CN106286095A - 一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电装置技术领域，公开了一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，包括主缸体、缸盖，主缸体的下端两侧各设有一个气缸，主缸体内设有活塞缸、介质缸，活塞缸内设有活塞，活塞的两端分别设活塞杆，介质缸的两端分别设有进液单向阀，介质缸的中间部位设有出液通道，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，集液缸的侧面设有出液管，出液管的外端设有导流罩，导流罩内设有涡轮，主缸体的内壁设有与涡轮连接的发电机，主缸体的内底面上固定有若干永磁块。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

一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置

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直线驱动式涡轮发电装置。

背景技术

出于环保考虑，减少汽车尾气排放，电动汽车应运而生，然而电动汽车通过电池供电，电动汽车的行驶里程数受到电池的限制，为了增强电动汽车的续航能力，现在出现了增程式电动车（Extended Range Electric Vehicle），是一种为了满足较长行驶里程需求而增加辅助性汽油发动机的纯电动车。增程式电动车内的核心部件为增程器，增程器包括内燃机和发电机，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发电，发电机的发出的电一部用于驱动汽车行驶，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。

中国专利申请公布号：CN103715828A，公开公告日2014年1月19日，公开了一种车用发电式增程器发电机组，由汽油机和发电机构成，发电机的转子固定于动力主轴上，并随动力主轴一起转动；定子通过支架固定于发电机罩壳和底座上，转子的径向截面呈U型，其U型的转子背对着发动机端盖、开口朝外设置；发电机罩壳设于转子的外侧，发电机的动力主轴即为发动机的曲柄连杆输出轴。该种增程器的发电机组采用曲柄连接输出机构，能耗大，能量损失大，发电机发电效率低。

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直线驱动式涡轮发电装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，包括主缸体、缸盖，所述主缸体的下端两侧各设有一个气缸，主缸体内填充有液体介质，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通过连接管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，所述主缸体的内壁设有与涡轮连接的发电机，发电机上的导电端子伸出主缸体外；所述的主缸体的内底面上固定有若干永磁块。

当电动汽车的电池电量用完时，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，发电机发出的电一部分供汽车行驶，另一部为电池充电；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；介质与主缸体、介质缸、活塞缸直接的摩擦会产生铁屑，永磁快能吸附液体介质中的铁屑，从而保护活塞以及进液单向阀、出液单向阀的密封性。

作为优选，所述主缸体的内底部设有若干平行的导热管，所述导热管的两端伸出主缸体底面外，所述导热管的表面设有环形导热翅片。导热管将吸收流体介质中的热量，导热管的两端均与外界连通，外界气流进入导热管内，从而使得导热管内的热量排出。

作为优选，所述的导热管的侧面设有若干导热缸，所述的导热缸与导热管的内孔连通，所述的导热管内设有横向配重滑块，所述导热缸内设有纵向配重滑块，所述横向配重滑块的两侧设有弹簧，所述纵向配重滑块与导热缸的底面之间设有弹簧。整个发电装置安装在电动汽车上，汽车在行驶过程中会发生颠簸，汽车颠簸会带动纵向配重滑块上下运动，从而把导热缸内的热气排到导热管内；汽车在加速、减速时会产生惯性，惯性使得横向配重滑块在导热管内移动，从而把导热管内的热气排出，相当于电动汽车在行驶过程中，导热管的两端不断的呼吸，实现导热管内部热气与外界气体的热交换。

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。

作为优选，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。集液缸内的压力大小不断的变化，当集液缸内压力过大时，调压活塞挤压蓄能弹簧储存能量，当集液缸内压力减小时蓄能弹簧释放能量，从而能保持集液缸的出液管处流体稳定流出，确保涡轮转速稳定。

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。当发生故障时，如果集液缸内的压力超过额定压力值，则流体介质从限压阀处排出。

作为优选，所述连接管的进液端设有锥形滤网，所述的连接管内设有支架，所述支架的中心设有转轴，所述转轴的下端设有齿轮，所述转轴的上端设有与锥形滤网内壁接触的条形刷，所述活塞杆的侧面设有与齿轮啮合的齿条。活塞移动时，介质缸内的液体介质会通过连接管处进入活塞缸内，介质中杂质被锥形滤网隔离；防止杂质进入活塞缸内后残留在内壁而影响活塞的密封性，活塞杆来回移动时，通过齿条带动齿轮转动，转轴转动带动条形刷 在锥形滤网内壁转动，从而清理锥形滤网的滤孔，防止滤孔堵塞，减小液体介质经过连接孔时的阻力。

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，所示发电机的外侧设有金属隔离罩，所示金属隔离罩与发电机之间填充有耐高温导热胶，所示金属隔离罩的外侧设有丝网导热罩。发电机内部电磁感应产生的热量传递给丝网导热罩，最后进入液体介质中并散发出去，保持发电机良好的散热，防止发电机内部温度过高而导致损坏。

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为本发明中补液缸的结构示意图。

图4为导热管与导热缸的内部结构示意图。

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、导电端子15、缸盖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、连接管24、锥形滤网25、导热管26、环形导热翅片27、导热缸28、横向配重滑块29、纵向配重滑块30、弹簧300、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、支撑脚104、永磁块105、金属隔离罩140、丝网导热罩141、支架241、转轴242、齿轮243、条形刷244、齿条245。

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所示的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，包括主缸体1、缸盖41，主缸体的下端两侧各设有一个气缸2，主缸体内填充有流体介质，主缸体的底部两端设有支撑脚104，主缸体的内底面上固定有若干永磁块105；本实施例中的流体介质为耐高温导热油，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通过连接管24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;

如图2所示，集液缸10的侧壁设有调压套100，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，主缸体的内壁设有与涡轮连接的发电机14，发电机上的导电端子15伸出主缸体外，发电机的外侧设有金属隔离罩140，金属隔离罩与发电机之间填充有耐高温导热胶，金属隔离罩的外侧设有丝网导热罩141。

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。

如图3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。

如图4所示，主缸体的内底部设有若干平行的导热管26，导热管的两端伸出主缸体底面外，导热管的表面设有环形导热翅片27；导热管的侧面设有若干导热缸28，导热缸与导热管的内孔连通，导热管内设有横向配重滑块29，导热缸内设有纵向配重滑块30，横向配重滑块的两侧设有弹簧300，纵向配重滑块与导热缸的底面之间设有弹簧。

如图5所示,连接管24的进液端设有锥形滤网25，连接管内设有支架241，支架的中心设有转轴242，转轴的下端设有齿轮243，转轴的上端设有与锥形滤网内壁接触的条形刷244，活塞杆的侧面设有与齿轮啮合的齿条245。活塞杆移动时会带动转轴转动，从而对锥形滤网进行清理，防止杂质堵塞滤孔。

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，汽车在行驶过程中随着车体颠簸、车体加速减速，横向配重块、纵向配重块在惯性的作用下运动，从而使得导热管的两端气流呼吸运动，实现热交换；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 (9)

1.一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，包括主缸体、缸盖，所述主缸体的下端两侧各设有一个气缸，主缸体内填充有液体介质，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通过连接管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，所述主缸体的内壁设有与涡轮连接的发电机，发电机上的导电端子伸出主缸体外；所述的主缸体的内底面上固定有若干永磁块。

2.根据权利要求1所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，所述主缸体的外侧设有补液缸，所述补液缸的内端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。

3.根据权利要求2所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，所述连接套的底部设有压力传感器，所述压簧的一端压在压力传感器上。

4.根据权利要求1所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，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。

5.根据权利要求4所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，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。

6.根据权利要求1所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，所述连接管的进液端设有锥形滤网，所述的连接管内设有支架，所述支架的中心设有转轴，所述转轴的下端设有齿轮，所述转轴的上端设有与锥形滤网内壁接触的条形刷，所述活塞杆的侧面设有与齿轮啮合的齿条。

7.根据权利要求1所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，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。

8.根据权利要求1或7所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，所述主缸体的内底部设有若干平行的导热管，所述导热管的两端伸出主缸体底面外，所述导热管的表面设有环形导热翅片。

9.根据权利要求1所述的一种二冲程直线驱动式涡轮发电装置，其特征是，所示发电机的外侧设有金属隔离罩，所示金属隔离罩与发电机之间填充有耐高温导热胶，所示金属隔离罩的外侧设有丝网导热罩。