CN107387346B - 一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，包括减速带换能模块，连续发电模块和集分发电模块，减速带换能模块包括减速带、回位弹簧以及通过活塞杆与减速带固连的液压缸，连续发电模块包括两位两通电磁阀、由单向阀构成的液压整流桥及将液压能转换为电能的液压马达驱动发电机构，集分发电模块包括分流集流阀、蓄能的活塞式蓄能器、显示蓄能器压力的压力表、测量蓄能器压力的压力传感器、调速用的节流阀和减压阀、用于发电的液压马达和发电机以及手动泄压阀。本发明利用两位两通电磁阀控制减速带发电装置的工作模式、通过减速带的车流量和车速确定发电装置的工作模式，达到提高能量回收效率的目的。
Description
技术领域
本发明属于能量回收利用技术领域，特别是涉及一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置。
背景技术
随着国民经济的发展，我国汽车保有量逐年增长，车流量的增长也使得我国道路交通事故频发。在交通事故中，车辆超速行驶是主因。为了控制一些车流量大的路口车辆行驶速度，路面减速带应运而生。减速带以强制性和警示性方式控制车辆速度，进而降低交通事故。在减速带普及应用的同时，车辆驶过减速带时，减速带产生的振动能量经常被忽视。随着我国公路交通运输的日益发达，隐含在路面减速带的能量非常巨大，开发应用减速带发电装置的潜力巨大，同时路面减速带发电装置对我国实现绿色交通和节能减排也具有重要的意义。
中国专利(CN203230545U)公开了一种减速带发电装置，此装置由减速带、运动杆、弹簧垫、弹簧、齿条、第一从动齿、飞轮、第二从动齿、发电机、蓄电池、箱体以及棘轮构成，当车辆驶过减速带时，运动杆向下运动，齿条与棘轮啮合，从而带动飞轮旋转，与飞轮啮合的第二从动齿轮随之旋转，带动发电机发电。此方案对于减速带回位过程的能量没有加以回收利用，导致装置的能量回收率较低，且机械磨损较多，发电效率低。
中国专利(CN103075311A)公开了利用行驶车辆动能的发电系统，该装置在减速带下方安装有液压泵，液压泵的输入端和输出端串接有单向阀并且通过管路分别连接至油箱和液压马达，液压泵在活塞轴的推动下，腔内油液经单向阀流至液压马达，推动液压马达旋转，液压马达通过轴与发电机连接，进而带动发电机发电，液压泵的回油是通过活塞杆在回位弹簧作用下向上运动，从而吸取油缸中的油液。该装置是单向连续式回收能量，液压马达转速波动大，能量回收效率低，且没有考虑到通过减速带的车流量、车速不同时，减速带发电特性是不同的，需要工作在不同发电模式下。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种路面减速带能量回收装置，针对通过减速带的车流量不同、车速不同，减速带能量回收装置可以工作在不同的发电模式下，这样可以有效提高装置的能量回收效率，达到节能减排的效果，对我国实现绿色交通具有十分重要的现实意义。
本发明的技术方案是：
一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，包括减速带换能模块、连续发电模块和集分发电模块；
所述减速带换能模块包括减速带、第一回位弹簧、第二回位弹簧、第一液压缸和第二液压缸，所述减速带左右两侧对称连接第一液压缸、第二液压缸的活塞杆；
所述连续发电模块包括第一液压整流桥、第二液压整流桥、第一液压马达、第二液压马达、第一发电机及第二发电机；
所述第一液压缸下油腔依次通过第二两位两通电磁阀、第一液压整流桥与第二液压缸上油腔连接，所述第二液压缸下油腔依次通过第四两位两通电磁阀、第二液压整流桥与第一液压缸上油腔连接，所述第一液压整流桥、第二液压整流桥中分别连接有第一发电机、第二发电机，所述第一发电机、第二发电机分别连接第一液压马达、第二液压马达；所述第一液压缸、第二液压缸上油腔处的管路上分别设有油口A1、A2，分别用于连接第一两位两通电磁阀、第三两位两通电磁阀；
所述集分发电模块包括活塞式蓄能器、压力表、压力传感器、第三液压马达、第三发电机及油箱，
所述第一液压缸和第二液压缸下油腔通过管路连接分流集流阀，所述分流集流阀与第九单向阀出口连接，所述第九单向阀入口连接油箱；所述分流集流阀与第九单向阀之间设有油口B1，油口B1依次通过第十单向阀、第五两位两通电磁阀、第一手动泄压阀与活塞式蓄能器连接；
所述第五两位两通电磁阀与第一手动泄压阀之间依次设有油口B2、B3，
所述油口B2通过管路依次设有油口B4、油口B5，所述油口B4连接安全阀，所述油口B5引出两路管路，一路依次连接有第六两位两通电磁阀、节流阀、减压阀和第三液压马达，另一路连接有第二手动泄压阀，两路管路在油口B6处汇合后伸入油箱，所述第三液压马达与第三发电机连接；
所述油口B3连接有压力表及压力传感器。
上述方案中，所述第一液压缸和第二液压缸均为双作用式液压缸。
上述方案中，所述第一液压缸和第二液压缸下油腔通过管路上分别设有油口A3、A4与分流集流阀连接。
上述方案中，所述第一液压整流桥包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀及第四单向阀，所述第一单向阀的出油口连接至油口C1、进油口连接至油口C3，所述第二单向阀的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C1，所述第三单向阀的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C2，所述第四单向阀的出油口连接至油口C2、进油口连接至油口C3。
上述方案中，所述第二液压整流桥包括第五单向阀、第六单向阀、第七单向阀及第八单向阀，所述第五单向阀的出油口连接至油口C6、进油口连接至油口C7，所述第六单向阀的出油口连接至油口C5、进油口连接至油口C7，所述第七单向阀的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C5，所述第八单向阀的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C6。
上述方案中，所述第一液压缸和第二液压缸均与路面固定，所述第一回位弹簧一端抵在减速带下方，另一端抵在第一液压缸顶部，所述第二回位弹簧一端抵在减速带下方，另一端抵在第二液压缸顶部。
上述方案中，所述第一两位两通电磁阀、第二两位两通电磁阀、第三两位两通电磁阀、第四两位两通电磁阀和第五两位两通电磁阀的通断电是通过减速带的车流量、车速确定的。
上述方案中，所述第六两位两通电磁阀的通断电是通过压力传感器的压力值确定的。
上述方案中，所述邮箱顶端设有加油口，内部设有液位计。
本发明由于采用了以上技术方案，具有以下优点：
(1)使用集分式和连续式发电相结合的减速带发电技术，可以根据车流量车速自动调整工作模式，使得减速带能量回收效率提高。
(2)连续发电模式使用液压整流桥，保证减速带上行和下行过程中，液压马达旋转方向不变，在充分回收减速带双向运动能量同时，可以提高发电机的发电效率。
(3)集分发电模块使用活塞式蓄能器储存减速带回收能量，通过压力传感器控制电磁阀开关进而进行发电，中间环节少，有效地提高了能量回收效率和发电效率。
附图说明
图1为本发明发电装置的总体结构示意图；
图2为减速带连续发电模式原理图；
图3为减速带连续发电模块液压整流桥工作原理图；
图4为减速带集分发电模式原理图。
图1至图4中编号对应部件：1-减速带，2-第一回位弹簧，3-第一液压缸，4-第一两位两通电磁阀，5-第二两位两通电磁阀，6-第一单向阀，7-第二单向阀，8-第三单向阀，9-第四单向阀，10-第一液压马达，11-第一发电机，12-第二发电机，13-第二液压马达，14-第三两位两通电磁阀，15-第四两位两通电磁阀，16-第二液压缸，17-分流集流阀，18-第九单向阀，19-第十单向阀，20-第五两位两通电磁阀，21-活塞式蓄能器，22-第一手动泄压阀，23-压力表，24-压力传感器，25-第六两位两通电磁阀，26-安全阀，27-节流阀，28-减压阀，29-第三液压马达，30-第三发电机，31-第二手动泄压阀，32-油箱，33-加油口，34-液位计，35-第五单向阀，36-第六单向阀，37-第七单向阀，38-第八单向阀，39-第二回位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，包括减速带换能模块、连续发电模块和集分发电模块。
减速带换能模块包括减速带1、第一回位弹簧2、第二回位弹簧39、第一液压缸3和第二液压缸16，减速带1左右两侧对称连接第一液压缸3、第二液压缸16的活塞杆，第一液压缸3和第二液压缸16均为双作用式液压缸；第一液压缸3和第二液压缸16均与路面固定，第一回位弹簧2一端抵在减速带1下方，另一端抵在第一液压缸3顶部，第二回位弹簧39一端抵在减速带1下方，另一端抵在第二液压缸16顶部。
连续发电模块包括第一液压整流桥、第二液压整流桥、第一液压马达10、第二液压马达13、第一发电机11及第二发电机12，第一液压缸3下油腔依次通过第二两位两通电磁阀5、第一液压整流桥与第二液压缸16上油腔连接，第二液压缸16下油腔依次通过第四两位两通电磁阀15、第二液压整流桥与第一液压缸3上油腔连接，第一液压整流桥、第二液压整流桥中分别连接有第一发电机11、第二发电机12，第一发电机11、第二发电机12分别连接第一液压马达10、第二液压马达13；第一液压缸3、第二液压缸16上油腔处的管路上分别设有油口A1、A2，分别用于连接第一两位两通电磁阀4、第三两位两通电磁阀14；
第一液压整流桥包括第一单向阀6、第二单向阀7、第三单向阀8及第四单向阀9，第一单向阀6的出油口连接至油口C1、进油口连接至油口C3，第二单向阀7的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C1，第三单向阀8的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C2，第四单向阀9的出油口连接至油口C2、进油口连接至油口C3；第二液压整流桥包括第五单向阀35、第六单向阀36、第七单向阀37及第八单向阀38，第五单向阀35的出油口连接至油口C6、进油口连接至油口C7，第六单向阀36的出油口连接至油口C5、进油口连接至油口C7，第七单向阀37的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C5，第八单向阀38的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C6。
集分发电模块包括蓄能的活塞式蓄能器21、显示蓄能器压力的压力表23、测量蓄能器压力的压力传感器24、第三液压马达29、第三发电机30及油箱32，第一液压缸3和第二液压缸16下油腔通过管路分别设有油口A3、A4与分流集流阀17连接，分流集流阀17与第九单向阀18出口连接，第九单向阀18入口连接油箱32；分流集流阀17与第九单向阀18之间设有油口B1，油口B1依次通过第十单向阀19、第五两位两通电磁阀20、第一手动泄压阀22与活塞式蓄能器21连接；
第五两位两通电磁阀20与第一手动泄压阀22之间依次设有油口B2、B3，油口B2通过管路依次设有油口B4、油口B5，油口B4连接安全阀26，油口B5引出两路管路，一路依次连接有第六两位两通电磁阀25、节流阀27、减压阀28(节流阀27和减压阀28用于调速)和第三液压马达29，另一路连接有第二手动泄压阀31，两路管路在油口B6处汇合后伸入油箱32，第三液压马达29与第三发电机30连接；油口B3连接有压力表23及压力传感器24；邮箱32顶端设有加油口33、内部设有液位计34；第二手动泄压阀31在第六两位两通电磁阀25失效的情况下使用。
第一两位两通电磁阀4、第二两位两通电磁阀5、第三两位两通电磁阀14、第四两位两通电磁阀15和第五两位两通电磁阀20的通断电是通过减速带1的车流量、车速确定的，第六两位两通电磁阀25的通断电是通过压力传感器24的压力值确定的。
油口A1-A4为液压缸油口，油口B1-B6为集分发电模块油口，油口C1-C8为整流桥油口。
一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置的工作过程为：
(1)连续发电模式：当第一两位两通电磁阀4、第三两位两通电磁阀14、第五两位两通电磁阀20处于关闭状态，第二两位两通电磁阀5、第四两位两通电磁阀15处于通电状态时，路面液压式减速带发电装置处于连续发电模式，该发电模式下装置的工作原理如图2所示。
该发电模式下装置工作原理是：减速带1下面左右两侧对称连接第一双作用液压缸3、第二双作用液压缸16的活塞杆，车辆驶过减速带1时，减速带1下行，第一液压缸3下油腔的油液在压力作用下，从第一液压缸3进入第一液压整流桥，第一液压马达10在油液作用下带动第一发电机11发电，从第一液压马达10出来的油液经过第一液压整流桥，到达第二液压缸16的上油腔；而第二液压缸16下油腔的油液在压力作用下，从第二液压缸16进入第二液压整流桥，第二液压马达13在油液作用下带动第二发电机12发电，从第二液压马达13出来的油液经过第二液压整流桥，到达第一液压缸3的上油腔，第二发电机12与第一发电机11同时发电。当减速带1在第一回位弹簧2的作用下上行，第二液压缸16上油腔油液在活塞作用下经过第一液压整流桥进入第一液压马达10，进而带动第一发电机11发电，从第一液压马达10流出油液经过第一液压整流桥流入第一液压缸3下油腔；同时第一液压缸3上油腔油液在活塞作用下经过第二液压整流桥进入第二液压马达13，进而带动第二发电机12发电，从第二液压马达13流出油液经过第二液压整流桥流入第二液压缸16下油腔，第二发电机12与第一发电机11同时发电。至此，完成了减速带1在车轮作用下下行和在第一回位弹簧2作用下上行的双向发电。
在该发电模式中，液压整流桥的作用是：当液压缸活塞下行，第一液压缸3下油腔油液经过第三单向阀8、第一液压马达10、第一单向阀6、第二液压缸16上油腔，此时第一液压马达10中油液的流入和流出方向如图3箭头所示；而当液压缸活塞上行，从第二液压缸16上油腔流出，经过第二单向阀7、第一液压马达10、第四单向阀9、第一液压缸3下油腔，流入和流出第一液压马达10的油液方向与液压缸活塞下行时方向一致；液压整流桥保证了减速带1在上行和下行过程中，第一液压马达10旋转方向不变，从而避免发电机因为液压马达旋转方向改变发电效率下降。
(2)集分发电模式：当第二两位两通电磁阀电磁阀5、第四两位两通电磁阀15关闭，电磁阀第一两位两通电磁阀4、第三两位两通电磁阀14、第五两位两通电磁阀20打开，路面液压式减速带发电装置处于集分发电模式，该发电模式下装置的工作原理如图4所示。
该发电模式下装置工作原理是：车辆通过减速带1时，对减速带1下方的第一液压缸3、第二液压缸16活塞杆产生作用力，活塞杆向下运动，进而第一液压缸3、第二液压缸16下油腔油液在压力作用下，经过第十单向阀19进入活塞式蓄能器21，此时发电油路中，第六两位两通电磁阀25是处于断电状态，油路断开，这是一次“集”油过程；当减速带1在第一回位弹簧2作用下向上运动，油箱32中油液经过第五单向阀18被吸入第一液压缸3、第二液压缸16下油腔，为下次蓄能器21蓄能做准备；车辆多次经过减速带1时，蓄能器21中压力不断升高，压力传感器24检测蓄能器压力，当其到达某一压力值(根据需求自行设定)时，第六两位两通电磁阀25通电，蓄能器21中高压油液经过节流阀27和减压阀28，进入第三液压马达29，最后带动第三发电机30发电，完成一次“分”油发电过程。该过程中，液压整流桥不工作。
所述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变形均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，包括减速带换能模块、连续发电模块和集分发电模块；
所述减速带换能模块包括减速带(1)、第一回位弹簧(2)、第二回位弹簧(39)、第一液压缸(3)和第二液压缸(16)，所述减速带(1)左右两侧对称连接第一液压缸(3)的活塞杆、第二液压缸(16)的活塞杆；
所述连续发电模块包括第一液压整流桥、第二液压整流桥、第一液压马达(10)、第二液压马达(13)、第一发电机(11)及第二发电机(12)；
所述第一液压缸(3)下油腔依次通过第二两位两通电磁阀(5)、第一液压整流桥与第二液压缸(16)上油腔连接，所述第二液压缸(16)下油腔依次通过第四两位两通电磁阀(15)、第二液压整流桥与第一液压缸(3)上油腔连接，所述第一液压整流桥、第二液压整流桥中分别连接有第一发电机(11)、第二发电机(12)，所述第一发电机(11)、第二发电机(12)分别连接第一液压马达(10)、第二液压马达(13)；所述第一液压缸(3)、第二液压缸(16)上油腔处的管路上分别设有油口A1、A2，分别用于连接第一两位两通电磁阀(4)、第三两位两通电磁阀(14)；
所述集分发电模块包括活塞式蓄能器(21)、压力表(23)、压力传感器(24)、第三液压马达(29)、第三发电机(30)及油箱(32)，
所述第一液压缸(3)和第二液压缸(16)下油腔通过管路连接分流集流阀(17)，所述分流集流阀(17)与第九单向阀(18)出口连接，所述第九单向阀(18)入口连接油箱(32)；所述分流集流阀(17)与第九单向阀(18)之间设有油口B1，油口B1依次通过第十单向阀(19)、第五两位两通电磁阀(20)、第一手动泄压阀(22)与活塞式蓄能器(21)连接；
所述第五两位两通电磁阀(20)与第一手动泄压阀(22)之间依次设有油口B2、B3，
所述油口B2通过管路依次设有油口B4、油口B5，所述油口B4连接安全阀(26)，所述油口B5引出两路管路，一路依次连接有第六两位两通电磁阀(25)、节流阀(27)、减压阀(28)和第三液压马达(29)，另一路连接有第二手动泄压阀(31)，两路管路在油口B6处汇合后伸入油箱(32)，所述第三液压马达(29)与第三发电机(30)连接；
所述油口B3连接有压力表(23)及压力传感器(24)。
2.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第一液压缸(3)和第二液压缸(16)均为双作用式液压缸。
3.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第一液压缸(3)和第二液压缸(16)下油腔通过管路上分别设有油口A3、A4与分流集流阀(17)连接。
4.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第一液压整流桥包括第一单向阀(6)、第二单向阀(7)、第三单向阀(8)及第四单向阀(9)，所述第一单向阀(6)的出油口连接至油口C1、进油口连接至油口C3，所述第二单向阀(7)的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C1，所述第三单向阀(8)的出油口连接至油口C4、进油口连接至油口C2，所述第四单向阀(9)的出油口连接至油口C2、进油口连接至油口C3。
5.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第二液压整流桥包括第五单向阀(35)、第六单向阀(36)、第七单向阀(37)及第八单向阀(38)，所述第五单向阀(35)的出油口连接至油口C6、进油口连接至油口C7，所述第六单向阀(36)的出油口连接至油口C5、进油口连接至油口C7，所述第七单向阀(37)的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C5，所述第八单向阀(38)的出油口连接至油口C8、进油口连接至油口C6。
6.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第一液压缸(3)和第二液压缸(16)均与路面固定，所述第一回位弹簧(2)一端抵在减速带(1)下方，另一端抵在第一液压缸(3)顶部，所述第二回位弹簧(39)一端抵在减速带(1)下方，另一端抵在第二液压缸(16)顶部。
7.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第一两位两通电磁阀(4)、第二两位两通电磁阀(5)、第三两位两通电磁阀(14)、第四两位两通电磁阀(15)和第五两位两通电磁阀(20)的通断电是通过减速带(1)的车流量和车速确定的。
8.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述第六两位两通电磁阀(25)的通断电是通过压力传感器(24)的压力值确定的。
9.根据权利要求1所述的一种集分式和连续式发电相结合的路面减速带发电装置，其特征在于，所述油箱(32)顶端设有加油口(33)、内部设有液位计(34)。
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