[发明专利]自循环液压动力发电机

说明书

一、技术领域

在现有的发电机技术领域中，其原动力主要是水力、风力、火力和内燃机等能源。水力、风力、火力容易受枯水期、无风期、和煤炭紧缺等自然条件的限制。内燃机发电资源浪费大、成本高，不适合长期使用。液压能发电可以用尽可能少的能源来得到稳定、合适的电能，是一项十分重要的研究方向。

二、背景技术

液压能是一种常用的物理能，它以液体为工作介质，利用液体的压力能进行能量传递。液压传动装置工作平稳，反映速度快、冲击小，能快速起动、制动和频繁换向，在输出功率相同的条件下，液压传动装置体积小、重量轻、运动惯性小、动态性能小等特点，这对液压系统的发展具有重要意义。液压能可以传递较大的力和转距，用很小的力经功率放大后得到很大的液压能，例如液压千斤顶，用很小的力能顶起几十吨的重物。

三、发明内容

自循环液压动力发电机是以液压能为主要原动力，利用液压千斤顶的功率放大原理，将小型电机带动小型液压泵输出的较小的液压能输入液压缸将其功率放大几十甚至几百倍后推动活塞，通过机械转换装置(发动机的曲轴、连杆)，把液压缸里活塞的往复直线运动转换成回转运动，再通过增速机将旋转速度提升，来带动大型发电机发电产生电能，所产生的电能除供开始时的小型电机运转保持系统连续运转和给蓄电池充电外剩余大部分电能可供输出使用。

发电机总体结构分：动力装置、执行机构、发电系统、辅助装置(参照图3)

动力装置：由电动机和液压泵组成。作用是由电动机带动液压泵向系统输出压力油，是整个统统的动力来源，其启动能源由蓄电池提供。

执行机构：由多个液压缸和曲轴、连杆组成。它是把液压泵提供的压力能放大并转换为机械能的能量转换装置。其工作原理是：当压力油进入液压缸时，根据帕斯卡原理在密闭容器里，由外力作用产生的压力可以等值地传递到液体内部的各点。因为液压缸内活塞面积变大，由液压泵输入的较小的力，可以使大活塞产生较大的力。这是液压能的功率放大过程。

当压力油进入液压缸1时，推动活塞从上起点位置向下止点做直线运动，通过连杆带动曲轴旋转，曲轴每旋转三分之一周(即120°)到达下止点完成一个活塞行程(图2)。

连杆到达下止点时碰到电磁铁开关1SA，电磁铁开关1SA断电，换向阀①将进油路切挨到回油路，缸内压力油返回油箱，同时电磁铁开关2SA通电，换向阀②将压力油输入液压缸2，重复上述工作行程(图3)。

曲轴上三个连杆颈在圆周方向呈120°间隔布置，在曲轴上转向360°的时间内，有三个缸交替作功，各缸作功的间隔角度为360°/3＝120°，各缸作功的顺序为1-2-3。当三个液压缸依次完成一个活塞行程时，曲轴旋转一周，产生转距面作功，完成一次液压能转换为机械能的过程(图1)。

曲轴转速受压力油流量控制，流量越大转速越快，流量越小转速就越慢。

发电系统：由增速齿轮箱和大型发电机构成。由于曲轴的转速较慢，所以在带动发电机之前还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再联结到发电机上带动发电机运转产生电能。

辅助装置：包括各种阀类元件(如溢流阀、换向阀、油箱等)和电器元件(如蓄电池、电子电流器等)用来控制液压系统中液体的压力、流量(速度)、方向以及电流、电量、电压的变换，以保证各项系统完成预期的工作运动(参照图3)。

四、附图说明

图1：液压缸与曲轴、连杆工作示意图。

图2：液压缸工作示意图。

h＝h′＜AOA′＝120°

图3：液压系统工作原理图。

①、②、③为二位三通电磁换向阀，由电磁开关1SA、2SA、3SA控制。

1、2、3为液压缸。

4---增速齿轮箱。

5---大型发电机。

---→---电流输出方向。

五、具体实施方式

以一台100千瓦的发电机为例，其额定转速为1000转/分钟，在发电机前联结一个增速齿轮箱，齿轮箱的低速轴转速为30转/分钟时，才能保证发电机达到额定转速正常发电，其转距可计算得：

Q_(转距)＝9549×Pe_(功率)/n_(转速)＝9549×100/30

＝3.183×10⁴牛/米