CN104791203B - 一种环保型重力发电蓄能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保型重力发电蓄能装置，包括发电机、以及能量转换及蓄能单元，所述能量转换及蓄能单元包括一具有顶板的箱体，顶板上固定连接有一用于承接重力的弹性踏板，箱体内设有一棘轮机构、一不完全齿轮转向控制机构、以及一蓄能发条机构；所述弹性踏板上设有连接件，连接件穿过顶板伸入箱体内部与棘轮机构连接，将弹性踏板在重力场作用下所产生的竖直方向的位移转化为圆周运动；所述不完全齿轮转向控制机构以不完全齿轮和完全齿轮啮合实现间歇性转向，不完全齿轮与棘轮机构同轴设置，完全齿轮、蓄能发条机构与发电机的中心轴线重合。本发明利用人流或车辆通过时的重力进行发电，环保无污染，具有一定的商业价值和推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，具体地说是一种环保型重力发电蓄能装置。
背景技术
人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变，有效合理地利用能源是节约能源的重要手段之一。
现有道路上，各种车辆川流不息，在火车站、步行街等人流量比较大的场所，人们行走时人体重力产生的能量也是相当可观的，如果将这一部分能量收集储存起来用于交通灯、路灯等的供电将会起到节约能源的作用，并且环保无污染。这种利用人流或车辆通过时的重力进行发电的方法，既可避免靠风能、太阳能、地热能等发电蓄能装置受地形、天气、气温等不可预知的自然环境的限制的各种缺陷，而且结构简单，设备制造成本低廉，容易操作，发生故障概率很少，发电资源相对较多，因此很容易在我国应用于实践并将得以较好、较快发展和普及。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种利用人流或车辆通过时的重力驱动发电机进行发电的环保型重力发电蓄能装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种环保型重力发电蓄能装置，包括发电机、以及为发电机提供机械能的能量转换及蓄能单元；
所述能量转换及蓄能单元包括一具有顶板的箱体，顶板上固定连接有一用于承接重力的弹性踏板，箱体内设有一棘轮机构、一不完全齿轮转向控制机构、以及一蓄能发条机构；
所述弹性踏板上设有连接件，连接件穿过顶板伸入箱体内部与棘轮机构连接，将弹性踏板在重力场作用下所产生的竖直方向的位移转化为圆周运动；所述不完全齿轮转向控制机构以不完全齿轮和完全齿轮啮合实现间歇性转向，不完全齿轮与棘轮机构同轴设置，完全齿轮、蓄能发条机构与发电机的中心轴线重合。
所述弹性踏板包括底板、踏板和弹簧，弹簧下端固定安装在底板上，上端承接踏板，底板上设有通孔，踏板上设有连接件，连接件穿过通孔与棘轮机构铰接。
所述棘轮机构包括棘轮，棘轮安装在主轴上工作，主轴两端安装在轴承座上，主轴上设有摇杆，摇杆上设有用于带动棘轮单向运动的主动棘爪，箱体上设有用于阻止棘轮反向运动的止回棘爪，主动棘爪和止回棘爪均靠在所述棘轮上。
所述连接件包括连杆、以及设在踏板上的铰座，连杆一端通过球铰与铰座铰接，另一端通过销轴与摇杆铰接。
所述不完全齿轮为主动齿轮，完全齿轮为从动齿轮，主动齿轮为大齿轮，从动齿轮为小齿轮，不完全齿轮安装在主轴上，完全齿轮安装在齿轮轴上，齿轮轴和发电机轴均安装在轴承座上。
所述主轴为阶梯轴，对于主轴上的棘轮与不完全齿轮采用平键进行周向固定，并采用轴套进行轴向固定，对于齿轮轴上的完全齿轮采用平键进行周向固定，并采用轴套进行轴向固定。
所述蓄能发条机构包括发条，发电机通过发条驱动，发条外端通过螺钉固定在箱体上，发条内端通过平键周向固定在齿轮轴上。
所述齿轮轴和发电机轴通过联轴器连接。
所述底板和踏板上对应设有下防护罩和上防护罩，弹簧处于自由状态时，下防护罩与上防护罩部分重叠，将弹性踏板围成封闭式箱式结构。
所述底板上设有立柱，弹簧固定安装在底板的立柱上，用于对踏板下移的极限位置进行限位。
所述踏板上设有防滑凸起，用以增大摩擦力，起到防滑作用。
本发明的一种环保型重力发电蓄能装置与现有技术相比，所产生的有益效果是：
1、利用人流或车辆通过时的重力进行发电，环保无污染；
2、该环保型重力发电蓄能装置的现场安装工作，主要是安装弹性踏板和箱体两部分，用连杆把两部分连接起来，简单方便；
3、弹性踏板采用封闭式的箱式结构，由于踏板的竖直位移量很小，所以这种设计不仅结构紧凑，而且可以增加踏板结构的稳定性；踏板上设有防滑凸起，用以增大摩擦力，起到防滑作用；
4、连杆一端通过球铰与铰座铰接，由于球铰可以在空间的任何一方向自由转动，所以这种铰接方式可以避免因踏板的制造误差而引起踏板没有竖直运动而引起的“卡死”现象(采用销式铰链连接则连杆只可以绕销轴转动，若由于人体的踩踏倾斜，而引起踏板没有竖直运动，则由于销式铰链的单向转动而会引起“卡死”现象)，另外可对球铰进行抛光处理，进一步减小摩擦，也可达到减小阻力的目地，并可以提高传动的精度；
5、通过摇杆与连杆配合，将踏板在重力场作用下所产生的竖直方向的位移转化为圆周运动，通过不完全齿轮转向控制机构与蓄能发条机构配合，实现了能量储存和释放过程。
本发明的一种环保型重力发电蓄能装置，其结构简单，使用方便，构思巧妙，采用人流或车辆通过时的重力进行发电，环保无污染，符合当今社会趋势，并且具有一定的商业价值和推广前景。
附图说明
附图1是本发明一种环保型重力发电蓄能装置的结构示意图；
附图2是本发明采用的踏板的俯视图；
附图3是图1的A-A向剖面图；
附图4是图1的B-B向剖面图。
图中，1、箱体，2、顶板，3、弹性踏板，301、底板，302、踏板，303、弹簧，304、上防护罩，305、下防护罩，306、立柱，307、防滑凸起，308、通孔，4、棘轮机构，401、棘轮，402、主轴，403、摇杆，404、主动棘爪，405、止回棘爪，5、不完全齿轮转向控制机构，501、不完全齿轮，502、完全齿轮，6、蓄能发条机构，601、发条，602、螺钉，7、发电机，8、连接件，801、铰座，802、连杆，9、轴承座。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明的一种环保型重力发电蓄能装置作以下详细说明。
如附图1、3、4所示，本发明的一种环保型重力发电蓄能装置，包括发电机7、以及为发电机7提供机械能的能量转换及蓄能单元，所述能量转换及蓄能单元包括一具有顶板2的箱体1，顶板2上固定连接有一用于承接重力的弹性踏板33，箱体1内设有一棘轮机构4、一不完全齿轮转向控制机构5、以及一蓄能发条机构6。
如附图2所示，所述弹性踏板3，包括底板301、踏板302和弹簧303，底板301和踏板302上对应设有下防护罩305和上防护罩304，弹簧303下端固定安装在底板301的立柱306上，弹簧303上端承接踏板302，弹簧303处于自由状态时，下防护罩305与上防护罩304部分重叠，将弹性踏板3围成封闭式箱式结构，底板301上开设有通孔，踏板302上设有贯穿所述通孔的连接件8，连接件8穿过顶板2伸入箱体1内部作用于棘轮机构4；其作用是当踏板302承接人流或车辆通过时的重力时，通过弹簧303收缩进行缓冲，当人流或车辆通过后，通过弹簧303复原使踏板302复位。
所述棘轮机构4，包括棘轮404，棘轮404安装在主轴402上工作，主轴402两端安装在轴承座9上，主轴402上设有摇杆403，摇杆403上设有用于带动棘轮404单向运动的主动棘爪404，箱体1上设有用于阻止棘轮404反向运动的止回棘爪405，主动棘爪404和止回棘爪405均靠在所述棘轮404上；其中连接件8包括连杆802、以及设在踏板302上的铰座801，连杆802一端通过球铰与铰座801铰接，另一端通过销轴与摇杆403铰接；摇杆403与连杆802配合，将踏板302在重力场作用下所产生的竖直方向的位移转化为圆周运动。
所述不完全齿轮转向控制机构5，以不完全齿轮501和完全齿轮502啮合实现间歇性转向，根据需要，不完全齿轮501为主动齿轮，完全齿轮502为从动齿轮，主动齿轮为大齿轮，从动齿轮为小齿轮，不完全齿轮501安装在主轴402上，完全齿轮502安装在齿轮轴上，齿轮轴和发电机轴均安装在轴承座9上；其中主轴402为阶梯轴，对于主轴402上的棘轮404与不完全齿轮501采用平键进行周向固定，并采用轴套进行轴向固定；对于齿轮轴上的完全齿轮502采用平键进行周向固定，并采用轴套进行轴向固定；这样既能保证棘轮404、不完全齿轮501的相对位置，也保证了周向、轴向的运动。
所述蓄能发条机构6包括发条601，发电机7通过发条601驱动，发条601是用带料绕城平面涡卷型的弹簧303，发条601外端通过螺钉602固定在箱体1上，发条601内端通过平键周向固定在齿轮轴上；当不完全齿轮501与完全齿轮502进入啮合时，将发条601拧紧储存能量，当不完全齿轮501与完全齿轮502脱离啮合时，发条601的弹性势能释放带动发电机轴一起转动发电；齿轮轴和发电机轴通过联轴器连接。
上述踏板302上设有防滑凸起307，用以增大摩擦力，起到防滑作用。
由于该棘轮机构4承受的载荷较小，故棘轮404轮齿采用三角形齿形或圆弧形齿形，本实施例中棘轮404轮齿采用圆弧形齿形，棘轮404齿面倾斜角为20°。
本发明的一种环保型重力发电蓄能装置，其工作过程包括如下：
当人流或车辆经过踏板302时，在重力场作用下弹簧303压缩，从而在踏板302产生较小的竖直方向上的位移，通过连杆802作用于棘轮机构4；
当摇杆403正向运动时，主动棘爪404便插入棘轮404的齿间，推动棘轮404转过某一角度，止动棘爪阻止棘轮404反向运动，同时主动棘爪404从棘轮404的齿背上滑过，故棘轮404静止不动。这样，棘轮404便得到单向的运动，进而带动主轴402进行单向转动；
由于连在同一主轴402上，棘轮404的转动带动不完全大齿轮的转动，通过大、小齿轮的啮合带动小齿轮的转动。由于大、小齿轮的传动比缘故，这样既实现了克服可能较大阻力的目的，也达到了实现较大传动比的效果；
由于小齿轮与发条601连在同一轴上，小齿轮的圆周运动带动齿轮轴的转动，进而发条601被逐步压缩。随着大、小齿轮的相对转动，当不完全齿轮501刚好转到没有齿的部分时，通过设计可使得不完全大齿轮运动过有齿区域时，发条601达到最佳的临时蓄能状态，大、小齿轮脱离啮合，这时发条601的弹性势能释放带动发电机轴一起转动发电，方向与原来方向相反，进而实现对交通灯、路灯等的供电，达到环保发电的目的；发条601能量释放完以后发条601又回到原来啮合位置，又开始重复上述过程，从而连续发电。
本发明的一种环保型重力发电蓄能装置其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (10)
1.一种环保型重力发电蓄能装置，包括发电机、以及为发电机提供机械能的能量转换及蓄能单元，其特征在于，
所述能量转换及蓄能单元包括一具有顶板的箱体，顶板上固定连接有一用于承接重力的弹性踏板，箱体内设有一棘轮机构、一不完全齿轮转向控制机构、以及一蓄能发条机构；
所述弹性踏板上设有连接件，连接件穿过顶板伸入箱体内部与棘轮机构连接，将弹性踏板在重力场作用下所产生的竖直方向的位移转化为圆周运动；所述不完全齿轮转向控制机构以不完全齿轮和完全齿轮啮合实现间歇性转向，不完全齿轮与棘轮机构同轴设置，完全齿轮、蓄能发条机构与发电机的中心轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述弹性踏板包括底板、踏板和弹簧，弹簧下端固定安装在底板上，上端承接踏板，底板上设有通孔，踏板上设有连接件，连接件穿过通孔与棘轮机构铰接。
3.根据权利要求2所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述棘轮机构包括棘轮，棘轮安装在主轴上工作，主轴两端安装在轴承座上，主轴上设有摇杆，摇杆上设有用于带动棘轮单向运动的主动棘爪，箱体上设有用于阻止棘轮反向运动的止回棘爪，主动棘爪和止回棘爪均靠在所述棘轮上。
4.根据权利要求3所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述连接件包括连杆、以及设在踏板上的铰座，连杆一端通过球铰与铰座铰接，另一端通过销轴与摇杆铰接。
5.根据权利要求或3或4所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述不完全齿轮为主动齿轮，完全齿轮为从动齿轮，主动齿轮为大齿轮，从动齿轮为小齿轮，不完全齿轮安装在主轴上，完全齿轮安装在齿轮轴上，齿轮轴和发电机轴均安装在轴承座上。
6.根据权利要求5所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述主轴为阶梯轴，棘轮、不完全齿轮分别与主轴键连接，完全齿轮与齿轮轴键连接。
7.根据权利要求5所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述蓄能发条机构包括发条，发电机通过发条驱动，发条外端通过螺钉固定在箱体上，发条内端与齿轮轴键连接。
8.根据权利要求5所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述齿轮轴和发电机轴通过联轴器连接。
9.根据权利要求2或3或4或6或7或8所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述底板和踏板上对应设有下防护罩和上防护罩，弹簧处于自由状态时，下防护罩与上防护罩部分重叠，将弹性踏板围成封闭式箱式结构。
10.根据权利要求2或3或4或6或7或8所述的一种环保型重力发电蓄能装置，其特征在于，所述底板上设有立柱，弹簧固定安装在底板的立柱上，用于对踏板下移的极限位置进行限位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tang Rengang Document name: Notice of Termination of Patent Rights |
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180202 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |