CN209761642U - 一种利用铁轨振动的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电装置领域，具体涉及一种利用铁轨振动发电装置。其针对由铁轨振动而产生振动动能的浪费而研发一种发电装置。所提供的系统提供了三个模块：振动采集模块，传输模块，发电模块。当列车靠近过或经过装置时，铁轨振动传递到振动输入模块。往复震动采集模块中的连接轴，带动丝杠螺母震动，使丝杠旋转并带动锥齿轮，齿轮正反旋转，在此齿轮两侧各啮合一个带有单向轴承的齿轮，在带有单向轴承的齿轮上各固结一个齿轮并在它们中间啮合一个齿轮，确保此齿轮单向旋转，将其连入发电装置，即可完成将振动动能转为电能。

Description

一种利用铁轨振动的发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置技术领域，具体涉及一种利用铁轨振动的发电装置。

背景技术

人烟稀少的铁路路段，需要对其铁路进行监控，而架设电网十分浪费，利用率低，有的区域甚至不合适架设电网，部分区域采用太能阳、风能等由于气候条件的不稳定也不适合。所以，希望通过铁路装置自供电为其配套的监控设备、轨旁设备等进行供电。铁路能量采集储存及自供电装置依靠火车经过铁轨时，使铁轨产生的上下振动来进行发电，通过机械结构将双向的上下振动运动转化为单向运动，并且将铁轨微小振动位移进行放大，最终带动电机旋转，机械能最终转变为电能，并最终将得到的电能储存在储如超级电容、蓄电池中供其他设备使用。

现有技术中，常将类似的能量回收装置安装在车悬架等部位，用于回收车辆运行中的振动能量，但是，安装在车悬架等部位的能量回收装置结构较为复杂，采用了行星齿轮等复杂的机构，因而体积较大。而在铁路上使用时，人们希望将该装置安装在轨道和道床之间狭窄的空间内，要求装置体积较小，这就使得现有技术中常见的能量回收装置不适用。

实用新型内容

针对现有技术中振动能量回收装置的体积较大，不适用于铁轨的问题，本实用新型提供一种利用铁轨振动的发电装置，其目的在于：使得振动能量回收装置及能够高效回收能量，有能够具有较小的体积，方便安装在轨道和道床之间狭窄的区域内。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用铁轨振动的发电装置，包括顺序连接的振动采集装置、传输装置和发电装置，所述传输装置包括齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ和齿轮Ⅵ；所述齿轮Ⅱ与振动采集装置配合，所述齿轮Ⅴ与发电装置配合；所述齿轮Ⅰ和齿轮Ⅲ分别与齿轮Ⅱ啮合，所述齿轮Ⅳ和齿轮Ⅵ分别与齿轮Ⅴ啮合；所述齿轮Ⅰ和齿轮Ⅵ通过同一转轴设置，所述齿轮Ⅰ和转轴通过单向轴承Ⅰ连接；所述齿轮Ⅲ和齿轮Ⅳ通过另一转轴设置，所述齿轮Ⅲ和转轴通过单向轴承Ⅱ连接；所述单向轴承Ⅰ和单向轴承Ⅱ的锁止方向相反。

采用该技术方案后，首先将振动采集装置中的上下往复运动转变为齿轮Ⅱ的双向转动，通过齿轮组的配合进行传动，实现将齿轮Ⅱ的双向转动转变为齿轮Ⅴ的单向转动，最终实现了带动发电机单向转动发电。与现有技术相比，本方案未采用行星齿轮等体积较大的复杂机构，有利于将设备制作地小型化，从而方便安装在铁轨和道床之间，能在铁轨上实现将铁轨振动动能转化为电能，并且同时减少了振动对铁轨寿命的影响，可持续发展且实用性强。且该装置由于机械零件占大部分，电子元器件较少，故不仅可靠耐用，能量转换效率高，便于加工、造价低廉，而且铺设容易，非常适合推广和大规模生产。

优选的，振动采集装置包括内壳，所述内壳中设置有丝杆，所述丝杆外部套设有丝杆螺母，所述丝杆上固定连接有锥齿轮Ⅰ，所述锥齿轮Ⅰ上啮合设置有锥齿轮Ⅱ，所述锥齿轮Ⅱ与齿轮Ⅱ通过同一转轴设置；所述内壳顶部通过滑动连接设置有外壳，所述外壳内固定连接有数个连接轴，连接轴的底端与丝杆螺母固定连接。

采用该优选方案后，通过丝杆与丝杆螺母的配合，将连接轴的上下往复运动转化为丝杆的往复转动，进而带动齿轮Ⅱ往复转动。本优选方案中的机构相对于现有技术中常见的齿轮与齿条的配合，具有运动的稳定性更好的优点。

进一步优选的，连接轴位于外壳中的部分的外部套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与外壳和内壳固定连接。

本优选方案中设置弹簧，能够使得外壳和内壳尽量相互远离，使得外壳和内壳之间相对运动的稳定性更强。

优选的，齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ和齿轮Ⅵ的轴线位于同一平面内。

采用该优选方案后，所有齿轮的轴线位于同一平面内，这样所有齿轮构成的传输装置能够设计得较薄。方便将装置安装在狭窄的铁轨下方。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本方案未采用行星齿轮等体积较大的复杂机构，有利于将设备制作地小型化，从而方便安装在铁轨和道床之间，能在铁轨上实现将铁轨振动动能转化为电能，并且同时减少了振动对铁轨寿命的影响，可持续发展且实用性强。

2.该装置由于机械零件占大部分，电子元器件较少，故不仅可靠耐用，能量转换效率高，便于加工、造价低廉，而且铺设容易，非常适合推广和大规模生产。

3.通过丝杆与丝杆螺母的配合，将连接轴的上下往复运动转化为丝杆的往复转动，进而带动齿轮Ⅱ往复转动。本优选方案中的机构相对于现有技术中常见的齿轮与齿条的配合，具有运动的稳定性更好的优点。

4.弹簧能够使得外壳和内壳尽量相互远离，使得外壳和内壳之间相对运动的稳定性更强。

5.能够使得外壳和内壳尽量相互远离，使得外壳和内壳之间相对运动的稳定性更强。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中的振动采集装置整体结构示意图；

图3为本实用新型中的振动采集装置内部剖视图。

其中：1-振动采集装置，2-传输装置，3-发电装置，4-外壳，5-弹簧，6-连接轴，7-丝杆，8-内壳，9-丝杆螺母，10-齿轮Ⅱ，11-齿轮Ⅲ，12-齿轮Ⅰ，13-单向轴承Ⅱ，14-单向轴承Ⅰ，15-齿轮Ⅳ，16-齿轮Ⅵ，17-齿轮Ⅴ，18-锥齿轮Ⅰ，19-锥齿轮Ⅱ。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图3对本实用新型作详细说明。

一种利用铁轨振动的发电装置，其设置一个平板作为底座，在底座上顺序连接设置振动采集装置1、传输装置2和发电装置3。

振动采集装置1可用现有技术中常用的齿条与齿轮的配合的方式。也可如本实施例中选用一种优选的结构：所述振动采集装置1包括内壳8，所述内壳8中设置有丝杆7，丝杆7的顶端和低端与内壳8通过轴承连接。所述丝杆7外部套设有丝杆螺母9，丝杆螺母9上下运动时，丝杆7会受力转动。所述丝杆7下部固定连接有锥齿轮Ⅰ18。所述内壳8顶部通过滑动连接设置有外壳4，所述外壳4内固定连接有数个连接轴6，本实施例中连接轴6 的数量为四个。连接轴6贯通内壳8的顶部，连接轴6的底端与丝杆螺母9固定连接。连接轴6位于外壳4中的部分的外部套设有弹簧5，所述弹簧5的两端分别与外壳4和内壳8 固定连接。外壳4的顶部与振动的铁轨连接。这样，铁轨的上下往复振动通过连接轴6传递至丝杆螺母9，丝杆螺母9的上下运动转变为丝杆7的向两个方向的往复转动。

所述传输装置2包括齿轮Ⅰ12、齿轮Ⅱ10、齿轮Ⅲ11、齿轮Ⅳ15、齿轮Ⅴ17和齿轮Ⅵ16，齿轮Ⅰ12、齿轮Ⅱ10、齿轮Ⅲ11、齿轮Ⅳ15、齿轮Ⅴ17和齿轮Ⅵ16的轴线位于同一平面内，这样能够尽量压缩装置在高度方向上的尺寸，使得装置更适宜于安装在狭窄的空间内。所述齿轮Ⅱ10与振动采集装置1配合，所述齿轮Ⅴ17与发电装置3配合。所述齿轮Ⅰ 12和齿轮Ⅲ11分别与齿轮Ⅱ10啮合，所述齿轮Ⅳ15和齿轮Ⅵ16分别与齿轮Ⅴ17啮合；所述齿轮Ⅰ12和齿轮Ⅵ16通过同一转轴设置，所述齿轮Ⅰ12和转轴通过单向轴承Ⅰ14连接，齿轮Ⅵ16和转轴固定连接。所述齿轮Ⅲ11和齿轮Ⅳ15通过另一转轴设置，所述齿轮Ⅲ11 和转轴通过单向轴承Ⅱ13连接，齿轮Ⅳ15和转轴固定连接。所述单向轴承Ⅰ14和单向轴承Ⅱ13的锁止方向相反。

发电装置3由三相发电机、蓄电池、电容组成。

所述振动采集装置1和传输装置2的连接方式为，所述锥齿轮Ⅰ18上啮合设置有锥齿轮Ⅱ19，所述锥齿轮Ⅱ19与齿轮Ⅱ10通过同一转轴设置。这样，竖直设置的丝杆7的双向转动将会转变为横向设置的锥齿轮Ⅱ19和齿轮Ⅱ10的双向转动。齿轮Ⅱ10的转动会带动齿轮Ⅰ12和齿轮Ⅲ11向两个方向往复转动，然而由于单向轴承Ⅰ14和单向轴承Ⅱ13的锁止方向相反，因此只有相同方向的传动力才会经过转轴、齿轮Ⅳ15和齿轮Ⅵ16传动至齿轮Ⅴ 17，最终齿轮Ⅴ17的运动方式为单向转动，进而带动三相发电机发电。且该设置能够提高发电效率，使三相发电机永远处于单向旋转状态，将其连入发电装置3，即可完成将振动动能转为电能。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用铁轨振动的发电装置，包括顺序连接的振动采集装置(1)、传输装置(2)和发电装置(3)，其特征在于：所述传输装置(2)包括齿轮Ⅰ(12)、齿轮Ⅱ(10)、齿轮Ⅲ(11)、齿轮Ⅳ(15)、齿轮Ⅴ(17)和齿轮Ⅵ(16)；所述齿轮Ⅱ(10)与振动采集装置(1)配合，所述齿轮Ⅴ(17)与发电装置(3)配合；所述齿轮Ⅰ(12)和齿轮Ⅲ(11)分别与齿轮Ⅱ(10)啮合，所述齿轮Ⅳ(15)和齿轮Ⅵ(16)分别与齿轮Ⅴ(17)啮合；所述齿轮Ⅰ(12)和齿轮Ⅵ(16)通过同一转轴设置，所述齿轮Ⅰ(12)和转轴通过单向轴承Ⅰ(14)连接；所述齿轮Ⅲ(11)和齿轮Ⅳ(15)通过另一转轴设置，所述齿轮Ⅲ(11)和转轴通过单向轴承Ⅱ(13)连接；所述单向轴承Ⅰ(14)和单向轴承Ⅱ(13)的锁止方向相反。

2.按照权利要求1所述的一种利用铁轨振动的发电装置，其特征在于：所述振动采集装置(1)包括内壳(8)，所述内壳中设置有丝杆(7)，所述丝杆(7)外部套设有丝杆螺母(9)，所述丝杆(7)上固定连接有锥齿轮Ⅰ(18)，所述锥齿轮Ⅰ(18)上啮合设置有锥齿轮Ⅱ(19)，所述锥齿轮Ⅱ(19)与齿轮Ⅱ(10)通过同一转轴设置；所述内壳(8)顶部通过滑动连接设置有外壳(4)，所述外壳(4)内固定连接有数个连接轴(6)，连接轴(6)的底端与丝杆螺母(9)固定连接。

3.按照权利要求2所述的一种利用铁轨振动的发电装置，其特征在于：所述连接轴(6)位于外壳(4)中的部分的外部套设有弹簧(5)，所述弹簧(5)的两端分别与外壳(4)和内壳(8)固定连接。

4.按照权利要求1所述的一种利用铁轨振动的发电装置，其特征在于：所述齿轮Ⅰ(12)、齿轮Ⅱ(10)、齿轮Ⅲ(11)、齿轮Ⅳ(15)、齿轮Ⅴ(17)和齿轮Ⅵ(16)的轴线位于同一平面内。