CN106677964A - 设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置 - Google Patents

设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及发电系统。一种设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，包括发电机和轮机系统，所述轮机系统包括驱动所述发电机的水轮机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括缸体段、同缸体段密封滑动连接在一起液压活塞和稳定流向水轮机的液流压力的多级限压机构，循环液流机构设有隔振垫。本发明提供了一种隔振效果好、限压效果好的能够将直线运动转变为水轮机的旋转去驱动发电机发电的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，解决了往复直线运动通过曲轴驱动发电机和无曲轴驱动直线电机进行发电所存在的不足。

Description

设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置
技术领域
本发明涉及发电系统，尤其涉及一种设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置。
背景技术
汽车发动机进行发电时，是由内燃机活塞推动曲柄，把气缸的直线运动转化为曲柄的旋转运动，曲柄旋转去驱动发电机，从而发电。其缺点是：燃料点火时，活塞转到顶点附件，曲轴在顶点附件承担气缸的最高压力，摩擦损耗很大，总效率下降很明显。
也可将气缸与永磁直线发电机直接相连，省掉曲轴，用气缸的直线往复运动，推动永磁直线发电机的直线往复运动，这样也可发电，但有几大缺点： 1.容易造成永磁发电机的部分退磁或全部退磁，造成发电功率和发电效率的双双大幅下降，因为其永磁直线发电机太接近气缸，温度很高，很容易退磁。 2. 直线往复式运动发电机反而不是一个线性系统，因为其磁场位置和线圈不是线性关系，其阻滞力不是线性的，两端的阻滞力和中段的阻滞力是不一样的，不好控制。作为对比，旋转发电机反而更加接近线性，其阻滞力与转角的关系反而更加平稳和线性。 3直线永磁发电机由于种种原因，性能难以保证，价格也居高不下，难以大规模量产。
发明内容
本发明提供了一种隔振限压效果好的能够通过封闭空间内的液体将直线运动转变为水轮机的旋转去驱动发电机发电的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，解决了往复直线运动通过曲轴驱动发电机和无曲轴驱动直线电机进行发电所存在的不足。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，包括发电机和轮机系统，所述轮机系统包括驱动所述发电机的水轮机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括缸体段、同缸体段密封滑动连接在一起液压活塞和稳定流向水轮机的液流压力的多级限压机构，所述循环液流机构设有隔振垫。使用时通过发动机气缸的活塞的直线往复运动驱动液压活塞做往复运动（或通过其他力源驱动）而使得循环液流机构内的液体产生循环运动而驱动水轮机旋转，水轮机旋转驱动发动机的转子旋转从而实现发电。流体轮机由于不是热机，不受卡诺极限的限制，且管道中的流体轮机也不受贝兹极限的限制，由于避免了在曲轴顶点发力的难题，其流体动能到旋转机械能的转换效率极高，轻易达92%，甚至达98%。现代的水电站，其流体动能-旋转动能的转换效率，基本上都是百分之九十几。也即，曲轴造成的效率损耗，在流体轮机上基本不存在。从而客服了曲轴驱动的不足。由于本技术方案不需要采用直线发电机，所以能够克服直线发电机的不足。设计多级限压机构能够使得流经水轮机的水压的稳定性好。设置隔振垫，隔振效果好。
作为优选，所述循环液流机构还包括外水腔、压力提升箱和位于外水腔内的内水腔，所述缸体断设置在所述内水腔内，所述液压活塞将所述内水腔分隔为两个液压腔，所述液压腔通过朝向液压腔内开启的第一单向阀同所述外水腔连通，所述液压腔通过朝向压力提升箱内开启的第二单向阀同所述压力提升箱连通，所述多级限压机构设置在所述压力提升箱上，所述压力提升箱设有同所述外水腔连通的回流通道，所述水轮机设置在所述回流通道内。
作为优选，所述多级限压机构包括至少两个限压储能缸，所述限压储能缸包括设有进液口的储能缸缸体、位于储能缸缸体内的储能缸活塞和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧，所述储能缸缸体的侧壁上还设有泄流口，所述储能缸活塞设有朝向进液口所在侧开启的第三单向阀，所有的限压储能缸通过一个限压储能缸的进液口同另一个限压储能缸的泄压口连接在一起的方式串联连接在一起，第一个限压储能缸的进液口同压力提升箱连通。当压力提升箱内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹簧压缩储能且实现限压，当压力上升到第一个限压储能缸的进液口同液流口连通时，液体经液流口流向第二个限压储能缸的进液口，第二个限压储能缸进行同上述第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类推，直到压力稳定在只能够使第一个限压储能缸的储能缸活塞同液流口对齐的位置。当压力下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到压力提升箱内。本技术方案限压效果好，且进行限压时能够进能量进行储存使得在压力降低时进行释放而维持压力稳定。
作为优先，所述泄压口设有一个出口端、至少两个沿储能缸缸体深度方向分布的进口端和将所有的进口端同出口端连通沿储能缸缸体深度方向延伸的圆柱形连通段，所述连通段内可转动地密封连接有同所述出口端连通的调压管，所述调压管同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔，所述连通孔沿所述调压管的周向错开。能够通过使不同的液流口同连通孔对齐来调整所需要限压的压力大小。
作为优选，所述发电机连接在所述外水腔的外部，所述发电机的转轴伸入所述外水腔内后同所述水轮机的转轴连接在一起，所述外水腔内密封连接有弹性密封套设在所述发电机的转轴上的锥形密封套。进行密封装配时方便。由于密封套为弹性结构，产生磨损后能够在弹力的作用下进行补偿，故不容易产生密封不良现象。
作为优先，所述发电机、锥形密封套和外水腔的箱壁之间形成密封腔，所述密封腔设有同弹性气囊连接在一起的气道。安装时先使气囊压扁，然后进行装配，装配好后松开气囊，气囊产生吸气作用从而使得密封腔内产生负压，从而起到提高密封效果的作用。
作为优选，所述发电机通过螺栓配合螺母同所述循环液流机构连接在一起，所述螺母包括环形螺母本体和设置在螺母本体内周面上的内螺纹，所述螺母本体的内周面上设有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽将所述内螺纹沿螺母本体的周向断开，所述螺母本体设有穿过所述通槽的一侧侧壁后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁上的通槽槽宽调节螺钉。在螺母锁紧后锁紧通槽槽宽调节螺钉而使得通槽宽度缩小，缩小的结果为使得内螺纹的更紧地抱紧在螺栓上，从而使得螺母和螺栓之间不容易产生松动而导致发电机连接松动。
作为优选，所述通槽有两条。锁紧效果要且度螺纹的破坏效果小。
作为优选，所述两条通槽沿螺母本体的周向均匀分布。能够有效防止螺母产生局部脆弱现象。
作为优选，螺母本体的外周面上设有助力槽。驱动螺母转动时方便。
作为优先，所述隔震垫的底面设有形变腔，所述形变腔内设有隔板，所述隔板将所述形变腔分割成上储液腔和下储液腔，所述搁板设有连通所述上储液腔和下储液腔的主阻尼通道，所述主阻尼通道内设有吸能板，所述吸能板穿设有可沿上下方向滑动的阻尼杆，所述阻尼杆设有支阻尼通道，所述下形变腔的下端设有朝向下储液腔内部拱起的碗形橡胶盖。使用时，将液体填充在形变腔内，本发明产生的振动传递给隔震垫而导致形变腔变形时，形变腔变形而驱动位于其内的液体在上储液腔和下储液腔之间来回流动、吸能板和阻尼杆的晃动，液体流动以及吸能板和阻尼杆晃动过程中将振动能量转变为热能而消耗掉。如果振动较小而不足以促使形变腔变形时，此时只有液体的晃动，液体晃动时阻尼杆产生晃动而吸能，设置阻尼杆能够提高对高频低幅振动的吸收作用，使得本发明不但能够吸收高振幅的振动能量、还能吸收低振幅的振动能量，因此隔振效果更加。
作为优选，所述阻尼杆沿上下方向延伸，所述阻尼杆的轴向两端都伸出所述吸能板，所述阻尼杆的两个轴向端面都为球面。能够使得液体接受到非上下方向的振动时也能够驱动阻尼杆沿上下方向运行而吸能。吸能效果好。
作为优选，所述阻尼杆为圆柱形，所述阻尼杆的两个轴向端面上都设有若干沿阻尼杆周向分布的扩容槽。能够通过吸能杆同液体的接触面积，以提高吸能效果和感应灵敏度。对水平方向的振动也能够够产生响应而吸能，吸收振动能量的可靠性更好。
作为优选，所述隔震垫内设有骨架，所述骨架为沿上下方向伸缩的螺旋弹簧。既能提高隔震垫的刚度以满足支撑要求，同时还能够进一步提高对高幅振动的吸收效果。
作为优选，所述形变腔位于所述骨架所围成的空间的内部。骨架还能够对形变腔的变性起到导向作用，使得形变腔能够可靠地变性而驱动液体流动而实现吸能。
本发明具有下述优点：能够通过水轮机将直线往复运动转换为旋转运动，从而能够实现无曲轴对旋转发电机的驱动而实现发电；隔振效果好；循环液流机构的压力稳定性好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为多级限压机构的放大的示意图。
图3为限压储能缸的放大示意图。
图4为图1的C处的局部放大示意图。
图5为螺母的轴向示意图。
图6为图1的C处的局部放大示意图。
图7为图6的D处的局部放大示意图。
图8为图7的E处的局部放大示意图。
图中：发电机2、发电机的转轴21、轮机系统3、循环液流机构31、外水腔311、气道3111、螺栓3112、补液腔3113、压力提升箱312、回流通道3121、内水腔313、缸体段3131、液压活塞3132、液压腔3134、连杆315、第一单向阀316、第二单向阀317、密封套318、密封腔319、气囊310、水轮机32、螺母7、螺母本体71、内螺纹72、通槽73、通槽的一侧侧壁731、通槽的另一侧侧壁732、通槽槽宽调节螺钉74、助力槽75、隔震垫8、形变腔81、上储液腔811、下储液腔812、隔板82、橡胶盖83、骨架84、主阻尼通道85、吸能板86、阻尼杆87、轴向端面871、扩容槽872、支阻尼通道88、多级限压机构9、第一个限压储能缸91-1、第二个限压储能缸91-2、进液口911、储能缸缸体912、储能缸活塞913、储能弹簧914、泄流口915、出口端9151、进口端9152、连通段9153、调压管916、连通孔9161、第三单向阀917。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
参见图1，一种设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，包括发电机2和轮机系统3。
轮机系统3包括循环液流机构31和水轮机32。循环液流机构31包括外水腔311、压力提升箱312和位于外水腔内的内水腔313和多级限压机构9。压力提升箱312和内水腔313都位于外水腔311内。内水腔313内设有缸体段3131。缸体段313滑动密封连接有液压活塞3132。液压活塞3132连接有伸出外水腔311的连杆315。液压活塞3132将内水腔313分隔为两个液压腔3134。液压腔3134通过朝向液压腔内开启的第一单向阀316同外水腔311连通。液压腔3134通过朝向压力提升箱内开启的第二单向阀317同压力提升箱312连通。多级限压机构9设置在压力提升箱312上。压力提升箱312设有同外水腔311连通的回流通道3121。水轮机32设置在回流通道3121内。发电机2通过螺栓3112配合螺母7固定在外水腔31的外部。发电机的转轴21伸进外水腔311后同水轮机的转轴321连接在一起，具体为花键连接。外出液箱311同补液腔3113连通。外出液箱311设有隔振垫8。
隔震垫8的底面设有形变腔81。形变腔81内设有隔板82。隔板82将形变腔81分割成上储液腔811和下储液腔812。下形变腔812的下端设有橡胶盖83。橡胶盖83为朝向下储液腔812内部拱起的碗形。隔震垫8内设有骨架84。骨架84为沿上下方向伸缩的螺旋弹簧。形变腔81位于骨架84所围成的空间的内部。
多级限压机构9包括至少两个限压储能缸9本实施例中为两个限压储能缸，两个限压储能缸为第一个限压储能缸91-1和第二个限压储能缸91-2。限压储能缸包括设有进液口911的储能缸缸体912、位于储能缸缸体内的储能缸活塞913和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧914。第一个限压储能缸91-1的进液口同压力提升箱312连通。
参见图2，储能缸缸体912的侧壁上还设有泄流口915。泄压口泄流口915设有出口端9151、进口端9152和圆柱形连通段9153。进口端9152有6个。6个进口端9152沿储能缸缸体912深度方向分布。连通段9153为沿储能缸缸体912深度方向延伸的圆柱形。连通段9153将所有的进口端9152同出口端9151连通。连通段9153内可转动地密封连接有同出口端9151连通的调压管916。储能缸活塞913设有朝向进液口侧开启的第三单向阀917。第二个限压储能缸91-2的进液口同第一个限压储能缸91-1的泄压口的出口端9151连接在一起而实现串联连接在一起。
参见图3，调压管916设有6个同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔9161。6个连通孔9161同6个进口端9152一一对应地等高。6个连通孔9161沿调压管916的周向错开。
参见图1到图3，进行限压的过程为，首先进行压力设定，具体设定过程为：根据需要限压到的压力（即压强）要求，转到调压管916到同所需要的压力对应的进口端9152等高的连通孔9161同该进口端9152对齐，使得该进口端9152同出口端9151连通（没有同连通孔9161对齐的进口端9152则不被调压管916封堵住）。压力=弹簧同对应进口端9152对齐时的弹力除以限压缸活塞的面积。
限压的过程为：当压力提升箱312内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹簧压缩储能且实现限压，当压力上升到第一个限压储能缸的储能缸活塞移同出口端连通的进口端同进液口连通时，液体经液流口流向第二个限压储能缸的进口端，第二个限压储能缸进行同第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类推，直到压力稳定在只能够使第一个限压储能缸的储能缸活塞同可以溢流的液流口进口端对齐的位置，从而实现限压。当压力下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到压力提升箱内。
参见图4，外水腔311内密封连接有锥形密封套318。密封套318位弹性橡胶套。密封套318弹性密封套设在发电机的转轴21上。发电机2、锥形密封套318和外水腔311的箱壁之间形成密封腔319。密封腔319设有同弹性气囊310连接在一起的气道3111。
通过密封套318对发电机的转轴进行密封的过程为。装配过程中按压住气囊310使气囊容积缩小，然后将发电机的转轴伸入密封套318同水轮机的转轴321连接在一起，使得密封套318密封套设在发电机的转轴上，且使形成密封腔319，然后松开气囊310，气囊在自身弹力的作用下撑开，撑开结果为在密封腔内产生负压，从而使得密封套318更加可靠地密封在发电机的转轴上。
参见图5，螺母7包括环形螺母本体71和设置在螺母本体内周面上的内螺纹72。螺母本体71的内周面上设有两条通槽73。通槽73从沿螺母7的轴向一端延伸至另一端。通槽73将内螺纹72沿螺母本体71的周向断开。螺母本体71设有穿过通槽的一侧侧壁731后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁732上的通槽槽宽调节螺钉74。两条通槽73沿螺母本体71的周向均匀分布。螺母本体71的外周面上设有助力槽75。
参见图6，搁板82设有若干条主阻尼通道85。主阻尼通道85连通上储液腔811和下储液腔812。主阻尼通道85内设有吸能板86。
参见图7，吸能板86中穿设有若干可沿上下方向滑动的阻尼杆87。阻尼杆87沿上下方向延伸。阻尼杆87的轴向两端都伸出吸能板86。阻尼杆87为圆柱形。阻尼杆87设有支阻尼通道88。支阻尼通道88连通吸能板86上下方的空间（即连通上下储液腔）。阻尼杆87的两个轴向端面871都为球面。
参见图8，阻尼杆87的两个轴向端面871上都设有若干扩容槽872。扩容槽872沿阻尼杆87周向分布。
参见图1，使用时，通过隔震垫8对本发明进行支撑，在上储液腔811和下储液腔812内都装满液体（当然也可以在制作时灌装液体）。产生的振动传递给隔震垫8而导致形变腔81变形时，使得液体在上储液腔811和下储液腔812之间来回流动、吸能板86和阻尼杆产生晃动，液体流动以及吸能板和阻尼杆晃动过程中将振动能量转变为热能而消耗掉。如果振动较小而不足以促使形变腔变形时，此时只有液体的晃动，液体晃动时阻尼杆产生晃动而吸能。
本发明发电的过程为，通过发动机气缸或其他力源驱动液压活塞做左右方向的往复直线运动，活塞做直线往复运动时驱动液体以外水腔→内水腔→压力提升箱→外水腔之间进行单向循环，从而驱动水轮机32旋转，水轮机驱动发电机发电。

Claims (10)

1.一种设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，包括发电机，其特征在于，还包括轮机系统，所述轮机系统包括驱动所述发电机的水轮机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括缸体段、同缸体段密封滑动连接在一起液压活塞和稳定流向水轮机的液流压力的多级限压机构，所述循环液流机构设有隔振垫。
2.根据权利要求1所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述循环液流机构还包括外水腔、压力提升箱和位于外水腔内的内水腔，所述缸体断设置在所述内水腔内，所述液压活塞将所述内水腔分隔为两个液压腔，所述液压腔通过朝向液压腔内开启的第一单向阀同所述外水腔连通，所述液压腔通过朝向压力提升箱内开启的第二单向阀同所述压力提升箱连通，所述多级限压机构设置在所述压力提升箱上，所述压力提升箱设有同所述外水腔连通的回流通道，所述水轮机设置在所述回流通道内。
3.根据权利要求2所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述多级限压机构包括至少两个限压储能缸，所述限压储能缸包括设有进液口的储能缸缸体、位于储能缸缸体内的储能缸活塞和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧，所述储能缸缸体的侧壁上还设有泄流口，所述储能缸活塞设有朝向进液口所在侧开启的第三单向阀，所有的限压储能缸通过一个限压储能缸的进液口同另一个限压储能缸的泄压口连接在一起的方式串联连接在一起，第一个限压储能缸的进液口同压力提升箱连通。
4.根据权利要求3所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述泄压口设有一个出口端、至少两个沿储能缸缸体深度方向分布的进口端和将所有的进口端同出口端连通沿储能缸缸体深度方向延伸的圆柱形连通段，所述连通段内可转动地密封连接有同所述出口端连通的调压管，所述调压管同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔，所述连通孔沿所述调压管的周向错开。
5.根据权利要求2或3或4所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述发电机连接在所述外水腔的外部，所述发电机的转轴伸入所述外水腔内后同所述水轮机的转轴连接在一起，所述外水腔内密封连接有弹性密封套设在所述发电机的转轴上的锥形密封套。
6.根据权利要求5所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述发电机、锥形密封套和外水腔的箱壁之间形成密封腔，所述密封腔设有同弹性气囊连接在一起的气道。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述发电机通过螺栓配合螺母同所述循环液流机构连接在一起，所述螺母包括环形螺母本体和设置在螺母本体内周面上的内螺纹，所述螺母本体的内周面上设有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽将所述内螺纹沿螺母本体的周向断开，所述螺母本体设有穿过所述通槽的一侧侧壁后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁上的通槽槽宽调节螺钉。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述隔震垫的底面设有形变腔，所述形变腔内设有隔板，所述隔板将所述形变腔分割成上储液腔和下储液腔，所述搁板设有连通所述上储液腔和下储液腔的主阻尼通道，所述主阻尼通道内设有吸能板，所述吸能板穿设有可沿上下方向滑动的阻尼杆，所述阻尼杆设有支阻尼通道，所述下形变腔的下端设有朝向下储液腔内部拱起的碗形橡胶盖。
9.根据权利要求8所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述阻尼杆沿上下方向延伸，所述阻尼杆的轴向两端都伸出所述吸能板，所述阻尼杆的两个轴向端面都为球面。
10.根据权利要求9所述的设隔振垫的多级储能限压循环驱动轮机发电装置，其特征在于，所述阻尼杆为圆柱形，所述阻尼杆的两个轴向端面上都设有若干沿阻尼杆周向分布的扩容槽。
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