CN114257119A - 皮带运输机能量收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皮带运输机能量收集装置，所述能量收集装置包括托辊组件和至少一个能量收集组件，所述托辊组件适于安装在皮带输送机上，所述能量收集组件包括两个电极和导电部，所述电极与所述导电部相连，所述导电部与处理电路相连，所述电极和所述导电部均与所述托辊组件相连，且两个所述电极均设在所述托辊组件的外周面上。本发明实施例的皮带输送机能量收集装置，在不额外增加皮带运输整体系统能耗的前提下，将皮带运输过程中没有利用到的能量重新收集起来，避免了能源的浪费，实用性强。

Description

皮带运输机能量收集装置

技术领域

本发明涉及能量回收技术领域，尤其涉及一种皮带输送机能量收集装置。

背景技术

皮带运输是矿井下以及选煤厂内煤炭运输的主要运输方法，在皮带运输过程中，皮带一般由电动机牵引的主动轮带动，在皮带中间位置安装有大量从动托辊。从动托辊受到皮带的摩擦力，发生转动，在减小皮带运行摩擦力的同时起到支撑皮带的作用，维持皮带的稳定运行，在皮带运输过程中，皮带托辊的转动速率在300～500rpm之间，存在部分耗散的能量。在一定程度上造成了能源的浪费，因此出现了许多针对皮带输送机的能量回收装置。

相关技术中，针对皮带输送机的能量回收方法均为基于电磁发电机的发电方法，在皮带运输过程中，由电动机牵引的主动轮带动皮带运动，托辊受到来自皮带的摩擦力发生旋转，再由安装在托辊上的发电机将托辊转动的机械能转化为电能利用。实际上托辊内发电机所采集的托辊转动机械能来源于皮带电动机牵引主动轮耗费的电能，而且由于电磁发电机存在电磁阻尼，使皮带运输系统的运行阻力增大，同时更加复杂的机械结构带来了更多的机械摩擦，托辊发电机产生的电能小于皮带主动牵引电动机耗费的电能，皮带运输系统整体能耗增大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种不会增加输送机能耗的皮带输送机能量收集装置。

本发明实施例的皮带输送机能量收集装置包括托辊组件和至少一个能量收集组件，所述托辊组件适于安装在皮带输送机上，所述能量收集组件包括两个电极和导电部，所述电极与所述导电部相连，所述导电部与处理电路相连，所述电极和所述导电部均与所述托辊组件相连，且两个所述电极均设在所述托辊组件的外周面上。

本发明实施例的皮带输送机能量收集装置，在不额外增加皮带运输整体系统能耗的前提下，将皮带运输过程中没有利用到的能量重新收集起来，避免了能源的浪费，实用性强。

在一些实施例中，所述托辊组件包括转轴和滚筒，所述滚筒通过轴承可转动地安装在所述转轴上，所述电极设在所述滚筒上，所述导电部与所述滚筒相连。

在一些实施例中，所述能量收集组件包括第一能量收集组件和第二能量收集组件，所述第一能量收集组件包括两个第一电极和第一导电部，两个所述第一电极相对设置在所述滚筒的外周面上，所述第一导电部设在所述滚筒长度方向上的一端，所述第二能量收集组件包括两个第二电极和第二导电部，两个所述第二电极相对设置在所述滚筒的外周面上，所述第二导电部设在所述滚筒长度方向上的另一端。

在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为横截面形状为弧形的弧形板，所述第一电极和所述第二电极沿所述滚筒的周向依次交替排布。

在一些实施例中，相邻的所述第一电极和所述第二电极之间具有间隙。

在一些实施例中，所述滚筒内部中空，所述第一导电部和所述第二导电部均设在所述滚筒内。

在一些实施例中，所述第一导电部包括第一套筒和和第一导电滑环，所述第一套筒和所述第一导电滑环均套设在所述转轴上，所述第一导电滑环位于所述第一套筒内，所述第一导电滑环至少部分与所述第一套筒相接触；所述第二导电部包括第二套筒和和第二导电滑环，所述第二套筒和所述第二导电滑环均套设在所述转轴上，所述第二导电滑环位于所述第二套筒内，所述第二导电滑环至少部分与所述第二套筒相接触。

在一些实施例中，所述第一套筒与所述第一电极导线连接，所述第一导电滑环与处理电路导线连接；所述第二套筒与所述第二电极导线连接，所述第二导电滑环与处理电路导线连接。

在一些实施例中，所述托辊组件还包括端盖，所述端盖封堵在所述滚筒的两端，所述端盖上设有供所述转轴通过的转轴孔和供导线通过的导线孔。

在一些实施例中，所述滚筒为绝缘滚筒。

附图说明

图1是本发明实施例的皮带输送机能量收集装置的示意图；

图2是本发明实施例的皮带输送机能量收集装置的爆炸图；

图3是本发明实施例的皮带输送机能量收集装置的剖视图；

图4是本发明实施例的皮带输送机能量收集装置发电过程示意图。

附图标记：

能量收集装置100，转轴101，滚筒102，第一电极103，第一套筒104，第一导电滑环105，第二电极106，第二套筒107，第二导电滑环108，轴承109，端盖110，处理电路111，皮带200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图描述本发明实施例的皮带输送机能量收集装置100。

如图1-图3所示，本发明实施例的皮带输送机能量收集装置100包括托辊组件和至少一个能量收集组件，托辊组件可安装在皮带输送机上并作为皮带输送机的从动辊，托辊组件受到皮带200的摩擦力，发生转动，在减小皮带200运行摩擦力的同时起到支撑皮带200的作用，维持皮带200的稳定运行。

能量收集组件包括两个电极和导电部，电极与导电部相连，导电部与处理电路111相连，电极和导电部均与托辊组件相连，且两个电极均设在托辊组件的外周面上，电极产生的电流通过导电部与外部的处理电路111相连，经过整流滤波后进行存储或直接利用。

需要说明的是，传统的电磁式发电机在工作过程中存在电磁阻尼，会使皮带运输系统的运行阻力增大，同时更加复杂的机械结构带来了更多的机械摩擦，皮带运输系统整体能耗增大。而本发明实施例是基于摩擦纳米发电机原理设计的，优势在于收集托辊旋转能量的同时，不增加新的运动阻力的皮带运输机托辊能量收集装置100。

具体的发电过程如图4所示，皮带输送机启动后，皮带200由主动轮带动运动，皮带200内表面与托辊组件表面产生摩擦，带动托辊组件转动的同时发生摩擦起电，在皮带200表面带有负电荷，电极带有正电荷。由于在皮带200运输过程中，皮带200不断与多个托辊发生摩擦，在空气中耗散的电荷可以得到及时的补充，皮带200上的电荷量相对稳定。受皮带200表面电荷静电感应作用两组电极上产生感生电荷，在托辊组件转动过程中，两组电极与皮带200的相对距离发生变化，电极上的感生电荷交替增加和减少，在两组电极之间产生电荷转移，将转动过程中的机械能转化为电能，并且根据产生电能的情况还可以监测皮带200的运行速度。

本发明实施例的皮带输送机能量收集装置100，在增加皮带运输整体系统能耗的前提下，将皮带运输过程中没有利用到的能量重新收集起来，避免了能源的浪费，实用性强。

在一些实施例中，托辊组件包括转轴101和滚筒102，滚筒102通过轴承109可转动地安装在转轴101上，转轴101安装在皮带输送机上，电极设在滚筒102的外周面上，导电部与滚筒102相连，并且滚筒102的内部为中空结构，第一导电部和第二导电部均设在滚筒102内，电机产生的电能通过设在滚筒102上的导电部输送至处理电路111。

此外，托辊组件还包括端盖110，端盖110封堵在滚筒102的两端，端盖110上设有供转轴101通过的转轴101孔和供导线通过的导线孔。

需要说明的是，托辊组件中的滚筒102绝缘滚筒102，即，滚筒102的材料为绝缘材料，或者对滚筒102进行绝缘处理，例如包覆绝缘外皮，以使滚筒102与导电部和电极之间不导电。

在一些实施例中，能量收集装置100的数量可以为一个、两个、四个、八个等，每一个能量收集装置100均包括两个电极，且同一个能量收集装置100的两个电极相对设置在滚筒102的外周面上。

优选地，本发明实施例中的能量收集组件为两个，分别为第一能量收集组件和第二能量收集组件，其中，第一能量收集组件包括两个第一电极103和第一导电部，两个第一电极103相对设置在滚筒102的外周面上，第一导电部设在滚筒102长度方向上的一端；第二能量收集组件包括两个第二电极106和第二导电部，两个第二电极106相对设置在滚筒102的外周面上，第二导电部设在滚筒102长度方向上的另一端。

具体地，第一电极103和第二电极106均为横截面形状为弧形的弧形板，任一电极的横截面形状大体上均为四分之一圆弧，第一电极103和第二电极106沿滚筒102的周向依次交替排布，即，两个能量收集组件的电极在滚筒102的外周面排布的顺序为第一电极103-第二电极106-第一电极103-第二电极106。

需要说明的是，当能量收集组件为一个时，滚筒102的外周面上仅设有两个电极，两个电极的横截面形状大体上均为半圆弧，同样地，当能量收集组件为四个时，电极的数量为八个，任一电极的横截面形状大体上均为八分之一圆弧，其他情况在此不再一一列举。

进一步地，相邻的第一电极103和第二电极106之间具有间隙，换言之，相邻的两个电极之间互不接触，如此设置，是为了避免电极之间相互导电。

在一些实施例中，第一导电部包括第一套筒104和和第一导电滑环105，第一套筒104和第一导电滑环105均套设在转轴101上，第一导电滑环105位于第一套筒104内并与第一套筒104导线连接，第一套筒104用于与第一电极103相连，第一导电滑环105用于与处理电路111相连。

同样地，第二导电部包括第二套筒107和和第二导电滑环108，第二套筒107和第二导电滑环108均套设在转轴101上，第二导电滑环108位于第二套筒107内并与第二套筒107导线连接，第二套筒107用于与第二电极106相连，第二导电滑环108用于与处理电路111相连。

具体地，第一套筒104与第一电极103导线连接，第一导电滑环105与处理电路111导线连接，第二套筒107与第二电极106导线连接，第二导电滑环108与处理电路111导线连接，第一导电滑环105和第二导电滑环108与转轴之间要进行绝缘处理，例如在第一导电滑环105和第二导电滑环108上包覆绝缘外皮，由此，保证了第一导电滑环105和第二导电滑环108均不与转轴101导电。

需要说明的是，第一套筒104和第二套筒107配合安装在滚筒102内，并且需要随滚筒102的转动而转动，第一电极103和第二电极106也随滚筒102的转动而转动，因此将电极与套筒通过导线相连。而转轴101和外部的处理电路111处于静止状态，导电滑环可转动地设在转轴101上，套筒和导电滑环之间通过接触导电，导电滑环通过导线与处理电路111相连，由此，即可将转动的部分和非转动的部分连接在一起。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种皮带输送机能量收集装置，其特征在于，包括：

托辊组件，所述托辊组件适于安装在皮带输送机上；

至少一个能量收集组件，所述能量收集组件包括两个电极和导电部，所述电极与所述导电部相连，所述导电部与处理电路相连，所述电极和所述导电部均与所述托辊组件相连，且两个所述电极均设在所述托辊组件的外周面上。

2.根据权利要求1所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述托辊组件包括转轴和滚筒，所述滚筒通过轴承可转动地安装在所述转轴上，所述电极设在所述滚筒上，所述导电部与所述滚筒相连。

3.根据权利要求2所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述能量收集组件包括：

第一能量收集组件，所述第一能量收集组件包括两个第一电极和第一导电部，两个所述第一电极相对设置在所述滚筒的外周面上，所述第一导电部设在所述滚筒长度方向上的一端；

第二能量收集组件，所述第二能量收集组件包括两个第二电极和第二导电部，两个所述第二电极相对设置在所述滚筒的外周面上，所述第二导电部设在所述滚筒长度方向上的另一端。

4.根据权利要求3所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为横截面形状为弧形的弧形板，所述第一电极和所述第二电极沿所述滚筒的周向依次交替排布。

5.根据权利要求4所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，相邻的所述第一电极和所述第二电极之间具有间隙。

6.根据权利要求3所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述滚筒内部中空，所述第一导电部和所述第二导电部均设在所述滚筒内。

7.根据权利要求3所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述第一导电部包括第一套筒和和第一导电滑环，所述第一套筒和所述第一导电滑环均套设在所述转轴上，所述第一导电滑环位于所述第一套筒内，所述第一导电滑环至少部分与所述第一套筒相接触；

所述第二导电部包括第二套筒和和第二导电滑环，所述第二套筒和所述第二导电滑环均套设在所述转轴上，所述第二导电滑环位于所述第二套筒内，所述第二导电滑环至少部分与所述第二套筒相接触。

8.根据权利要求7所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述第一套筒与所述第一电极导线连接，所述第一导电滑环与处理电路导线连接；

所述第二套筒与所述第二电极导线连接，所述第二导电滑环与处理电路导线连接。

9.根据权利要求2所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述托辊组件还包括端盖，所述端盖封堵在所述滚筒的两端，所述端盖上设有供所述转轴通过的转轴孔和供导线通过的导线孔。

10.根据权利要求2所述的皮带输送机能量收集装置，其特征在于，所述滚筒为绝缘滚筒。

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