基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了新能源供電【技術領域】中的一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電裝置包括連桿機構、棘輪機構、儲能機構、發(fā)電機構、控制機構、固定底座、滑動底座和滑軌；連桿機構安裝在受壓地面和棘輪機構之間，棘輪機構和滑軌安裝在固定底座上，儲能機構和發(fā)電機構安裝在滑動底座上，滑動底座套裝在滑軌上，控制機構安裝在固定底座上；發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機控制器、蓄電池組、直流負載、逆變器、交流負載和發(fā)電裝置，發(fā)電裝置與發(fā)電機控制器相連，發(fā)電機控制器、蓄電池組和逆變器順序相連，蓄電池組與直流負載相連，逆變器與交流負載相連。本實用新型實現了運動中的人或物產生的壓力的收集利用，為能量收集提供了一種新的解決方案。
【專利說明】基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于新能源供電【技術領域】，尤其涉及一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著環(huán)保意識的不斷提高，人們對可持續(xù)和清潔能源投入越來越多的關注。風能、太陽能和潮汐能是常用的可持續(xù)和清潔能源，但由于這些能源受到自然條件的限值，不能穩(wěn)定地提供能量。為此，能量收集成為人們解決能源問題的新思路。比如，一些人考慮將行人或者其自行車運動時產生的機械能收集起來，用于發(fā)電。實際上，收集機械運動產生的能量已經應用于我們的實際生活中，最普遍的例子就是機械手表。由于現代社會中，存在大量的人和物的運動，因此運動過程中會產生大量的機械能，它就像一座巨大的能源庫等待著人們去開采。但是，目前還沒有一種比較好的手段，充分地利用這座能源庫的資源。為此，本實用新型提供了一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)，用于收集運動過程中的人或者物產生的壓力，并將收集的壓力轉換為機械能后存儲，再將存儲的機械能轉換為電能，最終使其服務于社會生產生活的各個領域。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的在于，提供一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置及其發(fā)電系統(tǒng)，用于將人或物運動過程中的壓力收集起來并轉換為電能。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型提出的技術方案是，一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置，用于將受壓地面I獲得的壓力轉化為電能，其特征是所述裝置包括連桿機構、棘輪機構、儲能機構、發(fā)電機構、控制機構、固定底座2、滑動底座3和滑軌4 ；
[0005]所述滑動底座3套裝在滑軌4上；
[0006]所述滑軌4固定安裝在固定底座2上；
[0007]所述連桿機構包括支桿5、直角連桿、固定軸6和復位彈簧7，所述直角連桿由橫桿8和豎桿9組成；
[0008]所述棘輪機構包括搖桿10、棘爪11、棘輪12、止回爪13、傳動齒輪14、傳動軸15和傳動軸座16 ；
[0009]所述儲能機構包括渦卷彈簧17、從動齒輪18、從動軸19和從動軸座20 ；
[0010]所述發(fā)電機構包括發(fā)電機21、發(fā)電機齒輪22、發(fā)電機轉軸23和發(fā)電機座24 ；
[0011]所述控制機構包括壓力計數器25、控制器26和撥叉復位器；
[0012]所述支桿5的一端固定在受壓地面I下方，另一端固定在直角連桿的橫桿8上；
[0013]所述直角連桿的橫桿8與直角連桿的豎桿9固定連接，并且固定連接處軸向固定在固定軸6上；
[0014]所述復位彈簧7的一端固定在受壓地面I下方，另一端固定在固定底座2的上方；
[0015]所述搖桿10的一端與直角連桿的豎桿9鉸接,另一端軸向固定在傳動軸15上；[0016]所述棘爪11固定在搖桿10上且棘爪11扣合在棘輪12的齒輪上；
[0017]所述棘輪12與傳動齒輪14同軸固定在傳動軸15上；
[0018]所述傳動軸15安裝在傳動軸座16上；
[0019]所述傳動軸座16固定安裝在固定底座2上；
[0020]所述止回爪13固定在固定底座2上且止回爪13扣合在棘輪12的齒輪上；
[0021]所述潤卷彈黃17和從動齒輪18冋軸固定在從動軸19上；
[0022]所述從動軸19安裝在從動軸座20上；
[0023]所述從動軸座20固定安裝在滑動底座3上；
[0024]所述傳動齒輪14與從動齒輪18相互咬合；
[0025]所述發(fā)電機21和發(fā)電機齒輪22同軸固定在發(fā)電機轉軸23上；
[0026]所述發(fā)電機21安裝在發(fā)電機座24上；
[0027]所述發(fā)電機座24固定安裝在滑動底座3上；
[0028]所述發(fā)電機齒輪22和從動齒輪18相互咬合；
[0029]所述壓力計數器25分別與控制器26和受壓地面I相連；
[0030]所述控制器26安裝在固定底座2上且控制器26和撥叉復位器相連。
[0031]所述撥叉復位器為與滑動底座3相連的伸縮桿27。
[0032]所述撥叉復位器為兩片磁鐵，一片磁鐵28固定在控制器26上，另一片磁鐵29固定在滑動底座上。
[0033]所述受壓地面I包括機動車減速帶、非機動減速帶或者人行橫道線。
[0034]一種基于壓力積累技術的發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機控制器、蓄電池組、直流負載、逆變器和交流負載，其特征是所述發(fā)電系統(tǒng)還包括如權利要求1-4中任一項權利要求所述的發(fā)電裝置；
[0035]所述發(fā)電裝置與發(fā)電機控制器相連；
[0036]所述發(fā)電機控制器、蓄電池組和逆變器順序相連；
[0037]所述蓄電池組與直流負載相連；
[0038]所述逆變器與交流負載相連。
[0039]本實用新型將運動過程中的機動車、非機動車和行人通過受壓地面時產生的壓力收集并以機械能的形式存儲起來，而后將存儲的機械能轉化為電能，實現了運動中的人或物產生的壓力的收集利用，為能量收集提供了一種新的解決方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的第一種結構圖；
[0041]圖2是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的第二種結構圖；
[0042]圖3是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的立體圖；
[0043]圖4是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖；
[0044]圖中，1-受壓地面，2-固定底座，3-滑動底座，4-滑軌，5-支桿，6-固定軸，7-復位彈簧，8-直角連桿的橫桿，9-直角連桿的豎桿，10-搖桿，11-棘爪，12-棘輪，13-止回爪，14-傳動齒輪，15-傳動軸，16-傳動軸座，17-渦卷彈簧，18-從動齒輪，19-從動軸，20-從動軸座，21-發(fā)電機，22-發(fā)電機齒輪，23-發(fā)電機轉軸，24-發(fā)電機座，25-壓力計數器，26-控制器，27-伸縮桿，28-固定在控制器上的磁鐵，29-固定在滑動底座上的磁鐵。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應用。
[0046]本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置用于將受壓地面I獲得的壓力轉化為電能。受壓地面I可以為機動車減速帶、非機動減速帶、人行橫道線或者其他行人及車輛經常經過的道路的設定區(qū)域。受壓地面I在受到壓力的情況下，會產生向下的位移。
[0047]實施例1
[0048]圖1是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的第一種結構圖。如圖1所示，第一種結構包括連桿機構、棘輪機構、儲能機構、發(fā)電機構、控制機構、固定底座2、滑動底座3和滑軌4。
[0049]連桿機構包括支桿5、直角連桿、固定軸6和復位彈簧7，其中直角連桿由橫桿8和豎桿9組成。
[0050]棘輪機構包括搖桿10、棘爪11、棘輪12、止回爪13、傳動齒輪14、傳動軸15和傳動軸座16。
[0051]儲能機構包括渦卷彈簧17、從動齒輪18、從動軸19和從動軸座20。
[0052]發(fā)電機構包括發(fā)電機21、發(fā)電機齒輪22、發(fā)電機轉軸23和發(fā)電機座24。
[0053]控制機構包括壓力計數器25、控制器26和撥叉復位器。
[0054]儲能機構和發(fā)電機構固定在滑動底座3上，滑動底座3套裝在滑軌4上，并且滑動底座3可以在滑軌4上滑動，滑軌4固定安裝在固定底座2上。
[0055]在連桿機構中,支桿5的一端固定在受壓地面I的下方，另一端固定在直角連桿的橫桿8上。直角連桿的橫桿8與直角連桿的豎桿9固定連接，并且固定軸6穿過直角連桿的橫桿8和直角連桿的豎桿9的連接處，連接處在固定軸6上軸向固定，從而使得直角連桿的橫桿8與豎桿9可以繞著固定軸6轉動。復位彈簧7的一端固定在受壓地面I下方，另一端固定在固定底座2的上方。當有行人或者車輛踩踏受壓地面I時，受壓地面I向下移動，復位彈簧7因壓力收縮；當行人或者車輛離開受壓地面I時，復位彈簧7伸展，使得受壓地面I復位。
[0056]在棘輪機構中,搖桿10的一端與直角連桿的豎桿9鉸接，另一端軸向固定在傳動軸15上。棘爪11固定在搖桿10上且棘爪11扣合在棘輪12的齒輪上。棘輪12與傳動齒輪14同軸固定在傳動軸15上，棘輪12的轉動可以帶動傳動齒輪14轉動。傳動軸15安裝在傳動軸座16上，并且傳動軸15可以在傳動軸座16上轉動。傳動軸座16固定安裝在固定底座2上，用于支撐棘輪機構。止回爪13固定在固定底座2上且止回爪13扣合在棘輪12的齒輪上。止回爪13用于確保棘輪不倒轉。
[0057]在儲能機構中，渦卷彈簧17和從動齒輪18同軸固定在從動軸19上，從動齒輪18的轉到可以帶動渦卷彈簧17的轉動，渦卷彈簧17的轉動可以使渦卷彈簧17收縮。從動軸19安裝在從動軸座20上，并且從動軸19可以在從動軸座20上轉動。從動軸座20固定安裝在滑動底座3上，用于支撐儲能機構。
[0058]在發(fā)電機構中，發(fā)電機21和發(fā)電機齒輪22同軸固定在發(fā)電機轉軸23上，當發(fā)電機齒輪22快速轉動時，可以帶動發(fā)電機21轉子快速轉動從而使發(fā)電機21發(fā)電。發(fā)電機21安裝在發(fā)電機座24上，發(fā)電機座24固定安裝在滑動底座3上，用于支撐發(fā)電機構。
[0059]另外，在發(fā)電機構的發(fā)電機齒輪22和儲能機構的從動齒輪18始終相互咬合。
[0060]在控制機構中，壓力計數器25分別與控制器26和受壓地面I相連。壓力計數器可以安裝在受壓地面的下方或者旁邊，用于記錄受壓地面I的受壓次數。在本實施例中，壓力計數器與控制器26通過有線方式連接，壓力計數器用于將受壓次數發(fā)送至控制器26?？刂破?6安裝在固定底座2上，控制器26上安裝撥叉復位器。本實施例提供的撥叉復位器是一個與滑動底座3相連的伸縮桿27。該伸縮桿27在控制器26的控制下，收縮或者伸展，從而帶動滑動底座3在滑軌4上滑動。
[0061]如圖1所示，上述第一種結構的工作原理是:
[0062](I)在能量收集階段，當有行人或者車輛經過受壓地面I時，受壓地面I因壓力向下移動，向下移動的受壓地面I下壓支桿5，支桿5下壓直角連桿的橫桿8，從而使得直角連桿以固定軸6為軸心沿順時針轉動。轉動的直角連桿的豎桿9帶動搖桿10沿傳動軸15逆時針轉動。當搖桿10沿傳動軸15逆時針轉動時，搖桿10帶動棘爪11沿棘輪12逆時針轉動，進而使得棘爪11從棘輪12的一個齒扣合到另一個齒上。在止回爪13的聯(lián)合作用下，棘輪12沿順時針方向轉動一個(或若干個)齒輪的位置。由于傳動齒輪14與棘輪12同軸固定，因此棘輪12沿順時針方向的轉動導致傳動齒輪14沿順時針方向轉動一定角度。在收集能量時，傳動齒輪14與從動齒輪18相互咬合，因此傳動齒輪14沿順時針方向轉動會導致從動齒輪18沿逆時針方向的轉動。由于渦卷彈簧17和從動齒輪18同軸固定，因此從動齒輪18的轉動使得渦卷彈簧17收縮，聚集能量。另外，止回爪13不僅確保了棘輪不能反向(逆時針)轉動，其在客觀上還卡死了渦卷彈簧17。因為棘輪12不能反向(逆時針)轉動，造成同軸的傳動齒輪14不能反向轉動，傳動齒輪14又與從動齒輪18相互咬合，進而從動齒輪18被傳動齒輪14鎖死,無法順時針轉動。而與從動齒輪18同軸的渦卷彈簧17由于從動齒輪18被鎖死，也無法伸展。當受壓地面I所受的壓力解除時，復位彈簧7會通過伸展將受壓地面I復位。
[0063](2)在能量釋放階段，受壓地面I每受到一次壓力，就會使渦卷彈簧17收縮一定的量，預先測定好受壓地面I受壓次數與渦卷彈簧17最大收縮量的關系，并通過壓力計數器25記錄受壓地面I受壓次數，當受壓地面I受壓次數達到渦卷彈簧17最大收縮量時，控制器26控制與滑動底座3相連的伸縮桿27收縮，從而使滑動底座3沿滑軌4滑動，滑動底座3上的儲能機構與固定底座2上的棘輪機構分離，并由此造成傳動齒輪14與從動齒輪18不再相互咬合。此時，從動齒輪18不再被傳動齒輪14鎖住，限制渦卷彈簧17自動伸展的因素解除，渦卷彈簧17自動伸展，釋放壓縮的能量。渦卷彈簧17的自動伸展帶動從動齒輪18沿順時針快速轉動，且由于發(fā)電機齒輪22和從動齒輪18始終相互咬合，因此從動齒輪18沿順時針快速轉動導致發(fā)電機齒輪22沿逆時針快速轉動，進而使得與發(fā)電機齒輪22同軸的發(fā)電機21快速轉動發(fā)電。當能量釋放結束，控制器26控制與滑動底座3相連的伸縮桿27伸展，從而使滑動底座3上的儲能機構與固定底座2上的棘輪機構結合，再次使傳動齒輪14與從動齒輪18相互咬合，為下一個周期的壓力收集做好準備。
[0064]實施例2
[0065]圖2是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的第二種結構圖。如圖2所示，第二種結構與第一中結構的區(qū)別僅僅在于控制機構。
[0066]第二中結構的控制機構中，壓力計數器25和控制器26通過無線方式相連，壓力計數器25通過無線傳輸方式將受壓地面I的受壓次數傳輸給控制器26。另外，控制機構中的撥叉復位器為兩片磁鐵。一片磁鐵28固定在控制器26上，另一片磁鐵29固定在滑動底座上，兩片磁鐵28，29的位置應當對應。控制器26與兩片磁鐵28，29相連，用于為兩片磁鐵28，29通電。
[0067]如圖2所示，上述第二中結構的工作原理與第一種結構不同之處在于，在能量釋放階段，當受壓地面I受壓次數達到渦卷彈簧17最大收縮量時，控制器26控制為磁鐵28，29通電，使得磁鐵28，29帶上不同極性的磁性，磁鐵28，29相互吸引，進而使儲能機構與棘輪機構分離，并由此使傳動齒輪14與從動齒輪18不再相互咬合。此時，渦卷彈簧17自動伸展，發(fā)電機21快速轉動發(fā)電。當能量釋放結束，控制器26控制磁鐵28，29帶上相同極性的磁性，從而使磁鐵28，29相互排斥，進而使儲能機構與棘輪機構結合，再次使傳動齒輪14與從動齒輪18相互咬合，為下一個周期的壓力收集做好準備。
[0068]圖3是本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的立體圖，圖3能夠更清楚地展現本實用新型的空間結構。需要說明的是，由于空間有限，圖3省略了控制機構。
[0069]實施例3
[0070]本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置，可以收集運動中的人或物的壓力，并將其轉化為機械能存儲，最終將機械能轉換成電能。但這種發(fā)電裝置是否能夠產生穩(wěn)定和足夠的電能受到多方面的限值。為了提高這種發(fā)電裝置應用能力，本實用新型又提供了一種基于壓力積累技術的發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機控制器、蓄電池組、直流負載、逆變器、交流負載以及本實用新型提供的基于壓力積累技術的發(fā)電裝置。
[0071]其中，基于壓力積累技術的發(fā)電裝置有多個，每個基于壓力積累技術的發(fā)電裝置都與發(fā)電機控制器相連，發(fā)電機控制器、蓄電池組和逆變器順序相連，蓄電池組與直流負載相連，逆變器與交流負載相連。
[0072]發(fā)電機控制器用于調節(jié)基于壓力積累技術的發(fā)電裝置的電壓幅值、頻率等參數，以使得發(fā)電裝置能夠輸出平穩(wěn)、持續(xù)的電壓。發(fā)電機控制器已經是本領域的常用技術，柴油發(fā)電機、風力發(fā)電機和光伏太陽能發(fā)電機在并網前，經常使用發(fā)電機控制器調節(jié)相關參數，因此其工作原理不再贅述。
[0073]蓄電池組用于將經發(fā)電機控制器處理的電壓存儲。單個基于壓力積累技術的發(fā)電裝置產生的電能有限，無法滿足實際生產生活需要。將多個基于壓力積累技術的發(fā)電裝置產生的電能集中在一起，其電能就能夠滿足實際工作和生活的需求了。本實用新型將多個發(fā)電裝置產生的電能存儲到蓄電池組中，蓄電池組可以直接為直流負載供電使用。當然，也可以通過逆變器，將蓄電池產生的直流電壓轉換為交流電壓，為交流負載供電。
[0074]本實用新型通過收集運動過程中的人或者物產生的壓力，以及將收集的壓力轉換為機械能并存儲，最終實現了壓力到電能的轉換。
[0075]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種基于壓力積累技術的發(fā)電裝置，用于將受壓地面(I)獲得的壓力轉化為電能，其特征是所述裝置包括連桿機構、棘輪機構、儲能機構、發(fā)電機構、控制機構、固定底座(2)、滑動底座(3)和滑軌(4)； 所述滑動底座(3)套裝在滑軌(4)上； 所述滑軌(4)固定安裝在固定底座(2)上； 所述連桿機構包括支桿(5)、直角連桿、固定軸(6)和復位彈簧(7)，所述直角連桿由橫桿(8)和豎桿(9)組成； 所述棘輪機構包括搖桿(10 )、棘爪(11)、棘輪(12 )、止回爪(13 )、傳動齒輪(14 )、傳動軸(15)和傳動軸座(16)； 所述儲能機構包括渦卷彈簧(17)、從動齒輪(18)、從動軸(19)和從動軸座(20)； 所述發(fā)電機構包括發(fā)電機(21)、發(fā)電機齒輪(22 )、發(fā)電機轉軸(23 )和發(fā)電機座(24); 所述控制機構包括壓力計數器(25)、控制器(26)和撥叉復位器； 所述支桿(5)的一端固定在受壓地面(I)下方，另一端固定在直角連桿的橫桿(8)上；所述直角連桿的橫桿(8)與直角連桿的豎桿(9)固定連接，并且固定連接處軸向固定在固定軸(6)上； 所述復位彈簧(7)的一端固定在受壓地面(I)下方，另一端固定在固定底座(2)的上方； 所述搖桿(10)的一端與直角連桿的豎桿(9)鉸接,另一端軸向固定在傳動軸(15)上； 所述棘爪(11)固定在搖桿(10)上且棘爪(11)扣合在棘輪(12)的齒輪上； 所述棘輪(12)與傳動齒輪(14)同軸固定在傳動軸(15)上； 所述傳動軸(15)安裝在傳動軸座(16)上； 所述傳動軸座(16)固定安裝在固定底座(2)上； 所述止回爪(13)固定在固定底座(2)上且止回爪(13)扣合在棘輪(12)的齒輪上； 所述渦卷彈簧(17)和從動齒輪(18)同軸固定在從動軸(19)上； 所述從動軸(19)安裝在從動軸座(20)上； 所述從動軸座(20)固定安裝在滑動底座(3)上； 所述傳動齒輪(14)與從動齒輪(18)相互咬合； 所述發(fā)電機(21)和發(fā)電機齒輪(22)同軸固定在發(fā)電機轉軸(23)上； 所述發(fā)電機(21)安裝在發(fā)電機座(24)上； 所述發(fā)電機座(24)固定安裝在滑動底座(3)上； 所述發(fā)電機齒輪(22)和從動齒輪(18)相互咬合； 所述壓力計數器(25 )分別與控制器(26 )和受壓地面(I)相連； 所述控制器(26)安裝在固定底座(2)上且控制器(26)和撥叉復位器相連。
2.根據權利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征是所述撥叉復位器為與滑動底座(3)相連的伸縮桿(27)。
3.根據權利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征是所述撥叉復位器為兩片磁鐵，一片磁鐵(28)固定在控制器(26)上，另一片磁鐵(29)固定在滑動底座上。
4.根據權利要求1、2或3所述的發(fā)電裝置，其特征是所述受壓地面(I)包括機動車減速帶、非機動減速帶或者人行橫道線。
5.一種基于壓力積累技術的發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機控制器、蓄電池組、直流負載、逆變器和交流負載，其特征是所述發(fā)電系統(tǒng)還包括如權利要求1-4中任一項權利要求所述的發(fā)電裝置； 所述發(fā)電裝置與發(fā)電機控制器相連； 所述發(fā)電機控制器、蓄電池組和逆變器順序相連； 所述蓄電池組與直流負載相連； 所述逆變器與交流負載相連。
【文檔編號】F03G7/00GK203488321SQ201320641329
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權日:2013年10月17日
【發(fā)明者】沈新, 申鵬, 馬安安, 袁健, 李博文, 姚陽 申請人:華北電力大學