CN1820143A - 用于回收车辆动能的流体装置 - Google Patents

Abstract

这里描述的是一种用于回收陆地车辆动能的流体装置(1，20，40，50，60，70，90，90’，90”)，该装置包括吸入管线(13)、输送管线(15)、被连接在吸入管线(13)和输送管线(15)上的泵送单元(7，21，103)以及沿着用于使车辆通行的基础设施(3a，71)的街道或者铁路道路设置的至少一个致动元件(5，22，44，52，62，76，108)，该致动元件以可操作的方式被连接在所述泵送单元(7，22)上，并且在卸载位置和装载位置之间移动，其中所述致动元件(5，22，44，52，62，76，108)被设计成由沿着街道或者铁路基础设施(3a，71)行驶的车辆爬越。

Description

用于回收车辆动能的流体装置

技术领域

本发明涉及一种用于回收沿着街道或者铁路行驶的陆地车辆的动能的流体装置。

背景技术

车辆动能的回收在于将动能本身转换成能够蓄积的势能形式，例如流体势能的形式。随后，所蓄积的势能被作为能源使用，以便于以清洁的方式驱动产生电能的机器，而不会排放污染物质，而且所蓄积的势能相对于产生电能的传统形式(诸如通过在热电站中燃烧化石燃料)而言是可替代的。

正如已知的，为了产生清洁而又可替代的电能，当前所用的装置由风力驱动，该装置通过装备有由风驱动的翼并被连接在交流发电机上的风力发电机而能够将移动中的大量空气的动能转换成电能。

另外，还有使用光电板，其借助于利用特定材料的物理性质而能够将太阳能转换成电能。

或者，可以使用利用波浪或者海流的运动的装置，该装置能够驱动用于在压力下蓄积流体的流体机器。

产生清洁而又可替代电能的上述方法有着复杂而又非常昂贵的组件，并且需要有通常昂贵的设备，从而造成相当大的环境影响。

而且，风能和太阳能设备只能够在白天相对较短的一段时间中利用，而且只能够在特定的地理区域上利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于回收车辆动能的装置，该装置将不会有上述缺点。

根据本发明，提供了一种如权利要求1限定的、用于回收车辆动能的装置。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在结合附图描述一些实施例，这些实施例纯粹作为非限定性实例，在附图中，

图1是根据本发明的用于回收车辆动能的装置的第一实施例的示意性截面图；

图2-图10是根据本发明的用于回收车辆动能的装置的一些实施例的示意性截面图；和

图11是本发明实施例的透视图。

具体实施方式

在图1中，整体由附图标记1标记的是一种用于回收车辆动能的装置，该装置包括：支撑结构2，其被设置在与沿着用于汽车的、诸如街道的道路基础设施3a行驶的车辆轮胎相接触的街道路线3的下方，并限定出朝道路路线3本身开放的壳体空腔4；被装在空腔4内的平台5，其被设计成由在该道路路线3上行驶的车辆通过；和多个液压千斤顶7，它们被连接在平台5和支撑结构2上，包括千斤顶7a、7b、7c、7d。

具体而言，平台5绕着被约束在支撑结构2上的一对销6摆动，所述平台5具有棱形体，其带有具有等腰三角形的形状的基底，所述基底包括基底表面8，该基底表面8面朝空腔4外侧并被设计成支撑在道路路线3上行驶的车辆轮胎。平台5绕着被布置成平行于道路路线3并位于平台5关于车辆行驶方向横向的对称平面上的销6的轴A摆动，且以交替方式向关于轴A对称布置的两个止动元件9施加压力，所述止动元件9在一种情形下限定出装载位置，而在另一种情况下限定出卸载位置。

此外，千斤顶7a、7b被连接在平台5上，位于平台5与邻近基底表面8的相应尖边缘部分相对应的位置上，并具有基本垂直于道路路线3的移动方向，而千斤顶7c、7d则被连接在空腔4内的顶点部分11上，并具有平行于道路路线3的移动方向。

千斤顶7经吸入管线13而被连接在源储蓄器12上，并经加压管线15而被连接在输送储蓄器14上，这两个储蓄器12和14都具有相应的止回阀16。

而且，所述输送储蓄器14被连接在液压马达17上，该液压马达17启动交流电机12，以便于产生电能。

现在接着描述本发明的替代性实施例，其中与上述实施例中的元件相同或者相对应的元件用相同的附图标记来表示。

图2展现了装置20，其包括类似地毯状泵送带21，该泵送带21展现出带有由可变形聚合材料制成的膜片致动件并能够在卸载位置和装载位置之间移动的顶壁22。

地毯状的带21具有在顶部由顶壁22限定出并被连接在吸入管线13和输送管线14上的室23和在基底壁25上被容纳在所述室23内的弹性波纹板24，所述基底壁25在底部为用于使顶壁22与道路路线3保持对齐的室23定界。

具体而言，类似地毯状的泵送带21被容纳在空腔4内，而顶壁22则具有与行驶的车辆轮胎协同作用的接触表面26并且一体地包括外围端部27，该外围端部27被固定在道路路线3上且与道路路线3处于同一水平，从而与该道路路线3本身一起形成一连续表面。

在图3中，模块化装置40包括支撑结构2，该支撑结构2展现两个部分41，这两个部分41容纳有被并行连接在吸入管线13和加压管线15上的一对回收单元42。每个回收单元42都包括矩形倾斜板44，该倾斜板44在弹性返回杆45的作用下绕着销6摆动，该销6以类似于装置1的方式布置，但位于横穿车辆行驶方向的倾斜板44的侧面46附近。

而且，各单元42还包括制动支架47，该制动支架47在销6的相对侧处被刚性连接在支撑结构2上并被设计成在车辆爬越(surmount)倾斜板44时限制该倾斜板44的摆动。

所述千斤顶7被连接在倾斜板44上，位于制动支架47附近，用以提供三级杠杆机构。

在图4中，装置50包括中空圆筒形引导壁51，该引导壁51被设置在支撑壳体3上并装有千斤顶7和活塞52，该活塞52包括能够沿引导壁51滑动的拱形头部53和圆筒形侧壁54。

具体而言，活塞52沿垂直于道路路线3的方向滑动，直到碰到被刚性连接在引导壁51上的止动元件9而停止为止。

在图5中，装置60具有以类似于装置50的方式并行连接的一对单元61。而且，各单元61一体地具有绕轴A摆动并且在卸载位置上与道路路线3对齐的致动板62和垂直于该致动板62的返回臂63。

致动板62在返回臂63附近被铰接在销6上，该返回臂63包括与致动板62相对的端部64，所述端部64被连接在平行于道路路线3布置的千斤顶7上并与所述止动元件9协同作用。

图6示出了装置70，该装置70被沿着铁路基础设施或者铁路71设置，所述铁路71包括由砂砾制成的弹性路基73、由路基73支撑的多根枕木74和轨道75，该轨道75与火车车轮协同作用并且包括多根轨道76。

该装置70包括类似于单元61的单元77，该单元77被布置在枕木74相对两端处的铁路71的路基73的水平面上。具体而言，支持板62具有平行于轨道76的相应销6的轴A并且包括关于轴A与千斤顶7相对并且与枕木74的底部表面79相接触的端部78，而千斤顶7则被水平地相对由水泥做的相应柱基80布置，这些柱基80被固定在路基73的水平面上并位于枕木74相对的横向两侧。

图7和图8展现了类似于装置20的装置90，该装置90包括：刚性板100，其在底部为室23定界；基底101，其支撑刚性板100并具有多个吸入罐或者室102，这些室102相互连接并经吸入管线13而被连接在源储蓄器12上。

在室23内，所述装置90还包括蜂窝结构103，该蜂窝结构103具有多个可变形泵送元件104，它们被设置在相应的室102的顶部，并被具有相应顶部邻接壁106的刚性元件105间隔开。各可变形元件104通过吸入管线13而被连接在罐102上，所述可变形元件104包括从刚性板100出来的侧壁107和被设置在顶壁22下方的可变形头部膜片108，该膜片108被密封在侧壁107上并限定出具有六角形外形的可变容积室109。

每个室109都具有两个止回阀16，一个用于到加压管线15的输送，而另一个则用于从罐102吸入。

图9显示了装置90’，该装置90’类似于装置90，其包括由基底101支撑的可变形底壁110、顶壁22和相互平行设置的多个平面刚性间隔壁111，而且由于这些间隔壁111横穿所述壁22和110，因而为所述室109定界。

具体而言，间隔壁111被以流体密封的方式铰接在壁22和111上，从而能够在车辆经过顶壁22上时抽吸室109。

图10所示出的装置90”类似于装置90，而且泵送元件104包括多个刚性元件，相面对设置并被分别固定在顶壁22上和基底101上的阳刚性元件115和阴刚性元件116；和可变形弹性垫圈117，其具有环形形状和可以具有各种形状且优选的是圆形的一部分，所述弹性垫圈117被设置在各对阳刚性元件和阴刚性元件115、116之间。各室109由相应的阳刚性元件和阴刚性元件115、116以及相应的垫圈117定界，它们被设计成确保装置20返回位于道路路线3a的水平面适当的位置上，并将每个刚性阳元件115的移动限定在相应的刚性阴元件116内。

下面描述装置1的运行。

装置1处于卸载位置，其中平台5正靠在第一止动元件9上，该平台5处于沿具有道路路线3的行驶车道方向倾斜的状态，而平台5的尖边缘部分10a则处于高于道路路线3的高度。

当车辆前进时，车辆车轮到达装置1并爬上尖边缘10a，这样导致平台5绕着轴A刚性转动，直到到达与第一止动元件相对的第二止动元件9为止。这种刚性转动压缩被设置在车轮轴A之间的竖直千斤顶7a和设置在该轴A关于车辆相对侧上的水平千斤顶7d，而使相应的两个其余的千斤顶7b和7c延伸。

在此情形中，千斤顶7a、7d起到了泵的作用，并在压力下经止回阀16将流体送到输送储蓄器14，且从而支柱7c、7b从源储蓄器12通过沿吸入管线13适当布置的止回阀16吸入流体。

当车辆继续前进时，车轮超过轴A，并造成平台5沿与先前方向相反的方向刚性转动。在此情形中，平台5起到了三级杠杆的作用，使千斤顶7a、7d吸入，而使千斤顶7b、7c泵送，并且使平台5的尖边缘部分10b下降到道路路线3下方。

从而，在每个车轮经过时，平台5关于输送储蓄器14产生双倍作用的泵送效果。

最后，车辆通过整个平台5，一旦车辆已到达位于尖边缘部分10b上的点，则车辆就又回到了道路路线3上，大量的车辆动能被转换成流体的势能储存在输送储蓄器14中，这些势能被马达17使用，用以启动交流发电机18并产生电能。

同样，在卸载位置上，装置20具有顶壁22，该顶壁22由基本位于道路路线3水平面上的波纹板24和充满流体的室23保持。当车辆车轮爬上装置20时，顶壁22向下移动，具体地说是在车辆的重量作用下产生变形，并且在装载位置上压缩室23和波纹板24，从而向基底壁25施加压力。室23体积的减小造成将流体泵送到输送储蓄器14中，同时源储蓄器12被引入管线13的止回阀16关闭。

随后，在车轮经过后，波纹板24弹性膨胀，使室23回到未变形的体积并将流体从源储蓄器12中吸出，从而使顶壁22回到卸载位置。

在装置40中，倾斜板44在卸载位置上沿着与行驶方向相对的方向倾斜。在车辆经过时，车轮立即碰到了轴A，并且在超过轴A后，车轮使正向制动托架47施加压力的倾斜板44倾斜，从而压缩千斤顶7并对抗弹性返回杆45的作用。在此情形中，所述操作方式类似于装置1的操作方式，但是在每个车轮经过时产生的是单独作用的泵送操作。而且，托架被设置的高度使得当倾斜板44开始向托架施加压力时，由倾斜板44自身承载的踏板表面48与道路路线3相对齐。

从而，一旦已经到达了倾斜板44与侧面46相对的端部，则车轮处于与道路路线3相同的高度并继续前进，同时弹性返回杆45使倾斜板44从制动托架47抬起，使倾斜板44返回卸载位置。

在装置50中，运行类似于装置40的运行，即头部53明显处于相对于道路路线3的卸载位置上，并被在道路上行驶的车辆压缩，从而使连接在头部53上的千斤顶7产生泵送动作。

装置60以类似于装置1的方式起作用，不过轴A被设置成关于致动板62不对称。

在装置70中，运行利用了用于火车通过的铁路基础设施的路基73的柔度，路基73上的轨道76在火车经过时的偏移使千斤顶7产生作用。

运行类似于装置40和50的运行，但是用于恢复卸载位置的弹性元件是由轨道76的弹性返回和路基73自身的弹性体现的。

装置90的运行类似于装置20的运行，且泵送操作由蜂巢结构103的头部膜片108执行，而且由于顶壁22既向以流体密封方式连接在各自头部膜片108上的侧壁107的相应顶部端部107a施加压力，又向相应的邻接壁106施加压力，因而顶壁22具有提供保护的作用。

在装置90’中，在车辆经过时间隔壁111在压力下将运送流体移动到输送管线，并且随后室109在顶壁22的内在弹性的作用下恢复初始位置。

从根据本发明获得的用于回收动能的装置的性能检验来看，可能获得的优点是明显的。

具体而言，回收装置能够将正行驶的车辆动能转换成流体的势能，势能可以用于再产生电能。

车辆的通行传遍相当多的地理区域，而且与例如太阳能相比能够在一天和整年期间的相当大范围的时间里利用。

而且，所述装置在其被沿着车辆减速的路径设置时达到最高效率值，诸如在汽车高速公路的障碍处。在此情况中，实际上所述装置将动能转换成可用的能量，否则动能会在刹车期间散逸成热能。

而且所提出的装置是紧凑的，使得装置能够被容易地掩埋，而且可以利用简单的组件获得，这些组件容易买到，而且一点也不贵。

具体而言，从可能会从几厘米变化到几十厘米的直立障碍的角度来看，证实使用膜片装置20、90、90’和90”是特别有利的，这能够使适应街道或者铁路基础设施3a和71的工作减到最小。

顶部膜片壁22可以以连续方式连接在道路路线3上，就像轨道76连接在轨道75上一样。在此情形中，没有碎石可以积聚的空隙，从而使维护工作的成本降到最小。

另外，组件数量特别少，因为顶壁22直接与轮胎相接触，而且可以使用的、诸如聚亚胺脂的材料既适合于刚性部件，例如侧壁107和刚性板100，又适合于可变性部件，例如顶壁22和顶部膜片108，同时还具有最佳的防磨损性能。

所述膜片装置可以延伸马路的整个宽度(图11)，对于所有的行驶车辆都以相同的原理起作用，而无论车辆所行驶的方向如何。在该膜片装置输送端所能够获得的压力与巢室的尺寸成反比，同时流动速率与行驶的车辆轮胎爬越(surmount)的顶部膜片108的数量直接成比例。具体而言，膜片装置的尺寸可以被构造成以便于与液压流体一起运行，并且能够提供200巴和200巴以上的压力。

在轮胎使顶壁22只变形几毫米的范围内，上述膜片装置可以被安装在慢速交通的和快速交通的路段上，以类似于道路路线的轻微缺点的方式向减震器加压，因此不会损害减震器的工作寿命和运行。

另外，由于不存在笨重的销或者机构，而且由于顶部膜片22的存在，防止了头部膜片108的磨损，因而还提高了装置20的可靠性。

而且，可以将膜片装置应用在将顶壁22布置在下方并且可能会与枕木74相接触的铁路上。而且在此应用中，由于路基73的内在弹性所引起的轨道76几毫米的偏移足以使装置正确运行，而不会影响火车的平稳和安全性。

由于适应路基的工作降到最小是必需的，而且利用路基73和轨道76的内在弹性的事实使用于生产该系统所用的组件数量减到最小，因而所述装置70特别容易沿铁路安装。

而且，可以借助于将多个所述装置并行聚合在一起并装备较长一段路程的街道或者铁路而构造出若干设备。该设备对环境产生很小影响或者不产生影响，而且，借助于利用大交通流量，可以使移动元件的尺寸设置成具有较小的行程，从而不需要改变道路路线现有的可靠性和噪声条件。

最后，明显的是，能够对在此描述和示出的用于回收动能的装置进行修改和变化，而不会背离如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

具体而言，所述装置可以沿着适于在陆地上行驶的车辆的任何街道或者铁路基础设施安装。

还可以提供闭合环形回路150，其包括吸入管线13、加压管线15、连接在液压马达17上的返回管线151以及源储蓄器12，以便于使可以是例如空气或者油的流体循环。

而且，在所述装置被沿着高水平交通量通过的街道或者铁路基础设施设置时，可以想象出连续地产生电能，而不需要将流体积聚在输送储蓄器14中。

在装置70中，柱基80可以被布置在轨道75下方，而沿竖直方向移动的千斤顶7可以被直接刚性连接在枕木74上，从而进一步减小了所用部件的数量。

而且，室109可以具有无数形状，例如圆形，而蜂巢结构103的头部膜片108可以直接与轮胎接触，而不是被顶壁22覆盖。在此情况中，侧壁107的顶部107a的水平面基本与道路路线3对齐，从而形成连续表面。

Claims (17)

1.一种用于回收陆地车辆动能的流体装置(1，20，40，50，60，70，90，90’，90”)，其包括吸入管线(13)、输送管线(15)、连接于吸入管线(13)和输送管线(15)的泵送单元(7，21，103)，该流体装置的特征在于，其包括沿着用于车辆通行的道路基础设施(3a，71)的道路路线(3，75)设置的至少一个致动元件(5，22，44，52，62，76，108)，该致动元件工作地连接于所述泵送单元(7，22)，并在卸载位置和装载位置之间移动，其中所述致动元件(5，22，44，52，62，76，108)被设计成被沿着所述道路基础设施(3a，71)行驶的车辆爬越。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述致动元件(22，76，108)能够弹性变形并具有与所述车辆相接触的表面(26)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接触表面(26)基本上是平面，且所述致动元件(22，76，108)包括端部(27)，该端部(27)彼此相对且关于所述车辆的行驶方向横向设置，并且被固定在所述道路或者铁路路线(3，75)上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述端部(27)与所述道路或者铁路路线(3，75)相对齐。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述致动元件(22)是膜片，并在顶部限定出连接于所述吸入管线(13)和所述输送管线(15)的第一可变容积室(23)。

6根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于泵送的蜂巢结构(103)，该蜂巢结构(103)连接于所述吸入管线(13)和所述输送管线(15)，所述蜂巢结构(103)限定出多个第二可变容积室(109)，该第二可变容积室(109)在底部由支撑壁(100，111)定界，在顶部与所述致动元件(22)协同工作。

7.根据权利要求5和6所述的装置，其特征在于，所述蜂巢结构(103)设置在所述第一室(23)内部，且所述第二可变容积室(109)中的每一个都由侧壁(107)定界，该侧壁(107)由所述支撑壁(100)构成并且在顶部由可变形顶端膜片(108)构成，所述膜片(108)以流体密封的方式连接在所述侧壁(107)上并与所述致动元件(22)协同作用。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二可变容积室(109)在侧面由多个刚性分离壁(111)定界，所述分离壁(111)被铰接在所述致动元件(22)和支撑壁(110)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置在底部由基底(101)支撑，该基底(101)具有通过所述吸入管线(13)彼此流体相连的多个吸入罐或者室(102)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括弹性元件(24，73)，所述弹性元件与所述致动元件(22，76)协作并设计用于恢复所述卸载位置。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述道路基础设施(3a)是街道。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述道路基础设施(71)是铁路线，所述道路路线(75)包括轨道路线，且所述致动元件(76)包括轨道。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述道路基础设施(71)是铁路，其包括路基(73)和由该路基(73)支撑的多根枕木(74)，且所述泵送单元(77)工作地连接于各个枕木(74)。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述泵送单元(7)包括摆动致动部件(62)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用于产生电力的单元(17，18)，该单元(17，18)连接于所述输送管线(15)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述流体是液压用的。

17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述流体顺着闭合回路(150)流动。

Images