[發明專利]一種活塞式水能轉換器

有效

• 申請號: 201510283642.1
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN105041554B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 陳彪;陸文昌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水力發電領域，具體涉及一種活塞式水能轉換器。

背景技術

現在廣泛應用的主流水力發電機是的形式，有沖擊式與反擊式等發電方式，水輪機發電以水輪機為原動機將水能轉化為電能的發電機，水流經過水輪機時，將水能轉換成機械能，水輪機的轉軸又帶動發電機的轉子，將機械能轉換成電能而輸出，是水電站生產電能的主要動力設備。大型發電機組如三峽水利發電站水輪機的效率可以達到90％，但是微型水力發電機水輪機的效率平均在70％左右，轉化效率還是差強人意的。

大型水力發電機采用隨功率自動變化的水流量調節器，來保持發電電壓的穩定。微型水力發電機一般應用在山區，由于自動水流調節器的價格比較高，微型水力發電機一般不會配備自動水流調節器，而采用手動水流調節器，很難實現電壓的穩定。

因此非常有必要開發一種低成本高效率的水能轉換器解決微型水力發電機發電不穩的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述微型發電機現有技術方面的不足，而提供一種活塞式水能轉換器，實現提高微型水力發電機的發電效率及負載變化時電壓穩定性。

本發明的技術方案是：一種活塞氣缸式水能轉換器，包括至少兩個并列的缸體，一根曲軸，所述曲軸的一端裝有飛輪；所述曲軸包括至少三個主軸頸和至少兩個連桿軸頸；

所述缸體上面可拆卸的連接有缸蓋；所述缸蓋為圓柱體，所述缸蓋內鑄有兩道隔板，兩道所述隔板沿所述缸蓋的中心軸線對稱分布，兩道所述隔板之間設有進水閥門，所述隔板與所述缸體內壁之間分別設有出水閥門；

所述缸體分別固定在所述主軸頸上，每一所述缸體內包括活塞和第一連桿；所述活塞與所述缸體間隙配合；所述活塞與所述第一連桿的小頭通過活塞銷連接；所述第一連桿的大頭與連桿大頭端蓋通過連桿大頭螺栓固定套在所述曲軸的連桿軸頸上；

上述方案中，所述進水閥門一端通過花鍵軸連接于所述缸蓋的內壁上，另一端通過光軸連接于所述缸蓋的內壁上，所述花鍵軸與所述光軸位于所述進水閥門直徑方向對稱軸線的兩端；所述花鍵軸一端伸出所述缸蓋外側與進水閥門傳動裝置連接。

進一步的，所述出水閥門通過長軸固定于所述缸蓋上，所述長軸貫穿所述出水閥門的對稱軸線，所述長軸與所述出水閥門通過平鍵連接；所述長軸一端伸出所述缸蓋外側與出水閥門傳動裝置連接。

進一步的，所述進水閥門傳動裝置包括從動輪、第二連桿、套筒和齒條，所述從動輪通過鏈條與所述曲軸連接，所述從動輪與所述齒條通過所述第二連桿相連，所述齒條可滑動安裝在所述套筒內，所述套筒固設在所述缸體外側，所述齒條與所述花鍵軸伸出所述缸蓋外側的一端間歇嚙合。

進一步的，所述出水閥門傳動裝置具有與所述進水閥門傳動裝置相同的結構。

進一步的，所述花鍵軸、所述長軸和所述光軸通過圓柱滾子軸承裝配在所述缸蓋的內壁上。

上述方案中，所述缸體外側固設有機油泵，所述機油泵通過皮帶與所述曲軸連接；所述缸體內底部設有油底殼，所述機油泵與所述油底殼通過油管連接。

上述方案中，所述活塞上端裝有至少一道活塞環。

上述方案中，所述缸蓋與所述缸體通過由八個均布式螺栓連接。

本發明的有益效果是：

1、本發明與往復活塞式發動機主體結構類似具有結構緊湊、剛性強、原理簡單、機械方面能量損失小、單位質量發出功率大等優點。

2、本發明主要做功對象是水，水分子直徑比氣體分子直徑要大得多，因此所述缸體與所述活塞之間的加工精度不需要很高，大大降低成本；相同體積水的質量相對于空氣質量要大很多倍，則水的慣性比較大，水能轉換器的轉速低，排出去的低壓水動能比較小，水能利用率進一步提高；同時由于轉速低，對所述曲軸及各運動配合副之間加工要求也比較低，大大減少加工成本；所述缸體、缸蓋及曲軸通過鑄造加工，毛坯成本低且易于完成。

3、本發明具有至少兩個并列的缸體，所述至少兩個缸體共同固定在一根曲軸上，可以一個缸體在做功時，另一個缸體在排水，如此循環往復實現水的勢能與機械能轉化。

4、本發明在所述曲軸的一端安裝所述飛輪，所述飛輪為轉動慣量很大的盤形零件，其作用如同一個能量存儲器，可使曲軸轉速更加穩定，當使用功率變化時對水能轉換器轉速影響要比水輪機小的多。

5、本發明所述進水閥門傳動裝置和所述出水閥門傳動裝置為曲柄滑桿機構，分別由所述曲軸通過鏈條驅動，實現進水閥門與出水閥門適時開啟或關閉。