CN206268007U - 一种活塞式低速流体发电机装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种活塞式低速流体发电机装置，包括周期性分流器、连接软管和曲柄连杆活塞发电机，周期性分流器二冲程分流管的下端通过连接软管与曲柄连杆活塞发电机磁感管道的上端连接，本装置突破了传统分流器无法产生周期性液体或气体的局限，利用气体或液体冲动叶轮带动分流器分流，巧妙地实现了周期性的分流效果，并且使用了活塞结构，在低流速流体发电的时候能更充分更高效率的利用流体的动能，减小了有用能量的流失。
Description
技术领域
本实用新型属于发电机领域，具体地说，涉及一种活塞式低速流体发电机装置。
背景技术
在当今提倡绿色化生活的背景下，水电厂等高效利用大流量流体发电技术的场合对流体发电运用已较为普及，然而利用小流量流体动能发电的设备依然短缺，工厂中的废水管道、生活废水管道等地方的流体的动能都没得到有效利用。
目前，在利用流体发电领域常使用涡轮发电机，涡轮发电机在水电站等大流量场合尚能发挥其优势，然而在需要小流量发电的场合，由于涡轮利用流体动能的固有原理，效率一直较低，另外涡轮和转子使涡轮发电机具有较高的成本。市场尚未存在能够有效利用小流量流体动能发电的设备。
实用新型内容
本实用新型针对实际生活中未存在能够有效利用小流量流体动能发电的设备的现状，提出一种活塞式低速流体发电机装置。
本实用新型的技术目的是通过以下技术方案予以实现：
一种活塞式低速流体发电机装置，包括周期性分流器、连接软管和曲柄连杆活塞发电机，周期性分流器二冲程分流管的下端通过连接软管与曲柄连杆活塞发电机磁感管道的上端连接；
周期性分流器，包括管道、涡轮、单孔分流器和二冲程分流管，在管道内部设置涡轮和单孔分流器，涡轮由凸起结构、叶轮和底盘组成，单孔分流器由连接柱、漏斗状部件和外圆柱组成，涡轮的底盘下端与单孔分流器的连接柱上端相连，漏斗状部件下端设置有漏液孔，漏液孔偏离漏斗状部件的轴心，在管道的底端设置二冲程分流管，二冲程分流管的中间设置分液板，分液板的两侧设置有两个流出孔。
而且，所述的涡轮在底盘的中央设置凸起结构，凸起结构呈流线型，似子弹头状，在凸起结构四周设置叶轮，叶轮的数量为15-25片。
而且，所述的单孔分流器的外圆柱内部设置漏斗状部件，在漏斗状部件中心的位置向上垂直设置连接柱，连接柱的顶端设置2个接头。
而且，所述的漏液孔偏离漏斗状部件轴心的距离为漏斗状部件半径的1/5-1/3。
而且，所述的二冲程分流管由上圆柱和下圆柱组成外部管道结构，所述的分液板将管道内部均分为2个流出孔，在管道的圆心处分液板上设置中柱。
曲柄连杆活塞发电机，包括对称设置的磁感管道、磁性活塞、连杆和曲柄，还有单独设置的中轴、中轴管和支架；在支架的左底杆和右底杆之间设置中轴管，在中轴管内设置中轴，在中轴的两端垂直设置左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄的位置为相反方向，在左曲柄的末端设置左连杆，在右曲柄的末端设置右连杆，左连杆的上端连接于左磁感管道内左磁性活塞的下端，右连杆的上端连接于右磁感管道内右磁性活塞的下端，左磁感管道固定于支架的第一细横杆与第二细横杆之间，右磁感管道固定于支架的第三细横杆与第四细横杆之间，在左磁感管道和右磁感管道下端设置出水孔。
而且，所述的中轴管横跨于左底杆和右底杆的中点之间，与左底杆和右底杆固定连接。
而且，所述的左曲柄(和右曲柄)与中轴的连接端为固定连接，左曲柄(和右曲柄)与左连杆(和右连杆)的连接端通过螺母活动连接。
而且，所述的左磁感管道(右磁感管道)的外侧设置上圆盘和下圆盘，右磁感管道通过上圆盘与第一细横杆与第二细横杆固定连接，左磁感管道通过上圆盘与第三细横杆与第四细横杆固定连接。
而且，所述的磁感管道内设置磁性活塞，磁性活塞与磁感管道相匹配，即磁性活塞的直径略小于磁感管道的内径，使得磁性活塞可沿磁感管道上下滑动。
而且，所述的磁感管道外侧，在上圆盘与下圆盘之间缠绕闭合导线。
而且，所述的磁性活塞的上表面设置磁铁。
而且，所述的出水孔设置于下圆盘的下方，出水孔为同轴均匀设置，出水孔的数量为10-15个。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.突破了传统分流器无法产生周期性液体或气体的局限，利用气体或液体冲动叶轮带动分流器分流，巧妙地实现了周期性的分流效果。
2.该装置的动力全部来自于水或气体的动能或者势能，只需将气体或液体运至装置能量较高点便可，相较于利用电控阀门实现的周期性分流器，无需额外输入能量。
3.使用了活塞结构，在低流速流体发电的时候能更充分更高效率的利用流体的动能，减小了有用能量的流失。
4.同时由于磁铁生产以及螺线管技术均已非常成熟，成本低廉加工方便，避免了加工复杂价格高昂的涡轮加入降低发电机的整体效费比。
5.活塞结构采用水流的直线运动直接发电，而不是先将流体的直线运动转化成圆周运动再用转子发电机发电，机械传动路径短。
附图说明
图1是周期性分流器的外部侧视结构示意图。
图2是周期性分流器的外部结构示意图。
图3是涡轮的结构示意图。
图4是单孔分流器的结构示意图。
图5式二冲程分流管的侧面结构示意图。
图6式二冲程分流管的顶部结构示意图。
图7式二冲程分流管的底部结构示意图。
图8为曲柄连杆活塞发电机的结构示意图。
图9为磁感管道的内部结构示意图。
其中1为管道，2为涡轮，2-1为凸起结构，2-2为叶轮，2-3为底盘，3为单孔分流器，3-1为接头，3-2为连接柱，3-3为漏斗状部件，3-4为外圆柱，4为二冲程分流管，4-1为中柱，4-2为分液板，4-3为上圆柱，4-4为下圆柱，4-5为流出孔，5为连接软管，6为支架，6-1为右底杆，6-2为左底杆，6-3为第一细横杆，6-4为第二细横杆，6-5为第三细横杆，6-6为第四细横杆，7为磁感管道，7-1为右磁感管道，7-2为左磁感管道，7-3为管道柱体，7-4为上圆盘，7-5为磁性活塞，7-6为出水孔，7-7为下圆盘，8为中轴管，9为连杆，9-1为右连杆，9-2为左连杆，10为中轴，11为曲柄，11-1为右曲柄，11-2为左曲柄。
具体实施方式
下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
一种活塞式低速流体发电机装置，包括周期性分流器、连接软管和曲柄连杆活塞发电机，周期性分流器二冲程分流管的下端通过连接软管与曲柄连杆活塞发电机磁感管道的上端连接；
周期性分流器，包括管道、涡轮、单孔分流器和二冲程分流管，在管道内部设置涡轮和单孔分流器，涡轮由凸起结构、叶轮和底盘组成，单孔分流器由连接柱、漏斗状部件和外圆柱组成，涡轮的底盘下端与单孔分流器的连接柱上端相连，漏斗状部件下端设置有漏液孔，漏液孔偏离漏斗状部件的轴心，在管道的底端设置二冲程分流管，二冲程分流管的中间设置分液板，分液板的两侧设置有两个流出孔。
而且，所述的涡轮在底盘的中央设置凸起结构，凸起结构呈流线型，似子弹头状，在凸起结构四周设置叶轮，叶轮的数量为20片。
而且，所述的单孔分流器的外圆柱内部设置漏斗状部件，在漏斗状部件中心的位置向上垂直设置连接柱，连接柱的顶端设置2个接头。
而且，所述的漏液孔偏离漏斗状部件轴心的距离为漏斗状部件半径的1/5。
而且，所述的二冲程分流管由上圆柱和下圆柱组成外部管道结构，所述的分液板将管道内部均分为2个流出孔，在管道的圆心处分液板上设置中柱。
曲柄连杆活塞发电机，包括对称设置的磁感管道、磁性活塞、连杆和曲柄，还有单独设置的中轴、中轴管和支架；在支架的左底杆和右底杆之间设置中轴管，在中轴管内设置中轴，在中轴的两端垂直设置左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄的位置为相反方向，在左曲柄的末端设置左连杆，在右曲柄的末端设置右连杆，左连杆的上端连接于左磁感管道内左磁性活塞的下端，右连杆的上端连接于右磁感管道内右磁性活塞的下端，左磁感管道固定于支架的第一细横杆与第二细横杆之间，右磁感管道固定于支架的第三细横杆与第四细横杆之间，在左磁感管道和右磁感管道下端设置出水孔。
而且，所述的中轴管横跨于左底杆和右底杆的中点之间，与左底杆和右底杆固定连接。
而且，所述的左曲柄(和右曲柄)与中轴的连接端为固定连接，左曲柄(和右曲柄)与左连杆(和右连杆)的连接端通过螺母活动连接。
而且，所述的左磁感管道(右磁感管道)的外侧设置上圆盘和下圆盘，右磁感管道通过上圆盘与第一细横杆与第二细横杆固定连接，左磁感管道通过上圆盘与第三细横杆与第四细横杆固定连接。
而且，所述的磁感管道内设置磁性活塞，磁性活塞与磁感管道相匹配，即磁性活塞的直径略小于磁感管道的内径，使得磁性活塞可沿磁感管道上下滑动。
而且，所述的磁感管道外侧，在上圆盘与下圆盘之间缠绕闭合导线。
而且，所述的磁性活塞的上表面设置磁铁。
而且，所述的出水孔设置于下圆盘的下方，出水孔为同轴均匀设置，出水孔的数量为10个。
实施例1-机械能转换为电能的转换效率的计算
从周期性分流器管道的上端注入速度2m/s的水流，将电压电流计与曲柄连杆活塞发电机磁感管道的闭合导线连接，在装置稳态工作的条件下进行测试：测试活塞的下压液柱高度为30cm，则得出水流产生的机械能为0.047W，产生的电压1.4V，电流为10mA，则发电机的功率为0.014W，进水口流速为2m/s，则转换效率η：
实施例2-阻力矩计算
y向惯性主力矩Py＝2.195×10-4Kg·m2
由能量守恒定理：
得：
由：
得：
经过实验，可以测得：
分别得到：
Mf1＝1.61×10-3N·m Mf2＝2.04×10-3N·m Mf3＝1.90×10-3N·m求得平均值为：Mf＝1.85×10-3N·m
实施例3-转动周期的计算和涡轮叶片倾角的计算
设叶片倾角为θ，转子阻力矩为Mf,进水口流速v1。已知进水口管道横截面积A1，分水后进入的管道横截面积为A2，假设在半个周期内进入管道的流体在管道各处流量不变，则分水管道内流体流速为：
假设半个周期内水柱恰好达到高度差h，可得周期：
由伯努利方程：
可得：
其中
18ρ(v-ωr)2rA＝Mf
由
得到：
又因为联立求解可得θ。
ω-v1-θ图
结合上述推算，如上面的ω-v1-θ图所示，我们可以估计出涡轮倾角、单孔分流器孔面积、分流器转动周期和发电感应管道水柱高度之间的关系。
以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：包括周期性分流器、连接软管和曲柄连杆活塞发电机，周期性分流器二冲程分流管的下端通过连接软管与曲柄连杆活塞发电机磁感管道的上端连接；
周期性分流器，包括管道、涡轮、单孔分流器和二冲程分流管，在管道内部设置涡轮和单孔分流器，涡轮由凸起结构、叶轮和底盘组成，单孔分流器由连接柱、漏斗状部件和外圆柱组成，涡轮的底盘下端与单孔分流器的连接柱上端相连，漏斗状部件下端设置有漏液孔，漏液孔偏离漏斗状部件的轴心，在管道的底端设置二冲程分流管，二冲程分流管的中间设置分液板，分液板的两侧设置有两个流出孔；
曲柄连杆活塞发电机，包括对称设置的磁感管道、磁性活塞、连杆和曲柄，还有单独设置的中轴、中轴管和支架；在支架的左底杆和右底杆之间设置中轴管，在中轴管内设置中轴，在中轴的两端垂直设置左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄的位置为相反方向，在左曲柄的末端设置左连杆，在右曲柄的末端设置右连杆，左连杆的上端连接于左磁感管道内左磁性活塞的下端，右连杆的上端连接于右磁感管道内右磁性活塞的下端，左磁感管道固定于支架的第一细横杆与第二细横杆之间，右磁感管道固定于支架的第三细横杆与第四细横杆之间，在左磁感管道和右磁感管道下端设置出水孔。
2.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的涡轮在底盘的中央设置凸起结构，凸起结构呈流线型，似子弹头状，在凸起结构四周设置叶轮，叶轮的数量为15-25片。
3.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的单孔分流器的外圆柱内部设置漏斗状部件，在漏斗状部件中心的位置向上垂直设置连接柱，连接柱的顶端设置2个接头。
4.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的漏液孔偏离漏斗状部件轴心的距离为漏斗状部件半径的1/5-1/3。
5.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的二冲程分流管由上圆柱和下圆柱组成外部管道结构，所述的分液板将管道内部均分为2个流出孔，在管道的圆心处分液板上设置中柱。
6.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的中轴管横跨于左底杆和右底杆的中点之间，与左底杆和右底杆固定连接；所述的左曲柄和右曲柄与中轴的连接端为固定连接，左曲柄和右曲柄与左连杆和右连杆的连接端通过螺母活动连接。
7.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的左磁感管道右磁感管道的外侧设置上圆盘和下圆盘，右磁感管道通过上圆盘与第一细横杆与第二细横杆固定连接，左磁感管道通过上圆盘与第三细横杆与第四细横杆固定连接。
8.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的磁感管道内设置磁性活塞，磁性活塞与磁感管道相匹配，即磁性活塞的直径略小于磁感管道的内径；所述的磁感管道外侧，在上圆盘与下圆盘之间缠绕闭合导线。
9.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的磁性活塞的上表面设置磁铁。
10.如权利要求1所述的一种活塞式低速流体发电机装置，其特征在于：所述的出水孔设置于下圆盘的下方，出水孔为同轴均匀设置，出水孔的数量为10-15个。
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