專利名稱：活塞式發(fā)電機(jī)及發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電設(shè)備，可以采用流體進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備，特別是采用活塞式缸體采 樣氣體進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)主要采用蒸汽為工作介質(zhì)發(fā)電，主要的工作介質(zhì)為水，其噴嘴設(shè) 置在定子上，不發(fā)生運動，葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，噴嘴噴射的蒸汽推動葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)發(fā)電?，F(xiàn) 有的技術(shù)主要是100KW以上的發(fā)電機(jī)組，沒有小型化適合于的機(jī)組。采用低溫有機(jī)物的朗肯循環(huán)(ORC)發(fā)電機(jī)組，適合于低溫?zé)嵩匆约靶⌒偷陌l(fā)電， 但是主要是將現(xiàn)有的大型蒸汽發(fā)電設(shè)備小型化，其噴嘴與葉片設(shè)置與大型的相同，這樣的 結(jié)構(gòu)設(shè)置限制了發(fā)電的能源利用，工作介質(zhì)也必須采用低溫的工作介質(zhì)。此外，斯特林機(jī)也是一種發(fā)電設(shè)備，其主要采用缸體以及運動的活塞，利用缸體外 部的熱能實現(xiàn)對缸體內(nèi)部的工作介質(zhì)進(jìn)行汽化，推動缸體運動后帶動發(fā)電設(shè)備進(jìn)行機(jī)組發(fā) H1^ ο上述的主要的發(fā)電技術(shù)和方法，都屬于熱機(jī)原理的發(fā)電裝置，其工作介質(zhì)都經(jīng)過 了液氣相變過程，需要熱能加熱工作介質(zhì)，使其產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動發(fā)電及的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動，實現(xiàn)發(fā)電。由于需要將蒸汽進(jìn)行冷凝，因而大量的熱能在冷凝過程中被損耗，使得發(fā)電 效率不高。水利發(fā)電機(jī)是采用水為工作介質(zhì)，利用水的壓力和流量推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電， 但是水不能進(jìn)行循環(huán)，其水流推動的方式需要進(jìn)一步的改進(jìn)和提高，從而整體上可以實現(xiàn) 更高的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小型、經(jīng)濟(jì)的流體發(fā)電機(jī)，采用活塞缸體結(jié)構(gòu)將流體的 運動能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過定子與轉(zhuǎn)子的運動將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；采用流入到缸體 的一種流體，通過在缸體內(nèi)部進(jìn)行膨脹做功，實現(xiàn)對缸體的推動，缸體通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)與發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行連接，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子相互運動，將流體的運行能 量轉(zhuǎn)化為電能。流體為液體、氣體、超臨界、等離子體或其混合物。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種將流體運動能量轉(zhuǎn)換為電能的方法，采用活塞 缸體結(jié)構(gòu)，將流體的運動能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過定子與轉(zhuǎn)子的運動將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電 能；采用流入到缸體的一種流體，通過在缸體內(nèi)部進(jìn)行膨脹做功，實現(xiàn)對缸體的推動，缸體 通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行連接，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子相互 運動，將流體的運行能量轉(zhuǎn)化為電能。流體為液體、氣體、超臨界、等離子體或其混合物。本發(fā)明特別是適合于小型的發(fā)電設(shè)備，可以實現(xiàn)lw-200kw的各種發(fā)電，優(yōu)選區(qū)域 為0. lkw-30kw的各種發(fā)電；適合于利用太陽能、余熱、余壓、地?zé)岬摹暗推肺粺崮堋边M(jìn)行發(fā) 電，以及適合于采樣低溫有機(jī)工作介質(zhì)實現(xiàn)的發(fā)電，特別是采用有機(jī)狼肯循環(huán)實現(xiàn)的發(fā)電。
具體發(fā)明內(nèi)容如下一種活塞流體發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子、活塞、缸體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成，其 特征是至少含有一個活塞和至少含有一個缸體，活塞設(shè)置在缸體內(nèi)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子和缸體連接，缸體上設(shè)置有流體進(jìn)口和出口，流體從進(jìn)口進(jìn)入缸體膨脹驅(qū)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)運 動，帶動與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子相互運動產(chǎn)生電能。所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)選擇下列方式之一A、曲柄-連桿機(jī)構(gòu)連桿與曲柄和活塞連接，曲柄由曲柄軸、偏心軸、曲拐軸組成， 連桿分為剖分式連桿及整體式連桿兩種；B、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分為滑槽型和滑桿型兩種結(jié)構(gòu)；C、斜盤機(jī)構(gòu)分為旋轉(zhuǎn)斜盤和擺動斜盤兩種。所述的活塞流體發(fā)電機(jī)中至少設(shè)置有兩個缸體，缸體之間采用下列一種結(jié)構(gòu)布 置臥式、立式、角度式、十字式。為了協(xié)調(diào)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，還設(shè)置有變速齒輪箱，通過變速齒輪箱 將驅(qū)動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行連接。還設(shè)置有殼體，將缸體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)或者缸體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、定子、轉(zhuǎn)子進(jìn)行封閉，采用 真空密閉、密封、封閉腔體、開口腔體的一種進(jìn)行封閉。定子或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有至少下列裝置之一A、金屬線圈，該線圈在工作時接通電源；B、磁鐵；C、含有稀土元素的磁鐵。本發(fā)明還包括有一種流體，流體經(jīng)由殼體的入口進(jìn)入缸體膨脹后從出口流出，流 體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界流體；D、等離子體。一種將流體運動能量轉(zhuǎn)換為電能的方法，采用至少含有一個活塞和至少含有一個 缸體的結(jié)構(gòu)，活塞設(shè)置在缸體內(nèi)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子和缸體連接，流體進(jìn)入缸體膨脹，驅(qū)動驅(qū) 動機(jī)構(gòu)運動，帶動與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與定子相互運動，將流體的運動壓力能 量轉(zhuǎn)換為電能。所述流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界流體；D、等離子體。通過實施以上發(fā)明可以獲得如下的有益效果1、采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法進(jìn)行發(fā)電，可以實現(xiàn)多種流體的混合發(fā)電，對流體沒 有限制，擴(kuò)大了流體的應(yīng)用和種類，便于利用多種的流體實現(xiàn)發(fā)電。2、本發(fā)明沒有將液體汽化，在將汽化的冷凝，從而避免了大量的熱能損失，提高了發(fā)電系統(tǒng)的效率。3、本發(fā)明由于可以采用各種的流體進(jìn)行發(fā)電，大大的擴(kuò)大了能源利用的形式，可 以廣泛的應(yīng)用于各種可再生能源、余熱余壓利用領(lǐng)域。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于在不同的行業(yè)和領(lǐng)域使用。5、本發(fā)明降低了發(fā)電設(shè)備的成本，提高了發(fā)電的效能。


附圖中標(biāo)號具體含義如下1 流體進(jìn)口，2 流體出口，3 活塞，4 連桿，5 曲柄，6 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，7 缸體，8 發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子，9 發(fā)電機(jī)定子，10 轉(zhuǎn)盤，11 曲軸，12 驅(qū)動軸.圖1是無十字頭往復(fù)活塞發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)；圖2是轉(zhuǎn)盤驅(qū)動往復(fù)活塞發(fā)電機(jī)；圖3是對動型往復(fù)活塞發(fā)電機(jī)；
具體實施例方式實施例一無十字頭往復(fù)活塞發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，活塞3設(shè)置在缸體7內(nèi)，在活塞的頂部設(shè)置有流體的進(jìn)口 1和出口 2， 活塞3通過連桿4及曲柄5和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接6，流體從流體進(jìn)口進(jìn)入后進(jìn)行膨脹做工， 推動活塞3進(jìn)行運動，連桿和曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū) 動，實現(xiàn)將流體的運動能量轉(zhuǎn)換為電能。實施例二 轉(zhuǎn)盤驅(qū)動往復(fù)活塞壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)如圖1所示，本例中有兩個活塞3和兩個缸體7，通過一個轉(zhuǎn)盤10將連個活塞進(jìn)行 連接，連個活塞通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8驅(qū)動，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8與設(shè)置在其周圍的定 子相互產(chǎn)生運動，這樣將流體運動能量轉(zhuǎn)換為電能?？梢圆捎靡后w、氣體等或液體與氣體的混合物發(fā)電，這樣可以充分的利用余熱余 壓，或者利用太陽能、淺層地表熱能以及傳統(tǒng)能源進(jìn)行補充。實施例三對動型往復(fù)活塞發(fā)電機(jī)如圖3所示，本例為臥式結(jié)構(gòu)，氣缸7水平布置在曲軸11兩側(cè)，相對兩列同時作相 向或相背運動的結(jié)構(gòu)稱對動型，兩個缸體7以及兩個活塞3向背的布置在發(fā)電機(jī)的兩側(cè)，缸 體共同與一個驅(qū)動軸11進(jìn)行連接，驅(qū)動軸上設(shè)置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8，發(fā)電機(jī)的定子9設(shè)置在其周 圍，流體從設(shè)置在兩個缸體上的進(jìn)行口和出口在缸體內(nèi)部膨脹后做工，驅(qū)動缸體內(nèi)的活塞 進(jìn)行往復(fù)運動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)將往復(fù)運動變換為轉(zhuǎn)動，驅(qū)動設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而實 現(xiàn)將流體的運動能轉(zhuǎn)換為電能。
權(quán)利要求
1.活塞流體發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子、活塞、缸體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成，其特征是 至少含有一個活塞和至少含有一個缸體，活塞設(shè)置在缸體內(nèi)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和缸 體連接，缸體上設(shè)置有流體進(jìn)口和出口，流體從進(jìn)口進(jìn)入缸體膨脹驅(qū)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動，帶動 與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子相互運動產(chǎn)生電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是驅(qū)動機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn) 換為轉(zhuǎn)動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)選擇下列方式之一A、曲柄-連桿機(jī)構(gòu)連桿與曲柄和活塞連接，曲柄由曲柄軸、偏心軸、曲拐軸組成，連桿 分為剖分式連桿及整體式連桿兩種；B、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分為滑槽型和滑桿型兩種結(jié)構(gòu)；C、斜盤機(jī)構(gòu)分為旋轉(zhuǎn)斜盤和擺動斜盤兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是至少設(shè)置有兩個缸體，缸體之間 采用下列一種結(jié)構(gòu)布置臥式、立式、角度式、十字式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是為了協(xié)調(diào)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速的調(diào)節(jié)，還設(shè)置有變速齒輪箱，通過變速齒輪箱將驅(qū)動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是還設(shè)置有殼體，將缸體、驅(qū)動機(jī) 構(gòu)或者缸體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、定子、轉(zhuǎn)子進(jìn)行封閉，采用真空密閉、密封、封閉腔體、開口腔體的一 種進(jìn)行封閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是定子或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有至少下列 裝置之一A、金屬線圈，該線圈在工作時接通電源；B、磁鐵；C、含有稀土元素的磁鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞流體發(fā)電機(jī)，其特征是包括有一種流體，流體經(jīng)由殼體 的入口進(jìn)入缸體膨脹后從出口流出，流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界流體；D、等離子體。
8.一種將流體運動能量轉(zhuǎn)換為電能的方法，其特征是采用至少含有一個活塞和至少 含有一個缸體的結(jié)構(gòu)，活塞設(shè)置在缸體內(nèi)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子和缸體連接，流體進(jìn)入缸體膨 脹，驅(qū)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動，帶動與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與定子相互運動，將流體的 運動壓力能量轉(zhuǎn)換為電能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界流體；D、等離子體。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種流體發(fā)電機(jī)，采用活塞缸體結(jié)構(gòu)將流體的運動能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過定子與轉(zhuǎn)子的運動將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；采用流入到缸體的一種流體，通過在缸體內(nèi)部進(jìn)行膨脹做功，實現(xiàn)對缸體的推動，缸體通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行連接，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子相互運動，將流體的運行能量轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種將流體運動能量轉(zhuǎn)換為電能的方法。本發(fā)明特別是適合于小型的發(fā)電設(shè)備，可以實現(xiàn)1w-200kw的各種發(fā)電，優(yōu)選區(qū)域為0.1kw-30kw的各種發(fā)電；適合于利用太陽能、余熱、余壓、地?zé)岬摹暗推肺粺崮堋边M(jìn)行發(fā)電，以及適合于采樣低溫有機(jī)工作介質(zhì)實現(xiàn)的發(fā)電，特別是采用有機(jī)狼肯循環(huán)實現(xiàn)的發(fā)電。
文檔編號F03C1/00GK102102539SQ20091025935
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者李建民 申請人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司