CN108767975A - 一种混合供能的自动切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合供能的自动切换装置，包括：自动切换开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、自复位开关以及电容，自动切换开关的第一不动端用于连接至固体氧化物燃料电池的输出端，自动切换开关的第二不动端用于连接至发电机的输出端，自动切换开关的动端连接至第一电阻一端，第一电阻另一端连接至第二电阻的一端，第二电阻另一端接地，第三电阻一端连接至第一电阻和第二电阻的连接处，第三电阻另一端接地，电容正极连接至第一电阻和第二电阻的连接处。混合供能的自动切换装置解决现有技术中因固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压不能随意切换后为需要恒定直流低电压的电器供电的问题。

Description

一种混合供能的自动切换装置
技术领域
本发明涉及供电设备，具体涉及一种混合供能的自动切换装置。
背景技术
中国专利公开了一种申请号为CN201720036307.6的基于燃气轮机和固体氧化物燃料电池的混合供能系统，属于分布式供能系统领域。该系统包括固体氧化物燃料电池、燃烧室、VM循环热泵等部件。H2与O2在固体氧化物燃料电池中发生反应进行发电；同时，以CH4为主的气体燃料在燃烧室发生富氧燃烧，产生的高温气体进入燃气轮机膨胀做功，使发电机发电；再利用燃气轮机烟气驱动VM循环热泵，在夏季向用户供冷，在冬季向用户供热，并提供用户全年的生活热水负荷。虽然该混合供能系统既可以保证系统电、冷、热用能的需求，又可以使能源得到充分利用，但是存在一下缺点：
由于固体氧化物燃料电池的输出电压低于发电机的输出电压，发电机为直流式，因此固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压均为直流输出，而对于需要恒定直流低电压的电器，不能直接使用固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压，且固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压不能自动切换，导致该系统的实用性低的问题出现。
发明内容
本发明要提供一种混合供能的自动切换装置，解决现有技术中因固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压不能随意切换后为需要恒定直流低电压的电器供电的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种混合供能的自动切换装置，包括：自动切换开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、自复位开关以及电容，自动切换开关的第一不动端用于连接至固体氧化物燃料电池的输出端，自动切换开关的第二不动端用于连接至发电机的输出端，自动切换开关的动端连接至第一电阻一端，第一电阻另一端连接至第二电阻的一端，第二电阻另一端接地，第三电阻一端连接至第一电阻和第二电阻的连接处，第三电阻另一端接地，电容正极连接至第一电阻和第二电阻的连接处，电容负极接地，第一电阻和第二电阻的连接处用于连接至电器。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
实现了当固体氧化物燃料电池的输出电压和发电机的输出电压不一样时，能够随意切换连接固体氧化物燃料电池和发电机，为需要恒定直流低电压的电器供电，使得使用方便。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为混合供能的自动切换装置的电路图；
图2为混合供能的自动切换装置的自动切换开关的剖视图；
图3为第二安装环处的俯视图；
图4为第三安装环处的俯视图；
图5为凸部与凹槽处的放大图。
附图标记：自动切换开关K2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、自复位开关K1、电容C1、壳体81、旋转驱动机构82、第一旋转件83、第二旋转件84、导向筒85、旋转杆86、第一安装环87、第二安装环88、第三安装环89、第一弹簧80、第一导电片811、第二导电片812、气缸800、隔离板801、第二弹簧802、卡销803、按动键91、开关盒92、第三导电片93、正极片94、负极片95、第三弹簧96、电机821、第一齿轮822、第二齿轮823、第三齿轮824、安装板825、滑块826、凸部840、凹槽830。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
如图1所示，本发明提出了一种混合供能的自动切换装置，包括：自动切换开关K2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、自复位开关K1以及电容C1，自动切换开关K2的第一不动端int1用于连接至固体氧化物燃料电池的输出端，自动切换开关K2的第二不动端int2用于连接至发电机821的输出端，自动切换开关K2的动端连接至第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2另一端接地，第三电阻R3一端连接至第一电阻R1和第二电阻R2的连接处，第三电阻R3另一端接地，电容C1正极连接至第一电阻R1和第二电阻R2的连接处，电容C1负极接地，第一电阻R1和第二电阻R2的连接处out1用于连接至电器。
如图2、图3、图4以及图5所示，为了实现自动切换开关K2三个以上不动端的切换，且避免切换的时候因第一导电片811与第二导电片812有相对运动而导致第一导电片811和第二导电片812磨损，以延长使用寿命，自动切换开关K2包括：壳体81、旋转驱动机构82、第一旋转件83、第二旋转件84、导向筒85、旋转杆86、第一安装环87、第二安装环88、第三安装环89以及第一弹簧80，
在壳体81内安装有旋转驱动机构82，旋转驱动机构82用于驱动第一旋转件83旋转，在第一旋转件83旁安装有第二旋转件84，第二旋转件84上安装有靠近第一旋转件83的凸部840，第一旋转件83上开设有供凸部840插入的凹槽830，第二旋转件84远离第一旋转件83的面上固定有旋转杆86，旋转杆86向背离第一旋转件83所在方向延伸，旋转杆86插入至一导向筒85内，在导向筒85与第二旋转件84之间设置有第一弹簧80，第一弹簧80一端与导向筒85，导向筒85安装壳体81内，第一弹簧80另一端固定至第一安装环87上，第一安装环87供旋转杆86穿过，第一安装环87与第二旋转件84紧贴；
在导向筒85背离第一弹簧80的侧面上安装有第二安装环88，在第二安装环88背离第二旋转件84一侧设有第三安装环89，第三安装环89与旋转杆86固定，在第二安装环88靠近第三安装环89的面上镶嵌有至少三个第一导电片811，一第一导电片811为自动切换开关K2的第一不动端，一第一导电片811为自动切换开关K2的第二不动端，第二安装环88以及第三安装环89采用绝缘材料制成，在第三安装环89靠近第二安装环88的面上镶嵌有一第二导电片812，第二导电片812仅能与一第一导电片811接触；
在第一弹簧80弹力下能保持第二导电片812与一第一导电片811紧贴；当第一旋转件83与第二旋转件84发生相对转动后能使得第二导电片812远离第一导电片811。
如图2所示，为了实现仅在为第二不动端的第一导电片811与第二导电片812接通后才能使得自复位开关K1闭合，且避免因自复位开关K1错误闭合而导致输出不能满足电器的需要电压，为第二不动端的第一导电片811连接至控制器(图中未示)的输入端，控制器的输出端连接至开关三极管(图中未示)的基极，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极连接至一气缸800的负极，气缸800的正极连接至电源；
气缸800安装在壳体81外，气缸800的活塞杆伸入至壳体81内且与第一旋转件83相对固定，
在壳体81内安装有隔离板801，导向筒85穿过隔离板801，导向筒85不能自转，在隔离板801上设置有限位机构，限位机构包括：第二弹簧802以及卡销803，隔离板801凹陷形成位于导向筒85旁的伸缩孔，在伸缩孔内壁上连接有第二弹簧802，第二弹簧802连接至卡销803，卡销803与旋转杆86垂直，第一导电片811和第二导电片812均采用导电材料制成，在第二弹簧802弹力下能保持卡销803插入至导向筒85内的状态；当仅是第一导电片811与第二导电片812发生相对位移时，在卡销803和第二弹簧802弹力下能保持导向筒85不相对隔离板801移动；
自复位开关K1设置在隔离板801旋转杆86背离第二旋转件84一侧，自复位开关K1的按动键91位于旋转件旁，当仅是第一导电片811与第二导电片812发生相对位移时，旋转杆86与按动键91不接触；当气动伸长时，能使旋转杆86向按动键91移动且自复位开关K1闭合。
如图2所示，为了设计结构简单且使用方便的自复位开关K1，自复位开关K1包括：按动键91、开关盒92、第三导电片93、正极片94、负极片95以及第三弹簧96，开关盒92设置在壳体81内且位于旋转杆86远离第二旋转件84旁，在开关盒92内开设有空腔，在空腔内安装有相互间隔的正极片94和负极片95，第三导电片93、正极片94和负极片95均采用导电材料制成，在正极片94与旋转杆86之间设置有第三导电片93，第三导电片93连接至按动键91一端，按动键91另一端向旋转杆86所在方向延伸，按动键91能在与旋转杆86平行方向上移动，第三导电片93连接至第三弹簧96一端，第三弹簧96另一端连接至空腔内壁上。
如图2所示，为了设计结构简单且使用方便的旋转驱动机构82，旋转驱动机构82包括：电机821、第一齿轮822、第二齿轮823、第三齿轮824、安装板825以及滑块826，在壳体81内壁上开设滑槽，在滑槽内滑动地安装有滑块826，滑块826在滑槽内的滑动方向与气缸800的伸缩方向平行，滑块826固定至安装板825上，安装板825上安装有能自转的第一齿轮822和第二齿轮823，第一齿轮822通过连接轴与第一旋转件83中心固定，与第一齿轮822啮合有第二齿轮823，与第二齿轮823啮合有第三齿轮824，第三齿轮824固定至电机821的输出轴上，电机821安装在壳体81内。
如图2以及图5所示，为了使得凸部840加工方便，实现凸部840与第二旋转件84的分开加工，且避免因凸部840与凹槽830内壁摩擦过大而磨损，以延长使用寿命，凸部840为一滚动体，滚动体能自转地安装在第二旋转件84上。
如图2以及图5所示，凹槽830为V形槽。
本实施例的工作原理：当需要切换与第二导电片812接通的第一导电片811时，使得电机821旋转，通过第一齿轮822、第二齿轮823以及第三齿轮824带动第一旋转件83旋转，第一旋转件83旋转后转速大于第二旋转件84，使得第一旋转件83与第二旋转件84发生相对位移，此时卡销803伸入至导向筒85内，第二旋转件84带动美国旋转杆86向导向筒85移动，第一弹簧80发生形变，由于第一弹簧80的弹力不足以使得导向筒85与隔离板801不能发生相对位移，仅仅使得旋转杆86与导向筒85发生相对位移，最终凸部840滑动至凹槽830的顶部也就是远离第一旋转件83处，第一旋转件83带动第二旋转件84旋转，此过程中由于使得旋转杆86与导向筒85发生相对位移后才使得旋转杆86随着第二旋转件84旋转，也就相当于第二导电片812远离第一导电片811后，才使得第二导电片812相对第一导电片811发生相对运动，这样就能避免第一导电片811和第二导电片812接触时相对转动而磨损，延长了使用寿命，而第一安装环87的作用，避免了因第一弹簧80的安装影响第二旋转件84相对导向筒85的旋转，最后电机821停止转动，第一旋转件83停止转动，第二旋转件84仍然相对第一旋转件83有转动，在第一弹簧80弹力下以及第二旋转件84的自身惯性下回复到第二旋转件84上凸部840与凹槽830底部接触的位置(也就是凸部840最靠近第一旋转件83的位置)，此时最终使得需要的第一导电片811与第二导电片812对准，实现切换，第一弹簧80的弹力保持需要的第一导电片811与第二导电片812紧贴，避免出现接触不良的现象，同时实现了三个以上第一导电片811的切换接通，可以在有还其他电源的使用。当为第二不动端的第一导电片811与第二导电片812接通后，控制器通过开关三极管控制气缸800启动，气缸800推动第一旋转件83和第二旋转件84移动，旋转杆86开始与导向筒85发生相对移动，由于推动力过大，使得导向筒85将卡销803挤压入隔离板801内，导向筒85随着旋转杆86移动，旋转杆86推动按动键91移动，使得自复位开关K1闭合，同时在第一弹簧80的弹力下保持第一导电片811与第二导电片812紧贴，实现同时自复位开关K1闭合。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，包括：自动切换开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、自复位开关以及电容，自动切换开关的第一不动端用于连接至固体氧化物燃料电池的输出端，自动切换开关的第二不动端用于连接至发电机的输出端，自动切换开关的动端连接至第一电阻一端，第一电阻另一端连接至第二电阻的一端，第二电阻另一端接地，第三电阻一端连接至第一电阻和第二电阻的连接处，第三电阻另一端接地，电容正极连接至第一电阻和第二电阻的连接处，电容负极接地，第一电阻和第二电阻的连接处用于连接至电器。
2.根据权利要求1所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，自动切换开关包括：壳体、旋转驱动机构、第一旋转件、第二旋转件、导向筒、旋转杆、第一安装环、第二安装环、第三安装环以及第一弹簧，
在壳体内安装有旋转驱动机构，旋转驱动机构用于驱动第一旋转件旋转，在第一旋转件旁安装有第二旋转件，第二旋转件上安装有靠近第一旋转件的凸部，第一旋转件上开设有供凸部插入的凹槽，第二旋转件远离第一旋转件的面上固定有旋转杆，旋转杆向背离第一旋转件所在方向延伸，旋转杆插入至一导向筒内，在导向筒与第二旋转件之间设置有第一弹簧，第一弹簧一端与导向筒，导向筒安装壳体内，第一弹簧另一端固定至第一安装环上，第一安装环供旋转杆穿过，第一安装环与第二旋转件紧贴；
在导向筒背离第一弹簧的侧面上安装有第二安装环，在第二安装环背离第二旋转件一侧设有第三安装环，第三安装环与旋转杆固定，在第二安装环靠近第三安装环的面上镶嵌有至少三个第一导电片，一第一导电片为自动切换开关的第一不动端，一第一导电片为自动切换开关的第二不动端，第二安装环以及第三安装环采用绝缘材料制成，在第三安装环靠近第二安装环的面上镶嵌有一第二导电片，第二导电片仅能与一第一导电片接触；
在第一弹簧弹力下能保持第二导电片与一第一导电片紧贴；当第一旋转件与第二旋转件发生相对转动后能使得第二导电片远离第一导电片。
3.根据权利要求2所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，为第二不动端的第一导电片连接至控制器的输入端，控制器的输出端连接至开关三极管的基极，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极连接至一气缸的负极，气缸的正极连接至电源；
气缸安装在壳体外，气缸的活塞杆伸入至壳体内且与第一旋转件相对固定，
在壳体内安装有隔离板，导向筒穿过隔离板，导向筒不能自转，在隔离板上设置有限位机构，限位机构包括：第二弹簧以及卡销，隔离板凹陷形成位于导向筒旁的伸缩孔，在伸缩孔内壁上连接有第二弹簧，第二弹簧连接至卡销，卡销与旋转杆垂直，第一导电片和第二导电片均采用导电材料制成，在第二弹簧弹力下能保持卡销插入至导向筒内的状态；当仅是第一导电片与第二导电片发生相对位移时，在卡销和第二弹簧弹力下能保持导向筒不相对隔离板移动；
自复位开关设置在隔离板旋转杆背离第二旋转件一侧，自复位开关的按动键位于旋转件旁，当仅是第一导电片与第二导电片发生相对位移时，旋转杆与按动键不接触；当气动伸长时，能使旋转杆向按动键移动且自复位开关闭合。
4.根据权利要求3所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，自复位开关包括：按动键、开关盒、第三导电片、正极片、负极片以及第三弹簧，开关盒设置在壳体内且位于旋转杆远离第二旋转件旁，在开关盒内开设有空腔，在空腔内安装有相互间隔的正极片和负极片，第三导电片、正极片和负极片均采用导电材料制成，在正极片与旋转杆之间设置有第三导电片，第三导电片连接至按动键一端，按动键另一端向旋转杆所在方向延伸，按动键能在与旋转杆平行方向上移动，第三导电片连接至第三弹簧一端，第三弹簧另一端连接至空腔内壁上。
5.根据权利要求4所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，旋转驱动机构包括：电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、安装板以及滑块，在壳体内壁上开设滑槽，在滑槽内滑动地安装有滑块，滑块在滑槽内的滑动方向与气缸的伸缩方向平行，滑块固定至安装板上，安装板上安装有能自转的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮通过连接轴与第一旋转件中心固定，与第一齿轮啮合有第二齿轮，与第二齿轮啮合有第三齿轮，第三齿轮固定至电机的输出轴上，电机安装在壳体内。
6.根据权利要求5所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，凸部为一滚动体，滚动体能自转地安装在第二旋转件上。
7.根据权利要求6所述的一种混合供能的自动切换装置，其特征在于，凹槽为V形槽。
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