进入回流腔，回流腔内的介质经过一个气缸外侧的环形介质腔后进入散热腔，散热腔内的介质进入另一个气缸外侧的介质腔内后流入主腔内，主腔内的介质又被活塞缸、介质缸吸入后从导流罩处排除，整个循环过程中能有效的吸收发电机和两个气缸的热量，确保整个系统更加稳定。

作为优选，所述主缸体的底面外侧设有导热罩，所述导热罩的两端分别设有若干通风孔。吸热后的介质经过散热腔时，介质的热量从主缸体的底部散发出去进入导热罩内，汽车在行驶的过程中，气流从其中一个通风孔进入导热罩内后从另一个通风孔处排出，从而快速带走导热罩内的热量，促进介质散热。

作为优选，所述主缸体的底面设有若干平行的上导热条，所述导热罩的内侧面设有若干下导热条，所述的上导热条、下导热条之间交替分布。上导热条、下导热条能增加介质散热。

作为优选，所述主缸体的外侧设有补液缸，所述补液缸的头部设有与主缸体内部连通的补液单向阀，所述的补液缸内设有滑塞，所述补液缸的外端设有连接套，所述滑塞外端与连接套的底面之间设有压簧。主缸体中的介质随着使用会缓慢减少，当介质减少时，主缸体内部会形成真空部，从而导致介质压力减小、影响稳定性；本结构中随着介质的缓慢减少，滑塞在压簧的作用下自动将补液缸内的介质通过补液单向阀挤入主缸体中补充介质，从而确保主缸体内部的介质压力。

作为优选，所述连接套的底部设有压力传感器，所述的压簧压在压力传感器上。随着补液缸内的介质补充道主缸体中，压力传感器的压力值不断减小，当补液缸内的介质消耗完之后，此时压力传感器的压力值达到最小，从而能够根据压力传感器的压力值判断补液缸内的介质残留情况。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）整套发电系统稳定性好，能量利用率高、发电效率高；（2）发电机、气缸散热良好，性能稳定，使用寿命长；（3）主缸体中介质减小时能自动补充，保持内部介质压力稳定。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为图1中A处局部放大示意图。

图3为导热罩与主缸体底面连接示意图。

图4为本发明中补液缸的结构示意图。

图5为图1中B处局部放大示意图。

图中：主缸体1、气缸2、活塞缸3、介质缸4、活塞5、活塞杆6、进液单向阀7、出液通道8、出液单向阀9、集液缸10、出液管11、导流罩12、涡轮13、发电机14、定位罩15、散热翅片16、第一隔板17、第二隔板18、散热腔19、回流腔20、主腔21、密封套22、环形介质腔23、导热罩24、导流管25、聚风罩26、连接座27、连接螺栓28、上导热条29、下导热条30、补液缸31、补液单向阀32、滑塞33、连接套34、压簧35、压力传感器36、限位环37、注液孔38、注液单向阀39、螺栓40、调压套100、调压活塞101、蓄能弹簧102、限压阀103。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，包括主缸体1、同轴固定在主缸体两侧的气缸2，主缸体内部设有活塞缸3、介质缸4，介质缸的两端侧面分别与活塞缸的两端侧面连通，活塞缸内设有活塞5，活塞的两端分别设有与气缸同轴连接的活塞杆6，介质缸4的两端分别设有进液单向阀7，介质缸的中间部位设有出液通道8，出液通道的两侧分别设有出液单向阀9，出液通道的外端连接有集液缸10，集液缸的侧面设有出液管11，集液缸10的侧壁设有调压套100，如图2所示，调压套的内端与集液缸内部连通，调压套的外端与主缸体连通，调压套内设有调压活塞101，调压活塞与调压套的外端之间设有蓄能弹簧102，调压活塞的中心设有中心通孔，中心通孔内设有限压阀103，出液管的外端设有导流罩12，导流罩内设有涡轮13，主缸体的外侧面上设有圆形凹腔，发电机14固定在圆形凹腔内，发电机的外侧设有定位罩15，涡轮通过涡轮轴与发电机连接，主缸体的内壁上与圆形凹腔的对应处设有若干散热翅片16；主缸体内部填充有液体介质，液体介质可以是水或者耐高温导热油，本实施例中的液体介质为耐高温导热油。

主缸体1的内底部设有第一隔板17，导流罩12的下侧设有第二隔板18，第一隔板与主缸体底面之间围成散热腔19，第二隔板、导流罩与主缸体之间围成回流腔20，主缸体内其余的空腔为主腔21，活塞缸、介质缸均位于主腔内；气缸2的外侧设有密封套22，密封套与气缸之间形成环形介质腔23，其中一个环形介质腔通过两根介质管分别与回流腔、散热腔一一对应连通，另一个环形介质腔通过两根介质管分别与散热腔、主腔一一对应连通。

主缸体1的底面外侧设有导热罩24，导热罩的两端分别设有若干通风孔，每个通风孔内均设有导流管25，导流管的外端设有聚风罩26；导流管为自定型管，如图5所述，聚风罩上设有连接座27，连接座上设有连接螺栓28；如图3所述，主缸体1的底面设有若干平行的上导热条29，导热罩的内侧面设有若干下导热条30，上导热条、下导热条之间交替分布，上导热条、下导热条能增加介质散热，同时上导热条、下导热条对进入导热罩内的气流起到导向作用，防止导热罩内产生紊流而阻碍散热。

如图4所述，主缸体1的外侧设有补液缸31，补液缸的头部设有与主缸体内部连通的补液单向阀32，补液缸内设有滑塞33，补液缸的外端设有连接套34，滑塞外端与连接套的底面之间设有压簧35，连接套的底部设有压力传感器36，压簧压在压力传感器上；补液缸的前端内壁设有限位环37，限位环的内壁设有注液孔38，注液孔内设有注液单向阀39，注液孔的外端设有螺栓40。

结合附图，本发明的原理如下：两个气缸2的相位相差180度，内燃机带动两个气缸动作，气缸带动活塞5在活塞缸内往复运动，从而把主腔21内的耐高温油交替的吸入介质缸内，同时介质缸内的介质连续的进入集液缸10内，集液缸内的介质从出液管喷在涡轮上带动涡轮转动，涡轮带动发电机转动发电；经过涡轮的介质进入回流腔20内，介质吸收发电机的热量，回流腔内的介质进入图1中主缸体右边的气缸的密封套内，吸收气缸的热量后介质进入散热腔内，散热腔内的介质流入左边气缸的密封套内，最后介质流入主腔内，主腔内的介质再进入介质缸内形成循环；整个发电系统安装在车内，导流管可以自由的伸到汽车底盘下放，汽车行驶的时候，空气从聚风罩、导流管进入导热罩内带走热量，最后从另一根导流管处排出，导流管为自定型管，可以任意改变路径，安装非常方便，不受安装位置限制，介质的热量通过气流直接排出车外；长期使用，主缸体中的介质会缓慢减少，当介质减少时，补液缸能自动补液。整个发电系统发电效率高，发电机、气缸散热良好，性能稳定，使用寿命长。

Claims (8)

1.一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，包括主缸体、同轴固定在主缸体两侧的气缸，所述的主缸体内设有活塞缸、介质缸，所述介质缸的两端侧面分别与活塞缸的两端侧面连通，所述的活塞缸内设有活塞，所述活塞的两端分别设有与气缸同轴连接的活塞杆，所述介质缸的两端分别设有进液单向阀，所述介质缸的中间部位设有出液通道，所述出液通道的两侧分别设有出液单向阀，所述出液通道的外端连接有集液缸，所述集液缸的侧壁设有调压套，调压套的内端与集液缸内部连通，调压套的外端与主缸体连通，所述调压套内设有调压活塞，所述调压活塞与调压套的外端之间设有蓄能弹簧，所述集液缸的侧面设有出液管，所述出液管的外端设有导流罩，所述的导流罩内设有涡轮，所述主缸体的外侧设有发电机，所述涡轮通过涡轮轴与发电机连接；所述的主缸体内部填充有液体介质。

2.根据权利要求1所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述的调压活塞的中心设有中心通孔，所述的中心通孔内设有限压阀。

3.根据权利要求1所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述主缸体的外侧面上设有圆形凹腔，所述的发电机位于圆形凹腔内，所述发电机的外侧设有定位罩；所述主缸体的内壁上与圆形凹腔的对应处设有若干散热翅片。

4.根据权利要求1所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述主缸体的内底部设有第一隔板，所述导流罩的下侧设有第二隔板，第一隔板与主缸体底面之间围成散热腔，所述第二隔板、导流罩与主缸体之间围成回流腔，主缸体内其余的空腔为主腔，所述的活塞缸、介质缸均位于主腔内；所述气缸的外侧设有密封套，所述密封套与气缸之间形成环形介质腔，其中一个环形介质腔通过两根介质管分别与回流腔、散热腔一一对应连通，另一个环形介质腔通过两根介质管分别与散热腔、主腔一一对应连通。

5.根据权利要求4所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述主缸体的底面外侧设有导热罩，所述导热罩的两端分别设有若干通风孔。

6.根据权利要求5所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述主缸体的底面设有若干平行的上导热条，所述导热罩的内侧面设有若干下导热条，所述的上导热条、下导热条之间交替分布。

7.根据权利要求1所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述主缸体的外侧设有补液缸，所述补液缸的头部设有与主缸体内部连通的补液单向阀，所述的补液缸内设有滑塞，所述补液缸的外端设有连接套，所述滑塞外端与连接套的底面之间设有压簧。

8.根据权利要求7所述的一种二冲程气缸驱动式流体发电装置，其特征是，所述连接套的底部设有压力传感器，所述的压簧压在压力传感器上。