CN101196179A - 无用功采集气动装置 - Google Patents

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李明贤
宋德荣
朱耀钧
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Abstract

本发明是一种无用功采集气动装置，它以带有复位弹簧的往复式活塞泵为基本集能元件，在活塞杆的外端安设承压器，将多个集能元件的承压器与受力面连接在一起，并将全部集能元件的出气口与蓄能器的进气口连接；该蓄能器是一个压缩空气储气罐，蓄能器的出气口通过减压阀与气动马达的进气口连接；所说受力面是平面踏板，或是钢轨，或是橡胶轮辋。人类行走及车辆行驶在地面(含轨道)上，在位移中对地面所做的功散失于大地表层中，是一种无用功。本装置能将这种普遍存在的大量无用功采集起来，由气压转变为机械动力或电能，给人类提供无污染的能源。

Description

无用功采集气动装置
技术领域
本发明涉及回收运动物体散失能量的装置，它能将运动中的人或车辆作用于地面的无效能量转换为机械动力。
背景技术
社会发展至今，人类对能源的需求以每年2％的速度在增长，而能源的生产和使用对环境造成的污染破坏也在不断增大，这一问题越来越强烈地引起人们的关注。因此，开发新的无污染能源和高效使用现有能源，已成为一个世界性的重要课题。人类行走和车辆行驶在地面(含轨道)上，在位移中对地面所作功散失于大地表层中，是一种无用功。由于人和车辆的运动是频繁和大量的，所散失的能量也是极大的。目前对这种无用功只能任其散失，而未能加以有效的利用。据1998年报载：美国一工程师曾在人员密集的商场、火车站等处地毯下设一排踏板，当行人走过时与踏板相连的摇杆不停被压下，使中心轴不停地旋转，带动发电机发电；也有利用转动门之转动力转换成电力的。此种无用功发电装置的缺点是机械能损耗较大，并难以保证动力的连续性。中国专利200520021100.9号，名为“便携式气体动力发电机”，通过手动充气泵(打气筒)向储气罐充气，用压缩空气推动叶轮转动，带动发电机发电。此产品的发明目的是为流动和野外作业提供便于携带的发电机，其动力为手动打气，不属于无用功的回收利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无用功采集装置，该装置能将人类行走及车辆行驶时作用于地面的无用功采集并储存起来，通过再次释放推动气动马达运转，以供发电或他用。
本发明无用功采集气动装置是通过如下技术方案实现的：以带有复位弹簧的往复式活塞泵为基本集能元件，每个集能元件的进气口和出气口均设单向阀，并且在活塞杆的外端安设承压器；将多个集能元件的承压器与受力面连接在一起，并将全部集能元件的出气口与蓄能器的进气口连接；所说蓄能器是一个压缩空气储气罐，蓄能器的出气口通过减压阀与气动马达的进气口连接；所述受力面是平面踏板，或是钢轨，或是橡胶轮辋。
人类的行走是永远不会停止的行动，特别是行人拥挤的商场、火车站等蕴藏着大量未利用的能量，加上体育锻炼中人类散失的能量，如能提取出来，是一种取之不尽，廉价而又无污染的可再生能源。将本装置的集能元件铺设在地面上，集能元件数量视现场状况而定，数个集能元件的承压器，连接在一块踏板上，多个踏板拼接成一个平面，上面覆盖地毯，行人踏在踏板上，使活塞下沉，缸内空气被压缩并通过单向阀进入蓄能器中。人体离开踏板后，活塞靠弹力复位，开始承受下一次人体压力。这样虽然一个元件每次输出的压缩空气有限，但因其频繁的运动，且多个元件不断动作，将使蓄能器集取可观的压缩空气。打开截止阀，压缩空气通过减压阀调整压力后进入气动马达，带动气动马达运转。气动马达可带动高效发电机发电，也可为某些设备提供动力。在人员稀少时，蓄能器存储的压力仍然能为气动马达提供动力，保证其运转。此外，将集能元件装于某些运动器械上，如设在跑步机上，同样可以获得一定的电能或动力。
除了人体的动能之外，车辆的行驶所作的无用功，将是一个更具有潜力的可开发能源。因为车辆本身加上装载物的重量远远大于人体的重量，其作用于集能元件的力量更为显著。如火车在运行时，车轮所轧之处的钢轨要下沉3～5公分，车轮离开后，钢轨又靠其弹性恢复到原位。将集能元件置于钢轨之下，靠钢轨的上下振动使活塞杆往复运动，产生大量压缩空气，将压缩空气收集起来，可供气动马达发电。如北京至天津，有120公里双线铁路，若每2米在铁路两侧各设一集能元件，按每列火车20节车厢，每车厢有4处轮子(实为8个)，每节车厢50吨，每10分钟一列火车，计算下来，每天这些火车所作的功，折合成电能有三百万度。设想全国大部分铁路线的能量在全年所产生的电能是难以估量的。采用本装置所产生的电能或动能是使地球的环境无任何污染和破坏，有利于自然环境的保护。
本装置还可设于汽车停车场及高速公路收费站等处，应用范围很广。
附图说明
图1为本发明的构成原理图
图2为踏板与集能元件连接示意图
图3为踏板俯视图
图4为集能元件与钢轨的连接示意图
图5为汽车车轮内置集能元件的示意图
图中：1、集能元件；11、承压器；111、球面夹；112、螺栓；113、球铰座；12、弹簧；13、活塞；14、进气口单向阀；15、气缸；16、出气口单向阀；17、踏板；171、球头；18、限位器；19、球铰头；2、蓄能器；21、压力表；22、溢流阀；23、截止阀；24、减压阀；3、气动马达；4、发电机；5、地面；6、钢轨；61、枕木；7轮毂；71、内钢圈；72、轮胎
具体实施方式
如图1所示，本发明以带有复位弹簧(12)的往复式活塞(13)的气体压缩泵为基本集能元件(1)，每个集能元件缸体(15)的进气口和出气口均设有单向阀(14、16)，并且在活塞杆的外端安设承压器(11)；将多个集能元件的承压器与受力面连接在一起，并将全部集能元件的出气口与蓄能器(2)的进气口连接；所说蓄能器是一个压缩空气储气罐，蓄能器的出气口通过减压阀(24)与气动马达(3)连接；所述受力面视被集能对象不同而采用不同形式。如设在商场，车站的进出口处的，可采用平面踏板式，将数个集能元件顶部的承压器与一块平面状踏板连接在一起，再将多个受力板拼接在一个平面上。各个集能器气缸(15)底部固接在地面上或坚固的平面板材上，踏板上可覆盖地毯。为了行人和车辆行进的方便，集能器可置于地槽中，以使其踏板与地面保持平坦。用在停车场、收费站采集机动车重力能的形式与采集人体脚踏能的形式基本相同，只是活塞的行程和体积可加大。
图2所示实施例1，集能元件的活塞(13)的顶部设有球铰头(19)，在球铰头上安装匹配的球铰座(113)，数个集能元件顶部的球铰座固接在一个矩形踏板(17)的底部；此球铰座即是承压器的一种改进，它由2个对称的带内球面的拼接块组成，两侧由螺栓(112)固接在一起，并设有球面夹(111)调整球铰头；踏板(17)的侧面各设有球头(171)及球窝，以维持各踏板间的平衡。
图4所示的实施例2，钢轨与集能元件的连接示意图，在铁路两段枕木(61)中间部位安设集能元件，其活塞顶部用球铰座连接于钢轨(6)的底部。
图5所示实施例3，为集能元件与车轮结为一体的汽车车轮。该车轮以集能元件的气缸和活塞为轮辐，活塞外端的承压器置于橡胶轮胎中，气缸底部与轮毂固接；当轮胎接触地面的承压器(11)受汽车重力时，它推动活塞向气缸内端挤压产生压缩空气，通过出气口向蓄能器输送压缩空气，蓄能器向气动马达送气驱动马达运转，产生机械动力。此动力即可发电，亦可为车轮运转助力。

Claims (4)

1.一种无用功采集气动装置，其特征在于：以带有复位弹簧的往复式活塞泵为基本集能元件，每个集能元件的进气口和出气口均设单向阀，并且在活塞杆的外端安设承压器；将多个集能元件的承压器与受力面连接在一起，并将全部集能元件的出气口与蓄能器的进气口连接；所说蓄能器是一个压缩空气储气罐，蓄能器的出气口通过减压阀与气动马达的进气口连接；所述受力面是平面踏板或是钢轨或是橡胶轮辋。
2.根据权力要求1所述的无用功采集气动装置，其特征在于：集能元件活塞的顶部设有球铰头，在球铰头上安装匹配的球铰座，数个集能元件的球铰座固接在一个矩形踏板的底部，球铰座由两块对称的带内球面的拼接块组成，两侧由螺栓固接在一起，并设有球面夹，踏板的侧面各设有球头及球窝。
3.根据权利要求1所述的无用功采集气动装置，其特征在于：在铁路两段枕木中间部位安设集能元件，其活塞顶部用球铰座连接于钢轨的底部。
4.根据权利要求1所述的无用功采集气动装置，其特征在于：该装置的集能元件装于汽车轮上，以集能元件为轮辐，活塞外端的承压器置于橡胶轮胎中，气缸底部与轮毂固接。
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