一种波动装置，用于将气体或液体的做功工质流动的动能转化为机械能，其特征在于包括：壳体单元，包括呈长方体形的壳体、承重支撑件和平行设置于壳体四个侧壁上的四个流道；四个波动板单元，对应设置在四个流道内，波动板单元包括多个波动板以及对应活动连接的多个等长连杆；曲轴单元，设置在壳体内，包括曲轴机构和连接在曲轴结构一端且伸出壳体的输出轴。做功工质流过四个流动带动波动板单元波动，随着波动板的波动而通过等长连杆将上下的波动运动传递给曲轴单元，曲轴单元将上下的波动运动转化为旋转运动并通过输出轴输出，该波动装置能将流体的波动形式的动能转化为机械能，工作平稳，效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体机械领域，特别涉及一种将流体广义热能单向转化为机械能输出的波动装置。
技术介绍
将流体广义内能转化为机械功的装置一般分为两种，其一是利用流体受热膨胀产生压力推动活塞往复运动的活塞式曲柄连杆动力装置，其二是热流体经喷管膨胀将焓转化为动能从而推动叶轮旋转的叶轮机械动力装置。活塞式曲柄连杆动力装置的形状和特点适于用大压缩比的密闭气室的热动转换场合中，其效率高，体积小而重量轻，稳定工作范围大。叶轮机械动力装置相对活塞式曲柄连杆动力装置结构复杂，适用于对开放空间流动工质的能量转换场合，其轴向距离长，重量体积都较大，并且能在较宽的运行范围内保持较高的效率。前者为汽车内燃机重要能量转换装置，后者在船、工业燃气轮机、蒸汽轮机和航空压气机等领域有广泛应用。现有内燃动力的效率因热力学第二定律及压气损失的普遍存在而使得其效率普遍不高，但其系统内的曲柄连杆则是高效简单的传动构件。总体来说，内燃动力效率主要因热动转换效率受限，而非其传动系统效率低下。故无论何种能量转换装置，曲柄连杆作为动力传动始终是优先考虑的。对于风能、水流能的利用，传统方法是利用具有来流速度的流体对叶片绕流产生的环量进而产生升力对叶片做功，这一方法需要有较大的初载荷施加于叶片方能持续能量转换，而且目前利用升力做功转换效率不高。鱼类作为一种从上古一直进化演变至今的水中动物，能高效得利用自身对
水做功获能前进。顺流而下，逆流而上已经进化为一种生存本能，其自身的波动前进方法被认为是比较高效的，具有潜在可探究的一种能量转换方法。如何将鱼类的波动运动高效的优势同曲柄连杆机构结合来设计一种高效的利用流体动能来转化为机械能的装置一直是相关领域科研人员的设计难题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题，提供一种利用风能、水流能等流体流动动能结合曲柄连杆进行机械传动的仿生鱼类波动装置及利用该装置发电的波动发电装置。一种波动装置，用于将气体或液体的做功工质流动的动能转化为机械能，其特征在于包括：壳体单元，包括呈长方体形的壳体、承重支撑件和平行设置于壳体四个侧壁上的四个流道，壳体的四个侧壁上设置有多个连杆孔，承重支撑柱用于支撑，设置在壳体外壁上，流道为两端开放式的筒状结构，用于供做功工质的流入和流出，流道横截面为矩形，流道的两个相对的内壁作为流道工作面，另两个相对的内壁作为流道滑动面，流道工作面上设置有与多个连杆孔对应的工作孔；四个波动板单元，对应设置在四个流道内，波动板单元包括多个波动板以及对应活动连接的多个等长连杆，波动板设置于流道内部，每两个波动板之间由铰链连接而可以上下沿着流道滑动面滑动，波动板的上下面作为波动板工作面，左右面作为波动板滑动面，波动板滑
动面与流道滑动面相互接触滑动，等长连杆，一端活动连接在波动板工作面上，另一端穿过连杆孔而进入壳体内；曲轴单元，设置在壳体内，包括曲轴机构和连接在曲轴结构一端且伸出壳体的输出轴，曲轴机构具有曲轴和多个曲柄，曲轴由多个曲拐和用于连接曲拐的连接段相互连接而成，曲拐上套接有四个曲柄，曲轴上相邻曲拐间具有夹角，该夹角作为相位角，曲柄分别对应与等长连杆的另一端连接，做功工质流过四个流动带动波动板单元波动，随着波动板的波动而通过等长连杆将上下的波动运动传递给曲轴单元，曲轴单元将上下的波动运动转化为旋转运动并通过输出轴输出。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，四个与壳体的侧壁连接的流道工作面上的工作孔数目彼此相同。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，四个波动单元各自的等长连杆的数目彼此相同。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，曲轴上的曲拐数量与每组流道的等长连杆数量彼此相同。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，当流体为可压缩流体时，流道横截面沿着做功工质流动方向而逐渐变大。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，四个曲柄的长度彼此相同。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，处于同一个壳体
的侧壁上的相邻两个连杆孔之间的距离相等。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，每一个曲拐上的四个曲柄均按相同顺序依次套接在曲拐上。本专利技术提供的波动装置，还可以具有这样的特征：其中，曲轴上相邻曲拐间的相位角为曲轴的总扭曲度除以曲拐的数目，曲轴的总扭曲度大于或等于360度。本专利技术还提供一种波动发电装置，其特征在于具有：原动机，具有输出轴，输出轴用于将原动机的动力输出；发电机，同输出轴连接，用于发电并输出电能，其中，原动机为上述的波动装置。专利技术作用与效果根据本专利技术所涉及的波动装置，因为设置了对称的四个流道，每一流道垂直方向以曲柄-连杆连接曲轴，同一曲拐由四根连杆连接控制，正常工况下能够顺利过渡死点位置并提高做功能力；由于四组曲柄-连杆的对称设置，使得该波动装置在曲轴的任一曲拐处仅受一个方向的周向力，相邻曲拐受到两个不同方向的周向力形成力偶使曲轴旋转输出轴功，在四个流道的波动板按预设相位差波动情况下，无需额外设置复杂的力平衡机构维持系统稳定；流道中做波形运动的波动板受相互之间铰链约束，若干波动板成为一个整体波动板单元，可避免工作过程中流体对波动板单元产生较大冲击，而损坏波动板。附图说明图1为本专利技术的波动发电装置结构示意图；图2为本实施例的波动装置的壳体单元结构示意图，a是轴测示意图图，b是侧视示意图；图3为本专利技术的波动板单元和曲轴单元的结构示意图；图4曲轴单元的曲轴结构示意图，a是侧视图，b是轴测图；图5为曲轴机构的运动原理示意图，图中a、b、c、d是四个不同角度的视图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的波动发电装置以及波动装置的结构和使用方法、工作原理作具体阐述。实施例图1为本实施例的波动发电装置结构示意图。如图1所示，波动发电装置1000包括波动装置100和发电机200(图中未示出)，波动装置100通过输出轴将机械能传递给发电机200并驱动发电机200运转发电后输出电能。波动装置100包括壳体单元10、设置在壳体单元10内的四个波动板单元20、以及曲轴单元30。图2为本实施例的波动装置的壳体单元结构示意图，a是轴测示意图图，b是侧视示意图。如图2所示，壳体单元10，包括呈长方体形的壳体11、四个承重支撑柱12构成的承重支撑件和设置于壳体11四个侧壁上的四个流道13。壳体11，前端开有轴孔111，而四个侧壁上设置有多个连杆孔112。多个连
杆孔112分别设置在四个侧壁上，为通孔，处于同一个壳体11的侧壁上的相邻两个连杆孔112之间的距离相等且呈直线排列。四个承重支撑柱12固定连接在壳体11的一个侧壁的四角，用于支撑。四个流道13，分别对应地固定在壳体11的四个侧壁外侧，流道13为两端开放式的筒状结构，用于供做功工质的流入和流出。流道13的形状分两种情况：当做功工质为可压缩的流体(如蒸汽时)，流道13的横截面为矩形，沿着做功工质流动方向而逐渐变大，具有一定的斜度，如图2(b)所示，流道13横截面的长度是逐渐变大的而宽度不变，从而使得横截面积逐渐变大。四个流道13的结构相同。这里以一个为例详细说明具体结构。当为不可压缩的工质时(比如为液体)，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波动装置，用于将气体或液体的做功工质流动的动能转化为机械能，其特征在于包括：壳体单元，包括呈长方体形的壳体、承重支撑件和平行设置于所述壳体四个侧壁上的四个流道，所述壳体的四个侧壁上设置有多个连杆孔，所述承重支撑柱用于支撑，设置在所述壳体外壁上，所述流道为两端开放式的筒状结构，用于供所述做功工质的流入和流出，所述流道横截面为矩形，所述流道的两个相对的内壁作为流道工作面，另两个相对的内壁作为流道滑动面，一个与所述壳体的侧壁连接的所述流道工作面上设置有与多个所述连杆孔对应的工作孔；四个波动板单元，对应设置在四个所述流道内，所述波动板单元包括多个波动板以及对应活动连接的多个等长连杆，所述波动板设置于所述流道内部，每两个所述波动板之间由铰链连接而可以上下沿着所述流道滑动面滑动，所述波动板的上下面作为波动板工作面，左右面作为波动板滑动面，所述波动板滑动面与所述流道滑动面相互接触滑动，等长连杆，一端活动连接在所述波动板工作面上，另一端穿过所述连杆孔而进入所述壳体内；曲轴单元，设置在所述壳体内，包括曲轴机构和连接在所述曲轴结构一端且伸出所述壳体的输出轴，所述曲轴机构具有曲轴和多个曲柄，所述曲轴由多个曲拐和用于连接所述曲拐的连接段相互连接而成，所述曲拐上套接有四个曲柄，所述曲轴上相邻所述曲拐间具有夹角，该夹角作为相位角，所述曲柄分别对应与所述等长连杆的另一端连接，所述做功工质流过四个所述流动带动所述波动板单元波动，随着所述波动板的波动而通过所述等长连杆将上下的波动运动传递给所述曲轴单元，所述曲轴单元将上下的波动运动转化为旋转运动并通过所述输出轴输出。...
【技术特征摘要】
1.一种波动装置，用于将气体或液体的做功工质流动的动能转化为机械能，其特征在于包括：壳体单元，包括呈长方体形的壳体、承重支撑件和平行设置于所述壳体四个侧壁上的四个流道，所述壳体的四个侧壁上设置有多个连杆孔，所述承重支撑柱用于支撑，设置在所述壳体外壁上，所述流道为两端开放式的筒状结构，用于供所述做功工质的流入和流出，所述流道横截面为矩形，所述流道的两个相对的内壁作为流道工作面，另两个相对的内壁作为流道滑动面，一个与所述壳体的侧壁连接的所述流道工作面上设置有与多个所述连杆孔对应的工作孔；四个波动板单元，对应设置在四个所述流道内，所述波动板单元包括多个波动板以及对应活动连接的多个等长连杆，所述波动板设置于所述流道内部，每两个所述波动板之间由铰链连接而可以上下沿着所述流道滑动面滑动，所述波动板的上下面作为波动板工作面，左右面作为波动板滑动面，所述波动板滑动面与所述流道滑动面相互接触滑动，等长连杆，一端活动连接在所述波动板工作面上，另一端穿过所述连杆孔而进入所述壳体内；曲轴单元，设置在所述壳体内，包括曲轴机构和连接在所述曲轴结构一端且伸出所述壳体的输出轴，所述曲轴机构具有曲轴和多个曲柄，所述曲轴由多个曲拐和用于连接所述曲拐的连接段相互连接而成，所述曲拐上套接有四个曲柄，所述曲轴上相邻所述曲拐间具有夹角，该夹角作为相位角，所述曲柄分别对应与所述等长连杆的
\t另一端连接，所述做功工质流过四个所述流动带动所述波动板单元波动，随着所述波动板的波动...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩玮，白音祜，汪鹏军，黄典贵，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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