CN112709680A - 一种组合重力势能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发电装置技术领域,具体为一种组合重力势能发电装置,包括重力支架和电控箱,所述重力支架的下表面通过转轴转动安装有支撑架,所述重力支架的下表面两端均安装有做功连杆,所述做功连杆的底端固定连接有做功齿条,所述做功齿条外侧设置有超越离合器,所述超越离合器的外壁上设置有齿圈,所述齿圈与做功齿条相啮合。本装置是先通过外源供电启动双轴电机,用双轴电机很小的力量配合复位弹簧的大力量,一起拉动重力砣在轨道上来回运动,重力砣在运动过程中的重力迫使重力支架及轨道等结构有序的像跷跷板一样两头在上下不停的运动,利用这个重力的上下运动势能来驱动发电机发电。

Description

一种组合重力势能发电装置
技术领域
本发明涉及发电装置技术领域,具体为一种组合重力势能发电装置。
背景技术
随着时间的推移和社会的发展,人类大量的开采地下矿产资源,久而久之,地球的有限资源总会被挖空!而这些有限的石化能源在利用的过程中会释放大量的有害气体,污染人类的健康,破坏大自然的环境。
现代人类开发利用的太阳能与风能很难跟得上人类发展的需求,且太阳能有太阳时能发电,没有太阳时不能发电,使用寿命也短。风能同样是有风能发电无风就休息。
然而寻找更好更有实用价质更清洁的绿色能源是人类有必要去探索的新课题!而牛顿早就发现的万有引力,即重力、反重力是世界上取之不尽的新能源,他不受自然界的任何影响,更没有任何的排放与污染。
重力势能的大小是由地球地面上物体的相对位置决定,物体质量越大位置越高,那它做功的本领就会越大,重力势能就会越大。重力是一种永恒连续的可利用能源。目前利用重力来做功还处于未被完全开发的阶段,需进一步深入研究与开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合重力势能发电装置,以解决上述背景技术中提出的人类大量的开采地下矿产资源,地球的有限资源总会被挖空,目前利用重力来做功还处于未被完全开发的阶段的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种组合重力势能发电装置,包括重力支架和电控箱,所述重力支架的下表面通过转轴转动安装有支撑架,所述重力支架的下表面两端均安装有做功连杆,所述做功连杆的底端固定连接有做功齿条,所述做功齿条外侧设置有超越离合器,所述超越离合器的外壁上设置有齿圈,所述齿圈与做功齿条相啮合,所述超越离合器的内部安装有驱动轴,所述驱动轴与增速机构的输入端连接,所述增速机构的输出端与发电机的输入端连接,所述重力支架的内部设置有轨道,所述轨道的中部呈凸起状、两端呈弧形上扬状,所述轨道设置有两个,且两个轨道呈前后对应位置放置,两个所述轨道上均设置有滚滑轮,两个所述滚滑轮的内壁均嵌入有支撑轴承,两个所述支撑轴承之间转动连接有中心轴,所述中心轴的外壁上安装有重力砣,所述中心轴两端的相对两侧壁上均设置有复位弹簧,所述复位弹簧与重力支架的侧壁顶端固定连接,所述滚滑轮的外壁上环向开设有一个轨道槽和两个绳索槽,所述轨道槽卡在轨道上,所述重力支架左右侧壁的上端均安装有双轴电机,所述双轴电机的两个轴端部均安装有带盘,所述重力支架左右侧上端的前后部均设置有钢丝绳索,所述钢丝绳索的一端固定在重力支架上,所述钢丝绳索的另一端绕在带盘上,所述钢丝绳索绕在滚滑轮的一个绳索槽内,所述电控箱与两个双轴电机电性连接,所述电控箱对双轴电机工作方式控制。
优选的,所述做功齿条呈圆弧形状,且做功齿条圆弧的圆心在支撑架的转轴轴线上。
优选的,所述中心轴两端的相对两侧壁上均设置有连接挂扣,所述复位弹簧通过连接挂扣与中心轴连接。
优选的,所述重力砣位于两个轨道之间,由中心轴抬着重力砣运动。
优选的,所述轨道的上表面中部为轨道的最高点。
优选的,两个所述双轴电机通过两侧的钢丝绳索拉动滚滑轮和重力砣在轨道往复移动,两只滚滑轮抬着重力砣在轨道上往复运行。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本装置是先通过外源供电启动双轴电机,用双轴电机很小的力量配合复位弹簧的大力量,一起拉动重力砣在轨道上来回运动,重力砣在运动过程中的重力迫使重力支架及轨道等结构有序的像跷跷板一样两头在上下不停的运动,利用这个重力的上下运动势能来驱动发电机发电。利用两组以上或数组这样的装置有序的轮流配合驱动发电机连续运转而发电。重点优势是利用复位弹簧、重力砣在轨道下坡时的前进能量被复位弹簧所储存,另外柆动电机的牵引方法是使用了动滑轮的技巧,让重力砣在下坡时的力量倍增,这个倍增的力都被复位弹簧所储存,等待释放,这个时侯重力砣向下的重力(地球引力)没有变,重力支架及其上结构下压的重力势能没有变,重力砣只是被弹簧斜面而牵引,当另一只双轴电机启动后配合一下被拉长的复位弹簧就能让重力砣往上坡运动,这就是本发明的重要点,用很小的力牵引着重力砣运动,而重力砣在运动过程中产生了很大的重力势能,再利用这个重力势能驱动发电机发电。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明滚滑轮、重力砣的俯视结构示意图;
图3为本发明滚滑轮的俯视结构示意图;
图4为本发明双轴电机的俯视结构示意图;
图5为本发明重力砣运动时的结构示意图。
图中:1重力支架、2支撑架、3做功连杆、4做功齿条、5超越离合器、6驱动轴、7轨道、8滚滑轮、9中心轴、10支撑轴承、11连接挂扣、12绳索槽、13轨道槽、14复位弹簧、15钢丝绳索、16双轴电机、161带盘、17重力砣。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种组合重力势能发电装置,包括重力支架1和电控箱,所述重力支架1的下表面通过转轴转动安装有支撑架2,所述重力支架1的下表面两端均安装有做功连杆3,所述做功连杆3的底端固定连接有做功齿条4,所述做功齿条4外侧设置有超越离合器5,所述超越离合器5的外壁上设置有齿圈,所述齿圈与做功齿条4相啮合,所述超越离合器5的内部安装有驱动轴6,所述驱动轴6与增速机构的输入端连接,所述增速机构的输出端与发电机的输入端连接,所述重力支架1的内部设置有轨道7,所述轨道7的中部呈凸起状、两端呈弧形上扬状,所述轨道7设置有两个,且两个轨道7呈前后对应位置放置,两个所述轨道7上均设置有滚滑轮8,两个所述滚滑轮8的内壁均嵌入有支撑轴承10,两个所述支撑轴承10之间转动连接有中心轴9,所述中心轴9的外壁上安装有重力砣17,所述中心轴9两端的相对两侧壁上均设置有复位弹簧14,所述复位弹簧14与重力支架1的侧壁顶端固定连接,所述滚滑轮8的外壁上环向开设有一个轨道槽13和两个绳索槽12,所述轨道槽13卡在轨道7上,所述重力支架1左右侧壁的上端均安装有双轴电机16,所述双轴电机16的两个轴端部均安装有带盘161,所述重力支架1左右侧上端的前后部均设置有钢丝绳索15,所述钢丝绳索15的一端固定在重力支架1上,所述钢丝绳索15的另一端绕在带盘161上,所述钢丝绳索15绕在滚滑轮8的一个绳索槽12内,所述电控箱与两个双轴电机16电性连接,所述电控箱对双轴电机16工作方式控制。
进一步地,所述做功齿条4呈圆弧形状,且做功齿条4圆弧的圆心在支撑架2的转轴轴线上。
进一步地,所述中心轴9两端的相对两侧壁上均设置有连接挂扣11,所述复位弹簧14通过连接挂扣11与中心轴9连接。
进一步地,所述重力砣17位于两个轨道7之间,由中心轴9抬着重力砣17运动。
进一步地,所述轨道7的上表面中部为轨道7的最高点。
进一步地,两个所述双轴电机16通过两侧的钢丝绳索15拉动滚滑轮8和重力砣17在轨道7往复移动,两只滚滑轮8抬着重力砣17在轨道7上往复运行。
重力支架1上设有山字形的轨道7,重力陀17在山字形的轨道7上来回运动,有复位弹簧14对重力陀17牵引,重力陀17不会停留在山字形的轨道7的中心点上,如图5所示:右侧的双轴电机16在牵引,重力陀17此时是在轨道7上向右下运行,左侧的复位弹簧14开始被拉长,重力支架1的右端开始向下压下,连同右侧做功连杆3向下压去,行使重力势能传送给右侧做功齿条4,右侧做功齿条4咬合右侧超越离合器5转动,当重力陀17运行到重力支架1的右端接近轨道7的终点时,会有短暂的停留,待轨道7、重力支架1的右端下压到达下止点时,左边的双轴电机16开始启动,拖动重力陀17离开重力支架1的右端开始向重力支架1的左侧上坡运行,同时左侧的复位弹簧14开始收缩,由左侧的复位弹簧14与左边的双轴电机16一并拖动重力陀17沿着轨道7前行,这里上坡运行的力量主要靠左侧的复位弹簧14的收缩力,当重力陀17运行到中间位置时,轨道7又处于下坡的路段,左侧的复位弹簧14也做功结束,左边的双轴电机16继续牵引重力陀17向左,此时右侧的复位弹簧14开始被拉长,轨道7、重力支架1开始向重力支架1的左端倾斜,重力支架1、轨道7的左端开始向下压下去,左侧的做功连杆3开始带动做功齿条4做功,重力砣17继续前进直到移动至轨道7的左端,重力砣17稍有停留等待电控箱的下一个指令。轨道7、重力支架1下压到下止点,整个周期是重力砣17运行了一个来回,分别做两次的功。
实施例:
首先决定发电机的功率,现以20千瓦为例,电机选用低速永磁发电机(300转/20千瓦/400伏)。该发电机需要636.67nm(牛)才能推动满负荷运转。现以4单元(4组重力推动20千瓦)做分解,首先接通双轴电机16电源,这里的双轴电机16是1.5千瓦电机,拉动重力砣17在支撑架2位置开始向右移动,重力砣17为8吨重(包括滚滑轮8、中心轴9在内)。
复位弹簧14可以单根使用也可以几根并用,当重力砣17在下坡运行时将复位弹簧14垃长从而储存了反重力的能量,需要说明的是:复位弹簧14里储存的是两个能量,第一个能量是重力砣17在下坡时前进的动能与自身的重力势能,第二个能量是储存了双轴电机16牵引力的双倍能量。这里使用了动滑轮的原理,钢丝绳索15对滚滑轮8的拉动方式,也就是说:拉动的力是1公斤,经动滚滑轮8后就约等于两公斤的垃力,而时间上慢了一倍,因此不违背守恒定律,复位弹簧14储存了双轴电机16垃动的双倍的能量,等到重力砣17上坡时它就会释放这一储存的能量,将数吨位级的重力砣17从斜坡的下端拉上来。
在上述8吨的重力砣17加上重力支架1、轨道7的半身重量同时加压在做功连杆3上进行下行运动,运动的距离(上下)由设计重力支架1参数而定,这里本设计为1.4米,超越离合器5的齿圈的直径为350MM,按公式计算超越离合器5的扭矩输出为13720牛,转速在20左右,由于20转不能推动该发电机,必须增速到300转,再按公式增速机构增速后的扭矩为914.66牛,足以推动20千瓦(636.67牛)发电。按4单元(四组本方案)需要八只1.5千瓦的双轴电机16,而八台双轴电机16是轮流工作即4台工作4台休息,实际是4台工作,按1.5千瓦4台双轴电机16计算,等于6千瓦工作,本装置为发电机20千瓦,自损耗电6千瓦,还剩14千瓦可输出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明;因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种组合重力势能发电装置,包括重力支架(1)和电控箱,其特征在于:所述重力支架(1)的下表面通过转轴转动安装有支撑架(2),所述重力支架(1)的下表面两端均安装有做功连杆(3),所述做功连杆(3)的底端固定连接有做功齿条(4),所述做功齿条(4)外侧设置有超越离合器(5),所述超越离合器(5)的外壁上设置有齿圈,所述齿圈与做功齿条(4)相啮合,所述超越离合器(5)的内部安装有驱动轴(6),所述驱动轴(6)与增速机构的输入端连接,所述增速机构的输出端与发电机的输入端连接,所述重力支架(1)的内部设置有轨道(7),所述轨道(7)的中部呈凸起状、两端呈弧形上扬状,所述轨道(7)设置有两个,且两个轨道(7)呈前后对应位置放置,两个所述轨道(7)上均设置有滚滑轮(8),两个所述滚滑轮(8)的内壁均嵌入有支撑轴承(10),两个所述支撑轴承(10)之间转动连接有中心轴(9),所述中心轴(9)的外壁上安装有重力砣(17),所述中心轴(9)两端的相对两侧壁上均设置有复位弹簧(14),所述复位弹簧(14)与重力支架(1)的侧壁顶端固定连接,所述滚滑轮(8)的外壁上环向开设有一个轨道槽(13)和两个绳索槽(12),所述轨道槽(13)卡在轨道(7)上,所述重力支架(1)左右侧壁的上端均安装有双轴电机(16),所述双轴电机(16)的两个轴端部均安装有带盘(161),所述重力支架(1)左右侧上端的前后部均设置有钢丝绳索(15),所述钢丝绳索(15)的一端固定在重力支架(1)上,所述钢丝绳索(15)的另一端绕在带盘(161)上,所述钢丝绳索(15)绕在滚滑轮(8)的一个绳索槽(12)内,所述电控箱与两个双轴电机(16)电性连接,所述电控箱对双轴电机(16)工作方式控制。
2.根据权利要求1所述的一种组合重力势能发电装置,其特征在于:所述做功齿条(4)呈圆弧形状,且做功齿条(4)圆弧的圆心在支撑架(2)的转轴轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种组合重力势能发电装置,其特征在于:所述中心轴(9)两端的相对两侧壁上均设置有连接挂扣(11),所述复位弹簧(14)通过连接挂扣(11)与中心轴(9)连接。
4.根据权利要求1所述的一种组合重力势能发电装置,其特征在于:所述重力砣(17)位于两个轨道(7)之间,由中心轴(9)抬着重力砣(17)运动。
5.根据权利要求1所述的一种组合重力势能发电装置,其特征在于:所述轨道(7)的上表面中部为轨道(7)的最高点。
6.根据权利要求1所述的一种组合重力势能发电装置,其特征在于:两个所述双轴电机(16)通过两侧的钢丝绳索(15)拉动滚滑轮(8)和重力砣(17)在轨道(7)往复移动,两只滚滑轮(8)抬着重力砣(17)在轨道(7)上往复运行。
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