氣動能倍增壓差發電系統及其發電方法
2023-06-13 02:32:26
氣動能倍增壓差發電系統及其發電方法
【專利摘要】本發明是有關於一種氣動能倍增壓差發電系統，包括動力氣源壓差分配系統、傳動倍增發電系統及微電控制調配系統。其中，所述的動力氣源壓差分配系統、傳動倍增發電系統及微電控制調配系統依序連接。藉由本發明，能夠實現無物燃料、無排放及無汙染髮電。
【專利說明】氣動能倍增壓差發電系統及其發電方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發電系統，特別是涉及一種氣動能倍增壓差發電系統。
【背景技術】
[0002]能源、汙染等問題是世界難題，而能源也是人類賴以生存的資源，但是過度開採和無度利用能源造成了資源危機，帶來了能源和環境的雙重邊緣效應，這對人類的生存已構成極大的威脅，給人類和國家造成重大損失。當前，國家一直限制以犧牲人類生存環境為代價換取經濟效益，同時又苦苦尋求一種新能源，其可代替現有的煤、石油等燃料，而可應用的無燃料又無排放的零汙染產品，該產品可防止環境汙染，又能解決能源短缺的問題。
[0003]目前，國內外所提及的新能源技術就是利用傳統的太陽能、風能、潮汐能、水能、沼氣能、垃圾、秸杆等發電。但是，利用太陽能、風能和潮汐能發電受到環境及資源的約束，同時有投入大，物理技術(大型儲能)配套複雜等實際問題；而利用沼氣能、垃圾、秸杆等發電受到物理技術成熟性及環保的限制很難發展。
[0004]有鑑於上述現有的發電系統存在的問題，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型的發電系統，能夠解決現有的問題，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，並經過反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是在提供一種氣動能倍增壓差發電系統，其利用中小功率的無物燃料發電機組，具有結構緊湊、噪音小運行平穩、壽命長及維護簡單等優勢，可實現10-500千瓦的中小功率，適用於邊遠的山區、農村、邊防哨所等惡劣的環境下使用。
[0006]本發明的目的及解決其技術問題是採用以下的技術方案來實現的。本發明的一種氣動能倍增壓差發電系統，包括傳動倍增發電系統及微電控制調配系統，其還包含動力氣源壓差分配系統；該動力氣源壓差分配系統包括動力氣源和失重驅動裝置；該動力氣源包括空壓機、儲氣罐、氣壓輸出管及儲氣罐輸出管，該空壓機具有輸氣口和電源線接口，該儲氣罐具有接氣口和輸氣口，該氣壓輸出管的一端與空壓機上的輸氣口連接，另一端與儲氣罐上的接氣口連接，該儲氣罐輸出管的一端與儲氣罐上的輸氣口連接，另一端與氣套的進氣孔相連；該失重驅動裝置包括輪盤架、多根氣缸總成、總氣電分配盤、失重輪軸、驅動輪座、集電環及氣套；其中該輪盤架和總氣電分配盤環套固定在失重輪軸上，該失重輪軸支撐固定在驅動輪座上，而所述的輪盤架、多根氣缸總成和總氣電分配盤固定在一起；該集電環環套固定在失重輪軸上，同時也加固在驅動輪座上，與總氣電分配盤連接；該氣套環設在失重輪軸上，並由密封環作氣密封閉，同時該氣套加固在驅動輪座上，該氣套上設有進氣孔，與儲氣罐輸出管的另一端連接，而氣套環設的失重輪軸的一段是空心的，與氣套組成氣室，該氣室上設有多個出氣孔，與總氣電分配盤連接。
[0007]本發明的目的以及解決其技術問題還可以採用以下的技術措施來進一步實現。
[0008]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該輪盤架是一個圓形的支架，而所述的多根氣缸總成均勻固定在輪盤架上。
[0009]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該驅動輪座分為左支架座和右支架座，失重輪軸分別固定在左支架座和右支架座上，而集電環加固在左支架座上，氣套加固在右支架座上。
[0010]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該氣缸總成包括上氣室、上進氣管、下氣室、下進氣管、滑塊、滑套及滑軌；其中該上氣室和下氣室內分別設有上限位減震器和下限位減震器，而上進氣管的一端與上氣室連接，另一端與電磁氣閥的電磁氣閥管連接；該下進氣管的一端與下氣室連接，另一端與該電磁氣閥的電磁氣閥管連接；該滑塊藉由螺絲固定在滑套，而滑套固設在滑軌上；而每一根氣缸總成的靠近下氣室的一端固定在總氣電分配盤上。
[0011]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該氣缸總成的根數為10-24根。
[0012]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該總氣電分配盤上設有凸偏心輪控制盤、多個壓合開關及多個電磁氣閥；其中，所述多個壓合開關均勻排列在總氣電分配盤的圓周，而所述多個電磁氣閥分別固設在與上述多個壓合開關相應的圓周位置上，且與上述氣室的出氣孔的位置相對應，每一個電磁氣閥的總進氣孔和與之相對應的氣室的出氣孔連接；該凸偏心輪控制盤是一個半圓輪形，固定在氣套上，該凸偏心輪控制盤與多個壓合開關配合在一起。
[0013]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該氣缸總成、壓合開關及電磁氣閥的數量是相同的，並位於總氣電分配盤的圓周的相應位置，分別依此連在一起。
[0014]較佳的，前述的氣動能倍增壓差發電系統，其中該壓合開關設置成壓合開關輪。
[0015]本發明的目的及解決其技術問題還採用以下的技術方案來實現的。本發明的一種氣動能倍增壓差發電系統的發電方法，其包括以下步驟:首先，動力氣源的空壓機對空氣進行壓縮，並將壓縮空氣存儲到儲氣罐中，再輸送至失重輪軸的氣室；藉由凸偏心輪控制盤、壓合開關及電磁氣閥，對每一個氣缸總成進行充放氣，進而產生失重；在失重的情況下，氣缸總成中的滑塊會彈出或收回，繼而產生重力勢能；重力勢能帶動失重輪軸旋轉，繼而產生扭力；其次，上述的扭力傳輸至傳動倍增發電系統，在第一減速器、扭力倍增器、第二減速器的共同作用下，輸送至發電機，並轉化為電能；最後，微電控制調配系統對電能進行合理的分配。
[0016]藉由上述技術方案，本發明的氣動能倍增壓差發電系統及其發電方法至少具有下列優點及有益效果:本發明利用氣壓能量使氣缸推動滑塊重物運動到偏差上位置後，失去平衡重力自由落下起到槓桿壓差原理作為驅動能源。而重力帶動輪軸旋轉，並且也帶動扭力倍增器實現大扭矩旋轉再帶動發電機發電，即重力勢能轉化為電能。同時，產生的電能會進行有效合理的分配，使發電機發揮最大的能量並保證該氣動能倍增壓差發電系統持續循環運行，從而實現無物燃料、無排放及無汙染髮電。
[0017]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1:為本發明的動能倍增壓差發電系統的結構示意圖。
[0019]圖2:為本發明的氣缸總成的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的一種氣動能倍增壓差發電系統及其發電方法其【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0021]參閱圖1所示，為本發明的氣動能倍增壓差發電系統的結構示意圖。該動能倍增壓差發電系統包括動力氣源壓差分配系統1、傳動倍增發電系統2及微電控制調配系統3。
[0022]其中，該動力氣源壓差分配系統I包括動力氣源11和失重驅動裝置12。該動力氣源11包括空壓機111、儲氣罐112、氣壓輸出管113及儲氣罐輸出管114。該空壓機111用於對空氣的壓縮，具有輸氣口和電源線接口。該儲氣罐112具有接氣口和輸氣口，用於儲存壓縮空氣。該氣壓輸出管113的一端與空壓機111上的輸氣口連接，另一端與儲氣罐112上的接氣口連接。該儲氣罐輸出管114的一端與儲氣罐112上的輸氣口 1122連接，另一端與氣套127的進氣孔相連。
[0023]該失重驅動裝置12包括輪盤架121、i^一根氣缸總成122、總氣電分配盤123、失重輪軸124、驅動輪座125、集電環126及氣套127，其中該輪盤架121和該總氣電分配盤123環套固定在失重輪軸124上，該失重輪軸124支撐固定在驅動輪座125上，而所述的輪盤架121、i^一根氣缸總成122和總氣電分配盤123通過螺絲固定在一起。該輪盤架121是一個圓形的支架，用於支撐固定所述的十一根氣缸總成122，而所述的十一根氣缸總成122均勻固定在輪盤架121上。該驅動輪座125分為左支架座1251和右支架座1252，藉由左支架座1251和右支架座1252上固定的軸承座，失重輪軸124支撐固定在驅動輪座125上。該集電環126環套固定在失重輪軸124上，同時也加固在左支架座1251上，集電環126通過電源線與總氣電分配盤123連接。
[0024]該氣套127環設在失重輪軸124上，並由密封環作氣密封閉，同時該氣套127加固在右支架座1252上，不隨失重輪軸124旋轉。其中，該氣套127上具有進氣口，與儲氣罐輸出管114的另一端連接，而氣套127環設的失重輪軸124的一段是空心的，即形成氣室，暫時儲存壓縮空氣，該氣室具有i^一個出氣孔，分別為各個氣缸總成122輸送壓縮空氣。
[0025]參閱圖2所示，為氣缸總成122的結構示意圖。在本發明中，該氣缸總成122包括上氣室1221、上進氣管1222、下氣室1223、下進氣管1224、滑塊1225、滑套1226及滑軌1227。其中該上氣室1221和下氣室1223內分別設有上限位減震器和下限位減震器，而上進氣管1222的一端與上氣室1221連接，另一端與電磁氣閥1233的電磁氣閥管連接，氣缸總成122放氣。該下進氣管1224的一端與下氣室1223連接，另一端也可與該電磁氣閥1233的電磁氣閥管連接，對氣缸總成122充氣。該滑塊1225藉由螺絲固定在滑套1226，而滑套1226固設在滑軌1227上，可以沿著滑軌1227上下滑動。在充氣的過程中，滑塊1225彈出，但在放氣的過程中，滑塊1225收回，而在滑塊1225收回時，會有重力勢能的釋放，其藉由傳動倍增發電系統2可轉化為電能。
[0026]另外，每一根氣缸總成122的靠近下氣室1223的一端固定在總氣電分配盤123上。值得注意的是，本發明不限制氣缸總成122的根數，可以依據實際需要而定，即可根據失重驅動輪12的轉速和功率的需求，適當選擇氣缸總成122的根數，一般10-24根為宜。同樣，本發明也不限定所述多根氣缸總成122的固定方式，可以選用加固環固定，而不是輪盤架。
[0027]該總氣電分配盤123上設有凸偏心輪控制盤1231、i^一個壓合開關1232及i^一個電磁氣閥1233。其中，該總氣電分配盤123環套固定在失重輪軸124上，同失重輪軸124 —起旋轉。所述的十一個壓合開關1232均勻排列在總氣電分配盤123的圓周，而所述的十一個電磁氣閥1233分別固設在與上述十一個壓合開關1232相應的圓周位置上。另外，所述的^^一個壓合開關1232或^^一個電磁氣閥1233的設置位置，與失重輪軸124的氣室上的i^一個出氣孔的位置相一致，同時，每一個電磁氣閥1233的總進氣孔和與之相應的出氣孔藉由氣管連接。而每一根氣缸總成122的靠近下氣室1223的一端固定在總氣電分配盤123上，即固設在與上述十一個壓合開關1232或上述十一個電磁氣閥1233相應的位置。
[0028]每一個電磁氣閥1233和與之對應的壓合開關1232是通過控制線連接，同時與集電環126連接，而每一個電磁氣閥1233的電磁氣閥管和與之對應的氣缸總成122的上進氣管1222或下進氣管1224連接。簡單來說，對氣缸總成122的充氣和放氣是由電磁氣閥1233控制的。即在本發明中，所述氣缸總成、壓合開關及電磁氣閥的數量是相同的，並位於總氣電分配盤的圓周的相應位置，分別依此連在一起，故本發明同樣不限制壓合開關和電磁氣閥的數量，只要與氣缸總成的數量對應即可。
[0029]該凸偏心輪控制盤1231是一個半圓輪形，固定在氣套127上，不隨總氣電分配盤123旋轉。實際上，該凸偏心輪控制盤1231與i^一個壓合開關1232是配合使用的，即只有當凸偏心輪控制盤1231與壓合開關1232接觸，所述的壓合開關1232才會閉合，否則保持打開。而當壓合開關1232閉合時，電磁氣閥1233的電磁氣閥管會與下進氣管1224連接，對氣缸總成122進行充氣；當壓合開關1232打開時，電磁氣閥1233的電磁氣閥管會與上進氣管1222連接，氣缸總成122開始放氣。在本發明中，該壓合開關1232可以設置成壓合開關輪的形式，當與該凸偏心輪控制盤1231相接觸時，實質上是壓合開關1232在半圓輪(凸偏心輪控制盤1231)上滾動的過程，這樣可以避免壓合開關1232或凸偏心輪控制盤1231的磨損。
[0030]該傳動倍增發電系統2包括第一減速器21、扭力倍增器22、第二減速器23、發電機24和傳動固定座25。其中，該第一減速器21、扭力倍增器22、第二減速器23和發電機24同時固定在傳動固定座25上，該第一減速器21通過法蘭盤與扭力倍增器22連接，而該扭力倍增器22的另一端又通過法蘭盤與第二減速器23連接，同樣該第二減速器23與發電機24通過法蘭盤連接，該發電機24與配電櫃31的一個埠連接，用於給配電櫃31輸送電源。該第一減速器21和第二減速器23依據實際的需求，用於調控輪軸的轉速。而該扭力倍增器22調節扭矩的大小，即提高扭矩，保證發電機24實現相應的功率大小。在實際應用中，藉由該扭力倍增器22可提高失重輪軸的扭力達到5倍以上，保證發電能力在50-5000千瓦之間。
[0031]該微電控制調配系統3包括配電櫃31和備用蓄電池組32。該備用蓄電池組32用於對配電櫃31供電，而該配電櫃31用於對電的分配使用，具有多個埠，其中每一個埠有不同的作用。例如，其中一個埠與輸入電纜線33的一端連接，而輸入電纜線33的另一端與發電機連接，用於對配電櫃31輸送電源；另一個埠與輸入電纜線34的一端連接，而輸入電纜線34的另一端與集電環1231連接，用於輸送電源；另一個埠藉由充電輸出線35與備用蓄電池組32連接，用於對備用蓄電池組32充電；另一個埠與空壓機111的電源線接口連接，用於給空壓機111提供電源；同時，該配電櫃31還可以藉由配電系統輸出線36給用戶輸送電源。
[0032]下面對本發明的氣動能倍增壓差發電系統的發電方法進行簡單的介紹。
[0033]在實際應用中，首先，動力氣源壓差分配系統I將氣動能轉化為重力勢能。具體來說，空壓機111對空氣進行壓縮，並將壓縮空氣存儲到儲氣罐112中，再輸送至失重輪軸124的氣室。藉由凸偏心輪控制盤1231、壓合開關1232及電磁氣閥1233，對每一個氣缸總成122進行充放氣，產生失重。其中，在失重的情況下，氣缸總成122中的滑塊1225會彈出或收回，繼而產生重力勢能；重力勢能帶動失重輪軸旋轉，繼而產生扭力。
[0034]其次，上述的重力勢能轉化為扭力後，傳輸至傳動倍增發電系統2 ;傳動倍增發電系統2接收到扭力後，在第一減速器21、扭力倍增器22、第二減速器23的共同作用下，輸送至發電機24，並轉化為電能。
[0035]最後，微電控制調配系統3對電能進行合理的分配，保證該氣動能倍增壓差發電系統持續循環運行的前提下，對外輸送電能。
[0036]總的來說，本發明利用氣壓能量使氣缸推動滑塊重物運動到偏差上位置後，失去平衡重力自由落下起到槓桿壓差原理作為驅動能源。而重力帶動輪軸旋轉，並且也帶動扭力倍增器實現大扭矩旋轉再帶動發電機發電，即重力勢能轉化為電能。同時，產生的電能會進行有效合理的分配，使發電機發揮最大的能量並保證該氣動能倍增壓差發電系統持續循環運行，從而實現無物燃料、無排放又無汙染的發電系統。
[0037]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許多變動或修飾為等同變化的等效實施例，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種氣動能倍增壓差發電系統，包括傳動倍增發電系統及微電控制調配系統，其特徵在於其還包括:動力氣源壓差分配系統； 該動力氣源壓差分配系統包括動力氣源和失重驅動裝置； 該動力氣源包括空壓機、儲氣罐、氣壓輸出管及儲氣罐輸出管，該空壓機具有輸氣口和電源線接口，該儲氣罐具有接氣口和輸氣口，該氣壓輸出管的一端與空壓機上的輸氣口連接，另一端與儲氣罐上的接氣口連接，該儲氣罐輸出管的一端與儲氣罐上的輸氣口連接，另一端與氣套的進氣孔相連； 該失重驅動裝置包括輪盤架、多根氣缸總成、總氣電分配盤、失重輪軸、驅動輪座、集電環及氣套；其中該輪盤架和總氣電分配盤環套固定在失重輪軸上，該失重輪軸支撐固定在驅動輪座上，而所述的輪盤架、多根氣缸總成和總氣電分配盤固定在一起；該集電環環套固定在失重輪軸上，同時也加固在驅動輪座上，與總氣電分配盤連接；該氣套環設在失重輪軸上，並由密封環作氣密封閉，同時該氣套加固在驅動輪座上，該氣套上設有進氣孔，與儲氣罐輸出管的另一端連接，而氣套環設的失重輪軸的一段是空心的，與氣套組成氣室，該氣室上設有多個出氣孔，與總氣電分配盤連接。
2.根據權利要求1所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該輪盤架是一個圓形的支架，而所述的多根氣缸總成均勻固定在輪盤架上。
3.根據權利要求1所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該驅動輪座分為左支架座和右支架座，失重輪軸分別固定在左支架座和右支架座上，而集電環加固在左支架座上，氣套加固在右支架座上。
4.根據權利要求1所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該氣缸總成包括上氣室、上進氣管、下氣室、下進氣管、滑塊、滑套及滑軌； 其中該上氣室和下氣室內分別設有上限位減震器和下限位減震器，而上進氣管的一端與上氣室連接，另一端與電磁氣閥的電磁氣閥管連接；該下進氣管的一端與下氣室連接，另一端與該電磁氣閥的電磁氣閥管連接；該滑塊藉由螺絲固定在滑套，而滑套固設在滑軌上；而每一根氣缸總成的靠近下氣室的一端固定在總氣電分配盤上。
5.根據權利要求4所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該氣缸總成的根數為10-24根。
6.根據權利要求1所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該總氣電分配盤上設有凸偏心輪控制盤、多個壓合開關及多個電磁氣閥； 其中，所述多個壓合開關均勻排列在總氣電分配盤的圓周，而所述多個電磁氣閥分別固設在與上述多個壓合開關相應的圓周位置上，且與上述氣室的出氣孔的位置相對應，每一個電磁氣閥的總進氣孔和與之相對應的氣室的出氣孔連接； 該凸偏心輪控制盤是一個半圓輪形，固定在氣套上，該凸偏心輪控制盤與多個壓合開關配合在一起。
7.根據權利要求6所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該氣缸總成、壓合開關及電磁氣閥的數量是相同的，並位於總氣電分配盤的圓周的相應位置，分別依次連在一起。
8.根據權利要求1所述的氣動能倍增壓差發電系統，其特徵在於其中該壓合開關設置成壓合開關輪。
9.一種應用權利要求1-8中任一項所述的氣動能倍增壓差發電系統的發電方法，其特徵在於其包括以下步驟: 首先，動力氣源的空壓機對空氣進行壓縮，並將壓縮空氣存儲到儲氣罐中，再輸送至失重輪軸的氣室；藉由凸偏心輪控制盤、壓合開關及電磁氣閥，對每一個氣缸總成進行充放氣，進而產生失重；在失重的情況下，氣缸總成中的滑塊會彈出或收回，繼而產生重力勢能；重力勢能帶動失重輪軸旋轉，繼而產生扭力； 其次，上述的扭力傳輸至傳動倍增發電系統，在第一減速器、扭力倍增器、第二減速器的共同作用下，輸送至發電機，並轉化為電能； 最後，微電控制調配系統對電能進行合理的分配。
【文檔編號】F03G3/00GK104421115SQ201310362477
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】王景元 申請人:王景元