[发明专利]一种基于文丘里装置的发电系统

说明书

本发明公开了一种基于文丘里装置的发电系统，可以利用不便于建设大型水电站的小流量高水头溪流进行发电。该系统包括文丘里装置、活塞装置、发电机以及自主设计的二位三通机械换向阀。所述文丘里装置包括异径管、收缩管、喉管、扩散管、以及连接二位三通机械换向阀的高压流体连通管和低压流体连通管。所述二位三通机械换向阀实现一次换向，就会改变与活塞装置连通的是高压管道还是低压管道，从而使活塞产生线性往复运动，再由曲柄摇杆机构将该往复运动转化为转动为发电机发电提供动力。

技术领域

本发明涉及水力发电领域，更具体的指一种基于文丘里装置的发电系统。

背景技术

环境问题已经成为当今关注的热点，节能减排作为改善环境问题的重要一环，也一直是主流的研究方向。其中，利用可再生能源代替传统的高排放、高消耗的能源已成为我国的切实选择。

水利资源是清洁环保的资源，但是传统的水轮机一般适用于大流量以及丰富水力资源的应用情况。而我国幅员辽阔，有着各种各样的地形地貌，在一些偏远山区，由于地理位置和自然灾害等原因偶尔也会出现断电的情况。山区往往拥有流量小但是水头高的水利资源，如果能对其加以利用，可以适当解决山区居民的用电问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于文丘里装置的发电系统。

为实现上述目的，本发明所设计的文丘里发电系统，包括文丘里装置、二位三通机械换向阀、活塞装置以及发电机。所述活塞装置通过曲柄摇杆机构与发电机连接。其特殊之处在于所述文丘里装置主要包括异径管，文丘里装置主体，工作流体管道，高压流体连通管，低压流体连通管。所述文丘里装置主体依次是收缩管、喉管以及扩张管，所述高压流体连通管一端与异径管直管段或工作流体管道连通，另一端与二位三通机械换向阀连通，所述低压流体连通管一端与喉管连通，另一端与二位三通机械换向阀连通。

所述活塞装置包括活塞，活塞杆，缸体。所述活塞将缸体分为无杆腔、有杆腔，所述有杆腔中活塞杆一端连接活塞，另一端延伸到外部与曲柄摇杆机构连接，所述无杆腔与二位三通机械换向阀通过管道连通。所述二位三通机械换向阀通过液体流动带动叶轮转动，并通过锥齿轮将叶轮转动转换为凸轮转动，凸轮每转过180°会触发或者松开开关，使阀内两个管道实现一次开闭的转换，由于所述机械换向阀分别与高压流体以及低压流体连接，在压力差的作用下可以使活塞实现往复运动。

进一步地，为了使作用在活塞上的力最大，高压流体连通管和低压流体连通管在文丘里装置中接入的位置，应该分别选择在压力最高和最低的位置。

更进一步地，所述压力最高位置在异径管前段直管段，或者与之相连且在同一水平线的管道上，此处流体的高水头转化为压能，形成高压流体。所述压力最低的位置位于喉管上，喉管前的收缩管可以将流体的压能转化为动能，形成低压流体。

优选地，在文丘里装置之前加装异径管，使进入文丘里装置的流体压能更多的转化为动能，降低喉管处的压力。

优选地，所述二位三通机械换向阀设计时采用纯机械结构，通过液体带动凸轮转动来转换与活塞装置联通的管道。

进一步地，液体进入叶轮的两个流道与叶轮轴心有一定夹角，使叶轮往一个方向转动。

再进一步地，所述机械换向阀设计为顶盖可拆解结构，在出现故障时方便维修。

本发明的有益效果：本发明所设计的文丘里发电机需要高频以及持续时间长的稳定换向，传统的电磁换向阀无法满足要求。与传统电磁换向阀相比，本发明所设计的纯机械结构换向阀具有工作时更稳定可靠、节约资源等优点。该机械换向阀工作时利用液体流动带动凸轮转动触发开关，从而改变与无杆腔连接管道的压力来达到活塞做循环往复运动的目的，再利用曲柄摇杆机构将活塞的往复运动转换成转动进而转化为电能输出。该装置能够利用小流量高水头的流体进行发电，对于无法建设大型发电厂的偏远山区，该装置能充分发挥其优势，为山区居民提供一定的便利。

附图说明