CN109779691A - 一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统 - Google Patents
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Abstract
自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统，属于能源动力领域。油罐中的机油通过油泵泵出，经过输油管、活塞连杆中的伸缩油管输送到喷油管，然后旋转喷入活塞与气缸壁的缝隙之间，实现对这一空间的连续密封，同时又省去活塞环，增大了润滑效果。该系统采用油压密封、润滑的形式，与自由活塞直线发电机的运动过程紧密耦合，通过控制系统采集缸内的压力传感器发出的信号，进而调节油泵泵出的油压并通过油压传感器反馈信号达到校验作用，保持喷油管喷出的油压略大于缸内气体的压力。此系统工作稳定性强，根据缸内气体压力的变化不断调节喷油管的喷油压力，油泵外接电源，不受自身发电的影响；伸缩管路在活塞杆内部，节省空间；易于实现场地的高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统及其工作方法，属于能源动力领域。
背景技术
自由活塞直线发电机是自由活塞膨胀机与直线发电机耦合形成的一种新型能量转换装置，压缩空气做功推动直线发电机动子做往复直线运动切割磁感线发电，因其取消了曲柄连杆，结构简单；因其使用压缩空气作为工质，无污染、零排放；因其结构紧凑，占用空间小，优势显著。
在自由活塞直线发电机工作过程中，主要存在两大阻力，一是磁生电产生的阻力；另一个阻力是自由活塞高速运动与缸壁产生的摩擦阻力。由于磁生电产生的阻力是无法克服的，因此，减少自由活塞与缸壁的摩擦力显得尤为重要。大多数活塞均含有活塞环，活塞高速运转，与缸壁产生摩擦，必然会影响活塞环的使用寿命，同时，由于长时间的往复运动也会影响润滑油的润滑。为了解决上述问题，本发明提出去掉活塞环，改用喷油润滑与密封的技术方案，避免了气缸与活塞的直接接触，同时，机油可以循环使用。
发明内容
本发明为了解决现有的自由活塞直线发电机润滑、密封的问题，提出了一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统及其控制方法。
为了实现上述技术目标，本发明采用如下的技术解决方案：
一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统。如图1所示，主要包括：自由活塞发电模块，自由活塞控制模块，自由活塞润滑、密封模块。
自由活塞发电模块主要包括：气缸a(21)、气缸b(22)，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)，连杆a(36)、连杆b(37)，直线发电机(33)，直线发电机动子(35)，橡胶环a(38)、橡胶环b(39)。其中直线发电机(33)固定在操作台上，橡胶环a(38)和橡胶环b(39)分别固定在气缸a(21)和气缸b(22) 上。气缸a(21)、气缸b(22)底部开设有回油孔，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)不加装活塞环，连杆a(36)、连杆b(37)分别与直线发电机动子(35) 固连，两者等截面，连杆a(36)、连杆b(37)为中空圆柱杆，下端开槽，开槽长度大于连杆运动长度，直线发电机(33)为永磁直线发电机，压缩空气储存在储气罐(18)内，通过球阀(13)调节开度，进而控制进气量大小，压缩空气通过进气管道a(16)、进气管道b(17)进入气缸进行做功，从而推动直线发电机发电，做功后的气体通过排气管道a(14)、排气管道b(15)排向外界环境。
自由活塞控制模块主要包括：电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器b(28)，控制系统(34)。
电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器 b(28)通过线路连接到控制系统(34)，通过信号分析，来决定各个元器件的工作状态。
自由活塞润滑、密封模块主要包括：储油罐(1)，油泵(2)，进油管道a(5)、进油管道b(6)，回油管道a(3)、回油管道b(4)，伸缩油管a(25)、伸缩油管b(26)，喷油管a(31)、喷油管b(32)。其中进油管道a(5)和进油管道b (6)固定在操作台上，喷油管a(31)、喷油管b(32)为扩压管，镶嵌于自由活塞内，且喷油管倾斜进入活塞，并与活塞周面成45°角，每个自由活塞内均等分布四个喷油管。
一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统。工作过程为：当活塞向右运动时，压力传感器a(19)感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统 (34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1)中的机油由油泵(2) 泵出，进入进油管道a(5)，同时，进油管道b(6)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方。机油流过进油管道a (5)、伸缩油管a(25)，伸缩油管a(25)中的油压传感器a(27)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞a(29)内镶嵌的喷油管a(31)旋转喷入气缸a (21)与活塞a(29)之间的缝隙。此运动过程中，油阀a(7)处于关闭状态，在右侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计b(24)开始报警，油阀b(8)处于打开状态，机油通过回油管道b(4)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计b(24)未报警，则油阀b(8) 处于关闭状态。当活塞向左运动时，压力传感器b(20)感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1)中的机油由油泵(2)泵出，进入进油管道b(6)，同时，进油管道a (5)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方；机油流过进油管道b(6)、伸缩油管b(26)，伸缩油管b(26)中的油压传感器b(28)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34) 进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞b(30)内镶嵌的喷油管b(32)旋转喷入气缸b(22)与活塞b(30)之间的缝隙；此运动过程中，油阀b(8)处于关闭状态，在左侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计a(23)开始报警，油阀a(7)处于打开状态，机油通过回油管道a(3)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计a(23)未报警，则油阀a(7)处于关闭状态。
有益效果
1.本发明去掉活塞环，降低自由活塞与缸壁之间的摩擦，增大润滑，同时，机油的分子间距比压缩空气小，空气无法穿透，密封性能好。
2.本发明将部分油管分布于自由活塞连杆中，其结构简单，易操作，占用空间小，易于实现较高的体积功率。
3.本发明中的润滑、密封系统与自由活塞直线发电机同步，易于适应直线发电机的工况，能够反复校验，使其润滑、密封达到更好的效果。同时，机油可以循环利用，达到节能效果。
附图说明
图1自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统整体剖面图；
其中，1—油罐、2—油泵、3—回油管道a、4—回油管道b、5—进油管道a、 6—进油管道b、7—油阀a、8—油阀b、9—电磁阀a、10—电磁阀b、11—电磁阀c、12—电磁阀d、13—球阀、14—排气管道a、15—排气管道b、16—进气管道a、17—进气管道b、18—储气罐、19—压力传感器a、20—压力传感器b、21—气缸a、22—气缸b、23—高精度声呐式外侧液位计a、24—高精度声呐式外侧液位计b、25—伸缩油管a、26—伸缩油管b、27—油压传感器a、28—油压传感器b、29—自由活塞a、30—自由活塞b、31—喷油管a、32—喷油管b、33—直线发电机、34—控制系统、35—直线发电机动子、36—连杆a、37—连杆b、38—橡胶环a、39—橡胶环b。
具体实施方式
结合附图对本申请进一步说明。
一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统。如图1所示，主要包括：自由活塞发电模块，自由活塞控制模块，自由活塞润滑、密封模块。
如图1所示，自由活塞发电模块主要包括：气缸a(21)、气缸b(22)，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)，连杆a(36)、连杆b(37)，直线发电机(33)，直线发电机动子(35)，橡胶环a(38)、橡胶环b(39)。其中直线发电机(33) 固定在操作台上，橡胶环a(38)和橡胶环b(39)分别固定在气缸a(21)和气缸b(22)上。气缸a(21)、气缸b(22)底部开设有回油孔，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)不加装活塞环，连杆a(36)、连杆b(37)分别与直线发电机动子(35)固连，两者等截面，连杆a(36)、连杆b(37)为中空圆柱杆，下端开槽，开槽长度大于连杆运动长度，直线发电机(33)为永磁直线发电机，压缩空气储存在储气罐(18)内，通过球阀(13)调节开度，进而控制进气量大小，压缩空气通过进气管道a(16)、进气管道b(17)进入气缸进行做功，从而推动直线发电机发电，做功后的气体通过排气管道a(14)、排气管道b(15)排向外界环境。
如图1所示，自由活塞控制模块主要包括：电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器b(28)，控制系统(34)。
电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器 b(28)通过线路连接到控制系统(34)，通过信号分析，来决定各个元器件的工作状态。
如图1所示，自由活塞润滑、密封模块主要包括：储油罐(1)，油泵(2)，进油管道a(5)、进油管道b(6)，回油管道a(3)、回油管道b(4)，伸缩油管 a(25)、伸缩油管b(26)，喷油管a(31)、喷油管b(32)。其中进油管道a(5) 和进油管道b(6)均固定在操作台上，喷油管a(31)、喷油管b(32)为扩压管，镶嵌于自由活塞内，且喷油管倾斜进入活塞，并与活塞周面成45°角，每个自由活塞内均等分布四个喷油管。
如图1所示，一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统。该系统的工作过程为：当活塞向右运动时，压力传感器a(19)感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1) 中的机油由油泵(2)泵出，进入进油管道a(5)，同时，进油管道b(6)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方；机油流过进油管道a(5)、伸缩油管a(25)，伸缩油管a(25)中的油压传感器 a(27)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞a(29)内镶嵌的喷油管a(31) 旋转喷入气缸a(21)与活塞a(29)之间的缝隙；此运动过程中，油阀a(7) 处于关闭状态，在右侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计b(24)开始报警，油阀b(8)处于打开状态，机油通过回油管道b(4)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计b(24) 未报警，则油阀b(8)处于关闭状态；当活塞向左运动时，压力传感器b(20) 感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1)中的机油由油泵(2)泵出，进入进油管道b(6)，同时，进油管道a(5)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方；机油流过进油管道b(6)、伸缩油管b(26)，伸缩油管b(26)中的油压传感器b(28)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞b(30) 内镶嵌的喷油管b(32)旋转喷入气缸b(22)与活塞b(30)之间的缝隙；此运动过程中，油阀b(8)处于关闭状态，在左侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计a(23)开始报警，油阀a(7)处于打开状态，机油通过回油管道a(3)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计a(23)未报警，则油阀a(7)处于关闭状态。
Claims (3)
1.一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统，其特征在于，该系统主要包括：自由活塞发电模块，自由活塞控制模块，自由活塞润滑，密封模块；
自由活塞发电模块主要包括：气缸a(21)、气缸b(22)，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)，连杆a(36)、连杆b(37)，直线发电机(33)，直线发电机动子(35)，橡胶环a(38)、橡胶环b(39)；其中直线发电机(33)固定在操作台上，橡胶环a(38)和橡胶环b(39)分别固定在气缸a(21)和气缸b(22)上；气缸a(21)、气缸b(22)底部开设有回油孔，自由活塞a(29)、自由活塞b(30)不加装活塞环，连杆a(36)、连杆b(37)分别与直线发电机动子(35)固连，两者等截面，连杆a(36)、连杆b(37)为中空圆柱杆，下端开槽，开槽长度大于连杆运动长度，直线发电机(33)为永磁直线发电机，压缩空气储存在储气罐(18)内，通过球阀(13)调节开度，进而控制进气量大小，压缩空气通过进气管道a(16)、进气管道b(17)进入气缸进行做功，从而推动直线发电机发电，做功后的气体通过排气管道a(14)、排气管道b(15)排向外界环境；
自由活塞控制模块主要包括：电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器b(28)，控制系统(34)；
电磁阀a(9)、电磁阀b(10)、电磁阀c(11)、电磁阀d(12)，油阀a(7)、油阀b(8)，压力传感器a(19)、压力传感器b(20)，高精度声呐式外侧液位计a(23)、高精度声呐式外侧液位计b(24)，油压传感器a(27)、油压传感器b(28)通过线路连接到控制系统(34)，通过信号分析，来决定各个元器件的工作状态；
自由活塞润滑、密封模块主要包括：储油罐(1)，油泵(2)，进油管道a(5)、进油管道b(6)，回油管道a(3)、回油管道b(4)，伸缩油管a(25)、伸缩油管b(26)，喷油管a(31)、喷油管b(32)。其中进油管道a(5)和进油管道b(6)均固定在操作台上，喷油管a(31)、喷油管b(32)为扩压管，镶嵌于自由活塞内，且喷油管倾斜进入活塞，并与活塞周面成45°角，每个自由活塞内均等分布四个喷油管。
2.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统，其特征在于：喷油管a(31)、喷油管b(32)为扩压管，靠近活塞周面的管径大于远离活塞周面的管径。
3.根据权利要求1-2所述的一种自由活塞直线发电机的油压润滑、密封系统，其特征在于，该系统的工作过程为：当活塞向右运动时，压力传感器a(19)感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1)中的机油由油泵(2)泵出，进入进油管道a(5)，同时，进油管道b(6)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方；机油流过进油管道a(5)、伸缩油管a(25)，伸缩油管a(25)中的油压传感器a(27)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞a(29)内镶嵌的喷油管a(31)旋转喷入气缸a(21)与活塞a(29)之间的缝隙；此运动过程中，油阀a(7)处于关闭状态，在右侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计b(24)开始报警，油阀b(8)处于打开状态，机油通过回油管道b(4)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计b(24)未报警，则油阀b(8)处于关闭状态；当活塞向左运动时，压力传感器b(20)感应到缸内气体压力并实时将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)将信号传递给油泵(2)，储油罐(1)中的机油由油泵(2)泵出，进入进油管道b(6)，同时，进油管道a(5)处于关闭状态，泵出的机油压力略大于缸内空气压力，这样避免机油倒流入连杆一方；机油流过进油管道b(6)、伸缩油管b(26)，伸缩油管b(26)中的油压传感器b(28)感应到油压并将信号传递给控制系统(34)，控制系统(34)进行校验进而调节油泵中机油泵出压力，机油通过自由活塞b(30)内镶嵌的喷油管b(32)旋转喷入气缸b(22)与活塞b(30)之间的缝隙；此运动过程中，油阀b(8)处于关闭状态，在左侧缸内，机油如果达到一定的液位，高精度声呐式外侧液位计a(23)开始报警，油阀a(7)处于打开状态，机油通过回油管道a(3)流入储油罐(1)中，实现油的循环利用，如果高精度声呐式外侧液位计a(23)未报警，则油阀a(7)处于关闭状态。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112746866A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-04 | 重庆科技学院 | 带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置 |
| CN112746866B (zh) * | 2021-01-11 | 2022-03-11 | 重庆科技学院 | 带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置 |
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