CN108757358A - 一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法及其装置，本发明将支撑圆盘的一半设在热水区域中，另一半设在冷水区域中，热水区域的活塞筒内的形状记忆弹簧伸长，带动活塞杆向外侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向外移动；冷水区域的形状记忆弹簧回缩，带动活塞杆沿活塞筒向内侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向内移动，在滑块的带动下使转动圆盘绕着偏心转轴转动，转动圆盘转动时使形状记忆弹簧在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧持续伸缩带动活塞杆和滑块来回移动，并带动转动圆盘持续转动，从而将热能转化成机械能。本发明可以高效的将热能转化成机械能再利用，提高能源的利用程度，节省资源，并且结构简单，使用方便，故障率低。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量采集转化方法及其装置，特别是一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法及其装置。
背景技术
能源问题已经成为一个全球普遍面临的问题。随着世界范围内能源危机的出现，我们一方面要寻找开发新的能源，另一方面要提高现有能源的利用率。在我国，绝大多数的能量来源是火力发电。然而火力发电的效率不高，并且由于发电厂冷却塔向大气散发的热量导致的能量损失大约占50%。1932年瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。目前市面上一些能量收集转化装置并不能有效的将现有的工业热能转化成其他能量，而且存在着效率低，转化效果不好，故障率高的问题。所以如何利用形状记忆合金来充分利用现有的能源，提高能源的利用率是一个迫在眉睫的问题。
本发明的目的在于，提供一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法及其装置。本发明可以高效的将热能转化成机械能再重复利用，提高能源的利用程度，节省资源；此外，本发明结构简单，使用方便，故障率低。
本发明的技术方案：一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法，在支撑圆盘上设置转动圆盘，转动圆盘侧沿设置多个环形分布的活塞筒，活塞筒内部设有活塞，活塞筒的有杆端设置有形状记忆弹簧，形状记忆弹簧与活塞相连；在转动圆盘中部开设偏心槽，在转动圆盘上开设多个滑槽，滑槽外侧与活塞筒联通，滑槽内侧与偏心槽联通；在偏心槽内固定有偏心转轴，在滑槽内设置有与活塞杆相连的滑块，滑块和偏心转轴经驱动连杆连接；将支撑圆盘的一半设置在热水区中，支撑圆盘的另一半设置在冷水区中，热水区的活塞筒内的形状记忆弹簧伸长，带动活塞杆向外侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向外移动；冷水区的活塞筒内的形状记忆弹簧回缩，带动活塞杆沿活塞筒向内侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向内移动，在滑块的带动下使转动圆盘绕着偏心转轴转动，转动圆盘转动时使活塞筒内的形状记忆弹簧在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧持续伸缩带动活塞杆和滑块来回移动，并带动转动圆盘持续转动，从而将热能转化成机械能。
上述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，在活塞筒内设有预拉伸弹簧，预拉伸弹簧与活塞相连，在活塞杆回缩时提供拉力，便于活塞杆移动。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，在支撑圆盘上绕偏心槽环形开设多个导流槽，活塞筒内的形状记忆弹簧与热水或者冷水接触发生热交换，导流槽加速排出热交换后的水，使新的水流入活塞筒内与形状记忆弹簧接触，提供充分的热能。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，在转动圆盘上设置齿轮，通过齿轮的输出将热能转化成机械能。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，在活塞筒的筒壁上开设有多个条形通孔，冷热水从通孔进入与形状记忆弹簧充分接触，并降低转动圆盘转动时水的阻力，减少能量损失。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，热水区是工业热废水，冷水区是工业冷废水。
实现前述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法的装置，包括支撑圆盘，支撑圆盘上环形设有多个导流槽；所述支撑圆盘上设有转动圆盘，转动圆盘中部设有偏心槽，所述偏心槽内设有偏心转轴，偏心转轴位于导流槽环形中间；所述转动圆盘上环形设有与偏心槽相联通的多个滑槽；所述的偏心转轴的端部设置在偏心槽内，偏心转轴的端部经驱动连杆连接有滑块，滑块嵌设在滑槽内；所述转动圆盘侧边环形设有活塞筒，活塞筒内设有形状记忆弹簧和活塞，形状记忆弹簧底部与活塞筒底部连接，形状记忆弹簧头部与活塞相连接，活塞筒与滑槽相联通，活塞经活塞杆与滑块相连接。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，所述导流槽外端至内端由高到低形成坡形。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，所述活塞筒的筒壁设有多个条形的通孔。
前述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，所述活塞筒内设有预拉伸弹簧，预拉伸弹簧头部与活塞相连接，预拉伸弹簧底部与活塞筒底部相连接。
与现有技术相比，本发明将能量采集转化装置一半置于热水区中，一半置于冷水区中，使形状记忆弹簧根据在热水区中伸长，冷水区中压缩的性能带动与形状记忆弹簧连接的活塞进行活塞运动，活塞杆与滑块相连，滑块与偏心转轴相连，在滑块的带动下使转动圆盘绕着偏心转轴转动，转动圆盘转动时使活塞筒内的形状记忆弹簧在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧持续伸缩带动活塞杆和滑块来回移动，并带动转动圆盘持续转动，从而将热能转化成机械能。另一方面，热交换以后的冷热水可以从支撑圆盘上开设的导流槽流走，方便新的冷热水与能量采集转化装置接触，提升能源的转化效率，并通过转动圆盘的转动使状记忆弹簧在热水区和冷水区中不断的交替接触，能源源不断的将热水区中的热能转化成机械能，使热水的能量能充分利用。此外，冷热水来自工业生产当中的工业冷热废水，使工业废水等废弃能源能充分利用开发，具有节能环保、资源回收性好、利用率高的特点。
进一步地，活塞筒内设置有预拉伸弹簧，在预拉伸弹簧的共同作用下，在温度降低时，形状记忆弹簧能够迅速的收缩到原来的位置。一方面预拉伸弹簧与形状记忆弹簧共同作用，产生持续不断的力驱动活塞杆的运动；另一方面防止热能不足时形状记忆弹簧无法有效工作，降低故障。
再进一步地，活塞筒的筒壁设有条形的通孔，可以使形状记忆弹簧充分的与冷热水接触，更加充分的进行热交换，并且通孔的设置可以减少活塞筒在水中转动时的阻力，更加有效的利用能源。
附图说明
图1是本发明装置的平面结构示意图；
图2是本发明装置的立体结构示意图
图3是活塞筒内部结构示意图；
图4是滑块与驱动连杆示意图；
图5是本发明装置的工作装配示意图
图6是本发明装置齿轮传动示意图。
附图标记：
1-支撑圆盘，2-导流槽，3-偏心转轴，4-转动圆盘，5-偏心槽，6-滑槽，7-驱动连杆，8-滑块，9-活塞筒，10-形状记忆弹簧，11-活塞，12-通孔，13-预拉伸弹簧，14-活塞杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法及其装置，如附图1-4所示：在支撑圆盘1上设置转动圆盘4，转动圆盘4侧沿设置多个环形分布的活塞筒9，活塞筒9内部设有活塞11，活塞筒9的有杆端设置有形状记忆弹簧10，所述的形状记忆弹簧10采用CuZnAl记忆合金，CuZnAl记忆合金是一种随温度的变化可自行伸缩的形状记忆合金。形状记忆弹簧10与活塞11相连，形状记忆弹簧10是双程记忆效应，受热时迅速伸长，温度变低时迅速缩短；在转动圆盘4中部开设偏心槽5，在转动圆盘4上开设多个滑槽6，滑槽6外侧与活塞筒9联通，滑槽6内侧与偏心槽5联通；在偏心槽5内固定有偏心转轴3，在滑槽6内设置有与活塞杆14相连的滑块8，滑块8和偏心转轴3经驱动连杆7连接；滑块8与驱动连杆7经销钉连接。如附图5所示：将支撑圆盘1的一半设置在热水区域中，支撑圆盘1的另一半设置在冷水区域中，冷热水自上流向下方支撑圆盘1，热水区域的活塞筒9内的形状记忆弹簧10伸长，带动活塞杆14向外侧移动，活塞杆14带动滑块8沿滑槽6向外移动；冷水区域的活塞筒9内的形状记忆弹簧10回缩，带动活塞杆14沿活塞筒9向内侧移动，活塞杆14带动滑块8沿滑槽6向内移动，在滑块8的带动下使转动圆盘4绕着偏心转轴3转动，转动圆盘4转动时使活塞筒9内的形状记忆弹簧10在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧10持续伸缩带动活塞杆14和滑块8来回移动，并带动转动圆盘4持续转动，从而将热能转化成机械能。
在活塞筒内设有预拉伸弹簧13，预拉伸弹簧13与活塞11相连，在活塞杆14回缩时提供拉力，便于活塞杆14移动。
在支撑圆盘1上绕偏心槽5环形开设多个导流槽2，活塞筒9内的形状记忆弹簧10与热水或者冷水接触发生热交换，导流槽2加速排出热交换后的水，使新的水流入活塞筒9内与形状记忆弹簧10接触，提供充分的热能。
如附图6所示：在转动圆盘4上设置齿轮，通过齿轮的输出将转动圆盘4的机械能输送出去，方便使用转动圆盘4的机械能。
在活塞筒9的筒壁上开设有多个条形通孔12，冷热水从通孔12进入与形状记忆弹簧10充分接触，并降低转动圆盘4转动时水的阻力，减少能量损失。
热水区域是工业热废水区，冷水区域是工业冷废水区，可以充分的利用工业产生当中的冷热废水，提高资源利用率，节省能源消耗。
实现如所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法的装置，包括支撑圆盘1，支撑圆盘1上环形设有多个导流槽2；偏心转轴3位于导流槽2环形中间；所述支撑圆盘1上设有转动圆盘4，转动圆盘4中部设有偏心槽5，所述偏心槽5内设有偏心转轴3，偏心转轴3的上部经驱动连杆7固定在偏心槽5内，偏心转轴3的下部穿过支撑圆盘。转动圆盘4上环形设有与偏心槽5相联通的多个滑槽6；所述的偏心转轴3的端部设置在偏心槽5内，偏心转轴3的端部经驱动连杆7连接有滑块8，滑块8嵌设在滑槽6内；所述转动圆盘4侧边环形设有活塞筒9，活塞筒9内设有形状记忆弹簧10和活塞11，形状记忆弹簧10底部与活塞筒9底部连接，形状记忆弹簧10头部与活塞11相连接，活塞筒9与滑槽6相联通，活塞11经活塞杆（14）与滑块8相连接。
所述导流槽2外端至内端由高到低形成坡形，依靠坡形结构，加快热交换后的热水排出，提高工作效率。
所述活塞筒9的筒壁设有多个条形的通孔12，使冷热水与形状记忆弹簧10充分接触，与冷热水热交换充足，并降低转动圆盘4转动时水的阻力，减少能量损失。
所述活塞筒9内设有预拉伸弹簧13，预拉伸弹簧13头部与活塞11相连接，预拉伸弹簧13底部与活塞筒9底部相连接，在活塞杆14回缩时提供拉力，便于活塞杆14移动。
工作原理：将支撑圆盘1的一半设置在热水区域中，支撑圆盘1的另一半设置在冷水区域中，热水区域的活塞筒9内的形状记忆弹簧10伸长，带动活塞杆14向外侧移动，活塞杆14带动滑块8沿滑槽6向外移动；冷水区域的活塞筒9内的形状记忆弹簧10回缩，带动活塞杆14沿活塞筒9向内侧移动，活塞杆14带动滑块8沿滑槽6向内移动，在滑块8的带动下使转动圆盘4绕着偏心转轴3转动，转动圆盘4转动时使活塞筒9内的形状记忆弹簧10在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧10持续伸缩带动活塞杆14和滑块8来回移动，并带动转动圆盘4持续转动，从而将热能转化成机械能。
Claims (10)
1.一种基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：在支撑圆盘上设置转动圆盘，转动圆盘侧沿设置多个环形分布的活塞筒，活塞筒内部设有活塞，活塞筒的有杆端设置有形状记忆弹簧，形状记忆弹簧与活塞相连；在转动圆盘中部开设偏心槽，在转动圆盘上开设多个滑槽，滑槽外侧与活塞筒联通，滑槽内侧与偏心槽联通；在偏心槽内固定有偏心转轴，在滑槽内设置有与活塞杆相连的滑块，滑块和偏心转轴经驱动连杆连接；将支撑圆盘的一半设置在热水区中，支撑圆盘的另一半设置在冷水区中，热水区的活塞筒内的形状记忆弹簧伸长，带动活塞杆向外侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向外移动；冷水区的活塞筒内的形状记忆弹簧回缩，带动活塞杆沿活塞筒向内侧移动，活塞杆带动滑块沿滑槽向内移动，在滑块的带动下使转动圆盘绕着偏心转轴转动，转动圆盘转动时使活塞筒内的形状记忆弹簧在冷热水中交替接触，形状记忆弹簧持续伸缩带动活塞杆和滑块来回移动，并带动转动圆盘持续转动，从而将热能转化成机械能。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：在活塞筒内设有预拉伸弹簧，预拉伸弹簧与活塞相连，在活塞杆回缩时提供拉力，便于活塞杆移动。
3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：在支撑圆盘上绕偏心槽环形开设多个导流槽，活塞筒内的形状记忆弹簧与热水或者冷水接触发生热交换，导流槽加速排出热交换后的水，使新的水流入活塞筒内与形状记忆弹簧接触，提供充分的热能。
4.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：在转动圆盘上设置齿轮，通过齿轮的输出将热能转化成机械能。
5.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：在活塞筒的筒壁上开设有多个条形通孔，冷热水从通孔进入与形状记忆弹簧充分接触，并降低转动圆盘转动时水的阻力，减少能量损失。
6.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法，其特征在于：热水区是工业热废水，冷水区是工业冷废水。
7.实现如权利要求1-6任一项所述的基于形状记忆合金的能量采集转化方法的装置，其特征在于：包括支撑圆盘（1），支撑圆盘（1）上环形设有多个导流槽（2）；所述支撑圆盘（1）上设有转动圆盘（4），转动圆盘（4）中部设有偏心槽（5），所述偏心槽内设有偏心转轴（3），偏心转轴（3）位于导流槽（2）环形中间；所述转动圆盘（4）上环形设有与偏心槽（5）相联通的多个滑槽（6）；偏心转轴（3）的端部经驱动连杆（7）连接有滑块（8），滑块（8）嵌设在滑槽（6）内；所述转动圆盘（4）侧边环形设有活塞筒（9），活塞筒（9）内设有形状记忆弹簧（10）和活塞（11），形状记忆弹簧（10）底部与活塞筒（9）底部连接，形状记忆弹簧（10）头部与活塞（11）相连接，活塞筒（9）与滑槽（6）相联通，活塞（11）经活塞杆（14）与滑块（8）相连接。
8.根据权利要求7所述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，其特征在于：所述导流槽（2）外端至内端由高到低形成坡形。
9.根据权利要求7所述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，其特征在于：所述活塞筒（9）的筒壁设有多个条形的通孔（12）。
10.根据权利要求7所述的基于形状记忆合金的能量采集转化装置，其特征在于：所述活塞筒（9）内设有预拉伸弹簧（13），预拉伸弹簧（13）头部与活塞（11）相连接，预拉伸弹簧（13）底部与活塞筒（9）底部相连接。
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