CN108533448B - 一种使用非接触活塞的流体发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用非接触活塞的流体发电设备，包括人字管道、左缸体、右缸体、中央隔板、分流板、传动机构和摆锤，本发明通过非接触活塞、连杆机构、拔叉机构实现了直线运动的流体直接推动活塞发电的效果。能避免将直线运动流体转换成转子转动这一传统发电手段在能量转化上的能量损耗，提高发电效率。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种使用非接触活塞的流体发电设备。
背景技术
传统的流体发电设备多使用流体驱动涡轮、扇叶旋转，进而将扭矩传递至旋转发电机，旋转发电机中的线圈产生电磁感应效果产生电能。然而，用于发电的流体在进入发电设备前往往具有近似直线的运动，通过涡轮、扇叶将直线运动转换至旋转发电机轴的旋转运动方可发电。这一直线运动转换至旋转运动的过程往往受到管道、叶片表面等多种流体阻力源的影响，使大量能量浪费在了直线运动到旋转运动的转化过程。为了减小上述浪费，提高效率，现有的发电设备多采用优化管道路线、优化叶片曲面、使用低流体阻力涂料等技术进行优化。但依然无法回避直线运动转化成回转运动这一过程，并没有从源头阻止上述问题的发生。因此，流体发电领域需要一种能直接利用流体直线运动进行发电的设备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用非接触活塞的流体发电设备，该设备可利用连杆机构和拨叉机构完成流体分时驱动两个活塞，活塞上固连的磁铁穿过螺线圈产生电能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种使用非接触活塞的流体发电设备，包括人字管道、左缸体、右缸体、中央隔板、分流板、传动机构和摆锤，人字管道下端两个出口管路分别与左缸体、右缸体连通，人字管道出口管路的分岔处设置有受到拨杆拨动左右摆动用于将流体分流的分流板，在左缸体、右缸体之间设置有由上隔板、下隔板构成的中央隔板，在上隔板、下隔板之间设置有摆锤轴，摆锤由横臂、中柱、弧形柱构成，摆锤通过设置于横臂中心处的通孔悬挂设置于摆锤轴上，两端设置有磁铁的弧形柱分别伸入左缸体、右缸体内，在左缸体、右缸体流体管路的外部缠绕有螺线圈，横臂通过传动机构与拨杆相连用以实现摆锤与分流板的同步动作。
在上述技术方案中，所述人字管道由完全相同的前半部分和后半部分拼装成一个整体，管道内截面为矩形，上端、左下、右下各有一个开口，在管道分岔位置设有一圆形通孔用于安装拨杆用轴承。
在上述技术方案中，所述左缸体、右缸体的结构对称，均为轴线为圆弧的弯曲圆管，前后两端分别安装于中央隔板法兰的圆形侧，在远离人字管道的缸体侧面设有排水孔。
在上述技术方案中，所述中央隔板由完全相同的上隔板和下隔板拼装成一个整体，上隔板、下隔板的主体结构为方形板，方形板中央有一圆形带孔凸台，用于安装摆锤用轴承，方形板四角处设有四个通孔用于设备整体的固定及安装，方形板两端设有凸缘，凸缘向两侧倾斜伸出两个安装法兰，法兰圆形一侧与左缸体、右缸体固接，方形一侧与人字管道固接。
在上述技术方案中，所述分流板由左半部分和右半部分拼合而成，分流板总体呈楔形，较厚一侧开有圆孔，圆孔外侧设有凸台，用来与拨杆配合实现左右摆动。
在上述技术方案中，所述拨杆主体为柱状结构，较细的中柱用于安装分流板，向外变粗的第一凸台伸出两拨叉用于拨动分流板，向外变细的第二凸台用于配合轴承侧面，向外继续变细的第三凸台用于配合轴承内圆，最外侧带定位台的圆台用于配合前横杆、后横杆。
在上述技术方案中，所述传动机构包括前横杆、后横杆、左连杆和右连杆，前横杆、后横杆通过中心处的通孔与拨杆固接，两端设有销孔；左连杆、右连杆的上下两端均呈Y型，上端通过销孔与销固连，与前横杆、后横杆构成铰链；下端通过销孔与销固连，与摆锤的横臂构成铰链。
在上述技术方案中，所述横臂两端开有圆形销孔，插入销后与连杆构成铰链。
在上述技术方案中，所述弧形柱两端沿竖直方向设有螺柱与磁铁固连。
在上述技术方案中，所述磁铁为圆形带孔磁铁，磁铁通过中间的孔与摆锤上的螺柱固连，磁铁外径略小于缸体内径，磁铁在流体冲击下可在缸体内活塞运动，磁铁在运动中不与缸体有物理接触。
本发明的优点和有益效果为：
本发明通过非接触活塞、连杆机构、拔叉机构实现了直线运动的流体直接推动活塞发电的效果。能避免将直线运动流体转换成转子转动这一传统发电手段在能量转化上的能量损耗，提高发电效率。
附图说明
图1为一种使用非接触活塞的流体发电设备外观图。
图2为一种使用非接触活塞的流体发电设备内部结构图。
图3为一种使用非接触活塞的流体发电设备机构图。
图4为右缸体剖视结构图。
图5为拨杆结构图。
图6为分流板与拨杆连接处局部结构图。
其中：1为人字管道，2为左缸体，3为右缸体，3-1为排水孔，3-2为流体管路，3-3为螺线圈，4为传动机构，4-1为前横杆，4-2为左连杆，4-3为右连杆，5为中央隔板，5-1为方形板，5-2为凸缘，5-3为安装法兰，6为摆锤，6-1为横臂，6-2为中柱，6-3为弧形柱，6-4为螺柱，7为分流板，8为摆锤轴，9为磁铁，10为拨杆，10-1为中柱，10-2为第一凸台，10-3为拨叉，10-4为第二凸台，10-5为第三凸台，10-6为圆台。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种使用非接触活塞的流体发电设备，包括人字管道1、左缸体2、右缸体3、中央隔板5、分流板7、传动机构4和摆锤6，人字管道下端两个出口管路分别与左缸体、右缸体连通，人字管道出口管路的分岔处设置有受到拨杆10拨动左右摆动用于将流体分流的分流板，在左缸体、右缸体之间设置有由上隔板、下隔板构成的中央隔板，在上隔板、下隔板之间设置有摆锤轴8，摆锤由横臂6-1、中柱6-2、弧形柱6-3构成，摆锤通过设置于横臂中心处的通孔悬挂设置于摆锤轴上，两端设置有磁铁9的弧形柱分别伸入左缸体、右缸体内，在左缸体、右缸体流体管路3-2的外部缠绕有螺线圈3-3，横臂通过传动机构与拨杆相连用以实现摆锤与分流板的同步动作。
在上述技术方案中，所述人字管道由完全相同的前半部分和后半部分拼装成一个整体，管道内截面为矩形，上端、左下、右下各有一个开口，在管道分岔位置设有一圆形通孔用于安装拨杆用轴承。
所述左缸体、右缸体的结构对称，均为轴线为圆弧的弯曲圆管，前后两端分别安装于中央隔板法兰的圆形侧，在远离人字管道的缸体侧面设有排水孔3-1。
所述中央隔板由完全相同的上隔板和下隔板拼装成一个整体，上隔板、下隔板的主体结构为方形板5-1，方形板中央有一圆形带孔凸台，用于安装摆锤用轴承，方形板四角处设有四个通孔用于设备整体的固定及安装，方形板两端设有凸缘5-2，凸缘向两侧倾斜伸出两个安装法兰5-3，法兰圆形一侧与左缸体、右缸体固接，方形一侧与人字管道固接。
所述分流板由左半部分和右半部分拼合而成，分流板总体呈楔形，较厚一侧开有圆孔，圆孔外侧设有凸台，用来与拨杆配合实现左右摆动。
所述拨杆主体为柱状结构，较细的中柱10-1用于安装分流板，向外变粗的第一凸台10-2伸出两拨叉10-3用于拨动分流板，向外变细的第二凸台10-4用于配合轴承侧面，向外继续变细的第三凸台10-5用于配合轴承内圆，最外侧带定位台的圆台10-6用于配合前横杆、后横杆。
所述传动机构包括前横杆4-1、后横杆(图中未标出)、左连杆4-2和右连杆4-3，前横杆、后横杆通过中心处的通孔与拨杆固接，两端设有销孔；左连杆、右连杆的上下两端均呈Y型，上端通过销孔与销固连，与前横杆、后横杆构成铰链；下端通过销孔与销固连，与摆锤的横臂构成铰链。
所述横臂两端开有圆形销孔，插入销后与连杆构成铰链。
所述弧形柱两端沿竖直方向设有螺柱6-4与磁铁固连。
所述磁铁为圆形带孔磁铁，磁铁通过中间的孔与摆锤上的螺柱固连，磁铁外径略小于缸体内径，磁铁在流体冲击下可在缸体内活塞运动，磁铁在运动中不与缸体有物理接触。
实施例2
一种使用非接触活塞的流体发电设备在进行使用时：
流体从人字管道上端开口流入，不妨假设此时分流板受重力作用左偏，末端靠在人字管道的左侧内壁上。流体经分流板引流进入人字管道右下出口，并最终进入右缸体，流体重力推动右侧磁铁，摆锤随之顺时针旋转。在摆锤-连杆-横杆这一四杆机构的驱动下，拨杆随着摆锤顺时针旋转，拨叉随之顺时针旋转，转过一定角度后，拨叉与分流板凸台接触，分流板在拨叉推动下向右偏转，最终末端靠在人字管道的右侧内壁上。进入的流体在分流板引流作用下逐渐进入人字管道左下出口。随着摆锤的继续旋转，右侧磁铁最终到达右缸体下部，右缸体中的流体从排水孔流出。同时，左缸体中已存有部分流体，在摆锤左重右轻的影响下，摆锤开始反向逆时针旋转。在摆锤-连杆-横杆这一四杆机构的驱动下，拨杆随着摆锤逆时针旋转，拨叉随之逆时针旋转，转过一定角度后，拨叉与分流板凸台接触，分流板在拨叉推动下向左偏转，最终末端靠在人字管道的左侧内壁上。进入的流体在分流板引流作用下逐渐进入人字管道右下出口。以此规律，设备可在流体的推动下连续运行。在上述的摆锤顺时针-逆时针-顺时针旋转的循环过程中，摆锤上安装的磁铁在左缸体、右缸体内持续、往复做圆弧状运动。螺线圈中的磁通量将以二倍于上述周期摆动频率的频率进行强-弱周期变化。由电磁感应定律可知，该变化将在螺线圈中产生感应电流。螺线圈两端接出导线即可使用上述电流。
实施例3
本专利可实施的形式包括但不限于：(1)气体、液体、气液混合体发电。(2)通过检测输出电频率手段计量气体、液体、气液混合体流速。(3)通过检测摆锤、横杆等机械零件机械运动频率手段计量气体、液体、气液混合体流速。(4)利用设备输出流体的周期性，完成周期性导流、灌注等目的实施形式。(5)通过将连杆、横杆、摆锤、铰链、轴承等零件简化或复杂化后，仍然使用非接触活塞、连杆机构、拔叉机构之一，获得前几种实施效果的实施形式。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：包括人字管道、左缸体、右缸体、中央隔板、分流板、传动机构和摆锤，人字管道下端两个出口管路分别与左缸体、右缸体连通，人字管道出口管路的分岔处设置有受到拨杆拨动左右摆动用于将流体分流的分流板，在左缸体、右缸体之间设置有由上隔板、下隔板构成的中央隔板，在上隔板、下隔板之间设置有摆锤轴，摆锤由横臂、中柱、弧形柱构成，摆锤通过设置于横臂中心处的通孔悬挂设置于摆锤轴上，两端设置有磁铁的弧形柱分别伸入左缸体、右缸体内，在左缸体、右缸体流体管路的外部缠绕有螺线圈，横臂通过传动机构与拨杆相连用以实现摆锤与分流板的同步动作；
所述分流板由左半部分和右半部分拼合而成，分流板总体呈楔形，较厚一侧开有圆孔，圆孔外侧设有凸台，用来与拨杆配合实现左右摆动；
所述拨杆主体为柱状结构，较细的中柱用于安装分流板，向外变粗的第一凸台伸出两拨叉用于拨动分流板，向外变细的第二凸台用于配合轴承侧面，向外继续变细的第三凸台用于配合轴承内圆，最外侧带定位台的圆台用于配合前横杆、后横杆；
所述磁铁为圆形带孔磁铁，磁铁通过中间的孔与摆锤上的螺柱固连，磁铁外径略小于缸体内径，磁铁在流体冲击下可在缸体内活塞运动，磁铁在运动中不与缸体有物理接触。
2.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述人字管道由完全相同的前半部分和后半部分拼装成一个整体，管道内截面为矩形，上端、左下、右下各有一个开口，在管道分岔位置设有一圆形通孔用于安装拨杆用轴承。
3.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述左缸体、右缸体的结构对称，均为轴线为圆弧的弯曲圆管，前后两端分别安装于中央隔板法兰的圆形侧，在远离人字管道的缸体侧面设有排水孔。
4.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述中央隔板由完全相同的上隔板和下隔板拼装成一个整体，上隔板、下隔板的主体结构为方形板，方形板中央有一圆形带孔凸台，用于安装摆锤用轴承，方形板四角处设有四个通孔用于设备整体的固定及安装，方形板两端设有凸缘，凸缘向两侧倾斜伸出两个安装法兰，法兰圆形一侧与左缸体、右缸体固接，方形一侧与人字管道固接。
5.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述传动机构包括前横杆、后横杆、左连杆和右连杆，前横杆、后横杆通过中心处的通孔与拨杆固接，两端设有销孔；左连杆、右连杆的上下两端均呈Y型，上端通过销孔与销固连，与前横杆、后横杆构成铰链；下端通过销孔与销固连，与摆锤的横臂构成铰链。
6.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述横臂两端开有圆形销孔，插入销后与连杆构成铰链。
7.根据权利要求1所述的一种使用非接触活塞的流体发电设备，其特征在于：所述弧形柱两端沿竖直方向设有螺柱与磁铁固连。
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| 《波力液压转换装置试验研究》;袁渭贤;《海洋工程》;19901130;第5卷(第4期);第88-94页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108533448A (zh) | 2018-09-14 |
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