CN108105036A - 一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，由太阳灶、斯特林机、回热器、飞轮、齿式联轴器、扩张式曲面叶片风扇和发电机组成，采用基于斯特林循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染。在装置中采用带有扩张式曲面叶片的立轴风扇，通过增加力臂的方式增大力矩，同时减小装置质量，通过加固连杆与两端的圆盘，对于装置的稳定性进行补偿，扩大风扇的工作面积，兼顾装置的抗强风下的稳定性与对风能的利用率。在冷气缸外部加装散热片以提高散热效率。利用一定质量的飞轮储存释放角动能使得斯特林机运转更加平稳。发电机还可与各种类型的储电装置配合使用，储存电力。
Description
技术领域
本发明涉及涉及一种发电装置，具体地说，涉及一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机。
背景技术
社会经济发展、进步需要能源支撑，而能源供给主要以一次性化石燃料为主，如今化石燃料日趋匮乏及环境污染问题日益严重，能够替代一次性能源的可再生、清洁、环保的绿色能源研究，特别是清洁能源发电的应用已经势不可挡。
过去的十年间，光伏发电产业受到了各国政府的大力支持，发展清洁能源已经被提到国家战略层面，光伏发电一直以清洁为宣传口号，但其所使用的硅光板的生产需要消耗大量的能源，也会产生很大的污染。而采用以太阳能为热源的斯特林循环发电，不需要使用能耗高、污染大的单晶硅、多晶硅材质的光伏板，真正发挥了太阳能清洁能源的特点。
传统的主流风力发电机均采用风轮搭配塔架的建设方式，发电设备距地面几十米左右，强风期间这种塔架式风力发电机不能工作，无法适应南海地区终年强风的恶劣气候条件。在这种情况下，一种带有扩张式曲面叶片的风力发电系统就发挥了其独特的优势。能够在各种风速条件下稳定发电，甚至能抵御超强台风，不易损坏，易于维护，价格低廉。
传统斯特林机是以化石燃料为能源的闭循环回热式外燃机，依靠外燃燃料供能就会出现对燃料纯度要求高且能量耗损大的问题。发明专利CN 205508223U“一种斯特林机演示装置”中就是采用的酒精灯供能方式，燃烧效率低，且对酒精纯度有较高要求。而在风能采集方面，又面临这效率与稳定性不能兼顾的困境。在发明专利CN 1O6870199A“一种风光联合发电机”中，虽采用立式轴向风扇解决了在强风条件下稳定性的问题，但是由于轴向风扇受本身成本与重量限制，不利于做大，大大降低了对风能的利用效率。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机；该风光联合发电机基于斯特林循环利用太阳能的热效应发电，避免使用能耗高污染大的材料；采用带有扩张式曲面叶片的立轴风扇，增加轴向转动力矩，减少装置耗材，同时也可保持装置结构稳定性，并实现对风能的最佳利用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、回热器、热气缸活塞连杆、冷气缸活塞连杆、大齿轮、小齿轮、超越离合器、扩张式曲面叶片风扇、锥齿轮副、轴套、曲轴、飞轮、齿式联轴器和发电机，所述太阳灶为半球形结构的球面反射镜，太阳灶安装在热气缸顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶球面反射镜的球心位于热气缸中轴线上；所述热气缸与所述冷气缸之间通过回热器相互贯通连接，热气缸活塞位于热气缸内，且通过热气缸活塞杆与轴套铰接，冷气缸活塞位于冷气缸内，且通过冷气缸活塞杆与轴套铰接，冷气缸顶部包覆有散热片；两个轴套分别套装在曲轴凸拐处；所述曲轴位于热气缸与冷气缸的下部，且曲轴的一端与与齿式联轴器、超越离合器、小齿轮、发电机输出轴依次连接，曲轴的另一端安装有飞轮使曲轴转动平稳，实现发电系统运转平稳；
所述齿式联轴器用于消除因联轴器前后两轴不共轴线带来的曲轴内力；
所述扩张式曲面叶片风扇固定在冷气缸的一侧位于锥齿轮副的上方,锥齿轮副与超越离合器、大齿轮通过转轴连接,大齿轮与小齿轮啮合传动。
所述扩张式曲面叶片风扇由多个弧形叶片绕主轴等角度旋转组成，弧形叶片与主轴通过连杆固连，且通过力臂方式增大力矩，弧形叶片上下两端由圆盘固定，扩张式曲面叶片风扇通过主轴与锥齿轮副连接。
所述轴套为两个半圆形轴瓦扣合组成，轴套采用铜质材料加工。
有益效果
本发明提出的一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，采用基于斯特林循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染。采用带有扩张式曲面叶片的立轴风扇，通过增加力臂的方式增大力矩，同时减小装置质量，此外通过加固连杆与两端的圆盘，对于装置的稳定性进行补偿，兼顾装置的抗强风下的稳定性与对风能的利用率。
本发明带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，在冷气缸外部加装散热片以提高散热效率。利用一定质量的飞轮储存释放角动能使得斯特林机运转更加平稳。采用超越离合器解决两动力轴转速不匹配的问题。
本发明带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机还可与各种类型的储电装置配合使用，储存电力。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机作进一步详细说明。
图1为本发明带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机示意图。
图2为本发明的扩张式曲面叶片立轴风扇剖面结构示意图。
图3为扩张式曲面叶片的立轴风扇整体结构图。
图中:
1.太阳灶2.热气缸3.冷气缸4.散热片5.热气缸活塞6.冷气缸活塞7.回热器8.热气缸活塞连杆9.冷气缸活塞连杆10.大齿轮11.小齿轮12.超越离合器13.扩张式曲面叶片立轴风扇14.锥齿轮副15.发电机16.轴套17.曲轴18.飞轮19.齿式联轴器
具体实施方式
本实施例是一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机。
参阅见图1～图3，本实施例带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，由太阳灶1、热气缸2、冷气缸3、散热片4、热气缸活塞5、冷气缸活塞6、回热器7、热气缸活塞连杆8、冷气缸活塞连杆9、大齿轮10、小齿轮11、超越离合器12、扩张式曲面叶片风扇13、锥齿轮副14、轴套16、曲轴17、飞轮18、齿式联轴器19和发电机15组成；其中，太阳灶1为半球形结构的球面反射镜，太阳灶1安装在热气缸2顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶1球面反射镜的球心位于热气缸2中轴线上。热气缸2与冷气缸3之间通过回热器7相互贯通连接。热气缸向冷气缸排气时气体对回热器7散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量，充分利用热能，即太阳能使得热气缸活塞先动，带动冷气缸活塞动，从而依次交替运动，提高发电机效率。
热气缸活塞5位于热气缸2内，且通过热气缸活塞杆8与轴套16铰接；冷气缸活塞6位于冷气缸3内，且通过冷气缸活塞杆9与轴套16铰接，冷气缸3顶部包覆有散热片4；与冷气缸为铜质同心圆环薄片，用于增加冷气缸的散热效率。两个轴套16分别套装在曲轴17凸拐处。轴套16为两个半圆形轴瓦扣合组成，轴套16采用铜质材料加工，曲轴为钢质材料，二者配合可降低摩擦，提高零件的使用寿命。曲轴17安装在热气缸2与冷气缸3的下部，且曲轴17的一端与与齿式联轴器19、超越离合器12、小齿轮11、发电机15输出轴依次连接，曲轴17的另一端安装有飞轮18使曲轴17转动平稳，实现发电系统运转平稳。
本实施例中，齿式联轴器19用于消除因联轴器前后两轴不共轴线带来的曲轴内力。
扩张式曲面叶片风扇13固定在冷气缸的一侧位于锥齿轮副的上方,锥齿轮副与超越离合器、大齿轮通过转轴连接,大齿轮与小齿轮11啮合传动。
扩张式曲面叶片风扇13由多个弧形叶片绕主轴等角度旋转组成，叶片与主轴通过连杆固连，且通过力臂方式增大力矩，叶片上下两端由圆盘固定，扩张式曲面叶片风扇13通过主轴与锥齿轮副固连。
本实施例中，飞轮18为一个六孔钢制轮盘，在曲轴17运转至上下死点即当压力角等于90度时，连杆对从动件的驱动力或力矩为零的情形时，利用简单的机械驱动装置驱动飞轮旋转使曲轴冲过死点开始运转。飞轮18具有较大的质量，可储存释放角动能使得斯特林机运转更加平稳。由于曲轴17转速是随转动位置而变化的，当曲轴转速增高时，飞轮的动能增加，把角动能贮蓄起来；当曲轴转速降低时，飞轮18动能减少，把角动能释放出来。同时，飞轮可以用来减少曲轴运转过程的速度波动，使运转更加平稳。
本实施例循环过程:
定温压缩:承接自定容冷却中的热气缸运动，循环开始，冷气缸活塞连杆9推动冷气缸活塞6向上移动，热气缸活塞5不动，冷气缸3中气体被压缩，向气缸外放出热量，气体温度不变。
定容加热:冷气缸活塞连杆9继续推动冷气缸活塞6上移，在气体压力与热气缸活塞连杆8控制下热气缸活塞5向下移动，冷气缸3中的气体通过回热器7进入热气缸2，气体通过回热器7时温度升高压力升高。
定温膨胀:高温气体膨胀推动热气缸活塞5向下移动，对外做功，加热源使热气缸2中气体在膨胀做功时温度不变，减缓气压下降，热气缸活塞5移动到下死点。
定容冷却:热气缸活塞连杆8控制热气缸活塞5向上移动，冷气缸活塞6向下移动，气体通过回热器7时对其放热，温度降低，压力下降，等冷热活塞移动到各自端头整个循环完成。
本实施例带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机还可与各种类型的储电装置配合使用，储存电力。
Claims (3)
1.一种带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，其特征在于:包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、回热器、热气缸活塞连杆、冷气缸活塞连杆、大齿轮、小齿轮、超越离合器、扩张式曲面叶片风扇、锥齿轮副、轴套、曲轴、飞轮、齿式联轴器和发电机，所述太阳灶为半球形结构的球面反射镜，太阳灶安装在热气缸顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶球面反射镜的球心位于热气缸中轴线上；所述热气缸与所述冷气缸之间通过回热器相互贯通连接，热气缸活塞位于热气缸内，且通过热气缸活塞杆与轴套铰接，冷气缸活塞位于冷气缸内，且通过冷气缸活塞杆与轴套铰接，冷气缸顶部包覆有散热片；两个轴套分别套装在曲轴凸拐处；所述曲轴位于热气缸与冷气缸的下部，且曲轴的一端与与齿式联轴器、超越离合器、小齿轮、发电机输出轴依次连接，曲轴的另一端安装有飞轮使曲轴转动平稳，实现发电系统运转平稳；
所述齿式联轴器用于消除因联轴器前后两轴不共轴线带来的曲轴内力；
所述扩张式曲面叶片风扇固定在冷气缸的一侧位于锥齿轮副的上方,锥齿轮副与超越离合器、大齿轮通过转轴连接,大齿轮与小齿轮啮合传动。
2.根据权利要求1所述的带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，其特征在于:所述扩张式曲面叶片风扇由多个弧形叶片绕主轴等角度旋转组成，弧形叶片与主轴通过连杆固连，且通过力臂方式增大力矩，弧形叶片上下两端由圆盘固定，扩张式曲面叶片风扇通过主轴与锥齿轮副连接。
3.根据权利要求1所述的带有扩张式曲面叶片的风光联合发电机，其特征在于:所述轴套为两个半圆形轴瓦扣合组成，轴套采用铜质材料加工。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180601 |