喷爆击发式蒸汽发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种喷爆击发式蒸汽发电系统，属于蒸汽发电设备领域，包括支架、主轴和能量转换装置；主轴横向设置，主轴的两端旋转支承于支架，主轴与发电机的转子连接；能量转换装置，能量转换装置包括动力机构、棘轮和蒸汽喷嘴。这种结构的发电系统结构、原理较为简单，不需要安装涡轮机等大型设备，降低制作成本、减少占地面积，适合分布式电源或家庭热力发电使用；而且能量通过将蒸汽的能量转换成气动锤的机械能，然后通过棘轮和主轴为发条弹簧储能，蒸汽碰撞气动锤后速度基本为零，能量转换较为充分、损失较少，有效节能环保。
【专利说明】喷爆击发式蒸汽发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及蒸汽发电设备领域，具体而言，涉及喷爆击发式蒸汽发电系统。
【背景技术】
[0002]蒸汽发电设备是将蒸汽内的能量转换为电能的设备，一般采用涡轮蒸汽汽轮机，并采用超临界或超超临界发电机组进行发电。超临界与超超临界的蒸汽压力较大，通过提高蒸汽压力使得气体的动量增大，从而增大作用在叶片上的压力。在高压条件下运行的涡轮机的进气口和出气口处的气流速度均较大，由出气口排出的气体无法继续利用，能量转换效率较低，造成能量浪费；并且涡轮机结构较为复杂、设备占地面积较大，不适合中小用户使用。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供了一种喷爆击发式蒸汽发电系统，以解决上述问题。
[0004]本实用新型是这样实现的:
[0005]一种喷爆击发式蒸汽发电系统，包括:支架；横向设置的主轴，主轴的两端旋转支承于支架，主轴与发电机的转子连接；能量转换装置，能量转换装置包括动力机构、棘轮和蒸汽喷嘴；动力机构包括气动锤和竖向设置的拐臂，拐臂的一端与主轴转动连接，气动锤设置在拐臂的远离主轴的一端；棘轮包括齿盘和第一顶杆，齿盘设置在主轴上，齿盘的轴心线与主轴的轴心线重合，第一顶杆设置在拐臂上，第一顶杆与拐臂转动连接且始终抵住齿盘；蒸汽喷嘴设置在主轴的下方且抵住气动锤，蒸汽喷嘴与盛放蒸汽的蒸汽罐连通。
[0006]支架主要用于支撑主轴和能量转换装置等；主轴横向设置，两端设置有轴承后，主轴可以绕自身轴心线旋转带动发电机的转子转动，从而进行发电；能量转换装置用于能量转化；气动锤上升过程中，第一顶杆会顺着齿盘的边缘滑过，并不会带动齿盘转动；蒸汽罐提供蒸汽，蒸汽通过蒸汽喷嘴喷出，通过蒸汽喷嘴喷出的蒸汽具有一定的初速度，当蒸汽碰撞到气动锤时，蒸汽的速度瞬间减小，蒸汽内蕴含的能量传递到气动锤上，气动锤在拐臂的牵引下绕主轴转动并上升，能量转变为气动锤的动能和重力势能；气动锤到达最顶端时开始下降，拐臂上的第一顶杆抵住齿盘，在气动锤的重力的作用下，第一顶杆挤压齿盘，使齿盘绕自身的转动轴心线转动，齿盘带动主轴旋转使发电机的转子转动进行发电，最后气动锤的一侧抵住蒸汽喷嘴，一个工作循环结束。
[0007]进一步地，主轴与发电机的转子之间通过发条弹簧连接，发条弹簧的一端与主轴连接，另一端与发电机的转子连接。主轴可以绕自身轴心线转动使发条弹簧储能，发条弹簧储能后带动发电机的转子转动，从而使发电机正常工作并发电；即使主轴不再转动，发条弹簧仍然可以使得发电机的转子持续转动，电力更加稳定。
[0008]进一步地，能量转换装置还包括喷嘴控制机构，喷嘴控制机构包括相互连接的触发器、喷嘴控制器和控制电源，触发器设置在蒸汽喷嘴的靠近气动锤的一侧。喷嘴控制机构主要用于控制蒸汽喷嘴的开合，触发器设置在蒸汽喷嘴和气动锤之间，控制电源接通后，当气动锤挤压触发器时，触发器工作并将信号传递给喷嘴控制器，喷嘴控制器开始工作，使蒸汽喷嘴贯通并开始工作，喷嘴控制机构使得喷爆击发式蒸汽发电系统实现自动化控制，减轻工作人员的劳动强度，同时使设备运行更加稳定。
[0009]进一步地，喷嘴控制机构还包括时间继电器，时间继电器设置在喷嘴控制器和控制电源之间或喷嘴控制器和触发器之间。由于气动锤下降到蒸汽喷嘴处时，可能会出现反弹，从而使得二者之间出现一定的间隙，导致蒸汽喷嘴中的蒸汽无法完全将能量传递至气动锤，时间继电器可以起到延时的作用，即使气动锤出现反弹，仍然会在一定的时间内抵住蒸汽喷嘴并稳定，此时蒸汽喷嘴与气动锤之间紧密贴合，没有缝隙，蒸汽喷嘴喷出的蒸汽可以尽可能地将能量传递给气动锤，能量转换效率更高。
[0010]进一步地，棘轮还包括第二顶杆，第二顶杆与支架转动连接，第二顶杆的一端始终抵住齿盘。当气动锤上升时，由于第一顶杆无法抵住齿盘，发条弹簧会对主轴产生一定的反向力，使主轴反向运动损耗发条弹簧内储存的能量，造成能量损失，增设第二顶杆后，在气动锤上升过程中，第二顶杆抵住齿盘，齿盘无法反转，发条弹簧中的能量不会出现损失，能量利用效率更高。
[0011]进一步地，喷爆击发式蒸汽发电系统包括至少两个能量转换装置，能量转换装置沿主轴的轴心线方向并排设置。一个能量转换装置的一个循环时间基本固定，只有部分时间会对发条弹簧储能，造成时间浪费，增设多个能量转换装置后，气动锤交替上升和下落，可以使发条弹簧始终处于储能状态，发电效率更高，当然，能量转换装置不能过多，否则可能会出现多个气动锤同时下落储能的状况。
[0012]进一步地，还包括监测蒸汽罐内压力的压力检测器，压力检测器设置在蒸汽罐内。压力检测器主要用于监测蒸汽罐内的蒸汽压力，当蒸汽罐的压力达到设定的工作压力时，喷爆击发式蒸汽发电系统开始工作，反之则停止；当然，压力检测器还可以有效提醒工作人员蒸汽罐内的压力大小是否符合要求，以便于做出调整。
[0013]进一步地，气动锤的靠近蒸汽喷嘴的一侧设置有橡胶皮层。橡胶皮层与蒸汽喷嘴接触时会产生一定的变形，将蒸汽喷嘴完全封闭，封闭效果更好，能量传递更加完全，能量利用效率更高。
[0014]进一步地，气动锤的靠近蒸汽喷嘴的一端直径大于气动锤的远离蒸汽喷嘴的一端直径。气动锤的两端大小不同，当气动锤向上摆动时可以有效减少空气阻力，能量损耗更少。
[0015]进一步地，第一顶杆与拐臂之间设置有第一转动轴，第一顶杆与拐臂均绕第一转动轴转动，第一转动轴套设有扭簧，扭簧的两端分别抵住第一顶杆的远离齿盘的一侧与拐臂。扭簧的两侧分别抵住第一顶杆的远离齿盘的一侧与拐臂，主要用于使第一顶杆始终有向上的趋势从而挤压齿盘，且气动锤上升过程中，第一顶杆的位置可以适当变换，从齿盘的表面滑过。
[0016]进一步地，第一顶杆与拐臂之间设置有第二转动轴，第一顶杆与拐臂均绕第二转动轴转动，第一顶杆与拐臂之间设置有拉簧，拉簧的两端分别与第一顶杆的靠近齿盘的一侧与拐臂连接。拉簧的两端分别拉住第一顶杆的靠近齿盘的一侧与拐臂，主要用于使第一顶杆始终有向上的趋势从而挤压齿盘，且气动锤上升过程中，第一顶杆的位置可以适当变换，从齿盘的表面滑过。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:这种结构的发电系统结构、原理较为简单，不需要安装涡轮机等大型设备，降低制作成本、减少占地面积，适合分布式电源或家庭热力发电使用；而且能量通过将蒸汽的能量转换成气动锤的机械能，然后通过棘轮和主轴为发条弹簧储能，蒸汽碰撞气动锤后速度基本为零，能量转换较为充分、损失较少，有效节能环保；另外，蒸汽获得的方式较多，如太阳能的光热利用、焚烧秸杆等可再生燃料或其它燃料，可以有效地解决废弃燃料的处理问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例1提供的喷爆击发式蒸汽发电系统轴测图；
[0019]图2为图1所示的拐臂与第一顶杆的转动连接关系示意图；
[0020]图3为本实用新型实施例2提供的喷爆击发式蒸汽发电系统轴测图；
[0021]图4为图3所示的拐臂与第一顶杆的转动连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0022]图1为本实用新型实施例1提供的喷爆击发式蒸汽发电系统轴测图；图2为图1所示的拐臂与第一顶杆的转动连接关系示意图。如图1、图2所示，本实用新型实施例1提供的喷爆击发式蒸汽发电系统包括支架101、主轴102和能量转换装置；主轴102横向设置，主轴102的两端通过轴承103旋转支承于支架101上，主轴102的一端设置有发条弹簧104，发条弹簧104的一端与主轴102连接，另一端与发电机105的转子连接；能量转换装置包括动力机构106、棘轮107和蒸汽喷嘴108 ;动力机构106包括气动锤109和竖向设置的拐臂110，拐臂110的一端与主轴102转动连接，拐臂110的转动轴心线与主轴102的轴心线重合，转动连接方式可以为拐臂110的一端设置有套环，套环套设在主轴102的外侧并被限位，使套环只能在原位置做圆周运动，当然，转动连接方式也可以为其它方式，气动锤109设置在拐臂110的远离主轴102的一端；棘轮107包括齿盘111和第一顶杆112,齿盘111设置在主轴102上，齿盘111的轴心线与主轴102的轴心线重合，第一顶杆112设置在拐臂110上，第一顶杆112与拐臂110转动连接且始终抵住齿盘111，控制齿盘111的安装方式，使得气动锤109下落时齿盘111转动,气动锤109上升时齿盘111不转动，当然也可以反向设置；蒸汽喷嘴108设置在主轴102的下方且抵住气动锤109，蒸汽喷嘴108与盛放蒸汽的蒸汽罐113连通。如图2所示，第一顶杆112与拐臂110之间设置有第一转动轴114，第一顶杆112与拐臂110均绕第一转动轴114转动，第一转动轴114套设有扭簧115，扭簧115的两端分别抵住第一顶杆112的远离齿盘111的一侧与拐臂110。扭簧115的两侧分别抵住第一顶杆112的远离齿盘111的一侧与拐臂110，主要用于使第一顶杆112始终有向上的趋势从而挤压齿盘111，且气动锤109上升过程中，第一顶杆112的位置可以适当变换，从齿盘111的表面滑过。当然，也可以将拐臂110的一端做成外环，外环套设在主轴102上使拐臂可以绕主轴102旋转，齿盘111和第一顶杆112设置在外环的内侧。齿盘111设置在外环的内侧，拐臂110的外环与主轴102之间通过齿盘111配合实现转动，第一顶杆112抵住齿盘111，使得拐臂110向下转动时带动齿盘111转动，拐臂110向上转动时齿盘111保持不动。
[0023]支架101主要用于支撑主轴102和能量转换装置等；主轴102横向设置，两端设置有轴承103后，主轴102可以绕自身轴心线转动使发条弹簧104储能，发条弹簧104储能后带动发电机105的转子转动，从而使发电机105正常工作并发电；能量转换装置用于能量转化；气动锤109上升过程中，第一顶杆112会顺着齿盘111的边缘滑过，并不会带动齿盘111转动；蒸汽罐113提供蒸汽，蒸汽通过蒸汽喷嘴108喷出，通过蒸汽喷嘴108喷出的蒸汽具有一定的初速度，当蒸汽碰撞到气动锤109时，蒸汽的速度瞬间减小，蒸汽内蕴含的能量传递到气动锤109上，气动锤109在拐臂110的牵引下绕主轴102转动并上升，能量转变为气动锤109的动能和重力势能；气动锤109到达最顶端时开始下降，拐臂110上的第一顶杆112抵住齿盘111，在气动锤109的重力的作用下，第一顶杆112挤压齿盘111，使齿盘111绕自身的转动轴心线转动，齿盘111带动主轴102旋转为发条弹簧104储能，最后气动锤109的一侧抵住蒸汽喷嘴108，一个工作循环结束。
[0024]这种结构的发电系统结构、原理较为简单，不需要安装涡轮机等大型设备，降低制作成本、减少占地面积，适合分布式电源或家庭热力发电使用；而且能量通过将蒸汽的能量转换成气动锤109的机械能，然后通过棘轮107和主轴102为发条弹簧104储能，蒸汽碰撞气动锤109后速度基本为零，能量转换较为充分、损失较少，有效节能环保；另外，蒸汽获得的方式较多，如太阳能的光热利用、焚烧秸杆等可再生燃料或其它燃料，可以有效地解决废弃燃料的处理问题。
[0025]图3为本实用新型实施例2提供的喷爆击发式蒸汽发电系统轴测图；图4为图3所示的拐臂与第一顶杆的转动连接关系示意图。如图3、图4所示，本实用新型实施例2提供的喷爆击发式蒸汽发电系统与实施例1相比，改进点在于:能量转换装置还包括喷嘴控制机构116，喷嘴控制机构116包括相互连接的触发器117、喷嘴控制器118和控制电源119，触发器117设置在蒸汽喷嘴108的靠近气动锤109的一侧。喷嘴控制机构116主要用于控制蒸汽喷嘴108的开合，在蒸汽罐113与蒸汽喷嘴108之间设置阀门，喷嘴控制器118可以控制阀门的开闭，触发器117设置在蒸汽喷嘴108和气动锤109之间，控制电源119接通后，当气动锤109挤压触发器117时，触发器117工作并将信号传递给喷嘴控制器118，喷嘴控制器118开始工作，阀门被打开，使蒸汽喷嘴108贯通并开始工作，喷嘴控制机构116使得喷爆击发式蒸汽发电系统实现自动化控制，减轻工作人员的劳动强度，同时使设备运行更加稳定。
[0026]作为本实用新型的优选方案，喷嘴控制机构116还包括时间继电器120，时间继电器120设置在喷嘴控制器118和触发器117之间。由于气动锤109下降到蒸汽喷嘴108处时，可能会出现反弹，从而使得二者之间出现一定的间隙，导致蒸汽喷嘴108中的蒸汽无法完全将能量传递至气动锤109，时间继电器120可以起到延时的作用，即使气动锤109出现反弹，仍然会在一定的时间内抵住蒸汽喷嘴108并稳定，此时蒸汽喷嘴108与气动锤109之间紧密贴合，没有缝隙，蒸汽喷嘴108喷出的蒸汽可以尽可能地将能量传递给气动锤109，能量转换效率更高。
[0027]作为本实用新型的优选方案，棘轮107还包括第二顶杆121，第二顶杆121与支架101转动连接，第二顶杆121的一端始终抵住齿盘111，第二顶杆121可以设置在齿盘111的正上方，利用重力使第二顶杆121的端部始终有向下的趋势，也可以使用复位弹簧等使第二顶杆121始终抵住齿盘111。当气动锤109上升时，由于第一顶杆112无法抵住齿盘111，发条弹簧104会对主轴102产生一定的反向力，使主轴102反向运动损耗发条弹簧104内储存的能量，造成能量损失，增设第二顶杆121后，在气动锤109上升过程中，第二顶杆121抵住齿盘111，齿盘111无法反转，发条弹簧104中的能量不会出现损失，能量利用效率更闻。
[0028]作为本实用新型的优选方案，喷爆击发式蒸汽发电系统包括两个能量转换装置和喷嘴控制机构116，能量转换装置和喷嘴控制机构116沿主轴102的轴心线方向并排设置。一个能量转换装置的一个循环时间基本固定，只有部分时间会对发条弹簧104储能，造成时间浪费，增设多个能量转换装置后，气动锤109交替上升和下落，可以使发条弹簧104始终处于储能状态，发电效率更高，当然，能量转换装置不能过多，否则可能会出现多个气动锤109同时下落储能的状况。
[0029]作为本实用新型的优选方案，还包括监测蒸汽罐113内压力的压力检测器122，压力检测器122设置在蒸汽罐113内。压力检测器122主要用于监测蒸汽罐113内的蒸汽压力，当蒸汽罐113的压力达到设定的工作压力时，喷爆击发式蒸汽发电系统开始工作，反之则停止；当然，压力检测器122还可以有效提醒工作人员蒸汽罐113内的压力大小是否符合要求，以便于做出调整。可以在控制机构中设置压力释放阀等可靠的压力安全保护，蒸汽罐113内达到一定的压力时，压力释放阀自动控制蒸汽喷嘴喷气，不会出现压力过大的问题，设备更加安全可靠。
[0030]作为本实用新型的优选方案，气动锤109的靠近蒸汽喷嘴108的一侧设置有橡胶皮层123。橡胶皮层123与蒸汽喷嘴108接触时会产生一定的变形，将蒸汽喷嘴108完全封闭，封闭效果更好，能量传递更加完全，能量利用效率更高。
[0031]作为本实用新型的优选方案，气动锤109的靠近蒸汽喷嘴108的一端直径大于气动锤109的远离蒸汽喷嘴108的一端直径。气动锤109的两端大小不同，当气动锤109向上摆动时可以有效减少空气阻力，能量损耗更少。
[0032]如图4所示，作为本实用新型的优选方案，第一顶杆112与拐臂110之间设置有第二转动轴124，第一顶杆112与拐臂110均绕第二转动轴124转动，第一顶杆112与拐臂110之间设置有拉簧125，拉簧125的两端分别与第一顶杆112的靠近齿盘111的一侧与拐臂110连接。拉簧125的两端分别拉住第一顶杆112的靠近齿盘111的一侧与拐臂110，主要用于使第一顶杆112始终有向上的趋势从而挤压齿盘111，且气动锤109上升过程中，第一顶杆112的位置可以适当变换，从齿盘111的表面滑过。
[0033]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，包括: 支架； 横向设置的主轴，所述主轴的两端旋转支承于所述支架，所述主轴与发电机的转子连接; 能量转换装置，所述能量转换装置包括动力机构、棘轮和蒸汽喷嘴；所述动力机构包括气动锤和竖向设置的拐臂，所述拐臂的一端与所述主轴转动连接，所述气动锤设置在所述拐臂的远离所述主轴的一端；所述棘轮包括齿盘和第一顶杆，所述齿盘设置在所述主轴上，所述齿盘的轴心线与所述主轴的轴心线重合，所述第一顶杆设置在所述拐臂上，所述第一顶杆与所述拐臂转动连接且始终抵住所述齿盘；所述蒸汽喷嘴设置在所述主轴的下方且抵住所述气动锤，所述蒸汽喷嘴与盛放蒸汽的蒸汽罐连通。
2.根据权利要求1所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述主轴与所述发电机的转子之间通过发条弹簧连接，所述发条弹簧的一端与所述主轴连接，另一端与所述发电机的转子连接。
3.根据权利要求1所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述能量转换装置还包括喷嘴控制机构，所述喷嘴控制机构包括相互连接的触发器、喷嘴控制器和控制电源，所述触发器设置在所述蒸汽喷嘴的靠近所述气动锤的一侧。
4.根据权利要求3所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述喷嘴控制机构还包括时间继电器，所述时间继电器设置在所述喷嘴控制器和所述控制电源之间或所述喷嘴控制器和所述触发器之间。
5.根据权利要求1所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述棘轮还包括第二顶杆，所述第二顶杆与所述支架转动连接，所述第二顶杆的一端始终抵住所述齿盘。
6.根据权利要求1所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述喷爆击发式蒸汽发电系统包括至少两个能量转换装置，所述能量转换装置沿所述主轴的轴心线方向并排设置。
7.根据权利要求1所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，还包括监测所述蒸汽罐内压力的压力检测器，所述压力检测器设置在所述蒸汽罐内。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述气动锤的靠近所述喷嘴的一端直径大于所述气动锤的远离所述蒸汽喷嘴的一端直径。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述第一顶杆与所述拐臂之间设置有第一转动轴，所述第一顶杆与所述拐臂均绕所述第一转动轴转动，所述第一转动轴套设有扭簧，所述扭簧的两端分别抵住所述第一顶杆的远离所述齿盘的一侧与所述拐臂。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的喷爆击发式蒸汽发电系统，其特征在于，所述第一顶杆与所述拐臂之间设置有第二转动轴，所述第一顶杆与所述拐臂均绕所述第二转动轴转动，所述第一顶杆与所述拐臂之间设置有拉簧，所述拉簧的两端分别与所述第一顶杆的靠近所述齿盘的一侧与所述拐臂连接。
【文档编号】F01D15/10GK204002946SQ201420488643
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】石璐 申请人:石璐