CN115750247A - 一种利用重力势能储能和发电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用重力势能储能和发电的装置，包括支撑架，所述支撑架上设有第一滑轮、第二滑轮和缸体；所述第一滑轮与所述第二滑轮之间通过设有的牵引绳连接，所述牵引绳的一端穿过所述第一滑轮后与设有的重物体连接，牵引绳的另一端穿过第二滑轮后与所述缸体内的活塞连接，缸体的底部与储能机构连接；通过所述储能机构促使活塞在缸体的内部移动，以带动第二滑轮转动，所述第二滑轮又与发电机组连接，当第二滑轮转动时，以促使发电机组发电，并通过重物体带动所述活塞复位，以便于所述发电机组能够连续发电。有基于此，该设备利用重力势能实现发电，故而使得本发明具备无污染、无特殊地理资源要求、安全隐患低、和高效发电的特点。

Description

一种利用重力势能储能和发电的装置

技术领域

本发明涉及利用重力势能进行储能和发电领域，具体涉及一种利用重力势能储能和发电的装置。

背景技术

能源与环境问题已成为全球可持续发展所面临的主要问题，日益引起国际社会的广泛关注并寻求积极的对策。目前，提高能源利用率、开发利用可再生资源、保护生态环境、实现可持续发展已成为国际社会的共同行动。太阳能、风冷、潮汐能等可再生能源正广泛的被利用来发电，但由于上述可再生能源转化的电力不能稳定连续的运行，限制了可再生能源的开发和应用，目前储能领域主要电化学储能、飞轮储能、蓄水储能、超级电容储能等，但上述各储能发电技术均存在一定的限制，

例如，存在的环保、地理资源限制、安全要求高、有污染、有特殊地理资源要求、以及存在安全隐、发电效率不高缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用重力势能储能和发电的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用重力势能储能和发电的装置，包括支撑架，所述支撑架上设有第一滑轮、第二滑轮和缸体；所述第一滑轮与所述第二滑轮之间通过设有的牵引绳连接；所述牵引绳的一端穿过所述第一滑轮后与设有的重物体连接，且所述牵引绳的另一端穿过所述第二滑轮后与所述缸体内设有的活塞连接；所述缸体的底部与设有的储能机构连接，通过所述储能机构促使所述活塞在所述缸体的内部移动，以带动所述第二滑轮转动；所述第二滑轮又与设有的发电机组联动，以令所述第二滑轮转动时，促使所述发电机组发电，并通过所述重物体带动所述活塞复位，以令所述发电机组持续发电。

作为本发明的优选技术方案：所述发电机组包括变速箱和发电机；其中，所述发电机与所述变速箱联动，且所述变速箱与所述第二滑轮联动。

作为本发明的优选技术方案：所述储能机构通过气体促使所述活塞向上滑动。

作为本发明的优选技术方案：所述储能机构通过液体促使所述活塞向上滑动。

作为本发明的优选技术方案：所述储能机构包括高压罐；所述高压罐通过设有的进气管与所述缸体连接连通。

作为本发明的优选技术方案：所述储能机构还包括低压罐，且所述低压罐通过设有的回气管与所述缸体连接连通。

作为本发明的优选技术方案：所述进气管上设有排气阀，且所述回气管上设有进气阀。

作为本发明的优选技术方案：所述回气管上还设有补气管。

作为本发明的优选技术方案：所述第一滑轮与所述重物体的数量均为多个，且相等；多个所述的第一滑轮均匀分布在所述支撑架上，且所述第一滑轮上的牵引绳均穿过所述第二滑轮后与所述活塞联动。

作为本发明的优选技术方案：所述的重物体为任何形状装满液体或者固态的重物体或者独立的固态重物体。

采用上述技术方案，本发明的有益效果是：通过所述储能机构促使活塞在缸体的内部移动，以带动第二滑轮转动，所述第二滑轮又与发电机组连接，当第二滑轮转动时，以促使发电机组发电，并通过重物体带动所述活塞复位，以便于所述发电机组能够连续发电。有基于此，该设备利用重力势能实现发电，故而使得本发明具备无污染、无特殊地理资源要求、安全隐患低和能够高效发电的优点。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明储能机构的结构示意图；

图3为本发明发电机组的结构示意图。

图中：1、支撑架；2、第一滑轮；3、重物体；4、第二滑轮；5、发电机组；50、变速箱；51、发电机；6、储能机构；60、高压罐；61、介质源；62、低压罐；63、进气阀；64、阀门；65、排气阀；66、进气管；67、回气管；68、补气管；7、活塞；8、缸体；9、牵引绳。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。

请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种利用重力势能储能和发电的装置，包括支撑架1，所述支撑架1上设有第一滑轮2、第二滑轮4和缸体8；所述第一滑轮2与所述第二滑轮4之间通过设有的牵引绳9连接；所述牵引绳9的一端穿过所述第一滑轮2后与设有的重物体3连接，且所述牵引绳9的另一端穿过所述第二滑轮4后与所述缸体8内设有的活塞7连接；所述缸体8的底部与设有的储能机构6连接，通过所述储能机构6促使所述活塞7在所述缸体8的内部移动，以带动所述第二滑轮4转动；所述第二滑轮4又与设有的发电机组5联动，以令所述第二滑轮4转动时，促使所述发电机组5发电，并通过所述重物体3带动所述活塞7复位，以令所述发电机组5持续发电。

当缸体8内部冲压后，活塞7上移，与活塞7固定连接的牵引绳9带动重物体3上升直至设计位置，从而完成重物势能储能；当缸体8内高压气体逐渐释放后，缸体8内的压力降低，使得重物体3下降的同时活塞7同步下降，在下降过程中第二滑轮4带动发电机组5旋转发电，直至重物体3下降至原始位置后完成一次发电过程。

综上所述，该设备利用储能机构6促使活塞7在缸体8内向上移动，再利用重物体3实现活塞7复位，故而使得第二滑轮4能够促使发电机组5发电，由于该设备利用重物体3的上、下移动，此时重物体3在重力势能的作用下促使第二滑轮4转动的动力，进而利用重力势能实现发电的功能。同时，通过上述方式，该设备发电时还具有无污染、无特殊地理资源要求、安全隐患低和能够高效发电的优点。

在上述方案的基础之上，所述发电机组5包括变速箱50和发电机51；其中，所述发电机50与所述变速箱50联动，且所述变速箱50与所述第二滑轮4联动，当第二滑轮4转动时，利用变速箱50控制发电机51的转速，进而使得发电机51的转速得以调控。

与此同时，所述储能机构6通过气体促使所述活塞7向上滑动，或者所述储能机构6还可以通过液体促使所述活塞7向上滑动；由于采用了气体或者液体，控制活塞7向上运动，因此可以通过控制气体的流量或者液体的流量，以实现活塞7升降速度的控制，有基于此，可以有效的保障发电系统维持在恒定的转速，另外该设备通过液体或者气体促使活塞7运动，实现活塞7运动的同时促使活塞7运动的介质来源方便、且成本低。

具体的，所述储能机构6包括高压罐60；所述高压罐60通过设有的进气管66与所述缸体8连接连通。

由于设置高压罐60，一则可以利用高压罐60存储介质；二则使得介质压力恒定，以使得介质稳定且连续地释放至缸体8内，以为活塞7提供动力。

进一步的，由于所述储能机构6还包括低压罐62，且所述低压罐62通过设有的回气管67与所述缸体8连接连通，因此可以利用低压罐62回收介质，提高能源的重复利用，尤其是，实现气体和液体的回收，避免气源或者液体浪费。

具体的，在低压罐62和高压罐60之间设置介质源61，当采用气体，促使活塞7运动时，介质源61为空气压缩机；其中，气体可以为空气、氮气等任何可压缩气体，优先为空气气体。

当采用液体促使活塞7运动时，介质源61为具有泵体的液压箱，利用泵体将液体泵向高压罐60内。在实际应用时，可以将多余的风电、光电以及峰谷电转化为重力势能，并在需要的时候再将重力势能转化为电能输出到用户侧，即利用风电、光电以及峰谷电促使介质源61工作将介质加压至高压罐60内且促使重物体3上升至指定位置，并保持住；在需要的时候，将开启进气阀63，促使第二滑轮4带动发电机组5工作。

为了进一步的便于控制介质的流量，以实现第二滑轮4转速的调节。所述进气管66上设有排气阀65，且所述回气管67上设有进气阀63。

综上所述，当需要储能时，关闭排气阀65，启动介质源61给高压储罐60充压，介质经进气阀63进入到缸体8内直至缸体8内的压力增加到克服重物体3的自重及阻力后缓慢举升重物体3到最高控制位置后停止，并关闭进气阀63；

当需要释放重物体3的势能时，通过控制排气阀65的开度控制缸体8腔室的介质排放量，活塞7在牵引绳9的作用与重物体3同步匀速下降，同时在重物体3和活塞7匀速下降的过程中，第二滑轮4在牵引绳9的作用下带动发电机组5工作，具体的，利用传动轴将第二滑轮4的动力输出给变速箱50，在通过传动轴将变速箱50的动力输出给发电机51，以促使发电机51转动发电，直至活塞7和重物体3分别下降到初始位置时结束重物势能释放和发电过程结束。

更进一步的，所述回气管67上还设有补气管68，其中，在低压罐62的回气管67上设有补气管68，并在补气管68上设置阀门64，补气阀64通过补气管68与低压罐62连通，当系统的气体不足时通过补气阀64和补气管68向系统补充气体。

在上述方案的基础之上，所述第一滑轮2与所述重物体3的数量均为多个，且相等；多个所述的第一滑轮2均匀分布在所述支撑架1上，且所述第一滑轮2上的牵引绳9均穿过所述第二滑轮4后与所述活塞7联动。利用多组第一滑轮2和重物体3的配合，使得该设备的重力势能更大，以增强该设备的发电能力。

具体的，所述的重物体3为任何形状装满液体或者固态的重物体或者独立的固态重物体。另外，重物体3还可以为钢结构、混泥土结构等结构形式。

综上所述，本发明解决了上述储能和发电技术存在的环保、地理资源限制、安全、高效发电控制等问题，推出了全新的重力势能储能和发电装置，本发明具备无污染、无特殊地理资源要求、安全隐患低、高效发电的特点，因此随着对可再生能源的应用开发本发明具有广阔的应用前景。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：包括支撑架(1)，所述支撑架(1)上设有第一滑轮(2)、第二滑轮(4)和缸体(8)；

所述第一滑轮(2)与所述第二滑轮(4)之间通过设有的牵引绳(9)连接；

所述牵引绳(9)的一端穿过所述第一滑轮(2)后与设有的重物体(3)连接，且所述牵引绳(9)的另一端穿过所述第二滑轮(4)后与所述缸体(8)内设有的活塞(7)连接；

所述缸体(8)的底部与设有的储能机构(6)连接，通过所述储能机构(6)促使所述活塞(7)在所述缸体(8)的内部移动，以带动所述第二滑轮(4)转动；

所述第二滑轮(4)又与设有的发电机组(5)联动，以令所述第二滑轮(4)转动时，促使所述发电机组(5)发电，并通过所述重物体(3)带动所述活塞(7)复位，以令所述发电机组(5)持续发电。

2.根据权利要求1所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述发电机组(5)包括变速箱(50)和发电机(51)；其中，所述发电机(50)与所述变速箱(50)联动，且所述变速箱(50)与所述第二滑轮(4)联动。

3.根据权利要求1所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述储能机构(6)通过气体促使所述活塞(7)向上滑动。

4.根据权利要求1所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述储能机构(6)通过液体促使所述活塞(7)向上滑动。

5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述储能机构(6)包括高压罐(60)；所述高压罐(60)通过设有的进气管(66)与所述缸体(8)连接连通。

6.根据权利要求5所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述储能机构(6)还包括低压罐(62)，且所述低压罐(62)通过设有的回气管(67)与所述缸体(8)连接连通。

7.根据权利要求6所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述进气管(66)上设有排气阀(65)，且所述回气管(67)上设有进气阀(63)。

8.根据权利要求7所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述回气管(67)上还设有补气管(68)。

9.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述第一滑轮(2)与所述重物体(3)的数量均为多个，且相等；多个所述的第一滑轮(2)均匀分布在所述支撑架(1)上，且所述第一滑轮(2)上的牵引绳(9)均穿过所述第二滑轮(4)后与所述活塞(7)联动。

10.根据权利要求9所述的一种利用重力势能储能和发电的装置，其特征在于：所述的重物体(3)为任何形状装满液体或者固态的重物体或者独立的固态重物体。

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