CN205212728U - 直流式带电颗粒流发电机 - Google Patents

Abstract

一种直流式带电颗粒流发电机，包括绝缘支架、电荷收集及转换装置、电能存储装置，电荷收集及转换装置设置在绝缘支架上，电荷收集及转换装置与电能存储装置电性连接，电荷收集及转换装置通过导体网状面与带电的沙粒接触及摩擦，同时获取沙粒自身携带电荷和沙粒与导体网面摩擦电荷，并将获取的电荷汇流为电流后输送给电能存储装置，电能存储装置存储电流。

Description

直流式带电颗粒流发电机

技术领域

本实用新型涉及发电装置，特别涉及一种直流式带电颗粒流发电机。

背景技术

气固二相流是工业、环境、气象过程中极为常见的一种现象，如工业粉料输运、沙漠地表风沙流、沙尘暴过程等，都是当前相关科研领域关注的主要研究对象。这类二相流中的固体颗粒物质在运动过程中由于相互的接触碰撞等原因，而使得自身携带大量静电荷，并因此产生强度高达数十至数百千伏每米的静电场。这些静电能量是否可以作为一种能源而加以利用？对于涉及风沙环境的科学实验及居民生活具有非常重要的意义。尤其是这一技术有助于解决地外星球探测中机器人太阳能电池板由于被沙尘遮盖使得电池存储电量不足进而导致机器人系统无法正常工作或无法对系统实施热保护的问题。

目前，静电发电机已有一定数量的专利成果出现：例如，发明名称为“静电发电机”、专利申请号为200410075314.4的中国专利申请、发明名称为“静电感应发电机”、专利申请号为87103646的中国专利申请，上述专利申请都是假定存在一个接地屏蔽的、稳定的静电环境，进而依靠导体在电场中的极化现象产生带正电荷和负电荷的两端，基于此间的电势差产生电流，其实用性极低；另外，在带电颗粒流环境下，前述方案中的屏蔽环境同时也会将电场屏蔽，从而导致上述专利方案失效。

针对上述技术问题，现有技术中给出如下解决技术方案，例如发明名称为“风沙静电发电机”、专利申请号为201410111610.9的中国专利申请，该技术方案中：导体基板与绝缘外壳形成密闭结构，以阻止沙尘进入内部，外漏的导体基板在风沙静电场的作用下发生极化，其表面带电，由于静电感应，静电感应导体板会产生与导体基板相反极性的电荷，感应电荷搬运导体板在与静电感应导体板接触时，携带与导体基板相反极性的电荷，感应电荷搬运导体板与静电感应导体板分离后与感应电荷输送导体板接触，将携带的电荷转移到感应电荷输送导体板，感应电荷输送导体板通过导线将电荷输送给电能存储装置存储。然而，上述专利申请号为201410111610.9的中国专利申请中的风沙静电发电机结构复杂，且因采用收集感应电荷的方式实现静电能的储存而致使其实用性较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构简单且以电流方式存储电能的直流式带电颗粒流发电机。

一种直流式带电颗粒流发电机，包括绝缘支架、电荷收集及转换装置、电能存储装置，电荷收集及转换装置设置在绝缘支架上，电荷收集及转换装置与电能存储装置电性连接，电荷收集及转换装置通过导体网状面与带电的沙粒接触及摩擦，以获取颗粒自身携带静电荷以及颗粒与导体网状面相互摩擦产生的静电荷，并将获取的静电荷汇流为电流后输送给电能存储装置，电能存储装置存储电流。

优选的，电荷收集及转换装置包括金属网组件、支杆，金属网组件为四周用绝缘材料固定的金属网，金属网的第一端与绝缘支架采用枢转机构连接，金属网的第二端与支杆通过枢转机构连接，金属网的第一端与金属网的第二端平行，金属网上还电性连接良导体线，良导体线的另一端与电能存储装置电性连接。

优选的，电荷收集及转换装置还包括金属顶杆，金属顶杆固定在支杆上，且在支杆与金属网相对转动使得金属网与绝缘支架之间达到预定角度时，金属顶杆的自由端能够与绝缘支架相对接触固定，以使金属网与绝缘支架之间达到预定角度持续保持。

优选的，金属网为铜网或其它与颗粒流中的颗粒物摩擦接触后可产生大量静电荷的导体材料。

优选的，电荷收集及转换装置与绝缘支架能够相对转动，电荷收集及转换装置包括金属网组件、风向引导装置、转向装置，转向装置与金属网组件相对固定，转向装置套接在绝缘支架上，且转向装置与绝缘支架能够相对转动，风向引导装置与金属网组件相对固定，风向引导装置在风的作用下，带动金属网组件与绝缘支架相对转动，以使金属网组件接触更多的带电的颗粒。

优选的，风向引导装置为自动追风杆，金属网组件包括第一金属网、第二金属网及绝缘框架，第一金属网、第二金属网为相同面积的铁丝网，第一金属网、第二金属网安装在绝缘框架上，且第一金属网与第二金属网平行，第一金属网、第二金属网通过铜丝电性连接，转向装置包括空心管、轴承，空心管的一端与轴承的外圈固定连接，轴承的内圈与绝缘支架固定连接，空心管与绝缘框架固定连接，风向引导装置安装在绝缘框架上，第一金属网、第二金属网上还电性连接良导体线，良导体线的另一端与电能存储装置电性连接。

上述直流式带电颗粒流发电机结构简单，亦即，电荷收集及转换装置设置在绝缘支架上，电荷收集及转换装置通过导体网状面与带电的颗粒（例如沙粒）接触及摩擦，以获取大量静电荷，并将获取的电荷转化为电流后输送给电能存储装置，进而达到便于存储电能的目的。

附图说明

附图1是一较佳实施方式的直流式带电颗粒流发电机的结构示意图。

附图2是附图1中金属网的结构示意图。

附图3是另一较佳实施方式的直流式带电颗粒流发电机的结构示意图。

附图4是附图3中金属网组件的结构示意图。

图中：直流式带电颗粒流发电机10、绝缘支架20、电荷收集及转换装置30、金属网31、支杆32、良导体线33、金属顶杆34、电能存储装置40、枢转机构50、枢转机构51、直流式带电颗粒流发电机60、绝缘支架70、电荷收集及转换装置80、金属网组件81、第一金属网810、第二金属网811、绝缘框架812、良导体线813、风向引导装置82、转向装置83、空心管830、轴承831、电能存储装置90。

具体实施方式

请参看图1至图2，直流式带电颗粒流发电机10包括绝缘支架20、电荷收集及转换装置30、电能存储装置40，电荷收集及转换装置30设置在绝缘支架20上，电荷收集及转换装置30与电能存储装置40电性连接，电荷收集及转换装置30通过导体网状面与带电的颗粒（例如沙粒）接触及摩擦，以获取颗粒自身携带静电荷以及颗粒与导体网状面相互摩擦产生的静电荷，并将获取的静电荷汇流为电流后输送给电能存储装置40，电能存储装置40存储电流。

其中，电荷收集及转换装置30包括四周用绝缘材料固定的金属网31、支杆32，金属网31的第一端与绝缘支架20采用枢转机构50连接，金属网31的第二端与支杆32通过枢转机构51连接，金属网31的第一端与金属网31的第二端平行，金属网31上还电性连接良导体线33，良导体线33的另一端与电能存储装置40电性连接。在本实施方式中，金属网31为铜网，金属网31的网孔大小及其倾角由沙粒平均粒径决定，通过实际运用及实验，当金属网31与沙粒摩擦起电获得的电荷最大时为最优网孔尺寸值及倾角值。

进一步的，电荷收集及转换装置30还包括金属顶杆34，金属顶杆34固定在支杆32上，且在支杆32与金属网31相对转动而使得金属网31与绝缘支架20之间达到预定角度时，金属顶杆34的自由端能够与绝缘支架20相对接触固定，以使金属网31与绝缘支架20之间达到预定角度持续保持。

请参看图3，其为另一较佳实施方式的直流式带电颗粒流发电机的结构示意图，直流式带电颗粒流发电机60包括绝缘支架70、电荷收集及转换装置80、电能存储装置90，电荷收集及转换装置80设置在绝缘支架70上，电荷收集及转换装置80与电能存储装置90电性连接，电荷收集及转换装置80通过导体网状面与带电的颗粒接触及摩擦，以获取电荷，并将获取的静电荷汇流为电流后输送给电能存储装置90，电能存储装置90存储电流。

其中，电荷收集及转换装置80与绝缘支架70能够相对转动，电荷收集及转换装置80包括金属网组件81、风向引导装置82、转向装置83，转向装置83与金属网组件81相对固定，转向装置83套接在绝缘支架70上，且转向装置83与绝缘支架70能够相对转动，风向引导装置82与金属网组件81相对固定，风向引导装置82在风的作用下，带动金属网组件81与绝缘支架70相对转动，以使金属网组件81接触更多的带电的颗粒（例如，沙粒）。风向引导装置82为自动追风杆，请同时参看图4，金属网组件81包括第一金属网810、第二金属网811及绝缘框架812，绝缘框架812可以采用木头制成，第一金属网810、第二金属网811为相同面积的铁丝网，第一金属网810、第二金属网811安装在绝缘框架812上，且第一金属网810与第二金属网811平行，第一金属网810、第二金属网811通过铜丝电性连接，转向装置83包括空心管830、轴承831，空心管830的一端与轴承831的外圈固定连接，轴承831的内圈与绝缘支架70固定连接，空心管830与绝缘框架812固定连接，风向引导装置82安装在绝缘框架812上，第一金属网810、第二金属网811上还电性连接良导体线813，良导体线813的另一端与电能存储装置90电性连接。

上述直流式带电颗粒流发电机，电荷收集及转换装置设置在绝缘支架上，电荷收集及转换装置的金属网与带电的颗粒接触及摩擦，带电的颗粒将静电荷分享给金属网，同时颗粒不断与金属网发生摩擦而产生电荷，两种电荷汇流为电流后输送给电能存储装置存储。

Claims (6)

1.一种直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：包括绝缘支架、电荷收集及转换装置、电能存储装置，电荷收集及转换装置设置在绝缘支架上，电荷收集及转换装置与电能存储装置电性连接，电荷收集及转换装置通过导体网状面与带电的沙粒接触及摩擦，以获取颗粒自身携带静电荷以及颗粒与导体网面相互摩擦产生的静电荷，并将获取的电荷汇流为电流后输送给电能存储装置，电能存储装置存储电流。

2.根据权利要求1所述的直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：电荷收集及转换装置包括金属网组件、支杆，金属网组件为四周用绝缘材料固定的金属网，金属网的第一端与绝缘支架采用枢转机构连接，金属网的第二端与支杆通过枢转机构连接，金属网的第一端与金属网的第二端平行，金属网上还电性连接良导体线，良导体线的另一端与电能存储装置电性连接。

3.根据权利要求2所述的直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：电荷收集及转换装置还包括金属顶杆，金属顶杆固定在支杆上，且在支杆与金属网相对转动使得金属网与绝缘支架之间达到预定角度时，金属顶杆的自由端能够与绝缘支架相对接触固定，以使金属网与绝缘支架之间达到预定角度持续保持。

4.根据权利要求3所述的直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：金属网为铜网或其它与颗粒流中的颗粒物摩擦接触后可产生大量静电荷的导体材料。

5.根据权利要求1所述的直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：电荷收集及转换装置与绝缘支架能够相对转动，电荷收集及转换装置包括金属网组件、风向引导装置、转向装置，转向装置与金属网组件相对固定，转向装置套接在绝缘支架上，且转向装置与绝缘支架能够相对转动，风向引导装置与金属网组件相对固定，风向引导装置在风的作用下，带动金属网组件与绝缘支架相对转动，以使金属网组件接触更多的带电的颗粒。

6.根据权利要求5所述的直流式带电颗粒流发电机，其特征在于：风向引导装置为自动追风杆，金属网组件包括第一金属网、第二金属网及绝缘框架，第一金属网、第二金属网为相同面积的铁丝网，第一金属网、第二金属网安装在绝缘框架上，且第一金属网与第二金属网平行，第一金属网、第二金属网通过铜丝电性连接，转向装置包括空心管、轴承，空心管的一端与轴承的外圈固定连接，轴承的内圈与绝缘支架固定连接，空心管与绝缘框架固定连接，风向引导装置安装在绝缘框架上，第一金属网、第二金属网上还电性连接良导体线，良导体线的另一端与电能存储装置电性连接。