一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于汽車尾氣利用領(lǐng)域，特別是一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(jī)和設(shè)有旁通通道的渦輪機(jī)，其中，渦輪機(jī)軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接，所述裝置還包括齒輪減速機(jī)構(gòu)、飛錘機(jī)構(gòu)和旁通閥裝置；齒輪減速機(jī)構(gòu)包括中間軸、從動(dòng)軸；渦輪機(jī)軸、中間軸、從動(dòng)軸均設(shè)有軸齒輪；所述渦輪機(jī)軸齒輪、中間軸齒輪、從動(dòng)軸齒輪依次嚙合；飛錘機(jī)構(gòu)包括飛錘、與飛錘配合的伸縮套筒和固定飛錘的支架；本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中廢氣渦輪發(fā)電裝置，渦輪機(jī)軸的轉(zhuǎn)速過快，導(dǎo)致與其相連的發(fā)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使得發(fā)電機(jī)處于長時(shí)間負(fù)荷狀態(tài)，可能燒毀發(fā)電機(jī)的缺陷，提供一種改進(jìn)后廢氣渦輪發(fā)電裝置，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。
【專利說明】一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型汽車尾氣利用領(lǐng)域，特別是一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中燃燒所產(chǎn)生的熱能，只有20°廣45%轉(zhuǎn)換為有效機(jī)械功。而其余熱能則通過排氣、冷卻介質(zhì)和零部件表而散熱等途徑損失掉，其中廢氣帶走的能量占總能量的30%?40%?？梢?，回收廢氣中所蘊(yùn)含的能量對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能、提高能源利用率具有非
常重要的意義。
[0003]目前利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣能量最成熟的技術(shù)就是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)其實(shí)就是將廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的壓氣機(jī)換成發(fā)電機(jī)，渦輪機(jī)的軸與發(fā)電機(jī)軸通過聯(lián)軸器緊固聯(lián)接，但是它們的結(jié)合產(chǎn)生了新的問題:發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排出量決定了渦輪機(jī)的葉輪動(dòng)速度的快慢；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排除尾氣量持續(xù)增加，渦輪機(jī)的軸長時(shí)間在高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，渦輪機(jī)軸運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)帶動(dòng)與其相連接的發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，通常發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)低于渦輪的轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度，所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的機(jī)械負(fù)荷持續(xù)升高，最終發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸因不能承受如此強(qiáng)的負(fù)荷而損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞發(fā)電機(jī)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中廢氣渦輪發(fā)電裝置，渦輪機(jī)軸的轉(zhuǎn)速過快，導(dǎo)致與其相連的發(fā)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速超負(fù)荷，發(fā)電機(jī)處于長時(shí)間負(fù)荷狀態(tài)，燒毀發(fā)電機(jī)的缺陷，提供一種改進(jìn)后廢氣渦輪發(fā)電裝置，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(jī)和設(shè)有旁通通道的渦輪機(jī)，其中，渦輪機(jī)軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接，還包括齒輪減速機(jī)構(gòu)、飛錘機(jī)構(gòu)和旁通閥裝置；
[0006]齒輪減速機(jī)構(gòu)包括中間軸、從動(dòng)軸；渦輪機(jī)軸、中間軸、從動(dòng)軸上均設(shè)有軸齒輪；所述渦輪機(jī)軸齒輪、中間軸齒輪、從動(dòng)軸齒輪依次嚙合；
[0007]飛錘機(jī)構(gòu)包括飛錘、與飛錘配合的伸縮套筒和固定飛錘的支架；所述支架安設(shè)在從動(dòng)軸上；旁通閥裝置包括設(shè)于旁通通道上的旁通閥門和設(shè)有壓縮彈簧的聯(lián)動(dòng)推桿；聯(lián)動(dòng)推桿一端與伸縮套筒相抵，另一端與旁通閥門連接。
[0008]本實(shí)用新型的工作原理如下:汽車尾氣排到渦輪機(jī)中，尾氣對(duì)渦輪機(jī)葉輪做功，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并通過聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電；渦輪機(jī)軸通過渦輪機(jī)軸齒輪與中間軸齒輪的嚙合帶動(dòng)中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)，中間軸通過中間軸齒輪與從動(dòng)軸齒輪的嚙合帶動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)后，設(shè)于從動(dòng)軸上的飛錘受力產(chǎn)生離心力，離心力克服伸縮套筒的摩擦力推動(dòng)伸縮套筒軸向移動(dòng)一定距離，但是此時(shí)的離心力小于伸縮套筒的摩擦力以及聯(lián)動(dòng)推桿上的壓縮彈簧的阻力，所以伸縮套筒不能帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推桿軸向移動(dòng)，于是飛錘保持著相對(duì)平衡。
[0009]當(dāng)汽車持續(xù)排氣到渦輪機(jī)內(nèi)，渦輪機(jī)軸的轉(zhuǎn)速開始加快并越來越快，渦輪機(jī)軸帶動(dòng)中間軸以及從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)加快，相應(yīng)的飛錘的離心力加大，當(dāng)飛錘離心力大于伸縮套筒的摩擦力以及聯(lián)動(dòng)推桿上的壓縮彈簧的阻力，飛錘克服上述阻力，推動(dòng)伸縮套筒軸向移動(dòng)，伸縮套筒帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推桿移動(dòng)，進(jìn)一步的，聯(lián)動(dòng)推桿就推動(dòng)旁通閥門，此時(shí)旁通閥門打開，渦輪機(jī)內(nèi)多余尾氣通過旁通通道被排出，當(dāng)廢氣開始排出后，渦輪機(jī)內(nèi)氣體逐漸減少，相應(yīng)的，渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速逐漸降低。
[0010]當(dāng)渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速逐漸降低時(shí)，相應(yīng)的，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速也在逐漸降低，當(dāng)飛錘離心力不足于克服聯(lián)動(dòng)推桿上的壓縮彈簧的復(fù)位力時(shí)，聯(lián)動(dòng)推桿在壓縮彈簧的壓縮復(fù)位力的作用下，推動(dòng)伸縮套筒，逐漸復(fù)位，旁通閥門被關(guān)閉，渦輪機(jī)內(nèi)廢氣又全部重新運(yùn)用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果如下:1、當(dāng)渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速過高，飛錘離心力克服上述阻力推動(dòng)旁通閥門打開，渦輪機(jī)內(nèi)廢氣減少，相應(yīng)的，渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速降低，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，這一過程，其實(shí)就是對(duì)發(fā)電機(jī)的過載保護(hù)過程，渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速過高后，本實(shí)用新型自動(dòng)打開旁通閥門，渦輪機(jī)內(nèi)廢氣自動(dòng)減少，使得渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速降低，克服了發(fā)電機(jī)因受不了長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而燒毀電機(jī)的缺陷。
[0012]2、當(dāng)渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)速降低到一定時(shí)候，飛錘離心力不足以克服上述阻力時(shí)，旁通閥門自動(dòng)關(guān)閉，防止渦輪機(jī)排出的尾氣過多，也防止渦輪機(jī)速度降低太多，反而影響發(fā)電效果。
[0013]進(jìn)一步的，發(fā)電機(jī)通過整流電路與蓄電池連接；將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過整流后存儲(chǔ)起來。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置的旁通閥門關(guān)閉時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置的旁通閥門打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、2所示，本實(shí)用新型是一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置，包括設(shè)有旁通通道4的渦輪機(jī)I和發(fā)電機(jī)23，其中，渦輪機(jī)軸24通過聯(lián)軸器22與發(fā)電機(jī)23連接，渦輪機(jī)軸24上設(shè)有渦輪機(jī)軸齒輪26，所述裝置還包括齒輪減速機(jī)構(gòu)28、飛錘14機(jī)構(gòu)和旁通閥裝置；
[0017]飛錘14機(jī)構(gòu)包括飛錘14、與飛錘14配合的伸縮套筒13和固定飛錘14的支架15 ；旁通閥裝置包括設(shè)于旁通通道4上的旁通閥門6和設(shè)有壓縮彈簧11的聯(lián)動(dòng)推桿10 ;聯(lián)動(dòng)推桿10 —端與伸縮套筒13連接，另一端與旁通閥門6連接；
[0018]其中，齒輪減速機(jī)構(gòu)28包括中間軸20及中間軸齒輪21、從動(dòng)軸19及從動(dòng)軸齒輪17 ;渦輪機(jī)軸齒輪26、中間軸齒輪21和從動(dòng)軸齒輪17依次嚙合；從動(dòng)軸19上安設(shè)所述支架15 ;發(fā)電機(jī)23通過整流電路與蓄電池連接。
[0019]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣總管排出的高溫、高壓、高速的尾氣由渦輪機(jī)I的蝸殼進(jìn)氣口進(jìn)入渦輪機(jī)I內(nèi)，打到渦輪機(jī)I的葉輪3上，葉輪3將尾氣的動(dòng)能、壓力能、熱能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)軸24旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；渦輪機(jī)軸24通過聯(lián)軸器22與發(fā)電機(jī)23連接，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)23發(fā)電。
[0020]渦輪機(jī)軸24還通過渦輪機(jī)軸齒輪26與中間軸齒輪21嚙合驅(qū)動(dòng)中間軸20旋轉(zhuǎn)，中間軸20通過中間軸齒輪21與從動(dòng)軸齒輪17嚙合驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸19旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)軸19又帶動(dòng)裝在支架15上的四個(gè)飛錘14旋轉(zhuǎn)，四個(gè)飛錘14在離心力的作用下會(huì)逐漸張開，從而推動(dòng)伸縮套筒13軸向運(yùn)動(dòng)，逐漸克服軸向間隙，當(dāng)渦輪機(jī)軸24轉(zhuǎn)速到達(dá)一定值后，飛錘14的離心力因推動(dòng)伸縮套筒13產(chǎn)生的推力足以克服壓縮彈簧11預(yù)緊力時(shí)，所述推力力將通過聯(lián)動(dòng)推桿10使旁通閥門6打開；旁通閥門6打開后，進(jìn)入渦輪機(jī)I的部分廢氣通過旁通通道4流入蝸殼出氣口，從而減少進(jìn)入渦輪機(jī)I的能量，使渦輪機(jī)軸24轉(zhuǎn)速限制在一定的轉(zhuǎn)速內(nèi)，起到過載保護(hù)的目的。
[0021]相應(yīng)的，當(dāng)渦輪機(jī)軸24轉(zhuǎn)速降低到一定時(shí)候，飛錘14的離心力不足以克服壓縮彈簧11復(fù)位力時(shí)，所述伸縮套筒13和壓縮彈簧11復(fù)位，聯(lián)動(dòng)推桿10將旁通閥門6關(guān)閉。由此形成一個(gè)循環(huán)。
[0022]本實(shí)用新型在齒輪減速機(jī)構(gòu)28上設(shè)計(jì)有連通發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)和軸承的潤滑油道25，來自發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系的潤滑油從潤滑油入口 27流入，通過潤滑油道25給軸承以及齒輪潤滑，同時(shí)還有一定的冷卻作用，最后從潤滑油出口 16流回到發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)。
[0023]本實(shí)用新型的齒輪減速機(jī)構(gòu)28上設(shè)計(jì)有連通發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)的冷卻液道29，冷卻液道29主要是對(duì)渦輪機(jī)軸24進(jìn)行冷卻，因?yàn)闇u輪機(jī)軸24的轉(zhuǎn)速非常高(達(dá)到十幾萬轉(zhuǎn))，熱負(fù)荷比較高，其他的旋轉(zhuǎn)軸通過降速后沒有那么高的轉(zhuǎn)速，熱負(fù)荷自然就不高了，外加上潤滑系統(tǒng)也能起到一定的冷卻散熱作用。來自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液從冷卻液入口 30流入，通過冷卻液道29對(duì)渦輪機(jī)軸24進(jìn)行冷卻，最后從冷卻液出口 12流回到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。
[0024]本實(shí)用新型使用的發(fā)電機(jī)23為開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)；開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)外形簡單、發(fā)電轉(zhuǎn)速高，控制性能好，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，沒有傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)存在的疲勞故障以及最高限速等問題。并且它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)特性好，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)就能發(fā)電，發(fā)電效率較高，非常適合發(fā)動(dòng)機(jī)的多變工況。開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過整流電路儲(chǔ)存在蓄電池中，供用電設(shè)備使用。
[0025]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。
【權(quán)利要求】
1.一種廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(jī)和設(shè)有旁通通道的渦輪機(jī)，其中，渦輪機(jī)軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接，其特征在于:還包括齒輪減速機(jī)構(gòu)、飛錘機(jī)構(gòu)和旁通閥裝置； 齒輪減速機(jī)構(gòu)包括中間軸、從動(dòng)軸；渦輪機(jī)軸、中間軸、從動(dòng)軸上均設(shè)有軸齒輪；所述渦輪機(jī)軸齒輪、中間軸齒輪、從動(dòng)軸齒輪依次嚙合； 飛錘機(jī)構(gòu)包括飛錘、與飛錘配合的伸縮套筒和固定飛錘的支架；所述支架安設(shè)在從動(dòng)軸上； 旁通閥裝置包括設(shè)于旁通通道上的旁通閥門和設(shè)有壓縮彈簧的聯(lián)動(dòng)推桿；聯(lián)動(dòng)推桿一端與伸縮套筒相抵，另一端與旁通閥門連接。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣旁通渦輪發(fā)電裝置，其特征在于:發(fā)電機(jī)通過整流電路與蓄電池連接。
【文檔編號(hào)】F01D17/20GK203603987SQ201320720504
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】鄧彪, 簡曉春, 吳紅洋, 馮杰, 吳春江 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)