CN108506090A - 一种活塞式发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞式发电机，包括：燃烧室；第一滑道，且所述第一滑道的第一端与所述燃烧室连通；设置于所述第一滑道内的第一活塞，且所述第一活塞将所述第一滑道的第一端和第二端分隔；第二滑道，所述第二滑道的第一端与所述第一滑道的第二端连通，所述第二滑道的延伸方向与水平面之间具有夹角；设置于所述第二滑道内的第二活塞，且所述第二活塞将所述第二滑道的第一端和第二端分隔，所述第一滑道和/或第二滑道内具有磁场；真空腔，所述第二滑道的第二端与所述真空腔连通。该活塞式发电机的结构设计可以有效地解决燃料较浪费的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，更具体地说，涉及一种活塞式发电机。
背景技术
自由活塞式线性发电系统作为一种新型的串联式混合动力装置，近十年来得到了国内外许多科研结构的广泛关注。该装置由自由活塞式内燃机与直线发电机直接耦合，燃烧室膨胀做功，气体弹簧储能后回复，带动直线发电机往复运动发电。
自由活塞式线性发电系统包括燃烧室、活塞、线圈和气体弹簧，燃烧室内的燃料燃烧时，气体膨胀以推动活塞移动，活塞移动切割线圈产生的磁感线以实现发电，活塞移动的同时压缩气体弹簧进行储能后反向移动。自由活塞式线性发电系统在燃烧室和活塞之间设置有阻止结构，如此活塞向靠近燃烧室的方向移动时与阻止结构撞击而停止，以通过阻止结构防止活塞回位过度损坏燃烧室内的点火系统。
现有技术中的自由活塞式线性发电系统中，活塞往复移动，活塞回位时与阻止结构撞击而停止，会损失动能，而此部分动能来自于燃料燃烧，因此造成了燃料的浪费。
综上所述，如何有效地解决燃料较浪费的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种活塞式发电机，该活塞式发电机的结构设计可以有效地解决燃料较浪费的问题。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种活塞式发电机，包括：
燃烧室；
第一滑道，且所述第一滑道的第一端与所述燃烧室连通；
设置于所述第一滑道内的第一活塞，且所述第一活塞将所述第一滑道的第一端和第二端分隔；
第二滑道，所述第二滑道的第一端与所述第一滑道的第二端连通，，所述第二滑道的延伸方向与水平面之间具有夹角；
设置于所述第二滑道内的第二活塞，且所述第二活塞将所述第二滑道的第一端和第二端分隔，所述第一滑道和/或第二滑道内具有磁场；
真空腔，所述第二滑道的第二端与所述真空腔连通。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第二滑道竖直设置。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第一滑道水平设置。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第二滑道的数量为多个，且每个所述第二滑道内均设置有所述第二活塞；
多个所述第二滑道的第一端均与所述第一滑道的第二端连通，且多个所述第二滑道的第二端均与所述真空腔连通。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第二滑道的第一端与所述第一滑道的第二端之间还设置有中间腔。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第一滑道的第二端和第一活塞之间、所述第二滑道的第一端与所述第二活塞之间以及所述中间腔内填充有压缩空气或液体离子。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第一滑道的第一端和第二端均设置有第一阻止结构，其能够对所述第一活塞限位。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第二滑道的第一端和第二端均设置有第二阻止结构，其能够对所述第二活塞限位。
优选地，上述活塞式发电机中，所述磁场来自于线圈和/或永磁铁。
优选地，上述活塞式发电机中，所述第一滑道内和第二滑道内均具有磁场。
应用上述实施例提供的活塞式发电机时，首先在燃烧室内充入汽油、天然气等燃烧可以膨胀的燃料，点火使燃料燃烧，燃烧室内气体膨胀。此时第一活塞两侧的气压不同，燃烧室内气体膨胀推动第一活塞向靠近第一滑道的第二端的方向移动，进而第一活塞压缩第一活塞和第二活塞之间的空间内的介质，介质被压缩后推动第二活塞向靠近第二滑道的第二端的方向移动，第二活塞的靠近第二滑道的第二端的一侧与真空腔连通，避免空气阻力影响。上述过程中，第一活塞和/或第二活塞在移动过程中切割磁感线产生电能。
然后，第二活塞由于自身重力原因向靠近第二滑道的第一端的方向移动，进而推动第一活塞向靠近第一滑道的第一端的方向移动，以实现第二活塞和第一活塞的复位，第二活塞和第一活塞复位的过程中移动速度逐渐减小直至移动速度降至零，避免了通过撞击使第二活塞和第一活塞停止移动。并且第二活塞和第一活塞移动复位的过程中也会切割磁感线产生电能。由上可知，由于上述第二活塞和第一活塞移动复位的过程中肯定有能量损耗并且燃烧膨胀力推动第一活塞向右的动能一定比第二活塞重力势能转化给第一活塞向左的动能大，第一活塞向左运动接近燃烧室旁死点的同时第二活塞重力势能已经完全转化为推动第一活塞向左运动的动能、克服安培力、摩擦力、克服排废气压缩燃料的空气阻力等能量，所有活塞接近各自死点时，燃料的能量已经消耗结束，因为惯性而撞击死点，损失在死点的能量不是由燃料带来的。其中，装置整个运行过程中只有安培力、摩擦、死点的微弱阻碍、排废气、压缩燃料对燃料燃烧的膨胀力做了负功(克服第二活塞重力做的负功已经由活塞因重力下落补偿回来)且大部分用于克服安培力等同于大部分能量用于发电，完全优胜于传统自由活塞式线性发电机。因此整体来讲节约了燃料，降低了能量的损耗，可以使发电率由47％提高到90％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的活塞式发电机的结构示意图。
在图1中：
1-燃烧室、2-第一活塞、3-第一滑道、3a-第一阻止结构、4-线圈、5-第二滑道、5a-第二阻止结构、6-真空腔、7-第二活塞、8-中间腔。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种活塞式发电机，该活塞式发电机的结构设计可以有效地解决燃料较浪费的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本发明实施例提供的活塞式发电机包括燃烧室1、第一滑道3、第二滑道5、真空腔6、第一活塞2和第二活塞7。汽油、天然气等可以膨胀的燃料可以在燃烧室1内燃烧。第一滑道3的第一端与燃烧室1连通，第一活塞2设置于第一滑道3内。第一活塞2能够沿着第一滑道3滑动。第一滑道3内部的位于其第一端与第一活塞2之间的空间与燃烧室1内的气压相同。第一活塞2将第一滑道3的第一端和第二端分隔。
第一滑道3的第二端与第二滑道5的第一端连通，并且第二滑道5的延伸方向与水平面之间具有夹角，即第二滑道5相对于水平面倾斜设置或垂直于水平面设置。第二滑道5的第一端低于其第二滑道5的第二端设置。第二活塞7设置于第二滑道5内，并且第二活塞7能够沿着第二滑道5的延伸方向滑动。第二活塞7将第二滑道5的第一端和第二端分隔。第一活塞2和第二活塞7之间的空间内填充介质。
第二滑道5的第二端与真空腔6连通，即第二滑道5内部的其第二端与第二活塞7之间的空间处于真空态。
第一滑道3和/或第二滑道5内具有磁场。如此当第一活塞2和/或第二活塞7滑动时会切割磁感线，以实现发电。
应用上述实施例提供的活塞式发电机时，首先在燃烧室1内充入汽油、天然气等燃烧可以膨胀的燃料，点火使燃料燃烧，燃烧室1内气体膨胀。此时第一活塞2两侧的气压不同，燃烧室1内气体膨胀推动第一活塞2向靠近第一滑道3的第二端的方向移动，进而第一活塞2压缩第一活塞2和第二活塞7之间的空间内的介质，介质被压缩后推动第二活塞7向靠近第二滑道5的第二端的方向移动，第二活塞7的靠近第二滑道5的第二端的一侧与真空腔6连通，避免空气阻力影响。上述过程中，第一活塞2和/或第二活塞7在移动过程中切割磁感线产生电能。
需要说明的是，第一活塞2和/或第二活塞7可以均为导体，以切割磁感线产生电能。第一滑道3和第二滑道5的长度视情况而定，优选地，第一活塞2运动到第一滑道3的第二端时燃料的膨胀力刚好用完，第二活塞7停止运动，此时第二活塞7到达最高点，至此，燃料所有膨胀推动的能量消耗结束。
然后，第二活塞7由于自身重力原因向靠近第二滑道5的第一端的方向移动，进而推动第一活塞2向靠近第一滑道3的第一端的方向移动，以实现第二活塞7和第一活塞2的复位，，第二活塞7和第一活塞2复位的过程中移动速度逐渐减小直至移动速度降至零，避免了通过撞击使第二活塞7和第一活塞2停止移动。并且第二活塞7和第一活塞2移动复位的过程中也会切割磁感线产生电能。其中，可以设置第二活塞7的重量，以使第二活塞7移动至第二滑道5的第一端时，且第一活塞2刚好移动至第一滑道3的第一端。在第一活塞2向靠近第一滑道3的第一端的方向移动之前可以向燃烧室1内充入燃料，以使第一活塞2向靠近第一滑道3的第一端的方向运动的同时排出排废气和压缩燃料。
由上可知，由于上述第二活塞7和第一活塞2移动复位的过程中肯定有能量损耗并且燃烧膨胀力推动第一活塞2向右的动能一定比第二活塞7重力势能转化给第一活塞2向左的动能大，第一活塞2向左运动接近燃烧室1旁死点的同时第二活塞7重力势能已经完全转化为推动第一活塞2向左运动的动能、克服安培力、摩擦力、克服排废气压缩燃料的空气阻力等能量，所有活塞接近各自死点时，燃料的能量已经消耗结束，因为惯性而撞击死点，损失在死点的能量不是由燃料带来的。其中，装置整个运行过程中只有安培力、摩擦、死点的微弱阻碍、排废气、压缩燃料对燃料燃烧的膨胀力做了负功(克服第二活塞7重力做的负功已经由活塞因重力下落补偿回来)且大部分用于克服安培力等同于大部分能量用于发电，完全优胜于传统自由活塞式线性发电机。因此整体来讲节约了燃料，降低了能量的损耗，可以使发电率由47％提高到90％。
燃烧室内的点火装置为间歇性点火。第一活塞2与第一滑道3之间的配合以及第二活塞7与第二滑道5之间的配合可以与现有技术中的活塞发电机相同，在此不作限定。
上述介质可以为空气或者液体离子，在此不作限定。
为了便于第二活塞7由于重力下降时更加顺畅，上述第二滑道5可以竖直设置，即第二滑道5沿着竖直方向延伸，此时第二活塞7可以沿着第二滑道5竖直上升或下降。当然，第二滑道5也可以与水平面之间具有夹角，第二滑道5非水平布置即可。
另外，第一滑道3可以水平设置，即第一滑道3沿着水平方向延伸。当然，第一滑道3也可以与水平面之间具有夹角，在此不作限定。
另一实施例中，第一滑道3和第二滑道5可以相互垂直。当然，第一滑道3和第二滑道5之间的夹角也可以为钝角或锐角。
在一具体的实施例中，第二滑道5的数量为多个，且每个第二滑道5内均设置有一个第二活塞7。多个第二滑道5的第一端均与第一滑道3的第二端连通，且多个第二滑道5的第二端均与真空腔6连通，即多个第二滑道5并联设置。如此设置，当第一活塞2向靠近第一滑道3的第二端的方向移动时，多个第二活塞7同时向靠近第二滑道5的第二端的方向移动。活塞复位时，多个第二活塞7靠自身重力向靠近第二滑道5的第一端的方向移动，进而使第一活塞2反向滑动。
具体地，考虑到燃料的膨胀力及节约材料因素，第二滑道5的数量为三个，当然第二滑道5的数量还可以为任意个，在此不作限定。
为了便于第一滑道3和第二滑道5之间的连通，第二滑道5的第一端与第一滑道3的第二端之间还设置有中间腔8。即第二滑道5的第一端和第一滑道3的第二端均与中间腔8连通。
优选地，第一滑道3的第二端和第一活塞2之间、第二滑道5的第一端与第二活塞7之间以及中间腔8内填充有压缩空气或液体离子。
为了防止第一活塞2移动距离过大发生错位，第一滑道3的第一端和第二端均设置有第一阻止结构3a，其能够对第一活塞2限位。即第一活塞2仅能够在第一滑道3两端的第一阻止结构3a之间滑动。第一阻止结构3a可以具体为设置于第一滑道3内壁上的凸环。
同样地，为了防止第二活塞7移动距离过大发生错位，第二滑道5的第一端和第二端均设置有第二阻止结构5a，其能够对第二活塞7限位。即第二活塞7仅能够在第二滑道5两端的第二阻止结构5a之间滑动。第二阻止结构5a可以具体为设置于第二滑道5内壁上的凸环。
上述实施例中，第一阻止结构3a和第二阻止结构5a为该活塞式发电机的死点，第一活塞2和第二活塞7到达死点后不能继续移动。
可以在第一滑道3和/或第二滑道5的外部设置永磁铁，以使第一活塞2和/或第二活塞7移动时切割磁感线产生电能。当然，也可以在第一滑道3和/或第二滑道5的外部设置线圈4，通过直流发电机给线圈4通电，以使第一滑道3和/或第二滑道5内产生磁场。
另外，第一滑道3和/或第二滑道5的外部设置有永磁体和线圈4，在此不作限定。
为了产生更多的电能，第一滑道3内和第二滑道5内均具有磁场，第一活塞2和第二活塞7移动时均能切割磁感线产生电能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种活塞式发电机，其特征在于，包括：
燃烧室(1)；
第一滑道(3)，且所述第一滑道(3)的第一端与所述燃烧室(1)连通；
设置于所述第一滑道(3)内的第一活塞(2)，且所述第一活塞(2)将所述第一滑道(3)的第一端和第二端分隔；
第二滑道(5)，所述第二滑道(5)的第一端与所述第一滑道(3)的第二端连通，，所述第二滑道(5)的延伸方向与水平面之间具有夹角；
设置于所述第二滑道(5)内的第二活塞(7)，且所述第二活塞(7)将所述第二滑道(5)的第一端和第二端分隔，所述第一滑道(3)和/或第二滑道(5)内具有磁场；
真空腔(6)，所述第二滑道(5)的第二端与所述真空腔(6)连通。
2.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第二滑道(5)竖直设置。
3.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第一滑道(3)水平设置。
4.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第二滑道(5)的数量为多个，且每个所述第二滑道(5)内均设置有所述第二活塞(7)；
多个所述第二滑道(5)的第一端均与所述第一滑道(3)的第二端连通，且多个所述第二滑道(5)的第二端均与所述真空腔(6)连通。
5.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第二滑道(5)的第一端与所述第一滑道(3)的第二端之间还设置有中间腔(8)。
6.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第一滑道(3)的第二端和第一活塞(2)之间、所述第二滑道(5)的第一端与所述第二活塞(7)之间以及所述中间腔内填充有压缩空气或液体离子。
7.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第一滑道(3)的第一端和第二端均设置有第一阻止结构(3a)，其能够对所述第一活塞(2)限位。
8.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第二滑道(5)的第一端和第二端均设置有第二阻止结构(5a)，其能够对所述第二活塞(7)限位。
9.根据权利要求1所述的活塞式发电机，其特征在于，所述磁场来自于线圈(4)和/或永磁铁。
10.根据权利要求9所述的活塞式发电机，其特征在于，所述第一滑道(3)内和第二滑道(5)内均具有磁场。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180907 |