CN110273721A - 一种蒸气式微自由活塞发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸气式微自由活塞发电装置，包括气缸，气缸设有活塞工作段，在活塞工作段的两端设有水槽，在活塞工作段的外部绕有定子绕组，定子绕组连接整流器；活塞工作段的内部装有活塞机构，活塞机构的两端分别装有磁性叠片，且在活塞工作段的底部对称设有个泄压口，且每个泄压口分别通过U型管连接水槽；水槽分别设有微型加热装置。本发明所设计的蒸气式微自由活塞发电装置，通过对加热装置以及蒸汽流量的控制，进而使得装置系统在运行过程中更加平稳，在泄压时蒸汽可以进入下一次的工作循环中更加清洁高效。

Description

一种蒸气式微自由活塞发电装置
技术领域
本发明属于微型发电装置，尤其涉及一种蒸气式微自由活塞发电装置。
背景技术
在微制造技术得到不断改进与发展的同时，微机电系统得到迅速发展，高能量密度、简单便携式的电源装备如今也引起人们的兴趣。微自由活塞装置作为一种新型的动力装置，与现有的能量装置相比，具有较高的热效率，其尺度小，携带较方便，取消了曲柄连杆机构，结构简单，燃料可以在气缸的适当位置进行点燃或压燃。
但是微自由活塞发电装置也存在一些缺点：着火情况不易控制，燃烧反应速度较快，经济性不高。进气系统也没有得到有效改善，运行不够平稳，装置也比较复杂，要求很高。
发明内容
本发明根据现有技术中存在的问题，本发明对现有发电装置结构进行改善，使得装置系统在运行过程中更加平稳，在泄压时更加清洁高效蒸气式微自由活塞发电装置。
本发明所采用的技术方案如下：
一种蒸气式微自由活塞发电装置，包括气缸，所述气缸设有活塞工作段，在所述活塞工作段的两端设有水槽，在活塞工作段的外部绕有定子绕组，所述定子绕组连接整流器；活塞工作段的内部装有活塞机构，所述活塞机构的两端分别装有磁性叠片，且在活塞工作段的底部对称设有个泄压口，且每个泄压口分别通过U型管连接水槽；所述水槽分别设有微型加热装置。
进一步，所述活塞工作段的两端对称设有定位盘，用于限制活塞机构在活塞工作段内的运动行程；
进一步，所述微型加热装置通过输油管连接油箱；
进一步，所述水槽上装有气体调节阀，主要是为了确保蒸气的开度，可以有效使得活塞往复运动；
进一步，所述泄压口与U型管之间的连接管采用5mm软管，使得蒸气迅速凝结成液体；
进一步，所述活塞机构采用硅铝合金，具有导热性好、耐高温、耐高压、电阻率高、磁性极好的特点。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的蒸气式微自由活塞发电装置结构简单，对称布置，运行平稳，清洁高效，定位盘的设置可以有效减少运行中的功率损耗，确保活塞的固定运行距离。
(2)整个装置与现有的微自由活塞发电装置相比，结构分布得到改进，进气装置得到改善，充分利用微型加热装置产生的蒸气压力，推动活塞做往复运动，有利于活塞机构运行平稳，利用U型管装置的压力差原理，有效解决泄压问题，重复利用液体产生蒸气。
(3)将微自由活塞发动机与微型加热装置有效结合，提高了热效率，有利于微型化的发展；微型加热装置可以有效利用燃烧产生的高温高压的蒸气，热能转换输出为电能，使活塞可以往复做功。
附图说明
图1为本发明的二维截面示意图；
图2、3为根据本发明的蒸气式微自由活塞发电装置发生的蒸气压力驱动活塞机构从气缸的起始运动位置到气缸最右端的第一冲程的情形；
图4、5、6为根据本发明的蒸气式室微自由活塞发电装置发生的蒸气压力驱动活塞从气缸最右端位置到气缸最左端位置的第二冲程期间的情形；
图中：1、油箱，2、微型加热装置，3、水槽，4、定位盘，5、第一压力室，6、定子绕组，7、整流器，8、磁性叠片，9、活塞机构，10、第二压力室，11、气缸，12、U型管，13、输油管A，14、气体调节阀，15、泄压口A，16、泄压口B，17、输油管B，18、节流阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所设计的一种蒸气式微自由活塞发电装置，气缸11的水平段为活塞工作段，在活塞工作段的两端分别设有竖直的水槽3，每个水槽3的底部分别设有微型加热装置2，通过微型加热装置2不断加热水槽3的液体，产生蒸气压力；2个微型加热装置2分别通过输油管A13和输油管B17连接油箱1，且在输油管A13和输油管B17设置节流阀18。
在活塞工作段的外部绕有定子绕组6，定子绕组6连接整流器7，在活塞工作段的两端装有定位盘4，在活塞工作段的内部装有活塞机构9，活塞机构9将活塞工作段内腔分为第一压力室5和第二压力室10，活塞机构9的两端对称装有磁性叠片8；在活塞工作段的底部对称设有2个泄压口，且每个泄压口分别通过5mm软管连接管连接U型管12，U型管12再连接水槽3；在水槽3上装有气体调节阀14，主要是为了确保蒸气的开度，对蒸汽的流量进行有效地控制从而对着火情况进行控制，可以有效使得活塞往复运动。
为了更清楚的解释本发明所保护的技术方案，以下结合本发明的工作过程作进一步解释：
如图2-3所示本发明蒸气式微自由活塞发电装置工作的第一冲程：此时，活塞机构9左端位于第一压力室5，油箱1中的输油管B17持续供油，左端的微型加热装置2开始加热水槽3中的液体，左侧的气体调节阀14打开，大量蒸气进入第一压力室5，推动活塞机构9的左端开始向第二压力室10运行，随着蒸气压力不断上升，活塞机构不断向右运动，磁性叠片8不断切割定子绕组6的磁场产生电能，直到泄压口A15被完全打开，导致大量蒸气压力涌入泄压口A15，较细的管径使得蒸气迅速凝结成液体，挤压U型管12中的液体，部分液体流入气缸左侧的水槽3中。此时活塞机构运行至右端的定位盘4端面，无法再向气缸11右侧运行，泄压口B16被堵住，而右侧的水槽也在持续燃烧。
如图4、5和6，开始第二冲程：右端的微型加热装置2开始加热水槽3中的液体，右侧的气体调节阀14打开，大量蒸气进入第二压力室10，推动活塞机构9的右端开始向第一压力室5运行，随着蒸气压力不断上升，活塞机构不断向左运动，磁性叠片8不断切割定子绕组6的磁场产生电能，直到泄压口B16被完全打开，导致大量蒸气压力涌入泄压口B16较细的管径使得蒸气迅速凝结成液体，挤压U型管12中的液体，部分液体流入气缸右侧的水槽3中。此时活塞机构运行至左端的定位盘4端面，无法再向气缸11左侧运行，泄压口A15被堵住。
由此冲上述第一冲程和第二冲程，活塞机构9在气缸11中做往复运动，活塞机构采用硅铝合金，具有导热性好、耐高温、耐高压、电阻率高、磁性极好的特点，绕组线圈6相对于活塞机构在运动，进而切割磁感线，产生感应电动势，输出电能。
本发明主要是对发电装置结构进行改善，通过微型加热装置2加热水槽3内的液体产生的蒸气，推动活塞机构9运动，使得装置系统在运行过程中更加平稳，在泄压时更加清洁高效，达到往复运动。由于微型加热装置一直处于稳定燃烧过程，给予活塞一定的运动速度，利用U型管12的压力差，使得泄压口两端压力保持平衡有效解决排气问题，更加清洁环保，热效率得到有效提高；活塞处于往复运动之中。而输油管也可以选用清洁高效的燃油。
与现有的微型发电装置相比，本发明中通过蒸汽推动活塞机构9运动，切割磁感线，输出电能，首先通过气体调节阀14控制水槽3内产生的蒸汽量，再通过输油管上的节流阀18再次对燃烧反应的速度进行控制，进而控制发电装置内着火情况。此外，本发明通过蒸汽推动活塞机构9相对于现有技术中的内部燃烧，避免了废气的排放且参与做功后的蒸汽通过泄压口和U型管之后又回到水槽3中，实现循环利用。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，包括气缸(11)，所述气缸(11)设有活塞工作段，在所述活塞工作段的两端设有水槽(3)，在活塞工作段的外部绕有定子绕组(6)，所述定子绕组(6)连接整流器(7)；活塞工作段的内部装有活塞机构(9)，所述活塞机构(9)的两端分别装有磁性叠片(8)，且在活塞工作段的底部对称设有2个泄压口，且每个泄压口分别通过U型管(12)连接水槽(3)；所述水槽(3)分别设有微型加热装置(2)。
2.根据权利要求1所述的一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，所述活塞工作段的两端对称设有定位盘(4)，用于限制活塞机构(9)在活塞工作段内的运动行程。
3.根据权利要求1所述的一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，所述微型加热装置(2)通过输油管连接油箱(1)。
4.根据权利要求1所述的一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，所述水槽(3)上装有气体调节阀(14)。
5.根据权利要求1所述的一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，所述泄压口与U型管(12)之间的连接管采用5mm软管。
6.根据权利要求1或2所述的一种蒸气式微自由活塞发电装置，其特征在于，所述活塞机构(9)采用硅铝合金。
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