CN102997172B - 利用飞轮和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用飞轮和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯，其特点在于铁路沿线的路灯增设一个以抽吸力为动力的摆动装置和一个飞轮发电装置，当高速列车通过时，列车与摆动装置之间的气流加快，压强降低，从而对抽吸板产生抽吸力，使摆动装置向列车摆动；其摆动的动力使飞轮发电装置储能并同时发电，发出的电供列车前方的路灯发光照明。有益效果是：利用高速列车行驶时所产生的抽吸力发电，提供铁路路灯照明的稳定和环保的电力。避免了现有的风能和太阳能路灯电力不稳定的缺点。也节约了公共电网的电力资源。利用飞轮储存发电的能量，代替蓄电池储存电力，避免了化学电池的环境污染，也避免了化学电池寿命短，须经常维护的缺点。

Description

利用飞轮和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯
技术领域
本发明属于照明设备，尤其是涉及一种利用自然能源发电的路灯。
背景技术
为了节约能源，保护环境，目前已经出现了利用太阳能和风能提供电力的路灯。这两种自然能源的路灯，特别适用于铁路沿线的照明。因为长距离的铁道线的照明要消耗相当大的电力资源。然而，这两种能源都是不稳定的。比如，连续的阴雨天，太阳能路灯的供电就成了问题。连续的无风或微风天气，风能路灯就会停止工作。研究一种利用稳定的自然能源供电的铁路沿线的路灯，成为一个重要课题。
现有的太阳能和风能路灯的另一个缺点是需配置化学电池，而化学电池要定期维护，且使用寿命有限，废弃电池也会对环境造成污染，这种状态也有待改进。
另一值得注意的现象是：高速铁路的两旁，通常建有护栏，用来防止路人盲目接近轨道而被瞬间即至的高速列车所伤害。因为高速列车快速通过时所产生的高速气流，会对铁路两旁的人或物产生抽吸效应，如果人或物过分接近高速行驶的列车，就会被这种抽吸力吸向列车。这个现象可以根据伯努利原理解释，流速越快，压强越低，因此靠近列车的人或物会被从高压区推向(吸向)低压区。
发明内容
本发明的目的是针对上述自然能源发电的路灯的不足之处，提出一种具有稳定的自然能源供电装置的路灯，该路灯无须使用化学电池。所述的自然能源是列车运动时的高速气流形成的抽吸力所产生的；这种自然能源且是稳定的，因为每日运行的列车班次数量是相当稳定的。
本发明主要思路是：铁路沿线两旁的路灯增设一个以抽吸力为动力的摆动装置和一个飞轮发电装置，当高速列车通过时，摆动装置得到抽吸力而摆动，摆动力使飞轮发电装置储能并同时发电，发出的电供列车前方的路灯发光照明
本发明具体技术方案是这样实现的：该路灯包括：
摆动装置，其包括设在路灯立柱前部的抽吸板和支架，路灯立柱上部两侧的两根链条、两只链轮、平衡重块、两只变速器、两块支板、两只内接式棘轮；支架一端与抽吸板固连，另一端与路灯立柱下部铰接；两只变速器分别通过两块支板固定于路灯立柱两侧，所述变速器的输入端连接链轮，链轮中设有棘轮；每个链轮上均啮合一根链条，每根链条的一端连接于抽吸板上部，另一端连接于平衡重块；变速器的输出端与一内接式棘轮连接；
飞轮发电装置，其包括两只飞轮和一直流发电机及其支撑板；位于路灯立柱内的直流发电机的转子的两端部分别与飞轮连接；飞轮与摆动装置中的内接式棘轮连接；含有直流发电机定子的外壳通过支撑板固定于路灯立柱内部；直流发电机与一稳压电路电连接，稳压电路与一远端的路灯发光件电连接；
路灯组件，其包括路灯发光件和路灯立柱，路灯发光件设置在路灯立柱上部，路灯发光件与远端的路灯中的稳压电路电连接；
使用上述装置的方法：当列车经过路灯时，列车与抽吸板之间的气流加快，压强降低，从而对抽吸板产生抽吸力，使抽吸板和支架向列车运动；抽吸板上部拉动链条，以此带动链轮、变速器、内接式棘轮、飞轮和直流发电机的转子一起运转，飞轮储存动能并利用其转动惯性带动直流发电机发电，直流发电机发出的电通过稳压电路的稳压后，给远端的列车前方的路灯发光件供电照明；列车依次经过排列着的路灯，列车前方的路灯发光件依次发光照明；列车通过路灯后，抽吸力消失，平衡重块的重力拉动链条，使抽吸板回复到原来的状态，以备下一次被抽吸力吸引而运动；飞轮储存的动能逐渐减少，飞轮的转速逐渐降低而不再有效发电，路灯发光件熄灭；
如此周而复始，上述装置依靠列车产生的抽吸力发电，给列车前方的路灯发光件供电照明。
本发明的特点和有益效果是：
一、利用高速列车行驶时所产生的抽吸力发电，提供铁路路灯照明的稳定和环保的电力。避免了现有的风能和太阳能路灯电力不稳定的缺点。也节约了公共电网的电力资源。
二、利用飞轮储存发电的能量，代替蓄电池储存电力，避免了化学电池的环境污染，也避免了化学电池寿命短，须经常维护的缺点。
附图说明
图1是本发明实施例1的使用状态示意图。
图2是图1的运动状态示意图。
图3是本发明实施例1的立体示意图。
图4是本发明实施例1的局部剖视图。
图5是图4中的A部放大图。
图6是图4的正视图。
图7是图6中的B部放大图。
图8是内接式棘轮的结构示意图。
图9是图1中的C部放大图。
图10是本发明路灯的电连接示意图。
图11是实施例2的示意图。
图12是图11中的K部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1、参阅图4至图7，本发明主要是为铁路沿线两侧的路灯增设一个以抽吸力为动力的摆动装置和飞轮发电装置，当高速列车通过时，摆动装置得到抽吸力而摆动，摆动力使一个飞轮发电装置储能并同时发电，发出的电供列车前方远端的路灯发光照明(路灯的电连接方式参阅图10)。这个飞轮发电装置类似于飞轮电池，不同的是飞轮电池是充电储能的，其外部是一个真空盒，发电的持续时间较长。而本飞轮发电装置在运行过程中，因为风耗、摩擦等原因，发电的持续时间较短，不过许多铁路沿线路段的路灯通常只需供列车通过时使用，没有其它用途，所以这个飞轮发电装置发出的电足够为列车照明所需。
摆动装置主要包括设在路灯立柱前部的抽吸板11和支架12，路灯立柱上部两侧的两根链条13、两只链轮14、平衡重块15、两只变速器16、两块支板17、两只内接式棘轮18。支架12一端与抽吸板11固连，另一端与路灯立柱41下部铰接；当列车经过时，抽吸板11得到抽吸力，这两个固连在一起的零部件可以绕所述铰接处朝列车方向摆动。摆动的幅度，由设在路灯立柱上的上限位杆91和下限位杆92控制。抽吸力的大小与抽吸板11的面积基本上成正比，也就是说，抽吸板11越大，获得的抽吸力也越大。当列车通过后，抽吸力消失，平衡重块15的重量通过链条13，将抽吸板11恢复到初始位置，以备下一次的摆动。两只变速器16分别通过两块支板17分别固定于路灯立柱41两侧，所述变速器16的输入端连接链轮14，每个链轮14上均啮合一根链条13，每根链条13的一端连接于抽吸板11上部，另一端连接于平衡重块15；链轮14中设有棘轮(未画出)；该链轮类似于自行车后轮中的含有棘轮的链轮。当链条13带动链轮14逆时针方向转动时，也带动变速器16的输入轴一起同方向转动；当链轮14顺时针方向转动时，由于棘轮的防逆功能，变速器16的输入轴不随链轮14转动。变速器16的输出端与一内接式棘轮18连接，内接式棘轮18与飞轮21连接，参见图8；变速器16的作用在于将链轮14的转速进一步提高，使飞轮21有一个较高的角速度和动能。内接式棘轮18的作用是当飞轮21被推动后，飞轮21依靠其较大的转动惯性持续转动，而变速器16不再跟随转动，以免消耗飞轮21的动能。
路灯组件，其包括路灯发光件4和路灯立柱41，路灯发光件4设置在路灯立柱41上部，路灯发光件4与远端的路灯中的稳压电路电连接；
飞轮发电装置，其主要包括两只飞轮21和一直流发电机22及其支撑板23；位于路灯立柱41内的直流发电机的转子221的两端部分别与一飞轮21连接；含有直流发电机定子的外壳222通过支撑板23固定于路灯立柱41内部；直流发电机22依靠飞轮21的储存的动能在一段时间内持续发电。直流发电机22与一稳压电路(未画出)电连接，稳压电路与一远端(前端或后端)的路灯发光件4电连接(路灯的电连接方式参阅图10)，以便从两个不同方向来的列车都能使用本发明。具体举例说明，也就是图10中的路灯3发的电通过电缆点亮了路灯5的发光件，而路灯3的发光件的被点亮电源是由路灯1发电装置发的电，依此类推，这样图中的列车前方始终是被路灯照明的。如果列车是按图中相反方向行驶，则是路灯5点亮了路灯3的发光件。发电的路灯和被点亮路灯之间的距离可以根据实际列车速度和使用环境而定，例如，相隔1500米。
通过稳压电路可以给予路灯发光件以稳定有效的电源。获得稳定有效电源的另一种方法是可以在飞轮21与直流发电机22之间增设一个机械离心式调速器，这样可以使直流发电机的转子有一个稳定的转速。所述的稳压电路和机械离心式调速器，均可采用公知的稳压电路和机械离心式调速器。
综上所述，使用上述装置的方法：当列车经过路灯时，列车与抽吸板11之间的气流加快，压强降低，从而对抽吸板11产生抽吸力，使抽吸板11和支架12向列车摆动；抽吸板11上部拉动链条13，以此带动链轮14、变速器16、内接式棘轮18、飞轮21和直流发电机22一起转动，飞轮21储存动能并利用其转动惯性带动直流发电机22发电，直流发电机22发出的电通过稳压电路的稳压后，给远端的列车前方的路灯发光件供电照明；列车依次经过排列在铁路两旁的路灯，列车前方的路灯发光件依次发光照明；列车通过路灯后，抽吸力消失，平衡重块15的重力拉动链条13，使抽吸板11回复到原来的状态；等待下一次被抽吸力吸引而摆动；飞轮21储存的动能逐渐减少，飞轮21的转速逐渐降低而不再有效发电，路灯发光件4熄灭；
如此周而复始，路灯的飞轮发电装置依靠列车产生的抽吸力发电，给列车前方的路灯发光件供电照明。。
由于本发明的相关零部件运行的时间较为短暂，故可以在稳压电路与路灯发光件之间不设控制电路，也就是在白天也是短暂地发电和照明的。当然也可以设置包括光敏检测电路或时间设定电路这类控制电路，用于控制在白天关闭路灯发光件。光敏检测电路或时间设定电路这类控制电路，均是公知的控制电路，在这里不再累述。
实施例2、用平动装置代替实施例1中所述的摆动装置也可以实现发电目的：
参见图11和图12，所述平动装置的零部件基本上与摆动装置相同，它包括设在路灯立柱41前部的抽吸板11和支架12，路灯立柱41上部两侧的两根链条13、两只链轮14、平衡重块15、两只变速器16、两块支板17、两只内接式棘轮18；不同的是：支架12一端与抽吸板11固连，支架12下部设有多只滚轮101，路灯立柱41下部固定一设有滑槽102的底框103，当抽吸板11受到抽吸力时，滚轮101支承着支架12和抽吸板11在滑槽102内向前滚动，以此带动链条13和链轮14运动。
以下零部件与摆动装置相同：两只变速器16分别通过两块支板17固定于路灯立柱41两侧，所述变速器16的输入端连接链轮14，链轮中设有棘轮；每个链轮14上均啮合一根链条13，每根链条13的一端连接于抽吸板11上部，另一端连接于平衡重块15；变速器16的输出端与一内接式棘轮18连接。
其余的飞轮发电装置、路灯组件，与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种利用飞轮和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯，其特征是，该路灯包括：
摆动装置，其包括设在路灯立柱前部的抽吸板和支架，路灯立柱上部两侧的两根链条、两只链轮、平衡重块、两只变速器、两块支板、两只内接式棘轮；支架一端与抽吸板固连，另一端与路灯立柱下部铰接；两只变速器分别通过两块支板固定于路灯立柱两侧，所述变速器的输入端连接链轮，链轮中设有棘轮；每个链轮上均啮合一根链条，每根链条的一端连接于抽吸板上部，另一端连接于平衡重块；变速器的输出端与一内接式棘轮连接；
飞轮发电装置，其包括两只飞轮和一直流发电机及其支撑板；位于路灯立柱内的直流发电机的转子的两端部分别与飞轮连接；飞轮与摆动装置中的内接式棘轮连接；含有直流发电机定子的外壳通过支撑板固定于路灯立柱内部；直流发电机与一稳压电路电连接，稳压电路与一远端的路灯发光件电连接；
路灯组件，其包括路灯发光件和路灯立柱，路灯发光件设置在路灯立柱上部，路灯发光件与远端的路灯中的稳压电路电连接；路灯立柱上设置上限位杆和下限位杆；当列车经过时，抽吸板得到抽吸力，固连在一起的支架和抽吸板绕铰接处朝列车方向摆动；摆动的幅度，由设在路灯立柱上的上限位杆和下限位杆控制。
2.如权利要求1所述的利用飞轮和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯，其特征是，用平动装置代替所述的摆动装置；
所述平动装置包括设在路灯立柱前部的抽吸板和支架，路灯立柱上部两侧的两根链条、两只链轮、平衡重块、两只变速器、两块支板、两只内接式棘轮；支架一端与抽吸板固连，支架下部设有多只滚轮；路灯立柱下部固定一底框，底框中设有供所述滚轮运动的滑槽；
两只变速器分别通过两块支板固定于路灯立柱两侧，所述变速器的输入端连接链轮，链轮中设有棘轮；每个链轮上均啮合一根链条，每根链条的一端连接于抽吸板上部，另一端连接于平衡重块；变速器的输出端与一内接式棘轮连接。
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