CN107355354A - 一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，包括：一轴杆；若干蓄能单元，分别包括一环形罩壳及蓄能发条，蓄能单元套设于轴杆，若干蓄能单元形成一圆柱形蓄能主体；一齿轮箱，输出轴与轴杆外侧端连接；一制动齿轮，套设于齿轮箱输入轴上；一制动件，包括支座及卡销，卡销卡入制动齿轮相邻两外齿之间，形成对制动齿轮的制动；电机，输出端与所述齿轮箱输入轴端部传动连接，电机通过齿轮箱带动轴杆旋转，轴杆旋转带动蓄能发条收紧实现上弦蓄能。所述蓄能装置采用旧式座钟蓄能的基本原理，在制造、运输、安装能力允许的范围内，把这个基本原理无限放大，达到蓄能的目的。
Description
技术领域
本发明属于蓄能发电技术领域，具体涉及一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置。
背景技术
现有技术存在的问题：
一、抽水蓄能发电
1、局限性，抽水蓄能发电的选址上必须要有充足的水源和靠近水源的山沟，然后修大坝抽水蓄能发电(一般是利用自然地貌特征，抽水发电得不偿失)，有水无山不行，有山无水也不行，因此决定了它的局限性，不能广泛应用；
2、渗漏蒸发，如长时间不使用蓄能发电会因为渗漏蒸发造成损耗；
3、时间长，2017年上马四座抽水蓄能发电站，2024年才能交付使用；
4、占用耕地。
二、蓄电池，成本高，使用年限短。
国家能源局2016年上半年有关风力发电的报告中提到，风力发电弃风电量为323亿千瓦时，同比增加148亿千瓦时，平均弃风率21％，同比上升6个百分点，在雾霾横行、温室效应全球变暖的大环境下清洁能源却要弃掉确实是一件让人心痛的事情，也是急待解决的问题。国家能源局最近下发通知，北方六省区不得新建风电项目，并要采取有效措施着力解决弃风问题。
本发明首先要解决的就是弃风问题，把弃掉的电量储存在蓄能装置中，在需要时再把能量转化为电供应电网，达到解决清洁能源被弃的问题。
对于蓄能发电，目前国内主要存在如下专利文献：
授权公告号为205277202U的中国专利文献公开了一种旋转门轴蓄能发电装置，包括门中轴，其中，在所述门中轴的一端设有锥齿轮传动机构，所述的锥齿轮传动机构驱动棘轮机构，所述的棘轮机构驱动发条蓄能释放机构蓄能；所述的发条蓄能释放机构释放驱动增速器机构，所述的增速器机构动力输出端驱动发电机。本实用新型的旋转门轴蓄能发电装置具有节能绿色无污染、适应性强的特点。然而，该专利所提供的旋转门轴蓄能发电装置，通过收集人们通过旋转门是产生的动力来给发条蓄能释放机构充能，但是，该种充能方式蓄能时间较长，且能量储存较小，发电作用不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，解决现有蓄能发电装置蓄能时间长、能量转化率低的问题。
为实现上述目的，本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，所述蓄能装置采用旧式座钟蓄能的基本原理，在制造、运输、安装能力允许的范围内，把这个基本原理无限放大，达到蓄能的目的。
具体地，本发明采用的技术方案是：
一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，所述蓄能装置包括：一轴杆；若干蓄能单元，蓄能单元分别包括一环形罩壳及一端内接于所述环形罩壳的蓄能发条，蓄能单元通过所述蓄能发条另一端套设于所述轴杆并与轴杆形成可拆卸连接，若干蓄能单元沿轴杆长度方向依次排布，形成一圆柱形蓄能主体，所述轴杆一端伸出至该蓄能主体外侧；一齿轮箱，输出轴与所述轴杆伸出蓄能主体外侧端连接；一制动齿轮，套设于所述齿轮箱输入轴上；一制动件，包括一架设于所述制动齿轮一侧的支座及可旋转设置于支座上的卡销，卡销一端形状与所述制动齿轮相邻两外齿之间结构相配合，卡销卡入制动齿轮相邻两外齿之间，形成对制动齿轮的制动；电机，输出端与所述齿轮箱输入轴端部传动连接，电机通过齿轮箱带动轴杆旋转，轴杆旋转带动蓄能发条收紧实现上弦蓄能。
进一步地，位于两外侧端的两蓄能单元罩壳上分别盖设有防尘盖，防尘盖由两片半圆形盖板拼接形成，中部设置供轴杆穿过的防尘孔，轴杆位于防尘孔外侧的位置设有次防尘盖，次防尘盖内设轴承并通过该轴承套设于轴杆上，次防尘盖与防尘盖之间垫设有若干垫圈并通过若干连接件形成可拆卸连接，增减垫圈形成对轴承间隙的调整。
进一步地，所述罩壳外壁沿周向间隔设置6～8个耳座，所述耳座为双面耳座，相邻蓄能单元之间通过耳座形成可拆卸连接。
进一步地，所述轴杆与蓄能发条连接处设置有卡槽，蓄能发条与轴杆之间通过卡槽形成卡接连接。
进一步地，所述轴杆与蓄能发条之间通过螺钉形成可拆卸连接。
进一步地，所述蓄能装置还包括一调速单元，其包括：一支撑架，包括两竖直设置并分别位于所述制动齿轮两齿面外侧的两支撑杆；两调速传动杆，截面呈直角Z形，设置于所述制动齿轮两齿面外侧，中部分别通过一活动连接点与支撑杆旋转连接；两调速片，分别连接于所述两调速传动杆靠近制动齿轮齿面一端；两调速制动杆，平行制动齿轮齿面设置于制动齿轮两侧，一端分别与所述两调速传动杆远离制动齿轮齿面一端连接；调速制动杆另一端下压，带动两调速传动杆旋转，带动调速片向制动齿轮齿面移动并贴附于制动齿轮齿面，形成对制动齿轮的刹车、调速。
进一步地，所述轴杆与齿轮箱输出轴之间通过外接接盘形成可拆卸连接。
进一步地，所述齿轮箱输入轴通过外接接盘与电机形成可拆卸连接。
进一步地，所述蓄能发条为弹簧钢；所述制动齿轮内壁间隔凸设若干与齿轮箱输入轴相配合的凸起，齿轮箱输入轴通过花键与制动齿轮形成卡接连接；齿轮箱齿轮每分钟转换倍数为1:1000～1500；所述齿轮箱输入轴位于制动齿轮两侧的部位表面分别设置有固定槽，两圆形固定件套设于输入轴并卡设于固定槽，形成制动齿轮在齿轮箱输入轴上的固定，所述两固定件分别包括两对称设置的、与齿轮箱输入轴相配合的半圆形固定环，固定环两端分别向外延伸形成两固定部，固定部上开设固定通孔，两固定环固定部对接，相邻两固定部上的固定通孔连通，两固定杆分别插设于连通的两固定通孔，形成所述固定件。
进一步地，所述蓄能单元罩壳直径为2～5m、宽度为50cm，蓄能主体长度为3～5m；所述电机在蓄能过程中为电动机，在释能过程中为发电机，发电机上装设有转速表。
本发明具有如下优点：
旧式座钟蓄能的基本原理，座钟发条上满弦能量蓄足后可以使座钟运行十五天，而本发明并不要求像座钟一样能量释放十五天，只求几个小时，因为时间越长释放的能量越小，本发明就是要在制造、运输、安装能力允许的范围内，把这个基本原理无限放大，达到蓄能的目的。
蓄能主体由若干蓄能单元沿轴杆依次连接形成，采用分体式组装，利于制造、运输，降低运输和组装成本；
蓄能单元由罩壳和蓄能发条形成，每个蓄能单元的蓄能发条均可通过轴杆进行上弦、蓄能，若干蓄能单元的蓄能发条通过一根轴杆同步上弦、蓄能，蓄能量大；
利用废弃能量例如弃风、无法利用的水能、火能等，进行蓄能主体的充能，提高能源利用率，降低能耗；
设置制动件，实现齿轮箱的制动，保障生产运转安全；
设置调速单元，配合制动齿轮使用，当电网电量过剩时蓄能装置接盘处接上电动机，电动机启动后每分钟1000～1500转，蓄能主体轴杆转动圈数为1转，数小时后蓄能完毕【即上满弦】，用卡销卡住制动齿轮拆下电机，当电网缺电时接盘处接上发电机，打开卡销发电机运转发电，如装置开始释放能量过大使电机转速过快，为保护电机可设置调速单元，配合转速表进行刹车、调速；
通过设置特制的圆形固定件，形成对制动齿轮的夹持，保证制动齿轮在齿轮箱输入轴上的稳固，同时组成固定件的固定环与输入轴相配合，两固定环的拼接设计，可适用不同尺寸规格的输入轴，扩大适用范围，提升灵活性；
整套蓄能装置都采用可拆卸连接，组装运输方便，成本低，经济效益好；
具有成本低结构简单适应性广的特点，可在电网需要的任何地方建工厂蓄能发电，包括风力发电场，还可以利用因低产能淘汰的火力发电厂的厂房和基础设施改造成蓄能发电厂。可再生能源发电都具有不稳定性，比如说风力的有风无风，水力的旱季雨季，光伏的昼夜阴晴，因此供需永远不能同步而本装置能起到存储调节平衡的作用，解决供需矛盾促进清洁能源的高效利用和发展。
附图说明
图1为本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置中蓄能主体的结构示意图；
图3为本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置中制动件的结构示意图；
图4为本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置中调速单元的结构示意图；
图5为本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置中固定件的结构示意图。
其中，图4中所示箭头指向为调速传动杆随调速制动杆下压旋转方向。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
参见图1～5，本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，所述蓄能装置包括：一轴杆1；若干蓄能单元2，蓄能单元2分别包括一环形罩壳21及一端内接于所述环形罩壳21的蓄能发条22，蓄能单元2通过所述蓄能发条22另一端套设于所述轴杆1并与轴杆1形成可拆卸连接，若干蓄能单元2沿轴杆1长度方向依次排布，形成一圆柱形蓄能主体100，所述轴杆1一端伸出至该蓄能主体100外侧；一齿轮箱3，输出轴31与所述轴杆1伸出蓄能主体100外侧端连接；一制动齿轮4，套设于所述齿轮箱3输入轴32上；一制动件5，包括一架设于所述制动齿轮4一侧的支座51及可旋转设置于支座51上的卡销52，卡销52一端形状与所述制动齿轮4相邻两外齿41之间结构相配合，卡销52卡入制动齿轮4相邻两外齿41之间，形成对制动齿轮4的制动；电机6，输出端与所述齿轮箱3输入轴32端部传动连接，电机6通过齿轮箱3带动轴杆1旋转，轴杆1旋转带动蓄能发条22收紧实现上弦蓄能。
进一步地，位于两外侧端的两蓄能单元2罩壳21上分别盖设有防尘盖23，防尘盖23由两片半圆形盖板231拼接形成，中部设置供轴杆1穿过的防尘孔(未图示)，轴杆1位于防尘孔外侧的位置设有次防尘盖24，次防尘盖24内设轴承(未图示)并通过该轴承套设于轴杆1上，次防尘盖24与防尘盖23之间垫设有若干垫圈(未图示)并通过若干连接件25形成可拆卸连接，增减垫圈形成对轴承间隙的调整。
其中，所述连接件25为螺栓、螺母。
进一步地，所述罩壳21外壁沿周向间隔设置6～8个耳座26，所述耳座26为双面耳座，相邻蓄能单元2之间通过耳座26形成可拆卸连接。
进一步地，所述轴杆1与蓄能发条22连接处设置有卡槽(未图示)，蓄能发条22与轴杆1之间通过卡槽形成卡接连接。
进一步地，所述蓄能装置还包括一调速单元7，其包括：一支撑架71，包括两竖直设置并分别位于所述制动齿轮4两齿面外侧的两支撑杆711；两调速传动杆72，截面呈直角Z形，设置于所述制动齿轮4两齿面外侧，中部分别通过一活动连接点73与支撑杆711旋转连接；两调速片74，分别连接于所述两调速传动杆72靠近制动齿轮4齿面一端；两调速制动杆75，平行制动齿轮4齿面设置于制动齿轮4两侧，一端分别与所述两调速传动杆72远离制动齿轮4齿面一端连接；调速制动杆75另一端下压，带动两调速传动杆72旋转，带动调速片74向制动齿轮4齿面移动并贴附于制动齿轮4齿面，形成对制动齿轮4的刹车、调速。
进一步地，所述轴杆1与齿轮箱3输出轴31之间通过外接接盘8形成可拆卸连接。
进一步地，所述齿轮箱3输入轴32通过外接接盘8与电机6形成可拆卸连接。
进一步地，所述蓄能发条22为弹簧钢；所述制动齿轮4内壁间隔凸设若干与齿轮箱3输入轴32相配合的凸起42，齿轮箱3输入轴32通过花键(未图示)与制动齿轮4形成卡接连接；齿轮箱齿轮每分钟转换倍数为1:1000～1500。
进一步地，所述蓄能单元罩壳直径为2～5m、宽度为50cm，蓄能主体长度为3～5m。
其中，所述蓄能主体100、齿轮箱3、制动齿轮4、电机6均装设于支架(未图示)上。
本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置的安装方式如下：
先在轴杆1的中间安一套安装支架，安装支架包括呈倒V型的两支杆(未图示)及分别套设于两支杆上的对丝(未图示)，安装支架上与轴杆1连接，然后套入由罩壳21和蓄能发条22组成的蓄能单元2，在蓄能单元2的外面再安一套固定支架(未图示)，拆下里面的安装支架就可以继续安装，以此类推，完成蓄能主体100的组装。
本发明所提供的一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置的使用流程方式如下：
当电网电量过剩时蓄能装置的齿轮箱3输入轴32通过外接接盘8处接上电机6，电机6传动齿轮箱3带动轴杆1转动，轴杆1的旋转带动蓄能发条22转动上弦、蓄能，此时的电机6处于蓄能过程，为电动机，电机6启动后每分钟1000转，蓄能主体为1转(即电机6每分钟转1000转，所述蓄能主体100的轴杆1转一圈，即齿轮箱3转换倍数为1:1000)，数小时后蓄能主体100内各蓄能单元2蓄能发条22蓄能完毕【上满弦】，用卡销52卡住制动齿轮4，拆下电机6；
当电网缺电时外接接盘8处接上电机6，打开卡销52，蓄能单元2蓄能发条22释放能量，此时电机6处于释能过程，为发电机，通过齿轮箱3传动电机6运转发电，如蓄能装置开始释放能量过大使电机6转速过快，为保护电机6可使用调速单元7对制动齿轮4刹车、调速，根据电机6上调速表调节。
实施例2
所述轴杆1与蓄能发条22之间通过螺钉(未图示)形成可拆卸连接。其余同实施例1。
实施例3
参见图4，所述齿轮箱3输入轴32位于制动齿轮4两侧的部位表面分别设置有固定槽(未图示)，两圆形固定件9套设于输入轴32并卡设于固定槽，形成制动齿轮4在齿轮箱3输入轴32上的固定，所述两固定件9分别包括两对称设置的、与齿轮箱3输入轴32相配合的半圆形固定环91，固定环91两端分别向外延伸形成两固定部92，固定部92上开设固定通孔93，两固定环91固定部92对接，两固定环91固定部92对接，相邻两固定部92上的固定通孔93连通，两固定杆94分别插设于连通的两固定通孔93，形成所述固定件9。其余同实施例1。
实施例4
所述电机6在蓄能过程中为电动机，在释能过程中为发电机，发电机上装设有转速表(未图示)。其余同实施例1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述蓄能装置包括：
一轴杆；
若干蓄能单元，蓄能单元分别包括一环形罩壳及一端内接于所述环形罩壳的蓄能发条，蓄能单元通过所述蓄能发条另一端套设于所述轴杆并与轴杆形成可拆卸连接，若干蓄能单元沿轴杆长度方向依次排布，形成一圆柱形蓄能主体，所述轴杆一端伸出至该蓄能主体外侧；
一齿轮箱，输出轴与所述轴杆伸出蓄能主体的外侧端连接；
一制动齿轮，套设于所述齿轮箱输入轴上；
一制动件，包括一架设于所述制动齿轮一侧的支座及可旋转设置于支座上的卡销，卡销一端形状与所述制动齿轮相邻两外齿之间结构相配合，卡销卡入制动齿轮相邻两外齿之间，形成对制动齿轮的制动；
电机，输出端与所述齿轮箱输入轴端部传动连接，电机通过齿轮箱带动轴杆旋转，轴杆旋转带动蓄能发条收紧实现上弦蓄能。
2.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，位于两外侧端的两蓄能单元罩壳上分别盖设有防尘盖，防尘盖由两片半圆形盖板拼接形成，中部设置供轴杆穿过的防尘孔，轴杆位于防尘孔外侧的位置设有次防尘盖，次防尘盖内设轴承并通过该轴承套设于轴杆上，次防尘盖与防尘盖之间垫设有若干垫圈并通过若干连接件形成可拆卸连接，增减垫圈形成对轴承间隙的调整。
3.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述罩壳外壁沿周向间隔设置6～8个耳座，所述耳座为双面耳座，相邻蓄能单元之间通过耳座形成可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述轴杆与蓄能发条连接处设置有卡槽，蓄能发条与轴杆之间通过卡槽形成卡接连接。
5.根据权利要求4所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述轴杆与蓄能发条之间通过螺钉形成可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述蓄能装置还包括一调速单元，其包括：
一支撑架，包括两竖直设置并分别位于所述制动齿轮两齿面外侧的两支撑杆；
两调速传动杆，截面呈直角Z形，设置于所述制动齿轮两齿面外侧，中部分别通过一活动连接点与支撑杆旋转连接；
两调速片，分别连接于所述两调速传动杆靠近制动齿轮齿面一端；
两调速制动杆，平行制动齿轮齿面设置于制动齿轮两侧，一端分别与所述两调速传动杆远离制动齿轮齿面一端连接；
调速制动杆另一端下压，带动两调速传动杆旋转，带动调速片向制动齿轮齿面移动并贴附于制动齿轮齿面，形成对制动齿轮的刹车、调速。
7.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述轴杆与齿轮箱输出轴之间通过外接接盘形成可拆卸连接。
8.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述齿轮箱输入轴通过外接接盘与电机形成可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述蓄能发条为弹簧钢；所述制动齿轮内壁间隔凸设若干与齿轮箱输入轴相配合的凸起，齿轮箱输入轴通过花键与制动齿轮形成卡接连接；齿轮箱齿轮每分钟转换倍数为1:1000～1500；所述齿轮箱输入轴位于制动齿轮两侧的部位表面分别设置有固定槽，两圆形固定件套设于输入轴并卡设于固定槽，形成制动齿轮在齿轮箱输入轴上的固定，所述两固定件分别包括两对称设置的、与齿轮箱输入轴相配合的半圆形固定环，固定环两端分别向外延伸形成两固定部，固定部上开设固定通孔，两固定环固定部对接，相邻两固定部上的固定通孔连通，两固定杆分别插设于连通的两固定通孔，形成所述固定件。
10.根据权利要求1所述的可以工厂化蓄能发电的蓄能装置，其特征在于，所述蓄能单元罩壳直径为2～5m、宽度为50cm，蓄能主体长度为3～5m；所述电机在蓄能过程中为电动机，在释能过程中为发电机，发电机上装设有转速表。
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