CN204921277U - 压电形变气动能量交换装置 - Google Patents
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Abstract
一种压电形变气动能量交换装置，由一个箱体、一个行程变换机构、一个压力储能机构、一个高压储气腔和一个气动发电机构构成，该装置可将列车运行中的震动动能转化为电能，为铁路远程监控设备提供能量，在无动力无电源的环境中，可实现铁路安全运营的长期稳定的远程监控。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种质能转换装置技术，特别是一种压电形变气动能量交换装置，该装置通过气体储能机电转换将铁路列车质量的震动动能转换为电能，为设置在铁路线路上的安全远程监测设备提供电能。
背景技术：
地铁是交通运输中重要的基础设施，是社会经济正常运行的必要基础，随着京津、京沪、武广、沪杭、沪宁等高速铁路建设开通，我国已经跨入了高铁时代，在高速铁路建设不断向前推进时，保障铁路运营的安全也受到极高的关注，采取有效的远距离、大范围、无障碍、不间断、多功能昼夜监控成为铁路管理部门需要实施的一个问题，
铁路运营远程监测可分为机车运行状态远程监控和铁路线路状况远程监控，铁路线路状况远程监控可以为铁路运营提供铁路路况、突发事故、山体滑坡、桥区安全、隧道安全、机车安全等远程监控信息，为了确保铁路运营安全，线路状况远程监控设备必须24小时全天候昼夜运行，
然而，远程监控设备大多设在的偏远山区，即远离城市也远离国家电网，不能利用国家电网提供能量，同时利用储电设备提供能量又需要人力经常观察和定期更换储电设备，不能及时的观察和更换储电设备，也会使远程监控设备无法正常工作，为铁路运营带来安全隐患，
因此，为远程监控设备的正常运行提供不间断的充足的能量，是保障铁路线路状况远程监控急需解决的一个问题，列车行驶中几百吨质量震动动能是十分巨大的，将这部分能量提取出来，就可以不间断的为远程监控设备的正常运行提供能量，
实用新型内容:
为了将列车行驶中大质量的震动动能提取出来，将质量的震动动能转换电能，为线路状况远程监控设备提供能量，本实用新型提出了一种压电形变气动能量交换装置，它可将列车运行中的震动动能转化为电能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一个由箱体、行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔和气动发电机构构成的质能转换装置，行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔和气动发电机构都设置在箱体中，
行程变换机构安装在箱体的上部，压力储能机构安装在行程变换机构的下面，高压储气腔安装在压力储能机构的下面，气动发电机构安装在高压储气腔的下面，
行程变换机构由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆和一个活塞连接杆构成，主驱动杆的一端设置在一条铁轨的下方，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与活塞连接杆的上端相连接，活塞连接杆的下端通过第六连接轴与气缸活塞相连接，
压力储能机构由一个气缸、一个气缸活塞、一个单向通气阀门、一个辅减震弹簧构成，辅减震弹簧和气缸活塞设置在气缸内，辅减震弹簧安装在气缸的底部和气缸活塞之间，气缸的底部通过单向通气阀与高压储气腔相通，
单向通气阀门由一个阀门壳体、一个橡胶塞和一个压力弹簧构成，阀门壳体的上部设置有一个阀门进气孔，阀门壳体的下部设置有一个阀门出气孔，压力弹簧和橡胶塞设置在阀门壳体内部，压力弹簧安装在阀门壳体的底部与橡胶塞之间，在气缸内的气体作用下通过压力弹簧和橡胶塞可打开和关闭阀门进气孔，
气动发电机构由一个往复驱动气缸、一个往复驱动活塞、一个换气塞、一个换气驱动连杆、一个回程驱动弹簧、一个震动驱动杆、第一连接板、第二连接板和一个压电陶瓷片构成，往复驱动活塞设置在往复驱动气缸内，往复驱动活塞和往复驱动气缸轴线相互重合，并且往复驱动活塞可以在往复驱动气缸内沿着往复驱动气缸轴线方向滑动，换气驱动连杆与往复驱动活塞轴线相互重合的安装在复驱动活塞的一侧，回程驱动弹簧和震动驱动杆与往复驱动活塞轴线相互重合的设置在往复驱动活塞的另一侧，震动驱动杆的一端安装在往复驱动活塞上，震动驱动杆的另一端与压电陶瓷片的中部相连接，压电陶瓷片的两端通过第一连接板和第二连接板连接在箱体上，
换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，换气塞的中部穿过该换气驱动孔与换气驱动连杆相连接，并且换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔滑动，在往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，往复驱动气缸的下部通过该出气孔与往复驱动气缸外部相通，
当列车的振动通过铁轨施加在主驱动杆的一端时，列车的振动通过行程变换机构的主驱动杆、驱动连接杆、辅驱动杆、活塞连接杆传递到气缸活塞上，列车的振动通过行程变换机构的行程幅度放大，带动气缸活塞压缩气缸内的空气，并通过气缸底部的单向通气阀将高压气体压入高压储气腔内，通过上述过程将列车的振动动能转化为高压气体内能存储在高压储气腔内，
当换气塞打开往复驱动气缸上部的进气孔，关闭往复驱动气缸下部的出气孔时，高压储气腔内气体充入往复驱动气缸，推动换气驱动连杆、震动驱动杆和往复驱动活塞向右运动，
当换气塞关闭往复驱动气缸上部的进气孔，打开往复驱动气缸下部的出气孔时，回程驱动弹簧推动换气驱动连杆、震动驱动杆和往复驱动活塞向左运动，
在高压储气腔内的高压气体和回程驱动弹簧推动下，震动驱动杆带动压电陶瓷片不停的震动起来，在压电陶瓷片两个电极不断的输出交变电流，
本实用新型的有益效果是：通过行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔和气动发电机构构成的质能转换装置，可将列车的振动动能转化电能，构成了远程监控设备的自发电系统，为线路状况远程监控设备提供能量，即节约了能源，又可使位于偏远山区远程监控设备在无人管理的情况长期自动运行。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的整体结构剖视图。
图2是本实用新型的A-A剖视图。
图3是本实用新型的单向通气阀门结构剖视图。
具体实施方式：
在图1中，一个由箱体4、行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔7和气动发电机构构成的质能转换装置，行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔7和气动发电机构都设置在箱体4中，
在图1中，行程变换机构安装在箱体4的上部，压力储能机构安装在行程变换机构的下面，高压储气腔7安装在压力储能机构的下面，气动发电机构安装在高压储气腔7的下面，
行程变换机构由主驱动杆1-1、辅驱动杆1-7、驱动连接杆1-5和活塞连接杆1-11构成，主驱动杆1-1的一端设置在一条铁轨的下方，主驱动杆1-1的中部通过第一连接轴1-2与设置在箱体4上部的第一支撑柱1-3相连接，主驱动杆1-1的另一端通过第二连接轴1-4与驱动连接杆1-5的上端相连接，驱动连接杆1-5的下端通过第三连接轴1-6与辅驱动杆1-7的一端相连接，辅驱动杆1-7的中部通过第四连接轴1-8与安装在箱体4上部的第二支撑柱1-9相连接，辅驱动杆1-7的另一端通过第五连接轴1-10与活塞连接杆1-11的上端相连接，活塞连接杆1-11的下端通过第六连接轴3-2与气缸活塞3-3相连接，
在图1中，压力储能机构由气缸3-1、气缸活塞3-3、单向通气阀门5和辅减震弹簧3-4构成，辅减震弹簧3-4和气缸活塞3-3设置在气缸3-1内，辅减震弹簧3-4安装在气缸3-1的底部和气缸活塞3-3之间，气缸3-1的底部通过单向通气阀5与高压储气腔7相通，
在图3中，单向通气阀门5由阀门壳体5-1、橡胶塞5-2和压力弹簧5-3构成，阀门壳体5-1的上部设置有一个阀门进气孔5-4，阀门壳体5-1的下部设置有一个阀门出气孔5-5，压力弹簧5-3和橡胶塞5-2设置在阀门壳体5-1内部，压力弹簧5-3安装在阀门壳体5-1的底部与橡胶塞5-2之间，在气缸3-1内的气体作用下通过压力弹簧5-3和橡胶塞5-2可打开和关闭阀门进气孔5-4，
在图1和图2中，气动发电机构由往复驱动气缸6-1、往复驱动活塞6-2、换气驱动连杆6-3、换气塞6-4、回程驱动弹簧6-8、震动驱动杆6-9、第一连接板6-11-1、第二连接板6-11-2和一个压电陶瓷片6-10构成，往复驱动活塞6-2设置在往复驱动气缸6-1内，往复驱动活塞6-2和往复驱动气缸6-1轴线相互重合，并且往复驱动活塞6-2可以在往复驱动气缸6-1内沿着往复驱动气缸6-1轴线方向移动，换气驱动连杆6-3与往复驱动活塞6-2轴线相互重合的安装在复驱动活塞6-2的一侧，回程驱动弹簧6-8和震动驱动杆6-9与往复驱动活塞6-2轴线相互重合的设置在往复驱动活塞6-2的另一侧，震动驱动杆6-9的一端安装在往复驱动活塞6-2上，震动驱动杆6-9的另一端与压电陶瓷片6-10的中部相连接，压电陶瓷片6-10的两端通过第一连接板6-11-1和第二连接板6-11-2连接在箱体4上，
换气驱动连杆6-3的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔6-5，换气塞6-4的中部穿过该换气驱动孔6-5与换气驱动连杆6-3相连接，并且换气塞6-4的中部可沿着该长方形换气驱动孔6-5滑动，在往复驱动气缸6-1的上部开有一个进气孔6-6，往复驱动气缸6-1的上部通过该进气孔6-6与高压储气腔相通，在往复驱动气缸6-1的下部开有一个出气孔6-7，往复驱动气缸6-1的下部通过该出气孔6-7与往复驱动气缸6-1的外部相通，
当列车的振动通过铁轨施加在主驱动杆1-1的一端时，列车的振动通过行程变换机构的主驱动杆1-1、驱动连接杆1-5、辅驱动杆1-7、活塞连接杆1-11传递到气缸活塞3-3上，列车的振动通过行程变换机构的行程幅度放大，带动气缸活塞3-3压缩气缸3-1内的空气，并通过气缸3-1底部的单向通气阀5将高压气体压入高压储气腔7内，通过上述过程将列车的振动动能转化为高压气体内能存储在高压储气腔7内，
当换气塞6-4打开往复驱动气缸6-1上部的进气孔6-6，关闭往复驱动气缸6-1下部的出气孔6-7时，高压储气腔7内气体充入往复驱动气缸6-1，推动换气驱动连杆6-3、震动驱动杆2-9和往复驱动活塞6-2向右运动，
当换气塞6-4关闭往复驱动气缸6-1上部的进气孔6-6，打开往复驱动气缸6-1下部的出气孔6-7时，回程驱动弹簧6-8推动换气驱动连杆6-3、震动驱动杆2-9和往复驱动活塞6-2向左运动，
在高压储气腔7内的高压气体和回程驱动弹簧6-8推动下，震动驱动杆2-9带动压电陶瓷片6-10不停的震动起来，交变电流不断的从压电陶瓷片6-10的两个电极输出出来。
Claims (1)
1.一种压电形变气动能量交换装置，由一个箱体、一个行程变换机构、一个压力储能机构、一个高压储气腔和一个气动发电机构构成，行程变换机构、压力储能机构、高压储气腔和气动发电机构都设置在箱体中，其特征是：行程变换机构安装在箱体的上部，压力储能机构安装在行程变换机构的下面，高压储气腔安装在压力储能机构的下面，气动发电机构安装在高压储气腔的下面，
行程变换机构由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆和一个活塞连接杆构成，主驱动杆的一端设置在一条铁轨的下方，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与活塞连接杆的上端相连接，活塞连接杆的下端通过第六连接轴与气缸活塞相连接，
压力储能机构由一个气缸、一个气缸活塞、一个单向通气阀门、一个辅减震弹簧构成，辅减震弹簧和气缸活塞设置在气缸内，辅减震弹簧安装在气缸的底部和气缸活塞之间，气缸的底部通过单向通气阀与高压储气腔相通，
单向通气阀门由一个阀门壳体、一个橡胶塞和一个压力弹簧构成，阀门壳体的上部设置有一个阀门进气孔，阀门壳体的下部设置有一个阀门出气孔，压力弹簧和橡胶塞设置在阀门壳体内部，压力弹簧安装在阀门壳体的底部与橡胶塞之间，在气缸内的气体作用下通过压力弹簧和橡胶塞可打开和关闭阀门进气孔，
气动发电机构由一个往复驱动气缸、一个往复驱动活塞、一个换气塞、一个换气驱动连杆、一个回程驱动弹簧、一个震动驱动杆、第一连接板、第二连接板和一个压电陶瓷片构成，往复驱动活塞设置在往复驱动气缸内，往复驱动活塞和往复驱动气缸轴线相互重合，并且往复驱动活塞可以在往复驱动气缸内沿着往复驱动气缸轴线方向滑动，换气驱动连杆与往复驱动活塞轴线相互重合的安装在复驱动活塞的一侧，回程驱动弹簧和震动驱动杆与往复驱动活塞轴线相互重合的设置在往复驱动活塞的另一侧，震动驱动杆的一端安装在往复驱动活塞上，震动驱动杆的另一端与压电陶瓷片的中部相连接，压电陶瓷片的两端通过第一连接板和第二连接板连接在箱体上，
换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，换气塞的中部穿过该换气驱动孔与换气驱动连杆相连接，并且换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔滑动，在往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，往复驱动气缸的下部通过该出气孔与往复驱动气缸外部相通。
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| CN105134530A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-09 | 北京印刷学院 | 铁路运营远程监测压电形变气动质能转换装置 |
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2015
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