CN117605637A - 低沸点工质循环发电系统 - Google Patents

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CN117605637A CN202311199108.3A CN202311199108A CN117605637A CN 117605637 A CN117605637 A CN 117605637A CN 202311199108 A CN202311199108 A CN 202311199108A CN 117605637 A CN117605637 A CN 117605637A
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Abstract

本发明涉及机械领域,具体涉及发电技术。低沸点工质循环发电系统包括一发电系统,所述发电系统采用流体发电系统;所述流体发电系统设置有流体流入口和流体流出口;还包括一加热换热器和一降温换热器;加热换热器的出口,联通流体流入口;流体流出口联通降温换热器的进口;加热换热器的进口和一降温换热器的出口联通;进而形成一包括,发电系统、加热换热器和一降温换热器,在内的封闭的循环系统;在封闭的循环系统内充入沸点低于80摄氏度的低沸点流体。

Description

低沸点工质循环发电系统
技术领域
本发明涉及机械领域,具体涉及发电技术。
背景技术
在工业生产中,会产生大量热能。这些热能散发到自然界,对全球变暖具有重要影响。
而产生这些热能的化石能源,在使用中产生的二氧化碳,更是全球变暖的罪魁祸首。
将工业中产生的热能,进行二次利用,从而降低化石能源的用量,则从两个方面降低了全球变暖的趋势。并且也大大降低了能源使用成本。
热能回收发电日益受到重视,但发电效率仍然有待提高,对热源品质的要求仍然有待降低。
对于高品质的热能的回收技术,有些企业已经有相对成熟的产品。现在,在热能回收技术中,对高品质热源的要求,一般是高于100摄氏度。
比如烟气的温度往往远远大于100摄氏度,属于高品质热源,对烟气的热能回收发电,已经相对比较成熟。但回收效率仍然有限。
因为烟气热能回收的普遍要求是大于100摄氏度,所以对于烟气的热能回收,也是普遍以100摄氏度为下限。也就是说,当对150摄氏度的烟气进行热能回收,至使温度降低到100摄氏度时,剩余的能量将难以继续回收。
按照热力学而言,即使环境温度在40摄氏度的夏天,也烟气温度与环境也有60摄氏度的温差。回收50摄氏度能量,缺浪费60摄氏度能量,浪费的能量在100%以上。
如果能实现大规模的低温能量回收,将为工业企业节省大量能耗。对中国工业企业而言,每年节省的电费将达到千亿人民币以上的数量级。对环境降温、二氧化碳减排、减缓全球变暖,也更是具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供低沸点工质循环发电系统,以解决上述至少一个技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
低沸点工质循环发电系统包括一发电系统,其特征在于,所述发电系统采用流体发电系统;
所述流体发电系统设置有流体流入口和流体流出口;
还包括一加热换热器和一降温换热器;
加热换热器的出口,联通流体流入口;
流体流出口联通降温换热器的进口;
加热换热器的进口和一降温换热器的出口联通;
进而形成一包括,发电系统、加热换热器和一降温换热器,在内的封闭的循环系统;
在封闭的循环系统内充入沸点低于80摄氏度的低沸点流体。
通过上述设计,在低沸点流体(可以是液体形态,也可以是气体形态)流经加热换热器时温度增加,体积膨胀,进而进入流体发电系统,推动流体发电系统发电。
在流体发电系统流出的流体,进入降温换热器,进行降温,进而使流体的体积降低,以便于再次进入加热换热器中,并且产生更大的压力差,便于更强力的推动流体发电系统产生更多电能。
至于驱动低沸点流体流动的动力,可以是降温换热器位置高于加热换热器,利用重力差促进转换为液态的低沸点流体流动到加热换热器。这种结构,要求低沸点流体在降温换热器中相变为液态。
并且需要在降温换热器与加热换热器之间设置止回阀。避免液态的低沸点流体气化后,压强增强产生逆流。进而使气化后的气体,尽量多的流经流体发电系统。
还包括一增压系统,发电系统的流体流出口通过增压系统,连接到降温换热器的进口;
发电系统的流体流出口流出的气体,经过增压系统增压后,再流入降温换热器;
发电系统的流体流出口与增压系统之间,再安装一个前置散热器;
流体发电系统排出的流体,经过前置散热器降温,将部分热量散发后,再流入增压系统,进行加压;
增压系统提供流体从降温换热器向加热换热器方向的流动动力。
降温换热器通过限流阀与加热换热器联通。
通过限制液化的低沸点流体,流入加热换热器的流速,使降温换热器中维持相对高压。使压缩能力或液化能力增强。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明的另一种结构示意图。
图3为本发明的再一种结构示意图。
图4,为一种整体结构透视示意图;图5,为滑动前进的磁体结构示意图;
图6,为至少两层循环管道结构的示意图;图7,为至少两块磁体的从动磁体机构剖面示意图;
图8,为圆台形主动磁体机构的示意图;图9,为机械按键联动关系图;
图10,为弹性环的一种结构示意图;图11,为循环管道与滚轮的配合示意图(省略主动磁体机构);
图12,为一种阀门结构示意图;图13,为一种环式发电系统整体结构示意图;
图14,为一种阀门开启状态示意图;图15,为一种辅助线示意图;
图16,为一种主动磁体机构与从动磁体机构的磁体排布结构拆解示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1,低沸点工质循环发电系统包括一发电系统,发电系统采用流体发电系统h1;流体发电系统h1设置有流体流入口h11和流体流出口h12;还包括一加热换热器h2和一降温换热器h3;加热换热器h2的出口,联通流体流入口h11;流体流出口h12联通降温换热器h3的进口;加热换热器h2的进口和一降温换热器h3的出口联通;进而形成一包括,发电系统、加热换热器h2和一降温换热器h3,在内的封闭的循环系统;在封闭的循环系统内充入沸点低于80摄氏度的低沸点流体。
通过上述设计,在低沸点流体(可以是液体形态,也可以是气体形态)流经加热换热器h2时温度增加,体积膨胀,进而进入流体发电系统h1,推动流体发电系统h1发电。
在流体发电系统h1流出的流体,进入降温换热器h3,进行降温,进而使流体的体积降低,以便于再次进入加热换热器h2中,并且产生更大的压力差,便于更强力的推动流体发电系统h1产生更多电能。
至于驱动低沸点流体流动的动力,可以是降温换热器h3位置高于加热换热器h2,利用重力差促进低沸点流体流动。这种结构,要求低沸点流体在降温换热器h3中相变为液态。
并且需要在降温换热器h3与加热换热器h2之间设置止回阀ha。避免液态的低沸点流体气化后,压强增强产生逆流。进而使气化后的气体,尽量多的流经流体发电系统h1。
在降温换热器h3中液体增多,加热换热器h2压力降低时,重新打开止回阀ha。
这一过程可以是由一控制系统自行控制。
本专利中所讲的各种物质的沸点数据,是指学术或技术研究中,作为技术参数的常压下的沸点数据。并非是在本专利中的封闭的循环系统中运行过程中的沸点数据。
采用沸点低于80摄氏度的低沸点流体,可以保证在加热换热器h2所处的外部低温环境(热源hb)低于100摄氏度时,低沸点流体仍然可以是气态形式存在,具有推动流体发电系统h1驱动的潜力。并且考虑了高压环境下,沸点升高的问题。将沸点进一步设置到远远低于100摄氏度。
进一步,本专利中的,低沸点流体选用,沸点低于加热换热器h2所需要接通的热源hb的温度,高于降温换热器h3所需要接通的环境温度。
低沸点流体选用,沸点低于70摄氏度,高于30摄氏度的低沸点流体。
发明人考虑到本专利的封闭的循环系统中,大部分位置的压强会大于标准大气压,因此低沸点流体在内部的沸点会有所升高。
选用沸点,在30~70摄氏度之间的低沸点流体。适用于我国大部分地区大部分时间环境温度都低于30或者35摄氏度以下的环境。而工业废水、废气、烟气等热源hb,很多都高于70摄氏度。
尽量保证,低沸点流体在降温换热器h3和加热换热器h2,中尽量多的发生相变。产生远大于空气压缩和膨胀的热能释放和吸收。
本专利具有如下的工作过程。
首先,低沸点流体在加热换热器h2中,通过外部的热源hb进行加热,加热后的低沸点流体受热膨胀,产生压力;在压力的作用下,流入流体发电系统h1,推动流体发电系统h1发电,输出电能;低沸点流体流出流体发电系统h1后,通过降温换热器h3进行冷却,体积缩小;体积缩小后的低沸点流体,再次流入加热换热器h2中,进行下次循环。
这个过程中,因为是封闭环境,所以低沸点流体不对外流失。为选用比水更加易于通过热胀驱动流体发电系统h1的工质(工作介质),提供了可行条件。
如果采用的是传统的用水作为工质的系统,采用的却是其他低沸点流体作为工质,将会因为工质的消耗,造成成本大大增加。本专利则避免了这种成本增加的问题。
低沸点流体优选,工作中,在加热换热器h2中转化为气态,在降温换热器h3中转化为液态形式的流体。
或者说,低沸点流体优选的流体符合如下条件,工作中,在加热换热器h2中温度高于加压状态下的沸点,转化为气态;在降温换热器h3中温度低于加压状态下的液化温度,转化为液态。从加热换热器h2和降温换热器h3中,进行不同形式的流体相变形态转化。
更进一步,低沸点流体优选,采用沸点大于30摄氏度,低于80摄氏度的流体。
以便于在自然环境温度中,处于液体状态,在低温的热源hb环境中处于气体状态。
也就是说,在加热换热器h2中经过需要热能回收的热源hb(特别是低于100摄氏度的低温的热源hb)进行加热后,产生相变,产生气化。鉴于一般情况下,我国普遍的环境温度大部分时间都低于30摄氏度,在降温换热器h3中通过外界环境hc进行降温(比如水、空气等),重新产生相变转化为流体。
因为相变产生的分子间作用力和分子间距离变化比例,远远大于气体压缩产生的分子间作用力和分子间距离变化比例。所以,本专利通过选择设置相变流体,产生更大的体积变化,产生更大的压力差,使对流体发电系统h1的推动更加高效。
另外,相变过程中吸入和释放的能量,都远远大于仅仅是进行体积压缩和膨胀过程中吸收和释放的能量。具有强大的多的热交换能力。
更进一步,将低沸点流体采用沸点大于34摄氏度,低于80摄氏度的流体。
以适应我国大部分地区的,绝大部分时间都低于34摄氏度的环境特点。
低沸点流体可以选用乙醚、戊烷、二氯甲烷、二硫化碳、丙酮、五氟丙烷,中的至少一种的复合流体(混合工质)。
本专利发明人还注意到,在封闭的循环系统中,大部分区域的压强都大于外界大气压,其中的低沸点流体的沸点其实会高于常压下的沸点。
在运行中,加热换热器h2中,丙酮沸点在压力作用下,有些阶段的沸点可能会实际上上升到60摄氏度以上。
也就是说,对于一些低于60摄氏度的低温的热源hb难以进行发电利用。
但是复合工质中的丙酮、五氟丙烷,在降温换热器h3更容易产生逆向的相变,由气态重新转换为液态,启动高效的放热效能。更加迅速的将热能释放到外界环境hc。散热效率大大提高。
本专利中,发明人有意放弃一些低于60摄氏度的低温的热源hb的能量回收,大大降低了能量回收的温度范围空间。通过放弃大量的能量回收空间,换取降温换热器h3中的高速相变,进而获取更高效的热交换速率。使本专利中的低沸点工质循环发电系统具有更加高效的发电效率。
是通过降低热能回收比例,换取提升系统工作稳定性、发电效率提高、降低设备体积和成本、提高环境适应性,的方案。
在这个方案下,加热换热器h2和降温换热器h3都可以体积更小,结构更简单。对外界环境hc的温度要求也大大降低。即使是在夏季,降温换热器h3一侧的外界环境hc(气温或水温)达到40摄氏度以上时,仍然可以运行。
本专利中,对于降温换热器h3向加热换热器h2方向的流体流动,可以设置泵,进行驱动。
低沸点工质循环发电系统具体实施一:
还包括一增压系统,发电系统的流体流出口通过增压系统,连接到降温换热器的进口;
发电系统的流体流出口流出的气体,经过增压系统增压后,再流入降温换热器;
发电系统的流体流出口与增压系统之间,再安装一个前置散热器;
流体发电系统排出的流体,经过前置散热器降温,将部分热量散发后,再流入增压系统,进行加压;
增压系统提供流体从降温换热器向加热换热器方向的流动动力。
参照图2,还包括一增压系统h4,发电系统的流体流出口h12通过增压系统h4,连接到降温换热器h3的进口。
在加热换热器h2接入的热源hb高于80摄氏度时。因为封闭的循环系统内充入的是沸点低于80摄氏度的低沸点流体,所以经过加热换热器h2后是气体形态。
在加热换热器h2接入的热源hb低于80摄氏度时,选用沸点低于热源hb温度的低沸点流体即可。
发电系统的流体流出口h12流出的气体,经过增压系统h4压缩后,再流入降温换热器h3。
在常规设计中,我们知道增压系统h4是一个耗电的设备。采用低温的热源hb进行发电,本身发电效率就不是很高,再增加一个耗电量相对较大的增压系统h4,更是会损耗本就不多的电能,进一步降低发电效率和能量转化率。
本专利中却克服了本领域技术人员的技术偏见,增加了额外耗电的增压系统h4,取得了意想不到的技术效果。
这个过程中,由于添加了增压系统h4,一是可以降低了流体流出口h12的压强,使流体流速更快,进而发电系统的发电效率更高;二是增压后降温换热器h3内的温度会比不增压的情况下更高。
因为降温换热器h3采用外部环境进行降温,而外部环境的温度很难受到控制,比如外部环境可以是大气或者水源。
在降温换热器h3内的流体温度相对较低时,则难以提高与外部环境的热交换速度或效率。
本专利中,通过加压使降温换热器h3内的流体温度相对升高,则更加便于与外部环境进行热交换,从而提高了热交换速度和效率。
对于本领域技术人员而言,往往认为,根据能量守恒,通过温度升高所增加的热交换能量,仅仅是来自于增压系统h4的机械能输送部分。因此并不能相较于原有的气体的自然的热能耗散方式,产生额外的能量,甚至都不能提高热能的耗散效率。因此增加增压系统h4不但是毫无意义的累赘,而且还增加了成本,增加了不必要的能耗。
但是,本专利发明人却克服了本领域技术偏见,通过本发明设计获得了意想不到的技术效果。
专利发明人发现,增加增压系统h4后,所增加的热交换的能量远远大于了增压系统h4的机械能输送。而且,因为热交换中的能量只是在低沸点流体与外界环境hc之间进行传递,几乎并没有产生新的能量,因此并不违背能量守恒定律。又因为低沸点流体的温度高于环境温度,所以能量交换过程中,并没有违背热力学第二定律。
综上,本专利中的设计方案,通过较小的机械能进行气体压缩后,产生了远大于所输入的机械能的热能交换。为接下来的驱动发电工作,提供了更高的能效准备。相对于不增加增压系统h4的系统,可以获得更多的电能输出。
在设置有增压系统h4的机构中,由增压系统h4提供流体从降温换热器h3向加热换热器h2方向的流动动力。可以省去泵的设置。更是降低了成本的增加程度。
进一步,为了获得更高的工作能效,在增压系统h4之前,再安装一个前置散热器h41。使流体发电系统h1排出的流体,经过初步降温,将部分余热散发到环境中后,再流入增压系统h4,进行压缩。降低压缩难度,并提高热交换效率。
降温换热器h3通过限流阀与加热换热器h2联通。
通过限制液化的低沸点流体,流入加热换热器h2的流速,使降温换热器h3中维持相对高压。使压缩能力或液化能力增强。
限流阀为一流量可控的电子控制限流阀he。
低沸点工质循环发电系统设置有一控制系统。控制系统通过对电子控制限流阀he的流量控制,适时控制电子控制限流阀he两侧的压强。
增压系统h4采用一具有功率调整系统的增压系统h4,功率调整系统连接有一用于检测流体发电系统h1的流体流出口h12处气压的压力传感器。
控制系统,通过压力传感器检测流体流出口h12处气压调整增压系统h4的工作强度。
比如,可以是,在流体流出口h12处气压降低到一设定的阈值时,功率调整系统降低增压系统h4的工作功率;
在流体流出口h12处气压升高到另一设定的阈值时,功率调整系统升高增压系统h4的工作功率。
功率调整系统优选为变频控制系统。以进行高速响应。
对于热源hb与外界环境hc(大气温度、水温)温度相差较少,热交换难度较大,发电功率交底,难以驱动流体发电系统h1工作时。
在控制系统的控制下,限流阀先关闭,在压力传感器检测到的压力低于一设定阈值时,开启限流阀。
这个过程中,限流阀关闭后,首先降温换热器h3内的压强会显著增加,低沸点流体充分压缩甚至相变,充分放热;等到放热充分,打开限流阀,低热量的低沸点流体充入加热换热器h2,因为自身产生的低压低温,迅速吸热膨胀,驱动流体发电系统h1工作。
特别适用于低温的热源hb在环境温度较高时的热能回收发电。
因为上述设计中,流体发电系统h1的驱动作业存在间断性,因此在叶轮与驱动轴之间可以设置离合器,如采用超越离合器。
进一步,在控制系统的控制下,限流阀打开后,在压力传感器检测到的压力高于一设定阈值时,关闭限流阀。
重新为降温换热器h3内的低沸点流体进行加压,并且可以限制加热换热器h2内的低沸点流体受热增压后回流。
低沸点工质循环发电系统具体实施二:
参照图3,对于不安装增压系统h4的设计,可以采用以下结构。
为了更好的对低温的热源hb中的热能进行回收发电,还进行如下设计。
在降温换热器h3和加热换热器h2之间设置有一流体泵hf,和一受控的阀门,称为流通阀门hf1;
在加热换热器h2后方设置有另一受控的阀门,称为驱动阀门hg;
两个阀门连接到对其进行控制的一控制系统。
通过控制系统,控制两个阀门的开关。
允许采用具有止回功能的流体泵hf,同时替代流体泵hf和流通阀门hf1两个部件。
在加热换热器h2内压力过低时,控制系统关闭两个阀门。待压力升高,特别是流通发电系统两侧的压力差升高后,开启两个阀门。
在热源hb与外界环境hc温差较低,难以驱动流体发电系统h1高效运转时,通过能量蓄积,增强驱动力,实现高效运转。
在流体发电系统h1的流体流入侧的管路中安装有一压力传感器,称为高温侧传感器;
在流体发电系统h1的流体流出侧的管路中安装有一压力传感器,称为低温侧传感器;
高温侧传感器和低温侧传感器,均连接到控制系统。为控制系统提供气压数据。以为实施控制,提供数据支持。
高温侧传感器和低温侧传感器,分别用于检测流体发电系统h1前方的压力和后方的压力。安放位置可以比较灵活。
优选为,高温侧传感器设置在流通阀门hf1与驱动阀门hg之间;低温侧传感器设置在流体发电系统h1与流通阀门hf1之间。
高温侧传感器和低温侧传感器之间的压力差达到设定阈值时,控制系统打开驱动阀门hg。
在驱动阀门hg刚刚打开时,可以先不开启流通阀门hf1。避免逆向流动,浪费驱动能量。
在高温侧传感器和低温侧传感器之间的压力差减小到另一阈值时,可以在开启驱动阀门hg的同时再开启流通阀门hf1。在流体泵hf的驱动下为加热换热器h2进行低沸点流体补充。
在高温侧传感器和低温侧传感器之间的压力差继续减小更小的一阈值时,则先关闭驱动阀门hg,通过流体泵hf为加热换热器h2充入更多的低沸点流体;然后关闭启流通阀门hf1。进行下一轮循环。
加热换热器h2的换热机构上可以设置有蓄热机构。
在关断阀门时,蓄热机构被加热,蓄积热量。以便于下次阀门打开时,高效的释放热量。
相对于传统的,仅仅利用需要热能回收的热源hb自然加热的方案,供热会更加稳定。提高热存储和释放的稳定性。
比如在相对低温的烟气作为热源hb,进行加热中,工质很难达到高温。但是本专利中,使热源hb先加热蓄热机构。再利用蓄热机构蓄积的热量,加热工质,则可以使工质迅速稳定的工作在高温环境下。
蓄热机构可以是金属块、容纳有液体的容纳机构等,具有蓄热能力的结构。
流体发电系统h1可以膨胀机或汽轮机,进行发电。
膨胀机可以采用透平膨胀机、活塞膨胀机、向心式膨胀机中的一种。
汽轮机可以采用轴流式汽轮机。
增压系统h4可以采用压力泵、压缩机等增压系统。
压缩机可以采用,往复式(活塞式)压缩机,回转式(旋转式)压缩机,(涡轮式、水环式、透平)压缩机,轴流式压缩机,喷射式压缩机及螺杆压缩机等各种型式。
低沸点工质循环发电系统具体实施三:
参照图4、图13,流体发电系统h1,包括一磁体机构,以及一允许磁体机构循环移动的循环管道3,磁体机构称为主动磁体机构1;主动磁体机构1包括永磁体、软磁体、电磁铁中的至少一种磁性构件;循环管道3上设置有一流体流入口h11和一流体流出口h12;流体流入口h11和流体流出口h12之间,设置有一阀门4;阀门4在闭合后阻碍,流体流入口h11的流体流向流体流出口h12流通,为控制流体流通的阀门4;主动磁体机构1为,受到流体流入口h11输入的流体驱动前进的机构;阀门4的导通状态的开口的形状,为允许主动磁体机构1通过的形状;还设置有一向外界输出动力的动力输出驱动装置;动力输出驱动装置设置有,与主动磁体机构1通过磁力联动的磁体机构,称为从动磁体机构2。动力输出驱动装置连接到发电机8的转子。通过动力输出驱动装置驱动转子转动,实现发电。
在主动磁体机构1,位于流体流入口h11前方,且位于流体流入口h11和流体流出口h12之间的位置时,主动磁体机构1处于,阻碍流体流入口h11进入的流体流向流体流出口h12流动的状态。
使用过程中,给流体流入口h11通入流体,循环管道3是流体流通的通道;在流体的推动下主动磁体机构1顺着循环管道3,向流体流出口h12方向移动;主动磁体机构1运动过程中,通过触发机械机构或电动机构,使阀门4在,主动磁体机构1到达阀门4处时,保持阀门4开启;主动磁体机构1通过阀门4,并路过(跨过、越过、经过)流体流入口h11后,重新被流体推动移动,形成循环的移动过程;在主动磁体机构1被流体推动运动的过程中主动磁体机构1带动从动磁体机构2运动,进而带动动力输出驱动装置,向外输出动能。
动力输出驱动装置连接到发电机8的转子。通过动力输出驱动装置驱动转子转动,实现发电。动力输出驱动装置设置有用于输出动力的转轴,作为动力输出轴。通过动力输出轴与外部需要驱动的设备连接,动力输出轴可连接发电机,也可连接其他需要驱动的设备。
应当注意,“路过”并不是进入,可以是指,跨过、经过或者越过。阀门4开启,可以是在主动磁体机构1路过流体流出口h12之前,也可以是路过流体流出口h12之后。
名称“流体发电系统h1”中的“环式”,是指主动磁体机构1在循环管道3中循环运行。
鉴于磁场在空间中具有流动性和叠加性,本专利中所讲的,永磁体、软磁体、电磁铁,允许是几个个体的组合。
主动磁体机构1可以是单个的磁体(磁性构件),可以是永磁体、电磁铁或软磁体,也可以是组合的结构。比如可以是钢材料包裹的永磁体,再比如可以是几个永磁体的组合体,可以是几个软磁体的组合体,或者是永磁体与软磁体的其他形式的组合体。
主动磁体机构1还可以装载有磁性构件的结构体,比如,钢结构体、铁结构体、铝结构体、铝合金结构体、塑料结构体、特氟龙结构体,等。
参照图4、5、11,在这些结构体上,可以设置力学修正的物理结构,还可以装配,滚轮b1、滚珠等力学结构,或辅助结构。
本专利中的前方和后方,是以流体驱动的,处于此处的主动磁体机构1的运动方向为视角基准。比如流体流入口h11的前方,就是主动磁体机构1经过(路过)流体流入口h11后,继续前进的方向。
比如流体流入口h11的后方,就是主动磁体机构1经过(路过)流体流入口h11后,继续前进的反方向。那么,以较近的关系确立方向,阀门4就是在流体流入口h11的后方。
发电机8可以采用内转子发电机,也可以采用外转子发电机。
动力输出驱动装置包括一动力联动机构81,动力联动机构81可以是一转动机构,动力联动机构81联接到从动磁体机构2。
转动机构上的从动磁体机构2的转动半径,大于转子的转轴的半径。但并不需要大于外转子的半径。从动磁体机构2中的磁性部件,可以是软磁体、永磁体、电磁铁中的一种,或者一种以上的组合体。
转动机构可以是可转动的转盘、转轮或者连杆。转动机构与发电机8的转子联动。
驱动转子转动的动力输出驱动装置可以包括一变速系统。优选为提高发电机8转速的变速比例的变速系统。
以便于在从动磁体机构2转动较少圈数时,发电机8转子可以转动更多圈数,提高发电机8转子转速。进而,允许在从动磁体机构2运动速度较慢时,输出较强的电能。
通过变速系统,降低从动磁体机构2和主动磁体机构1的转速,从而降低离心力、降低摩擦、降低阀门开合次数、降低跨越流体流出口h12造成直接排气的次数,进而可以提高设备使用寿命,并且提高能量转化效率。
进一步优选为,驱动转子转动的动力输出驱动装置可以是一变速比大于10的变速系统。从动磁体机构2转动一周,动力输出驱动装置驱动发电机的转子,转动10周以上。
保证主动磁体机构1在转速不高的情况下,良好的输出电能。
进一步优选,驱动转子转动的动力输出驱动装置可以采用一变速比大于5小于300,的变速系统。从动磁体机构2转一周,动力输出驱动装置驱动发电机的转子,转5~300周。
保证主动磁体机构1转速不高,且转动阻力并不太大的前提下,良好的输出电能。并且通过控制变速比,降低变速系统的复杂度,提高可靠度。
与主动磁体机构1通过磁力联动的从动磁体机构2,可以是通过相互吸引力完成磁力联动,也可以是通过排斥力完成磁力联动。
循环管道3的内壁,可以是截面为圆形,如正圆形或椭圆形,的圆管状结构,也可以是截面为三角形或四边形的多边形管状结构。为多边形管状结构时,优选各个边的连接处采用弧形衔接。
循环管道3允许通过自身以外的连接段接入阀门4结构。以便于阀门4结构独立生产。易于通过模块化,降低生产难度。从结构上更加简单、更容易维护和维修。
从动磁体机构2与循环管道3外通过滚动部件连接。比如,从动磁体机构2通过滚动系统,连接到循环管道3外。
比如,可以在从动磁体机构2中装上滚珠、滚轮中的至少一种滚动部件,并且滚动轨迹沿着循环管道3外侧。
进而使两者可以得到相对固定,又可以用滚动摩擦,降低摩擦力,降低磨损。更容易允许依照循环管道3可能的不规则的形状,匹配从动磁体机构2的运行轨迹。
没有透平机、膨胀机、汽轮机中的叶片、涡盘、螺杆等精密的高速旋转或者精密啮合的构件,因此允许含有杂质的不太纯净的气体进入,相对于传统的流体发电系统h1而言,对气体的成分要求大大降低。对气体质量的要求,远远低于传统的膨胀机、汽轮机和透平机。
本专利中的技术方案,并不是如同透平机一样利用大流量流体高速冲击的反作用力推动,所以在接入大流量气体源时,允许在通过降低流体流量,避免冲击的同时,维持发电。
也允许,增加流体流入口h11进气的面积,在降低气体流速的同时,保证大流量,避免冲击的同时,维持大功率发电。而且因为是通过扩大流体流入口h11增加流量的方式,降低气体流速,并不消耗额外的机械能。可以保证发电效率。
以上技术方案,也不是如同膨胀机一样利用维持高压力的,流体的压力推动高速转动,所以在通入高压气体时,允许通过降低流体流量,降低压力,避免冲击的同时,维持发电。
因为本专利中,设置了循环管道3,允许循环管道3相对较长,流体可以在循环管道3中进行较多蓄积,因此具有对高压气体的强缓冲能力、对低压气体的强蓄积能力。
也就是说,本专利中的技术方案,可以良好的在高压气体环境中运行,也可以在低压气体环境中运行。可以良好的在大流体流量的环境中运行,也可以在小流体流量的环境中运行。对气压环境和流量的的适应性,远远大于传统的透平机、汽轮机和膨胀机。
又由于本专利中的循环管道3,可以在较为低的成本的情况下,设计的远远大于传统的透平机和膨胀机的工作空间的气体膨胀空间,所以循环管道3中的气体允许进行长时间的大行程膨胀,在持续做功的情况下,膨胀到更大的多的空间,为膨胀过程中进行补热,实现等温膨胀或接近于等温膨胀提供了优良条件。因此允许具有比传统的透平机和膨胀机更高的能量转化率。设定为恒温30摄氏度恒温膨胀。
基于不同的驱动机理,本专利的能量转换公式推导如下:
L:为主动磁体机构1的行程距离;P:为主动磁体机构1两侧的压强差;P1:为进气口气压;P2:为出气口气压;V2:为出气口气压下的体积;P(标准):为标准大气压;V(标立方小时流量):为1小时时间的注入循环管道3内的气体的标况(1个大气压0摄氏度)体积;S(面积):为主动磁体机构1的承压面积;t:为出气口气体温度。
根据:能量公式:E=FL(一般写作E=FS,但为了避免和面积S(面积)混淆,将行程距离标识为L);压力公式:F=S(面积)×P
得到:E=FL=(P1-P2)S(面积)L=(P1-P2)×V2
但是鉴于固定量的气体,膨胀过程中,压强P并非常量,会逐步线性减小,所以取(P1-P2)/2作为做功过程中的平均压强,得到:E=(P1-P2)/2×V2
根据:理想气体定律pv=nRT,将V(标立方小时流量),换算成温度t压强P2下的V2
得到,标准压强下,温度t下V(标立方小时流量)的气体体积Vt:Vt=V(标立方小时流量)(1+t÷273);
相同温度t下:P2×V2=Vt×P(标准)
得到:V2=P(标准)×Vt÷P2=P(标准)V(标立方小时流量)(1+t÷273)÷P2
得到每1小时气体输出势能计算公式:
E=(P1-P2)/2×V2=(P1-P2)/2×P(标准)V(标立方小时流量)(1+t÷273)÷P2
根据:功率关系:1kw·h=1000w×3600s=3,600,000J;
E为一小时气体势能的转换能量,则降压过程能量功率W计算公式:
W=E÷(3.6×106)=(P1-P2)/2×P(标准)V(标立方小时流量)(1+t÷273)÷P2÷(3.6×106)
根据公式计算出如下对照表:
计算结果,在大流量低压段,远远优于,螺杆机、涡轮机,等设备的能量转化率。具有比传统的透平机和膨胀机更高的能量转化率。
还设有一润滑油供应系统,润滑油供应系统包括储油装置,储油装置连接一供油管路,供油管路连接一用于涂抹润滑油的涂油部件7;涂油部件7设置在循环管道3的通道内。
在主动磁体机构1通过涂油部件7时,可以对主动磁体机构1进行涂油,降低摩擦力。因为涂油部件7设置在通道内,所以可以在工作中进行涂油,不需要停机。
在主动磁体机构1通过涂油部件7时,对主动磁体机构1进行涂油,形成油封。使通过主动磁体机构1侧面流失的流体更少,能量的利用效率更高。
涂油部件7优选为设置在流体流出口h12与阀门4之间。避免涂油部件7承受高压或高速流体,避免润滑油被反向推回,也避免润滑油被吹入流体,保证涂油效果也避免润滑油浪费。
进一步优选为设置在流体流出口h12与阀门4之间的上方。可以利用重力使润滑油自动下滑,而不需要各向涂抹。
还可以,润滑油供应系统设置有控制是否涂油的电动控制系统。通过电动控制系统控制是否涂油。
循环管道3外设置有用于加热的换热系统。
为流体膨胀所降低的温度,提供热量补充,使膨胀体积进一步增加,输出更多能量。
进一步优选为,所述循环管道3外设置有与加热换热器h2的加热流体管路联通的换热系统。
用加热换热器h2的加热流体管路内的流体的残余热量为循环管道3内的流体加热。实现热能的再次利用。
流体发电系统h1可以采用自加热系统。自加热系统,其特征在于,包括一磁体机构,以及一允许磁体机构循环移动的循环管道3,磁体机构称为主动磁体机构1;主动磁体机构1包括永磁体、电磁铁中的至少一种磁性构件;循环管道3上设置有一流体流入口h11和一流体流出口h12;流体流入口h11和流体流出口h12之间,设置有一阀门4;阀门4在闭合后,阻碍流体流入口h11的流体向流体流出口h12流通,为控制流体流通的阀门4;阀门4的导通状态的开口的形状,为允许主动磁体机构1通过的形状;循环管道3设置有,利用磁性构件磁场变化进行加热的金属导体。
在磁性构件,永磁体或电磁铁,在循环管道3内受到气体驱动,移动时,金属导体周围的磁场会发生变化,进而产生电流,进而发热。
高压气体,在循环管道3内推动主动磁体机构1运动,是一个气体膨胀的过程,气体膨胀过程中会变冷。上述用于加热的金属导体,可以避免循环管道3内过冷,造成部分气体液化,甚至固化,降低动能输出。另外,通过用于加热的金属导体,还可以起到对通道内的流体,进行升温,提高膨胀力度,进而提高动能输出效率的作用。
上述设计中,没有引入额外的热源,也没有通过发电机进行供电,所以具有结构简单、没有中间能量损坏,发热效率高的特点。
优选为,循环管道3设置有至少一段金属管,以金属管作为加热用的金属导体。
可以是,循环管道3内衬金属层,由金属层形成金属管,或者循环管道3采用金属管。
采用,磁性构件穿行的金属管,可以产生更多的电流。
或者,循环管道3设置有至少一感应线圈,以感应线圈作为加热用的金属导体。
主动磁体机构1中,设置至少两个磁性构件,且至少两个磁性构件的磁极方向不同。以便在主动磁体机构1经过金属导体时,产生更快、更大的磁场变化,产生更多的热能。
循环管道3的流体流入口h11,连接有一用于控制从加热换热器h2流入流体的受控流体阀;还包括一控制电路,控制电路控制连接受控流体阀。
通过受控流体阀,控制进入流体流入口h11的进气量。或者控制流体是否继续流入循环管道3。
应当注意,本专利中多次提到控制电路,主要是指,实现所需的控制功能的电路系统,不限于特指一个部件。专利中提到的多个控制电路,可以是一套统一的电路系统,也可以是多个相对独立的控制电路。控制电路连接有一检测主动磁体机构1运行状况的传感器。
根据主动磁体机构1运行状况在内的信息,控制进流体量或进液量,以使主动磁体机构1稳定的运行在合适的状态。检测主动磁体机构1运行状况的传感器可以是检测速度的传感器。检测速度的传感器可以用光学传感器实现,也可以用霍尔传感器实现。
采用如下运行方法:
流体发电系统h1采用脉动式流体供应的运行方法;
对流体流入口h11一次流入循环管道3的流体量,进行限制供应;
流体流入口h11一次循环中,流入循环管道3的流体量达到限制供应的设定值后,停止或减少供应;
且,主动磁体机构1(正常运行时)经过,小于循环管道3三分之二长度之前,开始限制供应流体;
待主动磁体机构1经过阀门4之后,进入下一次循环,流体流入口h1再次供应流体,达到供应量后再次停止或减少供应。
本专利所讲的限制供应,包括但不限于完全关停(停止供应),也包括减少供应量,但不完全关停。
优选为,限制供应的方式,为减少供应量,但不完全关停供应。
采用减少供应量的方式,可以降低阀门的设计精度、降低使用中的磨损程度、降低阀门的应力强度。
为循环管道3内的流体,留出足够的膨胀空间。允许流体流入口h11输入更高压力气体的同时,允许流体流出口h12输出更低压力的气体。有助于提高能量转化率。
还设有一检测循环管道3内压力的压力传感器,控制电路连接压力传感器。可以是在循环管道3内气压达到设定指标后,关闭受控流体阀。
还设有一流体流入口h11流入气量的流量传感器,控制电路连接流量传感器。可以是在一次,循环管道3输入流体流量,达到设定值后,关闭受控流体阀。为循环管道3内的已有气体,留出足够的膨胀空间。提高能量转化率。
如果不停的通过加热换热器h2输入流体,则会造成循环管道3一直处于高压状态,流体流出口h12的压力也会持续较高。存在能量浪费。
上述设计,为循环管道3内随流体流入的液体蒸发、气体吸热持续膨胀,等释放动能的过程,提供了空间和有利条件。为充分的将能量转化为电能,提供了有利机制。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施一:
从动磁体机构2从至少一侧通过磁力吸住循环管道3内的主动磁体机构1。动力联动机构81(如转动机构)将从动磁体机构2的转动轨迹限定在,允许与主动磁体机构1的转动轨迹吻合。比如,循环管道3为圆环形状,则动力联动机构81(如转动机构)将从动磁体机构2的转动轨迹限定在,允许为吻合的圆环形状。
再进一步,动力联动机构81(如转动机构)通过一在转动半径方向可活动的可活动部件82,连接到从动磁体机构2。进而允许从动磁体机构2的转动轨迹,不限于标准的圆环形。可以是椭圆,甚至是其他形式的形状。这一设计,可以降低对循环管道3形状的要求。这样一来,就允许循环管道3采用椭圆,甚至是其他形式的形状。并且对循环管道3的加工精度要求降低。
动力联动机构81还设置有一拉力朝向循环管道3的圆心方向的弹性拉力机构,所述弹性拉力机构一端拉住从动磁体机构2。
消除从动磁体机构2的一些离心力对循环管道3的挤压。
更进一步,动力联动机构81(如转动机构)与从动磁体机构2之间,还设有存在转子轴向方向活动幅度的活动部件。进而允许从动磁体机构2的转动轨迹,超越平面。进一步降低对循环管道3形状的要求,允许循环管道3在立体形状上进行建造。活动部件可以是转轴、伸缩机构,或者其他。
更进一步,动力联动机构81(如转动机构)通过一在转动半径方向可伸缩的,可活动部件82连接到从动磁体机构2;并且,动力联动机构81(如转动机构)与从动磁体机构2之间,还设有存在转子轴向方向活动幅度的活动部件。允许循环管道3建造成复杂立体形状。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施二:
参照图7,从动磁体机构2包括至少两块磁体,至少两块磁体至少设置在循环管道3的至少两个侧面;至少两块磁体,均对主动磁体机构1产生相同的作用力(同为斥力或同为吸力);从而在保证动磁体机构和主动磁体机构1,完成有力的磁力联动关系的同时,避免主动磁体机构1因为一侧的吸力或者斥力过强,与循环管道3的内壁,产生过强的压力,进而避免产生过强的阻力,从而降低能量损耗,以及降低摩擦对设备的磨损。
至少两块磁体,均对主动磁体机构1产生相同的作用力,且力量相差小于30%,或者,力量相差小于主动磁体机构1重力的两倍,中的至少一种方案。
从动磁体机构2设置在至少两个侧面的磁体,可以是软磁体、电磁铁也可以是永磁体。
若采用永磁体,则可以选用磁极方向沿着运动方向的磁极设置,也可以选用磁极方向垂直运动方向的磁极设置。
从动磁体机构2的两个磁性部件,通过导磁部件进行磁场联通。两个磁性部件与导磁部件,可以采用一体化的永磁磁性结构。
这样一来,可以使主动磁体机构1中的永磁体(以图7中主动磁体机构1中的方框示意)的更多的磁场,可以更多的通过两个磁性部件,通过导磁部件进行磁场联通,进而对两个磁性部件产生更大的磁力。
更进一步,两个磁性部件与导磁部件,采用一体化结构。即,两个磁性部件与导磁部件,是一体化成型的磁性部件。可以是软磁部件,也可以是永磁部件。
参照图7,以下,以从动磁体机构2的磁性部件采用永磁体21为例,进行说明。
从动磁体机构2包括至少两块永磁体21,至少两块永磁体21至少设置在循环管道3的至少两个侧面;至少两块永磁体21的磁性方向相同。
优选为,趋同于循环管道3内部的通道的导通方向。
上述设计中,将至少两块永磁体21的磁性方向趋同于导通方向,也就是与主动磁体机构1的运动方向趋同。至少两块永磁体21至少设置在循环管道3的至少两个侧面,也就是说并不是在一个平面上平行,而是在一个立体空间中的结构。
这样一来,可以使至少两块永磁体21的磁场强度在前后方向上得到,较单块永磁体更长远的磁场延展。实验表明,即使单个条形的永磁体的体积足够大,大到等于至少两块永磁体21的叠加体积,也达不到上述结构的磁场延展性。
上述设计中,主动磁体机构1可以在更远处受到磁场感应力,或者在同样的距离处受到更强的磁场感应力。
从动磁体机构2包括至少两块永磁体21,以及一支架22,至少两块永磁体21固定在支架22上;在前后方向上,至少两块永磁体21存在至少二分之一的长度的重叠区域。避免至少两块永磁体21因为距离过远,磁场的叠加效果减弱。
可以,支架22上固定有相对设置的两块永磁体21,循环管道3位于两块永磁体之间。
可以是,支架22上固定有两块永磁体21,两块永磁体21的中心,分别向循环管道3中心轴线引垂线,两条垂线构成的夹角,大于46度,小于120度。
优选为,支架22上固定有两块永磁体21,两块永磁体21所在的两个平面的夹角,大于80度,小于110度。形成接近垂直的结构。利于磁场布置,和各个永磁体21均可更加接近主动磁体机构1。
更进一步,优选为,支架22上固定有相对设置的两块永磁体21,循环管道3位于两块永磁体21之间;两块永磁体21之间还设置有一,位于侧面的永磁体21。至少3块永磁体21,对循环管道3形成三面围绕。
支架22上,可以在循环管道3第四面一侧,设置永磁体21,且在第四面留出开口。
通过留出的开口,以便于从动磁体机构2,从循环管道3上滑脱下来,或者是避开流体流入口h11和流体流出口h12。
更进一步,可以设置为主动磁体机构1为磁性方向为前后方向的结构。可以是南极在前,北极在后。也可以反过来。
无论主动磁体机构1与从动磁体机构2的在接近还是远离过程中,吸引力和排斥力,都可以有更好的延展性。可以产生更长远的作用力,或者更强的作用力。
再更进一步,可以设置为主动磁体机构1位于从动磁体机构2的后方,且设置为产生排斥力的磁性排列结构;主动磁体机构1在向前运动时,通过排斥的磁力,推动从动磁体机构2前进。通过排斥的磁力进行推动,而不是吸引,可以减弱主动磁体机构1对循环管道3内部的通道产生的压力,进而可以有效的降低摩擦力。
采用上述结构时优选为,不在主动磁体机构1与循环管道3之间设置滚动部件。
因为采用的是斥力推动,所以即使不设置滚动部件,滑动过程中的摩擦力也并不到。而如果采用的是单侧吸引力拖到的机构,则因为吸引力造成压力,更加需要设施滚动部件,将滑动摩擦转化为滚动摩擦。滚动部件比如可以是,球形滚珠、柱形滚珠、滚轮等。
为了便于生产,从动磁体机构2可以将立体结构包括至少两块永磁体的结构,整合为一体结构的,立体结构的永磁体。
从动磁体机构2的永磁体,可以具有与循环管道3外侧管壁贴合的曲面结构。以便于与循环管道3内的主动磁体机构1,产生更紧密的磁力联系关系,产生更强的磁力作用力。循环管道3外侧管壁贴合的曲面结构,是用于限定形状,并不是说一定要压合在循环管道3外侧管壁上,两者之间可以具有空隙。
比如,采用内壁为圆管结构的循环管道3,主动磁体机构1采用外边缘与循环管道3内壁形状贴合的磁性构件,磁性构件采用永磁体、电磁铁或软磁体;而从动磁体机构2则采用凹面的,与循环管道3外侧管壁形状贴合的弧面结构。
而且,从动磁体机构2,不采用完全包绕循环管道3的结构,从动磁体机构2的结构设置为,避开流体流入口h11。
进而,从动磁体机构2在转动过程中,不会因为流体流入口h11处的管路造成转动障碍。
也可以设置为,在从动磁体机构2,采用完全包绕循环管道3的结构,但在途经流体流入口h11处的位置,设置有可开启的开口部件。
可开启的开口部件,比如可以是一个弹性开口机构。受到流体流入口h11处管路的挤压后,弹性开口机构打开,进而允许从动磁体机构2通过流体流入口h11处管路。
循环管道3中设置有至少两个主动磁体机构1,且两个主动磁体机构为两个相斥的永磁体机构;两个永磁体机构相斥。动力联动机构81联接有至少两个从动磁体机构2,两个从动磁体机构2分别与两个相斥的永磁体机构通过磁力进行连接。
通过设置至少两个相斥的永磁体机构,使至少两者在循环管道3中保持间距。而,至少两个从动磁体机构2分别与至少两个相斥的永磁体机构通过磁力进行连接,则也会使至少两个从动磁体机构2各自保持间距,进而使动力输入相对平衡。也允许更强的动力输入。
更进一步,两个从动磁体机构2均为软磁体,分别与两个相斥的永磁体机构吸合连接。
在主动磁体机构1与从动磁体机构2,因为受力过大,产生脱离后,因为从动磁体机构2均为软磁体,可以更加随意的尽快再次完成磁力联结。
参照图7,还包括有一起到支撑作用的循环管道3支撑系统,循环管道3侧面设置有一固定机构32,通过固定机构32将循环管道3固定在循环管道3支撑系统上;固定机构32不阻碍从动磁体机构2的运动。
循环管道3支撑系统31可以是一个底座,或者是整个设备的外壳、整个设备的骨架。
通过固定机构32将循环管道3悬起(悬挂起或者悬空支撑起),可以使从动磁体机构2有更大的设置空间。
更进一步,固定机构32在距离循环管道3小于0.5厘米的距离内,厚度小于循环管道3的厚度的1.2倍。
这样一来,可以使从动磁体机构2,可以在套接或插接在循环管道3上时,允许探出至少0.5厘米的长度,并允许在至少0.5厘米的长度上设置有永磁体。
固定机构32可以采用片状结构,也可以采用支撑杆(比如钢管、钢条)。上述的厚度,在采用支撑杆时包含了对粗度的含义。
而这至少0.5厘米的长度空间,在设置上永磁体后,对循环管道3内的主动磁体机构1的磁力作用尤其关键。可以更加优化主动磁体机构1的受力均衡度。
因为本专利设计中,要避开流体流入口h11和流体流出口h12,所以从动磁体机构2不便于完全闭合成环,所以从动磁体机构2的开口处磁场较弱,会造成循环管道3内的主动磁体机构1受力不均匀。
而增加探出至少0.5厘米的永磁体后,则可以有效的弥补开口处的磁场,使循环管道3内的主动磁体机构1受力重新相对均匀。这对于避免运动过程中的振动,和降低摩擦都具有积极的技术效果。
动力磁锁,包括一磁体机构,磁体机构称为主动磁体机构1;以及一允许主动磁体机构1移动的管道;主动磁体机构1包括永磁体、电磁铁中的至少一种磁性构件;还包括一,设置在管道外,与主动磁体机构1通过磁力联动的磁体机构,称为从动磁体机构2;从动磁体机构2在管道外,管道相对的两侧,设置有两块永磁体;主动磁体机构1的磁性构件的磁性方向为,与从动磁体机构2所设置在管道外的相对的两侧的两块永磁体,分别相吸。
从而降低甚至消除主动磁体机构1对循环管道内壁的压力,进而降低阻力,降低摩擦。提高工作效率和降低设备损耗。
动力磁锁应用在流体发电系统h1中,管道采用循环管道3。两块永磁体可通过n形结构连接在一起。主动磁体机构1中设置有至少一个永磁体;主动磁体机构1具有两个磁极,两个磁极分别贴近循环管道3的内壁的相对的两侧;贴近循环管道3相对两侧的内壁的磁极不同。可以是,主动磁体机构1包括一永磁体,永磁体两极分别贴近循环管道3内壁。
可以是,主动磁体机构1包括至少两个永磁体,两个永磁体分别有一个磁极贴近循环管道3相对两侧的内壁;两个永磁体贴近循环管道3相对两侧的内壁的磁极不同。
至少两个永磁体之间通过导磁部件联接。增强两侧朝外的磁场延展性。
从动磁体机构2的两块永磁体通过导磁机构进行磁场导通;主动磁体机构1的位于循环管道3相对两侧的内壁的两个磁极不同,且通过导磁机构进行磁场导通;从动磁体机构2的两块永磁体,分别与主动磁体机构1的两个磁极相吸;实现磁力锁结构。
这一结构,使从动磁体机构2和主动磁体机构1的磁场几乎不会外露,在闭合环机构内流动。使磁力啮合,在运动过程中保持强力。而且因为将磁力屏蔽在环形范围内,避免吸引周围的铁屑。以及避免对周围环境造成其他干扰。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施三:
第一方案:采用滑动前进的磁体:
主动磁体机构1具有,弯曲度贴合循环管道3内壁的具有厚度或长度的结构;主动磁体机构1,主动磁体机构1上设置有至少一个具有向外膨胀的弹力的弹性环11,弹性环11选用金属环、特氟龙材料环中的至少一种,或者其他耐磨的弹性材料环;主动磁体机构1上设置有凹槽,弹性环11嵌入在凹槽内,且至少部分外边缘突出于凹槽;弹性环11至少部分外边缘抵住循环管道3内壁;通过弹性环11缩小主动磁体机构1与循环管道3内壁之间的空隙;弹性环11设置有开口,通过开口为弹性的压合和膨胀,提供空间条件。
主动磁体机构1至少设置有一个滚动部件,通过滚动部件抵住循环管道3内壁,避免压力过强的滑动摩擦。通过滚动,降低阻力和磨损。
优选为,主动磁体机构1至少设置有三个滚动部件,三个滚动部件围绕主动磁体机构1排布。三个滚动部件,并不限定是相同结构的滚动部件。
从而使主动磁体机构1的各个面,都可以减少或者避免滑动摩擦。提高能量转化效率。
还可以是,主动磁体机构1,采用滑动前进的机构,主动磁体机构1上设置有至少一个具有向外膨胀的弹力的弹性环11;弹性环11选用金属环、特氟龙材料环中的至少一种,或者其他耐磨的弹性材料环;通过弹性环11缩小主动磁体机构1与循环管道3内壁之间的空隙。
更进一步,主动磁体机构1上设置有环形凹槽,弹性环11嵌入在凹槽内,且外边缘突出于凹槽,弹性环11设置有开口。通过开口,为具有弹性的压合和膨胀,提供了空间条件。弹性环11的轴向,与磁体的前进方向一致,也可以适当的倾斜。起到提高气密效果即可。
参照图10,弹性环11采用一种弹性气密环。
弹性气密环包括弹性环11,其特征在于,弹性环11的开口处,具有弹性环11的两端;弹性环11的两端分别设置有对接端C1;两个对接端C1相互叠合,且采用可相对滑动结构。上述设计的弹性环11,与发动机气缸的活塞环具有显著不同的结构。活塞环要严格压紧后,才具有良好的气密性。
本发明的上述设计,因为设置了两个对接端C1相互叠合的结构,所以在不压紧的状态下,也具有良好的气密性。
这种气密性的程度,虽然可能在相对简单的工艺下,难以达到发动机气缸的要求,但是足以满足本发明的要求。
两个对接端C1中,至少一个在厚度上设置缺口。在厚度上设置缺口,而不是在径向上(高度)设置缺口。无论两个对接端C1对接的紧密度如何,都可以避免在主动磁体机构1的长度方向上(气体流动方向上)存在缺口。进一步,且相互叠合后的厚度不大于弹性环11的厚度。
弹性环11套装在环形凹槽上,并且外侧有至少部分凸出在环形凹槽外部;弹性环11和环形凹槽之间设置有匹配的定位结构,以避免过度旋转。
定位结构可是设置在弹性环11内侧的键C2,和环形凹槽中凹陷的与键C2匹配的槽。
定位结构还可是设置在环形凹槽中的凸起;弹性环11的一对接端C1前方设置有空间,凸起插入空间。在不对弹性环11添加结构的前提下,实现定位,避免过度旋转。
上述设计中,弹性环11的相对于传统的活塞环,回弹幅度更大,挤压力更小,允许磨损的幅度也更大。进而使专利,相对于活塞和活塞气缸,阻力更小、磨损更低、对流动气体的纯净度要求更低、对管道内壁的洁净度和整洁度要求更低。
具有以下结构的主动磁体机构1,可以称为气密性气压推进机构。
气密性气压推进机构即主动磁体机构1,可以包括,至少一段具有厚度的柱状机构。通过柱状机构的厚度,提高气密性。气密性气压推进机构即主动磁体机构1,上设置有至少一滚动部件,滚动部件抵住循环管道3内壁。滚动部件可以是滚珠、滚轮中的至少一种。具体的,滚动部件采用滚珠时,可以采用滚珠轴承、顶珠轴承。
参照图4、5、11,滚动部件采用滚轮b1时,滚轮b1采用具有外突的弧面结构的外边缘;外边缘的弧面结构与所抵住的循环管道3的内壁,弧面贴合。
比如,循环管道3的内壁的被抵住的部分的圆弧截面半径为10cm,则滚轮b1外边缘的圆弧截面的半径为接近甚至等于10cm。以便于两者贴合。
滚轮b1外边缘具有弹性的表面。通过滚轮b1外边缘的弹性的表面,在压合到循环管道3内壁时,自动完成贴合,并且能够自适应循环管道3内壁的瑕疵造成的不规整性。
滚轮b1外边缘与循环管道3内壁贴合面积,相对与滚珠或外边缘为圆柱面的滚轮b1的贴合面积,大大增加,大大降低在循环管道3内壁产生的压强,保护循环管道3内壁。
更,滚轮b1外边缘的宽度大于滚轮b1半径的四分之一。保证了抵住部分的接触面积。
滚轮b1的轴向与循环管道3的圆形轴向平行或接近平行。滚轮b1在循环管道3中转动过程中,不需要转向,不存在转向造成的摩擦。
滚轮b1的半径大于循环管道3内壁半径的五分之一。在设备运行中,使滚轮b1具有更低的转速。虽然增加了重量,提高了离心力,但是保护了滚轮b1的轴承。对于常年处于工作状态的设备而言,大大提高了稳定性。
滚轮b1的轮体在外边缘包有弹性耐磨材料层。轮体可以采用金属材质或者其他硬质材质。既保证了强度,又保证了微弹性。弹性耐磨材料层可以是橡胶层、聚四氟乙烯等。
弹性耐磨材料层的厚度大于0.2毫米小于1.5毫米。
避免长时间工作过程中,因为过度磨损,造成运行偏差。在运行时间过长,弹性耐磨材料层完全被磨损掉后,系统虽然性能有所降低,但仍然可以相对稳定的工作。有充足的时间留给售后。
还可以是,滚轮b1的轮体,可以采用塑料材质。优选为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯本身具有足够强度,并且具有微弹性。
优选为,主动磁体机构1包括至少一,采用弯曲度贴合循环管道3内壁的柱状结构。
降低转向阻力,提高与循环管道3内壁的结合进度,并提高气密性。
优选为,柱状结构的长度至少为直径的两倍。提高转到过程中的稳定性,降低震动,并且通过延长长度,在几乎不提高阻力的前提下,提高气密性。
主动磁体机构1远离循环管道3内壁的圆心的一侧,设置有至少两个前后排布的滚轮b1,承受转动过程中造成的离心力。
至少两个前后排布的滚轮b1,承受主动磁体机构1的主要压力。通过至少两个前后排布的滚轮b1使压力被均匀分担,压强更低,更好的保护循环管道3内壁,也是运行更加稳定。
主动磁体机构1的其他侧,可以用滚珠轴承。主动磁体机构1的其他侧压力较小,用滚珠轴承可以简化结构,降低重量。
相对于活塞设计中,为了降低上下方向转换过程中花费的能量,尽量将活塞重量降低的思路,本专利中允许主动磁体机构1具有更高的质量(重量),允许进行更复杂的结构设置,从而提高性能。
主动磁体机构1尾部设置有至少一处用于集流的凹陷G。通过凹陷G,对冲击凹陷G的流体流形成集流和反弹,从而形成反向湍流,增加流体流过侧面的阻力,提高气密性。
进一步,凹陷G的至少一处边缘,距离主动磁体机构1的边缘,小于2mm。以使湍流与流经边缘的流体流产生阻力作用。提高气密性和提高推力。
凹陷G优选为深度大于5cm,宽度大于2cm的凹陷G。以保证湍流质量。
凹陷G可以是设置在主动磁体机构1尾部边缘的环形结构。
参照图5,主动磁体机构1中的磁体,采用滑动前进的磁体,磁体上设置有至少一个具有向外膨胀的弹力的弹性环11选用金属环、特氟龙材料环中的至少一种,或者其他耐磨的弹性材料环;通过弹性环11缩小与循环管道3内壁之间的空隙。
更进一步,主动磁体机构1中的磁体上设置有凹槽,嵌入在凹槽内,且外边缘突出于凹槽,弹性环11设置有开口。通过开口为弹性的压合和膨胀,提供空间条件。
弹性环11的轴向,与磁体的前进方向一致,也可适当的倾斜。起到提高气密性即可。
磁体可以采用柱状的磁体。优选为,弯曲度贴合循环管道3内壁的条状的磁体。降低转向阻力,并提高气密性。
更进一步,主动磁体机构1中的磁体上设置有至少两个凹槽,至少两个具有开口的弹性环11分别嵌入在至少两个凹槽内,且外边缘突出于凹槽;且相邻的两个弹性环11的开口,错开设置,错开的角度,不小于10度。为了使弹性环11具有膨胀的弹性设置了开口,但是开口不具有气密性。为了解决气密性的问题,采用了多个弹性环11错开开口角度设置的方式。流体在流经至少两个错开的开口时,产生流动阻力,可以提高气密性。
相对于传统活塞设计中,为了降低方向转换过程中花费的能量,尽量将活塞重量降低的思路,本专利中允许推动装置具有更高的质量(重量),允许进行更复杂的结构设置,从而提高性能。
第二方案:采用滚动前进的磁体:
主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的磁体(可以是软磁体或永磁体);从动磁体机构2包括两个磁性部件,两个磁性部件分别位于,循环管道3外的两侧;两个磁性部件分别,与滚动前进的磁体的两侧处于磁力连接关系。
磁力连接关系,可以是排斥也可以是吸引。
通过上述设计:一是,将主动磁体机构1前进中的摩擦力,调整为滚动摩擦,进而降低摩擦力,降低磨损、提高效率;二是,使从动磁体机构2通过循环管道3外的两侧的两个受力点产生驱动动力,使受力均衡、产生的拉力更强、更稳定。
更进一步,主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的永磁体,永磁体的南北两个极相对设置,分别朝向循环管道3的内外两侧。或者解释为,南北两个极位于循环管道3内的内外两侧。
从动磁体机构2包括两个磁性部件,两个磁性部件分别位于,循环管道3外的两侧,与永磁体的南北两个极分别产生吸引或排斥的磁力。
主动磁体机构1采用永磁体,为外部从动磁体机构2也采用永磁体,提供了更强吸引力的条件。另外,为本专利后面的设计中,使循环管道3发热,加热膨胀气体提高了技术基础。
从动磁体机构2的两个磁性部件,通过导磁部件进行磁场联通。这样一来,可以使主动磁体机构1中的永磁体的更多的磁场,可以更多的通过两个磁性部件,通过导磁部件进行磁场联通,进而对两个磁性部件产生更大的磁力。
更进一步,两个磁性部件与导磁部件,采用一体化结构。即,两个磁性部件与导磁部件,是一体化成型的磁性部件。可以是软磁部件,也可以是永磁部件。
本专利,优选为,两个磁性部件与导磁部件,采用一体化的永磁磁性结构。
比如从动磁体机构2可以采用,一个两端向上弯曲的永磁体。以实现更强的磁场力。
更进一步,从动磁体机构2与循环管道3不接触。以避免接触摩擦,避免摩擦力,也避免设备磨损。可以通过对动力联动机构81,进行运行轨迹设置进行实现。
更进一步也可以是,从动磁体机构2与循环管道3外通过滚动部件连接。比如,从动磁体机构2通过滚动系统,连接到循环管道3外。比如,可以在从动磁体机构2中装上滚珠、滚轮中的至少一种滚动部件,并且在循环管道3外设置用于滚动部件滚动的轨道。进而使两者可以得到相对固定,又可以用滚动摩擦,降低摩擦力,降低磨损。更容易允许依照循环管道3可能的不规则的形状,匹配从动磁体机构2的运行轨迹。
其中一种技术方案:
优选为,主动磁体机构1采用转动前进的主动磁体机构1。主动磁体机构1采用圆饼状、圆台状、圆球状的结构中的一种。圆饼状、圆台状、圆球状的主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极相对设置。
也可以将主动磁体机构1,包含一体的磁体。主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的磁性构件,磁性构件采用圆饼状的磁体。磁体可以是永磁体或软磁体。圆饼状的厚度较厚时,可以展现圆柱的样式。因此本专利中,圆柱状是圆饼状的一种特殊体现,涵盖在技术方案中
优选为,主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的永磁体,主动磁体机构1采用圆饼状的结构,主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极相对设置在两个面处;从动磁体机构2包括两个磁性部件,两个磁性部件分别位于,循环管道3的两侧,与主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极产生吸引的磁力。
主动磁体机构1设置为圆饼状的,并且将永磁体两个磁极(南北两个极)设置为在循环管道3内的两侧,可以保证磁场的吸引力强度。
循环管道3的内部,为与圆饼状的主动磁体机构1配合的,截面为矩形的空腔。以便于满足圆饼状的主动磁体机构1的滚动需求,和保持尽量高的气密性。
圆饼状(圆柱状)的主动磁体机构1在两个端面上,再分别设置上球面结构,循环管道3在与两个球面结构靠近处,分别设置两个与球面结构形状贴合的沟道。
解决端面的无摩擦或低摩擦转向问题。
其中另一种技术方案:
参照图8,主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的磁性构件,主动磁体机构1采用圆台状的结构。磁性构件可以是永磁体或软磁体。
主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的磁性构件,磁性构件采用圆台状的磁体;循环管道3的内部,为与圆台状的磁体机构1配合的,截面为梯形的空腔;圆台状的磁体机构1,一侧为半径较大的圆形,一侧为半径较小的圆形;
半径较小的圆形一侧,位于循环管道3的内侧;循环管道3内侧的截面为梯形的长度较短的底。
优选为,主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的永磁体,主动磁体机构1采用圆台状的结构,永磁体的南北两个极相对设置在两个端面处;循环管道3的内部,为与圆台状的主动磁体机构1配合的,截面为梯形的空腔;圆台状的主动磁体机构1,一侧为半径较大的圆形,一侧为半径较小的圆形;半径较小的圆形一侧,位于循环管道3的内侧;循环管道3内侧的截面为梯形的长度较短的底。从动磁体机构2包括两个磁性部件,两个磁性部件分别位于,循环管道3的两侧,与圆台状的主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极产生吸引的磁力。
这一设计,考虑到了对于存在向内弯曲的循环管道3而言,两侧长度相同的圆饼状的结构,想要良好转动,就需要适当降低厚度的问题。因为要满足转动,降低厚度,则会降低气密性。
通过上述设计,采用了内侧半径较小的圆台状的主动磁体机构1,则在不降低厚度的前提下,可以良好转动,具有更好的气密性,有利于提高发电效率。
更进一步,优选为循环管道3的弯曲形状为圆环形。
循环管道3的内腔弯曲形式为圆环形,圆台状的主动磁体机构1两侧端面的半径差,为滚动出圆环形的半径差。
圆台状的主动磁体机构1在自然滚动的情况下,滚动出的圆环形,为循环管道3的内腔弯曲形状。使与循环管道3的内壁,允许贴合的更加紧密,提高气密性的同时,保证摩擦力较小。
圆台状的主动磁体机构1在两个端面上,再分别设置上球面结构12,循环管道3在与两个球面结构12靠近处,分别设置两个与球面结构12形状贴合的沟道。解决端面的无摩擦或低摩擦转向问题。
其中再一种技术方案:
还可以是,主动磁体机构1包括一在循环管道3中转动前进的永磁体,主动磁体机构1采用球形的结构,球形主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极相对设置;
从动磁体机构2包括两个磁性部件,两个磁性部件分别位于,循环管道3的两侧,与球形主动磁体机构1中的永磁体的南北两个极产生吸引的磁力。
在主动磁体机构1中设置的永磁体,并且将两个磁极(南北两个极)设置为在循环管道3内的两侧,一是可以保证磁场的吸引力强度,二是球形的滚动可以不受循环管道3转弯半径的变化影响。允许循环管道3不采用相对标准的圆环形,甚至允许循环管道3采用弯曲半径变化较大的螺旋形,甚至立体的弯曲形状。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施四:
还设置有一电辅助动力系统,电辅助动力系统设置有一电动机构以及一控制电动机构的控制机构;
电动机构为一驱动从动磁体机构2转动的电动机构。
控制机构设置有监测进气口进气状况的传感装置(可以是压力传感器、机械联动开关等);
传感装置在监测到设定信息时,控制机构启动电动机构驱动从动磁体机构2转动,带动主动磁体机构1转动。
从而避免主动磁体机构1受到过强的气压压力,避免设备受到过大冲击。
另外,还可避免因为气压压力过大,造成主动磁体机构1和从动磁体机构2脱离稳定的磁力联接。
控制机构设置有监测循环管道3内气压的气压传感器;气压传感器的数值与从动磁体机构2的转速存在对应关系;在循环管道3内气压达到一定数值,而从动磁体机构2的转速过低时,控制机构启动电动机构驱动从动磁体机构2转动,从而使主动磁体机构1提速。
电动机构驱动间接促使主动磁体机构1提速,不但在启动过程中起到了保护设备的作用,而且在正常工作过程中,可以通过提高转速降低主动磁体机构1两侧的气压,进而降低漏气,提高发电效率。
上述设计中,克服了技术偏见,取得了意想不到的技术效果。一般,认为主动磁体机构1转速越慢,承受的压力越高,能量转化率越高。而且本领域技术人员必然认为,发电设备的转动方向上,添加额外的电力驱动系统提高发电设备的转速,必然是画蛇添足的增加能耗。
但是本专利发明人却发现,通过提高转速降低主动磁体机构1两侧的压力差,可以促使气体迅速释放更多的能量,并且因为压力差降低,主动磁体机构1的漏气显著降低。从而,在主动磁体机构1转速偏低时,虽然花费了额外的电能,但是却提高了整体的能量输出。具有非显而易见性和显著的技术进步性。
电动机构可以采用一与发电机联动的电动机构。
比如可以采用,电动机转轴通过离合器与发电机转轴联接的结构。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施五:
主动磁体机构1中的磁性构件采用电磁铁。
循环管道3内设置有导电轨道,导电轨道与外部电源联通;主动磁体机构1上设置有与导电轨道配合的触头。从而接通外部电源为电磁铁提供电能。这一设计,解决了永磁体在高温环境下退磁的问题,使本发明可以应用于高温气体发电中。
更进一步优化为:
主动磁体机构1中还设置有无线充电电路,无线充电电路联接到电磁铁;从动磁体机构2设置有与无线充电电路匹配的电能发射装置。实现无线供电,能够使电磁铁具备磁力。
更进一步优化为:
主动磁体机构1中设置有一发电机,发电机的电能输出端为电磁铁供电;发电机的转子与一滚轮联动,滚轮抵住循环管道3内侧。在主动磁体机构1转到过程中,发电机的转子受到驱动,进而产生电能促使电磁铁产生磁场。
电磁铁可以设置至少两个。发电机可以直接联接到电磁铁,也可以通过整流电路、控制电路、储能电路等,联接到电磁铁。
结构更加简洁,成本更低,性能更加稳定,可以简洁的产生大电流和大吸力。
主动磁体机构1中还设置有无线充电电路,无线充电电路联接到电磁铁。
在启动前,先通过无线充电电路为储能模块充电,以便于在发电机发电之前,能够使电磁铁具备磁力。
从动磁体机构2设置有与无线充电电路匹配的电能发射装置。实现无线供电。在从动磁体机构2和主动磁体机构1的联动中,为无线供电提供便利。
主动磁体机构与从动磁体机构的搭配设置的具体实施六:
参照图16,所述主动磁体机构1上,设置有至少一个磁体组,磁体组包括前后相邻排布的三个永磁体,分别为前永磁体f1、中永磁体f2、后永磁体f3;前永磁体f1和后永磁体f3的磁极方向,均为一个磁极朝外,一个磁极朝内;且,前永磁体f1和后永磁体f3的朝外的磁极不同;中永磁体f2的磁极方向为前后方向,一个磁极朝向前永磁体f1,一个磁极朝向后永磁体f3;且,中永磁体f2的磁极朝向为,与前永磁体f1和后永磁体f3的朝外的磁极均为相斥。
这一设计,有别于传统的推拉式磁体排布方案。加入了特殊朝向的中永磁体f2。
中永磁体f2通过前后朝向的设置和磁极朝向的设置,达到了与两个朝外的不同磁性的磁极分别相斥的特殊效果。
从而限制了,前永磁体f1和后永磁体f3的朝外的磁极因为相互吸引,使磁场在贴近表面处叠合形成闭环的路径。
进而使,前永磁体f1和后永磁体f3形成闭环的更大路径,远离表面处,进而使更多的磁场传递到远方,便于与远处的从动磁体机构形成更加强力的磁场耦合。
使从动磁体机构允许设置在更远的位置。允许循环管道具有更大的厚度,允许主动磁体机构与循环管道的内壁间具有更大的间隙。使设备的承压能力大大加强。使设备的加工精度要求大大降低。
更进一步,所述前永磁体f1朝内的磁极,和,后永磁体f3朝内的磁极,通过导磁部件f4,进行磁场联通。导磁部件可以采用软磁铁或者碳钢板。所述从动磁体机构2上,则设置反向设置的磁体组,与主动磁体机构1吸合。
可以设,图16中阴影部分一侧为永磁体的N极,空白部分一侧为永磁体的S极。
更进一步,所述主动磁体机构1上,设置有前后排布的至少四个磁体组。保证磁力强度。
阀门控制的具体实施例一:
阀门4可以是导通方向从流体流出口h12方向到流体流入口h11方向的单向阀门4。在主动磁体机构1运行到单向阀门4处时,推开单向阀门4,并通过。推开单向阀门4的动力,可以是惯性力、重力、磁力中的至少一种。
流体流出口h12与阀门4间的距离在阀门4闭合状态下,大于主动磁体机构1,与循环管道3形成的气密部分的长度;
使主动磁体机构1与循环管道3形成的气密部分,经过流体流出口h12后,再推开阀门4。
使主动磁体机构1经过流体流出口h12,循环管道3内部泄压后,再推开阀门4。
比如主动磁体机构1长度为20cm,主动磁体机构1上,前后形成的与循环管道3的气密部分为10cm,则流体流出口h12与阀门4间的距离,大于10cm。
从常规设计上讲,流体流出口h12与阀门4的距离越近,则浪费的气体越少。但本专利发明人,却将流体流出口h12与阀门4的距离设计的偏大。使气密部分先经过流体流出口h12进行泄气,卸掉流体流入口h11与流体流出口h12之间的压力差,进而降低推开单向阀门4的推力。
一是节省能量,二是避免主动磁体机构1过多减速,三是降低推开过程中对阀门4的冲击保护系统。
流体流出口h12与阀门4间设置有,一段与主动磁体机构1气密配合的管道,作为储存推开阀门4的气体的,气压管道。
在主动磁体机构1经过流体流出口h12后,与气压管道之间形成气密配合,将气压管道内原先自然存在的气体压缩产生气压,在气压的作用下用气体推开阀门4,使阀门4的开启具有柔和性,避免主动磁体机构1的强力撞击。
进一步优选为,流体流出口h12与阀门4间的距离,大于主动磁体机构1的长度,采用循环管道3中的一段作为气压管道。以便于具有足够多的气体,和适当对主动磁体机构1减速。而且结构简洁。
更进一步优选为,流体流出口h12与阀门4间的距离,在主动磁体机构1的一倍长度到3倍长度之间。
既保证了足够的气体,又避免了主动磁体机构1过长距离失去推力。
应当特别注意,发明人设计的流体发电系统h1,预计每秒钟主动磁体机构1转动2~3周,按照10年的设计寿命,阀门4要运行近10亿次。
在传统设计中,气压对阀门4的助推意义不大,但是对于保证近10亿次运行稳定的设备,上述设计中的气压应用设计,是保证这一天文级别数字的关键所在。
阀门4采用由主动磁体机构1推开的单向阀门;单向阀门的门体,一端通过转动机构直接或者间接的连接到循环管道3,另一端为可开启的自由端;自由端靠近循环管道3一侧;主动磁体机构1,在门体的自由端一侧,设置有在前进方向的突起(向前凸起);突起(向前凸起)前端的高度不高于阀门高度的三分之一;从而使主动磁体机构1,在推开单向阀门的门体时,突起先推动门体的自由端一侧,从而使主动磁体机构1可以用较小的力推开门体,使门的开启平缓顺滑和可靠。
在突起(向前凸起)以较小的力打开阀门4后,由于两侧气压趋于平衡,可以在后续相对无压的状态下开启阀门4,花费的能量更小,门体对主动磁体机构1运动中的阻碍更小,可以使主动磁体机构1运动平顺,在通过阀门4时几乎不减速。使能量利用率更高。
参照图12、图14,阀门4采用一种边沿气密性阀门。
边沿气密性阀门包括阀门4,阀门4至少一端设置有,在闭合后与流体通道,即循环管道3,内壁贴合的边沿41。边沿41在前后方向的宽度不小于1cm。
流体通道,即循环管道3,内壁与阀门4的边沿41,可以不是紧密挤压的,在开关过程中可以没有摩擦。通过具有宽度的边沿41,利用气体或液体的粘性,实现气密性。
这一设计,使阀门4闭合过程中的摩擦力大大降低。使阀门4和流体通道,即循环管道3,内壁贴合处的磨损几乎为零。使寿命大大延长。而且这种密封结构,有利于自动在密封处,除尘。
阀门4的边沿41闭合后与流体通道,即循环管道3,内壁的间隙,大于0.01mm,小于0.5mm。期间可以用油膜提高气密性。
参照图15,d1是自阀门4的阀门门体的转轴d的轴心,向,循环管道3的与轴心相对的内壁的面,引出的垂直辅助线;d2是以转轴轴心为圆心与相对的内壁相切的圆;d3为以轴心为圆心,所画的与相对的内壁相切的圆,在内壁上的切点。
在阀门4闭合状态下,自阀门门体的转轴d的轴心,向,循环管道3的与轴心相对的内壁的面,引出的垂直辅助线d1,经过边沿41末端,或不经过边沿41。
与轴心相对的内壁的面,可以设定为以轴心为圆心,所画的与相对的内壁相切的圆d2,在内壁上的切点d3,所在的平面。
允许循环管道3的与轴心相对的内壁的面为平面或者曲面。但考虑的是整体面的趋势,不考虑所在面处的偶然形成的瑕疵部分。
保证敞开到闭合过程中,阀门门体与循环管道3,内壁微接触,或完全不接触。
参照图13,循环管道3设置有一开口,开口设置在阀门4处;门体,一端的转动机构设置在开口外,即循环管道3外;开口的形状为,允许阀门4的门体转动通过的形状;在开口处罩有一,空间能够容纳开启后的阀门4的门体的罩体e,形成密封结构。
这一设计,允许外径接近循环管道3内径的主动磁体机构1顺利通过阀门4。为主动磁体机构1良好的受到流体驱动,提供了有利条件。
通过罩体e,既保证了阀门4的门体能够有足够的空间开启,有保证了无论阀门4的门体是否开启,流体都不会通过开口流失。实现主动磁体机构1顺利通过阀门4的前提下,保证设备的流体力学功能。
罩体e可以通过焊接、粘结、一体成型,等形式,罩在所述开口处。开口可以是仅仅开在循环管道3侧面,也可以是将整个循环管道3的一段断开。
更具体的,流体通道,即循环管道3,在阀门4处设置有一开口;阀门4在远离自身转轴d的一侧设置有,在闭合后与流体通道,即循环管道3,内壁贴合的边沿41;阀门4在靠近自身转轴d的一侧设置有,在闭合后与流体通道,即循环管道3,外壁贴合的另一边沿41。
从而实现,内外无摩擦的密封。
在阀门4闭合状态下,自阀门4的转轴d的轴心,向,流体通道,即循环管道3,内壁在阀门4处的弧度的切线,引出的垂直辅助线,经过边沿41末端,或不经过边沿41。
保证敞开到闭合过程中,阀门4与流体通道,即循环管道3,内壁微接触,或完全不接触。
优选为,流体通道,即循环管道3,为圆管,流体通道,即循环管道3,在阀门4处设置有一开口;阀门4在远离自身转轴d的一侧设置有,在闭合后与流体通道,即循环管道3,内壁贴合的半圆形的边沿41;阀门4在靠近自身转轴d的一侧设置有,在闭合后与流体通道,即循环管道3,外壁贴合的半圆形的边沿41。从而实现,内外无摩擦的密封。
可以是,循环管道3内部为自流体流出口h12处向单向阀门4处倾斜的结构。在主动磁体机构1通过、路过或经过流体流出口h12后,在包括重力在内的作用力的影响下,继续向单向阀门4处移动,并推开单向阀门4。
还可以是,在流体流入口h11前方设置有一,与从后方行驶过来的主动磁体机构1,具有吸引力的磁体。对运行到单向阀门4后方的主动磁体机构1,进行吸引,为主动磁体机构1穿过单向阀门4提供动力。
在主动磁体机构1设置有软磁体时,流体流入口h11前方设置永磁体或电磁铁。在主动磁体机构1设置有永磁体时,流体流入口h11前方可以设置永磁体、电磁铁或软磁体中的至少一种。
推开的方式可以是撞击。在单向阀门4朝向流体流出口h12一侧设置弹性缓冲结构,或者在主动磁体机构1朝向单向阀门4一侧设置弹性缓冲结构。降低撞击强度。
推开的方式可以是通过气压推开。在流体流出口h12与单向阀门4之间,设置有一段管道,主动磁体机构1路过流体流出口h12后,在惯性、重力、磁力或其他力至少一种力的作用下继续前进,前进过程中压缩该段管道内的气体,气体产生气压,部分开启或者完全开启单向阀门4。部分开启单向阀门4,也可以大大降低主动磁体机构1通过撞击进一步开启单向阀门4时的冲击力。
如果气压能完全开启单向阀门4,则可以减弱甚至避免通过单向阀门4时的冲击力。
在主动磁体机构1运行到单向阀门4处时,推开单向阀门4,并通过。
阀门4还可以是机械联动的阀门4,在主动磁体机构1运行轨迹上设置一机械按键,机械按键与阀门4联动;在主动磁体机构1运行过程中挤压到机械按键时,阀门4打开。
机械按键可以设置在流体流出口h12与阀门4之间的位置。以便于在主动磁体机构1足够接近阀门4时,打开阀门4,尽量避免流体反向流动,造成能量浪费。
机械按键还可以设置在流体流出口h12的后方不大于循环管道3的长度十分之一的位置。在到达流体流出口h12之前触发机械按键,以便于有足够的速度惯性和流体动力驱动,产生足够的力量驱动机械按键。
参照图9,机械按键41距离阀门4的距离,不大于主动磁体机构1的长度。以保证主动磁体机构1在末端离开机械按键41时,前端已经在阀门4的下方,可以顶住阀门4,避免在主动磁体机构1通过之前复位。特别是避免滑落。机械按键41设置在循环管道3的上部,阀门4采用上下滑动的阀门4。这一设计,便于机械按键41和阀门4通过重力进行复位,提高运行的可靠性,并减少构件。
另外,因为机械按键41设置在上方,可以有效减少或避免主动磁体机构1通过时产生的抖动。
更进一步,在阀门4的前方,设置有另一机械按键,另一机械按键与阀门4联动;在主动磁体机构1运行过程中,经过阀门4后,挤压到另一机械按键时,阀门4关闭。阻挡流体流入口h11的气体通过阀门4向流体流出口h12流动。
阀门控制的具体实施例二:
还可以包括一电控阀门系统;电控阀门系统包括感应主动磁体机构1位置的传感器和控制电路,阀门4是电控阀门;传感器信号连接控制电路,控制电路控制连接电控阀门;传感器为一用于产生,使控制电路控制电控阀门开启的信号的传感器,称为阀门4开启传感器。
在主动磁体机构1到达指定位置时,触发阀门4开启传感器,输出信号,控制电路收到信号后打开电控阀门。阀门4开启传感器设置在流体流出口h12的后方,且位于距离流体流出口h12不大于循环管道3的长度十分之一的位置。
在主动磁体机构1到达流体流出口h12之前,产生传感器信号,但又避免过早开启电控阀门,避免流体能量的浪费。同时在到达流体流出口h12之前,发出打开阀门4的感应信号,可以允许系统提前做出准备,有效避免因为阀门4打开过晚造成撞击。
这一设计,适用于主动磁体机构1在循环管道3中运行速度偏快的状态下。
对于主动磁体机构1在循环管道3中运行速度偏慢的状态下,或者采用了更高可靠性和开启速度的电控阀门的情况,可以将阀门4开启传感器设置在流体流出口h12的前方。在路过(经过或越过)流体流出口h12后,再打开阀门4。
具体的可以是,设置在流体流出口h12与电控阀门之间的位置处。
在主动磁体机构1经过阀门4开启传感器的感应区域后,控制电路自行延时,以允许主动磁体机构1通过电控阀门的时间段后,自动关闭电控阀门。
控制电路自行延时的时间,可以是人为设定的时间段,也可以是通过主动磁体机构1的运行速度、流体速度等参数技术处的时间段。
还可以是,另外设置另一传感器,另一传感器位于阀门4的流体流入口h11一侧,为一用于产生,使控制电路控制电控阀门关闭的信号的传感器,称为阀门关闭传感器。
阀门关闭传感器设置在流体流入口h11的前方,且位于距离流体流入口h11不大于循环管道3的长度十分之一的位置。
主动磁体机构1路过流体流入口h11后,再关闭电控阀门,但又避免过晚关闭电控阀门,避免流体能量的浪费。
对于主动磁体机构1在循环管道3中运行速度偏快的状态下,可以将阀门关闭传感器设置在流体流入口h11的后方。
具体的可以是,设置在流体流入口h11与电控阀门之间的位置处。
允许主动磁体机构1在较大的惯性作用下,自行路过流体流入口h11所在位置。这个过程中,因为阀门4关闭的较早,所以可以避免流体能量的浪费。
阀门4开启传感器、阀门关闭传感器,可以是磁场感应传感器、光学感应传感器中的一种。
采用这两种传感器可以避免机械件的频繁移动磨损,具有稳定性高、安装方便、避免与主动磁体机构1进行直接接触等优点。
磁场感应传感器可以是霍尔传感器,或干簧管。光学感应传感器可以采用对射式光学传感器、反射式光学传感器中的一种。
电控阀门系统中的电控阀门,是受电信号控制的阀门4。可以受控制电路的电信号控制即可。具体的驱动方式并不限制,可以是电动、气动或者其他动力。
电控阀门,可以是受电信号控制的气动阀门4。气动阀门4具有瞬间输出动力大,响应速度快的特点。本专利技术方案,在高压流体的作用下,对于气密性好的结构,在打开阀门4时需要较大力量。而较快的响应速度,可以降低高压流体的能量损坏。因此采用气动阀门4,在上述工况下,具有提高能量转化率的优点。
电控阀门,可以是电磁铁驱动的阀门4。电磁铁具有瞬间输出较大动力,响应速度快的特点。
本专利技术方案,在相对较高压力流体的作用下,对于气密性比较好的结构,在打开阀门4时需要相对较大力量。而较快的响应速度,可以降低高压流体的能量损坏。因此采用电磁铁驱动的阀门4,在上述工况下,具有提高能量转化率的优点,而且结构更加简单,成本更低。
电控阀门,也可以是采用电动马达(电动机)驱动的阀门4,适用于比较一般的工作环境。
循环管道具体实施一(循环管道分层结构):
循环管道3优选采用,具有气密性的,硬质材料的管道。
循环管道3的管道壁,可以采用金属、玻璃、陶瓷、水泥、烧结砖、玻璃纤维、塑料等材质中的单一材质结构或组合材质结构。
管道壁优选为玻璃材质的管道壁。采用玻璃材质的管道壁,具有易于安装光学感应传感器,抗冲击能力强,易于观察内部运行状态,易于故障检测,抗腐蚀等优点。可以应用于具有腐蚀性的气体环境中。
管道壁优选为采用特氟龙材质的管道壁。这种管道壁具有,易于成型,易于设置复杂结构,生产成本低,抗冲击能力强,抗腐蚀性能强等优点。
更进一步优选为,采用金属材质的管道壁,以在变化磁场作用下,为内部流通的气体,进行加热。特别优选为,不与永磁体吸合的不锈钢、铝合金中的至少一种材质的管道壁。
系统中,主动磁体机构1与从动磁体机构2通过磁力联动,主动磁体机构1与从动磁体机构2之间的磁力线会穿过金属材质的管道壁,运动中会使金属材质的管道壁的磁场发生变化,进而产生电流(金属内的,湍流或涡流),进而产生热量,从而对循环管道3的通道内的流体(允许含有气体、液体,甚至固体),进行加热。
高压气体,在循环管道3内推动主动磁体机构1运动,是一个气体膨胀的过程,气体膨胀过程中会变冷。上述用于加热的金属材质的管道壁,可以避免循环管道3内过冷,造成部分气体液化,甚至固化,降低动能输出。
另外,通过用于加热的金属材质的管道壁,还可以起到对通道内的流体,进行升温,提高膨胀力度,进而提高动能输出效率的作用。
上述设计中,没有引入额外的热源,也没有通过发电机8进行供电,所以具有结构简单、没有中间能量损坏,发热效率高的特点。
循环管道3设置有散热装置。散热装置可以采用散热片、散热管,或者其他散热装置。通过与外界的热交换,提高膨胀后的气体的温度。
优选为,循环管道3采用金属材质的管道壁,金属材质的管道壁上接出散热片。具有结构简单,热交换效率高的特点。还可以搭配上外界流体交换系统,促使外界流体经过散热装置,促进热交换。
循环管道3的管道壁,可以采用复合结构的管道壁,管道壁包括壁体,和附着在壁体内壁上的气密性的光滑的硬质的附着层。
在循环管道3的体积相对较大时,通体采用气密性高、光滑度高、硬度高的材质,会产生较大成本。
上述设计中,采用了附着层结构,允许壁体采用成本较低的材质,起到支撑和保护作用,而较薄的附着层可以采用成本较高的气密性高、光滑度高、硬度高的材质。既保证了,主动磁体机构1运行在一个摩擦力小的高气密环境中,又大大降低了生产成本。
附着层,可采用不锈钢、铝合金、玻璃材质、氧化铝(Al2O3)材质的管道壁,或其他气密性高、光滑度高、硬度高的材质。对大型循环管道3的管道壁优选为复合结构的管道壁。
优选为,管道壁包括一壁体,壁体采用玻璃纤维、塑料、陶瓷、水泥、烧结砖中的至少一种材质;壁体内附着有二氧化硅材质层。二氧化硅材质中允许添加其他化学组分,以提高性能。二氧化硅材质层可以是釉质层或玻璃层。
进一步优选为:管道壁包括一壁体,壁体包括一陶瓷、水泥、烧结砖中的至少一种构成的基体,基体内侧铺设有塑料层,塑料层内侧再附着玻璃层。
上述基体易于整体塑型提供便于现场施工的架构支撑和定型,塑料层提供耐老化、抗冲击的气密层,玻璃层提供抗冲击、低摩擦的接触面。
基体可以低成本、低加工难度的,提供高强度的结构支撑。塑料层贴合在基体上,则易于塑型。因为塑料层起到了缓冲和气密作用,玻璃层可以允许不再具有气密性,制造过程中可以用玻璃片进行相对简单的拼接构成玻璃层。在保证性能的前提下,大大降低了生产难度和生产成本。
塑料层优选为特氟龙层,玻璃层优选为钢化玻璃片拼接的玻璃层。采用特氟龙层的管道壁具有,易于成型,易于设置复杂结构,生产成本低,抗冲击能力强,抗腐蚀性能强等优点。而且玻璃层为钢化玻璃片拼接的玻璃层,更加易于贴合到特氟龙层的复杂结构上。
上述设计,既解决了大型发电设备,在现场难以施工的问题,又降低了成本,保证了系统性能。
循环管道3可以采用一体结构的管道壁,还可以采用组合结构的管道壁。
循环管道3包括两部分,一部分是位于下方的下方管体,另一部分是位于上方的上方管体;上方管体朝下扣合在下方管体上方,围绕构成循环管道3内的管道腔体。
采用分体的组合结构,在进行大型的发电系统制造时,具有制造成本低、安装简便、易于调试、易于维护等优点。
生产中,可以是,首先生产下方管体或上方管体的管道壁,然后在管道壁内存涂覆用于生成附着层的材质,然后进行附着层的生成工艺。
如,涂覆釉面层、玻璃层,或其他层的生成材料,然后进行烧结,生成坚硬的附着层。
这个过程中,因为采用了下方管体、上方管体分体的结构,所以为涂覆工作和烧结工作,提高了极大便利。
实际生产中,循环管道3自然也可以拆解成左右的两部分。但是本专利中却仅仅采用了上下拆解的方式。这种方式可以有效的保证底层的光滑度和牢固度,从而提高运行性能,提高发电效率。
循环管道3设置有导通闭合的用于加热的感应线圈,可以是感应线圈设置在循环管道3的管道壁外或管道壁内,也可以是感应线圈埋设在循环管道3的管道壁内部。
感应线圈可以是包绕在循环管道3的通道(中空部分)外,也可以是将导体线圈围成闭合的曲面后,贴合在循环管道3上。
虽然在生产中,可以设定不同路段的线圈匝数,实现对主动磁体机构1受力和速度的控制,但是这种设计更加适用于稳定工况。
可以是,感应线圈绕制成长管状,长管状的感应线圈包绕在循环管道3的通道(中空部分)外。
长管状的感应线圈可以是一体的从通道前包绕到通道后,还可以是,循环管道3的的通道(中空部分)外,包绕有前后排布的至少两个感应线圈。以便于分别产生电流,也便于降低维护成本。
还可以是,感应线圈绕制成片状,片状的感应线圈附着在循环管道3的通道(中空部分)外。现有的无线充电感应线圈,经常采用片状的感应线圈。
片状的感应线圈可以是,循环管道3的的通道(中空部分)外,附着有前后排布的至少两个感应线圈。以便于分别产生电流,也便于降低维护成本。循环管道3的通道(中空部分)外,上下左右可以附着众多的片状的感应线圈。它们可以连接组合成阵列结构,以适应磁场环境。
循环管道具体实施二(循环管道的管道造型以及布局结构):
循环管道3可以采用环形的管道。循环管道3的环形,并不限于标准的圆环结构。除了圆环结构外,还可以是椭圆结构的环形,或一些直线结构与圆弧结构的组合构成的环形。
循环管道3允许通过自身以外的连接段接入阀门4结构。环形的管道可以是自身不闭合,但是通过其他辅助部件,完成闭合。使主动磁体机构1能够循环移动。
参照图6,更进一步,包括并行设置的至少两层循环管道3;各层循环管道3分别,设置有一流体流入口h11和一流体流出口h12,流体流入口h11和流体流出口h12之间,设置有一阀门。至少两层循环管道3中,分别设置有主动磁体机构1。
动力输出驱动装置连接有至少两个从动磁体机构2;至少两个从动磁体机构2与至少两个主动磁体机构1,分别通过磁力联动。通过至少两个循环管道3为动力输出驱动装置提供动力。
至少两个从动磁体机构2,连接到同一转轴后,通过转轴连接到发电机8的转子。实现共同驱动。
设置有至少两个循环管道3;至少两个循环管道3匹配有至少两个从动磁体机构2设置,至少两个从动磁体机构2共同驱动发电机的转子。
至少两个从动磁体机构2为动力输出驱动装置提供动力,驱动发电机实现共同驱动。
可以是,至少两个从动磁体机构2并行设置,并且连接到同一转轴后,通过转轴联动到发电机的转子。实现共同驱动。
至少一从动磁体机构2,与转轴间,通过单向推动的机械机构连接。
单向推动的机械机构,可以是棘轮机构、超越离合器,等单向推动的机械机构。
从而使,从动磁体机构2在转速较高时,可以推动转轴转动,输出能量。在从动磁体机构2转动速度较慢时,避免了转轴推动从动磁体机构2转动。避免了转轴反向输出能量推动从动磁体机构2,避免了能量浪费。
在至少两层循环管道3所带动的系统的运行中,因为采用了单向推动的机械机构,转动相对较慢的从动磁体机构2,转动中受到的阻力较小,所以便于提高转速;转动相对较快的另外的从动磁体机构2,转动中受到的阻力较大,所以便于转速会有所降低。进而使各个层循环管道3所带动的系统自动协调输出能量。为系统的,稳定运行、能量输出的自动均衡,提供了技术基础。
至少两个从动磁体机构2分别连接到转轴,转轴分为至少两段,相邻的两段转轴之间,通过联轴器连接。
从而使转轴,在整体上可以并非是直线结构,允许转轴存在弯曲,进而允许各层循环管道3不必严格的采用上下对应的层叠结构。有利于优化空间布局。
还可以是:
各层循环管道3匹配的至少两个从动磁体机构2设置为,在运行中转动角度差值大于10度。在推动同一转轴时,可以从不同角度产生力矩。减小对传动部件产生斜向的压力。
各层循环管道3匹配的至少两个从动磁体机构2设置为,在运行中围绕转轴均匀排布。并且连接到同一转轴后,连接到发电机8。实现共同驱动。
在推动同一转轴时,因为是均匀排布,均匀从不同角度产生力矩。避免了对传动部件产生斜向的压力。
至少两个循环管道3的流体流入口h11,通过相互联通的管路,连接加热换热器h2。以便于使至少两个循环管道3内的气压可以,自动的联动调节。
在一个循环管道3内的主动磁体机构1转动速度较慢,气压增大时,流体会自动增大对循环管道3内的供应量,实现自动的联动调节。
还包括一流入流体控制系统,流入流体控制系统包括一设置在流体流入口h11与加热换热器h2之间的受控流体阀。通过受控流体阀,控制进入流体流入口h11的进气量。
流入流体控制系统,包括一控制电路,控制电路连接有一检测主动磁体机构1运行状况的传感器。
根据主动磁体机构1运行状况在内的信息,控制进流体量,以使主动磁体机构1稳定的运行在合适的状态。
流入流体控制系统包括至少两个受控流体阀,分别设置在至少两个循环管道3的流体流入口h11,与加热换热器h2之间。流入流体控制系统允许通过对至少两个受控流体阀的控制,使至少两个循环管道3中的主动磁体机构1同步运行。以便于输出平衡的动力。
循环管道3可以采用环形的管道,管道内壁的靠外一侧(远离圆心的一侧)采用平滑的结构;阀门的动作部分,设置在管道内壁的靠内一侧(近圆心的一侧)。
主动动磁体机构在循环管道3内转动时,由于离心力的作用,会对管道内壁的靠外一侧产生压力。
将管道内壁的靠外一侧(远离圆心的一侧)采用平滑的结构,可以使运行中减少震动,使运行平稳,延长寿命。
比如,阀门采用翻板式阀门时,转轴可以设置在循环管道3靠近环形的圆心的一侧。
循环管道具体实施三:
参照图4,循环管道3被具有气密性的压力容器d5罩住,且压力容器d5与流体流入口h11、流体流出口h12中的其中一个联通,与另一个不联通。
通过与压力容器d5内部联通的流体流入口h11、流体流出口h12,实现对循环管道3气压的补偿,使循环管道3在壁很薄的情况下,便可以承受内部的高压环境。而且可以根据循环管道3内部的气压变化,迅速及时的自动调整适配外部处补偿压力。
所述压力容器d5上设置有密封轴承,从动磁体机构2直接或者间接的通过密封轴承与设置在压力容器外部的发电机8联接。
还可以是,发电机8设置在压力容器d5内,发电机8通过导体,与外部输电线路联接。实现输电。
流体发电系统h1应用具体实施一:
串行式流体发电系统h1,其特征在于,包括一流体发电系统h1;流体发电系统h1设置有至少两个循环管道3;至少两个循环管道3匹配有至少两个从动磁体机构2设置,至少两个从动磁体机构2连接到同一转轴后,通过转轴联动到发电机的转子。
至少两个从动磁体机构2为动力输出驱动装置提供动力,驱动发电机实现共同驱动。
至少两个循环管道3,分为上级循环管道3和次级循环管道3,上级循环管道3的流体流出口h12,联通次级循环管道3的流体流入口h11。
加热换热器h2输出的流体,在先流经的循环管道3称为上级循环管道3,之后流经的循环管道3称为下级循环管道3。称谓可以是相对的,比如,一个上级循环管道3的下级循环管道3,可以是更下一级的下级循环管道3的上级循环管道3。
上级循环管道3的流体流入口h11联通加热换热器h2,加热换热器h2输出压力较高的流体或可以蒸发的液体到上级循环管道3内,推动主动磁体机构1进行做功;做功后具有余压的气体,进入次级循环管道3,继续推动次级循环管道3中的主动磁体机构1再次做功。
这一设计,可以使气体通过至少两循环管道3进行多次做功,避免了能量的浪费,可以产生更多的电能。
另外,由于采用串联的多个循环管道3,所以可以提升上级循环管道3的流体流出口h12处的气压,进而降低上级循环管道3流体流入口h11与流体流出口h12之间的压力。对于加热换热器h2输出压力很高的状况,上述设计,可以避免高压差的冲击,保护设备安全。使设备在不设置其他复杂的泄压装置或强度增强构件的情况下,可以良好运行。
从能量转化率、设备安全稳定运行、降低成本,等方面带来了好处。
各层循环管道3匹配的至少两个从动磁体机构2分别连接到转轴,转轴分为至少两段,相邻的两段转轴之间,通过联轴器连接。
从而使转轴,在整体上可以并非是直线结构,允许转轴存在弯曲,进而允许各层循环管道3不必严格的采用上下对应的层叠结构。有利于优化空间布局。
至少一从动磁体机构2,与转轴间,通过单向推动的机械机构连接。
单向推动的机械机构,可以是棘轮机构、超越离合器,等单向推动的机械机构。
从而使,从动磁体机构2在转速较高时,可以推动转轴转动,输出能量。在从动磁体机构2转动速度较慢时,避免了转轴推动从动磁体机构2转动。避免了转轴反向输出能量推动从动磁体机构2,避免了能量浪费。
在至少两层循环管道3所带动的系统的运行中,因为采用了单向推动的机械机构,转动相对较慢的从动磁体机构2,转动中受到的阻力较小,所以便于提高转速;转动相对较快的另外的从动磁体机构2,转动中受到的阻力较大,所以便于转速会有所降低。进而使各个层循环管道3所带动的系统自动协调输出能量。
为系统的,稳定运行、能量输出的自动均衡,提供了技术基础。
如果采用的是固定的连接方式,则很可能造成,上级循环管道3关联的系统运行过快,次级循环管道3关联的系统同步运行但气压不足不产生有效推力的问题。
本专利在至少两层循环管道3,进行分级别的和串联的结构中,采用单向推动的机械机构,更是可以实现各个级别的各个层之间的循环管道3内的气压自动调节差值关系,实现各自的推力输出均衡有效。
次级循环管道3关联的系统运行中,如果气压不足推力不能输出,则会通过自动减速,增加气压,趋于能够输出有效的推力。
以上显示和描述了发明的基本原理和主要特征以及发明的优点。本行业的技术人员应该了解,发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明发明的原理,在不脱离发明精神和范围的前提下,发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.低沸点工质循环发电系统包括一发电系统,其特征在于,
所述发电系统采用流体发电系统;所述流体发电系统设置有流体流入口和流体流出口;
还包括一加热换热器和一降温换热器;
加热换热器的出口,联通流体流入口;
流体流出口联通降温换热器的进口;
加热换热器的进口和一降温换热器的出口联通;
进而形成一包括,发电系统、加热换热器和一降温换热器,在内的封闭的循环系统;
在封闭的循环系统内充入沸点低于80摄氏度的低沸点流体。
2.根据权利要求1所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
还包括一增压系统,发电系统的流体流出口通过增压系统,连接到降温换热器的进口;
发电系统的流体流出口流出的气体,经过增压系统增压后,再流入降温换热器;
发电系统的流体流出口与增压系统之间,再安装一个前置散热器;
流体发电系统排出的流体,经过前置散热器降温,将部分热量散发后,再流入增压系统,进行加压;
增压系统提供流体从降温换热器向加热换热器方向的流动动力。
3.根据权利要求1所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
流体发电系统,包括一磁体机构,以及一允许磁体机构循环移动的循环管道,磁体机构称为主动磁体机构;主动磁体机构包括永磁体、软磁体、电磁铁中的至少一种磁性构件;循环管道上设置有一流体流入口和一流体流出口;流体流入口和流体流出口之间,设置有一阀门;阀门在闭合后阻碍,流体流入口的流体流向流体流出口流通,为控制流体流通的阀门;主动磁体机构为,受到流体流入口输入的流体驱动前进的机构;阀门的导通状态的开口的形状,为允许主动磁体机构通过的形状;还设置有一向外界输出动力的动力输出驱动装置;动力输出驱动装置设置有,与主动磁体机构通过磁力联动的磁体机构,称为从动磁体机构,动力输出驱动装置连接到发电机的转子,通过动力输出驱动装置驱动转子转动,实现发电。
4.根据权利要求3所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
所述循环管道外设置有与加热换热器的加热流体管路联通的换热系统。
5.根据权利要求3所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
从动磁体机构上装有滚动部件,并且滚动轨迹沿着循环管道外侧;
主动磁体机构具有,弯曲度贴合循环管道内壁的具有厚度或长度的结构;主动磁体机构上设置有至少一个具有向外膨胀的弹力的弹性环;通过弹性环缩小主动磁体机构与循环管道内壁之间的空隙;
主动磁体机构至少设置有一个滚动部件,通过滚动部件抵住循环管道内壁,避免压力过强的滑动摩擦;
主动磁体机构至少设置有三个滚动部件,三个滚动部件围绕主动磁体机构排布。
6.根据权利要求3所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
具有以下结构的主动磁体机构,称为气密性气压推进机构;
气密性气压推进机构即主动磁体机构,包括,至少一段具有厚度的柱状机构,通过柱状机构的厚度,提高气密性;
气密性气压推进机构即主动磁体机构,上设置有至少一滚动部件,滚动部件抵住循环管道内壁;滚动部件采用滚轮,滚轮采用具有外突的弧面结构的外边缘;外边缘的弧面结构与所抵住的循环管道的内壁,弧面贴合。
7.根据权利要求5所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,包括一流体发电系统;流体发电系统设置有至少两个循环管道;至少两个循环管道匹配有至少两个从动磁体机构设置,至少两个从动磁体机构连接到同一转轴后,通过转轴联动到发电机的转子;
至少两个从动磁体机构为动力输出驱动装置提供动力,驱动发电机实现共同驱动。
8.根据权利要求3所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,阀门是导通方向从流体流出口方向到流体流入口方向的单向阀门;在主动磁体机构运行到单向阀门处时,推开单向阀门,并通过;
流体流出口与阀门间的距离在阀门闭合状态下,大于主动磁体机构,与循环管道形成的气密部分的长度;
使主动磁体机构与循环管道形成的气密部分,经过流体流出口后,再推开阀门;
流体流出口与阀门间设置有,一段与主动磁体机构气密配合的管道,作为储存推开阀门的气体的,气压管道;
在主动磁体机构经过流体流出口后,与气压管道之间形成气密配合,将气压管道内原先自然存在的气体压缩产生气压,在气压的作用下用气体推开阀门,使阀门的开启具有柔和性,避免主动磁体机构的强力撞击。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,动力输出驱动装置包括一动力联动机构,动力联动机构是一转动机构,动力联动机构联接到从动磁体机构;
从动磁体机构从至少一侧通过磁力吸住循环管道内的主动磁体机构;
动力联动机构将从动磁体机构的转动轨迹限定在,允许与主动磁体机构的转动轨迹吻合;
动力联动机构通过一在转动半径方向可活动的可活动部件,连接到从动磁体机构;进而允许从动磁体机构的转动轨迹,不限于标准的圆环形。
10.根据权利要求1所述的低沸点工质循环发电系统,其特征在于,
动力联动机构还设置有一拉力朝向循环管道的圆心方向的弹性拉力机构,所述弹性拉力机构一端拉住从动磁体机构;
消除从动磁体机构的一些离心力对循环管道的挤压。
11.流体发电系统,其特征在于,包括一磁体机构,以及一允许磁体机构循环移动的循环管道,磁体机构称为主动磁体机构;主动磁体机构包括永磁体、软磁体、电磁铁中的至少一种磁性构件;循环管道上设置有一流体流入口和一流体流出口;流体流入口和流体流出口之间,设置有一阀门;阀门在闭合后阻碍,流体流入口的流体流向流体流出口流通,为控制流体流通的阀门;主动磁体机构为,受到流体流入口输入的流体驱动前进的机构;阀门的导通状态的开口的形状,为允许主动磁体机构通过的形状;还设置有一向外界输出动力的动力输出驱动装置;动力输出驱动装置设置有,与主动磁体机构通过磁力联动的磁体机构,称为从动磁体机构,动力输出驱动装置连接到发电机的转子,通过动力输出驱动装置驱动转子转动,实现发电;
采用如下运行方法:
流体发电系统采用脉动式流体供应的运行方法;
对流体流入口一次流入循环管道的流体量,进行限制供应;
流体流入口一次循环中,流入循环管道的流体量达到限制供应的设定值后,停止或减少供应;
且,主动磁体机构经过,小于循环管道三分之二长度之前,开始限制供应流体;
待主动磁体机构经过阀门之后,进入下一次循环,流体流入口再次供应流体,达到限制供应的设定值后再次停止或减少供应。
12.根据权利要求11所述的流体发电系统,其特征在于,
所述限制供应的方式,为减少供应量,但不完全关停供应。
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