CN205243746U - 基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，包含压力模块、流通管道、储存仓、储能电容、以及设置在流通管道内的若干叶轮发电单元；其中，流通管道用于连接所述压力模块和储存仓；压力模块用于在受到外力压迫时将其内的流体工质通过流通管道压至储存仓处，并在外力撤销时将流体工质从储存仓抽吸回来；储能电容和各个叶轮发电单元相连；叶轮发电单元包括发电机、转子轴、若干个静子叶片组和若干个转子叶片组，通过静子叶片组使得通过水流产生旋转力施加至其后的转子叶片组上，进而带动所述转子轴旋转使得发动机发电。本实用新型成本低廉、能够承受巨大压力，且尺寸可大可小，适用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力发电领域，尤其涉及一种基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置。
背景技术
压力发电是通过压力产生电能的发电方法，可以收集行人、车辆、火车等不同对象在经过压力发电设备时产生的能量，并转化为电能加以利用，是一种绿色清洁的发电方式。
目前包括日本和美国的各个国家已经开发出几种不同种类的压力发电装置，按原理可分为：通过永磁体切割磁感线发电设计的压力发电设备、基于压电材料受压时发电的原理设计的压力发电设备、通过下压的位移带动电机发电的压力发电设备。
他们都具有以下共同的问题：
1、原理多为利用磁力发电、压电材料发电，能量转化效率低，而且压电材料比较昂贵，使设备的性价比降低。
2、装置的结构设计薄弱，无法承受较大的机械力。
3、收集的能量的对象具有很大的局限性，对于实力对象的速度和尺寸有严苛的要求，大多只能收集行人走路的势能，产生的电能相对较小且应用范围窄。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，能够承受高强度压力、应用范围广、性价比高。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，包含压力模块、流通管道、储存仓、储能电容、以及设置在流通管道内的若干叶轮发电单元；
所述流通管道用于连接所述压力模块和储存仓；
所述压力模块用于在受到外力压迫时将其内的流体工质通过流通管道压至储存仓处，并在外力撤销时将流体工质从储存仓抽吸回来；
所述储能电容和各个叶轮发电单元相连，用于存储各个叶轮发电单元产生的电能；
所述叶轮发电单元包括发电机、发电机连杆、转子轴、轴承、若干个静子叶片组和若干个转子叶片组；
所述发电机通过发电机连杆固定在所述流通管道内，其输入端和所述转子轴的一端相连；
所述转子轴的另一端与轴承相连，且转子轴的轴线与所述流通管道的轴线重合；
所述静子叶片组的个数比转子叶片组多一个，两者交叉顺序设置，其中，静子叶片组包含若干个静子叶片，周向设置在所述流通管道上；转子叶片组包含若干个转子叶片，周向设置在所述转子上；
所述静子叶片和转子叶片均为弧形叶片，且静子叶片的弧形朝向与转子叶片的弧形朝向相反，所述静子叶片用于使得通过其的水流产生旋转力施加至其后的转子叶片上，进而带动所述转子轴旋转进行发电；
所述轴承通过距离发电机最远的静子叶片组固定在所述流通管道内。
作为本实用新型基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置进一步的优化方案，所述压力模块包含压力仓、压块和若干弹性支撑单元；
所述压力仓上端开口，下端和所述流通管道相连；
所述压块周边与所述压力仓的内壁贴合；
所述弹性支撑单元包含顶杆、套筒和弹簧，其中，套筒的上端设有通孔、下端与所述压力仓的底端固定相连；顶杆的上端与所述压块固定相连、下端插入所述通孔，且顶杆底部设有防止脱离通孔的凸起；弹簧套在顶杆外。
作为本实用新型基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置进一步的优化方案，所述弹性支撑单元的个数为4个。
作为本实用新型基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置进一步的优化方案，所述压力模块采用内部中空的橡胶球。
作为本实用新型基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置进一步的优化方案，所述储存仓的顶部设有若干用于通气的孔。
本实用新型可以布置在：
1.任何车流量大，同时车辆需要减速的地方，收集汽车经过时挤压装置的能量发电；
2.行人密集流通的区域，通过行人踩踏装置发电；
3.电梯上，通过电梯启动和停止时行人压动装置发电；
4.火车铁轨下，通过火车经过时压动装置发电。另外本设计结构简单、部件数量少，使得部件的维护和保养更加方便。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本实用新型采用了流体驱动的发电方式，流体可以是水甚至是空气，成本几乎不计，其他结构性部件如压力仓和顶杆等在强度允许的条件下甚至可以使用复合材料代替金属材料，成本也很低；
2.本实用新型内部充满了液体，在受到压力时，流体本身的压力也会升高，为顶杆、弹簧、压力仓侧壁分担部分压力，同时流体充满了整个装置，使各个部件之间摩擦、撞击大大减弱，因而能够承受巨大压力；
3.本实用新型尺寸可大可小，适用于包括行人、火车、汽车在内的不同对象。
附图说明
图1是利用流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置示意图；
图2是叶轮发电单元内部结构图；
图3是叶轮发电单元纵剖结构图。
图中，11-压块，12-顶杆，13-弹簧，14-压力仓，15-套筒，16-流通管道，17-叶轮发电单元，18-储存仓，19-储能电容，21-静子叶片，22-转子叶片，23-转子轴，24-轴承，25-发电机连杆，26-发电机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本实用新型公开了一种基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，包含压力模块、流通管道、储存仓、储能电容、以及设置在流通管道内的若干叶轮发电单元；
所述流通管道用于连接所述压力模块和储存仓；
所述压力模块用于在受到外力压迫时将其内的流体工质通过流通管道压至储存仓处，并在外力撤销时将流体工质从储存仓抽吸回来；
所述储能电容和各个叶轮发电单元相连，用于存储各个叶轮发电单元产生的电能；
如图2和图3所示，所述叶轮发电单元包括发电机、发电机连杆、转子轴、轴承、若干个静子叶片组和若干个转子叶片组；
所述发电机通过发电机连杆固定在所述流通管道内，其输入端和所述转子轴的一端相连；
所述转子轴的另一端与轴承相连，且转子轴的轴线与所述流通管道的轴线重合；
所述静子叶片组的个数比转子叶片组多一个，两者交叉顺序设置，其中，静子叶片组包含若干个静子叶片，周向设置在所述流通管道上；转子叶片组包含若干个转子叶片，周向设置在所述转子上；
所述静子叶片和转子叶片均为弧形叶片，且静子叶片的弧形朝向与转子叶片的弧形朝向相反，所述静子叶片用于使得通过其的水流产生旋转力施加至其后的转子叶片上，进而带动所述转子轴旋转进行发电；
所述轴承通过距离发电机最远的静子叶片组固定在所述流通管道内。
所述压力模块包含压力仓、压块和若干弹性支撑单元；
所述压力仓上端开口，下端和所述流通管道相连；
所述压块周边与所述压力仓的内壁贴合；
所述弹性支撑单元包含顶杆、套筒和弹簧，其中，套筒的上端设有通孔、下端与所述压力仓的底端固定相连；顶杆的上端与所述压块固定相连、下端插入所述通孔，且顶杆底部设有防止脱离通孔的凸起；弹簧套在顶杆外。
所述压力仓可以采用长方体，弹性支撑单元的个数为4个，分别设置在压力仓底部的四角。
工作时，通过压动压块，在顶杆和套筒的限制下压块向下移动，压力仓内流体压力升高。在高压作用下流体经流通管道高速流向储存仓，流体在流动的过程中经过叶轮发电单元的静子叶片，流体流动的方向和轴向产生一定角度的偏转，然后冲击固定在转子轴上的转子叶片，带动转子轴转动，从而带动发电机转动发电，电能通过发电机内部的整流电路和外部的导线传到储能电容内。当压块上的压力消失，压块在弹簧的作用下上升到初始位置，压力仓内流体压力降低抽吸储存仓内的流体向压力仓流动，流体流经叶轮发电单元时，再次产生电能并储存进储能电容。
所述压力模块也可以采用内部中空且张力足够的橡胶球来替代。
所述储存仓的顶部设有若干用于通气的孔。
下面分析利用流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置可产生的有益效果：
2t的汽车对地面的压力是20000N，汽车经过减速带时，有一半的压力施加在发电装置上，为10000N。2t的汽车单次经过发电装置，前轮后轮分别轧过发电装置，发电两次。可以假设压块下降高度为5cm，则所做的功为10000/4x0.05x2x4=1000J。
7t的客车同理可按上述方法计算，同理可得到单次经过作功为3500J。12t的载货汽车的同理，所做的功为6000J。取发电效率为60%，按下表所列出的汽车基本分类及市场数量分布比例算出平均一辆车经过一次所产生的电量为（1000x58.3%+3500x25%+6000x16.7%）x60%=2460J。
| 种类 | 平均质量(载重)(t) | 市场分布数量比例（%） |
| 轿车 | 2 | 58.3 |
| 客车 | 7 | 25 |
| 载货汽车 | 12 | 16.7 |
据统计调查，南京高庙收费站单日车次15000辆。可得在此收费站的单日发电量为15000x2460=3.69x10^7J=10.25KW·H。一年的发电量就可达10.25x365=3741.25KW·H。
南京城市平均电费为0.5元/度，共设单车道两个减速带，一辆车经过两个减速带，效益翻倍，共可产生效益相当于1870.625x2=3741.25元的电能。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，其特征在于，包含压力模块、流通管道、储存仓、储能电容、以及设置在流通管道内的若干叶轮发电单元；
所述流通管道用于连接所述压力模块和储存仓；
所述压力模块用于在受到外力压迫时将其内的流体工质通过流通管道压至储存仓处，并在外力撤销时将流体工质从储存仓抽吸回来；
所述储能电容和各个叶轮发电单元相连，用于存储各个叶轮发电单元产生的电能；
所述叶轮发电单元包括发电机、发电机连杆、转子轴、轴承、若干个静子叶片组和若干个转子叶片组；
所述发电机通过发电机连杆固定在所述流通管道内，其输入端和所述转子轴的一端相连；
所述转子轴的另一端与轴承相连，且转子轴的轴线与所述流通管道的轴线重合；
所述静子叶片组的个数比转子叶片组多一个，两者交叉顺序设置，其中，静子叶片组包含若干个静子叶片，周向设置在所述流通管道上；转子叶片组包含若干个转子叶片，周向设置在所述转子上；
所述静子叶片和转子叶片均为弧形叶片，且静子叶片的弧形朝向与转子叶片的弧形朝向相反，所述静子叶片用于使得通过其的水流产生旋转力施加至其后的转子叶片上，进而带动所述转子轴旋转进行发电；
所述轴承通过距离发电机最远的静子叶片组固定在所述流通管道内。
2.根据权利要求1所述的基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，其特征在于，所述压力模块包含压力仓、压块和若干弹性支撑单元；
所述压力仓上端开口，下端和所述流通管道相连；
所述压块周边与所述压力仓的内壁贴合；
所述弹性支撑单元包含顶杆、套筒和弹簧，其中，套筒的上端设有通孔、下端与所述压力仓的底端固定相连；顶杆的上端与所述压块固定相连、下端插入所述通孔，且顶杆底部设有防止脱离通孔的凸起；弹簧套在顶杆外。
3.根据权利要求2所述的基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，其特征在于，所述弹性支撑单元的个数为4个。
4.根据权利要求1所述的基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，其特征在于，所述压力模块采用内部中空的橡胶球。
5.根据权利要求1所述的基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置，其特征在于，所述储存仓的顶部设有若干用于通气的孔。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105402097A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-16 | 南京航空航天大学 | 基于流体工质驱动叶轮发电的压力发电装置 |
| CN107574841A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-12 | 昆明理工大学 | 一种双通道压力发电井盖装置 |
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2015
- 2015-12-04 CN CN201520992075.2U patent/CN205243746U/zh not_active Expired - Fee Related
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