本實(shí)用新型屬于發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種活塞式低速流體發(fā)電機(jī)裝置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今提倡綠色化生活的背景下，水電廠等高效利用大流量流體發(fā)電技術(shù)的場合對流體發(fā)電運(yùn)用已較為普及，然而利用小流量流體動能發(fā)電的設(shè)備依然短缺，工廠中的廢水管道、生活廢水管道等地方的流體的動能都沒得到有效利用。

目前，在利用流體發(fā)電領(lǐng)域常使用渦輪發(fā)電機(jī)，渦輪發(fā)電機(jī)在水電站等大流量場合尚能發(fā)揮其優(yōu)勢，然而在需要小流量發(fā)電的場合，由于渦輪利用流體動能的固有原理，效率一直較低，另外渦輪和轉(zhuǎn)子使渦輪發(fā)電機(jī)具有較高的成本。市場尚未存在能夠有效利用小流量流體動能發(fā)電的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對實(shí)際生活中未存在能夠有效利用小流量流體動能發(fā)電的設(shè)備的現(xiàn)狀，提出一種活塞式低速流體發(fā)電機(jī)裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種活塞式低速流體發(fā)電機(jī)裝置，包括周期性分流器、連接軟管和曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)，周期性分流器二沖程分流管的下端通過連接軟管與曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)磁感管道的上端連接；

周期性分流器，包括管道、渦輪、單孔分流器和二沖程分流管，在管道內(nèi)部設(shè)置渦輪和單孔分流器，渦輪由凸起結(jié)構(gòu)、葉輪和底盤組成，單孔分流器由連接柱、漏斗狀部件和外圓柱組成，渦輪的底盤下端與單孔分流器的連接柱上端相連，漏斗狀部件下端設(shè)置有漏液孔，漏液孔偏離漏斗狀部件的軸心，在管道的底端設(shè)置二沖程分流管，二沖程分流管的中間設(shè)置分液板，分液板的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)流出孔。

而且，所述的渦輪在底盤的中央設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)呈流線型，似子彈頭狀，在凸起結(jié)構(gòu)四周設(shè)置葉輪，葉輪的數(shù)量為15-25片。

而且，所述的單孔分流器的外圓柱內(nèi)部設(shè)置漏斗狀部件，在漏斗狀部件中心的位置向上垂直設(shè)置連接柱，連接柱的頂端設(shè)置2個(gè)接頭。

而且，所述的漏液孔偏離漏斗狀部件軸心的距離為漏斗狀部件半徑的1/5-1/3。

而且，所述的二沖程分流管由上圓柱和下圓柱組成外部管道結(jié)構(gòu)，所述的分液板將管道內(nèi)部均分為2個(gè)流出孔，在管道的圓心處分液板上設(shè)置中柱。

曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)，包括對稱設(shè)置的磁感管道、磁性活塞、連桿和曲柄，還有單獨(dú)設(shè)置的中軸、中軸管和支架；在支架的左底桿和右底桿之間設(shè)置中軸管，在中軸管內(nèi)設(shè)置中軸，在中軸的兩端垂直設(shè)置左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄的位置為相反方向，在左曲柄的末端設(shè)置左連桿，在右曲柄的末端設(shè)置右連桿，左連桿的上端連接于左磁感管道內(nèi)左磁性活塞的下端，右連桿的上端連接于右磁感管道內(nèi)右磁性活塞的下端，左磁感管道固定于支架的第一細(xì)橫桿與第二細(xì)橫桿之間，右磁感管道固定于支架的第三細(xì)橫桿與第四細(xì)橫桿之間，在左磁感管道和右磁感管道下端設(shè)置出水孔。

而且，所述的中軸管橫跨于左底桿和右底桿的中點(diǎn)之間，與左底桿和右底桿固定連接。

而且，所述的左曲柄(和右曲柄)與中軸的連接端為固定連接，左曲柄(和右曲柄)與左連桿(和右連桿)的連接端通過螺母活動連接。

而且，所述的左磁感管道(右磁感管道)的外側(cè)設(shè)置上圓盤和下圓盤，右磁感管道通過上圓盤與第一細(xì)橫桿與第二細(xì)橫桿固定連接，左磁感管道通過上圓盤與第三細(xì)橫桿與第四細(xì)橫桿固定連接。

而且，所述的磁感管道內(nèi)設(shè)置磁性活塞，磁性活塞與磁感管道相匹配，即磁性活塞的直徑略小于磁感管道的內(nèi)徑，使得磁性活塞可沿磁感管道上下滑動。

而且，所述的磁感管道外側(cè)，在上圓盤與下圓盤之間纏繞閉合導(dǎo)線。

而且，所述的磁性活塞的上表面設(shè)置磁鐵。

而且，所述的出水孔設(shè)置于下圓盤的下方，出水孔為同軸均勻設(shè)置，出水孔的數(shù)量為10-15個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1.突破了傳統(tǒng)分流器無法產(chǎn)生周期性液體或氣體的局限，利用氣體或液體沖動葉輪帶動分流器分流，巧妙地實(shí)現(xiàn)了周期性的分流效果。

2.該裝置的動力全部來自于水或氣體的動能或者勢能，只需將氣體或液體運(yùn)至裝置能量較高點(diǎn)便可，相較于利用電控閥門實(shí)現(xiàn)的周期性分流器，無需額外輸入能量。

3.使用了活塞結(jié)構(gòu)，在低流速流體發(fā)電的時(shí)候能更充分更高效率的利用流體的動能，減小了有用能量的流失。

4.同時(shí)由于磁鐵生產(chǎn)以及螺線管技術(shù)均已非常成熟，成本低廉加工方便，避免了加工復(fù)雜價(jià)格高昂的渦輪加入降低發(fā)電機(jī)的整體效費(fèi)比。

5.活塞結(jié)構(gòu)采用水流的直線運(yùn)動直接發(fā)電，而不是先將流體的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化成圓周運(yùn)動再用轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)發(fā)電，機(jī)械傳動路徑短。

附圖說明

圖1是周期性分流器的外部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是周期性分流器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是渦輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是單孔分流器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5式二沖程分流管的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6式二沖程分流管的頂部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7式二沖程分流管的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為磁感管道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

其中1為管道，2為渦輪，2-1為凸起結(jié)構(gòu)，2-2為葉輪，2-3為底盤，3為單孔分流器，3-1為接頭，3-2為連接柱，3-3為漏斗狀部件，3-4為外圓柱，4為二沖程分流管，4-1為中柱，4-2為分液板，4-3為上圓柱，4-4為下圓柱，4-5為流出孔，5為連接軟管，6為支架，6-1為右底桿，6-2為左底桿，6-3為第一細(xì)橫桿，6-4為第二細(xì)橫桿，6-5為第三細(xì)橫桿，6-6為第四細(xì)橫桿，7為磁感管道，7-1為右磁感管道，7-2為左磁感管道，7-3為管道柱體，7-4為上圓盤，7-5為磁性活塞，7-6為出水孔，7-7為下圓盤，8為中軸管，9為連桿，9-1為右連桿，9-2為左連桿，10為中軸，11為曲柄，11-1為右曲柄，11-2為左曲柄。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種活塞式低速流體發(fā)電機(jī)裝置，包括周期性分流器、連接軟管和曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)，周期性分流器二沖程分流管的下端通過連接軟管與曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)磁感管道的上端連接；

周期性分流器，包括管道、渦輪、單孔分流器和二沖程分流管，在管道內(nèi)部設(shè)置渦輪和單孔分流器，渦輪由凸起結(jié)構(gòu)、葉輪和底盤組成，單孔分流器由連接柱、漏斗狀部件和外圓柱組成，渦輪的底盤下端與單孔分流器的連接柱上端相連，漏斗狀部件下端設(shè)置有漏液孔，漏液孔偏離漏斗狀部件的軸心，在管道的底端設(shè)置二沖程分流管，二沖程分流管的中間設(shè)置分液板，分液板的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)流出孔。

而且，所述的渦輪在底盤的中央設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)呈流線型，似子彈頭狀，在凸起結(jié)構(gòu)四周設(shè)置葉輪，葉輪的數(shù)量為20片。

而且，所述的單孔分流器的外圓柱內(nèi)部設(shè)置漏斗狀部件，在漏斗狀部件中心的位置向上垂直設(shè)置連接柱，連接柱的頂端設(shè)置2個(gè)接頭。

而且，所述的漏液孔偏離漏斗狀部件軸心的距離為漏斗狀部件半徑的1/5。

而且，所述的二沖程分流管由上圓柱和下圓柱組成外部管道結(jié)構(gòu)，所述的分液板將管道內(nèi)部均分為2個(gè)流出孔，在管道的圓心處分液板上設(shè)置中柱。

曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)，包括對稱設(shè)置的磁感管道、磁性活塞、連桿和曲柄，還有單獨(dú)設(shè)置的中軸、中軸管和支架；在支架的左底桿和右底桿之間設(shè)置中軸管，在中軸管內(nèi)設(shè)置中軸，在中軸的兩端垂直設(shè)置左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄的位置為相反方向，在左曲柄的末端設(shè)置左連桿，在右曲柄的末端設(shè)置右連桿，左連桿的上端連接于左磁感管道內(nèi)左磁性活塞的下端，右連桿的上端連接于右磁感管道內(nèi)右磁性活塞的下端，左磁感管道固定于支架的第一細(xì)橫桿與第二細(xì)橫桿之間，右磁感管道固定于支架的第三細(xì)橫桿與第四細(xì)橫桿之間，在左磁感管道和右磁感管道下端設(shè)置出水孔。

而且，所述的中軸管橫跨于左底桿和右底桿的中點(diǎn)之間，與左底桿和右底桿固定連接。

而且，所述的左曲柄(和右曲柄)與中軸的連接端為固定連接，左曲柄(和右曲柄)與左連桿(和右連桿)的連接端通過螺母活動連接。

而且，所述的左磁感管道(右磁感管道)的外側(cè)設(shè)置上圓盤和下圓盤，右磁感管道通過上圓盤與第一細(xì)橫桿與第二細(xì)橫桿固定連接，左磁感管道通過上圓盤與第三細(xì)橫桿與第四細(xì)橫桿固定連接。

而且，所述的磁感管道內(nèi)設(shè)置磁性活塞，磁性活塞與磁感管道相匹配，即磁性活塞的直徑略小于磁感管道的內(nèi)徑，使得磁性活塞可沿磁感管道上下滑動。

而且，所述的磁感管道外側(cè)，在上圓盤與下圓盤之間纏繞閉合導(dǎo)線。

而且，所述的磁性活塞的上表面設(shè)置磁鐵。

而且，所述的出水孔設(shè)置于下圓盤的下方，出水孔為同軸均勻設(shè)置，出水孔的數(shù)量為10個(gè)。

實(shí)施例1-機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率的計(jì)算

從周期性分流器管道的上端注入速度2m/s的水流，將電壓電流計(jì)與曲柄連桿活塞發(fā)電機(jī)磁感管道的閉合導(dǎo)線連接，在裝置穩(wěn)態(tài)工作的條件下進(jìn)行測試：測試活塞的下壓液柱高度為30cm，則得出水流產(chǎn)生的機(jī)械能為0.047W，產(chǎn)生的電壓1.4V，電流為10mA，則發(fā)電機(jī)的功率為0.014W，進(jìn)水口流速為2m/s，則轉(zhuǎn)換效率η：

實(shí)施例2-阻力矩計(jì)算

y向慣性主力矩P_y＝2.195×10^-4Kg·m²

由能量守恒定理：

得：

由：

得：

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，可以測得：

分別得到：

M_f1＝1.61×10^-3N·m M_f2＝2.04×10^-3N·m M_f3＝1.90×10^-3N·m求得平均值為：M_f＝1.85×10^-3N·m

實(shí)施例3-轉(zhuǎn)動周期的計(jì)算和渦輪葉片傾角的計(jì)算

設(shè)葉片傾角為θ，轉(zhuǎn)子阻力矩為M_f,進(jìn)水口流速v₁。已知進(jìn)水口管道橫截面積A₁，分水后進(jìn)入的管道橫截面積為A₂，假設(shè)在半個(gè)周期內(nèi)進(jìn)入管道的流體在管道各處流量不變，則分水管道內(nèi)流體流速為：

假設(shè)半個(gè)周期內(nèi)水柱恰好達(dá)到高度差h，可得周期：

由伯努利方程：

可得：

其中

18ρ(v-ωr)²rA＝M_f

由

得到：

又因?yàn)槁?lián)立求解可得θ。

ω-v₁-θ圖

結(jié)合上述推算，如上面的ω-v₁-θ圖所示，我們可以估計(jì)出渦輪傾角、單孔分流器孔面積、分流器轉(zhuǎn)動周期和發(fā)電感應(yīng)管道水柱高度之間的關(guān)系。

以上對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。