CN219672763U - 基于气温差智能控制蓄能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了基于气温差智能控制蓄能发电装置，包括通过外部气温差的变化进行发电以及收集的发电机、蓄电池，所述发电机与所述蓄电池之间电性连接；所述蓄能发电装置包括将水体进行分开存储的蓄水箱和集水箱、以及进行总体控制的控制器；所述蓄水箱与所述集水箱之间设置单向连通的通水管以及抽水管，所述通水管和所述抽水管内水体的流动方向相反，并在所述通水管内设置与所述发电机连接的水轮机。本实用新型蓄能发电的原理是利用昼夜变化和气温变化形成的时间温差而发电的，过程中不产生污染物质，对环境无任何影响。并且适用于昼夜气温变化环境，并且在温差范围较小时可进行分次间歇式蓄水。
Description
技术领域
本实用新型涉及温差发电技术领域，具体涉及基于气温差智能控制蓄能发电装置。
背景技术
随着不可再生能源(煤、石油、天然气等)的日益开采枯竭，化石能源耗竭的危险日益临近。面对新形势，可再生新能源概念逐渐得到关注和重视，并且人类对新能源的开发和利用增添了动力。
常规利用能源的发电技术一般是火力发电、水力发电、风力发电、光伏发电、潮汐发电等，前述发电技术对环境和设备的要求较高，且对设备的投入大，成本极高，维护不便，而且都易受到自然规律的影响，综合效益受到制约。温差发电是利用温度的变化梯度，通过对自然散失的大量热能的充分利用，实现无污染性的能源转化。温差发电作为一种辅助的能源进行发电存储，可以缓解能源紧缺的问题，节约各种常规能源，特别是在大气温度昼夜变化剧烈的地区，无疑成为一种常规能源很好的替代品。但对于温差发电系统来说，不仅需要能在气温差异大的环境中发挥作用，还需要适应气温变化小的环境中将能源转化，并且为合理减少人工成本投入，对智能化控制与操作还提出了要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种将大气环境变化的时间温差转换为电能，实现清洁能源的智能自动化转化和利用的蓄能发电装置。
为此，本实用新型采用以下技术方案：
基于气温差智能控制蓄能发电装置，包括通过外部气温差的变化进行发电以及收集的发电机、蓄电池，所述发电机与所述蓄电池之间电性连接；所述蓄能发电装置包括将水体进行分开存储的蓄水箱和集水箱、以及进行总体控制的控制器；所述蓄水箱与所述集水箱之间设置单向连通的通水管以及抽水管，所述通水管和所述抽水管内水体的流动方向相反，并在所述通水管内设置与所述发电机连接的水轮机；密闭的所述蓄水箱设置通气阀，所述通气阀由所述控制器控制，所述蓄水箱内部气体温度变化情况可使其内部压强发生变化，以此形成所述蓄水箱对所述集水箱内水体的抽取式积蓄状态或排出式发电状态，并且两种状态之间的切换通过所述控制器在单个气温升降周期的临界点进行相应触发。
进一步地：所述通水管内设置在所述水轮机上游的通水阀，所述通水阀与所述控制器之间电性连接。
进一步地：所述抽水管的出口端设置于所述蓄水箱内的顶部，所述抽水管内设置单向阀。
进一步地：所述蓄水箱底部设置底座，所述底座与所述通水管和所述抽水管连通，且所述通水管设置于所述抽水管的上方。
进一步地：在所述气温升降周期内设置与所述控制器配合的第一触点和第二触点，并在所述蓄水箱上方倾斜设置导体管，使在所述导体管上的所述第一触点和所述第二触点之间形成高度差；所述导体管内部设置随所述蓄水箱内水体高度变化移动的导体球，且所述导体球可在与所述第一触点以及所述第二触点接触时形成导电连通。
进一步地：所述蓄水箱内部固定设置导向杆，并在所述导向杆外套设漂浮于水面上的空心浮杆，并在所述空心浮杆与所述导体球之间连接设置连接绳。
进一步地：所述蓄水箱上方设置将所述蓄水箱与所述导体管连通的中空支座，所述中空支座的内部中空部分可供所述连接绳以及所述空心浮杆通过。
进一步地：所述蓄水箱上铺设集热板，并在所述集热板顶部开设通气孔，并在所述通气孔上设置与所述控制器电性连接的所述通气阀。
进一步地：所述集热板在其内侧设置位于所述蓄水箱内的导热片。
进一步地：所述蓄能发电装置内设置下闸检修冲淤部分，所述下闸检修冲淤部分包括设置在所述蓄水箱底部的排淤阀，并在所述通水管内设置具有启闭机的闸门，所述启闭机和所述排淤阀与所述控制器电性连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型蓄能发电的原理是利用昼夜变化和气温变化形成的时间温差而发电的，过程中不产生污染物质，对环境无任何影响。并且适用于昼夜气温变化环境，并且在温差范围较小时可进行分次间歇式蓄水，蓄水箱达到一定水量后开阀发电，对环境的适应性强，同时，经由控制器在相应设定条件控制蓄能发电装置运行，可实现无人化智能操作。
附图说明
图1为本实用新型蓄水箱温升排气的结构示意图。
图2为本实用新型蓄水箱温降储水的结构示意图。
图3为本实用新型蓄水箱放水发电的结构示意图。
图4为本实用新型下闸检修冲淤的结构示意图。
附图中的标记为：集热板1、蓄水箱2、集水箱3、水轮机4、发电机5、蓄电池6、导热片7、通气阀8、底座9、注水口10、排淤阀11、抽水管12、通水管13、闸门14、通水阀15、启闭机16、控制器17、导体管18、第一触点19、第二触点20、导体球21、中空支座22、空心浮杆23、导向杆24、单向阀25。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
如图1-4所示，基于气温差智能控制蓄能发电装置，包括通过外部气温差的变化进行发电以及收集的发电机5、蓄电池6，发电机5与蓄电池6之间电性连接；蓄能发电装置包括将水体进行分开存储的蓄水箱2和集水箱3、以及进行总体控制的控制器17；蓄水箱2与集水箱3之间设置单向连通的通水管13以及抽水管12，通水管13和抽水管12内水体的流动方向相反，并在通水管13内设置与发电机5连接的水轮机4；密闭的蓄水箱2设置通气阀8，通气阀8由控制器17控制，蓄水箱2内部气体温度变化情况可使其内部压强发生变化，以此形成蓄水箱2对集水箱3内水体的抽取式积蓄状态或排出式发电状态，并且两种状态之间的切换通过控制器17在单个气温升降周期的临界点进行相应触发。
本实施例根据物理学理想气体方程的原理进行发电蓄能，其公式如下：
PV＝nRT
其中，P为气体压强，V为气体体积，T为绝对温度，n为气体物质的量，R为常量。由此可知，气体体积一定时，气体压强会随温度和气体物质的量变化而变化；当气体压强、体积不变时，气体物质的量与绝对温度成反比；当气体绝对温度、体积不变时，气体物质的量与压强成正比；当气体物质的量、体积不变时，气体绝对温度与压强成正比。
具体的，集水箱3顶部设置注水口10，以此可向集水箱3内补充水量，并且注水口10常开设置。
具体的，通水管13内设置在水轮机4上游的通水阀15，通水阀15与控制器17之间电性连接，并在排出式发电状态时启动形成通水管13的流通。
具体的，抽水管12的出口端设置于蓄水箱2内的顶部，抽水管12内设置单向阀25。
其中，蓄水箱2底部设置底座9，底座9与通水管13和抽水管12连通，且通水管13设置于抽水管12的上方。底座9与蓄水箱2之间无缝焊接，而且可通过通水管13和抽水管12的所处高度不一致，以便水体可在蓄水箱2和集水箱3内更顺利的流动。通过单向阀25可保证温差范围在较小时，抽水管12内水位仍能够维持在一定的高度，避免倒流回到集水箱3内。
其中，蓄水箱2呈倒三角形状，一方面，可使得蓄水箱2内的水体在单个气温升降周期中温度升高抽取时积蓄更多，来使得通过水轮机4的发电效果更佳；另一方面，可增加集热板1的容纳面积，以使得蓄水箱2所需的温度变化情况能够更快的达到要求。
具体的，在气温升降周期内设置与控制器17配合的第一触点19和第二触点20，并在蓄水箱2上方倾斜设置导体管18，使在导体管18上的第一触点19和第二触点20之间形成高度差；导体管18内部设置随蓄水箱2内水体高度变化移动的导体球21，且导体球21可在与第一触点19以及第二触点20接触时形成导电连通。
导体球21可在导体管18内自由滚动，并能够与第一触点19、第二触点20接触，同时导体管18、导体球21、第一触点19、第二触点20具有导电性能，以此通过与控制器17配合进行在单个气温升降周期中确保发电与蓄能的切换控制，如此，控制器17可根据导体球21与第一触点19接触同导体管18形成闭合回路控制通水阀15打开，导体球21与第二触点20接触同导体管18形成闭合回路控制通水阀15关闭。
其中，蓄水箱2内部固定设置导向杆24，并在导向杆24外套设漂浮于水面上的空心浮杆23，并在空心浮杆23与导体球21之间连接设置连接绳。空心浮杆23底部可设置浮板，以增加浮力。同时，导向杆24与蓄水箱2内壁焊接连接。
其中，蓄水箱2上方设置将蓄水箱2与导体管18连通的中空支座22，中空支座22的内部中空部分可供连接绳以及空心浮杆23通过。通过中空支座22既可以将导体管18进行有效的固定，并为导体管18提供所需的倾斜角度，还可以使空心浮杆23伸出蓄水箱2，来延长空心浮杆23的漂浮高度。
具体的，蓄水箱2上铺设集热板1，并在集热板1顶部开设通气孔，并在通气孔上设置与控制器17电性连接的通气阀8。集热板1与蓄水箱2之间无缝焊接。控制器17内部设置温度传感器，以了解外部空气的温度变化情况来控制通气阀8的开启与否，其中，控制器17可根据气温升高时控制通气阀8打开，气温下降时控制通气阀8关闭。
其中，集热板1在其内侧设置位于蓄水箱2内的导热片7。导热片7可加快蓄水箱2内部的温度变化状态。
具体的，蓄能发电装置内设置下闸检修冲淤部分，下闸检修冲淤部分包括设置在蓄水箱2底部的排淤阀11，并在通水管13内设置具有启闭机16的闸门14，启闭机16和排淤阀11与控制器17电性连接。闸门14设置在通水阀15的上游，并且闸门14通过钢丝绳与启闭机16连接。同时，在排淤阀11处可设置排水管将蓄水箱2内的水体进行排出。
请参阅图1-4，蓄能发电装置在进行发电时，具体操作方式如下：
当气温上升时，控制器17控制通气阀8打开与外界大气连接，压强相通，集热板1通过收集温度并由导热片7将热量传输至蓄水箱2内空气，蓄水箱2内空气温度升高，根据物理学理想气体方程得出蓄水箱2内气体物质的量减少。
当气温下降时，控制器17控制通气阀8关闭，蓄水箱2内气体物质的量不变，集热板1通过散热将蓄水箱2内空气温度降低，根据物理学理想气体方程得出蓄水箱2内压强降低，集水箱3内水由于压强差通过抽水管12流动至蓄水箱2。
每一个气温上升与下降周期，都能完成一定容量水从集水箱3流入蓄水箱2。当蓄水箱2内水位升高至一定高程，空心浮杆23随水位上移顶托导体球21脱离中空支座22，蓄水箱2与大气相通，导体球21沿导体管18滑动与第一触点19连接，控制器17控制通水阀15打开，蓄水箱2内水流向通水管13推动水轮机4并带动发电机5进行发电，尾水流向集水箱3。随着蓄水箱2内水逐渐流出，水位高程逐渐下降，空心浮杆23随水位下移，顶部连接绳牵引导体球21沿导体管18从低端向上滑动到顶端封闭中空支座22并与第二触点20连接，控制器17控制通水阀15关闭，停止发电。
每次通水阀15的开与闭完成一次蓄能发电并储存至蓄电池6中，随着气温升降变化差继续下一周期的蓄能发电。
下闸检修冲淤，闸门14正常情况属于常开状态，排淤阀11处于常闭状态，当通水阀15需要检修时，检修闸门14通过启闭机16下放封闭通水管13，排淤阀打开，通过蓄水箱2水流将底部淤积清理出去。
以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于气温差智能控制蓄能发电装置，包括通过外部气温差的变化进行发电以及收集的发电机(5)、蓄电池(6)，所述发电机(5)与所述蓄电池(6)之间电性连接；其特征在于：所述蓄能发电装置包括将水体进行分开存储的蓄水箱(2)和集水箱(3)、以及进行总体控制的控制器(17)；
所述蓄水箱(2)与所述集水箱(3)之间设置单向连通的通水管(13)以及抽水管(12)，所述通水管(13)和所述抽水管(12)内水体的流动方向相反，并在所述通水管(13)内设置与所述发电机(5)连接的水轮机(4)；
密闭的所述蓄水箱(2)设置通气阀(8)，所述通气阀(8)由所述控制器(17)控制，所述蓄水箱(2)内部气体温度变化情况可使其内部压强发生变化，以此形成所述蓄水箱(2)对所述集水箱(3)内水体的抽取式积蓄状态或排出式发电状态，并且两种状态之间的切换通过所述控制器(17)在单个气温升降周期的临界点进行相应触发。
2.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述通水管(13)内设置在所述水轮机(4)上游的通水阀(15)，所述通水阀(15)与所述控制器(17)之间电性连接。
3.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述抽水管(12)的出口端设置于所述蓄水箱(2)内的顶部，所述抽水管(12)内设置单向阀(25)。
4.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述蓄水箱(2)底部设置底座(9)，所述底座(9)与所述通水管(13)和所述抽水管(12)连通，且所述通水管(13)设置于所述抽水管(12)的上方。
5.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：在所述气温升降周期内设置与所述控制器(17)配合的第一触点(19)和第二触点(20)，并在所述蓄水箱(2)上方倾斜设置导体管(18)，使在所述导体管(18)上的所述第一触点(19)和所述第二触点(20)之间形成高度差；
所述导体管(18)内部设置随所述蓄水箱(2)内水体高度变化移动的导体球(21)，且所述导体球(21)可在与所述第一触点(19)以及所述第二触点(20)接触时形成导电连通。
6.根据权利要求5所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述蓄水箱(2)内部固定设置导向杆(24)，并在所述导向杆(24)外套设漂浮于水面上的空心浮杆(23)，并在所述空心浮杆(23)与所述导体球(21)之间连接设置连接绳。
7.根据权利要求6所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述蓄水箱(2)上方设置将所述蓄水箱(2)与所述导体管(18)连通的中空支座(22)，所述中空支座(22)的内部中空部分可供所述连接绳以及所述空心浮杆(23)通过。
8.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述蓄水箱(2)上铺设集热板(1)，并在所述集热板(1)顶部开设通气孔，并在所述通气孔上设置与所述控制器(17)电性连接的所述通气阀(8)。
9.根据权利要求8所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述集热板(1)在其内侧设置位于所述蓄水箱(2)内的导热片(7)。
10.根据权利要求1所述的基于气温差智能控制蓄能发电装置，其特征在于：所述蓄能发电装置内设置下闸检修冲淤部分，所述下闸检修冲淤部分包括设置在所述蓄水箱(2)底部的排淤阀(11)，并在所述通水管(13)内设置具有启闭机(16)的闸门(14)，所述启闭机(16)和所述排淤阀(11)与所述控制器(17)电性连接。
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