CN203488321U - 基于压力积累技术的发电装置及其发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了新能源供电技术领域中的一种基于压力积累技术的发电装置及其发电系统。发电装置包括连杆机构、棘轮机构、储能机构、发电机构、控制机构、固定底座、滑动底座和滑轨；连杆机构安装在受压地面和棘轮机构之间，棘轮机构和滑轨安装在固定底座上，储能机构和发电机构安装在滑动底座上，滑动底座套装在滑轨上，控制机构安装在固定底座上；发电系统包括发电机控制器、蓄电池组、直流负载、逆变器、交流负载和发电装置，发电装置与发电机控制器相连，发电机控制器、蓄电池组和逆变器顺序相连，蓄电池组与直流负载相连，逆变器与交流负载相连。本实用新型实现了运动中的人或物产生的压力的收集利用，为能量收集提供了一种新的解决方案。

Description

基于压力积累技术的发电装置及其发电系统

技术领域

本实用新型属于新能源供电技术领域，尤其涉及一种基于压力积累技术的发电装置及其发电系统。

背景技术

随着环保意识的不断提高，人们对可持续和清洁能源投入越来越多的关注。风能、太阳能和潮汐能是常用的可持续和清洁能源，但由于这些能源受到自然条件的限值，不能稳定地提供能量。为此，能量收集成为人们解决能源问题的新思路。比如，一些人考虑将行人或者其自行车运动时产生的机械能收集起来，用于发电。实际上，收集机械运动产生的能量已经应用于我们的实际生活中，最普遍的例子就是机械手表。由于现代社会中，存在大量的人和物的运动，因此运动过程中会产生大量的机械能，它就像一座巨大的能源库等待着人们去开采。但是，目前还没有一种比较好的手段，充分地利用这座能源库的资源。为此，本实用新型提供了一种基于压力积累技术的发电装置及其发电系统，用于收集运动过程中的人或者物产生的压力，并将收集的压力转换为机械能后存储，再将存储的机械能转换为电能，最终使其服务于社会生产生活的各个领域。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于压力积累技术的发电装置及其发电系统，用于将人或物运动过程中的压力收集起来并转换为电能。

为了实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是，一种基于压力积累技术的发电装置，用于将受压地面1获得的压力转化为电能，其特征是所述装置包括连杆机构、棘轮机构、储能机构、发电机构、控制机构、固定底座2、滑动底座3和滑轨4；

所述滑动底座3套装在滑轨4上；

所述滑轨4固定安装在固定底座2上；

所述连杆机构包括支杆5、直角连杆、固定轴6和复位弹簧7，所述直角连杆由横杆8和竖杆9组成；

所述棘轮机构包括摇杆10、棘爪11、棘轮12、止回爪13、传动齿轮14、传动轴15和传动轴座16；

所述储能机构包括涡卷弹簧17、从动齿轮18、从动轴19和从动轴座20；

所述发电机构包括发电机21、发电机齿轮22、发电机转轴23和发电机座24；

所述控制机构包括压力计数器25、控制器26和拨叉复位器；

所述支杆5的一端固定在受压地面1下方，另一端固定在直角连杆的横杆8上；

所述直角连杆的横杆8与直角连杆的竖杆9固定连接，并且固定连接处轴向固定在固定轴6上；

所述复位弹簧7的一端固定在受压地面1下方，另一端固定在固定底座2的上方；

所述摇杆10的一端与直角连杆的竖杆9铰接，另一端轴向固定在传动轴15上；

所述棘爪11固定在摇杆10上且棘爪11扣合在棘轮12的齿轮上；

所述棘轮12与传动齿轮14同轴固定在传动轴15上；

所述传动轴15安装在传动轴座16上；

所述传动轴座16固定安装在固定底座2上；

所述止回爪13固定在固定底座2上且止回爪13扣合在棘轮12的齿轮上；

所述涡卷弹簧17和从动齿轮18同轴固定在从动轴19上；

所述从动轴19安装在从动轴座20上；

所述从动轴座20固定安装在滑动底座3上；

所述传动齿轮14与从动齿轮18相互咬合；

所述发电机21和发电机齿轮22同轴固定在发电机转轴23上；

所述发电机21安装在发电机座24上；

所述发电机座24固定安装在滑动底座3上；

所述发电机齿轮22和从动齿轮18相互咬合；

所述压力计数器25分别与控制器26和受压地面1相连；

所述控制器26安装在固定底座2上且控制器26和拨叉复位器相连。

所述拨叉复位器为与滑动底座3相连的伸缩杆27。

所述拨叉复位器为两片磁铁，一片磁铁28固定在控制器26上，另一片磁铁29固定在滑动底座上。

所述受压地面1包括机动车减速带、非机动减速带或者人行横道线。

一种基于压力积累技术的发电系统，包括发电机控制器、蓄电池组、直流负载、逆变器和交流负载，其特征是所述发电系统还包括如权利要求1-4中任一项权利要求所述的发电装置；

所述发电装置与发电机控制器相连；

所述发电机控制器、蓄电池组和逆变器顺序相连；

所述蓄电池组与直流负载相连；

所述逆变器与交流负载相连。

本实用新型将运动过程中的机动车、非机动车和行人通过受压地面时产生的压力收集并以机械能的形式存储起来，而后将存储的机械能转化为电能，实现了运动中的人或物产生的压力的收集利用，为能量收集提供了一种新的解决方案。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的第一种结构图；

图2是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的第二种结构图；

图3是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的立体图；

图4是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电系统的结构示意图；

图中，1-受压地面，2-固定底座，3-滑动底座，4-滑轨，5-支杆，6-固定轴，7-复位弹簧，8-直角连杆的横杆，9-直角连杆的竖杆，10-摇杆，11-棘爪，12-棘轮，13-止回爪，14-传动齿轮，15-传动轴，16-传动轴座，17-涡卷弹簧，18-从动齿轮，19-从动轴，20-从动轴座，21-发电机，22-发电机齿轮，23-发电机转轴，24-发电机座，25-压力计数器，26-控制器，27-伸缩杆，28-固定在控制器上的磁铁，29-固定在滑动底座上的磁铁。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置用于将受压地面1获得的压力转化为电能。受压地面1可以为机动车减速带、非机动减速带、人行横道线或者其他行人及车辆经常经过的道路的设定区域。受压地面1在受到压力的情况下，会产生向下的位移。

实施例1

图1是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的第一种结构图。如图1所示，第一种结构包括连杆机构、棘轮机构、储能机构、发电机构、控制机构、固定底座2、滑动底座3和滑轨4。

连杆机构包括支杆5、直角连杆、固定轴6和复位弹簧7，其中直角连杆由横杆8和竖杆9组成。

棘轮机构包括摇杆10、棘爪11、棘轮12、止回爪13、传动齿轮14、传动轴15和传动轴座16。

储能机构包括涡卷弹簧17、从动齿轮18、从动轴19和从动轴座20。

发电机构包括发电机21、发电机齿轮22、发电机转轴23和发电机座24。

控制机构包括压力计数器25、控制器26和拨叉复位器。

储能机构和发电机构固定在滑动底座3上，滑动底座3套装在滑轨4上，并且滑动底座3可以在滑轨4上滑动，滑轨4固定安装在固定底座2上。

在连杆机构中，支杆5的一端固定在受压地面1的下方，另一端固定在直角连杆的横杆8上。直角连杆的横杆8与直角连杆的竖杆9固定连接，并且固定轴6穿过直角连杆的横杆8和直角连杆的竖杆9的连接处，连接处在固定轴6上轴向固定，从而使得直角连杆的横杆8与竖杆9可以绕着固定轴6转动。复位弹簧7的一端固定在受压地面1下方，另一端固定在固定底座2的上方。当有行人或者车辆踩踏受压地面1时，受压地面1向下移动，复位弹簧7因压力收缩；当行人或者车辆离开受压地面1时，复位弹簧7伸展，使得受压地面1复位。

在棘轮机构中，摇杆10的一端与直角连杆的竖杆9铰接，另一端轴向固定在传动轴15上。棘爪11固定在摇杆10上且棘爪11扣合在棘轮12的齿轮上。棘轮12与传动齿轮14同轴固定在传动轴15上，棘轮12的转动可以带动传动齿轮14转动。传动轴15安装在传动轴座16上，并且传动轴15可以在传动轴座16上转动。传动轴座16固定安装在固定底座2上，用于支撑棘轮机构。止回爪13固定在固定底座2上且止回爪13扣合在棘轮12的齿轮上。止回爪13用于确保棘轮不倒转。

在储能机构中，涡卷弹簧17和从动齿轮18同轴固定在从动轴19上，从动齿轮18的转到可以带动涡卷弹簧17的转动，涡卷弹簧17的转动可以使涡卷弹簧17收缩。从动轴19安装在从动轴座20上，并且从动轴19可以在从动轴座20上转动。从动轴座20固定安装在滑动底座3上，用于支撑储能机构。

在发电机构中，发电机21和发电机齿轮22同轴固定在发电机转轴23上，当发电机齿轮22快速转动时，可以带动发电机21转子快速转动从而使发电机21发电。发电机21安装在发电机座24上，发电机座24固定安装在滑动底座3上，用于支撑发电机构。

另外，在发电机构的发电机齿轮22和储能机构的从动齿轮18始终相互咬合。

在控制机构中，压力计数器25分别与控制器26和受压地面1相连。压力计数器可以安装在受压地面的下方或者旁边，用于记录受压地面1的受压次数。在本实施例中，压力计数器与控制器26通过有线方式连接，压力计数器用于将受压次数发送至控制器26。控制器26安装在固定底座2上，控制器26上安装拨叉复位器。本实施例提供的拨叉复位器是一个与滑动底座3相连的伸缩杆27。该伸缩杆27在控制器26的控制下，收缩或者伸展，从而带动滑动底座3在滑轨4上滑动。

如图1所示，上述第一种结构的工作原理是：

（1）在能量收集阶段，当有行人或者车辆经过受压地面1时，受压地面1因压力向下移动，向下移动的受压地面1下压支杆5，支杆5下压直角连杆的横杆8，从而使得直角连杆以固定轴6为轴心沿顺时针转动。转动的直角连杆的竖杆9带动摇杆10沿传动轴15逆时针转动。当摇杆10沿传动轴15逆时针转动时，摇杆10带动棘爪11沿棘轮12逆时针转动，进而使得棘爪11从棘轮12的一个齿扣合到另一个齿上。在止回爪13的联合作用下，棘轮12沿顺时针方向转动一个（或若干个）齿轮的位置。由于传动齿轮14与棘轮12同轴固定，因此棘轮12沿顺时针方向的转动导致传动齿轮14沿顺时针方向转动一定角度。在收集能量时，传动齿轮14与从动齿轮18相互咬合，因此传动齿轮14沿顺时针方向转动会导致从动齿轮18沿逆时针方向的转动。由于涡卷弹簧17和从动齿轮18同轴固定，因此从动齿轮18的转动使得涡卷弹簧17收缩，聚集能量。另外，止回爪13不仅确保了棘轮不能反向（逆时针）转动，其在客观上还卡死了涡卷弹簧17。因为棘轮12不能反向（逆时针）转动，造成同轴的传动齿轮14不能反向转动，传动齿轮14又与从动齿轮18相互咬合，进而从动齿轮18被传动齿轮14锁死，无法顺时针转动。而与从动齿轮18同轴的涡卷弹簧17由于从动齿轮18被锁死，也无法伸展。当受压地面1所受的压力解除时，复位弹簧7会通过伸展将受压地面1复位。

（2）在能量释放阶段，受压地面1每受到一次压力，就会使涡卷弹簧17收缩一定的量，预先测定好受压地面1受压次数与涡卷弹簧17最大收缩量的关系，并通过压力计数器25记录受压地面1受压次数，当受压地面1受压次数达到涡卷弹簧17最大收缩量时，控制器26控制与滑动底座3相连的伸缩杆27收缩，从而使滑动底座3沿滑轨4滑动，滑动底座3上的储能机构与固定底座2上的棘轮机构分离，并由此造成传动齿轮14与从动齿轮18不再相互咬合。此时，从动齿轮18不再被传动齿轮14锁住，限制涡卷弹簧17自动伸展的因素解除，涡卷弹簧17自动伸展，释放压缩的能量。涡卷弹簧17的自动伸展带动从动齿轮18沿顺时针快速转动，且由于发电机齿轮22和从动齿轮18始终相互咬合，因此从动齿轮18沿顺时针快速转动导致发电机齿轮22沿逆时针快速转动，进而使得与发电机齿轮22同轴的发电机21快速转动发电。当能量释放结束，控制器26控制与滑动底座3相连的伸缩杆27伸展，从而使滑动底座3上的储能机构与固定底座2上的棘轮机构结合，再次使传动齿轮14与从动齿轮18相互咬合，为下一个周期的压力收集做好准备。

实施例2

图2是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的第二种结构图。如图2所示，第二种结构与第一中结构的区别仅仅在于控制机构。

第二中结构的控制机构中，压力计数器25和控制器26通过无线方式相连，压力计数器25通过无线传输方式将受压地面1的受压次数传输给控制器26。另外，控制机构中的拨叉复位器为两片磁铁。一片磁铁28固定在控制器26上，另一片磁铁29固定在滑动底座上，两片磁铁28，29的位置应当对应。控制器26与两片磁铁28，29相连，用于为两片磁铁28，29通电。

如图2所示，上述第二中结构的工作原理与第一种结构不同之处在于，在能量释放阶段，当受压地面1受压次数达到涡卷弹簧17最大收缩量时，控制器26控制为磁铁28，29通电，使得磁铁28，29带上不同极性的磁性，磁铁28，29相互吸引，进而使储能机构与棘轮机构分离，并由此使传动齿轮14与从动齿轮18不再相互咬合。此时，涡卷弹簧17自动伸展，发电机21快速转动发电。当能量释放结束，控制器26控制磁铁28，29带上相同极性的磁性，从而使磁铁28，29相互排斥，进而使储能机构与棘轮机构结合，再次使传动齿轮14与从动齿轮18相互咬合，为下一个周期的压力收集做好准备。

图3是本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置的立体图，图3能够更清楚地展现本实用新型的空间结构。需要说明的是，由于空间有限，图3省略了控制机构。

实施例3

本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置，可以收集运动中的人或物的压力，并将其转化为机械能存储，最终将机械能转换成电能。但这种发电装置是否能够产生稳定和足够的电能受到多方面的限值。为了提高这种发电装置应用能力，本实用新型又提供了一种基于压力积累技术的发电系统，该发电系统包括发电机控制器、蓄电池组、直流负载、逆变器、交流负载以及本实用新型提供的基于压力积累技术的发电装置。

其中，基于压力积累技术的发电装置有多个，每个基于压力积累技术的发电装置都与发电机控制器相连，发电机控制器、蓄电池组和逆变器顺序相连，蓄电池组与直流负载相连，逆变器与交流负载相连。

发电机控制器用于调节基于压力积累技术的发电装置的电压幅值、频率等参数，以使得发电装置能够输出平稳、持续的电压。发电机控制器已经是本领域的常用技术，柴油发电机、风力发电机和光伏太阳能发电机在并网前，经常使用发电机控制器调节相关参数，因此其工作原理不再赘述。

蓄电池组用于将经发电机控制器处理的电压存储。单个基于压力积累技术的发电装置产生的电能有限，无法满足实际生产生活需要。将多个基于压力积累技术的发电装置产生的电能集中在一起，其电能就能够满足实际工作和生活的需求了。本实用新型将多个发电装置产生的电能存储到蓄电池组中，蓄电池组可以直接为直流负载供电使用。当然，也可以通过逆变器，将蓄电池产生的直流电压转换为交流电压，为交流负载供电。

本实用新型通过收集运动过程中的人或者物产生的压力，以及将收集的压力转换为机械能并存储，最终实现了压力到电能的转换。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于压力积累技术的发电装置，用于将受压地面（1）获得的压力转化为电能，其特征是所述装置包括连杆机构、棘轮机构、储能机构、发电机构、控制机构、固定底座（2）、滑动底座（3）和滑轨（4）；

所述滑动底座（3）套装在滑轨（4）上；

所述滑轨（4）固定安装在固定底座（2）上；

所述连杆机构包括支杆（5）、直角连杆、固定轴（6）和复位弹簧（7），所述直角连杆由横杆（8）和竖杆（9）组成；

所述棘轮机构包括摇杆（10）、棘爪（11）、棘轮（12）、止回爪（13）、传动齿轮（14）、传动轴（15）和传动轴座（16）；

所述储能机构包括涡卷弹簧（17）、从动齿轮（18）、从动轴（19）和从动轴座（20）；

所述发电机构包括发电机（21）、发电机齿轮（22）、发电机转轴（23）和发电机座（24）；

所述控制机构包括压力计数器（25）、控制器（26）和拨叉复位器；

所述支杆（5）的一端固定在受压地面（1）下方，另一端固定在直角连杆的横杆（8）上；

所述直角连杆的横杆（8）与直角连杆的竖杆（9）固定连接，并且固定连接处轴向固定在固定轴（6）上；

所述复位弹簧（7）的一端固定在受压地面（1）下方，另一端固定在固定底座（2）的上方；

所述摇杆（10）的一端与直角连杆的竖杆（9）铰接，另一端轴向固定在传动轴（15）上；

所述棘爪（11）固定在摇杆（10）上且棘爪（11）扣合在棘轮（12）的齿轮上；

所述棘轮（12）与传动齿轮（14）同轴固定在传动轴（15）上；

所述传动轴（15）安装在传动轴座（16）上；

所述传动轴座（16）固定安装在固定底座（2）上；

所述止回爪（13）固定在固定底座（2）上且止回爪（13）扣合在棘轮（12）的齿轮上；

所述涡卷弹簧（17）和从动齿轮（18）同轴固定在从动轴（19）上；

所述从动轴（19）安装在从动轴座（20）上；

所述从动轴座（20）固定安装在滑动底座（3）上；

所述传动齿轮（14）与从动齿轮（18）相互咬合；

所述发电机（21）和发电机齿轮（22）同轴固定在发电机转轴（23）上；

所述发电机（21）安装在发电机座（24）上；

所述发电机座（24）固定安装在滑动底座（3）上；

所述发电机齿轮（22）和从动齿轮（18）相互咬合；

所述压力计数器（25）分别与控制器（26）和受压地面（1）相连；

所述控制器（26）安装在固定底座（2）上且控制器（26）和拨叉复位器相连。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征是所述拨叉复位器为与滑动底座（3）相连的伸缩杆（27）。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征是所述拨叉复位器为两片磁铁，一片磁铁（28）固定在控制器（26）上，另一片磁铁（29）固定在滑动底座上。

4.根据权利要求1、2或3所述的发电装置，其特征是所述受压地面（1）包括机动车减速带、非机动减速带或者人行横道线。

5.一种基于压力积累技术的发电系统，包括发电机控制器、蓄电池组、直流负载、逆变器和交流负载，其特征是所述发电系统还包括如权利要求1-4中任一项权利要求所述的发电装置；

所述发电装置与发电机控制器相连；

所述发电机控制器、蓄电池组和逆变器顺序相连；

所述蓄电池组与直流负载相连；

所述逆变器与交流负载相连。

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