專利名稱：一種基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以機械彈性能的形式儲存能量的裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、消費是同時進行的，要時刻維持電能的供需平衡才能保證電力系統(tǒng)的正常運行。目前，風力發(fā)電、光伏發(fā)電已進入迅猛發(fā)展時期，由于這些電源固有的“間歇性”和“波動性”，使電力系統(tǒng)除了負荷是隨時變化外，電源側(cè)也具有了隨機波動性。鑒于電能目前尚不能大量儲存，電力系統(tǒng)必須預留足夠多的備用容量用于調(diào)峰、調(diào)頻才能維持電力的供需平衡。采用傳統(tǒng)的預留調(diào)峰、調(diào)頻備用容量的方法意味著需投入巨大的資金來建設配套機組和電站。因此，設計一種大容量電能儲存裝置，對解決大規(guī)?！伴g歇性”電源入網(wǎng)問題和智能電網(wǎng)建設具有十分重要的意義。
申請人曾根據(jù)渦簧的機械彈性儲能原理提出了機械彈性儲能系統(tǒng)，其中，儲能箱是機械彈性儲能系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。在該專利申請中，渦簧箱之間采用了齒輪方式傳動，且每個渦簧箱內(nèi)設置一組渦簧片，但采用齒輪傳動終歸使結(jié)構(gòu)變得復雜，且還需在每個渦簧箱內(nèi)設置多組寬度受一定限制的渦簧片，這使制造變得復雜，也限制了儲能容量的提高。本發(fā)明設計了一種新型基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱，該結(jié)構(gòu)無需齒輪等方式傳動。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺陷、提供一種基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱，它無需齒輪傳動，并可使儲能箱的性能得到改進。本發(fā)明所述問題是由以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱，它由多個相互連接的渦簧箱構(gòu)成，每個渦簧箱又由主軸、箱體軸承、筒狀箱體和片狀渦簧組成；所述主軸由機座、機座軸承支撐；所述筒狀箱體由主軸、箱體軸承支撐；第一個渦簧箱的主軸的一端經(jīng)聯(lián)軸器與動力軸相連，主軸的另一端懸空，第一個渦簧箱的筒狀箱體與第二渦簧箱的筒狀箱體相連，第二渦簧箱的主軸的一端懸空，另一端經(jīng)聯(lián)軸器與第三渦簧箱的主軸相連，第三渦簧箱主軸的另一端懸空，第三渦簧箱的筒狀箱體與第四渦簧箱的筒狀箱體相連，以此類推，直至最后一個渦簧箱的主軸被固定。上述基于機械彈性的儲能箱，每個渦簧箱中的渦簧由多組片狀渦簧組成，多組片狀渦簧沿主軸軸向排列；同一組的多片渦簧繞其主軸在三百六十度空間上均勻分布，且每片渦簧的兩端分別固定在其主軸和渦簧壁上。本發(fā)明中的聯(lián)動式儲能箱，是指當儲能時，動力軸正向旋轉(zhuǎn)擰緊第一個渦簧箱的渦簧時，其渦簧箱筒狀箱體也隨之正向轉(zhuǎn)動，并依次帶動其它渦簧箱箱體轉(zhuǎn)動，最終使各自渦簧擰緊；當釋能時，第一個渦簧箱的渦簧釋能松開，驅(qū)動動力軸反向旋轉(zhuǎn)，同時第一個渦簧箱的筒狀箱體也隨之反向轉(zhuǎn)動，并依次使其它渦簧箱箱體反向轉(zhuǎn)動，最終使各自渦簧釋能松開。在不改變渦簧箱和渦簧尺寸的情況下，這一特殊的聯(lián)動式連接方式，增大了儲能箱的儲能容量，還省去了齒輪等傳動部件，降低了制造難度、制造成本和運行噪音。此外，渦簧箱內(nèi)的渦簧由多組寬度受一定限制的片狀渦簧構(gòu)成，不僅易于加工、安裝，也增強了片狀渦簧的抗不均勻能力。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1是渦簧箱數(shù)為四個時的儲能箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是渦簧箱的結(jié)構(gòu)及三組片狀渦簧分布示意圖；圖3是同一組渦簧片為四片時的空間分布示意圖。圖中各標號為1.聯(lián)軸器；2.機座軸承；3.機座；4.主軸；5.箱體軸承；6.筒狀箱體；7.片狀渦簧；8.渦簧壁；9.動力軸；XI.第一個渦簧箱；X2.第二個渦簧箱；X3.第三個渦簧箱；X4.第四個渦簧箱。
具體實施例方式參看圖1，圖1中是以四個渦簧箱組成的儲能箱為例。該儲能箱由依次連接的渦簧箱構(gòu)成，第一個渦簧箱的主軸4的一端經(jīng)聯(lián)軸器與動力軸9相連，主軸的另一端懸空，第一個渦簧箱Xl與第二個渦簧箱X2的筒狀箱體6連接，第二渦簧箱的主軸的一端懸空，另一端經(jīng)聯(lián)軸器與第三渦簧箱X3的主軸相連，第三渦簧箱主軸的另一端懸空，第三渦簧箱的筒狀箱體與第四渦簧箱X4的筒狀箱體相連，第四個渦簧箱X4的主軸的一端懸空，另一端固定。參看圖2、圖3，單個渦簧箱由主軸4、箱體軸承5、筒狀箱體6、片狀渦簧7和機座軸承2組成，主軸4經(jīng)機座軸承2支撐于機座3上，主軸4 一端裝經(jīng)聯(lián)軸器與動力軸9或與其它渦簧箱的主軸4相連，另一端懸空；在筒狀箱體6內(nèi)部，沿主軸4并行排列有多組(圖2中以三組為例)寬度受一定限制的片狀渦簧7，每組片狀渦簧7的數(shù)量相同(圖3中以四片為例)，它們繞主軸4在三百六十度空間上均勻分布，且每片渦簧7的兩端分別與其主軸4和渦簧壁8連接。本發(fā)明工作原理如下
參看圖1，當儲能時，待儲存能量驅(qū)動動力軸9正向旋轉(zhuǎn)，帶動第一個渦簧箱Xl主軸4旋轉(zhuǎn)并使第一個渦簧箱中的片狀渦簧7旋緊，片狀渦簧7旋緊的同時將帶動其筒狀箱體6同方向轉(zhuǎn)動，由于第一個渦簧箱Xl與第二個渦簧箱X2的筒狀箱體相互聯(lián)接，第一個渦簧箱Xl的筒狀箱體轉(zhuǎn)動將帶動第二個渦簧箱X2的筒狀箱體轉(zhuǎn)動，并使第二個渦簧箱X2中的片狀渦簧7擰緊；由于第二個渦簧箱X2的主軸與第三個渦簧箱X3的主軸相連，第二個渦簧箱X2中的片狀渦簧7擰緊的同時將帶動其主軸4轉(zhuǎn)動，使第三個渦簧箱X3的主軸4旋轉(zhuǎn)，隨即擰緊第三個渦簧箱X3中的片狀渦簧7，隨后，第三個渦簧箱X3和第四個渦簧箱X4將經(jīng)歷第一個渦簧箱Xl和第二個渦簧箱X2同樣的運動過程，實現(xiàn)第三個渦簧箱X3和第四個渦簧箱X4的儲能。由于第四個渦簧箱X4的主軸是固定的，能量將不再被傳遞出去。從以上過程可以看出，多個渦簧箱采用聯(lián)動方式進行儲能，一旦第一個渦簧箱中的片狀渦簧7被擰緊，就將順序擰緊其它所有渦簧箱中的片狀渦簧，直到能量傳遞到最后一個渦簧箱為止，最終渦簧就以彈性勢能的形式將能量儲存起來。當釋能時，儲能箱釋放能量驅(qū)動動力軸9反向轉(zhuǎn)動。此時首先第一個渦簧箱Xl擰緊的片狀渦簧7釋放彈性能，第一個渦簧箱Xl中片狀渦簧7松開的同時將帶動其筒狀箱體6同方向轉(zhuǎn)動，由于第一個渦簧箱Xl的筒狀箱體6與第二個渦簧箱X2的筒狀箱體6連接，第一個渦簧箱Xl的轉(zhuǎn)動將使與其連接的第二個渦簧箱X2的筒狀箱體6轉(zhuǎn)動，使第二個渦簧箱X2中的片狀渦簧7松開；由于第二個渦簧箱X2的主軸與第三個渦簧箱X3的主軸相連，第二個渦簧箱X2中片狀渦簧7松開的同時將帶動其主軸4轉(zhuǎn)動，使第三個渦簧箱X3的主軸4旋轉(zhuǎn)，松開第三個渦簧箱X3的片狀渦簧7，隨后，第三個渦簧箱X3和第四個渦簧箱X4將經(jīng)歷第一個渦簧箱Xl和第二個渦簧箱X2同樣的運動過程，實現(xiàn)能量的釋放；由于第四個渦簧箱X4的主軸是固定的，能量釋放的“信號”將不再被往后傳遞。同樣可以看出，當多個渦簧箱采用這種聯(lián)動方式釋能時，一旦第一個渦簧箱中的片狀渦簧7松開，就將順序使其它所有渦簧箱中的片狀渦簧7松開，直到能量傳遞到最后一個渦簧箱為止，最終逐漸地將彈性勢能釋放完畢。由此，本裝置實現(xiàn)了能量的輸入、儲存和輸出。
本裝置的多個渦簧箱采用聯(lián)動式的連接方式，在增大儲能容量的同時省去了齒輪等傳動連接部件，降低了其制造難度、制造成本和運行噪音。此外，渦簧箱內(nèi)的渦簧由多組寬度受一定限制的片狀渦簧構(gòu)成，不僅易于加工、安裝，也增強了片狀渦簧的抗不均勻能力。
權(quán)利要求
1.一種基于機械彈性的聯(lián)動式儲能裝箱，其特征是，它包括多個渦簧箱，每個渦簧箱由主軸(4)、箱體軸承(5)、筒狀箱體(6)和片狀渦簧(7)組成，所述主軸(4)由機座(3)、機座軸承(2)支撐，所述筒狀箱體(6)由主軸(4)、箱體軸承(5)支撐；第一個渦簧箱Xl的主軸(4)的一端經(jīng)聯(lián)軸器(1)與動力軸(9)相連，主軸(4)的另一端懸空，第一個渦簧箱Xl的筒狀箱體(6)與第二渦簧箱X2的筒狀箱體相連，第二渦簧箱的主軸一端懸空，另一端經(jīng)聯(lián)軸器與第三渦簧箱X3的主軸的一端相連，第三渦簧箱X3主軸的另一端懸空，第三渦簧箱的筒狀箱體與第四渦簧箱X4的筒狀箱體相連，第四渦簧箱的主軸的一端懸空，以此類推，直至最后一個渦簧箱的主軸被固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱，其特征是，每個渦簧箱中的渦簧由多組片狀渦簧(7)組成，多組片狀渦簧(7)沿主軸(4)軸向排列；同一組的多片渦簧繞(7)繞其主軸(4)在三百六十度空間上均勻分布，且每片渦簧的兩端分別固定在其主軸(4)和渦簧壁(8)上。
全文摘要
一種基于機械彈性的聯(lián)動式儲能箱，它由多個渦簧箱構(gòu)成，每個渦簧箱由主軸、箱體軸承、筒狀箱體和片狀渦簧組成；主軸由機座、機座軸承支撐，筒狀箱體由主軸、箱體軸承支撐；相鄰渦簧箱之間通過主軸相連或通過筒狀箱體相連，當儲能和釋能時，各渦簧箱之間能夠形成聯(lián)動。本發(fā)明在不改變渦簧箱和渦簧尺寸的情況下，增大了儲能箱的儲能容量，省去了齒輪等傳動部件，降低了制造難度、成本和運行噪音。此外，每個渦簧箱中的渦簧由寬度受一定限制的多組片狀渦簧組成，多組片狀渦簧沿主軸軸向排列，不僅易于加工、安裝，也增強了片狀渦簧的抗不均勻能力。
文檔編號F16H33/02GK102562988SQ20111045071
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者余洋, 王璋奇, 米增強 申請人:華北電力大學(保定)