CN218235187U - 气体动能回收装置和应用该动能回收装置的电动环卫车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体动能回收装置，包括用于抽吸空气的风机组件和用于回收气体动能的气动发电组件；气动发电组件的气密外壳形成进气端和排气端，气密外壳的内部设置被流经进气端和排气端的气体驱动的气动叶轮；所述气动叶轮转轴驱动设置在所述气密外壳外的发电机。

Description

气体动能回收装置和应用该动能回收装置的电动环卫车

技术领域

本申请属于环卫车领域，特别涉及一种能够具有动能回收功能的环卫车。

背景技术

新能源车辆是未来车辆发展的趋势。具有环保无排放污染、综合使用成本低的特点。环卫车也逐渐向新能源方向发展，环卫车的包括动力电池和驱动车辆的动力系统，以及用于吸尘的吸尘系统。

吸尘系统包括风机，风机产生强大的真空吸力将灰尘收集到集尘箱中。环卫车的风机所消耗的电能大约为车辆总能耗的60%。这些能量最终转换为空气动能直接排到外部，现有的环卫车中没有对这些空气动能进行有效的利用。其中能量损会直接减少新能源环卫车的续航里程。

因此，新能源环卫车需要对风机产生的气体动能进行回收以增加环卫车的续航里程，提高能效。

实用新型内容

为解决上述技术问题本申请提供气体动能回收装置，包括用于抽吸空气的风机组件和用于回收气体动能的气动发电组件；气动发电组件的气密外壳形成进气端和排气端，气密外壳的内部设置被流经进气端和排气端的气体驱动的气动叶轮；所述气动叶轮转轴驱动设置在所述气密外壳外的发电机。

所述气动发电组件利用风机排除的高速气体发电，其产生的电能可传输至新能源汽车的电池管理模块，电池管理模块可以利用该电能对新能源汽车的电池充电。

本实用新型还提供一种电动环卫车，包括为车辆提供行进和吸尘电力的动力电池，以及用于充放电的电池管理模块；所述的气体动能回收装置；包括吸尘嘴和与所述吸尘嘴连接的真空管道；真空管道与真空集尘箱联通;真空集尘箱连接真空缓冲腔，真空缓冲腔连接风机的进气口；气体动能回收装置发电输出端口与电池管理模块的电力输入端口连接，所述电池管理模块将所述气体动能回收装置产生的电能冲入所述动力电池。

由于电动环卫车用于清扫环境道路，因此其具有强大风机组件，这种风机组件的功率通常在35~40千瓦其用于产生真空抽吸力，其排出的气流速度为85米/小时，流量为18000m³/秒。上述新能源汽车的引用环境和其风机尾气包含了巨大的动能，为回收风能提供了应用的基础。以18吨车辆为例，车重为18吨、上装电池容量为280度电设计，车辆正常洗扫作业1小时用电量40度电，总作业时长为7小时， 动能回收装置风机吸尘功率为40kW，发电功率为6kW的环卫车辆，相对于不具备空气动能回收的环卫车其工作里程（包括驱动车辆行进和吸尘）能够提高1小时的作业时长。

附图说明

图1是电动环卫车的整体结构示意图。

图2是电动环卫车整体剖面结构示意图。

图3是的气体动能回收装置立体示意图。

图4是气体动能回收装置整体剖面结构示意图。

图5是又一实施例气体动能回收装置整体剖面结构示意图。

图6是发电组件叶轮立体示意图。

具体实施方式

为了简要图1所示的电动环卫车100省略了与空气动能回收无关的结构，本领域技术人员能够省略了部分为现有技术。

电动环卫车100包括为车辆提供行进和吸尘电力的动力电池500，以及用于充放电的电池管理模块，图中未示出电池管理模块。

包括吸尘嘴101和与所述吸尘嘴连接的真空管道102。车辆的吸尘嘴101设置在底盘103下方吸尘嘴101与地面200连接，用于将地面200上的灰尘吸入集尘箱中。真空管道102与真空集尘箱联通，真空管道102从集尘箱的底部进入，并延申到集尘箱的顶部，并在顶部形成一较高的开口，这样能够防止车内的垃圾和灰尘堆积时阻塞真空管的进气口。

车辆的真空集尘箱连接真空缓冲腔，真空缓冲腔连接风机的进气口；真空缓冲腔与所述集尘箱同在一个车厢内并通过气密隔板将两者隔开，所述气密隔板的上方设置通气孔，所述真空缓冲腔与真空集尘箱通过带孔的隔板连接。

气体动能回收装置设置在车厢内通过隔板与所述真空缓冲腔连接，所述隔板上设置开口，该开口与气体动能回收装置进气管的开口连接。

气体动能回收装置工作过程中气流方向如图2所示。气体携带灰尘、垃圾经过吸嘴和管道进入集尘箱，大部分灰尘和所有垃圾落入所述集尘箱中。气流从集尘箱经过隔板上的通气孔进入真空缓冲腔，经过真空缓冲腔后进入所述气体动能回收装置，气体动能回收装置产生的尾气在车辆底部140排出。

气体动能回收装置发电输出端口与电池管理模块的电力输入端口连接，所述电池管理模块将所述气体动能回收装置产生的电能冲入所述动力电池。

上述风机气体动能回收装置增加了环卫车的总有效工作里程（在行进中吸尘）以18吨车辆为例，车重为18吨、上装电池总电量为280度动能回收装置风机吸尘功率为40kW发电功率为6kW的环卫车辆，相对于不具备空气动能回收的环卫车其工作时长能够提高1小时。

参照图3和图4所示的气体动能回收装置。气体动能回收装置包括用于抽吸空气的风机组件420和用于回收气体动能的气动发电组件430；气动发电组件430的气密外壳440形成进气端441和排气端442，气密外壳440的内部设置被流经进气端441和排气端442的气体驱动的气动叶轮435；所述气动叶轮转轴432驱动设置在所述气密外壳440外的发电机434。

作为一种优选的实施方案，所述气体动能回收装置包括一体设置的气密壳体，所述气密壳体内一体设设置所述风机组件420和气动发电组件430。

所述气密外壳440限定了气动发电组件430进气端441到排气端442延申的第一气流通道，以及与所述第一气流通道贯通的用于容置气动叶轮435的柱状空间433。如图4气动发电组件430大致呈Ω状，第一气流通道为长方体空腔结构，其上方与容置气动叶轮435的柱状空间433联通，该柱状空间433为半圆柱状空腔结构，气动叶轮435轴与所述半圆柱状空间433的轴心同心。

联通的柱状空间433与第一气流通道联通使得气流驱动能够驱动所述叶轮转动在该空间中转动。气流403从所述第一气流通道流过时驱动气动叶轮435的叶片从第一气流通道转动至所述柱状空间433，同时所述柱状空间433内部的叶片转动至所述第一气流通道内。

叶轮转动过程中风碗436的开口437与气流的方向形成0-180°的夹角。叶片包括风碗436和连接风碗436的与所述气动叶轮435轴的连杆,气流沿箭头方向450流动使得叶片的风碗436正对所述气流，相对片式叶片具有更高的风利用率。如图中所示风碗436位于位置1其与气流方向夹角为0°，位于位置2时与气流方向夹角为90°，位于位置3时与气流方向夹角为180°。当风碗436位于位置2时其叶片产生的扭矩最大，相应的风叶的转速加快。

在优选的实施例中，为了减少气体动能的损失设置连接风机和发电组件430的在风机组件420和发电组件430之间设置第二气流通道460。如图4所示所述气密外壳440限定了与所述发电组件430进气端441贯通的第二气流通道460，以及与所述第二气流通道460贯通的风机的叶轮腔421，所述风机的叶轮腔421内设置风机的叶轮；风机的叶轮422转动时排出气流至所述第二气流通道460，气流从所述第二气流通道460进入第一气流通道405，流过时驱动气动叶轮435的叶片从第一气流通道405转动至所述柱状空间433，同时所述柱状空间433内部的叶片转动至所述第一气流通道405内。

当所述叶轮被气流驱动转动时其对气流产生的阻塞作用，特别是在所述风碗位于第二位置438时，风碗对气流的阻塞作用达到最大。该对气流的阻塞作用会增大风机组件420的负向气压，该气压对抗所述风机转动使得风机的电机功耗增加。

在优选的实施例，所述第二气流通道460为非气密通道。如图4所示非气密性第二气流通道460包括气流逸散孔461，所述气流逸散孔461用于释放所述叶轮产生的负压。部分气流从所述气流逸散孔461排出第二通道，发电组件430叶轮产生的负压不会传递至所述风机的叶轮422，解决了风机功耗增加的问题。

作为优选的实施例，所述第一气流通道405可以为分体结构。如图5所示第二气流通道460中间形成一间隔的空隙468，该间隔的空隙468允许空气向外逸散，发电组件430叶轮产生的负压不会传递至所述风机的叶轮422。此时，抽吸空气的风机组件420的排气口正对所述气密外壳440形成进气端441使得风机排出的空气大部分进入所述发电组件430中。

作为优选的实施例，除了图4、图5所示的逸散孔461和间隙，还可以设置例如多个缝隙、槽、开口等空气逸散结构，本领域技术人员所知的用于管道逸散空气的均可作为等效替换方案。

作为优选的实施例，所述第二气流通道460的气密性可调。例如所述设置逸散管道与所述第二气流通道460连接，逸散管道上设置阀门，控制阀门开度以调整逸散管道的通气流量，从而调整所述第二气流通道460的气密性。在所述风机负压增大时扩大所述逸散管道的流量以降低所述风机的功耗，在所述风机负压减小时降低逸散管道的流量提高发电组件430的功率。

作为优选的实施例，如图6所示所述风碗436为半圆柱状，本领域技术人员还能想到、半球状、立方体等常规的风碗形状。风碗436通过连杆连接叶轮轴，叶轮轴通过轴承将旋转时的扭矩传递至壳体外的发电机434，发电机434转动发电。所述连杆与风碗436一体设置，该叶轮结构简单易于制造和维护。

参照图5所示的剖面结构、图6所示的立体结构。

作为优选的实施例，所述风机的叶轮422为离心叶轮；所述外壳形成垂直于所述离心叶轮轴向的风机进气口，该风机进气口连接进气管道；所述进气管道包括歧片将所述进气管道分为与所述风机连接的第一歧管426和第二歧管427。

本申请气体动能回收装置气动能回收装置，能够增加电动环卫车100的工作续航，同时整体结构简单可靠便于实现。

Claims (10)

1.气体动能回收装置，其特征在于，

包括用于抽吸空气的风机组件和用于回收气体动能的气动发电组件；

气动发电组件的气密外壳形成进气端和排气端，气密外壳的内部设置被流经进气端和排气端的气体驱动的气动叶轮；

所述气动叶轮转轴驱动设置在所述气密外壳外的发电机。

2.根据权利要求1所述的气体动能回收装置，其特征在于，所述气密外壳的外形为“Ω”状。

3.根据权利要求2所述的气体动能回收装置，其特征在于，所述气密外壳限定了进气端到排气端延申的第一气流通道，以及与所述第一气流通道贯通的用于容置气动叶轮的柱状空间；气流从所述第一气流通道流过时驱动气动叶轮的叶片从第一气流通道转动至所述柱状空间，同时所述柱状空间内部的叶片转动至所述第一气流通道内。

4.根据权利要求3所述的气体动能回收装置,其特征在于,所述柱状空间为半圆柱状空间，气动叶轮轴与所述半圆柱状空间的轴心同心。

5.根据权利要求4所述的气体动能回收装置,其特征在于,所述气动叶轮包括多个叶片；叶片包括风碗和连接风碗的与所述气动叶轮轴的连杆，叶片在所述第一气流通道内转动时，风碗的开口与气流的方向形成0-180°的夹角。

6.根据权利要求5所述的气体动能回收装置，其特征在于，抽吸空气的风机组件的排气口正对所述气密外壳形成进气端。

7.根据权利要求1所述的气体动能回收装置，其特征在于，气动发电组件的气密外壳内一体设置所述抽吸空气的风机组件；

所述气密外壳限定了进气端到排气端延申的第一气流通道，以及与所述第一气流通道贯通的用于容置气动叶轮的柱状空间；

所述气密外壳限定了与所述进气端贯通的第二气流通道，以及与所述第二气流通道贯通的风机的叶轮腔，所述风机的叶轮腔内设置风机的叶轮；

风机的叶轮转动时排除气流至所述第二气流通道，气流从所述第一气流通道流过时驱动气动叶轮的叶片从第一气流通道转动至所述柱状空间，同时所述柱状空间内部的叶片转动至所述第一气流通道内。

8.根据权利要求7所述的气体动能回收装置，其特征在于，所述风机的叶轮为离心叶轮；所述外壳形成垂直于所述离心叶轮轴向的风机进气口，该风机进气口连接进气管道；所述进气管道包括歧片将所述进气管道分为与所述风机连接的第一歧管和第二歧管，所述歧片临近风机进气口处形成使得第一歧管和第二歧管联通的缺口。

9.一种电动环卫车，包括为车辆提供行进和吸尘电力的动力电池，以及用于充放电的电池管理模块；

其特征在于，应用如权利要求1-8所述的气体动能回收装置；

包括吸尘嘴和与所述吸尘嘴连接的真空管道；真空管道与真空集尘箱联通;真空集尘箱连接真空缓冲腔，真空缓冲腔连接风机的进气口；

气体动能回收装置发电输出端口与电池管理模块的电力输入端口连接，所述电池管理模块将所述气体动能回收装置产生的电能冲入所述动力电池。

10.根据权利要求9所述的一种电动环卫车，其特征在于，所述真空缓冲腔与真空集尘箱通过带孔的隔板连接，所述真空管道从集尘箱的底部延申到真空集尘箱的顶部。

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