CN110925152A - 一种拌合楼能量回收用发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种拌合楼能量回收用发电装置，包括机架，机架上转动连接有位于拌合楼卸料口下方的转轴，转轴的侧壁上固定连接有挡板，转轴能在卸料口排出的混合物料的作用下发生转动；转轴的一端连接有发电机，转轴的另一端设置有用于控制转轴转动速度的控制件，机架上设有与发电机连接的电能存储设备。本发明中，将由拌合楼卸料口下落混合物料的重力势能转换为电能，并利用电能存储设备将电能收集存储，解决了现有技术中下落的混合物料下落到卡车上时容易对卡车造成损伤的问题，同时将能量回收转换为电能重新使用，降低了工厂的经济成本。

Description

一种拌合楼能量回收用发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，特别涉及一种拌合楼能量回收用发电装置。

背景技术

道路建设需要大量的石子和沥青混合物料，这些物料在工厂的拌合楼(大型加热搅拌装置)里进行加热并搅拌均匀，然后分批卸载到卡车上，再由卡车运送到施工的道路上摊铺。由于道路建设时需要大量的混合物料，因此一个拌合楼每年通常要加工几十万吨物料，而在混合物料被卸载到运送用的卡车上时，由于拌合楼的卸料口与卡车的车厢之间存在垂直落差，因此混合物料下落到卡车的车厢上时，混合物料的重力势能转化为动能，使得混合物料对卡车产生强烈冲击，造成卡车的减振装置和轮胎受到不同程度的损伤，使得卡车维修成本增加。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种拌合楼能量回收用发电装置，解决了现有技术中拌合楼卸料口处下落的混合物料容易对卡车造成损伤的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种拌合楼能量回收用发电装置，包括机架，机架上转动连接有位于拌合楼卸料口下方的转轴，转轴的侧壁上固定连接有挡板，转轴能在卸料口排出的混合物料的作用下发生转动；转轴的一端连接有发电机，机架上设有与发电机连接的电能存储设备。

申请人发现，虽然拌合楼卸料口处下落的混合物料对卡车造成严重损伤，但是目前尚未有对应的技术方案来很好地解决这一问题，与此同时，拌合楼内每年损耗的能量巨大，而目前拌合楼的建设已经形成一定的标准体系，例如现行国标《中华人民共和国国家标准:混凝土搅拌站(楼)(GB/T 10171-2005)》就对搅拌站的主参数系列等进行了规定，因此拌合楼的结构相对稳定，为了解决混合物料对卡车造成损伤的问题，申请人曾尝试对卸料口的结构进行改进，以改变卸料口与卡车之间的落差距离，但是混合物料在落入卡车时仍然具有较大冲击，经过不断思考解决方案，结合混合物料下落时巨大的能量被白白浪费，申请人最终认为可以合理回收利用混合物料的动能，将其用于发电，由于混合物料的动能用于发电，使得其对卡车的冲击极大减小，因此采用合理结构对混合物料能量进行回收利用，不但能够使卡车的损伤程度减小，还能回收能量，有效地解决了现有技术的问题。

本发明的原理是：转轴设置在拌合楼卸料口的下方，转轴上固定连接有挡板，挡板的下方设有供卡车通过的空间，使得卡车能够通过挡板下方并承接挡板处下落的混合物料；卸料口下落的混合物料在下落过程中会撞击到挡板上，挡板在混合物料撞击下发生转动，从而使转轴在机架上转动，转轴带动发电机转动，从而驱动发电机发电，且发电机发电产生的电能存储在电能存储设备中，存储在电能存储设备中的电能可以反向用于拌合楼以及卡车使用，从而使产生的电能得到合理利用；由于挡板的阻挡作用，使得混合物料在落到卡车上时动能极大地减小，从而使得卡车受到的冲击力减小，避免卡车的减振装置以及轮胎受到冲击而容易损坏。

采用上述方案的优点是：

1.能有效降低混合物料对卡车造成的损伤：相比于现有技术中混合物料直接由卸料口落到卡车上，混合物料对卡车的冲击较大，使得卡车的减振装置以及轮胎等受到损伤。本申请中，可以将卡车停放至挡板下方，由于挡板的阻挡减速作用，使得混合物料在落到卡车上时动能极大地减小，从而使得卡车受到冲击减小，卡车受到损伤极大地减小，使得卡车的维修费用以及轮胎更换费用大大降低，从而极大地节约成本。

2.能够有效实现能量回收：相比于现有技术中混合物料落到卡车上时，混合物料巨大的动能冲击卡车而白白浪费。本申请中，设置挡板和转轴，使混合物料下落时巨大的动能转换为转轴转动的动能，从而使转轴带动发电机进行发电，实现对浪费能量的有效回收。

3.节约工厂的成本：本申请中发电机产生的电能被存储在电能存储设备中，可以直接将电能存储设备中存储的电能用于工厂的生产活动中，从而节约工厂的生产成本；同时，由于本申请中对浪费能量的合理回收，使得工厂能源利用效率提升，鉴于我国道路建设的基数特别大，利用本申请中技术方案，减少了化石能源的消耗以及排放，可以减少对大气的污染，对环境保护能够起到促进作用。

4.降低卡车安全事故的概率：本申请中发电装置的设置，使得卡车受到损伤极大地减小，从而使卡车的运行更加稳定、安全，相比于未设置本方案中的发电装置之前，能够有效减少卡车发生安全事故的概率。

5.发电场所不受限制：相比于现有技术中发电系统，例如风力发电、水力发电以及太阳能发电，其发电场所均受到一定的限制，比如水力发电对地形和水源都有一定要求。本申请中，只要在建设拌合楼的地点，均能采用本发电装置进行发电，其发电的场所不受环境因素的影响。

进一步，限位机构包括能够阻挡部分混合物料落向挡板的防护罩，防护罩位于转轴的一侧且防护罩对挡板旋转空间中位于转轴一侧的旋转空间进行遮挡。

相比于转轴和卸料口之间没有任何遮挡物遮挡，卸料口下落的混合物料在落向挡板时位置不固定，可能落到转轴两侧的挡板上，而转轴转动过程中，要求转轴的转动方向稳定(即单向转动)，因此转轴一侧的挡板在混合物料冲击力作用下向下转动时，转轴另一侧的挡板会向上回转，当卸料口落下的混合物料下落位置不稳定时，部分混合物料可能冲击到向上回转的挡板，使得转轴的单向转动受阻，造成转轴发电效率降低，甚至是转轴无法转动而造成无法发电。本方案中，为了保证发电机能够正常发电，在卸料口和挡板之间设置防护罩，防护罩对于转轴上方的部分空间进行遮挡，防止混合物料下落到防护罩遮挡空间而阻碍转轴转动，为了使转轴能够单向转动，转轴受到挡板综合力矩始终是偏向转轴的一侧，本申请中，必须使转轴受到综合力矩偏向防护罩未遮挡的一侧，因此本方案中，防护罩位于转轴的一侧且防护罩对挡板旋转空间中位于转轴一侧的旋转空间进行遮挡，从而使得挡板在远离防护罩的一侧受到混合物料的冲击力合力大于挡板在靠近保护罩一侧受到的冲击力，从而使转轴受到挡板最终力矩始终使得转轴单向转动，保证发电机的发电操作的顺利进行。

进一步，挡板的数量为若干，若干挡板沿着转轴的轴向均匀排布。

在转轴上设置若干的挡板，且若干挡板沿着转轴的轴向均匀分布，使得混合物料下落时能够与挡板更加充分和均匀地接触，从而使转轴的转动更加平稳和匀速，有利于发电机的顺利发电。

进一步，挡板沿着转轴的轴向呈螺旋状排布，且在转轴任一径向截面上挡板数量不少于三个。

相比于挡板沿着转轴的轴向呈直线分布，以及挡板沿着转轴的周向呈“米”字型排布，虽然挡板在混合物料的冲击作用下也会驱使转轴转动，且这样的设置方式使得转轴更加容易加工制造，但是在挡板驱动转轴转动时转轴的受力不均，使得转轴的转速不均匀。本方案中，更优地，挡板沿着转轴的轴向呈螺旋状排布，使得转轴实时受到挡板的作用力更加均匀，从而使转轴匀速转动，同时在转轴任一径向截面上挡板的数量不少于三个，以保证转轴转动过程中转轴沿轴向方向上各段位置受力均匀，使得转轴能够匀速转动，从而使发电机稳定发电。

进一步，挡板的横截面包括圆形、方形以及椭圆形的一种和/或多种组合。

将挡板的横截面设置为圆形、方形或者椭圆形，以便混合物料与挡板充分接触，同时还能使挡板保证一定的刚度，防止挡板受到混合物料的冲击而轻易发生变形。

进一步，机架上设有与发电机连接的电能存储设备。

在机架上设置电能储存设备，利用电能储存设备将发电机产生的电能收集储存，方便工厂或者卡车从电能储存设备中获取到发电机的发电，从而减少工厂的耗电成本。

进一步，发电机与电能存储设备之间设有计量仪。

在发电机与电能存储设备之间设置计量仪，方便对发电机的发电量进行统计和记录。

进一步，电能存储设备包括蓄电池和锂电池的一种或者两种组合使用。

由于本申请中发电机发电量不是特别大且发电处于不连续状态，因此电能存储设备采用蓄电池或者锂电池，蓄电池成本低而锂电池的存储电量大，工厂可以根据自身情况合理选择电能存储设备。

进一步，转动轴处设有速度检测单元，机架上设有与速度检测单元电连接的控制器，卸料口处设有受控制器控制的流量开关。

相比于混合物料的流量不受控制，造成转轴的转速大小无法得到控制，本方案中，更优地，在转轴处设置速度检测单元，对转轴的实时转动速度进行检测，并将检测结果发送给控制器，控制器根据转轴的实时转速判定转轴转动是否符合设定值，在转轴转速未达到设定值时，控制器控制流量开关对卸料口的卸料量进行调控，从而使转轴的转速处于相对稳定且合理的范围内，使发电机更加地稳定发电。

进一步，防护罩上方固定连接有导流板。

利用导流板将由卸料口处落下的混合物料导流到挡板上方，一方面防止混合物料下落时落到卡车外部而造成混合物料的浪费，同时还能使所有的混合物料在导流板的导流作用下落向挡板，从而使挡板能够高效地将所有混合物料的动能转换为电能。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种拌合楼能量回收用发电装置的示意图。

图2为图1中沿A-A的剖视图。

图3为本发明实施例二中一种拌合楼能量回收用发电装置的示意图。

图4为本发明实施例三中一种拌合楼能量回收用发电装置的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支架1、转轴2、卸料口3、挡板4、防护罩5、发电机6、锂电池7、计量仪8、控制器9、转速传感器10、流量开关11、导流板12。

实施例一

实施例一基本如图1和图2所示，一种拌合楼能量回收用发电装置，包括支架1，支架1上通过轴承转动连接有横向水平设置的转轴2，转轴2位于拌合楼的卸料口3下方。

结合图1和图2所示，转轴2的侧壁上焊接有挡板4，挡板4的下方设有供卡车通过的空间，挡板4沿转轴2的径向设置，挡板4的横截面呈方形、长度为两米，使得挡板4呈具有光滑外壁的长板状，整个转轴2侧壁上设置有八排挡板4，每排包括多个挡板4，且八排挡板4沿着转轴2的周向均匀分布而排列成“米”字型。当混合物料由卸料口3向下掉落时会与挡板4接触，由于混合物料在向下掉落过程中重力势能转换为动能，使得混合物料与挡板4发生碰撞前具有较大的运动速度，当混合物料与挡板4接触后，混合物料的部分动能转换为挡板4转动的能量，从而使得挡板4在混合物料的冲击力作用下受到冲击力，且挡板4将受到的冲击力传递至转轴2，转轴2在受到挡板4作用力下发生转动。

如图2所示，机架上通过螺栓固定连接有防护罩5，防护罩5位于挡板4和卸料口3之间，如图2所示，防护罩5的右侧端面与转轴2的轴线位于同一竖直平面内，使得防护罩5可以对图2中转轴2轴线左侧的空间形成遮挡，当混合物料由卸料口3下落时，混合物料只能落到转轴2轴线右侧空间内，从而使得转轴2右侧挡板4始终能够接收到有卸料口3处掉落的混合物料，在混合物料与挡板4接触时，挡板4会受到混合物料的冲击作用而受到冲击力，使得转轴2右侧挡板4对转轴2传递作用力而使转轴2顺时针转动；当挡板4转动到转轴2左侧时，由于防护罩5的遮挡保护作用，使得位于转轴2左侧的挡板4只能空转而无法接受到混合物料下落而产生冲击力，从而保证转轴2和挡板4在受到混合物料作用时只能顺时针转动(即单向转动)，同时，由于防护罩5对位于转轴2左侧的挡板4进行遮挡保护，使得挡板4上粘附的混合物料在自身重力作用下向下掉落到卡车内。

如图1所示，机架右侧上通过螺栓固定连接有发电机6，发电机6的输入轴和转轴2之间通过联轴器固定连接，且发电机6与转轴2之间设置有齿轮变速箱(图中未画出)，使得转轴2单向转动时将带动发电机6内转子稳定转动而发电；同时，在机架上设有电能存储设备，本实施例中，电能存储设备包括通过螺钉固定连接于机架上的锂电池7，锂电池7与发电机6之间电连接，利用锂电池7将发电机6产生的电能进行存储，为了方便统计和记录发电机6的发电量，在发电机6和锂电池7之间连接有计量仪8，利用计量仪8对发电机6的发电量进行精准统计。

如图1所示，机架左侧上通过螺钉固定连接有控制器9，机架上通过螺丝固定连接有用于测量转轴2转速的速度检测单元，本实施例中，速度检测单元包括通过螺钉固定连接于机架上的转速传感器10，转速传感器10可采用Fluke品牌的型号为TM5641的转速传感器，同时在卸料口3处安装流量开关11，本实施例中流量开关11可采用凯德斯品牌的型号为B400的库底卸料阀，对应地，控制器9可采用DKJ电动执行器，流量开关11与控制器9电连接，使得流量开关11的控制与转速传感器10对应起来，通过控制器9合理控制混合物料的卸料速度，从而保证转轴2的转速被控制在60转/分的范围内，然后通过变速箱变速，使发电机6内转子转速保持在选用的发电机的最佳转速范围内(例如几百千瓦的发电机转速通常在1000-10000转/分的范围内)，实现发电机6的稳定发电。

具体实施过程如下：

利用本装置发电时，将卡车行驶至转轴2下方，转轴2与卡车之间留有挡板4转动的空间，利用控制器9控制流量开关11打开卸料阀，拌合楼中已经混合均匀的混合物料经导流管或者其他导流部件导流后由卸料口3流出，流出卸料口3的混合物料垂直下落到如图2中转轴2右侧的挡板4上，混合物料在下落过程中重力势能转换为动能，在与挡板4碰撞过程中，混合物料的绝大部分动能转换为挡板4的动能，使得挡板4带动转轴2一起转动，转轴2进一步带动发电机6的转子转动，使发电机6发电，发电机6产生的电能传递至锂电池7被存储，同时，计量仪8对发电机6产生电能进行统计和记录。

由于挡板4对混合物料的阻挡作用，使得混合物料掉落到卡车上时动能极大地减小，从而避免混合物料落在卡车上时对卡车造成强烈的冲击，降低卡车振动装置的磨损以及减少轮胎损坏的情况，从而降低卡车维修成本，提升卡车的稳定运行；同时被存储于锂电池7内的电能可以直接用于工厂的生产以及供卡车使用，进一步节约工厂的成本。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于：如图3所示，转轴2的侧壁上挡板4一共设置有四排，每排包括多个挡板4，每排挡板4沿着转轴2轴向呈螺旋状排布，这种排布方式相比于实施例一中挡板4排布而言，本实施例中转轴2的加工以及挡板4的安装相对来说更加复杂，但是根据本实施例中挡板4的排列方式，可以使挡板4在与混合物料接触时不是按照实施例一中整排挡板4同时同步与混合物料接触，本实施例中同一排的挡板4在转轴2转动过程中，相邻两块挡板4先后依次与混合物料接触，使得同一排挡板4对转轴2的作用力是连续的，依靠转轴2侧壁固定的四排挡板4，使得转轴2转动时转轴2受力更加均匀，转轴2的转动速度也更加容易保持稳定匀速转动，从而提升发电的稳定性。

与此同时，挡板4的横截面呈圆形、长度为两米，使得挡板4呈具有光滑外壁的圆柱形，当混合物料由卸料口3向下掉落时会与挡板4接触，挡板4具有光滑、弧形的外壁，使得混合物料容易与挡板4脱离，且混合物料中混有碎石等颗粒状固体物料，在混合物料与挡板4接触撞击时，碎石等颗粒状固体物料受到挡板4冲击而与挡板4分离，进一步提升混合物料脱离挡板4的概率，从而使得挡板4具有较强的自清洁能力。

实施例三

实施例三与实施例二的区别在于：如图4所示，转轴2数量为五根，五根转轴2相互平行设置且位于一排，每根转轴2上对应设置有挡板4和防护罩5，本实施例中挡板4的长度可以设置为一米；卸料口3位于五根转轴2的上方，为了保证由卸料口3处向下排出的混合物料都能够与挡板4接触而不会落在防护罩5的顶端，本实施例中，在防护罩5的顶端固定连接有多块倾斜设置的导流板12，相邻两块导流板12将卸料口3处落下的混合物料导流到其下方转轴2的右侧，使得所有混合物料都能与挡板4接触，提升混合物料下落过程中重力势能转换为电能的效率，采用这种设置方式，可以使得卡车上方有多个位置进行同时装车，提升混合物料的装车效率。

同时，本实施例中，在卸料口3与卡车之间距离合适的情况下，还可以在竖向上设置多根转轴2(图中未画出)，且上下相邻两层转轴2上挡板4的螺旋排布的方向相反，使得在同一竖直方向有多层挡板4对混合物料进行阻挡，从而提升混合物料能量的回收效率。

实施例四

实施例四与实施例二或实施例三的区别在于，挡板可以为单独的一块螺旋板，螺旋板通过螺钉固定连接在转轴2上，当混合物料落在螺旋板上时，也能带动转轴2转动而实现发电功能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种拌合楼能量回收用发电装置，包括机架，其特征在于：所述机架上转动连接有位于拌合楼卸料口下方的转轴，所述转轴的侧壁上固定连接有挡板，所述转轴和卸料口之间设有使转轴在混合物料的作用下发生单向转动的限位机构；所述转轴的一端连接有发电机。

2.根据权利要求1所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述限位机构包括能够阻挡部分混合物料落向挡板的防护罩，所述防护罩位于转轴的一侧且防护罩对挡板旋转空间中位于转轴一侧的旋转空间进行遮挡。

3.根据权利要求2所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述挡板的数量为若干，若干挡板沿着转轴的轴向均匀排布。

4.根据权利要求3所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述挡板沿着转轴的轴向呈螺旋状排布，且在转轴任一径向截面上挡板数量不少于三个。

5.根据权利要求4所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述挡板的横截面包括圆形、方形以及椭圆形的一种和/或多种组合。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述机架上设有与发电机连接的电能存储设备。

7.根据权利要求6所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述发电机与电能存储设备之间设有计量仪。

8.根据权利要求7所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述电能存储设备包括蓄电池和锂电池的一种或者两种组合使用。

9.根据权利要求8所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述转动轴处设有速度检测单元，所述机架上设有与速度检测单元电连接的控制器，所述卸料口处设有受控制器控制的流量开关。

10.根据权利要求2-5或7-9任意一项所述的一种拌合楼能量回收用发电装置，其特征在于：所述防护罩上方固定连接有导流板。

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