活塞式汽爆发电系统
阅读说明：本技术 活塞式汽爆发电系统 (Piston type steam explosion power generation system ) 是由 许建南 王建忠 林宝富 陈卫平 李定国 毛亚会 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种活塞式汽爆发电系统,包括空气压缩机、发动机、以及发电机,所述发动机包括缸体、活塞以及曲轴,所述活塞滑动连接在缸体内且联动曲轴转动,所述活塞在缸体内背离曲轴的一侧为膨胀腔,所述曲轴通过扭矩换转速与发电机的转子连接,所述空气压缩机的出气口连通膨胀腔,所述发动机上还连接有用于往膨胀腔内通入水雾的雾化器,高压高温空气并供给到缸体的膨胀腔内,同时雾化器往膨胀腔内通入水雾,水雾和高温压缩空气在膨胀腔内混合汽化膨胀瞬时能力推动活塞作功,将气爆能转化为扭矩形式的机械能输出,曲轴转动带动发电机产生电流输出实现发电；从原材料上用压缩空气和水代替传统燃油燃料,达到节能减排的目的,有效减少空气污染。(The application relates to a piston type steam explosion power generation system, which comprises an air compressor, an engine and a generator, the engine comprises a cylinder body, a piston and a crankshaft, the piston is connected in the cylinder body in a sliding way and is linked with the crankshaft to rotate, one side of the piston, which is far away from the crankshaft in the cylinder body, is an expansion cavity, the crankshaft is connected with a rotor of the generator through torque and rotational speed conversion, the air outlet of the air compressor is communicated with the expansion cavity, the engine is also connected with an atomizer for introducing water mist into the expansion cavity, high-pressure and high-temperature air is supplied into the expansion cavity of the cylinder body, meanwhile, water mist is introduced into the expansion cavity by the atomizer, the instantaneous capacity of the water mist and high-temperature compressed air in the expansion cavity in a mixed vaporization expansion mode pushes the piston to do work, the gas explosion energy is converted into mechanical energy in a torque mode to be output, and the crankshaft rotates to drive the generator to generate current to output so as to realize power generation; compressed air and water are used for replacing the traditional fuel oil fuel from the raw materials, so that the purposes of energy conservation and emission reduction are achieved, and air pollution is effectively reduced.)
技术领域
本申请涉及发电机的领域，尤其是涉及一种活塞式汽爆发电系统。
背景技术
当下全世界都在提倡洁净能源、节能减排，对绿色能源和节约能源起到杰出的示范，推动了能源革命的新模式，环境保护以及可持续发展要求的不断提高，对环境友好的清洁发动机，替代消耗石油等不可再生矿物资源并对城市空气污染严重的内燃机动力已成为当今社会的迫切需要。
目前常用的发电机都是采用燃油作为原料，通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，曲轴转动以输出动力的。曲轴连接发电机的转子，从而带动发电机的转子在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中产生电流。
针对上述中的相关技术，发明人认为采用燃油为原料发电的方式并不能节能减排，而且易造成空气污染。
发明内容
为了更好的节能减排，并减少空气污染，本申请提供一种活塞式汽爆发电系统。
本申请提供的一种活塞式汽爆发电系统采用如下的技术方案：
一种活塞式汽爆发电系统，包括空气压缩机、发动机以及发电机，所述发动机包括缸体、活塞以及曲轴，所述活塞滑动连接在缸体内且联动曲轴转动，所述活塞在缸体内背离曲轴的一侧为膨胀腔，所述曲轴与发电机的转子连接，所述空气压缩机的出气口连通膨胀腔，所述发动机上还连接有用于往膨胀腔内通入水雾的雾化器。
通过采用上述技术方案，空气压缩机压缩得到高压高温空气并供给到缸体的膨胀腔内，同时雾化器往膨胀腔内通入水雾，水雾和高温压缩空气在膨胀腔内混合汽化膨胀瞬时能力推动活塞作功，将气爆能转化为扭矩形式的机械能输出，从而曲轴转动带动发电机产生电流输出实现发电；这样从原材料上用压缩空气和水代替传统燃油燃料，达到节能减排的目的，同时也有效减少空气污染。
可选的，所述缸体的膨胀腔设置有电加热件。
通过采用上述技术方案，借助电加热件的设置可以起到二次加热的目的，因为高温压缩空气在输送过程中可能会存在热量部分流失的情况，温度低于水汽化点时无法实现汽化，此时可以借助电加热件来补充热量，确保膨胀腔内达到汽化的温度以保持正常工作。
可选的，所述空气压缩机的出气口与膨胀腔连通的管路为通气管路，所述通气管路上设置有调压阀。
通过采用上述技术方案，由于水汽化的汽化点与气压是呈正比的，即气压越大则汽化点所需的温度越高，借助调压阀的设置可以实现管路上输送空气压力的调节，使得通入膨胀腔的空气保持在刚好可以汽化的压力，这样所需的温度属于达到汽化的最低点，即所需热量保持在最低要求，能够达到相应节能的目的。
可选的，所述缸体设置有与膨胀腔连通的排放端口，所述排放端口位于活塞的行程上，所述活塞移动至靠近曲轴一端的极限位置时，所述排放端口与膨胀腔连通。
通过采用上述技术方案，实际在水汽化膨胀推动活塞做功后，膨胀腔内会产生部分液态水，借助排放端口的设置，在活塞做功移动至行程极限时，排放端口与膨胀腔连通，使得内部液态水可以进行及时排出，避免液态水在内部影响下一次的做功。
可选的，所述发电机的输出线路具有第一线路和第二线路，所述第一线路用于外部供电，所述第二线路连接蓄电池，所述蓄电池用于给空气压缩机初始启动供电。
通过采用上述技术方案，发电机产生的电能一部分供给外部，另一部分电能循环给蓄电池，便于后续蓄电池给空气压缩机启动时持续供电，这样系统实现电能的循环持续使用，实现自给自足。
可选的，所述蓄电池上连接有给电加热件供电的供电支路。
通过采用上述技术方案，供电支路使初始阶段的蓄电池可以供电给电加热件，实现蓄电池电能的充分合理利用，无需额外设置电源供给电加热件，使得系统整体有所简化。
可选的，所述通气管路外部包覆有保温层。
通过采用上述技术方案，借助保温层的设置，可以对管路起到良好保温效果，有效减少热量的损失，同时也能尽可能减少压缩机输出空气与进入膨胀腔内空气的温度差，进一步达到节能目的。
可选的，所述通气管路上连接有储气罐，所述储气罐上连接有压力表以及温度表。
通过采用上述技术方案，储气罐可以起到临时储存压缩气的作用，减少压缩气浪费的情况，同时也便与良好的持续供给，在压缩气足够的情况下可以关闭空气压缩机节省电能，而且压力表和温度表可以及时显示气压和温度，便于工作人员及时知道内部气体的实际状态。
可选的，所述发电机的输出线路并联有连接到供电线路上的第三线路，所述供电电路上设置有控制通断的复合按钮。
通过采用上述技术方案，第三线路的设置，在发电机完成初始发电后，即可导通第三线路来实现对于空气压缩机的自发供电，此时断开空气压缩机与蓄电池连通的电路，不再使用蓄电池的电能，使得蓄电池的电能主要用于初始启动发电。
可选的，所述发电机的输出线路并联有连接到供电支路上的第四线路，所述供电支路上设置有控制通断的复合按钮。
通过采用上述技术方案，第四线路的设置，在发电机完成初始发电后，即可导通第四线路来实现对于电加热件的自发供电，此时断开电加热件与蓄电池连通的电路，不再使用蓄电池的电能，使得蓄电池的电能主要用于初始启动发电。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.从原材料上用压缩空气和水代替传统燃油燃料进行发电，达到节能减排以及减少空气污染的目的；
2.借助电加热件可以起到热量补充的目的，确保水进入到膨胀腔内达到汽化点，能够良好汽化；
3.第二线路的设置可以供电给蓄电池，从而使得发电系统自身实现内循环，可以长久持续的工作。
附图说明
图1是本申请实施例活塞式汽爆发电系统的系统框图；
图2是本申请实施例中缸体处于汽爆前的状态图；
图3是本申请实施例中缸体处于汽爆发生阶段时的状态图；
图4是本申请实施例中缸体处于排放阶段时的状态图；
图5是本申请实施例中缸体内活塞处于复位时的状态图。
附图标记说明：1、空气压缩机；2、发动机；3、发电机；4、雾化器；5、蓄电池；6、缸体；7、活塞；8、活塞杆；9、膨胀腔；10、通气管路；11、储气罐；12、压力表；13、温度表；14、调压阀；15、空气过滤器；16、供电线路；17、逆变器；18、电流表；19、电压表；20、复合按钮；21、电加热件；22、供电支路；23、无功功率表；24、有功功率表；25、电度表；26、第一线路；27、第二线路；28、整流器；29、第三线路；30、第四线路；31、停机按钮；32、第一进口；33、第二进口；34、排气端口；35、排气门；36、排放端口；37、联轴器。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种活塞式汽爆发电系统。
如图1和图2所示，一种活塞式汽爆发电系统包括空气压缩机1、发动机2、发电机3、雾化器4以及蓄电池5，其中发动机2包括缸体6、活塞7、曲轴以及连杆，活塞7沿缸体6长度方向滑动连接在缸体6内，活塞7一侧固定有活塞杆8，连杆的两端分别铰接在活塞杆8以及曲轴上，从而通过活塞7在缸体6内移动带动曲轴转动。活塞7背向活塞杆8或曲轴的一侧为膨胀腔9，空气压缩机1输出的高温压缩空气通过通气管路10连通至膨胀腔9内，同时雾化器4雾化后的水雾也通入到膨胀腔9内，本实施例中雾化器4为高压雾泵，缸体6与通气管路10、雾化器4的连接处均设置有单向阀，达到相应止逆的作用，使得高温压缩空气以及水雾只能从外部通入到膨胀腔9内，这样与水雾和高温压缩空气在膨胀腔9内混合后汽化膨胀瞬时能力推动活塞7移动作功，驱使曲轴转动产生机械能；其中发动机2的曲轴借助联轴器37与发电机3的转子连接实现联动，本实施例中发电机3为交流发电机3，以此带动交流发电机3发电产生电流。
如图1所示，在通气管路10沿压缩空气输送方向上连接有储气罐11，储气罐11上设置有压力表12以及温度表13，储气罐11具有临时储存高温压缩空气的作用，温度表13通过温度传感器来检测储气罐11内部的温度，压力表12通过压力传感器来检测储气罐11内部的压力，并且工作人员可以借助压力表12以及温度表13及时得知储气罐11内空气的压力以及温度。
如图1所示，在储气罐11以及与发动机2之间的通气管路10上还连接有调压阀14以及空气过滤器15，调压阀14可以实现对于通入膨胀腔9内空气压力的调节，由于水汽化的汽化点与气压是呈正比的，即气压越大则汽化点所需的问题越高，从而可以根据实际需要进行调节，使得后续腔室内的水雾可以良好达到汽化点；另外空气过滤器15起到过滤空气中杂质的作用，减少杂质进入到缸体6内，达到一定保护作用。
如图1所示，蓄电池5上连接有供电给空气压缩机1供电线路16，该供电线路16上依次连接有逆变器17、电流表18、电压表19以及复合按钮20，逆变器17将蓄电池5的直流电转化为交流电以供空压机使用，电流表18和电压表19可以及时反映电流、电压数据，便于工作人员及时得知情况。
如图1所示，由于空气压缩机1的高温压缩空气在通气管路10上传输过程中会存在一定的热能损耗，为了减少热能的损耗，在通气管路10外部包覆有保温层，保温层的材质为玻璃棉，以此来有效减少热能的损失，达到一定节能目的；由于部分热能损失会使得空气压缩机1输出空气的温度与进入膨胀腔9内空气的温度存在部分温差，在实际使用过程中该温差可能会导致水雾达不到汽化点，故本实施例中在电动机上设置有电加热件21，电加热件21为电热丝且设置在膨胀腔9内，蓄电池5上设置有供电支路22，供电支路22连接电加热件21且用于给其供电，供电支路22上同样依次设置有逆变器17以及复合按钮20；这样在膨胀腔9内达不到汽化点时，可以通过电加热件21给内部补充热量，以此来提高温度确保水雾可以汽化实现膨胀。
如图1所示，发电机3的输出线路具有第一线路26和第二线路27，其中第一线路26用于外部供电，且第一线路26上依次连接有无功功率表23、有功功率表24以及电度表25，以此便于及时了解得知第一线路26上电源输出的有功功率、无功功率以及电能；其中第二线路27连接蓄电池5，且第二线路27上设置有整流器28，以将交流电转化成直流电给蓄电池5充电，从而实现自身的内循环，使得整个系统可以持续不断的工作。
如图1所示，在发电机3的输送线路上还并联有第三线路29和第四线路30，其中第三线路29连接到供电线路16上且受该线路上的复合按钮20控制通断，第四线路30连接到供电支路22上且受该线路上复合按钮20控制通断；这样可以根据实际情况，在电加热件21和空气压缩机1需要工作时，按压复合按钮20使得第三线路29和第四线路30导通，此时供电支路22以及第二线路27处于断开状态，发电机3输出的交流电可以直接供给电加热件21和空气压缩机1，有效提高效率；如遇到电加热件21和空气压缩机1不需要工作时，断开第三线路29和第四线路30，使得第二线路27保持导通，此时可以实现对蓄电池5的充电。而且在第三线路29上连接有停机按钮31，用于实现停机。
如图2所示，为缸体6气爆前的状态，此时活塞7位于缸体6内的顶部，在缸体6的顶部分别开设第一进口32、第二进口33和排气端口34，第一进口32用于与通气管路10连通，第二进口33用于与雾化器4连通，排气端口34处设置有排气门35。图3展示的是缸体6汽爆发生阶段的状态图，此时水雾和高温压缩空气进入到膨胀腔9内发生汽化膨胀，推动活塞7下移实现做功。
如图3和图4所示，活塞7在缸体6内做功时，膨胀腔9内会产生冷凝水，在缸体6的底部一侧开设有排放端口36，在活塞7下移的过程中由于活塞7位于排放端口36上方，此时膨胀腔9处于封闭状态；在活塞7完成做功后，即活塞7下移至极限位置时，此时排放端口36顶面高于活塞7的顶面，排放端口36处于打开状态，膨胀腔9内的冷凝水以及废气可以通过排放端口36排出。在其他实施例中排放端口36处可以设置电磁阀，在活塞7下移至极限位置时控制电磁阀打开同样可以实现排放效果，平时电磁阀处于关闭状态。
如图5所示，展示的是活塞7上移复位的状态，复位是通过在曲轴上设置有飞轮，活塞7移动做功带动曲轴转动后，飞轮存在相应惯性动能，持续性驱使曲轴转动，从而达到驱使活塞7上移复位的目的，活塞7上移的过程中排气门35打开，可以排出膨胀腔9内的空气，如此循环实现持续性驱使曲轴转动以进行发电。
本申请实施例一种活塞式汽爆发电系统的实施原理为：首先通过蓄电池5给空气压缩机1初始启动供电，开启空气压缩机1工作实现对于空气的压缩，产生的高温压缩空气通过排气管路通到发动机2上缸体6的膨胀腔9内，同时雾化器4雾化的水雾通入到膨胀腔9内，水雾和高温压缩空气在膨胀腔9内混合后汽化膨胀瞬时能量推动活塞7移动做功，活塞7移动时借助连杆联动曲轴转动，曲轴转动时带动发电机3的转子转动以实现发电；在膨胀腔9内温度达不到水汽化点时，可以借助电加热件21二次加热以补充热量，电加热件21的初始供电由蓄电池提供；发电机3输出的电能一部分通过第一线路26供给外部使用，另一部分电能通过第二线路27补充给蓄电池5供电，从而实现内部循环的同时，还能持续性给外部供电；发电产生电能后，可以接通第三线路29并断开供电线路16，实现对于空气压缩机1的自发供电，电加热件21的自发供电同样可以借助接通第四线路30实现。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种开式向心涡轮