一种废气旁通涡轮发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于汽车尾气利用领域，特别是一种废气旁通涡轮发电装置，包括发电机和设有旁通通道的涡轮机，其中，涡轮机轴通过联轴器与发电机连接，所述装置还包括齿轮减速机构、飞锤机构和旁通阀装置；齿轮减速机构包括中间轴、从动轴；涡轮机轴、中间轴、从动轴均设有轴齿轮；所述涡轮机轴齿轮、中间轴齿轮、从动轴齿轮依次啮合；飞锤机构包括飞锤、与飞锤配合的伸缩套筒和固定飞锤的支架；本实用新型克服了现有技术中废气涡轮发电装置，涡轮机轴的转速过快，导致与其相连的发电机超负荷运转，使得发电机处于长时间负荷状态，可能烧毁发电机的缺陷，提供一种改进后废气涡轮发电装置，能够对发电机进行过载保护。
【专利说明】一种废气旁通涡轮发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型汽车尾气利用领域，特别是一种废气旁通涡轮发电装置。
【背景技术】
[0002]燃料在发动机气缸中燃烧所产生的热能，只有20°广45%转换为有效机械功。而其余热能则通过排气、冷却介质和零部件表而散热等途径损失掉，其中废气带走的能量占总能量的30%?40%。可见，回收废气中所蕴含的能量对实现汽车节能、提高能源利用率具有非
常重要的意义。
[0003]目前利用发动机尾气能量最成熟的技术就是废气涡轮增压系统，废气涡轮发电系统其实就是将废气涡轮增压系统的压气机换成发电机，涡轮机的轴与发电机轴通过联轴器紧固联接，但是它们的结合产生了新的问题:发动机尾气排出量决定了涡轮机的叶轮动速度的快慢；当发动机高速运转时，排除尾气量持续增加，涡轮机的轴长时间在高转速、高负荷范围内运转，涡轮机轴运转就会带动与其相连接的发电机高速运转，通常发电机转轴的机械强度远低于涡轮的转轴的机械强度，所以发电机转轴的机械负荷持续升高，最终发电机的转轴因不能承受如此强的负荷而损坏，严重时还会损坏发电机。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中废气涡轮发电装置，涡轮机轴的转速过快，导致与其相连的发电机轴的转速超负荷，发电机处于长时间负荷状态，烧毁发电机的缺陷，提供一种改进后废气涡轮发电装置，能够对发电机进行过载保护。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案:一种废气旁通涡轮发电装置，包括发电机和设有旁通通道的涡轮机，其中，涡轮机轴通过联轴器与发电机连接，还包括齿轮减速机构、飞锤机构和旁通阀装置；
[0006]齿轮减速机构包括中间轴、从动轴；涡轮机轴、中间轴、从动轴上均设有轴齿轮；所述涡轮机轴齿轮、中间轴齿轮、从动轴齿轮依次啮合；
[0007]飞锤机构包括飞锤、与飞锤配合的伸缩套筒和固定飞锤的支架；所述支架安设在从动轴上；旁通阀装置包括设于旁通通道上的旁通阀门和设有压缩弹簧的联动推杆；联动推杆一端与伸缩套筒相抵，另一端与旁通阀门连接。
[0008]本实用新型的工作原理如下:汽车尾气排到涡轮机中，尾气对涡轮机叶轮做功，驱动涡轮机轴旋转，涡轮机轴转动并通过联轴器带动发电机转动，发电机开始发电；涡轮机轴通过涡轮机轴齿轮与中间轴齿轮的啮合带动中间轴转动，中间轴通过中间轴齿轮与从动轴齿轮的啮合带动从动轴转动；当从动轴转动后，设于从动轴上的飞锤受力产生离心力，离心力克服伸缩套筒的摩擦力推动伸缩套筒轴向移动一定距离，但是此时的离心力小于伸缩套筒的摩擦力以及联动推杆上的压缩弹簧的阻力，所以伸缩套筒不能带动联动推杆轴向移动，于是飞锤保持着相对平衡。
[0009]当汽车持续排气到涡轮机内，涡轮机轴的转速开始加快并越来越快，涡轮机轴带动中间轴以及从动轴转动加快，相应的飞锤的离心力加大，当飞锤离心力大于伸缩套筒的摩擦力以及联动推杆上的压缩弹簧的阻力，飞锤克服上述阻力，推动伸缩套筒轴向移动，伸缩套筒带动联动推杆移动，进一步的，联动推杆就推动旁通阀门，此时旁通阀门打开，涡轮机内多余尾气通过旁通通道被排出，当废气开始排出后，涡轮机内气体逐渐减少，相应的，涡轮机轴转速逐渐降低。
[0010]当涡轮机轴转速逐渐降低时，相应的，从动轴转速也在逐渐降低，当飞锤离心力不足于克服联动推杆上的压缩弹簧的复位力时，联动推杆在压缩弹簧的压缩复位力的作用下，推动伸缩套筒，逐渐复位，旁通阀门被关闭，涡轮机内废气又全部重新运用于驱动涡轮机轴转动。
[0011]本实用新型的有益效果如下:1、当涡轮机轴转速过高，飞锤离心力克服上述阻力推动旁通阀门打开，涡轮机内废气减少，相应的，涡轮机轴转速降低，导致发电机转速降低，这一过程，其实就是对发电机的过载保护过程，涡轮机轴转速过高后，本实用新型自动打开旁通阀门，涡轮机内废气自动减少，使得涡轮机轴转速降低，克服了发电机因受不了长时间高负荷运转而烧毁电机的缺陷。
[0012]2、当涡轮机轴转速降低到一定时候，飞锤离心力不足以克服上述阻力时，旁通阀门自动关闭，防止涡轮机排出的尾气过多，也防止涡轮机速度降低太多，反而影响发电效果。
[0013]进一步的，发电机通过整流电路与蓄电池连接；将发电机产生的电能经过整流后存储起来。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种废气旁通涡轮发电装置的旁通阀门关闭时的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型一种废气旁通涡轮发电装置的旁通阀门打开时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、2所示，本实用新型是一种废气旁通涡轮发电装置，包括设有旁通通道4的涡轮机I和发电机23，其中，涡轮机轴24通过联轴器22与发电机23连接，涡轮机轴24上设有涡轮机轴齿轮26，所述装置还包括齿轮减速机构28、飞锤14机构和旁通阀装置；
[0017]飞锤14机构包括飞锤14、与飞锤14配合的伸缩套筒13和固定飞锤14的支架15 ；旁通阀装置包括设于旁通通道4上的旁通阀门6和设有压缩弹簧11的联动推杆10 ;联动推杆10 —端与伸缩套筒13连接，另一端与旁通阀门6连接；
[0018]其中，齿轮减速机构28包括中间轴20及中间轴齿轮21、从动轴19及从动轴齿轮17 ;涡轮机轴齿轮26、中间轴齿轮21和从动轴齿轮17依次啮合；从动轴19上安设所述支架15 ;发电机23通过整流电路与蓄电池连接。
[0019]当发动机运转时，排气总管排出的高温、高压、高速的尾气由涡轮机I的蜗壳进气口进入涡轮机I内，打到涡轮机I的叶轮3上，叶轮3将尾气的动能、压力能、热能转换为驱动涡轮机轴24旋转的机械能；涡轮机轴24通过联轴器22与发电机23连接，从而带动发电机23发电。
[0020]涡轮机轴24还通过涡轮机轴齿轮26与中间轴齿轮21啮合驱动中间轴20旋转，中间轴20通过中间轴齿轮21与从动轴齿轮17啮合驱动从动轴19旋转，从动轴19又带动装在支架15上的四个飞锤14旋转，四个飞锤14在离心力的作用下会逐渐张开，从而推动伸缩套筒13轴向运动，逐渐克服轴向间隙，当涡轮机轴24转速到达一定值后，飞锤14的离心力因推动伸缩套筒13产生的推力足以克服压缩弹簧11预紧力时，所述推力力将通过联动推杆10使旁通阀门6打开；旁通阀门6打开后，进入涡轮机I的部分废气通过旁通通道4流入蜗壳出气口，从而减少进入涡轮机I的能量，使涡轮机轴24转速限制在一定的转速内，起到过载保护的目的。
[0021]相应的，当涡轮机轴24转速降低到一定时候，飞锤14的离心力不足以克服压缩弹簧11复位力时，所述伸缩套筒13和压缩弹簧11复位，联动推杆10将旁通阀门6关闭。由此形成一个循环。
[0022]本实用新型在齿轮减速机构28上设计有连通发动机润滑系统(图中未标出)和轴承的润滑油道25，来自发动机润滑系的润滑油从润滑油入口 27流入，通过润滑油道25给轴承以及齿轮润滑，同时还有一定的冷却作用，最后从润滑油出口 16流回到发动机润滑系统。
[0023]本实用新型的齿轮减速机构28上设计有连通发动机冷却系统(图中未标出)的冷却液道29，冷却液道29主要是对涡轮机轴24进行冷却，因为涡轮机轴24的转速非常高(达到十几万转)，热负荷比较高，其他的旋转轴通过降速后没有那么高的转速，热负荷自然就不高了，外加上润滑系统也能起到一定的冷却散热作用。来自发动机冷却系统的冷却液从冷却液入口 30流入，通过冷却液道29对涡轮机轴24进行冷却，最后从冷却液出口 12流回到发动机冷却系统。
[0024]本实用新型使用的发电机23为开关磁阻发电机；开关磁阻发电机外形简单、发电转速高，控制性能好，转子上没有绕组，没有传统发电机存在的疲劳故障以及最高限速等问题。并且它的转动惯量小，动态特性好，在转速较低时就能发电，发电效率较高，非常适合发动机的多变工况。开关磁阻发电机发出的电能通过整流电路储存在蓄电池中，供用电设备使用。
[0025]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
【权利要求】
1.一种废气旁通涡轮发电装置，包括发电机和设有旁通通道的涡轮机，其中，涡轮机轴通过联轴器与发电机连接，其特征在于:还包括齿轮减速机构、飞锤机构和旁通阀装置； 齿轮减速机构包括中间轴、从动轴；涡轮机轴、中间轴、从动轴上均设有轴齿轮；所述涡轮机轴齿轮、中间轴齿轮、从动轴齿轮依次啮合； 飞锤机构包括飞锤、与飞锤配合的伸缩套筒和固定飞锤的支架；所述支架安设在从动轴上； 旁通阀装置包括设于旁通通道上的旁通阀门和设有压缩弹簧的联动推杆；联动推杆一端与伸缩套筒相抵，另一端与旁通阀门连接。
2.如权利要求1所述的废气旁通涡轮发电装置，其特征在于:发电机通过整流电路与蓄电池连接。
【文档编号】F01D17/20GK203603987SQ201320720504
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】邓彪, 简晓春, 吴红洋, 冯杰, 吴春江 申请人:重庆交通大学