CN101315067A

CN101315067A - 汽车重力势能发电装置

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Publication number: CN101315067A
Application number: CNA2008100699542A
Authority: CN
Inventors: 周武双
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2008-12-03

Abstract

一种汽车重力势能发电装置，包括跷板机构、液压系统和发电系统。跷板中线转轴设置在中心支柱上，其上端与连接板、上路面接头铰链连接，下端与连接板、下路面接头铰链连接。跷板两端还分别与液压泵活塞杆销轴连接。液压泵、蓄压器和液压马达压力油管连接，液压马达、散热器和回油箱回油管连接，回油箱和液压泵供油管连接。液压马达、变速器和发电机传动链连接，发电机、电网和用电户电连接，发电机、控制器和蓄电池电连接。该装置安装在斜坡路段上，汽车沿跷板向下行驶，其重力使跷板沿转轴在水平位置和反时针方向24°位置之间来回转动，并带动液压泵工作，液压泵输出的压力油推动液压马达转动，液压马达再驱动发电机发电。本发明具有节能环保功能。

Description

汽车重力势能发电装置

所属技术领域

本发明涉及一种汽车重力势能发电装置。

背景技术

汽车从斜坡路面低位置行驶到高位置时，由于受到地球引力(即重力)作用所具有的能量叫做重力势能，汽车从高位置沿斜坡路面向下行驶时，重力势能会发生变化而使重力做功。如果把这种重力势能的变化引入一个机械装置进行发电，将是一项十分有价值的技术，但目前国内外尚无解决此类技术问题的有关信息。

发明内容

本发明主要是为了解决上述技术问题，提供一种汽车重力势能发电装置，该装置安装在盘山公路地段或一般公路的斜坡路段上，把汽车沿斜坡路面向下行驶的过程分解为垂直下降加水平行驶的过程，利用其重力势能的变化使重力做功驱动发电机发电。所采用的技术方案是：该装置包括跷板机构、液压系统和发电系统。在跷板机构中，跷板中线转轴安装在中心支柱上，跷板上端与连接板用铰链连接，连接板与上路面接头用伸缩铰链连接；跷板下端与连接板用铰链连接，连接板与下路面接头用伸缩铰链连接。跷板上、下端设置活塞杆接头，分别与液压泵活塞杆销轴连接。在液压系统中，液压泵、蓄压器和液压马达顺序用压力油管连接，液压马达、散热器和回油箱顺序用回油管连接，回油箱和液压泵用供油管连接。在发电系统中，液压马达、变速器和发电机顺序用传动链连接，发电机、控制器和蓄电池顺序电连接，发电机、电网和用电户顺序电连接。汽车沿跷板向下行驶时，汽车重力使跷板沿转轴在水平位置和反时针方向24°位置之间来回转动，并带动液压泵工作。液压泵工作输出的压力油推动液压马达转动，液压马达驱动变速器和发电机发电。

本技术方案遵循重力势能公式和重力做功的科学原理。在图3中，汽车从上路面沿跷板向下行驶过程中，两次竖直下降，重力势能两次变化使重力两次做功。汽车重力做功的多少可用下列公式进行计算。

以机坑底部为参考平面，设上路面初位置高度为h₁，跷板水平时的中位置高度为h₂，下路面末位置高度为h₃，汽车质量为m，重力加速度为g，则

(1)汽车重力势能为：

在初位置的重力势能：E_P1＝mgh₁

在中位置的重力势能：E_P2＝mgh₂

在末位置的重力势能：E_P3＝mgh₃

(2)汽车重力做功为：

第一次做功：W_G1＝E_P1-E_P2＝mgh₁-mgh₂

第二次做功：W_G2＝E_P2-E_P3＝mgh₂-mgh₃

两次所做的总功：

W_G总＝W_G1+W_G2

＝(mgh₁-mgh₂)+(mgh₂-mgh₃)

＝mg(h₁-h₃)

上式表明，汽车从上路面沿跷板行驶到下路面的过程中，汽车重力所做的总功等于汽车的重量和上下路面高差的乘积。

有益效果

本发明结构简单、效率高、实用性强，具有零燃料、零排放节能环保功能，还具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的跷板机构和液压系统结构图。图中

1、下路面接头 2、伸缩铰链

3、连接板 4、单向活门

5、液压泵 6、单向活门

7、制动杆 8、铰链

9、活塞杆接头 10、单向活门

11、单向活门 12、跷板

13、中心支杆 14、转轴

15、单向活门 16、液压泵

17、单向活门 18、活塞杆接头

19、铰链 20、制动杆

21、单向活门 22、单向活门

23、液压油滤 24、连接板

25、伸缩铰链 26、上路面接头

27、液压表 28、压力报警装置

29、密封盖 30、蓄压器

31、液压开关 32、压力油管

33、地面接头 34、压力油室

35、气压表 36、活塞

37、充气室 38、充气咀

39、液压保险 40、安全活门

41、液压开关 42、液压马达

43、快卸活门 44、液压油滤

45、单向活门 46、散热器

47、供油管 48、回油管

49、地面接头 50、液压关开

51、快卸活门 52、快卸活门

53、液压泵地面接头 54、液压泵地面接头

55、回油箱 56、回油室

57、活塞 58、排气孔

图2是本发明的发电系统流程方块图。图中，

30、蓄压器 42、液压马达

55、回油箱 59、变速器

60、发电机 61、电网

62、控制器 63、蓄电池

64、用电户

图3是本发明的汽车重力做功原理图。图中：

m、汽车质量

h₁、上路面初位置高度

h₂、中位置高度

h₃、下路面末位置高度

图4是本发明的跷板、铰链及连接板结构图。图中，

12、跷板 24、连接板

65、框架 66、面板

19、铰链 67、销轴

图5是本发明的连接板，伸缩铰链和路面接头结构图。

图中：

24、连接板 26、路面接头

65、框架 66、面板

25、伸缩铰链 67、销轴

图6是本发明的液压泵横向排列图。图中，

68、安装板 9、活塞杆接头

69、安装板 53、液压泵地面接头

5、液压泵 32、压力油管

47、供油管

图7是本发明的发电站纵向布置图。图中

70、一级机组跷板 71、二级机组跷板

72、三级机组跷板

图8是本发明的发电站平面布置图。图中，

73、上路面入口 74、大车跷板车道

75、中车跷板车道 76、小车跷板车道

70、一级机组跷板 71、二级机组跷板

72、三级机组跷板 77、隔离栏杆

78、路边栏杆 79、下路面出口

具体实施方式

在图1所示的实施例中，跷板(12)的中线转轴(14)配置滚动轴承安装在中心支柱(13)上，中心支柱(13)设置在机坑两边靠墙体位置。跷板(12)的长度分别等于连接板(3)、连接板(24)长度的2倍，跷板(12)上端与连接板(24)用铰链(19)连接，下端与连接板(3)用铰链(8)连接。连接板(24)与上路面接头(26)用伸缩铰链(25)连接，连接板(3)与下路面接头(1)用伸缩铰链(2)连接。跷板(12)沿转轴(14)转动时，上端带动连接板(24)沿伸缩铰链(25)的销轴转动，下端带动连接板(3)沿伸缩铰链(2)的销轴转动。当跷板(12)转到水平位置时，由制动杆(20)制动，跷板(12)转到反对针方向24°(或28°)时，由制动杆(7)制动。制动杆(7)、(20)为圆柱形钢管，横向设置，两端固定在机坑两边的墙体结构中。液压系统中，液压泵(5)和(16)的活塞杆分别与跷板(12)两端的活塞杆接头(9)和(18)铰接，缸筒体下端分别与地面接头(53)和(54)铰接。液压泵(5)和(16)右边的出油口分别安装单向活门(10)、(11)和(21)、(22)后并联到压力油管(32)上，单向活门的方向一律朝外，使液压泵工作输出的压力油只出不进；液压泵(5)和(16)左边的进油口分别安装单向活门(6)、(4)和(17)、(15)后并联到供油管(47)上，单向活门的方向一律朝内，使液压泵工作时油液只进不出。蓄压器(30)由缸筒体、密封盖(29)、压力油室(34)、活塞(36)、充气室(37)、气压表(35)和充气咀(38)组成。当液压泵(5)和(16)工作时压出的油液流量瞬时增加时，一部分油液供液压马达(42)工作外，多余的油液充入蓄压器(30)储存起来。当液压泵(5)和(16)压出的油液流量瞬时变小时，蓄压器(30)又可输出一部分压力油液推动液压马达(42)继续工作。压力油液推动液压马达(42)工作后流出的回油经过液压油滤(44)过滤和散热器(46)冷却后流入回油箱(55)。回油箱(55)由缸筒体、回油室(56)、活塞(57)和排气孔(58)组成，其功能是回收从回油管(48)流回的油液和供给液压泵(5)和(16)工作时所需要的油液。液压保险(39)和安全活门(40)是在油液压力过大时，保护油管和液压元件不被损坏。液压油滤(23)、(44)的作用是过滤液压泵(5)和(16)以及液压马达(42)工作时产生的金属微粒和杂质，防止传动时损坏部件。快卸活门(43)、(51)、(52)的作用是在拆卸液压泵(5)、(16)和液压马达(42)时，防止液压油外漏。地面接头(33)和(49)用于向蓄压器(30)和回油箱(55)灌油或者放油。液压开关(31)、(41)、(50)的作用是对液压原件进行检修或拆卸时关闭油路，防止漏油。

图2所示的实施例，是发电系统流程方块图。蓄压器(30)将压力油输送给液压马达(42)工作，回油通过回油管流入回油箱(55)。液压马达(42)将输出功率输送给变速器(59)，变速器(59)带动发电机(60)发电。发电机(60发出的电可用两种渠道输送出去，一种是直接输送到电网(61)上，由电网(61)向用电户(64)供电；第二种是经过控制器(62)向蓄电池(63)充电，再把蓄电池(63)提供给用电户(64)使用。

在图4所示的实施例中，跷板(12)和连接板(24)由框架(65)和面板(66)组成，框架(65)用钢管焊接，面板(66)用钢板焊接(式铆接)在框架上。铰链页片(19)的销孔可用钢管制作，铰链体可用钢板焊接或用机械加工。将两页铰链分别焊接(或铆接)到跷板(12)和连接板(24)的框架上，两页铰链合拢插上销轴(67)即可。

在图5所示的实施例中，连接板(24)和路面接头(26)仍由框架(65)和面板(66)组成。伸缩铰链(25)销孔是圆形的一页安装在路面接头(26)的框架上，销孔是长条形的一页安装在连接板(24)的框架(65)上，其安装方式可用焊接，也可用铆接。然后将两页铰链合拢插上销轴(67)即可。

图6所示的实施例，是液压泵(5)和(16)的横向排列方式。液压泵的数量可根据跷板的宽度确定。每个液压泵活塞杆与跷板安装板(68)上的接头(9)销轴连接。每个液压泵缸筒体下端与地面安装板(69)上的接头(53)销轴连接。每个液压泵的出油管并联到总压力油管(32)上，进油管并联到总供油管(47)上。

图7所示的实施例，是本发明建立发电站的纵向布置。从上路面向下依次布置一级机组跷板(70)、二级机组跷板(71)和三级机组跷板(72)，直到下路面为止。这种梯级桥梁式发电站特别适合在盘山公路地段修建，因为盘山公路从山顶到山脚高差大，可以设置十几级甚至几十级机组，总装机容量大。由于车辆从电站跷板上水平行驶的路程远远小于沿盘山公路向下行驶的路程，还能节省许多时间。

图8所示的实施例，是本发明建立发电站的平面布置。从上路面进入发电站入口(73)、按车辆载重量级别，大车进入大车跷板车道(74)，中车进入中车跷板车道(75)、小车进入小车跷板车道(76)。车辆在各自所在的跷板车道上驶过一级机组跷板(70)、二级机组跷板(71)、三级机组跷板(72)，直到最后，经过下路面出口(79)驶离发电站。各车道之间设置隔离栏杆(77)，最外边车道两旁设置路边栏杆(78)。

Claims

1、一种汽车重力势能发电装置，包括跷板机构、液压系统和发电系统，其特征是：

所述跷板机构中，跷板(12)的中线转轴(14)安装在中心支柱(13)上，跷板(12)上端与连接板(24)用铰链(19)连接，连接板(24)与上路面接头(26)用伸缩铰链(25)连接，跷板(12)下端与连接板(3)用铰链(8)连接，连接板(3)与下路面接头(1)用伸缩铰链(2)连接。跷板(12)上端设置活塞杆接头(18)与液压泵(16)的活塞杆销轴连接，跷板下端设置活塞杆接头(9)与液压泵(5)的活塞杆销轴连接；

所述液压系统中，液压泵(5)和液压泵(16)并联后与蓄压器(30)、液压马达(42)顺序用压力油管(32)连接，液压马达(42)、散热器(46)、回油箱(55)顺序用回油管(48)连接，回油箱(55)和液压泵(5)、液压泵(16)用供油管(47)连接；

所述发电系统中，液压马达(42)、变速器(59)、发电机(60)顺序用传动链连接，发电机(60)、电网(61)、用电户(64)顺序电连接，发电机(60)、控制器(62)、蓄电池(63)顺序电连接。

2、根据权利要求1所述的汽车重力势能发电装置，其特征是：跷板(12)的长度分别为连接板(24)、连接板(3)长度的2倍，跷板(12)沿中线转轴(14)转到水平位置时，由上制动杆(20)制动，转到反对针方向24°(或28°)位置时，由下制动杆(7)制动。

3、根据权利要求1所述的汽车重力势能发电装置，其特征是：伸缩铰链(25)的两块页片中，销孔是圆形的一块与上路面接头(26)连接，销孔是长条形的一块与连接板(24)连接；伸缩铰链(2)的两块页片中，销孔是圆形的一块与下路面接头(1)连接，销孔是长条形的一块与连接板(3)连接。

4、根据权利要求1所述的汽车重力势能发电装置，其特征是：液压泵(5)和液压泵(16)为四通轴向式双作用柱塞泵，其缸筒体右边出油口设置的单向活门(10)、(11)和(21)、(22)方向一律朝外，使油液只出不进，缸筒体左边进油口设置的单向活门(6)、(4)和(17)、(15)方向一律朝内，使油液只进不出。