CN218152218U - 一种可调的刀片式机械储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及了一种可调的刀片式机械储能装置，包括储能组件，其包括：壳体；转轴，架设在壳体内，转轴位于壳体内的部分套装固定有第一齿轮，一端连接有驱动组件；多个储能单元，环绕转轴设置，储能单元包括：副转轴，架设在壳体内且与转轴平行设置，副转轴上套装固定有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮的两侧分别设置有一个涡卷发条，涡卷发条套装在副转轴上；两个棘轮，分别设置在涡卷发条远离第二齿轮的一侧，棘轮套装在副转轴上，副转轴与涡卷发条的内圈端部固定连接，涡卷发条的外圈端部与棘轮固定连接；锁止组件，设置在棘轮的一侧。本实用新型结构简单、成本低、储能效率高，扩展性好，能量密度大。

Description

一种可调的刀片式机械储能装置

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及一种可调的刀片式机械储能装置。

背景技术

能源作为人类生存最重要的资源之一，如今生活的方方面面都离不开能源的供应，我们也在通过建造火能、风能、水能、太阳能等发电站不断的获取能源，除了这些大型的发电站，在人们的日常生活中还有很多可利用的能源，比如海浪的动能，屋顶的风能，甚至是电梯运行过程产生的重力势能等等，如果能够将这些间歇性的机械能进行收集、储存，并再次释放利用，将给人们的生活带来积极的影响，也符合双碳背景下的发展需求，现有技术中常见有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。

抽水蓄能需要上、下水库，位置的选择依赖地理条件，有一定的难度和局限性，压缩空气储能需要大的洞穴以存储压缩空气，与地理条件密切相关，适合地点非常有限，另外需要燃气轮机配合，并要一定量的燃气作燃料，至今只有德国和美国等有极少投运的压缩空气储能站，飞轮储能所能释放的能量只可持续几秒至几分钟，一般用于UPS的短时间的切换，并不太适合风、光发电站。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种可调的刀片式机械储能装置。

为此，本实用新型提供一种可调的刀片式机械储能装置，包括：

储能组件，其包括：

壳体；

转轴，架设在所述壳体内，所述转轴位于所述壳体内的部分套装固定有第一齿轮；

驱动组件，与所述转轴的一端连接；

多个储能单元，环绕所述转轴设置，所述储能单元包括：副转轴，架设在所述壳体内且与转轴平行设置，所述副转轴上套装固定有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第二齿轮的两侧分别设置有一个涡卷发条，所述涡卷发条套装在副转轴上；两个棘轮，分别设置在涡卷发条远离第二齿轮的一侧，所述棘轮套装在副转轴上，所述副转轴与涡卷发条的内圈端部固定连接，所述涡卷发条的外圈端部与棘轮固定连接；

锁止组件，设置在所述棘轮的一侧。

优选的，所述驱动组件包括：

转筒，与所述转轴延伸至所述壳体外的一端套装固定；

绳索，缠绕在所述转筒上，所述绳索的起始端与转筒固定，中端缠绕在转筒上，末端延伸至转筒外，所述绳索的缠绕方向与涡卷发条的卷线方向相同。

优选的，所述锁止组件包括：

锁止开关和控制模块，所述锁止开关与壳体的内壁固定，所述控制模块与锁止开关电连接。

优选的，所述储能组件有多个，多个储能组件呈直线状排列，每个储能组件的转轴的两侧分别套装固定有花键轴和花键套，相邻两个储能组件上的花键轴插设在花键套内且与花键套啮合。

优选的，所述转筒套装固定在花键轴上。

优选的，所述花键套的一端套装设置有齿环，所述齿环的一侧设置有限位组件。

优选的，所述限位组件包括：插销和插销套，所述插销套与壳体固定，所述插销上设置有滑块，所述插销套内设置有滑槽，所述滑块卡装在滑槽内，所述插销的一端开设有凹槽，所述凹槽与齿环卡合。

本实用新型提供的一种可调的刀片式机械储能装置，具有如下

有益效果：

本实用新型利用涡卷发条涡卷后产生的弯曲弹性变形进行储能，涡卷发条结构简单、成本低、储能效率高，刀片式设计结构紧凑，可串联扩展性好，综合能量密度大，而且对环境无污染；另一方面，能够通过控制锁止开关的状态来改变储能大小，满足不同场景下的使用需求，使用灵活。

附图说明

图1是本实用新型的一种可调的刀片式机械储能装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一种可调的刀片式机械储能装置的侧面结构示意图；

图3是本实用新型的涡卷发条和棘轮层的结构示意图；

图4是本实用新型的第一齿轮和第二齿轮的配合结构示意图；

图5是本实用新型的花键轴和花键套的结构示意图；

图6是本实用新型的一种可调的刀片式机械储能装置的安装绳索的结构示意图；

图7是本实用新型的插销和齿环的一种配合结构示意图；

图8是本实用新型的多个一种可调的刀片式机械储能装置串联的结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体；2-第一齿轮；3-转轴；4-第二齿轮；5-副转轴；6-涡卷发条；7-棘轮；8-锁止开关；9-花键轴；10-花键套；11-转筒；12-绳索；13-控制模块；14-齿环；15-插销。

具体实施方式

下面结合附图1到图7，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本申请文件中，未经明确的部件型号以及结构，均为本领域技术人员所公知的现有技术，本领域技术人员均可根据实际情况的需要进行设定，在本申请文件的实施例中不做具体的限定。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种可调的刀片式机械储能装置，包括储能组件，如图1、图2、图3和图4所示，其中储能组件又包括：

壳体1，在壳体1内架设有转轴3，转轴3通过轴承转动设置在壳体1上，其中轴承与壳体1固定，转轴3位于壳体1内的部分还套装固定有第一齿轮2，转轴3的一端还有连接驱动组件；

多个储能单元，其中多个储能单元环绕转轴3设置，储能单元包括：架设在壳体1内且与转轴3平行设置的副转轴5，副转轴5的两端通过轴承与壳体1旋转连接，其中轴承与壳体1固定，副转轴5 上套装固定有第二齿轮4，第二齿轮4与第一齿轮2啮合，当转轴3 转动的时候，由于第一齿轮2与转轴3固定，所以第一齿轮2进行转动，因为第二齿轮4与第一齿轮2啮合，所以第二齿轮4也会随之转动，如图2所示，第二齿轮4的两侧分别设置有一个涡卷发条 6，涡卷发条6套装在副转轴5上；在涡卷发条6远离第二齿轮4的一侧分别设置有两个棘轮7，棘轮7套装在副转轴5上，副转轴5与涡卷发条6的内圈端部固定连接，涡卷发条6的外圈端部与棘轮7 固定连接，在棘轮7的一侧设置有锁止组件，其中锁止组件用于限制棘轮7的转动，当棘轮7不进行转动时，涡卷发条6随副转轴5的转动而卷缩在副转轴5上进行储能，当锁止开关8未限制棘轮7的转动时，涡卷发条6因棘轮7的自由转动不进行卷缩储能，或由卷缩储能状态恢复到自然涡卷状态进行能量的直接释放。

进一步的，如图6所示，驱动组件包括转筒11和绳索12，其中转筒11和绳索12的连接关系如下：转轴3的其中一端套装固定有转筒11，转筒11上缠绕有绳索12，涡卷发条6通过绳索12对外进行能量交互，绳索12的起始端与转筒11固定，中端缠绕在转筒11上，末端延伸至转筒11外，绳索12的缠绕方向与涡卷发条6的卷线方向相同，通过外力拉动绳索12可以使转轴3转动。

进一步的，锁止组件包括锁止开关8和控制模块13，锁止开关 8与壳体1内的内壁固定，控制模块13与锁止开关8电连接，在这里锁止开关8采用推拉电磁铁，当推拉杆推出时，推拉杆的一端与棘轮7的棘齿啮合，从而限制棘轮7的转动；当推拉杆拉回时，推拉杆的一端与棘轮7的棘齿分离，棘轮7可以转动，在此说明，可以预设涡卷发条6的数量为十二个，涡卷发条6的弹力大小关系为1 单位、2单位、4单位、8单位、16单位、32单位、64单位、128单位、256单位、512单位、1024单位和2048单位，通过推拉电磁铁的推拉杆与棘轮7的棘齿啮合与否，可以组合出以一单位为步进，范围从0单位到4095单位的储能大小。需要说明的是，上述预设只是罗列其中一种场景，并不构成对其他预设或场景的限定。

进一步的，如图7所示，花键套10的一端沿其周向设置有齿环 14，齿环14的一侧设置有限位组件15，限位组件15包括插销和插销套，插销套与壳体1固定，插销上设置有滑块，插销套内设置有滑槽，滑块卡装在滑槽内且与滑槽滑动连接，插销的一端开设有凹槽，凹槽与齿环14卡合，插销可以在插销套内来回滑动，在插销靠近齿环14的端面设置为齿形，当插销滑向齿环14时，插销的凹槽正好能与齿环14卡合，实现对齿环14的锁止，齿环14的锁止后会对花键套10和转轴3等都进行锁止。

本实用新型实施例一的使用方法为：储存能量时，拉动绳索12 使其转轴3转动，同时使推拉杆的一端与棘轮7的棘齿啮合，限制棘轮7的转动，当棘轮7不进行转动时，涡卷发条6随副转轴5的转动而卷缩在副转轴5上进行储能，最后将插销插入齿环14，在插入时，齿环14上的齿与凹槽卡和实现固定，从而进行锁止，此时即完成了能量储存。释放能量时，将绳索12连接到外部装置，然后将插销抽离齿环14取消锁止，此时卷缩状态的涡卷发条6会带动副转轴 5转动，通过齿轮转动后带动转轴3转动，再通过绳索12将能量传递到与之连接的外部装置上，完成能量释放利用的过程。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，如图8所示，储能组件有多个，多个储能组件呈直线状排列，如图5所示，每个储能组件的转轴3的两侧分别套装固定有花键轴9和花键套10，相邻两个储能组件上的花键轴9插设在花键套10内且与花键套10啮合，多个储能组件进行串联组合，可以满足需要更大容量的储能需求场景，通过花键轴9和花键套10可以实现多个储能组件的转轴3同时转动，在使用时，只需要转动两侧任意一个储能组件上的转轴3即可使多个储能组件的转轴3同时转动，并且花键轴9和花键套10除了实现周向旋转限位的功能，在这里还有能量传递功能，如图6所示，为了方便转轴3转动，在最外侧的储能单元上的花键轴9上套装固定有转筒11，由于转筒11上缠绕有绳索12，所以通过拉动绳索12可以使转轴3转动，在实施例一中已经描述过转筒11与绳索12的关系，所以此处不做过多阐述。

另外，在本实施例中，为了达到最大的储能量，可以预设涡卷发条6的数量为十二个，并且涡卷发条6的弹力大小相同，通过推拉电磁铁的推拉杆与棘轮7的棘齿啮合与否，可以实现储能量大小的调节。需要说明的是，上述预设只是罗列其中一种场景，并不构成对其他预设或场景的限定，在实施例一里有说明，单个储能组件可以通过锁止开关8控制棘轮7的转动与否，进而控制单个储能组件储能与否，所以当多个储能组件串联时，能够通过单个储能组件是否储能来改变储能的大小，例如五个储能组件串联在一起，可以选择打开两个储能单元来实现两倍的储能量，也可以选择打开三个储能单元来实现三倍的储能量，具体需要几倍储能量可根据实际情况选择。

实施例二与实施例一的区别在于，储能单元为多个，在使用时拉动最外侧储能单元的转筒11上的绳索12即可，其他部分与实施例一相同。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，包括：

储能组件，其包括：

壳体(1)；

转轴(3)，架设在所述壳体(1)内，所述转轴(3)位于所述壳体(1)内的部分套装固定有第一齿轮(2)；

驱动组件，与所述转轴(3)的一端连接；

多个储能单元，环绕所述转轴(3)设置，所述储能单元包括：副转轴(5)，架设在所述壳体(1)内且与转轴(3)平行设置，所述副转轴(5)上套装固定有第二齿轮(4)，所述第二齿轮(4)与第一齿轮(2)啮合，所述第二齿轮(4)的两侧分别设置有一个涡卷发条(6)，所述涡卷发条(6)套装在副转轴(5)上；两个棘轮(7)，分别设置在涡卷发条(6)远离第二齿轮(4)的一侧，所述棘轮(7)套装在副转轴(5)上，所述副转轴(5)与涡卷发条(6)的内圈端部固定连接，所述涡卷发条(6)的外圈端部与棘轮(7)固定连接；

锁止组件，设置在所述棘轮(7)的一侧。

2.如权利要求1所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

转筒(11)，与所述转轴(3)延伸至所述壳体(1)外的一端套装固定；

绳索(12)，缠绕在所述转筒(11)上，所述绳索(12)的起始端与转筒(11)固定，中端缠绕在转筒(11)上，末端延伸至转筒(11)外，所述绳索(12)的缠绕方向与涡卷发条(6)的卷线方向相同。

3.如权利要求1所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述锁止组件包括：

锁止开关(8)和控制模块(13)，所述锁止开关(8)与壳体(1)的内壁固定，所述控制模块(13)与锁止开关(8)电连接。

4.如权利要求2所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述储能组件有多个，多个储能组件呈直线状排列，每个储能组件的转轴(3)的两侧分别套装固定有花键轴(9)和花键套(10)，相邻两个储能组件上的花键轴(9)插设在花键套(10)内且与花键套(10)啮合。

5.如权利要求4所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述转筒(11)套装固定在花键轴(9)上。

6.如权利要求4所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述花键套(10)的一端套装设置有齿环(14)，所述齿环(14)的一侧设置有限位组件(15)。

7.如权利要求6所述的一种可调的刀片式机械储能装置，其特征在于，所述限位组件(15)包括：插销和插销套，所述插销套与壳体(1)固定，所述插销上设置有滑块，所述插销套内设置有滑槽，所述滑块卡装在滑槽内，所述插销的一端开设有凹槽，所述凹槽与齿环(14)卡合。

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